JP2014056063A - 撮像装置、レンズユニット、及び、レンズユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化・薄型化を実現しつつ、製造が容易であり、隣接するレンズの撮像領域に伝播するゴースト及び撮像領域以外の不要光を遮断し、良好な再構成画像を得ることのできる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１０００は、２次元的に配列されたレンズ本体部２１ａとフランジ部２１ｂで構成される複数のレンズ２１を有するレンズアレイ２０を備え、レンズアレイ２０によって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置であって、レンズアレイ２０の各レンズ２１は一体に成形され、レンズ本体部２１ａの最も像側の頂点Ｘ１よりもフランジ部２１ｂ側に設けられレンズ本体部２１ａの輪郭に沿った形状の開口部Ｐ３を有する第１遮光部３１と、第１遮光部３１よりもレンズアレイ２０から離れて設けられ矩形の開口部Ｐ４を有する第２遮光部４１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の画像を一括して取得する撮像装置に関し、特に電子部品や複数の撮像レンズを組み込んだ撮像装置、レンズユニット、及び、当該レンズユニットの製造方法に関する。

近年、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）型イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサー等の固体撮像素子と、２次元的に配置された複数の撮像レンズとを用いて複数の画像を撮影し、得られた複数の画像から1つの画像を再構成する撮像装置（以下、レンズアレイ型撮像装置という）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンズアレイ型撮像装置では、複数の撮像レンズの視差に基づいて各撮像レンズによって得られる画像を再構成することで、高精細な画像を作り出すことができる。そのため、各撮像レンズにはあまり高い光学性能が求められず、結果として小型化・薄型化を実現し、かつ高精細な画像を得ることができる。

特許文献１のレンズアレイ型撮像装置では、撮像素子アレイにおける複数の受光領域に、それぞれ対応する各レンズからの光のみが受光するように、レンズアレイと撮像素子との間に光軸方向に延びる複数の貫通孔を有する遮光ブロックを設けている。特許文献１では、開口を備えた遮光性のプレートを、開口位置をずらしながら複数枚積層して遮光ブロックを構成することにより、光軸に平行な遮光ブロックの貫通孔の内壁面に凹凸を形成し、反射光をこの凹凸によって拡散させてゴーストやフレアーを防止しようとしている。しかしながら、プレートの枚数を多くすると、製造に手間がかかり、撮像装置の小型化・薄型化を実現することも難ししくなる。

ここで、矩形の撮像領域を持つ撮像素子側に近い位置に矩形の開口を有する単一の遮光部材を設け、光軸に垂直な面で不要光を遮光することが考えられる。この方法は、単一の遮光部材によって効率的な遮光を可能にする。しかしながら、開口が矩形であるため、遮光部材を撮像レンズの光学面の近傍に配置することができない。そのため、光学面の外縁付近を通り、隣接する撮像レンズの撮像領域に伝播するゴーストに対しては遮光効果が不十分になるおそれがある。また、本発明者の検討によれば、レンズアレイをガラスや樹脂により一体成形する等して、光学面とフランジ部等の非光学面とが一体的に形成されたレンズアレイを用いる場合、撮像レンズの光学面と非光学面との間に不可避的に形成される曲面によって、レンズの並び方向に対して浅い角度で光が屈折される結果としてゴーストを生じてしまい、単一の遮光部材で撮像素子アレイへの不要光のカットと、隣接レンズから侵入する光に起因するゴーストの防止とを両立させることが難しいことが判明した。

特開２００７−３２９７１４号公報

本発明では、小型化・薄型化を実現しつつ、しかも製造が容易であり、隣接するレンズの撮像領域に伝播するゴースト及び撮像領域以外の不要光を遮断し、良好な再構成画像を得ることのできる撮像装置及びレンズユニットを提供することを目的とする。

本発明は、上述のレンズユニットを製造するためのレンズユニットの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は、２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイを備え、レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置であって、レンズアレイの各レンズは一体に成形され、レンズ本体部の最も像側の頂点よりもフランジ部側に設けられレンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部を含む第１遮光部材と、第１遮光部よりもレンズアレイから離れて設けられ矩形の開口を有する第２遮光部を含む第２遮光部材と、を備える。

上記撮像装置によれば、レンズアレイと第２遮光部との間に第１遮光部を設けることにより、隣接するレンズの撮像領域に伝播するゴーストを効率良く遮断することができる。つまり、第１遮光部は、レンズ本体部の頂点よりも光軸に沿った方向に関してフランジ部側に設けられ、かつレンズ本体部の輪郭に沿った開口を有するため、レンズアレイのうちレンズ本体部以外のフランジ部から射出するゴーストを遮光することができる。また、第２遮光部を設けることにより、第１遮光部よりもレンズアレイから離れた撮像素子に近い位置において矩形の撮像領域以外の領域に入射する不要光を効率良く遮光することができる。これにより、小型化・薄型化を実現しつつ、良好な再構成画像を得ることのできる撮像装置となる。

本発明の具体的な態様又は観点では、上記撮像装置において、第１遮光部は、レンズ本体部とフランジ部との繋ぎ部で発生するゴーストを遮光する開口径を有し、第２遮光部は、撮像素子の有効撮像領域外を遮光する開口形状を有する。この場合、第１遮光部は、レンズ本体部の外縁付近を遮光でき、遮光効果が向上する。また、第２遮光部は、第１遮光部によってレンズ本体部以外の不要光が遮光されるため、撮像領域以外の領域に入射する不要光を防止するという本来の機能を発揮する開口径とすることができる

本発明の別の観点では、第１遮光部の開口は、円形である。

本発明のさらに別の観点では、第１及び第２遮光部材の少なくともいずれか一方は、第１及び第２遮光部の少なくともいずれか一方を一体化した部材である。この場合、一体化することで上記遮光部の部品点数を削減でき、かつ撮像装置の組み立てが容易になる。

本発明のさらに別の観点では、レンズ本体部の最も像側の光学面は凸面であり、光学面と非光学面との間に曲面を有する。この場合、当該曲面において発生する不要光は、第２遮光部のみでは防ぎきれないが、第１遮光部によれば十分に遮光することができる。

本発明のさらに別の観点では、レンズアレイとして、光軸方向に積層された第１レンズアレイと第２レンズアレイとを含むレンズアレイ積層体が用いられ、第１レンズアレイ内の各レンズは一体に成形され、第２レンズアレイ内の各レンズは一体に成形され、第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方は、互いに向き合う面に、それぞれ曲面状の光学面を有する複数のレンズを有しており、第１及び第２レンズアレイは、遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層を介して接着され、光硬化性接着層は、少なくとも第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方の互いに向き合う面に設けられる複数のレンズを構成する光学面と光学面との間に設けられ、吸収による遮光性を有する材料を含む。この場合、吸収による遮光性を有する材料を含ませることで透過率を低くした光硬化性接着層を介して複数のレンズアレイを積層するので、迷光の発生を抑制することができる。つまり、画像再構成で問題となる迷光は全反射後に到達する光学面によって屈折され撮像素子に到達するため、この光硬化性接着層を迷光が到達しうるレンズアレイ内の光学面と光学面との間に配置することで効果的に迷光強度を減衰させることができる。また、光硬化性接着層を介して複数のレンズアレイを積層するため、レンズアレイとレンズアレイとの間隔のばらつきを小さく抑えることができる。これにより、レンズアレイ内の性能のばらつきを小さくすることができる。また、吸収による遮光性を有する材料を用いて光硬化性を保つように透過率を調整することで、硬化時間が比較的短いという光硬化性樹脂の利点を活かしつつ、遮光性を有する接着層を形成することができる。

上記課題を解決するため、本発明に係るレンズユニットは、２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイを保持するホルダーとを備え、レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置に用いられるレンズユニットであって、レンズアレイの各レンズは一体に成形され、レンズ本体部の最も像側の頂点よりもフランジ部側に設けられレンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部を含む第１遮光部材と、第１遮光部よりもレンズアレイから離れて設けられ矩形の開口を有する第２遮光部を含む第２遮光部材と、を備える。

上記レンズユニットによれば、レンズ本体部の頂点よりもフランジ部側にレンズ本体部の輪郭に沿った開口を有する第１遮光部を設け、第１遮光部よりもレンズアレイから離れた撮像素子に近い位置に矩形の開口を有する第２遮光部を設けることにより、隣接するレンズの撮像領域に伝播するゴースト及び撮像領域以外の領域に入射する不要光をそれぞれ効率良く遮断するレンズユニットとなる。

本発明の別の観点では、ホルダーは、レンズアレイを位置決めするための第１の段部と、第１遮光部材を位置決めするための第２の段部と、第２遮光部材を位置決めするための第３の段部とを有する。この場合、レンズアレイ、第１遮光部材、第２遮光部材を効率良く位置決めでき、レンズユニットの組み立てを簡単にすることができる。

上記課題を解決するため、本発明に係るレンズユニットの製造方法は、２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイを保持するホルダーとを備え、レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置に用いられるレンズユニットの製造方法であって、レンズアレイの各レンズを一体に成形されたレンズアレイを準備する工程と、レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部をレンズ本体部の最も像側の頂点よりもフランジ部側に設ける工程と、矩形の開口を有する第２遮光部を第１絞り部よりもレンズアレイから離れた位置に設ける工程と、を備える。

上記撮像装置の製造方法によれば、レンズ本体部の頂点よりもフランジ部側にレンズ本体部の輪郭に沿った開口を有する第１遮光部を設け、第１遮光部よりもレンズアレイから離れた撮像素子に近い位置に矩形の開口を有する第２遮光部を設けることにより、隣接するレンズの撮像領域に伝播するゴースト及び撮像領域以外の領域に入射する不要光をそれぞれ効率良く遮断する撮像装置となる。これにより、小型化・薄型化を実現しつつ、良好な再構成画像を得ることのできる撮像装置を得ることができる。

第１遮光部は、レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する板状の第１遮光部材によって構成され、第２遮光部は、矩形の開口を有する板状の第２遮光部材によって構成され、ホルダーは、レンズアレイを位置決めするための第１の段部と、第１遮光部材を位置決めするための第２の段部と、第２遮光部材を位置決めするための第３の段部とを有し、レンズユニットをホルダーの第１の段部に位置決めして固定する工程と、第１遮光部材をホルダーの第２の段部に位置決めして固定する工程と、第２遮光部材をホルダーの第３の段部に位置決めして固定する工程と、を備える。

（Ａ）は、第１実施形態の撮像装置の側方断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す撮像装置に用いられるレンズアレイ積層体の物体側からみた平面図である。 図１（Ａ）の撮像装置の分解斜視図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、図１（Ａ）の撮像装置のうちレンズアレイ積層体の部分拡大部である。 図１（Ａ）の撮像装置を搭載した撮像処理装置を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、撮像装置の製造工程を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、撮像装置の製造工程を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ホルダー内側の形状を示すとともに、撮像装置の製造工程を説明する図である。 第２実施形態の撮像装置のうち第１遮光部を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である撮像装置、レンズユニット、及び、これらの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。

撮像装置１０００は、複数の撮像レンズを用いて複数の画像を撮影し、１つの画像を再構成するためのものである。図１（Ａ）、１（Ｂ）、及び図２に示すように、撮像装置１０００は、矩形の外形を有し、ホルダー１００と、レンズアレイ積層体２００と、第１遮光部材３００と、第２遮光部材４００と、赤外線カットフィルター５００と、撮像素子アレイ６００とを有する。

ホルダー１００は、レンズアレイ積層体２００、第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、赤外線カットフィルター５００、及び撮像素子アレイ６００を収納し保持するためのものである。レンズアレイ積層体２００、第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、及びホルダー１００によって、レンズユニット２０００が構成される。ホルダー１００には、複数の段部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を有する凹部１００ａが形成されており、ホルダー１００は、全体として升状の外形を有する。凹部１００ａ内には、レンズアレイ積層体２００、第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、赤外線カットフィルター５００、及び撮像素子アレイ６００が順番にセットされる。各部材２００，３００，４００，５００，６００は、凹部１００ａの各段部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４によって位置決めされる。ホルダー１００には、レンズアレイ積層体２００の複数の光学面に対応する格子点位置に円形の開口部Ｐ１が形成されている。ホルダー１００は、遮光性の樹脂、例えば黒色顔料等の着色剤を含む液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）等で形成されている。

レンズアレイ積層体２００は、被写体像を形成するものである。レンズアレイ積層体２００は、第１レンズアレイ１０と、第２レンズアレイ２０と、中間絞り３０とを有する。これらの部材１０，２０，３０は、光軸ＯＡ方向に積層されている。レンズアレイ積層体２００は、被写体像を撮像素子アレイ６００の像面又は撮像面（被投影面）Ｉに結像させる機能を有する。なお、本実施形態において、レンズアレイ積層体２００自体をレンズアレイと呼ぶ場合もある。

レンズアレイ積層体２００のうち第１レンズアレイ１０は、撮像装置１０００の最も物体側（レンズアレイ積層体２００の物体側）に配置される。第１レンズアレイ１０は、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数のレンズ１１で構成されている。第１レンズアレイ１０は、矩形の外形を有し、第１レンズアレイ１０内の各レンズ１１は、繋がった状態で一体に成形されている。換言すれば、第１レンズアレイ１０は、第１レンズ本体部１１ａと第１フランジ部１１ｂとを一組とする多数のレンズ１１を配列したものであり、隣接する各レンズ１１の第１フランジ部１１ｂが一体に成形されている。第１レンズ本体部１１ａは、物体側が凸形状の非球面である第１光学面１１ｃと、像側が凹形状の非球面である第２光学面１１ｄとを有する。第１レンズ本体部１１ａの周囲の第１フランジ部１１ｂは、第１光学面１１ｃの周囲に広がる平坦な第１フランジ面１１ｅと、第２光学面１１ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面１１ｆとを有する。第１及び第２フランジ面１１ｅ，１１ｆは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。

第１レンズアレイ１０の各レンズ１１は正のレンズパワーで構成され、以下の条件式を満たす。
１．５＜Ｎｄ＜１．９ …（３）
ただし、
Ｎｄ：最も物体側のレンズアレイの屈折率

第１レンズアレイ１０の像側面に配置された第２光学面１１ｄは最大面角度が４０度以下の凹面である。この凹面は下記条件式を満たす。
ＹＳ２／ＹＳ１＜１．５ …（４）
ただし、
ＹＳ１：最も物体側のレンズアレイ物体側光学面の有効半径
ＹＳ２：最も物体側のレンズアレイ像側光学面の有効半径

図３（Ａ）に示すように、第１レンズアレイ１０の物体側面の第１光学面１１ｃと隣接する第１光学面１１ｃとの間には、反射率１０％以下の樹脂層１２が設けられている。樹脂層１２は、例えば、黒色の塗料等、反射率１０％以下の樹脂を塗布することによって形成する。これにより、第１レンズアレイ１０の物体側面に入射する光を低減し、第１レンズアレイ１０で発生する迷光強度を更に低下させることができる。なお、図３（Ｂ）に示すように、第１レンズアレイ１０の物体側面の第１光学面１１ｃと隣接する第１光学面１１ｃとの間にあらし面ＺＰを設けてもよい。あらし面ＺＰは、例えばブラスト加工や型による転写によって形成する。

第１レンズアレイ１０の像側面の外周側には、中間絞り３０を位置決めするための斜面部１０ｃが形成されている。

レンズアレイ積層体２００のうち第２レンズアレイ２０は、撮像装置１０００の最も像側に配置される。なお、第２レンズアレイ２０は、第１レンズアレイ１０の構造と略同様であり、同様の部分は適宜省略して説明する。

第２レンズアレイ２０は、第１レンズアレイ１０と同様に、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数のレンズ２１で構成され、各レンズ２１は、第２レンズ本体部２１ａと第２フランジ部２１ｂとを一組として一体に成形されている。第２レンズ本体部２１ａは、物体側が凹形状の非球面である第３光学面２１ｃと、像側が凸形状の非球面である第４光学面２１ｄとを有する。第２レンズ本体部２１ａの周囲の第２フランジ部２１ｂは、第３光学面２１ｃの周囲に広がる平坦な第３フランジ面２１ｅと、第４光学面２１ｄの周囲に広がる平坦な第４フランジ面２１ｆとを有する。第３及び第４フランジ面２１ｅ，２１ｆは光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。上述のように、第２レンズ本体部２１ａの最も像側の第４光学面２１ｄは凸面であり、第４光学面２１ｄと非光学面である第４フランジ面２１ｆとの間の繋ぎ部２３には曲面ＲＴが形成されている。第１レンズ２１は、第１レンズアレイ１０のレンズ１１と共に撮像レンズ２００ｕとしての機能を有する。

図３（Ｃ）に示すように、第２レンズアレイ２０の像側面の第４光学面２１ｄと隣接する第４光学面２１ｄとの間には、反射率１０％以下の樹脂層２２が設けられている、なお、図３（Ｄ）に示すように、第２レンズアレイ２０の像側面の第４光学面２１ｄと隣接する第４光学面２１ｄとの間にあらし面ＺＰを設けてもよい。

以上説明した第１及び第２レンズアレイ１０，２０は、互いに向き合う面に、それぞれ曲面状の第２及び第３光学面１１ｄ，２１ｃを有する複数のレンズ１１，２１を有することになる。

第１及び第２レンズアレイ１０，２０は、例えばガラスや樹脂で形成されている。第１及び第２レンズアレイ１０，２０は、ガラスの場合、例えば金型によるプレス成形によって成形される。また、樹脂の場合、例えば金型による射出成形や金型や樹脂型等によるプレス成形によって成形される。

図１（Ａ）に示すように、第１レンズアレイ１０と第２レンズアレイ２０とは、遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層４０を介して積層されている。光硬化性接着層４０は、第１レンズアレイ１０側の第１光硬化性接着層４０ａと第２レンズアレイ２０側の第２光硬化性接着層４０ｂとで構成され、第１及び第２光硬化性接着層４０ａ，４０ｂ間に中間絞り３０を挟んでいる。

光硬化性接着層４０は、少なくとも第１及び第２レンズアレイ１０，２０内の各レンズ１１，２１を構成する第１及び第２レンズ本体部１１ａ，２１ａと隣接する第１及び第２レンズ本体部１１ａ，２１ａとの間（言い換えれば、光学面と隣接する光学面との間）に設けられている。また、図１（Ｂ）に示すように、光硬化性接着層４０は、少なくとも第１及び第２レンズアレイ１０，２０中の各レンズ１１，２１の光軸ＯＡを結んだ直線Ｌ１，Ｌ２上に設けられる。

光硬化性接着層４０は、例えば脂環式エポキシ化合物を含むカチオン重合性樹脂組成物、あるいは、オキセタン環（４員環エーテル）を有するオキセタン化合物と、脂肪族エポキシ化合物とを含むカチオン重合性樹脂組成物を光重合により硬化させたものであり、吸収による遮光性を有する材料及び透光性の微粒子を含む。また、光硬化性接着層４０を形成する光硬化性樹脂には、光硬化性樹脂の重合を開始させるカチオン系光重合開始剤及び粘度を調整する多官能モノマーが含まれている。

光重合開始剤としては、紫外域（４００ｎｍ以下）の波長に吸収極大を持ち、当該紫外域の波長でカチオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。

吸収による遮光性を有する材料とは、撮像装置１０００の使用光を吸収によって遮光する材料であり、例えば黒色の無機顔料や有機顔料等がある。吸収による遮光性を有する材料として、具体的には、例えばカーボン微粒子、チタン微粒子、アニリン微粒子、ペリレン系色素、アントラキノン系色素等があり、カーボン微粒子又はチタン微粒子が好ましい。吸収による遮光性を有する材料の平均粒径は、０．１μｍ以上１μｍ以下である。光硬化性接着層４０において、吸収による遮光性を有する材料の含有率は５重量％以上１０重量％以下である。光硬化性接着層４０は、透光性の微粒子を含むことで、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下における反射率が１．５％以下となっている。反射率は、オリンパス社製反射率測定器ＵＳＰＭ−ＲｕIIIを使用し、３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域における反射率として測定することができる。微粒子としては、架橋アクリルビーズ等の有機系化合物や、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、酸化チタン等の無機系化合物のいずれのものも使用することができる。その中でも、微粒子の分散性や低コスト等の観点からシリカを用いることが好ましい。

光硬化性接着層４０は、以下の条件式を満足する。
５×１０^−５＜Ｔｇ×Ｄｇ／ｃоｓθ＜１．４×１０^−３ …（１）
ただし、
Ｔｇ：接着層の光軸方向の１ｍｍ当たりの透過率
Ｄｇ：接着層の光軸方向の厚み
θ：レンズアレイと屈折率１の媒質との境界面での全反射角（図３（Ｅ）参照）

また、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の屈折率と、光硬化性接着層４０の屈折率とは、以下の条件式を満たす。
Ｎｇ／Ｎｄ＞０．９ …（２）
ただし、
Ｎｇ：接着層の屈折率
Ｎｄ：レンズアレイの屈折率

吸収による遮光性を有する材料を含ませることで透過率を低くした光硬化性接着層４０を介して第１及び第２レンズアレイ１０，２０を積層するので、迷光の発生を抑制することができる。つまり、画像再構成で問題となる迷光は全反射後に到達する光学面によって屈折され撮像素子６１に到達するため、この光硬化性接着層４０を迷光が到達しうる第１及び第２レンズアレイ１０，２０内の第２及び第３光学面１１ｄ，２１ｃと隣接する第２及び第３光学面１１ｄ，２１ｃとの間に配置することで効果的に迷光強度を減衰させることができる。

中間絞り３０は、矩形の板状部材であり、第１レンズアレイ１０と、第２レンズアレイ２０との間に設けられている。中間絞り３０は、光硬化性接着層４０を介して第１及び第２レンズアレイ１０，２０と密着している。つまり、中間絞り３０は、光硬化性接着層４０の内部に埋め込まれた状態となっている。中間絞り３０は、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の第１及び第２レンズ本体部１１ａ，２１ａに対応する位置に円形の開口部Ｐ２が形成されている。中間絞り３０は、金属や樹脂等からなる板状部材であって、それ自体で光吸収性を有する黒色又は暗色の材料や、表面を黒色又は暗色に塗装されたものが用いられる。具体的には、中間絞り３０として、例えばステンレスシートに黒色又は暗色に表面処理を施したものを用いる。中間絞り３０は、入射光を精度よくレンズ１１，２１の有効面内で通過させ、像側の第２レンズアレイ２０中を全反射する迷光を遮断する。中間絞り３０は、物体側面及び像側面の少なくとも１面があらし面となっている。これにより、中間絞り３０を反射して第１又は第２レンズアレイ１０，２０内に戻る光の強度を減少させることができる。

第１遮光部材３００は、レンズアレイ積層体２００（具体的には、レンズアレイ積層体２００の最も像側の第２レンズアレイ２０）と第２遮光部材４００との間に設けられている。第１遮光部材３００は、複数の第１遮光部３１が一体化した部材であり、全体として矩形の板状部材である。第１遮光部材３００の各第１遮光部３１は、第２レンズ本体部２１ａの最も像側の頂点Ｘ１よりも光軸ＯＡに沿った方向に関して第２フランジ部２１ｂ側に設けられている。第１遮光部３１は、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の第１及び第２レンズ本体部１１ａ，２１ａに対応する位置に円形の開口部Ｐ３が形成されている。つまり、第１遮光部３１は、第２レンズ本体部２１ａの輪郭に沿った開口形状となっている。具体的には、第１遮光部３１は、第２レンズ本体部２１ａと第２フランジ部２１ｂとの繋ぎ部２３で発生するゴーストを遮光する開口径ＤＸを有する。第１遮光部材３００（第１遮光部３１）の材料は、中間絞り３０と同様のものを用いることができる。第１遮光部３１は、第２レンズ本体部２１ａの外縁付近を遮光でき、第４フランジ面２１ｅや繋ぎ部２３から射出又は拡散する迷光を遮断する。

第２遮光部材４００は、第１遮光部材３００と赤外線カットフィルター５００との間に設けられている。第２遮光部材４００は、複数の第２遮光部４１が一体化した部材であり、全体として矩形の板状部材である。第２遮光部４１は、第１遮光部３１よりもレンズアレイ積層体２００から離れて設けられている。第２遮光部材４００の各第２遮光部４１は、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の第１及び第２レンズ本体部１１ａ，２１ａに対応する位置に矩形の開口部Ｐ４が形成されている。つまり、第２遮光部４１は、撮像素子６１（撮像部６０ａ）の有効撮像領域外を遮光する開口形状となっている。第２遮光部材４００の材料は、中間絞り３０や第１遮光部材３００と同様のものを用いることができる。第２遮光部材４００は、レンズアレイ積層体２００の第４光学面２１ｄから所定距離離れた位置に設けることで、撮像素子アレイ６００へ入射する迷光を遮断するという本来の機能を発揮することができる。

赤外線カットフィルター５００は、矩形の板状部材であり、第２遮光部材４００と撮像素子アレイ６００との間に設けられている。赤外線カットフィルター５００は、赤外線を反射させる機能を有する。

撮像素子アレイ６００は、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の各レンズ１１，２１によって形成された被写体像を検出するものである。撮像素子アレイ６００は、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された撮像素子６１を備える撮像部６０ａを内蔵している。撮像部６０ａは、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像部６０ａの光電変換部（不図示）は、ＣＣＤやＣＭＯＳからなり、入射光をＲＧＢ毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。受光部としての光電変換部の表面は、撮像面（被投影面）Ｉとなっている。撮像素子アレイ６００は、不図示の配線基板によって固定されている。この配線基板は、外部回路から撮像部６０ａを駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、検出信号を上記外部回路へ出力したりする。

なお、撮像素子アレイ６００のレンズアレイ積層体２００側には、透明な平行平板が撮像素子アレイ６００等を覆うように配置・固定されていてもよい。

以下、図４を参照しつつ、撮像装置１０００を搭載した撮像処理装置３０００及びその動作について説明する。

撮像処理装置３０００は、撮像装置１０００と、マイクロプロセッサー８１と、インターフェース８２と、ディスプレイ８３とを有する。

撮像素子アレイ６００は、撮像部６０ａ上に形成された各画像（撮像装置１０００で生成された複数の画像データ）をそれぞれ電気信号に変換し、マイクロプロセッサー８１に出力する。マイクロプロセッサー８１は、入力された信号をマイクロプロセッサー８１内のＲＯＭに格納された所定の処理プログラムに基づいて処理し、各画像を１つの画像に再構成する。その後、マイクロプロセッサー８１は、インターフェース８２を介してディスプレイ８３へ再構成された１つの画像を出力する。また、マイクロプロセッサー８１は、上記処理プログラムに基づく処理を実行する際の種々の演算結果を内蔵ＲＡＭに一時記憶させる。なお、マイクロプロセッサー８１による画像の再構成処理としては、例えば、各画像から必要な矩形領域を切り出す処理、及び、切り出した矩形画像から各々の視差情報に基づいて画像を再構成する処理を含むもの等、公知の処理を用いることができる。

以下、図５（Ａ）〜５（Ｆ）、６（Ａ）〜６（Ｄ）、及び７（Ａ）〜７（Ｃ）を参照しつつ、撮像装置１０００の製造工程について説明する。

まず、研削加工等によって第１レンズアレイ１０の最終形状に対応するマスター型を作製する。次に、当該マスター型を用いて第１レンズアレイ１０の各レンズ１１を一体に成形する。これにより、図５（Ａ）に示すように、第１レンズアレイ１０を得る。第２レンズアレイ２０についても同様に作製する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、第１レンズアレイ１０の像側面であり、第２光学面１１ｄと隣接する第２光学面１１ｄとの間に第１光硬化性接着層４０ａとなる光硬化性樹脂ＢＤを塗布する。光硬化性樹脂ＢＤは、第１及び第２レンズアレイ１０，２０を積層した際に、第１レンズアレイ１０の第２フランジ面１１ｆと第２レンズアレイ２０の第３フランジ面２１ｅとの間に形成される空間の容積より小さい量を塗布し、光学面１１ｄ，２１ｃ側にはみ出さないようにする。ここで、光硬化性樹脂ＢＤは、インクジェット方式のディスペンサー等を用いて塗布することができる。本実施形態においては、光硬化性樹脂ＢＤの塗布位置を、Ｘ方向及びＹ方向における隣り合う光学面間、Ｘ方向及びＹ方向における最外に位置する光学面の外側、及び斜め方向に隣り合う光学面間としている。そして、第１及び第２レンズアレイ１０，２０を互いに押圧した際に、第２光学面１１ｄ及び第３光学面２１ｃ以外の範囲内で光硬化性樹脂ＢＤが押し広げられる。このように塗布することで、レンズアレイ内を導光する迷光を効果的に抑制するとともに、容易に光吸収性の接着層を形成することができる。

次に、図５（Ｃ）に示すように、中間絞り３０を第１レンズアレイ１０の上方に配置し、第１レンズアレイ１０の第１レンズ本体部１１ａと中間絞り３０の開口部Ｐ２とをアライメントする。その後、図５（Ｄ）に示すように、第１レンズアレイ１０上に中間絞り３０を押し当てる。この際、中間絞り３０は、第１レンズアレイ１０の外周側に設けられた斜面部１０ｃによって位置決めされる。

次に、図５（Ｅ）に示すように、中間絞り３０上に第２光硬化性接着層４０ｂとなる光硬化性樹脂ＢＤを塗布する。この際、光硬化性樹脂ＢＤの塗布量は、第１レンズアレイ１０の場合と略同様である。

次に、図５（Ｆ）に示すように、第２レンズアレイ２０と中間絞り３０の上方に配置し、第１レンズアレイ１０の第１レンズ本体部１１ａと第２レンズアレイ２０の第２レンズ本体部２１ａとをアライメントする。その後、図６（Ａ）に示すように、中間絞り３０上に第２レンズアレイ２０を押し当てる。その後、図６（Ａ）に示すように、第１及び第２レンズアレイ１０，２０を積層した状態で、第１レンズアレイ１０の物体側面と第２レンズアレイ２０の像側面に対して紫外線を照射し、光硬化性樹脂ＢＤを硬化させる。これにより、光硬化性接着層４０が形成され、図６（Ｂ）に示すレンズアレイ積層体２００を得る。

次に、図６（Ｃ）に示すように、予め作製しておいたホルダー１００にレンズアレイ積層体２００をセットする。ホルダー１００への組み込みに当たっては、レンズアレイ積層体２００を損傷しないように、適当な治具や容器に収めた上でホルダー１００への組み込み工程へ搬送することが好ましい。図６（Ｃ）及び７（Ａ）に示すように、レンズアレイ積層体２００は、ホルダー１００の凹部１００ａの段部Ｔ１（第１の段部）によって位置決めされる。レンズアレイ積層体２００は、接着剤等によってホルダー１００に固定される。段部Ｔ１は、ホルダー１００の凹部１００ａの底面を形成し、かつ開口部Ｐ１に隣接する平坦部である。接着剤等は、例えばレンズアレイ積層体２００を段部Ｔ１に当接させた状態で、凹部１００ａの壁面とレンズアレイ積層体２００の側面との間に充填し固化する。なお、レンズアレイ積層体２００をホルダー１００にセットした状態であれば、レンズアレイ積層体２００の取り扱いが容易になるため、撮像装置１０００に組み込むまでの作業性を向上することができる。

次に、図６（Ｄ）に示すように、ホルダー１００内のレンズアレイ積層体２００上に第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、赤外線カットフィルター５００、及び撮像素子アレイ６００を順番にセットする。第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、赤外線カットフィルター５００、及び撮像素子アレイ６００もレンズアレイ積層体２００と同様に、ホルダー１００の凹部１００ａをなす側壁の内面に、底部側から上方へ順に形成された段部Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４によってそれぞれ位置決めされる。具体的には、図７（Ｂ）に示すように、第１遮光部材３００は、ホルダー１００の凹部１００ａの段部Ｔ２（第２の段部）によって位置決めされる。また、図７（Ｃ）に示すように、第２遮光部材４００は、ホルダー１００の凹部１００ａの段部Ｔ３（第３の段部）によって位置決めされる。これにより、第２レンズアレイ２０の第２レンズ本体部１２ａと第１遮光部３１の開口部Ｐ３とがアライメントされた状態となり、第２レンズアレイ２０の第２レンズ本体部１２ａと第２遮光部４１の開口部Ｐ４とがアライメントされた状態となる。ここで、図６（Ｃ）、６（Ｄ）、及び図７（Ａ）等に示すように、段部Ｔ２と段部Ｔ３はホルダー１００の厚み方向における高さが異なるとともに、凹部１００ａの上方から見て、段部Ｔ２と段部Ｔ３とが交互に異なる位置となるように形成されている。これによって、第１遮光部材３００及び第２遮光部材４００の位置決めを省スペースで実現することができる。第１遮光部材３００、第２遮光部材４００、赤外線カットフィルター５００、及び撮像素子アレイ６００は、接着剤等によってホルダー１００に固定される。接着剤等は、例えば各部材３００，４００，５００，６００をセットする前に凹部１００ａの段部Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に予め塗布する。なお、第１遮光部材３００と第２遮光部材４００との間に接着剤が介在してもよい。

以上説明した撮像装置１０００によれば、レンズアレイ積層体２００と第２遮光部材４００との間に第１遮光部材３００を設けることにより、隣接するレンズ１１，２１の撮像領域に伝播するゴーストを効率良く遮断することができる。つまり、第１遮光部材３００は、第２レンズ本体部２１ａの頂点Ｘ１よりも第２フランジ部２１ｂ側に設けられ、かつ第２レンズ本体部２１ａの輪郭に沿った開口部Ｐ３を有するため、レンズアレイ積層体２００のうち第２レンズ本体部２１ａ以外の第２フランジ部２１ｂから射出するゴーストを遮光することができる。特に、第２レンズ本体部２１ａと第２フランジ部２１ｂとの繋ぎ部２３には、金型の製造装置の精度的な限界や、成形工程の精度的な限界により、不可避的に微小な曲面ＲＴが形成されやすい。このような曲面ＲＴが形成される場合、この曲面ＲＴによってレンズの並び方向に対して浅い角度で光が屈折されて像側に光が射出され迷光となる（図１（Ａ）の光線ＰＡ１）。しかしながら、本実施形態においては、こうして射出・拡散される迷光を、第１遮光部材３００によって遮断することができる。また、第２遮光部材４００を設けることにより、第１遮光部材３００よりもレンズアレイ積層体２００から離れた撮像素子６１に近い位置において矩形の撮像領域以外の領域に入射する不要光を効率良く遮光することができる。また、それぞれ特定の形状の開口部Ｐ３，Ｐ４を有する２枚の遮光部材３００，４００を配置するだけであるので製造も容易である。これにより、小型化・薄型化を実現しつつ、良好な再構成画像を得ることのできる撮像装置１０００となる。

また、第１遮光部材３００（第１遮光部３１）によってレンズ本体部２１ａ以外の不要光が遮光されるため、第２遮光部材４００（第２遮光部４１）において、撮像領域以外の領域に入射する不要光を防止するという本来の機能を発揮することができる。

なお、第１遮光部材３００（第１遮光部３１）を設けない場合、第４フランジ面２１ｆに到達する迷光（図１（Ａ）の光線ＰＡ１）が第４フランジ面２１ｆを通過し、透過光（図１（Ａ）の光線ＰＡ２）が隣接する撮像レンズの撮像領域に侵入する。これにより、撮像部６０ａに達し、画像の再構成の際にノイズとなる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る撮像装置等について説明する。なお、第２実施形態の撮像装置等は第１実施形態の撮像装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。

図８に示すように、第１遮光部３１の開口部Ｐ３は、レンズアレイ積層体２００の第４光学面２１ｄの一部を覆うような樽型形状を有する。これにより、第２レンズ本体部２１ａの外縁付近を効率良く遮光することができる。なお、第１遮光部３１の開口部Ｐ３は、レンズ１１，２１の有効径に干渉しないようにすることが好ましい。

以上、本実施形態に係る撮像装置等について説明したが、本発明に係る撮像装置等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１〜第４光学面１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄ等の形状、大きさ、数、配置間隔等は、用途や機能に応じて適宜変更することができる。この場合、第１遮光部３１の開口部Ｐ３は、第４光学面２１ｄの形状、大きさに合わせて変更する。また、各レンズアレイ１０，２０の外形形状や、ホルダー１００の外形形状等も用途や機能に応じて適宜変更することができる。

また、上記実施形態において、第１及び第２レンズアレイ１０，２０を積層したレンズアレイ積層体２００を撮像装置１０００に組み込んだが、積層しない単一のレンズアレイや３枚以上のレンズアレイの積層体を組み込んでもよい。

また、上記実施形態において、第１遮光部３１の開口部Ｐ３を第２レンズ本体部２１ａの輪郭に沿った開口形状としたが、第２レンズ本体部２１ａと第２フランジ部２１ｂとの繋ぎ部２３を完全に覆う形状としてもよい。

また、上記実施形態において、第１遮光部材３００を板状の部材としたが、黒色又は暗色の樹脂を塗布してもよい。

また、上記実施形態において、第１及び第２遮光部材３００，４００を一体の部材としたが、各第１及び第２遮光部３１，４１が分離していてもよい。

また、上記実施形態において、第１レンズアレイ１０の像側面に配置された第２光学面１１ｄを凹面としたが、凸面であってもよい。これにより、入射する光線の面に対する角度を小さくすることができる。なお、第２光学面１１ｄを凸面とした場合、中間絞り３０の位置決めは斜面部１０ｃ以外に、第１及び第２レンズアレイ１０，２０の外側に別途設けた位置決め機構によって行ってもよい。

また、上記実施形態において、光硬化性樹脂ＢＤを第１及び第２レンズアレイ１０，２０側から同時に光硬化したが、光硬化性樹脂ＢＤを塗布後、片面ずつ光硬化してもよい。

１０，２０…レンズアレイ、 １１，２１…レンズ、 １１ａ，２１ａ…レンズ本体部、 １１ｂ，２１ｂ…フランジ部、 １１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄ…光学面、 １１ｅ，１１ｆ，２１ｅ，２１ｆ…フランジ面、 ３１，４１…遮光部、 ４０…光硬化性接着層、 ６１…撮像素子、 ６０ａ…撮像部、 １００…ホルダー、 ２００…レンズアレイ積層体、 ２００ｕ…撮像レンズ、 ３００，４００…遮光部材、 ５００…赤外線カットフィルター、 ６００…撮像素子アレイ、 １０００…撮像装置、 ２０００…レンズユニット、 ＯＡ…光軸、 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…開口部

Claims (10)

1. ２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイを備え、
   前記レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置であって、
   前記レンズアレイの各レンズは一体に成形され、
   前記レンズ本体部の最も像側の頂点よりも前記フランジ部側に設けられ前記レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部を含む第１遮光部材と、
   前記第１遮光部よりも前記レンズアレイから離れて設けられ矩形の開口を有する第２遮光部を含む第２遮光部材と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１遮光部は、前記レンズ本体部と前記フランジ部との繋ぎ部を遮光する開口径を有し、
   前記第２遮光部は、撮像素子の有効撮像領域外を遮光する開口形状を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１遮光部の前記開口は、円形であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の撮像装置。
4. 前記第１及び第２遮光部材の少なくともいずれか一方は、前記第１及び第２遮光部の少なくともいずれか一方を一体化した部材であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記レンズ本体部の最も像側の光学面は凸面であり、前記光学面と非光学面との間に曲面を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記レンズアレイとして、光軸方向に積層された第１レンズアレイと第２レンズアレイとを含むレンズアレイ積層体が用いられ、
   前記第１レンズアレイ内の各レンズは一体に成形され、第２レンズアレイ内の各レンズは一体に成形され、
   前記第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方は、互いに向き合う面に、それぞれ曲面状の光学面を有する複数のレンズを有しており、
   前記第１及び第２レンズアレイは、遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層を介して接着され、
   前記光硬化性接着層は、少なくとも前記第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方の互いに向き合う面に設けられる前記複数のレンズを構成する光学面と光学面との間に設けられ、吸収による遮光性を有する材料を含むことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像装置。
7. ２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイを保持するホルダーとを備え、前記レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置に用いられるレンズユニットであって、
   前記レンズアレイの各レンズは一体に成形され、
   前記レンズ本体部の最も像側の頂点よりも前記フランジ部側に設けられ前記レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部を含む第１遮光部材と、
   前記第１遮光部よりも前記レンズアレイから離れて設けられ矩形の開口を有する第２遮光部を含む第２遮光部材と、を備えることを特徴とするレンズユニット。
8. 前記ホルダーは、前記レンズアレイを位置決めするための第１の段部と、前記第１遮光部材を位置決めするための第２の段部と、前記第２遮光部材を位置決めするための第３の段部とを有する請求項７に記載のレンズユニット。
9. ２次元的に配列されたレンズ本体部とフランジ部とで構成される複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイを保持するホルダーとを備え、前記レンズアレイによって、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置に用いられるレンズユニットの製造方法であって、
   前記レンズアレイの各レンズを一体に成形されたレンズアレイを準備する工程と、
   前記レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する第１遮光部を前記レンズ本体部の最も像側の頂点よりも前記フランジ部側に設ける工程と、
   矩形の開口を有する第２遮光部を前記第１絞り部よりも前記レンズアレイから離れた位置に設ける工程と、
   を備えることを特徴とするレンズユニットの製造方法。
10. 前記第１遮光部は、前記レンズ本体部の輪郭に沿った形状の開口を有する板状の第１遮光部材によって構成され、
    前記第２遮光部は、矩形の開口を有する板状の第２遮光部材によって構成され、
    前記ホルダーは、前記レンズアレイを位置決めするための第１の段部と、前記第１遮光部材を位置決めするための第２の段部と、前記第２遮光部材を位置決めするための第３の段部とを有し、
    前記レンズユニットを前記ホルダーの前記第１の段部に位置決めして固定する工程と、
    前記第１遮光部材を前記ホルダーの前記第２の段部に位置決めして固定する工程と、
    前記第２遮光部材を前記ホルダーの前記第３の段部に位置決めして固定する工程と、を備える請求項９に記載のレンズユニットの製造方法。

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