JP2016061864A - 複眼撮像系及び複眼撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な位置決めを可能にしつつ、かつゴーストの発生を抑制することができる複眼撮像系を提供すること。【解決手段】アレイレンズ２１を有し、アレイレンズ２１を構成する複数の個眼レンズ１２１によって撮像素子に複数の物体像を形成する複眼撮像系であって、アレイレンズ２１は複数の個眼レンズ１２１と複数の個眼レンズ１２１を支持する支持体２１ｙとを一体に形成してなり、他部品である中間絞り２３と当接して光軸ＯＡ方向に関する位置決めをする凸形状の構造物２１ｇを有し、構造物２１ｇは支持体２１ｙから複数の個眼レンズ１２１の光軸ＯＡに沿った方向に突起するように設けられ、構造物２１ｇは複数の個眼レンズ１２１のうち任意の１つと、それに隣接する個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２上から外れた位置に設けられる。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の個眼レンズが一体成形されたアレイレンズを用いた複眼撮像系、及びこれを用いた複眼撮像装置に関する。

近年、撮像系の光学全長を短くしてコンパクトにする方法の１つに、個眼レンズを多数並列的に配列したアレイレンズを用いるものがある。このような撮像系は、複眼撮像系と呼ばれる。また複眼撮像装置は、複眼撮像系に対して１つの撮像素子を配置した構造をとるものが多い。上記複眼撮像系は、複数の個眼レンズで構成されており、それに対応して上記１つの撮像素子は、各個眼レンズに対応する個眼数の結像エリアに分かれることになる。これにより、各個眼レンズの結像エリアが個眼数分小さくなり、個眼レンズの光学全長を短くすることができる。複数の個眼レンズは、複数の個眼レンズの配列に対応する複数の画像を形成する。この複数の画像を重ね合わせ又は繋ぎ合わせて最終的に１つの画像を形成する。つまり、これらの個眼レンズを光軸方向に垂直な平面上に２次元的に配列することで、複眼撮像系の光学全長を各個眼レンズの光学全長と同じにすることができる。

また、複眼撮像系の光学系部分において、複数のアレイレンズを光軸方向に並べて配置することによって、より高解像度な画像を得ることができる。光学系部分については、複数のアレイレンズ間に絞りが配置されたり、複数のアレイレンズがホルダーで覆われたりする。その際、アレイレンズ同士、アレイレンズと絞り、アレイレンズとホルダー等の複数部材間で位置決めをするために、アレイレンズに位置決めのための構造物を設けることがある。例えば、アレイレンズ同士を位置決めするために構造物を設けた接合アレイレンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、アレイレンズと視野穴（開口）とを位置決めするために構造物を設けた複眼型の画像装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。

しかしながら、アレイレンズの個眼レンズと撮像素子の結像エリアとが１対１に対応している複眼撮像系では、ある個眼レンズに入射した光が、全反射等でアレイレンズ内を導光して、対応していない他の結像エリアに入射しゴーストとなって現れる可能性がある。これはクロストークによるゴーストとも呼ばれる。これにより、画質の劣化を引き起こしたり、画像処理時にノイズとなってきれいな画像にならなかったりするという問題がある。

特許文献１及び２に記載された発明では、アレイレンズと他の部品（アレイレンズを含む）とを位置決めする構造物が隣接する個眼レンズ間に設けられているため、このような発明を複眼撮像系に適用しても、この構造物によって上記ゴーストが出やすくなるという問題がある。

なお、特許文献３において、アレイレンズを構成する個眼レンズ間に凹部や遮光層等のゴーストを低減する構造を設けた複眼撮像系が提案されているが、アレイレンズと他の部品とを高精度に位置決めするには不十分である。

特開２００３−３２９８０８号公報 特開平８−２３４０７１号公報 国際公開公報２０１４／０４２１７８号公報

本発明は、高精度な位置決めを可能にしつつ、かつゴーストの発生を抑制することができる複眼撮像系を提供することを目的とする。

また、本発明は、上述の複眼撮像系を備える複眼撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る複眼撮像系は、アレイレンズを有し、当該アレイレンズを構成する複数の個眼レンズによって撮像素子に複数の物体像を形成する複眼撮像系であって、アレイレンズは複数の個眼レンズと複数の個眼レンズを支持する支持体を一体に形成してなり、他部品と当接して光軸方向に関する位置決めをする凸形状の構造物を有し、構造物は支持体から複数の個眼レンズの光軸に沿った方向に突起するように設けられ、構造物は複数の個眼レンズのうち任意の１つと、それに隣接する個眼レンズとの光軸間を結ぶ線上から外れた位置に設けられる。

上記複眼撮像系によれば、複数の個眼レンズを一体成形してアレイレンズを作製することで、個眼レンズ間の位置のばらつきを小さくすることができる。また、任意の個眼レンズと、それに隣接する個眼レンズとの光軸間を結ぶ線上から外れた位置に構造物を設けることにより、任意の個眼レンズから出射した迷光が仮に構造物を通ったとしても、その光が隣接する個眼レンズに入ることを抑制できる。そのため、アレイレンズ内を反射する不要光がゴーストとして結像面に届くことを低減できる。その結果、支持体に起因するクロストークによるゴーストを減少させることができる。

本発明の具体的な態様又は観点では、上記複眼撮像系において、構造物は、複数の個眼レンズのうち任意の１つと、他の全ての個眼レンズとの光軸間を結ぶ線上から外れた位置に設けられる。この場合、任意の個眼レンズに隣接する個眼レンズ以外の他の個眼レンズとの間で発生するクロストークも防ぎ、強度が弱いクロストークも確実に回避することができる。

本発明の別の観点では、構造物は、構造物に垂直な面での個眼レンズの有効径をＡ、個眼レンズの最隣接距離をＢとして、構造物の大きさＬに関する以下の条件式を満足する。
（Ｂ−Ａ）／８≦Ｌ≦（Ｂ−Ａ）／４ … （１）
この場合、条件式（１）の下限を上回ることにより、構造物の過度の小型化を防止して成形時の成形不良を防ぐことができる。一方、条件式（１）の上限を下回ることにより、構造物が任意の光軸間を結ぶ線に近接する可能性を低減しゴーストの発生を抑えることができる。

本発明のさらに別の観点では、構造物は、柱状形状を有する。この場合、任意の個眼レンズから構造物に迷光が入射しても構造物を通過した後の迷光の経路が他の個眼レンズ側に向かいにくくすることができる。

本発明のさらに別の観点では、支持体は、複数の個眼レンズ間に延在する平板状の部材であり、構造物は、支持体の表面から突起する部材である。この場合、支持体及び構造物を介して不要光が伝搬する可能性が生じるが、上記のような構造物の配置によって、いずれか１つの個眼レンズから他の個眼レンズへの不要光の伝搬が回避されゴーストの発生を抑えることができる。

本発明のさらに別の観点では、構造物は、構造物に垂直な面での個眼レンズの有効径をＡ、個眼レンズの最隣接距離をＢとして、所定の個眼レンズの中心からの距離Ｄに関する以下の条件式を満足する円環領域内にある。
（３Ａ＋Ｂ）／８≦Ｄ≦（Ａ＋３Ｂ）／８ … （２）
この場合、条件式（２）の下限を上回ることは、任意の個眼レンズの近くに構造物を設けないことを意味する。個眼レンズの近くに構造物を設けないことにより、個眼レンズの光学面と構造物との面間反射ゴーストを防ぐことができる。一方、条件式（２）の上限を下回ることは、個眼レンズと個眼レンズの中心に構造物を設けないことを意味する。中心に設けると導光ゴーストが出る可能性が増すためである。

本発明のさらに別の観点では、構造物は、支持体上の複数箇所に分散して形成されている。この場合、多点支持によって支持や位置決めを安定化することができる。

本発明のさらに別の観点では、他部品は、アレイレンズに付随する絞り、アレイレンズとは別のアレイレンズ、及びアレイレンズを支持するホルダーのうち少なくとも１つである。

上記課題を解決するため、本発明に係る複眼撮像装置は、上述の複眼撮像系と、撮像素子とを備える。

上記複眼撮像装置によれば、上述の複眼撮像系を備えることにより、クロストークに起因するゴーストを抑制することができる。

本発明の別の観点では、上記複眼撮像装置において、複数の物体像から少なくとも１つの画像を合成する画像生成手段を有する。

（Ａ）は、第１実施形態の複眼撮像装置の物体側から見た平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す複眼撮像装置のＡ−Ａ矢視断面図である。 （Ａ）は、図１に示す複眼撮像装置のうち第１アレイレンズの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第１アレイレンズの裏面図である。 （Ａ）は、第２アレイレンズの平面図であり、（Ｂ）は、中間絞りの平面図である。 （Ａ）は、第１及び第２アレイレンズの構造物の配置等を説明する概念図であり、（Ｂ）は、第１及び第２アレイレンズ間の構造物付近の部分拡大断面図である。 個眼レンズと構造物との配置関係を説明する図である。 （Ａ）は、第１実施形態の複眼撮像系内の迷光の経路を説明する図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の比較例の複眼撮像系内の迷光の経路を説明する図である。 図１の複眼撮像装置を搭載した撮像処理装置を説明する図である。 第２実施形態の複眼撮像系を説明する図である。 図８の複眼撮像系の変形例を説明する図である。 （Ａ）は、第３実施形態の複眼撮像装置を説明する側方断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の複眼撮像装置のうち第１アレイレンズの平面図である。 構造物の形状の変形例を説明する部分拡大断面図である。 構造物の形状の別の変形例を説明する部分拡大断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である複眼撮像装置等について、図面を参照しつつ説明する。

複眼撮像装置１００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）及び１（Ｂ）に示すように、複眼撮像装置１００は、矩形の外形を有し、ホルダー１０と、アレイレンズ積層体２０と、後絞り３０と、赤外線カットフィルター４０と、撮像素子５０とを有する。

ホルダー１０は、アレイレンズ積層体２０、後絞り３０、赤外線カットフィルター４０、及び撮像素子５０を収納し保持するためのものである。ホルダー１０は、全体として升状又は箱状の外形を有する。ホルダー１０の凹部１０１には、アレイレンズ積層体２０、後絞り３０、赤外線カットフィルター４０、及び撮像素子５０が順番にセットされる。各部材２０，３０，４０，５０は、凹部の各段部によって位置決めされる。ホルダー１０には、アレイレンズ積層体２０の複数の光学面に対応する格子点位置に円形の開口部１０２が形成されている。ホルダー１０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。複数の開口部１０２の間の領域は平坦な遮光部となっている。

アレイレンズ積層体２０は、複数の物体像又は被写体像を形成する複眼撮像系である。アレイレンズ積層体２０は、第１アレイレンズ２１と、第２アレイレンズ２２と、アレイレンズ間に配置された中間絞り２３とを有する。これらの部材２１，２２，２３は、光軸ＯＡ方向に積層されている。アレイレンズ積層体２０は、複数の物体像を撮像素子５０の撮像面（被投影面）Ｉに結像させる機能を有する。

図１（Ｂ）、図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、アレイレンズ積層体２０のうち第１アレイレンズ２１は、物体側に配置されている。第１アレイレンズ２１は、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数の個眼レンズ１２１で構成されている。個眼レンズ１２１の数は、物体像の数と等しくなっている。第１アレイレンズ２１は、矩形の外形を有する。第１アレイレンズ２１内の各個眼レンズ１２１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アレイレンズ２１は、第１レンズ本体部２１ａと第１フランジ部２１ｂとを一組とする多数の個眼レンズ１２１を配列したものであり、隣接する各個眼レンズ１２１の第１フランジ部２１ｂが一体に成形されている。これらの全ての第１フランジ部２１ｂを合わせた部分は、第１レンズ本体部２１ａを支持する支持体２１ｙとなっている。支持体２１ｙは、平板状でＸＹ面に平行に延びる。第１レンズ本体部２１ａは、物体側が凸形状の非球面である第１光学面２１ｃと、像側が凹形状の非球面である第２光学面２１ｄとを有する。第１レンズ本体部２１ａの周囲の第１フランジ部２１ｂは、第１光学面２１ｃの周囲に広がる平坦な第１フランジ面２１ｅと、第２光学面２１ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面２１ｆとを有する。ここで、第１及び第２フランジ面２１ｅ，２１ｆは、個眼レンズ１２１のうち第１及び第２光学面２１ｃ，２１ｄを除いた面、すなわちレンズ有効面及びその外側に隣接する縁部以外の面である。第１及び第２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。図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１アレイレンズ２１の周辺部には、像側から見て、凹状部２１ｍと、凹状部２１ｍの外側に凸状部２１ｋとが形成されている。第１アレイレンズ２１は、凹状部２１ｍ，凸状部２１ｋによって第２アレイレンズ２２との光軸ＯＡに垂直な方向に関して大まかに位置決めをしつつ、第２アレイレンズ２２を相対的に支持する。

図２（Ｂ）に示すように、第１アレイレンズ２１には、他部品（具体的には、本実施形態では、中間絞り２３）と当接して光軸ＯＡ方向に関する位置決めをする凸形状の構造物２１ｇが設けられている。構造物２１ｇは、第１アレイレンズ２１の支持体２１ｙの表面から突起する部材であり、複数の個眼レンズ１２１の光軸ＯＡに沿って延びるように設けられている。図４（Ａ）に示すように、構造物２１ｇは、複数の個眼レンズ１２１のうち任意の１つと、それに隣接する個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２上から外れた位置に複数個配置される。構造物２１ｇは、第１アレイレンズ２１の支持体２１ｙ上の複数箇所に分散して形成されている。このような構造物２１ｇによる多点支持によって、第１アレイレンズ２１と中間絞り２３との間の支持や位置決めを安定化することができる。本実施形態において、構造物２１ｇは、任意の個眼レンズ１２１と隣接する個眼レンズ１２１とを格子状に結ぶ線Ｊ１上、及び斜めに結ぶ線Ｊ２上から外れた位置に配置される。つまり、構造物２１ｇの中心が線Ｊ１，Ｊ２上から外れている。なお、構造物２１ｇの全体が線Ｊ１，Ｊ２上から外れていることがより望ましい。構造物２１ｇは、光軸ＯＡに平行に延びる軸を有する柱状形状を有する。これにより、任意の個眼レンズ１２１から構造物２１ｇに迷光が入射しても構造物２１ｇを通過した後の迷光の経路が他の個眼レンズ１２１側に向かいにくくなる。構造物２１ｇは、第１アレイレンズ２１において、支持体２１ｙ等と一体的に成形されている。

図５に示すように、構造物２１ｇは、構造物２１ｇに垂直な面での個眼レンズ１２１の有効径をＡ、個眼レンズ１２１の最隣接距離をＢとして、構造物２１ｇの大きさをＬに関する以下の条件式（１）を満足する。ただし、Ａ＜Ｂである。図５中のＣは、個眼レンズ１２１，１２１間の中点を示す。
（Ｂ−Ａ）／８≦Ｌ≦（Ｂ−Ａ）／４ … （１）
条件式（１）の下限を上回ることにより、構造物２１ｇの過度の小型化を防止して成形時の成形不良を防ぐことができる。一方、条件式（１）の上限を下回ることにより、構造物２１ｇが任意の光軸ＯＡ間を結ぶ線に近接する可能性を低減しゴーストの発生を抑えることができる。

また、構造物２１ｇは、構造物２１ｇに垂直な面での個眼レンズの有効径をＡ、個眼レンズの最隣接距離をＢとして、所定の個眼レンズの中心からの距離をＤに関する以下の条件式を満足する円環（図中のハッチング部分）内にあることが好ましい。
（３Ａ＋Ｂ）／８≦Ｄ≦（Ａ＋３Ｂ）／８ … （２）
なお、図５中の隣接する個眼レンズ１２１，１２１に着目した場合、構造物２１ｇは、条件式（２）を満たす円環のうち隣接する個眼レンズ１２１，１２１間付近の領域にある。
条件式（２）の下限を上回ることは、任意の個眼レンズ１２１の近くに構造物２１ｇを設けないことを意味する。個眼レンズ１２１の近くに構造物２１ｇを設けないことにより、個眼レンズ１２１の光学面２１ｄと構造物２１ｇとの面間反射ゴーストを防ぐことができる。一方、条件式（２）の上限を下回ることは、１つの個眼レンズ１２１とこれに隣接する他の個眼レンズ１２１との中間又は中点付近に構造物２１ｇを設けないことを意味する。構造物２１ｇを中間に設けると導光ゴーストが出る可能性が増すためである。

第１アレイレンズ２１は、構造物２１ｇに接着剤等を塗布することなく中間絞り２３と直接的に当接している。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、構造物２１ｇの端面２１ｔが中間絞り２３の物体側の第１面２３ｍに当接する。これにより、第１アレイレンズ２１と中間絞り２３との間の光軸ＯＡ方向の距離ｔ１が規定される。

アレイレンズ積層体２０のうち第２アレイレンズ２２は、像側に配置されている。なお、第２アレイレンズ２２は、第１アレイレンズ２１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。

図１（Ｂ）及び図３（Ａ）等に示すように、第２アレイレンズ２２は、第１アレイレンズ２１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個眼レンズ１２２で構成される。各個眼レンズ１２２は、第２レンズ本体部２２ａと第２フランジ部２２ｂとを一組として一体に成形されている。全ての第２フランジ部２２ｂを合わせた部分は、第２レンズ本体部２２ａを支持する支持体２２ｙとなっている。第２レンズ本体部２２ａは、物体側が凹形状の非球面である第３光学面２２ｃと、像側が凸形状の非球面である第４光学面２２ｄとを有する。第２レンズ本体部２２ａの周囲の第２フランジ部２２ｂは、第３光学面２２ｃの周囲に広がる平坦な第３フランジ面２２ｅと、第４光学面２２ｄの周囲に広がる平坦な第４フランジ面２２ｆとを有する。第３及び第４フランジ面２２ｅ，２２ｆは光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。図１（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように、第２アレイレンズ２２の周辺部には、物体側から見て、凸状部２２ｍと、凸状部２２ｍの外側に凹状部２２ｋとが形成されている。第２アレイレンズ２２は、凸状部２２ｍ，凹状部２２ｋによって第１アレイレンズ２１との光軸ＯＡに垂直な方向に関して大まかな位置決めをしつつ、第１アレイレンズ２１を相対的に支持する。凸状部２２ｍの内側面には、中間絞り２３と係合する凸部２２ｈが設けられている。個眼レンズ１２２は、第１アレイレンズ２１の個眼レンズ１２１と共に撮像レンズ２０ｕとしての機能を有する。

第２アレイレンズ２２も、第１アレイレンズ２１と同様に、他部品（具体的には、本実施形態では、中間絞り２３）と当接して光軸ＯＡ方向に関する位置決めをする凸形状の構造物２２ｇが設けられている。

第２アレイレンズ２２は、構造物２２ｇに接着剤等を塗布することなく中間絞り２３と直接的に接合している。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、構造物２２ｇの端面２２ｔが中間絞り２３の物体側の第２面２３ｎに当接する。これにより、第２アレイレンズ２２と中間絞り２３との間の光軸ＯＡ方向の距離ｔ２が規定される。上述した第１アレイレンズ２１と中間絞り２３との間の距離ｔ１と、第２アレイレンズ２２と中間絞り２３との間の距離ｔ２と、中間絞り２３の厚さｔ３とを合わせた距離（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）が、第１及び第２アレイレンズ２１，２２のフランジ部間の距離Ｔとして規定される。

第１及び第２アレイレンズ２１，２２は、例えば樹脂で形成されている。第１及び第２アレイレンズ２１，２２は、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。

中間絞り２３は、矩形の板状部材であり、第１アレイレンズ２１と、第２アレイレンズ２２との間に設けられている。中間絞り２３は、直接的に第１及び第２アレイレンズ２１，２２の構造物２１ｇ，２２ｇと当接している。構造物２１ｇ，２２ｇにより、アレイレンズ２１，２２と、中間絞り２３との間の光軸ＯＡ方向に関する位置決めがなされる。図３（Ｂ）に示すように、中間絞り２３には、縁部２３ａに切り欠き２３ｂが設けられている。この切り欠き２３ｂと、第２アレイレンズ２２に設けられた凸部２２ｈとを係合することによって、第１及び第２アレイレンズ２１，２２と中間絞り２３との光軸ＯＡに垂直な方向に関する位置決めがなされる。中間絞り２３は、外縁部分で接着剤により第２アレイレンズ２２に固定されている。中間絞り２３には、第１及び第２アレイレンズ２１，２２の第１及び第２レンズ本体部２１ａ，２２ａに対応する位置に円形の開口部２３ｓが形成されている。中間絞り２３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。中間絞り２３は、入射光を精度良く個眼レンズ１２１，１２２の有効面内で通過させ、像側の第２アレイレンズ２２中を全反射する迷光を遮断する。中間絞り２３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てもよい。これにより、中間絞り２３を反射して第１又は第２アレイレンズ２１，２２内に戻る光の強度を減少させることができる。

後絞り３０は、矩形の板状部材であり、アレイレンズ積層体２０と赤外線カットフィルター４０との間に設けられている。後絞り３０は、第１及び第２アレイレンズ２１，２２の第１及び第２レンズ本体部２１ａ，２２ａに対応する位置に矩形の開口部３０１が形成されている。後絞り３０の材質は、中間絞り２３と同様のものを用いることができる。後絞り３０は、撮像素子５０へ入射する迷光を遮断する。なお、後述するように赤外線カットフィルター４０上に遮光レジスト等で形成したものを後絞り３０とすることもできる。

赤外線カットフィルター４０は、透明基板上にフィルターを形成した矩形の板状部材であり、後絞り３０と撮像素子５０との間に設けられている。赤外線カットフィルター４０は、赤外線を反射または吸収する機能を有する。

撮像素子５０は、第１及び第２アレイレンズ２１，２２の各個眼レンズ１２１，１２２によって形成された物体像を検出するものである。撮像素子５０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を備える撮像部５０１を内蔵している。撮像部５０１は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像部５０１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５０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５０１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５０のアレイレンズ積層体２０側には、透明な平行平板が撮像素子５０等を覆うように配置・固定されていてもよい。

図６（Ａ）に示すように、任意の個眼レンズ１２１，１２２に入射した一部の光ＰＬは、隣接する個眼レンズ１２１，１２２側に向けて反射されるが、本実施形態のアレイレンズ積層体２０では、隣接する個眼レンズ１２１，１２２間の線Ｊ１，Ｊ２上に構造物２１ｇ，２２ｇが設けられていないため迷光が中間絞り２３等で遮断される。これにより、迷光が意図しない方向に進むことが抑制され、ゴーストが発生しない。また、仮に任意の個眼レンズ１２１，１２２から構造物２１ｇ，２２ｇに迷光が入射しても、当該構造物２１ｇ，２２ｇに入射する迷光は弱いものであり、かつ構造物２１ｇ，２２ｇが柱状形状であるため、構造物２１ｇを通過した後の迷光が他の個眼レンズ１２１，１２２側に向かいにくくなる。一方、図６（Ｂ）に示すように、隣接する個眼レンズ１２１，１２２間の線Ｊ１，Ｊ２上に構造物２１ｇ，２２ｇが設けられていると、任意の個眼レンズ１２１，１２２で反射した迷光が構造物２１ｇ，２２ｇに入射して屈折することで隣接する個眼レンズ１２１，１２２側に入射することとなり、クロストークによるゴーストが発生する。この迷光は、隣接する個眼レンズ１２２を経てこれに対応する意図しない撮像部５０１に達し、画像の再構成の際にノイズとなる。特に、構造物が錐状形状の場合、迷光が構造物でより屈折しやすく、ゴーストの発生が高まる。

以上は、縦方向、横方向、斜め方向に最も隣接する２つの個眼レンズ１２１，１２１間に生じ得る迷光の説明であったが、他の離れた個眼レンズ１２１，１２１との間でも迷光が生じ得る。しかしながら、その迷光の強度の程度は微弱である。かかる迷光に対する対策については後述する。

以下、複眼撮像装置１００の製造工程の一例について説明する。
まず、ホルダー１０、第１及び第２アレイレンズ２１，２２、中間絞り２３、後絞り３０、赤外線カットフィルター４０、撮像素子５０を準備する。

次に、アレイレンズ積層体２０を作製する。第２アレイレンズ２２の支持部２２ｍの内縁の適所に接着剤を塗布し、中間絞り２３を第２アレイレンズ２２内に嵌合させる。第２アレイレンズ２２の凸部２２ｈと中間絞り２３の切り欠き２３ｂとが係合することで大まかなアライメントが可能となっている。次に、第２アレイレンズ２２の支持部２２ｍの適所に接着剤を塗布し、第１アレイレンズ２１を載置するようにして嵌合させる。第１アレイレンズ２１の凸状部２１ｋ及び凹状部２１ｍと、第２アレイレンズ２２の凹状部２２ｋ及び凸状部２２ｍとが嵌合することで大まかなアライメントが可能となっている。なお、精密なアライメントは、各部材２１，２２，２３に設けられた不図示のマークによって行うことが望ましい。接着剤には、例えば光硬化性樹脂が用いられ、光照射をすることによって接着剤が硬化し、第１及び第２アレイレンズ２１，２２に中間絞り２３を挟んで一体化したアレイレンズ積層体２０を得る。

次に、ホルダー１０に、奥からアレイレンズ積層体２０、後絞り３０、赤外線カットフィルター４０、及び撮像素子５０を順番にセットし、固定することで複眼撮像装置１００を得る。

以下、図７を参照しつつ、複眼撮像装置１００を搭載した撮像処理装置３００及びその動作について説明する。なお、複眼撮像装置１００と撮像処理装置３００で複眼撮像装置と呼ぶ場合もある。

撮像処理装置３００は、複眼撮像装置１００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５０は、撮像部５０１上に形成された各画像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、画像生成手段であり、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。

以上説明した複眼撮像系及び複眼撮像装置によれば、複数の個眼レンズ１２１，１２２を一体成形して第１及び第２アレイレンズ２１，２２を作製することで、個眼レンズ１２１，１２２間の位置のばらつきを小さくすることができる。アレイレンズでは、ある個眼レンズに入射した光が導光して別の個眼レンズを通りクロストークによるゴーストが発生するという問題がある。このクロストークは、個眼レンズと個眼レンズとの間の形状に影響され、既に説明した先行技術のように個眼レンズ間に突起物等の構造体を設けると、それによってクロストークによるゴーストが発生する可能性があるという問題がある。本発明では、突起物である構造物２１ｇの位置を個眼レンズ１２１，１２２間からずらして設けることで、任意の個眼レンズ１２１，１２２から出射又は反射した迷光が仮に構造物２１ｇを通ったとしても、その光が隣接する個眼レンズ１２１，１２２に入ることを抑制できる。そのため、第１及び第２アレイレンズ２１，２２のフランジ内を導光された不要光がゴーストとして結像面に届くことを低減できる。その結果、支持体２１ｙ，２２ｙに起因するクロストークによるゴーストを減少させることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る複眼撮像系等について説明する。なお、第２実施形態の複眼撮像系等は第１実施形態の複眼撮像系等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。以下、主に第１アレイレンズ２１の構造物２１ｇについて説明する。

図８に示すように、構造物２１ｇは、複数の個眼レンズ１２１のうち任意の１つと、他の全ての個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３上から外れた位置に設けられている。ここで、線Ｊ３は、任意の個眼レンズ１２１と、他の個眼レンズ１２１とを結ぶ線のうち格子状に結ぶ線Ｊ１、及び斜めに結ぶ線Ｊ２以外の線である。具体的には、第１アレイレンズ２１の中心側の個眼レンズ１２１において、線Ｊ３は４本であり、周辺側の個眼レンズ１２１において、線Ｊ３は６本となっている。

一般的に、複眼撮像系は個眼レンズ１２１が多数個配置されているため、隣接していない個眼レンズ１２１同士によってゴーストが発生することもある。隣接していない個眼レンズ１２１同士によるゴーストは、隣接している個眼レンズ１２１同士によるゴーストに比べて発生する結像エリアが少ないため、最終的に1つの画像を合成するとゴーストの強度は問題にならないレベルであることが多い。しかしながら、他の全ての個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線上から外れた位置に構造物２１ｇを配置することにより、ゴーストを防ぐより好ましい構成となり、強度が弱いクロストークも回避することができる。

なお、図９に示すように、第１アレイレンズ２１は、３×３個の個眼レンズ１２１が２次元的に配列されている場合でも、複数の個眼レンズ１２１のうち任意の１つと、他の全ての個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３上から外れた位置に構造物２１ｇを設けることができる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る複眼撮像系等について説明する。なお、第３実施形態の複眼撮像系等は第１実施形態の複眼撮像系等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。

図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）に示すように、本実施形態の複眼撮像装置１００には、第１アレイレンズ２１のホルダー１０側にも複数の構造物１２１ｇが設けられている。この構造物１２１ｇは、第１及び第２アレイレンズ２１，２２間の構造物２１ｇと同様に、任意の個眼レンズ１２１と隣接する個眼レンズ１２１との光軸ＯＡ間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２上から外れた位置に設けられている。これにより、第１アレイレンズ２１内を反射する光に起因するゴーストを防ぎつつ、第１アレイレンズ２１とホルダー１０との間の光軸ＯＡ方向に関する位置決めを精度良く行うことができる。

以上、本実施形態に係る複眼撮像装置等について説明したが、本発明に係る複眼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２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄ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。また、各アレイレンズ２１，２２の外形形状や、ホルダー１０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、第１及び第２レンズ本体部２１ａ，２２ａを正方格子点上に配置したが、矩形格子点上に配置してもよい。また、アレイレンズを１枚のみ設けてもよいし、３枚以上設けてもよい。

また、上記実施形態において、中間絞り２３を設けなくてもよい。この場合、第１アレイレンズ２１及び／又は第２アレイレンズ２２に設けた構造物２１ｇ，２２ｇによって第１及び第２アレイレンズ２１，２２が接合する。

また、上記実施形態において、第２アレイレンズ２２の撮像素子５０側に構造物を設けてもよい。この場合、第１実施形態で説明した複眼撮像装置１００では、第２アレイレンズ２２の構造物は、後絞り３０と接合する。

また、上記実施形態において、構造物２１ｇ，２２ｇは、図１１に拡大して示すように、根元側においてＲ形状２１ｇａ，２２ｇａを有してもよい。この場合、成形の際に、構造物２１ｇ，２２ｇの強度を増すことができると共に第１アレイレンズ２１，２２を金型からより容易に離型することができるようになる。また、図１２に拡大して示すように、構造物２１ｇ，２２ｇは、個眼レンズ１２１，１２２間を結ぶ線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３上から外れて配置されるため、テーパー２１ｐ，２２ｐを有する錘状形状を有していてもよい。

また、上記実施形態において、後絞り３０と赤外線カットフィルター４０とを一体化してもよい。例えば、基板の一方の面に遮光レジスト等によって後絞り３０に相当する絞りパターンを形成し、他方の面に赤外線カットフィルター４０に相当する赤外線カットコートを施す。

また、上記実施形態において、構造物２１ｇ，２２ｇの端面２１ｔ，２２ｔに接着剤を塗布してもよい。ただし、この場合、構造物２１ｇ，２２ｇの周囲から接着剤がはみ出さないことが望ましい。

また、上記実施形態において、第１及び第２アレイレンズ２１，２２を樹脂で形成したが、ガラスで形成してもよい。

また、上記実施形態において、構造物２１ｇ，２２ｇ先端を平らにして中間絞り２３を平面で支持したが、構造物２１ｇ，２２ｇの先端を球面状にして点で支持してもよい。また、構造物２１ｇ，２２ｇの対向面に凹部を形成してもよい。

ＯＡ…光軸、 １０…ホルダー、 ２０…アレイレンズ積層体、 ２０ｕ…撮像レンズ、 ２１，２２…アレイレンズ、 ２１ａ，２２ａ…レンズ本体部、 ２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄ…光学面、 ２１ｇ，２２ｇ，１２１ｇ…構造物、 ４０…赤外線カットフィルター、 ５０…撮像素子、 ８１…マイクロプロセッサー、 ８２…インターフェース、 ８３…ディスプレイ、 １００…複眼撮像装置、 １２１，１２２…個眼レンズ、 ３００…撮像処理装置

Claims (10)

1. アレイレンズを有し、当該アレイレンズを構成する複数の個眼レンズによって撮像素子に複数の物体像を形成する複眼撮像系であって、
   前記アレイレンズは前記複数の個眼レンズと前記複数の個眼レンズを支持する支持体とを一体に形成してなり、他部品と当接して光軸方向に関する位置決めをする凸形状の構造物を有し、
   前記構造物は前記支持体から前記複数の個眼レンズの光軸に沿った方向に突起するように設けられ、
   前記構造物は前記複数の個眼レンズのうち任意の１つと、それに隣接する個眼レンズとの光軸間を結ぶ線上から外れた位置に設けられることを特徴とする複眼撮像系。
2. 前記構造物は、前記複数の個眼レンズのうち任意の１つと、他の全ての個眼レンズとの光軸間を結ぶ線上から外れた位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像系。
3. 前記構造物は、前記構造物に垂直な面での前記個眼レンズの有効径をＡ、前記個眼レンズの最隣接距離をＢとして、前記構造物の大きさＬに関する以下の条件式を満足す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複眼撮像系。
   （Ｂ−Ａ）／８≦Ｌ≦（Ｂ−Ａ）／４ … （１）
4. 前記構造物は、柱状形状を有す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複眼撮像系。
5. 前記支持体は、前記複数の個眼レンズ間に延在する平板状の部材であり、
   前記構造物は、前記支持体の表面から突起する部材であ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複眼撮像系。
6. 前記構造物は、前記構造物に垂直な面での前記個眼レンズの有効径をＡ、前記個眼レンズの最隣接距離をＢとして、所定の個眼レンズの中心からの距離Ｄに関する以下の条件式を満足する円環領域内にある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複眼撮像系。
   （３Ａ＋Ｂ）／８≦Ｄ≦（Ａ＋３Ｂ）／８ … （２）
7. 前記構造物は、前記支持体上の複数箇所に分散して形成されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の複眼撮像系。
8. 前記他部品は、前記アレイレンズに付随する絞り、前記アレイレンズとは別のアレイレンズ、及び前記アレイレンズを支持するホルダーのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の複眼撮像系。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の複眼撮像系と、撮像素子を備えることを特徴とする複眼撮像装置。
10. 前記複数の物体像から少なくとも１つの画像を合成する画像生成手段を有することを特徴とする請求項９に記載の複眼撮像装置。

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