JP2015119318A - 撮像装置及び撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で大量生産が可能でありながら結像位置の変動を抑制できる、複眼光学系を用いた撮像装置及び撮像装置の製造方法を提供する。【解決手段】温度上昇により、アレイレンズＡＬ１、ＡＬ２の基板ＳＴ１、ＳＴ２と、第１スペーサＳＰ１も熱膨張が生じるが、第１スペーサＳＰ１の熱膨張量は基板ＳＴ１、ＳＴ２の熱膨張量より大きい。しかるに、第１スペーサＳＰ１の物体側面の接着部Ａが、像側面の接着部Ｂに対し、光軸直交方向において第１スペーサＳＰ１の中心に近い側に設けられているので、接着部Ａ，Ｂ間の第１スペーサＳＰ１の伸び（変形）に応じて、第１アレイレンズＡＬ１と第２アレイレンズＡＬ２とを光軸方向に離間させるようになる。これにより、複眼光学系ＬＨのレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化による結像位置の変化をキャンセルできる。【選択図】図４

Description

本発明は、被写体に対して複数のレンズを向けた複眼光学系を有する撮像装置及び撮像装置の製造方法に関するものである。

近年、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどに代表される薄型の撮像装置付き携帯端末が急速に普及している。しかるに、このような薄型の携帯端末に搭載される撮像装置には、高解像度を有しながらも薄形でコンパクトであることが要求されている。このような要求に対応するために、撮像レンズの光学設計による全長短縮やそれに伴う誤差感度増大に対応した製造精度向上を行ってきたが、さらなる要求に対応するためには、従来の単一の撮像レンズと撮像素子の組み合わせで像を得るという構成では困難であり、従来とは発想を変えた光学系が期待される。

一方、撮像素子の撮像領域を分割して、それぞれにレンズを配置し、得られた画像を処理することで、最終的な画像出力を行う複眼光学系と呼ばれる光学系が、薄型化への要求に対応するために注目されている(特許文献１参照)。

特開平１０−１４５８０２号公報 米国特許公開第２００９／０１５９２００号明細書

ところで特許文献２には、ガラス製の基板と、基板の一方の面上に金型により形成された複数のプラスチック製の第１レンズ部と、基板の他方の面上に金型により形成された複数のプラスチック製の第２レンズ部とから形成することで、安価に大量生産可能としているアレイレンズが示されている。このようなアレイレンズを複眼光学系に用いることもできる。ところが、このようなアレイレンズを用いた複眼光学系においては、レンズ部がプラスチックにて形成されているので、環境変化により画質が低下する恐れがある。具体的には、プラスチック製のレンズにおいて、温度変化による屈折率変化により結像位置が無視できないほどに変動してしまい、ピンぼけの画像が得られる恐れがある。これに対し、複眼光学系を光軸方向に移動させるアクチュエータを設けることもできるが、コスト高を招くこととなる。尚、このような問題は、アレイレンズ全体をプラスチックで形成した複眼光学系にも同様に生じうる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、安価で大量生産が可能でありながら結像位置の変動を抑制できる、複眼光学系を用いた撮像装置及び撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像装置は、
少なくとも一部がプラスチックである複数のレンズを、光軸を互いに異ならせて配置してなるアレイレンズを備えた複眼光学系と、
前記複眼光学系を支持する鏡枠と、
前記アレイレンズを光軸方向に位置決めする為に接着されるプラスチック製のスペーサと、
前記複眼光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有し、
前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面の接着部は、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けられていることを特徴とする。

本発明は、環境温度変化が生じたときに、前記複眼光学系のレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化が生じレンズバックが変化するが、同時に前記スペーサが湾曲することを利用して、レンズバックの変化量をキャンセルしようとするものである。より具体的には、前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面の接着部が、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けられているので、環境温度が上昇すると、前記スペーサが前記複眼光学系の光軸直交方向に伸びようとするが、その接着部により接着位置で拘束されているため、結果として前記スペーサが撓み変形し、前記スペーサに接着された構成要素を光軸方向に離間させる効果がある。これにより、前記複眼光学系のレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化によるレンズバック変化をキャンセルできる。

請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記一方の面の接着部は、他方の面の接着部に対し、少なくとも前記レンズの一つを挟んで前記スペーサの中心に近い側に設けられていることを特徴とする。

これにより温度変化時の前記スペーサの変形量を増大できる。

請求項３に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記スペーサは、２つの前記アレイレンズの間で接着されることを特徴とする。

前記スペーサの変形により、２つの前記アレイレンズの光軸間距離を調整できる。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項３に記載の発明において、前記スペーサは、前記２つのアレイレンズにおける光軸を共有するレンズを通過する光線が通る開口を有し、前記開口の周囲が接着部となることを特徴とする。

これにより前記スペーサを，迷光を防止する遮光部材として機能させることができる。

請求項５に記載の撮像装置は、請求項１〜4のいずれかに記載の発明において、前記スペーサは、前記アレイレンズと前記固体撮像素子との間で接着されることを特徴とする。

前記スペーサの変形により、前記アレイレンズと前記固体撮像素子との光軸間距離を調整できる。

請求項６に記載の撮像装置は、請求項５に記載の発明において、前記スペーサは、格子形状の板部と、前記板部の周縁に形成され像側に延在する側壁とを有し、前記板部が前記一方の面の接着部であり、前記側壁部が前記他方の面の接着部となることを特徴とする。

これにより温度変化時の前記スペーサの変形を増大できる。

請求項７に記載の撮像装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記スペーサの一方の面及び他方の面を接着する接着剤は、硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする。

硬化後の接着剤が１００ＭＰａ以下であると、前記アレイレンズの変形を抑制する効果がある。接着剤の例としては、例えば株式会社スリーボンド社製の商品名３０１６Ｈ（ヤング率２．６Ｍｐａ）、ケミテック株式会社製の商品名Ｕ−１５４２（同３５Ｍｐａ）などがある。接着剤の硬化後のヤング率が５０ＭＰａ以下であると、より好ましい。

請求項８に記載の撮像装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記アレイレンズは、ガラス製の基板と、前記基板の一方の面上に設けられた複数のプラスチック製の第１レンズ部と、前記基板の他方の面上に設けられた複数のプラスチック製の第２レンズ部と、を備えることを特徴とする。

前記スペーサを前記ガラス製の基板に接着することで、温度変化時における前記スペーサの変形を大きく確保できる。前記アレイレンズは、前記第１レンズ部又は前記第２レンズ部のみを有するものであっても良い。尚、前記アレイレンズは全体がプラスチック製であっても良いが、そのプラスチックの線膨張率は、前記スペーサの線膨張率よりも低い必要がある。

請求項９に記載の撮像装置の製造方法は、
少なくとも一部がプラスチックである複数のレンズを、光軸を互いに異ならせて配置してなるアレイレンズを備えた複眼光学系と、
前記複眼光学系を支持する鏡枠と、
前記アレイレンズを光軸方向に位置決めする為に接着されるスペーサと、
前記複眼光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有する撮像装置の製造方法であって、
前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面を、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けたことを特徴とする。

前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面の接着部を、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けているので、環境温度が上昇すると、前記スペーサが前記複眼光学系の光軸直交方向に伸びようとするのに対し、その接着部により接着位置で拘束されていることから、結果として前記スペーサが撓み変形し、前記スペーサに接着された構成要素を光軸方向に離間させる効果がある。これにより、前記複眼光学系のレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化によるレンズバック変化をキャンセルできる。

本発明によれば、安価で大量生産が可能でありながら結像位置の変動を抑制できる、複眼光学系を用いた撮像装置及び撮像装置の製造方法を提供することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置を模式的に示す図である。 撮像ユニットＬＵの断面図である。 撮像ユニットＬＵを分解して示す斜視図である。 第１アレイレンズＡＬ１を成形する工程を示す図である。 図５（ａ）は、第１スペーサＳＰ１を物体側から見た図であり、図５（ｂ）は、第１スペーサＳＰ１を像側から見た図である。 温度変化が生じた際の撮像ユニットＬＵの変形を誇張して示す、図２と同様な断面図である。 別な実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図６と同様な断面図である。 第２の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図２と同様な断面図である。 第２の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図６と同様な断面図である。 図１０（ａ）は、第２の実施の形態に用いる第２スペーサＳＰ２を物体側から見た斜視図であり、図１０（ｂ）は、第２スペーサＳＰ２を像側から見た斜視図である。 第３の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図２と同様な断面図である。 第３の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図６と同様な断面図である。 図１３（ａ）は、第３の実施の形態に用いる第２スペーサＳＰ２を物体側から見た斜視図であり、図１３（ｂ）は、第２スペーサＳＰ２を像側から見た斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置等を説明する。撮像装置に用いる複眼光学系は、１つの撮像素子に対して複数のレンズ系がアレイ状に配置された光学系であり、各レンズ系が同じ視野の撮像を行う超解像タイプと、各レンズ系が異なる視野の撮像を行う視野分割タイプと、に通常分けられる。本発明に係る複眼光学系は、いずれのタイプにも用いることができるが、ここでは視野の異なる複数の像をつなぎ合わせて１枚の合成画像を出力するために、視野の異なる複数の結像を行う視野分割タイプについて説明する。但し、本発明は超解像タイプにも適用可能である。

図１に本実施の形態にかかる撮像装置を模式的に示す。図１に示すように、撮像装置ＤＵは、撮像ユニットＬＵ，画像処理部１，演算部２，メモリー３等を有している。そして、撮像ユニットＬＵは、１つの撮像素子ＳＲと、その撮像素子ＳＲに対して同一被写体の複数の像を結像する複眼撮像光学系ＬＨと、を有している。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサー，ＣＭＯＳ型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上には、被写体の光学像が形成されるように複眼撮像光学系ＬＨが設けられているので、複眼撮像光学系ＬＨによって形成された光学像は、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。

図２は、撮像ユニットＬＵの断面図である。図２の上方が物体側である。図３は、撮像ユニットＬＵを分解して示す斜視図である。図３に示すように、物体側から順に、鏡枠ＬＦ，第１アレイレンズＡＬ１，第１スペーサＳＰ１，第２アレイレンズＡＬ２，第２スペーサＳＰ２，固体撮像素子ＳＲを取り付けた基板ＣＴを組み合わせてなる。

複眼光学系ＬＨは、第１アレイレンズＡＬ１と第２アレイレンズＡＬ２とを有する。図２において、第１アレイレンズＡＬ１は、ガラス製の平行平板ＳＴ１と、平行平板ＳＴ１の物体側面に形成された複数（ここでは3行3列に並べた９個）の物体側レンズ（第１レンズ部）ＡＬ１ａと、物体側レンズＡＬ１ａと同軸となるように平行平板ＳＴ１の像側面に形成された像側レンズ（第２レンズ部）ＡＬ１ｂを有する。又、第２アレイレンズＡＬ２は、ガラス製の平行平板ＳＴ２と、平行平板ＳＴ２の物体側面に形成された複数（ここでは3行3列に並べた９個）の物体側レンズ（第１レンズ部）ＡＬ２ａと、物体側レンズＡＬ２ａと同軸となるように平行平板ＳＴ２の像側面に形成された像側レンズ（第２レンズ部）ＡＬ２ｂとを有する。尚、第１アレイレンズＡＬ１の物体側面において、物体側レンズＡＬ１ａの周囲に黒色皮膜を形成し、第２アレイレンズＡＬ２の像側面において、像側レンズＡＬ２ｂの周囲に黒色皮膜を形成すると、迷光が抑制されるので好ましい。

図４は、第１アレイレンズＡＬ１を成形する工程を示す図である。第１型ＭＤ１と第２型ＭＤ２は、それぞれ対向する面に複数の光学面転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａを有している。図４（ａ）に示すように、ガラスの平行平板である基板ＳＴ１を介在させつつ、各光学面転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａを対向させるように配置する。次いで、図４（ｂ）に示すように、各光学面転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａ内に、光硬化性の樹脂素材ＰＬを充填した後、第１型ＭＤ１の下面と第２型ＭＤ２の上面が基板ＳＴ１に密着するように型締めし、型の外部より熱もしくはＵＶ光を照射して、樹脂素材ＰＬを硬化させる。

樹脂素材ＰＬの硬化後、図４（ｃ）に示すように、第１型ＭＤ１と第２型ＭＤ２を型開きすることで、基板ＳＴ１の物体側面には、光学面転写面ＭＤ１ａにより物体側レンズＡＬ１ａが形成され、基板ＳＴ１の像側面には、光学面転写面ＭＤ２ａにより像側レンズＡＬ１ｂが形成され、一体化された第１アレイレンズＡＬ１を成形することができる。図４では図示していないが、本実施の形態では、基板ＳＴ１の物体側面の対角方向の角部に、円筒形の突起ＡＬ１ｃ（図３参照）を形成している。尚、同様な工程を経て、第２アレイレンズＡＬ２を成形できる。

図２，３において、黒色であるプラスチック製の鏡枠ＬＦは、複眼光学系ＬＨの周囲を囲う矩形枠状の側面部ＬＦ１と、側面部ＬＦ１の上端から内側に延在する天面部ＬＦ２とを有する。天面部ＬＦ２には、光軸Ｘを中心とした開口ＬＦ２ａを複数個（ここでは3行3列に並べた９個）形成している。又、天面部ＬＦ２には、第１レンズアレイＡＬ１の突起ＡＬ１ｃに対向して円形凹部ＬＦ２ｂを形成している。

組み付け時に、図２に示すように、鏡枠ＬＦの円形凹部ＬＦ２ｂに、第１レンズアレイＡＬ１の突起ＡＬ１ｃを嵌合させることで、鏡枠ＬＦと撮像光学系ＬＨの光軸直交方向の位置決めを行える。かかる状態で、鏡枠ＬＦと第１レンズアレイＡＬ１間に接着剤（不図示）を介在させることで、両者は接着される。

図２において、第１アレイレンズＡＬ１と第２アレイレンズＡＬ２との間には、樹脂製である第１スペーサＳＰ１が配置されている。遮光部材としても機能する矩形板状の第１スペーサＳＰ１は、四隅の物体側面及び像側面に、光軸方向位置決め基準面としてそれぞれ平坦な凸部ＳＰ１ａ（図５（ａ）参照）、ＳＰ１ｂ（図５（ａ）参照）を有しており、凸部ＳＰ１ａを第１アレイレンズＡＬ１の基板ＳＴ１に当接させ、凸部ＳＰ１ｂを第２アレイレンズＡＬ２の基板ＳＴ２に当接させるようにして組み付けられている。第１スペーサＳＰ１は、アレイレンズＡＬ１，ＡＬ２のレンズ部ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂの光軸を中心とした開口ＡＰ１を複数個（ここでは3行3列に並べた９個）形成している。開口ＡＰ１内を、レンズを通過した光線が通るようになっている。

図５（ａ）は、第１スペーサＳＰ１を物体側から見た図であり、図５（ｂ）は、第１スペーサＳＰ１を像側から見た図である。図５（ａ）において、中央の開口ＡＰ１と、角に近い４つの開口ＡＰ１との間（ハッチングで示す接着部Ａ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第１スペーサＳＰ１は第１アレイレンズＡＬ１に接着される。又、図５（ｂ）において、凸部ＳＰ１ｂを除く第１スペーサＳＰ１の周辺領域であって凸部ＳＰ１ｂ間の一段低い領域（ハッチングで示す接着部Ｂ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第１スペーサＳＰ１は第２アレイレンズＡＬ２に接着される。つまり、物体側の接着部Ａは像側の接着部Ｂよりも、レンズ１つ分以上、第１スペーサＳＰ１の中心に近くなっている。尚、第１の接着剤ＢＤ１の硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下である。

更に図２において、第２アレイレンズＡＬ２と、基板ＣＴ上に保持された下部筐体ＢＸとが、金属製又は樹脂製である第２スペーサＳＰ２を介して接着される。下部筐体ＢＸは、底面に撮像素子ＳＲを保持するとともに、撮像素子ＳＲと複眼光学系ＬＨとの間に配置されるカバーガラスＣＧを保持する機能を有する。矩形枠状の第２スペーサＳＰ２は、四隅の物体側面及び像側面に、それぞれ平坦な凸部ＳＰ２ａ、ＳＰ２ｂ（図３参照）を有しており、凸部ＳＰ２ａを第２アレイレンズＡＬ２の基板ＳＴ２に当接させ、凸部ＳＰ２ｂを下部筐体ＢＸに当接させ、それぞれ第２の接着剤（図示せず）により接着されて組み付けられる。

組み付けた状態で、図２に示すように、鏡枠ＬＦの側面部ＬＦ１の像側端と、基板ＣＴとの間に隙間Δが生じるので、かかる隙間はゴム又はヤング率の低い変形しやすい接着剤でシールすることが望ましい。

本実施の形態の動作について説明する。図１に示すように、画像処理部１は、複眼撮像光学系ＬＨにより撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳ上に形成された複数の個眼像Ｚｎ（ｎ＝１，２，３，…）に応じた信号を合成処理し、１枚の個眼合成画像ＭＬを出力することができる。個眼合成画像ＭＬは、演算部２で圧縮されてメモリー３に記憶される。

図６は、温度変化が生じた際の撮像装置の変形を誇張して示す、図２と同様な断面図である。例えば環境温度が上昇すると、プラスチック製である複眼光学系ＬＨのレンズＡＬ１ａ、ＡＬ２ａにおいて、凸レンズの場合、一般的に温度上昇による屈折率変化が生じ結像位置が遠くなる。凹レンズの場合には、その逆になるが、各光学系のトータルパワーは正であるから、トータルで見れば結像位置が遠くなる。

ここで、温度上昇により、アレイレンズＡＬ１、ＡＬ２の基板ＳＴ１、ＳＴ２と、第１スペーサＳＰ１も熱膨張が生じるが、第１スペーサＳＰ１の熱膨張量は基板ＳＴ１、ＳＴ２の熱膨張量より大きい。しかるに、第１スペーサＳＰ１の物体側面の接着部Ａが、像側面の接着部Ｂに対し、光軸直交方向において第１スペーサＳＰ１の中心に近い側に設けられているので、接着部Ａ，Ｂ間の第１スペーサＳＰ１の伸び（変形）に応じて、第１アレイレンズＡＬ１と第２アレイレンズＡＬ２とを光軸方向に離間させるようになる。これにより、複眼光学系ＬＨのレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化による結像位置の変化をキャンセルできる。

図７は、別な実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図６と同様な断面図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態と逆の関係で、第１スペーサＳＰ１の周辺領域であって凸部ＳＰ１ａ間の一段低い領域に第１の接着剤ＢＤ１が塗布され、第１スペーサＳＰ１は第１アレイレンズＡＬ１に接着され，且つ中央の開口ＡＰ１の周囲に第１の接着剤ＢＤ１が塗布され、第１スペーサＳＰ１は第２アレイレンズＡＬ２に接着されている。つまり、像側の接着部は物体側の接着部よりも、第１スペーサＳＰ１の中心に近くなっている。それ以外の構成は，上述した実施の形態と同様である。

温度上昇時に、図６に示すように、第１スペーサＳＰ１の像側の接着部が、物体側の接着部に対し、光軸直交方向において第１スペーサＳＰ１の中心に近い側に設けられているので、上述した実施の形態とは対称的に第１スペーサＳＰ１が撓み変形し、接着部間の第１スペーサＳＰ１の伸び（変形）に応じて、第１アレイレンズＡＬ１と第２アレイレンズＡＬ２とを光軸方向に離間させるようになる。これにより、複眼光学系ＬＨのレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化による結像位置の変化をキャンセルできる。

図８，９は、第２の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図２，６と同様な断面図である。図１０（ａ）は、本実施の形態に用いる第２スペーサＳＰ２を物体側から見た斜視図であり、図１０（ｂ）は、第２スペーサＳＰ２を像側から見た斜視図である。図１０に示すように、第２スペーサＳＰ２は、光軸方向に延在する矩形筒部ＳＰ２ａと、その一端内周から延在する縦横２本の桟同士を交差させてなる格子部ＳＰ２ｂとを有する。よって格子部ＳＰ２ｂは、第２アレイレンズＡＬ２のレンズ部ＬＡ２ｂに対向する９つの矩形開口を有することとなる。本実施の形態では、矩形筒部ＳＰ２ａと格子部ＳＰ２ｂの光軸方向の長さ（厚み）が等しくなっている。

第２スペーサＳＰ２は、四隅の物体側面及び像側面に、光軸方向位置決め基準面としてそれぞれ平坦な凸部ＳＰ２ｃ、ＳＰ２ｄを有しており、凸部ＳＰ２ｃを第２アレイレンズＡＬ２の基板ＳＴ２に当接させ、凸部ＳＰ２ｄを下部筐体ＢＸに当接させるようにして組み付けられている。

図１０（ａ）に示すように、格子部ＳＰ２ｂの中央の開口周囲（ハッチングで示す接着部Ａ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第２スペーサＳＰ２は第２アレイレンズＡＬ２に接着される。又、図１０（ｂ）に示すように、格子部ＳＰ２ｂの周辺領域であって凸部ＳＰ２ｄ間の一段低い領域（ハッチングで示す接着部Ｂ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第２スペーサＳＰ２は下部筐体ＢＸに接着される。つまり、物体側の接着部Ａは像側の接着部Ｂよりも、第２スペーサＳＰ２の中心に近くなっている。尚、下部筐体ＢＸは、例えばエポキシ樹脂などを用いるが、ガラスと同等な線膨張率の素材からなると好ましい。第１の接着剤ＢＤ１の硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下である。

温度上昇時、第２スペーサＳＰ２の物体側面の接着部Ａが、像側面の接着部Ｂに対し、光軸直交方向において第２スペーサＳＰ２の中心に近い側に設けられているので、接着部Ａ，Ｂ間の第２スペーサＳＰ２の伸び（変形）に応じて、第２アレイレンズＡＬ２と下部筐体ＢＸとを光軸方向に離間させるようになる。これにより、複眼光学系ＬＨのレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化による結像位置の変化をキャンセルできる。更に、第２スペーサＳＰ２が、矩形筒部ＳＰ２ａと格子部ＳＰ２ｂとからなるので、温度上昇時の大きな変形を確保できる。

図１１，１２は、第３の実施の形態にかかる撮像ユニットを示す、図２，６と同様な断面図である。図１３（ａ）は、本実施の形態に用いる第２スペーサＳＰ２を物体側から見た斜視図であり、図１３（ｂ）は、第２スペーサＳＰ２を像側から見た斜視図である。図１３に示すように、第２スペーサＳＰ２は、光軸方向に延在する矩形筒部ＳＰ２ａと、その一端内周から延在する縦横２本の桟同士を交差させてなる格子部ＳＰ２ｂとを有する。よって格子部ＳＰ２ｂは、第２アレイレンズＡＬ２のレンズ部ＬＡ２ｂに対向する９つの矩形開口を有することとなる。本実施の形態では、矩形筒部ＳＰ２ａの光軸方向の長さ（厚み）が、格子部ＳＰ２ｂの光軸方向の長さ（厚み）より大きくなっている。

第２スペーサＳＰ２は、四隅の物体側面及び像側面に、光軸方向位置決め基準面としてそれぞれ平坦な凸部ＳＰ２ｃ、ＳＰ２ｄを有しており、凸部ＳＰ２ｃを第２アレイレンズＡＬ２の基板ＳＴ２に当接させ、凸部ＳＰ２ｄを下部筐体ＢＸに当接させるようにして組み付けられている。

図１０（ａ）に示すように、格子部ＳＰ２ｂの中央の開口周囲（ハッチングで示す接着部Ａ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第２スペーサＳＰ２は第２アレイレンズＡＬ２に接着される。又、図１０（ｂ）に示すように、格子部ＳＰ２ｂの周辺領域であって凸部ＳＰ２ｄ間の一段低い領域（ハッチングで示す接着部Ｂ）に第１の接着剤ＢＤ１が塗布されて、第２スペーサＳＰ２は下部筐体ＢＸに接着される。つまり、物体側の接着部Ａは像側の接着部Ｂよりも、第２スペーサＳＰ２の中心に近くなっている。尚、下部筐体ＢＸは、例えばエポキシ樹脂などを用いるが、ガラスと同等な線膨張率の素材からなると好ましい。第１の接着剤ＢＤ１の硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下である。

温度上昇時、第２スペーサＳＰ２の物体側面の接着部Ａが、像側面の接着部Ｂに対し、光軸直交方向において第２スペーサＳＰ２の中心に近い側に設けられているので、接着部Ａ，Ｂ間の第２スペーサＳＰ２の伸び（変形）に応じて、第２アレイレンズＡＬ２と下部筐体ＢＸとを光軸方向に離間させるようになる。特に、第２スペーサＳＰ２は、矩形筒部ＳＰ２ａに対して格子部ＳＰ２ｂの光軸方向長さが短いため、高温時に大きく屈曲するから，後述するように第２の実施の形態に比べ変位量が大きくなる。この時、バックフォーカスが過補正とならないよう、第１スペーサＳＰ１の接着は第１基板ＳＴ１側、第２基板ＳＴ２側ともに、図５（ｂ）に示す領域Ｂに塗布し、第１スペーサＳＰ１の変形を抑え、すなわち第２スペーサＳＰ２単独でレンズバックの補正を行うことが好ましい。これにより、複眼光学系ＬＨのレンズにおいて温度変化に起因した屈折率変化による結像位置の変化をキャンセルできる。更に、第２スペーサＳＰ２が、矩形筒部ＳＰ２ａと格子部ＳＰ２ｂとからなるので、温度上昇時の大きな変形を確保できる。

本発明者の検討結果によれば、アレイレンズＡＬ１、ＡＬ２で＋３０℃の温度変化で、レンズバック変化量が１４μｍ程度生じるが、図２の実施形態において、第１スペーサＳＰ１の変形により、アレイレンズＡＬ１、ＡＬ２間が６μｍ広がるので、レンズバックの変化分を６×１．５＝９μｍ減少できることがわかった。この作用及び被写界深度や画像処理を組み合わせることで、高画質な画像を形成できる。

更に図８に示す実施形態で、第２アレイレンズＡＬ２と撮像素子ＳＲ間に設けた第２スペーサＳＰ２の変形により、第２アレイレンズＡＬ２と撮像素子ＳＲ間が４μｍ広がるので、レンズバックの変化分を４×１．５＝６μｍ減少できることがわかった。つまり、図２の第１スペーサＳＰ１と図８の第２スペーサＳＰ２とを用いれば、９＋６＝１５μｍの補正ができるのでバックずれはほぼなくなる。

更に図１１に示す実施形態で、第２アレイレンズＡＬ２と撮像素子ＳＲ間に設けた第２スペーサＳＰ２の変形により、第２アレイレンズＡＬ２と撮像素子ＳＲ間が１４μｍ広がるので、第２スペーサＳＰ２単独で１４μｍの補正ができることになり、バックずれはほぼなくなる。

本発明にかかる複眼光学系は、視野分割タイプに限らず、超解像タイプの撮像装置にも用いることができる。

１ 画像処理部
１ａ 画像合成部
１ｂ 画像補正部
２ 演算部
３ メモリー
ＡＬ１ 第１アレイレンズ
ＡＬ１ａ 物体側レンズ
ＡＬ１ｂ 像側レンズ
ＡＬ２ 第２アレイレンズ
ＡＬ２ａ 物体側レンズ
ＡＬ２ｂ 像側レンズ
ＡＰ 遮光部材
ＡＰ１ 開口
ＢＤ１ 第１の接着剤
ＢＤ２ 第２の接着剤
ＢＤ３ 第３の接着剤
ＢＤ４ 第４の接着剤
ＢＸ 下部筐体
ＣＧ カバーガラス
ＤＵ 撮像装置
ＬＦ 鏡枠
ＬＦ１ 側面部
ＬＦ２ 天面部
ＬＦ２ａ 開口
ＬＨ 複眼光学系
ＬＵ 撮像ユニット
ＭＬ 個眼合成画像
ＳＰ１ 第１スペーサ
ＳＰ２ 第２スペーサ
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 撮像面
ＳＴ１ 基板
ＳＴ２ 基板
Ｚｎ 個眼像

Claims (9)

1. 少なくとも一部がプラスチックである複数のレンズを、光軸を互いに異ならせて配置してなるアレイレンズを備えた複眼光学系と、
   前記複眼光学系を支持する鏡枠と、
   前記アレイレンズを光軸方向に位置決めする為に接着されるプラスチック製のスペーサと、
   前記複眼光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有し、
   前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面の接着部は、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記一方の面の接着部は、他方の面の接着部に対し、少なくとも前記レンズの一つを挟んで前記スペーサの中心に近い側に設けられていることを特徴とする撮像装置。
3. 前記スペーサは、２つの前記アレイレンズの間で接着されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記スペーサは、前記２つのアレイレンズにおける光軸を共有するレンズを通過する光線が通る開口を有し、前記開口の周囲が接着部となることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記スペーサは、前記アレイレンズと前記固体撮像素子との間で接着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記スペーサは、格子形状の板部と、前記板部の周縁に形成され像側に延在する側壁とを有し、前記板部が前記一方の面の接着部であり、前記側壁部が前記他方の面の接着部となることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記スペーサの一方の面及び他方の面を接着する接着剤は、硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記アレイレンズは、ガラス製の基板と、前記基板の一方の面上に設けられた複数のプラスチック製の第１レンズ部と、前記基板の他方の面上に設けられた複数のプラスチック製の第２レンズ部と、を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 少なくとも一部がプラスチックである複数のレンズを、光軸を互いに異ならせて配置してなるアレイレンズを備えた複眼光学系と、
   前記複眼光学系を支持する鏡枠と、
   前記アレイレンズを光軸方向に位置決めする為に接着されるプラスチック製のスペーサと、
   前記複眼光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子とを有する撮像装置の製造方法であって、
   前記スペーサの物体側面と像側面のうち一方の面を、他方の面の接着部に対し、前記複眼光学系の光軸直交方向において前記スペーサの中心に近い側に設けたことを特徴とする撮像装置の製造方法。

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