JP2017083749A - Lens sheet unit, imaging module, imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズシートユニット、撮像モジュール、撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a lens sheet unit, an imaging module, and an imaging apparatus.
近年、スマートフォンやタブレット等の携帯端末に備えられるカメラにおいては、画質の向上等、様々に開発が行われている(例えば、特許文献1参照)。特に、スマートフォン等の携帯端末においては、薄型化が進んでおり、携帯端末に備えられるカメラ(以下、携帯端末用カメラという)においても、薄型化が図られている。 In recent years, various developments such as improvement of image quality have been performed on cameras provided in portable terminals such as smartphones and tablets (see, for example, Patent Document 1). In particular, mobile terminals such as smartphones are becoming thinner, and a camera provided in the mobile terminal (hereinafter referred to as a mobile terminal camera) is also being reduced in thickness.
また、ライトフィールドカメラと呼ばれる、撮影後に焦点距離や被写界深度を変更できるカメラが開発され、近年広まっている(例えば、特許文献2参照)。このライトフィールドカメラは、イメージセンサ上に配置されたマイクロレンズアレイにより、入射光を分割して複数の方向の光を撮影することにより、撮影後に光の入射方向や強度に基づいて所定の画像処理を行って、画像の焦点距離や被写界深度を変更することができる。 In addition, a camera called a light field camera, which can change a focal length and a depth of field after photographing, has been developed and spread in recent years (for example, see Patent Document 2). This light field camera uses a microlens array placed on an image sensor to divide incident light and shoot light in multiple directions, thereby performing predetermined image processing based on the incident direction and intensity of light after shooting. To change the focal length and depth of field of the image.
携帯端末用カメラでは、高画質な画像を撮影するためには、レンズ収差の補正等が必要となる。そのため、携帯端末用カメラでは、複数枚のレンズにより構成される撮像レンズが用いられている。しかし、この撮像レンズは、複数枚のレンズにより構成されているため、全体としてのカメラの厚さ(5〜7mm程度)の約80%(約4mm)を撮像レンズが占めることとなる。そのため、携帯端末用カメラにおいて、高画質な画像の撮影と薄型化との両立が、大きな課題となっている。 In a camera for a portable terminal, correction of lens aberration or the like is necessary to capture a high-quality image. Therefore, an imaging lens including a plurality of lenses is used in the mobile terminal camera. However, since this imaging lens is composed of a plurality of lenses, the imaging lens occupies about 80% (about 4 mm) of the overall camera thickness (about 5 to 7 mm). For this reason, in a camera for a mobile terminal, it is a big problem to achieve both high-quality image shooting and thinning.
一方、ライトフィールドカメラでは、イメージセンサ上に配置される各マイクロレンズアレイの各レンズからの光(像)が、受光面上で重ならないようにするために、前述のような撮像レンズや、各レンズに対応した隔壁を有する隔壁シート等が必要となっている。
前述のように撮像レンズは、複数枚のレンズにより構成されるため、大型であり、ライトフィールドカメラの小型化、薄型化が困難であった。また、隔壁シートを配置する場合には、隔壁とマイクロレンズアレイとの位置合わせが困難であるという問題があった。
On the other hand, in the light field camera, in order to prevent the light (image) from each lens of each microlens array arranged on the image sensor from overlapping on the light receiving surface, A partition sheet or the like having a partition corresponding to the lens is required.
As described above, since the imaging lens is composed of a plurality of lenses, it is large and it is difficult to reduce the size and thickness of the light field camera. Further, when the partition sheet is disposed, there is a problem that it is difficult to align the partition wall with the microlens array.
さらに、携帯端末用カメラやライトフィールドカメラ等の撮像装置において、イメージセンサが赤外線を受光すると、画像にノイズが発生して画質が低下する。これを防止するために、上述の撮像装置では、赤外線を遮断する赤外線カットフィルタが、イメージセンサよりも入光側に配置されている。
しかし、赤外線カットフィルタを用いることは、撮像装置の薄型化や組み立て作業の簡略化等への妨げとなっていた。
Furthermore, in an imaging device such as a mobile terminal camera or a light field camera, when the image sensor receives infrared rays, noise is generated in the image and the image quality is degraded. In order to prevent this, in the above-described imaging apparatus, an infrared cut filter that blocks infrared rays is disposed on the light incident side of the image sensor.
However, the use of the infrared cut filter has been an obstacle to making the imaging apparatus thinner and simplifying the assembly work.
本発明の課題は、撮像モジュールや撮像装置を薄型化でき、良好な画像を提供できるレンズシートユニット、及び、これを備える撮像モジュール、撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a lens sheet unit capable of reducing the thickness of an imaging module and an imaging apparatus and providing a good image, and an imaging module and an imaging apparatus including the lens sheet unit.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、撮像モジュールに用いられ、撮像素子部よりも光の入射側に配置されるレンズシートユニットであって、片面に光学形状が形成された第1光学形状面(11a)を有する第1レンズシート(11)と、前記第1レンズシートよりも光の出射側に配置され、片面に光学形状が形成された第2光学形状面(12a)を有する第2レンズシート(12)と、前記第2レンズシートよりも光の入射側に配置され、700〜1100nmの波長域の光を遮蔽する赤外線遮蔽シート(13)と、を備え、前記第1レンズシートは、柱状であってシート面に沿って一方向に配列され、前記第1光学形状面側に凸状の第1単位レンズ形状(112)を有する第1光透過部(111)と、前記第1光透過部と交互に配列され、前記第1光透過部の長手方向に延在し、かつ、前記第1レンズシートの厚み方向に沿って、前記第1単位レンズ形状側から反対側である前記第1レンズシートの裏面(11b)側へ延びる第1光吸収部(113)と、を備え、前記第2レンズシートは、柱状であってシート面に沿って一方向に配列され、前記第2光学形状面側に凸状の第2単位レンズ形状(122)を有する第2光透過部(121)と、前記第2光透過部と交互に配列され、前記第2光透過部の長手方向に延在し、かつ、前記第2レンズシートの厚み方向に沿って、前記第2単位レンズ形状側から反対側である前記第2レンズシートの裏面(12b)側へ延びる第2光吸収部(123)と、を備え、シート面の法線方向から見て、前記第1光透過部の配列方向(R11)と、前記第2光透過部の配列方向(R12)とは、角度αをなして交差し、前記第1レンズシートと前記第2レンズシートと前記赤外線遮蔽シートとが積層されていること、を特徴するレンズシートユニット(10)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載のレンズシートユニットにおいて、前記赤外線遮蔽シート(13)は、前記第1レンズシート(11)よりも光の入射側に配置されること、を特徴とするレンズシートユニット(10)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のレンズシートユニットにおいて、前記各光透過部(111,121)の屈折率N1と前記各光吸収部(113,123)の屈折率N2とは、N1≦N2を満たすこと、を特徴とするレンズシートユニット(10)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のレンズシートユニットにおいて、前記角度αは、80°≦α≦100°を満たすこと、を特徴とするレンズシートユニット(10)である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のレンズシートユニットにおいて、前記各光吸収部(111,121)と前記各光透過部(113,123)との界面が、前記各レンズシート(11,12)の厚み方向となす角度θは、0°≦θ≦10°を満たすこと、を特徴とするレンズシートユニット(10)である。
請求項6の発明は、入射する光を電気信号に変換する複数の画素が2次元配列された撮像素子部(21)と、前記撮像素子部よりも被写体側に配置される請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のレンズシートユニット(10)と、を備える撮像モジュール(20)である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の撮像モジュール(20)を備える撮像装置(1)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of
According to a second aspect of the present invention, in the lens sheet unit according to the first aspect, the infrared shielding sheet (13) is disposed closer to the light incident side than the first lens sheet (11). The lens sheet unit (10).
According to a third aspect of the present invention, in the lens sheet unit according to the first or second aspect, the refractive index N1 of each light transmitting portion (111, 121) and the refractive index of each light absorbing portion (113, 123). N2 is a lens sheet unit (10) characterized by satisfying N1 ≦ N2.
According to a fourth aspect of the present invention, in the lens sheet unit according to any one of the first to third aspects, the angle α satisfies 80 ° ≦ α ≦ 100 °. Unit (10).
According to a fifth aspect of the present invention, in the lens sheet unit according to any one of the first to fourth aspects, the light absorbing portions (111, 121) and the light transmitting portions (113, 123) The lens sheet unit (10) is characterized in that an angle θ between the interface and the thickness direction of each lens sheet (11, 12) satisfies 0 ° ≦ θ ≦ 10 °.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image pickup device portion (21) in which a plurality of pixels for converting incident light into an electric signal are two-dimensionally arranged, and the image pickup device portion is disposed closer to the subject than the image pickup device portion. An imaging module (20) comprising: the lens sheet unit (10) according to any one of items up to item 5.
The invention of claim 7 is an image pickup apparatus (1) including the image pickup module (20) of claim 6.
本発明によれば、撮像モジュールや撮像装置を薄型化でき、良好な画像を提供できるレンズシートユニット、及び、これを備える撮像モジュール、撮像装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an imaging module and an imaging device can be reduced in thickness, and a lens sheet unit which can provide a favorable image, an imaging module provided with this, and an imaging device can be provided.
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書中において、シート面とは、シート状の部材において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In the present specification, numerical values such as dimensions and material names of each member to be described are examples of the embodiment, and are not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
In this specification, terms that specify shape and geometric conditions, for example, terms such as parallel and orthogonal, are strictly meanings, have similar optical functions, and can be regarded as parallel and orthogonal It also includes a state having an error of.
In the present specification, the sheet surface is a sheet-like member that indicates a surface in the planar direction of the sheet when viewed as the entire sheet.
(実施形態)
図1は、本実施形態のカメラ1を説明する図である。
図2は、本実施形態の撮像モジュール20を説明する図である。
図1を含め、以下に示す各図において、理解を容易にするために、XYZ直交座標系を適宜設けて示している。この座標系では、撮影者が、撮像装置を基本的な姿勢で支持し、光軸Oを水平として画像を撮影するとき、水平方向(左右方向)をX方向、鉛直方向(上下方向)をY方向とし、撮影者側から見て左側(被写体側から見て右側)に向かう方向を+X方向、鉛直方向上側に向かう方向を+Y方向、光軸O方向をZ方向とし、被写体側に向かう方向を+Z方向とする。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a
FIG. 2 is a diagram illustrating the
In each of the following drawings including FIG. 1, an XYZ orthogonal coordinate system is provided as appropriate for easy understanding. In this coordinate system, when the photographer supports the imaging apparatus in a basic posture and takes an image with the optical axis O being horizontal, the horizontal direction (left-right direction) is the X direction and the vertical direction (up-down direction) is Y. The direction toward the left side when viewed from the photographer side (the right side when viewed from the subject side) is the + X direction, the direction toward the upper side in the vertical direction is the + Y direction, the optical axis O direction is the Z direction, and the direction toward the subject side The + Z direction is assumed.
図1に示すように、本実施形態のカメラ1は、開口部31を有する筐体30内に、撮像モジュール20を備える撮像装置である。
カメラ1は、スマートフォン等の携帯電話やタブレット端末等の携帯端末に用いられる撮像装置であり、この筐体30は、携帯端末本体の筐体に相当する。このカメラ1は、さらに、不図示の制御部、記憶部等を備えている。
また、カメラ1は、筐体30をカメラ本体の筐体として備える、一般的な撮像装置としてもよい。この場合、カメラ1は、制御部、記憶部等に加えて、不図示のシャッタ部、シャッタ駆動部等を備える。
開口部31は、被写体側からの光を、カメラ1の撮像モジュール20へ取り込む開口である。この開口部31には、撮像モジュール20への埃やゴミ等の異物の侵入を防止する等の観点から、開口部31を覆うように、透光性を有する保護シート32が配置されている。この保護シート32は、ガラス製としてもよいし、樹脂製としてもよい。
As shown in FIG. 1, the
The
Moreover, the
The
本実施形態の撮像モジュール20は、光軸O(Z方向)に沿って、光の入射側(被写体側、+Z側)から順に、レンズシートユニット10、イメージセンサ21等を備えている。この撮像モジュール20は、前述の制御部からの出力信号により、イメージセンサ21の受光面上に結像した像を撮像する。
レンズシートユニット10及びイメージセンサ21は、矩形状の平板状の部材であり、光軸O方向から見て、その幾何学的中心に光軸Oが直交している。
The
The
図3は、本実施形態のレンズシートユニット10を説明する図である。
図4は、本実施形態の第1レンズシート11及び第2レンズシート12を説明する図である。図4(a)では、第1レンズシート11の光透過部111の配列方向及び第1レンズシート11の厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示し、図4(b)では、図4(a)に示す断面の一部をさらに拡大して示している。また、図4では、第1レンズシート11の符号を示し、括弧内に対応する第2レンズシート12の各部の符号を示している。
図5は、本実施形態の第1レンズシート11の光透過部111の配列方向R11と第2レンズシート12の光透過部121の配列方向R12を説明する図である。
レンズシートユニット10は、光軸O方向(Z方向)において、イメージセンサ21の被写体側(+Z側)に位置している。レンズシートユニット10は、光軸O方向(Z方向)に沿って被写体側(+Z側)から順に、赤外線遮蔽シート13、第1レンズシート11、第2レンズシート12を備えている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
FIG. 4 is a diagram illustrating the
FIG. 5 is a diagram illustrating the arrangement direction R11 of the
The
レンズシートユニット10は、赤外線遮蔽シート13、第1レンズシート11、第2レンズシート12が積層されて不図示の支持部材により支持されており、イメージセンサ21に対する左右方向(X方向)、上下方向(Y方向)、光軸O方向(Z方向)における位置等が決められている。
本実施形態では、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11とは、不図示の接合層により一体に接合されている。また、第1レンズシート11と第2レンズシート12とは、接合層を介さずに互いに一体に積層されている。
In the
In the present embodiment, the
赤外線遮蔽シート13は、赤外線、特に波長が700〜1100nmの領域である近赤外線を遮蔽し、それ以外の光を透過する機能を有するシート状の部材である。本実施形態の赤外線遮蔽シート13は、光軸O方向において、第1レンズシート11及び第2レンズシート12よりも被写体側(+Z側)に配置されている。
赤外線遮蔽シート13は、例えば、所定の波長域(700〜1100nm)の赤外線を吸収することにより遮蔽するシートとしてもよいし、所定の波長域(700〜1100nm)の赤外線を反射することにより遮蔽するシートとしてもよい。
The
For example, the
赤外線遮蔽シート13が、所定の波長域の赤外線を吸収することにより遮蔽する部材である場合、例えば、光透過性を有するシート状の部材に、赤外線吸収特性を有する材料を含有する樹脂をコーティングすることにより形成される。このとき、シート状の部材は、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂やPC(ポリカーボネート)樹脂等の樹脂製、又は、石英ガラス等のガラス製のものが好適である。赤外線吸収特性を有する材料を含有する樹脂は、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ系樹脂等が好適である。
また、所定の波長域の赤外線を吸収することにより遮蔽する赤外線遮蔽シート13は、PET樹脂やPC樹脂等の樹脂、又は、ガラス粉末に、赤外線吸収特性を有する材料を含有させ、シート状に溶融形成し、硬化させる等によっても形成可能である。
When the
In addition, the
赤外線吸収特性を有する材料としては、有機色素化合物(例えば、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物)、有機金属錯塩(例えば、ジチオール金属錯体、メルカプトナフトール金属錯体)、無機材料(例えば、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化錫(ATO))が挙げられる。 Examples of materials having infrared absorption characteristics include organic dye compounds (for example, cyanine compounds, phthalocyanine compounds, naphthoquinone compounds, diimmonium compounds, azo compounds), organic metal complex salts (for example, dithiol metal complexes, mercaptonaphthol metal complexes), inorganic materials ( Examples thereof include tin-doped indium oxide (ITO) and antimony-doped tin oxide (ATO)).
また、赤外線遮蔽シート13が、所定の波長域の赤外線を反射することにより遮蔽する部材である場合、例えば、光透過性を有するPET樹脂やポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂製、又は、石英ガラス等のガラス製のシート状の部材の片面(撮像モジュール20として組み立て時に被写体側となる面)に、酸化亜鉛、酸化チタン、ITO、ATO等のスパッタリング膜、蒸着膜等(高屈折率層と低屈折率層の多層誘電膜等)を形成することにより形成される。
Further, when the
本実施形態では、赤外線遮蔽シート13の被写体側(+Z側)の面に、反射防止機能を有する不図示の反射防止層を設けてもよい。
この反射防止層は、例えば、反射防止機能を有する材料(例えば、フッ化マグネシウム(MgF2)、二酸化ケイ素(SiO2)、フッ素系光学用コーティング剤等)を所定の膜厚でコーティングする等により形成される。
本実施形態では、赤外線遮蔽シート13の被写体側の面は、レンズシートユニット10への光の入射面である。従って、赤外線遮蔽シート13の被写体側の面に、反射防止層を形成することにより、赤外線遮蔽シート13と空気との界面での反射を抑制し、入射光量の増加を図ることができる。
In the present embodiment, an antireflection layer (not shown) having an antireflection function may be provided on the subject side (+ Z side) surface of the
The antireflection layer is formed, for example, by coating a material having an antireflection function (for example, magnesium fluoride (MgF2), silicon dioxide (SiO2), fluorine-based optical coating agent, etc.) with a predetermined film thickness. The
In the present embodiment, the subject-side surface of the
第1レンズシート11は、柱状であってシート面に沿って一方向に配列される光透過部111と、光透過部111の配列方向において、光透過部111と交互に配置される光吸収部113とを備えるレンズシートである。本実施形態の第1レンズシート11では、光透過部111は、その配列方向R11が上下方向(Y方向)に平行であり、その長手方向(稜線方向)が左右方向(X方向)に平行となっている。
光透過部111は、光を透過する部分であり、イメージセンサ21側(−Z側)に、凸形状の単位レンズ形状112を有している。第1レンズシート11のイメージセンサ21側(−Z側)の面は、単位レンズ形状112が複数配列されたレンズ形状面11aとなっている。また、第1レンズシート11の被写体側(+Z側)の面(レンズ形状面11aとは反対側の面)である裏面11bは、略平面状となっている。
The
The
第1レンズシート11の単位レンズ形状112は、イメージセンサ21側(−Z側)に凸となっており、光透過部111の配列方向R11(Y方向)及び第1レンズシート11の厚み方向(Z方向)に平行な断面における断面形状が円の一部形状となっている。単位レンズ形状112は、この断面形状が光透過部111の長手方向に沿って延在している。
光透過部111の裏面11b側(+Z側)には、光透過部111がシート面に平行な方向に連続しているランド部114が形成されている。ランド部114は、その厚みができる限り薄い方が好ましく、ランド部114の厚さが0であること(即ち、ランド部114が存在しない形態)が、迷光や後述のクロストーク等を抑制し、高画質の画像を提供する観点から理想的である。
The
On the
光透過部111は、光透過性を有する樹脂により形成され、その屈折率N1は、1.43〜1.60程度である。
本実施形態の光透過部111は、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を用いて、紫外線成形法等により形成されている。
なお、これに限らず、光透過部111は、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。また、光透過部111は、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形法等により形成されてもよいし、ガラスにより形成されてもよい。
また、単位レンズ形状112の表面には、反射防止機能を有する不図示の反射防止層が形成されている。この反射防止層は、反射防止機能を有する材料(例えば、フッ化マグネシウム(MgF2)、二酸化ケイ素(SiO2)、フッ素系光学用コーティング剤等)を所定の膜厚でコーティングする等により形成される。
The
The
In addition, the
An antireflection layer (not shown) having an antireflection function is formed on the surface of the
光吸収部113は、光を吸収する作用を有し、第1レンズシート11の厚み方向に沿って、単位レンズ形状112が形成されたレンズ形状面11a側から反対側の面(裏面)11b側へ延びる壁状の部分である。また、光吸収部113は、光透過部111の長手方向に沿って延在している。
光吸収部113は、その配列方向及び第1レンズシート11の厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状、もしくは、矩形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。
The
The
本実施形態の光吸収部113は、その配列方向及び第1レンズシート11の厚み方向に平行な断面での断面形状が、レンズ形状面11a側の寸法が裏面11b側の寸法に比べて大きい台形形状となっている。これに限らず、光吸収部113は、その配列方向及び第1レンズシート11の厚み方向に平行な断面での断面形状が、裏面11b側を頂点とする三角形形状としてもよい。
光吸収部113は、光透過部111内を進む光のうち、隣接する他の光透過部111側へ向かうような迷光を吸収する機能を有する。
The
The
この光吸収部113は、カーボンブラック等の光吸収性を有する材料(以下、光吸収材という)や、光吸収材を含有した樹脂等により形成される。
光吸収部113に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材が好適である。このような部材としては、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等が挙げられる。
The
The light absorbing material used for the
光吸収材として顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂や、PC(ポリカーボネート)樹脂、PE(ポリエチレン)樹脂、PS(ポリスチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂等により形成されたものが用いられる。
光吸収材としては、カーボンブラック等と上記のような着色された樹脂粒子とを組み合わせて用いてもよい。
光吸収材を含有する樹脂としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が挙げられる。
本実施形態の光吸収部113は、カーボンブラックを含有するアクリル系樹脂により形成されている。
When resin particles colored with pigments or dyes are used as the light absorbing material, the resin particles are acrylic resin, PC (polycarbonate) resin, PE (polyethylene) resin, PS (polystyrene) resin, MBS (methyl). Those formed of a methacrylate / butadiene / styrene resin, an MS (methyl methacrylate / styrene) resin, or the like are used.
As the light absorbing material, carbon black or the like and colored resin particles as described above may be used in combination.
Examples of the resin containing the light absorbing material include ultraviolet curable resins such as urethane acrylate and epoxy acrylate, and ionizing radiation curable resins such as electron beam curable resins.
The
この光吸収部113は、例えば、光透過部111を形成後に、光吸収部113を形成する材料を、レンズ形状面11a側の面に塗布し、ワイピング等で光透過部111間の溝状の部分に光吸収部123を充填した後、硬化させる等により形成される。
また、例えば、光吸収部113を形成する材料は、光透過部111間の溝部分に、真空充填等により充填してもよいし、毛細管現象を利用して充填してもよい。
For example, after the
In addition, for example, the material forming the
光吸収部113の屈折率N2は、1.45〜1.60程度である。また、光吸収部113の屈折率N2は、光透過部111の屈折率N1に対して、N2≧N1となっていることが好ましい。これは、光吸収部113と光透過部111との界面で、光が全反射する等し、不要な光がイメージセンサ21に到達することを防ぐためである。
The refractive index N2 of the
第1レンズシート11の各部の寸法は、以下の通りである。
光透過部111(単位レンズ形状112)の配列ピッチPは、約20〜230μmとすることが好ましい。
単位レンズ形状112の曲率半径Rは、約10〜180μmとすることが好ましい。
単位レンズ形状112のレンズ開口幅D1は、光透過部111の配列方向R11において、光透過部111のレンズ形状面11a側の寸法(光透過部111と光吸収部113の最もレンズ形状面11a側の端部との境界となる点t1〜点t2間の寸法)であり、約20〜200μmとすることが好ましい。
The dimensions of each part of the
The arrangement pitch P of the light transmitting portions 111 (unit lens shape 112) is preferably about 20 to 230 μm.
The radius of curvature R of the
The lens opening width D1 of the
単位レンズ形状112のレンズ高さH1は、第1レンズシート11の厚み方向(Z方向)において、光吸収部113のレンズ形状面11a側の面から単位レンズ形状112の最も凸となる点t3までの寸法であり、約2〜40μmとすることが好ましい。
この第1レンズシート11の厚みT1は、光透過部111の厚さに等しく、第1レンズシート11の厚み方向(Z方向)における裏面11bから点t3までの寸法であり、約30〜480μmである。
The lens height H1 of the
The thickness T1 of the
光吸収部113の幅D2は、光透過部111の配列方向(Y方向)における、光吸収部113の最もレンズ形状面11a側の寸法であり、約1〜30μmとすることが好ましい。
光吸収部113の高さH2は、第1レンズシート11の厚み方向(Z方向)における光吸収部113の寸法であり、約20〜470μmとすることが好ましい。
光吸収部113と光透過部111との界面がシート面の法線方向(Z方向)となす角度θは、0〜10°程度とすることが好ましい。
The width D2 of the
The height H2 of the
The angle θ formed by the interface between the light absorbing
ランド厚D3は、ランド部114の厚さであり、第1レンズシート11の厚み方向(Z方向)において、光吸収部113の裏面11b側先端から第1レンズシート11の裏面11bまでの寸法であり、約1〜50μmとすることが、迷光や、所定の光透過部111(単位レンズ形状112)に入射した光が、隣接する他の光透過部111(単位レンズ形状112)側へ光が進んでしまうことを抑制する観点から好ましい。
The land thickness D3 is the thickness of the
赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11とを接合する接合層は、粘着剤又は接着剤により形成され、光透過性を有している。この接合層の屈折率と、赤外線遮蔽シート13の屈折率と、第1レンズシート11の光透過部111の屈折率N1とが、等しい、もしくは、これらの屈折率差ができる限り小さいことが好ましい。
また、後述するイメージセンサ21は、駆動時に発熱し、約40℃前後までその表面温度が上昇する。そのため、イメージセンサ21の発熱によるレンズシートユニット10の反り等の変形を抑制する観点から、この接合層は、耐熱性を有していてもよい。
このような接合層としては、エポキシ樹脂製、ウレタン樹脂製等の粘着剤、接着剤が好適である。
なお、この接合層は、その屈折率が赤外線遮蔽シート13の屈折率及び光透過部111の屈折率N1よりも小さいものも適用可能である。このような接合層としては、例えば、シリコーン系粘着剤等が挙げられる。
The joining layer which joins the
Further, the
As such a bonding layer, an adhesive such as an epoxy resin or a urethane resin, or an adhesive is suitable.
In addition, as the bonding layer, a layer whose refractive index is smaller than the refractive index of the
第2レンズシート12は、第1レンズシート11のイメージセンサ21側(−Z側)に位置する光学シートである。
第2レンズシート12は、前述の第1レンズシート11と略同様の形状であり、単位レンズ形状122を有する光透過部121、光吸収部123等を有している。しかし、第2レンズシート12では、凸状の単位レンズ形状122が形成されるレンズ形状面12aの位置、及び、光透過部121及び光吸収部123の配列方向R12は、第1レンズシート11とは異なる。
The
The
即ち、第2レンズシート12では、レンズ形状面12aは、光の入射側となる被写体側(+Z側)に位置し、裏面12bは、イメージセンサ21側(−Z側)に位置している。
また、図5に示すように、第2レンズシート12では、光透過部121及び光吸収部123の配列方向R12は、光軸O方向(Z方向)から見て、第1レンズシート11の光透過部111及び光吸収部113の配列方向R11と交差し、角度αをなしている。本実施形態では、この角度α=90°であり、第2レンズシート12の光透過部121(単位レンズ形状122)は、配列方向R12が左右方向(X方向)に平行であり、長手方向(稜線方向)が上下方向(Y方向)に平行である。
第2レンズシート12は、第1レンズシート11と同様の材料を用いて形成される。
That is, in the
As shown in FIG. 5, in the
The
第2レンズシート12の裏面12bは、イメージセンサ21との光学密着を抑制する観点から、その表面に微細凹凸が形成されたマット面とすることが好ましい。また、裏面12bをこのようなマット面とすることにより、イメージセンサ21の受光面の傷つきを防止する効果も得られる。
なお、第2レンズシート12は、不図示の接合層により、イメージセンサ21と一体に接合されていてもよい。第2レンズシート12とイメージセンサ21とを接合することにより、第2レンズシート12とイメージセンサ21との光学密着やイメージセンサ21の傷つきを抑制できることに加え、撮像モジュール20の組み立て作業をより容易とすることができる。
The
The
このような接合層は、前述の第1レンズシート11と赤外線遮蔽シート13とを接合する接合層と同様に、粘着剤又は接着剤により形成され、光透過性を有している。
また、この接合層は、その屈折率が、第2レンズシート12の光透過部121の屈折率N1と等しい、もしくは、屈折率差ができる限り小さいことが好ましい。
また、イメージセンサ21の駆動時の発熱によるレンズシートユニット10の反り等の変形を抑制する観点から、この接合層は、耐熱性を有することが好ましい。
このような接合層としては、エポキシ樹脂製、ウレタン樹脂製等の粘着剤、接着剤が好適である。
また、この接合層は、その屈折率が光透過部121の屈折率N1よりも小さいものも適用可能であり、例えば、シリコーン系粘着剤等が適用可能である。
Such a bonding layer is formed of a pressure-sensitive adhesive or an adhesive, and has light transmittance, like the bonding layer that bonds the
Moreover, it is preferable that the refractive index of this joining layer is equal to the refractive index N1 of the
Further, from the viewpoint of suppressing deformation such as warpage of the
As such a bonding layer, an adhesive such as an epoxy resin or a urethane resin, or an adhesive is suitable.
In addition, a material having a refractive index smaller than the refractive index N1 of the
レンズシートユニット10を透過した光は、単位レンズ形状112,122により、後述するイメージセンサ21の受光面上が焦点となるように集光される。即ち、単位レンズ形状112,122の曲率半径R、屈折率N1は、イメージセンサ21の受光面上が焦点となるように設定されている。
また、第1レンズシート11と第2レンズシート12とは、単位レンズ形状112,122がその頂点(点t3)で互いに接した状態、又は、近接した状態で配置されており、第1レンズシート11と第2レンズシート12との間の隙間部分には、空気が位置する形態となっている。
The light transmitted through the
The
図5に示すように、第1レンズシート11、第2レンズシート12は、光軸O方向(Z方向)から見た場合に、光透過部111及び光透過部121(単位レンズ形状112及び単位レンズ形状122)の配列方向が角度α=90°をなすように配置されている。また、第1レンズシート11、第2レンズシート12は、光透過部111,121間に光吸収部113,123を有している。
従って、レンズシートユニット10は、光学的には、マイクロレンズが2次元方向(X方向及びY方向)に配置され、マイクロレンズ間に遮光壁が形成された状態に略等しい。
As shown in FIG. 5, the
Therefore, the
イメージセンサ21は、受光面で受光した光を電気信号に変換して出力する部分である。イメージセンサ21は、複数の画素が2次元方向に配列されており、各画素により、その画素に入射した光の強度を検出可能である。
イメージセンサ21を構成する複数の画素は、イメージセンサ21の受光面である被写体側の表面に、2次元方向に配列されている。本実施形態では、イメージセンサ21の画素は、左右方向及び上下方向(X方向及びY方向)に複数配列されているものとする。
このようなイメージセンサ21としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等が好適に用いられる。
本実施形態のイメージセンサ21は、CMOSが用いられている。
The
A plurality of pixels constituting the
As such an
The
被写体からの光は、開口部31の保護シート32を透過し、撮像モジュール20のレンズシートユニット10内に進む。そして、被写体からの光は、赤外線遮蔽シート13により、700〜1100nmの波長域の光(赤外線)が吸収又は反射されて遮蔽され、それ以外の波長域の光が第1レンズシート11側へ透過する。そして、赤外線遮蔽シート13を透過した光は、次に、第1レンズシート11及び第2レンズシート12を透過する。
そして、第1レンズシート11の単位レンズ形状112により、その配列方向であるY方向(上下方向)において集光され、また、第2レンズシート12の単位レンズ形状122により、その配列方向であるX方向(左右方向)において集光される。また、光透過部111,121内を光軸O方向に対して大きな角度をなす方向へ進む光の少なくとも一部は、光吸収部113,123に入射して吸収される。そして、レンズシートユニット10を透過した光は、イメージセンサ21の受光面で焦点を結ぶ。
Light from the subject passes through the
Then, the light is condensed in the Y direction (vertical direction) by the
前述のように、第1レンズシート11及び第2レンズシート12は、単位レンズ形状112,122の長手方向(稜線方向)が直交するように配置されているので、レンズシートユニット10は、光学的には、左右方向及び上下方向(X方向及びY方向)にマイクロレンズが複数配列されている形態に近しい。
そして、イメージセンサ21の受光面上には、この疑似的なマイクロレンズにより結像された像が、それぞれ重なることなく形成される。
As described above, the
On the light receiving surface of the
本実施形態では、疑似的なマイクロレンズの1つ1つのレンズに対して、イメージセンサ21の複数の画素が対応するように配置されている。そして、撮影時には、各画素には、対応する疑似的なマイクロレンズにより分割された光が入射し、各画素により、入射した光の強度が検出される。また、各画素と、XY平面上のどの位置の単位レンズ形状112,122を透過したか、即ち、XY平面上の疑似的なマイクロレンズの位置との関係から、その画素に入射した光の入射方向が検出可能となる。
撮影時に撮像モジュール20により得られた、各画素が検出した入射光の強度及び入射方向の情報は、記憶部に記憶される。そして、制御部により各種演算等が行われることにより、撮影後に、その焦点距離や被写界深度等を変更した(リフォーカス処理を行った)画像データとして生成可能である。
In the present embodiment, a plurality of pixels of the
Information on the intensity and direction of incident light detected by each pixel and obtained by the
図6は、本実施形態の撮像モジュール20のイメージセンサ21の受光面上での結像の様子を説明する図である。
一般的に、ライトフィールドカメラでは、マイクロレンズアレイの1つのマイクロレンズに対して、イメージセンサ21の所定の領域内に位置する複数個の画素211が対応している。そして、それぞれのマイクロレンズによる像が、対応する領域内に投影されることが重要である。
このとき、例えば、図6(b)に示すように、各マイクロレンズの像が隣の領域等に投影され、像が重なると、被写体面上で異なる位置と角度を有する光が同一の画素に入射するクロストークという現象が生じ、光の入射方向や強度を分解できなくなる。
これを解消するために、従来のライトフィールドカメラでは、マイクロレンズアレイよりも被写体側に設けられた撮像レンズの絞りを利用したり、マイクロレンズアレイの各単位レンズに対応した隔壁を有する隔壁シートをマイクロレンズアレイのイメージセンサ側等に別体で用意したりする必要があった。
FIG. 6 is a diagram for explaining a state of image formation on the light receiving surface of the
In general, in a light field camera, a plurality of
At this time, for example, as shown in FIG. 6B, when the images of the respective microlenses are projected onto the adjacent area or the like and the images overlap, light having different positions and angles on the subject surface is applied to the same pixel. A phenomenon called incident crosstalk occurs, and the incident direction and intensity of light cannot be decomposed.
In order to solve this problem, the conventional light field camera uses a diaphragm of the imaging lens provided on the subject side of the microlens array, or a partition sheet having a partition corresponding to each unit lens of the microlens array. It was necessary to prepare it separately on the image sensor side of the microlens array.
しかし、本実施形態によれば、光吸収部113,123が、光透過部111,121間に形成され、各レンズシートの厚み方向(Z方向)に延びているので、撮像レンズや隔壁シート等を用いることなく、かつ、図6(a)に示すように、クロストークを生じさせることなく、単位レンズ形状112,122により集光された光を、イメージセンサ21の対応する領域の画素211に入射させることができる。これにより、画素211は、入射光の強度と入射方向の情報を高精度で出力することができる。
However, according to the present embodiment, the
以上のことから、本実施形態によれば、複数枚の光学レンズからなる撮像レンズが不要であり、レンズシートユニット10の厚みを数10〜数100μm程度に抑えることができ、撮像モジュール20及びカメラ1として薄型化、軽量化を図ることができる。また、撮像レンズが不要となるので、撮像モジュール20及びカメラ1の生産コストを低減できる。さらに、携帯端末本体の薄型化を妨げることがなく、意匠性の向上にも寄与できる。
From the above, according to the present embodiment, an imaging lens composed of a plurality of optical lenses is unnecessary, and the thickness of the
また、本実施形態によれば、レンズシートユニット10が赤外線遮蔽シート13を有しているので、画像にノイズを発生させる赤外線(特に、波長域が700〜1100μmである近赤外線)を遮蔽でき、ノイズが低減された良好な映像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、赤外線遮蔽シート13は、最も被写体側(+Z側)に位置しており、第1レンズシート11と第2レンズシート12との間の距離や、第2レンズシート12とイメージセンサ21との間の距離を広げることがなく、クロストークや迷光を低減できる。
また、本実施形態によれば、イメージセンサ21の特性等に応じて、不要であれば赤外線遮蔽シート13を容易に取り外すことも可能であるので、撮像モジュール20としての適用範囲を広げることができる。
また、本実施形態によれば、赤外線遮蔽シート13は、最も被写体側(+Z側)に位置しているので、後述する図7(a),(c)等のように、第1レンズシート11のレンズ形状面11aが被写体側(+Z側)に位置する形態であっても、レンズシートユニット10の最も被写体側(入射側)に所定の波長域の赤外線を遮蔽できる赤外線遮蔽機能を付与できる。
Moreover, according to this embodiment, since the
Further, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、レンズシート11,12内に光透過部111,121(単位レンズ形状112,122)に対応して光吸収部113,123が一体に形成されているので、隔壁シートとマイクロレンズアレイとの高精度の位置合わせが不要となる。
従って、マイクロレンズアレイと隔壁シートとの位置合わせ精度ずれによる歩留りの低下を抑制できる。また、位置合わせが不要となるので、ハンドリングが容易となり、製造が容易に行え、生産コスト低減できる。
Further, according to the present embodiment, since the
Therefore, it is possible to suppress a decrease in yield due to misalignment accuracy between the microlens array and the partition sheet. In addition, since alignment is not necessary, handling becomes easy, manufacture is easy, and production costs can be reduced.
また、本実施形態によれば、光透過部111,121のレンズ開口幅D1を小さくしてX方向及びY方向に配列される単位レンズ形状112,122を増やすことも容易であり、かつ、光吸収部113,123が一体に形成されるので、レンズシートユニット10による疑似的なマイクロレンズをより細密化することができ、画像の空間解像度を向上させることができる。
In addition, according to the present embodiment, it is easy to increase the unit lens shapes 112 and 122 arranged in the X direction and the Y direction by reducing the lens opening width D1 of the
また、本実施形態によれば、携帯端末用のカメラに、撮影後に焦点距離や被写界深度が変更可能なライトフィールドカメラとしての機能を付与することができ、高性能化を図ることができる。しかも、本実施形態の撮像モジュール20及びカメラ1は、パンフォーカスでの撮影画像も形成可能であり、様々な焦点距離及び被写界深度での撮影画像が形成可能となり、カメラ機能の向上を図ることができる。
さらに、従来のライトフィールドカメラは、撮像レンズや、マイクロレンズアレイとは別体の光線分割用の隔壁シート等が必要である。しかし、本実施形態によれば、いずれも不要であるので、ライトフィールドカメラとしても、薄型化及び軽量化、生産コストの低減等を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, a function as a light field camera capable of changing a focal length and a depth of field after shooting can be given to a camera for a mobile terminal, and high performance can be achieved. . In addition, the
Furthermore, the conventional light field camera requires an imaging lens, a partition sheet for dividing light separate from the microlens array, and the like. However, according to the present embodiment, none of them is necessary, and therefore, a light field camera can be reduced in thickness and weight, production cost can be reduced, and the like.
(レンズシートユニット10の他の実施形態)
以下、レンズシートユニット10の他の実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
<各レンズシートのレンズ形状面11a,12aの向きについて>
図7は、第1レンズシート11及び第2レンズシート12のレンズ形状面11a,12aの向きを説明する図である。
なお、図7では、理解を容易にするために、レンズシートユニット10を構成する第1レンズシート11及び第2レンズシート12のみを示し、赤外線遮蔽シート13は省略している。また、図7において、第1レンズシート11及び第2レンズシート12は、Z方向において離間している形態を示しているが、実際には、一体に積層され、互いに接して、もしくは、近接して配置されているものとする。
図7に示すように、レンズシートユニット10の第1レンズシート11及び第2レンズシート12は、そのレンズ形状面11a,12aが被写体側(+Z側)であるか、イメージセンサ21側(−Z側)であるかは、適宜選択できる。
(Another embodiment of the lens sheet unit 10)
Hereinafter, other embodiments of the
<Direction of Lens Shape Surfaces 11a and 12a of Each Lens Sheet>
FIG. 7 is a diagram illustrating the orientation of the lens-shaped
In FIG. 7, only the
As shown in FIG. 7, the
図7(a)に示すように、第1レンズシート11、第2レンズシート12は、レンズ形状面11a,12aがいずれも被写体側(+Z側)となるように配置されていてもよい。
また、図7(b)に示すように、第1レンズシート11、第2レンズシート12は、そのレンズ形状面11a,12aがいずれもイメージセンサ側(−Z側)となるように配置されていてもよい。
さらに、図7(c)に示すように、第1レンズシート11は、そのレンズ形状面11aが被写体側(+Z側)となるように配置され、第2レンズシート12は、そのレンズ形状面12aがイメージセンサ側(−Z側)となるように配置されていてもよい。
As shown in FIG. 7A, the
Further, as shown in FIG. 7B, the
Further, as shown in FIG. 7C, the
図7(c)ように、第1レンズシート11と第2レンズシート12側とが、裏面11b,12bを対面させて配置される場合には、光学密着による迷光の発生を抑制する観点から、第1レンズシート11及び第2レンズシート12との間に、不図示のスペーサを配置してもよいし、双方の裏面11b,12bを、微細凹凸形状が形成されたマット面としてもよい。
As shown in FIG. 7C, when the
また、図7(c)に示す形態の場合、光学密着による迷光の発生を抑制する観点から、第1レンズシート11と第2レンズシート12との間に、不図示の接合層を設けて、第1レンズシート11と第2レンズシート12とを一体に接合してもよい。この形態の場合、第1レンズシート11と第2レンズシート12とを接合する接合層の屈折率は、その接合層と各レンズシート11,12の裏面11b,12bとの界面での光の反射を防ぐ観点から、光透過部111,121の屈折率N1と等しいものが好ましい。
上述のような形態のレンズシートユニット10を使用した場合にも、良好な画質で撮像することができる。
In the case of the form shown in FIG. 7C, a bonding layer (not shown) is provided between the
Even when the
前述の図3及び図7(a)に示すように、第2レンズシート12のイメージセンサ21側(−Z側)の面が、単位レンズ形状122が形成されていない裏面12bである場合、イメージセンサ21の受光面の傷つきを防止したり、イメージセンサ21と第2レンズシート12との光学密着を防止したりする観点から、裏面12bを微細凹凸形状が形成されたマット面とすることが好ましい。
また、第2レンズシート12とイメージセンサ21との間にスペーサを配置する等して、イメージセンサ21と第2レンズシート12との光学密着やイメージセンサ21の受光面の傷付き等を防止してもよい。
As shown in FIGS. 3 and 7A described above, when the
In addition, a spacer is disposed between the
<各レンズシートの光透過部111,121の配列方向について>
レンズシートユニット10は、第1レンズシート11の光透過部111が左右方向(X方向)に配列され、第2レンズシート12の光透過部121が上下方向(Y方向)に配列される形態としてもよい。
<About the arrangement direction of the
The
また、第1レンズシート11の光透過部111(単位レンズ形状112)の配列方向R11と、第2レンズシート12の光透過部121(単位レンズ形状122)の配列方向R12とがなす角度αは、90°±10°の範囲、即ち、80°〜100°の範囲内であれば、レンズシートユニット10として所望される光学的機能は維持される。従って、角度αは、90°に限定されず、80°〜100°の範囲内としてもよい。
これにより、赤外線遮蔽シート13、第1レンズシート11、第2レンズシート12を一体に積層してレンズシートユニット10として撮像モジュール20を組み立てる際に、第1レンズシート11の光透過部111の配列方向R11と第2レンズシート12の光透過部121の配列方向R12とのなす角度αを厳密に90°として配置しなくともよく、レンズシートユニット10及び撮像モジュール20の組み立て作業の容易化、作業効率の向上、歩留りの向上を図ることができる。
The angle α formed by the arrangement direction R11 of the light transmission part 111 (unit lens shape 112) of the
Thereby, when the
<各レンズシートの光透過部111,121の配列方向とイメージセンサ21の画素の配列方向について>
図8は、レンズシートユニット10の各光透過部111,121の配列方向R11,R12とイメージセンサ21の画素の配列方向G1,G2との関係を示す図である。
前述の実施形態では、図8(a)に示すように、イメージセンサ21の画素が光軸O方向(Z方向)に対して直交する2方向G1,G2(Y方向及びX方向)に配列され、第1レンズシート11の光透過部111の配列方向R11は、画素の配列方向の1つの方向G1(Y方向)に平行であり、第2レンズシート12の光透過部121の配列方向R12は、画素の配列方向のもう1つの方向G2(X方向)に平行である例を示した。
このとき、光軸O方向(Z方向)から見て、第1レンズシート11の光透過部111の配列方向R11と画素の配列方向の1つの方向G1となす角度β、第2レンズシート12の光透過部121の配列方向R12が画素の配列方向のもう1つの方向G2となす角度γは、いずれも0°である。
<Regarding the arrangement direction of the
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the arrangement directions R11 and R12 of the
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 8A, the pixels of the
At this time, when viewed from the optical axis O direction (Z direction), an angle β between the arrangement direction R11 of the
しかし、これに限らず、図8(b)に示すように、例えば、光軸O方向(Z方向)から見て、角度β及び角度γは、0°〜10°の範囲内であれば、光学的な機能は維持されるので、この範囲内で適宜選択して設定してよい。
このような形態とすることにより、イメージセンサ21とレンズシートユニット10(第1レンズシート11及び第2レンズシート12)との位置合わせが容易となり、製造作業の簡略化や作業時間の短縮、歩留りの向上等を図ることができる。
However, not limited to this, as shown in FIG. 8B, for example, when viewed from the optical axis O direction (Z direction), the angle β and the angle γ are within a range of 0 ° to 10 °. Since the optical function is maintained, it may be appropriately selected and set within this range.
By adopting such a configuration, it becomes easy to align the
なお、図8(b)では、画素の配列方向G1,G2は、それぞれY方向及びX方向に平行である例を示しているが、これに限らず、光透過部111,121の配列方向R11,R12がY方向及びX方向に平行であり、画素の配列方向G1,G2とそれぞれ角度β,γをなす形態としてもよいし、画素の配列方向G1,G2及び光透過部111,121の配列方向R11,R12が、それぞれ角度β,γをなし、かつ、いずれもY方向及びX方向に平行でない形態としてもよい。
8B shows an example in which the pixel arrangement directions G1 and G2 are parallel to the Y direction and the X direction, respectively. However, the arrangement direction is not limited thereto, and the arrangement direction R11 of the
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)実施形態において、赤外線遮蔽シート13が、第1レンズシート11及び第2レンズシート12よりも被写体側(+Z側)に配置される例を示したが、これに限らず、例えば、第1レンズシート11と第2レンズシート12との間に配置してもよい。この形態の場合には、所定の波長域(700〜1100nm)の光を反射して遮蔽する赤外線遮蔽シートを用いると、反射された光が迷光となり、ノイズを発生させる可能性があるので、吸収して遮蔽する赤外線遮蔽シートが好ましい。
クロストークを抑制し、良好な画像を表示する観点から、光軸O方向におけるイメージセンサ21の受光面と第2レンズシートの光吸収部113の最もイメージセンサ21側(−Z側)となる端部との間の距離が大きくなることは好ましくない。また、第1レンズシート11と第2レンズシート12との間の距離が広がることも好ましくない。
従って、上述の実施形態のように、赤外線遮蔽シート13は、第1レンズシート11及び第2レンズシート12よりも被写体側に位置する形態とすることが最も好ましい。
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In the embodiment, the example in which the
From the viewpoint of suppressing crosstalk and displaying a good image, the light receiving surface of the
Therefore, as in the above-described embodiment, it is most preferable that the
(2)実施形態において、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11とが不図示の接合層により接合される例を示したが、これに限らず、例えば、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11とが接合されず、一体に積層され、互いに接している形態としてもよい。
このとき、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11(光透過部111)との界面での光の反射による光量低下を抑制する観点から、赤外線遮蔽シート13の屈折率と第1レンズシート11の光透過部111の屈折率N1とが等しい、もしくは、両者の屈折率差ができる限り小さいことが好ましい。
また、光学密着を抑制する観点から、赤外線遮蔽シート13の第1レンズシート11側の面、もしくは、第1レンズシート11の裏面11bを、微細な凹凸形状を有するマット面とすることが好ましい。
また、光学密着を抑制する観点から、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11との間にスペーサを配置する等して空気層(エアギャップ)を有する形態としてもよい。この場合、界面での光の反射による光量低下を抑制するために、第1レンズシート11の裏面11bの表面に反射防止層を形成することが好ましい。
(2) In the embodiment, the example in which the
At this time, the refractive index of the
Further, from the viewpoint of suppressing optical adhesion, the surface of the
Moreover, it is good also as a form which has an air layer (air gap) by arrange | positioning a spacer between the
また、第1レンズシート11と第2レンズシート12とが、接合層により一体に接合された形態としてもよい。このとき、接合層は、例えば、シートの有効部分(光が透過する領域)以外の領域や、光学的に影響の小さい領域(例えば、四隅の角部分)等や、第1レンズシート11及び第2レンズシート12の周縁部等に外側へ凸となるように設けられた領域等に形成することが、良好な画像を得る観点から好ましい。
このような形態に用いられる接合層は、粘着剤又は接着剤により形成され、光透過性を有している。また、界面での光の反射による光量の低下を抑制する観点から、この接合層の屈折率と、第1レンズシート11の光透過部111及び第2レンズシート12の光透過部121の屈折率N1とが等しい、もしくは、両者の屈折率差ができる限り小さいことが好ましい。
Alternatively, the
The bonding layer used in such a form is formed of a pressure-sensitive adhesive or an adhesive and has light transmittance. Further, from the viewpoint of suppressing a decrease in the amount of light due to reflection of light at the interface, the refractive index of the bonding layer and the refractive indexes of the
また、イメージセンサ21の発熱による第1レンズシート11及び第2レンズシート12の反り等の変形を抑制する観点から、この接合層は、耐熱性を有していてもよい。
このような接合層としては、エポキシ樹脂製、ウレタン樹脂製等の粘着剤、接着剤を用いて形成することが好適である。
なお、この接合層は、その屈折率が、光透過部111及び光透過部121の屈折率N1よりも小さいものも適用可能であり、例えば、シリコーン系粘着剤等が挙げられる。
さらに、レンズシートユニット10は、上述の各接合層により、赤外線遮蔽シート13と第1レンズシート11と第2レンズシート12とが一体に積層されて接合された形態としてもよい。
In addition, from the viewpoint of suppressing deformation such as warpage of the
Such a bonding layer is preferably formed using an adhesive such as an epoxy resin or a urethane resin, or an adhesive.
In addition, as this bonding layer, a material whose refractive index is smaller than the refractive index N1 of the
Further, the
(3)第1レンズシート11及び第2レンズシート12は、光透過部111,121よりも裏面11b,12b側に基材層を備える形態としてもよい。この基材層は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材であり、光透過部111,121を紫外線成形等で形成する際に、基材(ベース)となる部材である。
第1レンズシート11及び第2レンズシート12は、クロストーク等を抑制する観点から、光吸収部113,123の裏面側端部から裏面までの厚みが小さい方が好ましい。従って、表面に剥離性を有する基材層を用い、基材層上に光透過部111,121及び光吸収部113,123を成形後に、基材層を剥離することが好ましい。しかし、基材層が十分に薄い場合等には、基材層を積層した形態のままレンズシートとして使用してもよい。
また、基材層が剥離性を有していない場合には、基材層に相当する部分を削る等により、光吸収部113,123の裏面側端部から裏面までの厚みを薄くしてもよい。
なお、このような基材層を有する場合には、各レンズシートのランド部を含む光吸収部113,123の裏面11b,12b側先端から裏面11b,12bまでの寸法は、約1〜60μmとすることが、迷光やクロストーク等を抑制する観点から好ましい。
(3) The
It is preferable that the
Moreover, when the base material layer does not have releasability, the thickness from the back side end to the back side of the
In addition, when it has such a base material layer, the dimension from the
(4)レンズシートユニット10は、赤外線遮蔽シート13と、そのイメージセンサ21側に、図9に示すようなレンズシート15とを備える形態としてもよい。
図9は、レンズシートユニット10の変形形態の一例を示す図である。
レンズシート15は、1枚のシート状の基材層151の両面に、単位レンズ形状112,122を有する光透過部111,121及び光吸収部113,123が形成されている。このレンズシート15は、第1レンズシート11と第2レンズシート12とが、基材層151の両面にそれぞれ一体に形成された形態に等しい。
この基材層151は、樹脂製のシート状の部材であり、光透過性を有している。このような基材層151としては、PET樹脂やトリアセチルセルロース(TAC)製のシート状の部材等が挙げられる。
また、基材層151の厚さは、可能な範囲で薄いことが、迷光を抑制し、クロストークを低減して、各画素に入射する光の強度や光の入射方向の精度を向上させる観点から好ましい。
また、基材層151の屈折率は、光透過部111,121の屈折率N1に等しい、もしくは、できる限り屈折率差が小さいことが好ましい。
(4) The
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a modified form of the
In the
The
In addition, the thickness of the
Moreover, it is preferable that the refractive index of the
(5)レンズシートユニット10は、赤外線遮蔽シート14よりもイメージセンサ21側(−Z側)に、3枚以上のレンズシートが光軸O方向(Z方向)に沿って配列された形態としてもよい。
このとき、例えば、3枚目のレンズシート(以下、第3レンズシートという)は、第1レンズシート11及び第2レンズシート12と同様の形状のレンズシートであり、その光透過部の配列方向が、第1レンズシート11及び第2レンズシート12の光透過部111,121の配列方向R11,R12に対して、それぞれ45°±10°をなしているものとすることが好ましい。
第3レンズシートのレンズ形状面は、被写体側(+Z側)であっても、イメージセンサ21側(−Z側)であってもよい。
(5) The
At this time, for example, a third lens sheet (hereinafter referred to as a third lens sheet) is a lens sheet having the same shape as the
The lens shape surface of the third lens sheet may be on the subject side (+ Z side) or on the
さらに、第1レンズシート11及び第2レンズシート12と同様の形状のレンズシートである4枚目のレンズシート(第4レンズシート)を配置する場合には、その光透過部の配列方向が、第1レンズシート11及び第2レンズシート12の光透過部111,121の配列方向R11,R12に対して、それぞれ45°±10°をなし、第3レンズシートの光透過部の配列方向に対してそれぞれ90°±10°をなしているものとすることが好ましい。
この第4レンズシートのレンズ形状面は、被写体側(+Z側)であっても、イメージセンサ21側(−Z側)であってもよい。
なお、レンズシートユニット10内の第3レンズシート、第4レンズシートの光軸O方向(Z方向)おける位置については、赤外線遮蔽シート13よりもイメージセンサ21側(−Z側)に位置することが好ましいが、特に限定しない。
Furthermore, when the fourth lens sheet (fourth lens sheet), which is a lens sheet having the same shape as the
The lens shape surface of the fourth lens sheet may be on the subject side (+ Z side) or on the
Note that the positions of the third lens sheet and the fourth lens sheet in the
(6)単位レンズ形状112,122は、例えば、光透過部111,121の配列方向及び各レンズシートの厚さ方向(Z方向)における断面形状が、シート面に長軸が直交する楕円の一部形状や、多角形形状等としてもよし、頂部が円弧等の曲線であり、単位レンズ形状の谷部側が直線からなる形状としてもよい。
(6) The unit lens shapes 112 and 122 are, for example, an ellipse in which the cross-sectional shape in the arrangement direction of the
(7)光透過部111,121と光吸収部113,123との界面は、複数の平面からなる折れ面状となっていてもよいし、複数の平面と曲面とが複数組み合わされている形態としてもよい。
(7) The interface between the light transmitting
(8)単位レンズ形状112,122の配列ピッチPやレンズ開口幅D1、曲率半径R、光透過部111,121の屈折率N1等は、第1レンズシート11と第2レンズシート12とで異なっていてもよい。
(8) The arrangement pitch P of the unit lens shapes 112 and 122, the lens opening width D1, the radius of curvature R, the refractive index N1 of the
(9)第1レンズシート11及び第2レンズシート12には、その表裏面(レンズ形状面11a,12aと裏面11b,12b)とを区別しやすくするために、表裏判別用の切欠きを設けてもよい。
また、レンズシートユニット10の配置や組み立てを容易にするために、アライメントマークを第1レンズシート11及び第2レンズシート12に設けてもよい。
(9) The
Further, in order to facilitate the arrangement and assembly of the
(10)イメージセンサ21の受光面の大きさは、撮像モジュール20が用いられるカメラ1の大きさや、所望する画質やカメラ性能等に応じて、適宜採用してよい。イメージセンサ21の受光面の大きさは、例えば、スマートフォン等の携帯端末に搭載される場合には横×縦のサイズが、4.8×3.6mmや4.4×3.3mm等、カメラ(主にコンパクトデジタルカメラ)等に搭載される場合には、6.2×4.7mm、7.5×5.6mm等が挙げられる。
また、例えば、23.6×15.8mm、36×24mm、43.8×32.8mm等の大きな受光面を有するイメージセンサ21を使用することにより、ノイズの低減や取得する焦点距離や被写界深度等の情報の精度や情報量の向上を図り、画質のさらなる向上や、カメラ1の性能向上を図ってもよい。
(10) The size of the light receiving surface of the
Further, for example, by using the
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。 In addition, although this embodiment and modification can also be used in combination as appropriate, detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited by the above-described embodiments and the like.
1 カメラ
10 レンズシートユニット
11 第1レンズシート
12 第2レンズシート
111,121 光透過部
112,122 単位レンズ形状
113,123 光吸収部
13 赤外線遮蔽シート
20 撮像モジュール
21 イメージセンサ
30 筐体
31 開口部
32 保護シート
DESCRIPTION OF
Claims (7)
片面に光学形状が形成された第1光学形状面を有する第1レンズシートと、
前記第1レンズシートよりも光の出射側に配置され、片面に光学形状が形成された第2光学形状面を有する第2レンズシートと、
前記第2レンズシートよりも光の入射側に配置され、700〜1100nmの波長域の光を遮蔽する赤外線遮蔽シートと、
を備え、
前記第1レンズシートは、
柱状であってシート面に沿って一方向に配列され、前記第1光学形状面側に凸状の第1単位レンズ形状を有する第1光透過部と、
前記第1光透過部と交互に配列され、前記第1光透過部の長手方向に延在し、かつ、前記第1レンズシートの厚み方向に沿って、前記第1単位レンズ形状側から反対側である前記第1レンズシートの裏面側へ延びる第1光吸収部と、
を備え、
前記第2レンズシートは、
柱状であってシート面に沿って一方向に配列され、前記第2光学形状面側に凸状の第2単位レンズ形状を有する第2光透過部と、
前記第2光透過部と交互に配列され、前記第2光透過部の長手方向に延在し、かつ、前記第2レンズシートの厚み方向に沿って、前記第2単位レンズ形状側から反対側である前記第2レンズシートの裏面側へ延びる第2光吸収部と、
を備え、
シート面の法線方向から見て、前記第1光透過部の配列方向と、前記第2光透過部の配列方向とは、角度αをなして交差し、
前記第1レンズシートと前記第2レンズシートと前記赤外線遮蔽シートとが積層されていること、
を特徴するレンズシートユニット。 A lens sheet unit used in an imaging module and disposed on the light incident side of the imaging element unit,
A first lens sheet having a first optical shape surface having an optical shape formed on one side;
A second lens sheet having a second optical shape surface disposed on the light emission side of the first lens sheet and having an optical shape formed on one side;
An infrared shielding sheet that is disposed on the light incident side of the second lens sheet and shields light in a wavelength range of 700 to 1100 nm;
With
The first lens sheet is
A first light transmitting portion that is columnar and arranged in one direction along the sheet surface and has a first unit lens shape that is convex on the first optical shape surface side;
Alternatingly arranged with the first light transmission parts, extending in the longitudinal direction of the first light transmission parts, and opposite from the first unit lens shape side along the thickness direction of the first lens sheet A first light absorbing portion extending to the back side of the first lens sheet,
With
The second lens sheet is
A second light transmission part that is columnar and arranged in one direction along the sheet surface, and has a second unit lens shape that is convex on the second optical shape surface side;
Alternatingly arranged with the second light transmission parts, extending in the longitudinal direction of the second light transmission parts, and opposite from the second unit lens shape side along the thickness direction of the second lens sheet A second light absorbing portion extending to the back side of the second lens sheet,
With
When viewed from the normal direction of the sheet surface, the arrangement direction of the first light transmission portions and the arrangement direction of the second light transmission portions intersect at an angle α,
The first lens sheet, the second lens sheet, and the infrared shielding sheet are laminated;
Lens sheet unit featuring.
前記赤外線遮蔽シートは、前記第1レンズシートよりも光の入射側に配置されること、
を特徴とするレンズシートユニット。 The lens sheet unit according to claim 1,
The infrared shielding sheet is disposed closer to the light incident side than the first lens sheet;
Lens sheet unit characterized by
前記各光透過部の屈折率N1と前記各光吸収部の屈折率N2とは、N1≦N2を満たすこと、
を特徴とするレンズシートユニット。 In the lens sheet unit according to claim 1 or 2,
The refractive index N1 of each light transmitting portion and the refractive index N2 of each light absorbing portion satisfy N1 ≦ N2.
Lens sheet unit characterized by
前記角度αは、80°≦α≦100°を満たすこと、
を特徴とするレンズシートユニット。 In the lens sheet unit according to any one of claims 1 to 3,
The angle α satisfies 80 ° ≦ α ≦ 100 °,
Lens sheet unit characterized by
前記各光吸収部と前記各光透過部との界面が、前記各レンズシートの厚み方向となす角度θは、0°≦θ≦10°を満たすこと、
を特徴とするレンズシートユニット。 In the lens sheet unit according to any one of claims 1 to 4,
The angle θ between the interface between each light absorbing portion and each light transmitting portion and the thickness direction of each lens sheet satisfies 0 ° ≦ θ ≦ 10 °,
Lens sheet unit characterized by
前記撮像素子部よりも被写体側に配置される請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のレンズシートユニットと、
を備える撮像モジュール。 An image sensor unit in which a plurality of pixels that convert incident light into an electrical signal are two-dimensionally arranged;
The lens sheet unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the lens sheet unit is disposed closer to the subject side than the imaging element unit.
An imaging module comprising:
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