JP6151632B2 - 撮像モジュール及び撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明に係る撮像モジュールを含む撮像装置の外観斜視図である。図1に示すように、撮像装置10の前面には、多様レンズ(撮影光学系)12、フラッシュ発光部19等が配置され、上面にはシャッタボタン38−1が設けられている。L1は多様レンズ12の光軸を表す。
図3は、撮像装置10(撮像モジュール11)に適用された多様レンズの第1の実施形態を示す断面図である。
次に、本発明に係る撮像装置の第1の実施形態について説明する。
図5は本発明に係る撮像装置10(撮像モジュール11)に適用されるイメージセンサ18を示す図であり、特にイメージセンサ18に配設されたカラーフィルタの第1の実施形態のカラーフィルタ配列等を示す図である。尚、図5上で、アレイレンズ16は省略されているが、円形で示した領域は、アレイレンズ16の各マイクロレンズ16aにより瞳像が結像される3×3個の受光セルを含む単位ブロックを示している。
図6は本発明に係る撮像装置10(撮像モジュール11)に適用されるイメージセンサ18の他の実施形態を示す図であり、特にイメージセンサ18に配設されたカラーフィルタの第2の実施形態のカラーフィルタ配列等を示す図である。
3×3個の受光セルを有する単位ブロックの周囲の8個の受光セルに対するカラーフィルタ配置は、図5及び図6に示した第1、第2の実施形態以外にも種々の配置が考えられる。
次に、カラーフィルタの製造工程及び混信(クロストーク)を低減する観点から、より好適な周囲8個の受光セルのフィルタ配置について説明する。
次に、イメージセンサの受光セル数を変えずに、アレイレンズの1マイクロレンズ当たりに割り付ける受光セルの割付数を大幅に低減し、同時に撮像される特性の異なる複数の画像の画素数を増加させる、画素の高密度化を図った実施形態について説明する。
図9は、本発明に係る撮像装置(撮像モジュール)の第2の実施形態を説明するために用いたアレイレンズ116及びイメージセンサ118の要部拡大図である。尚、第2の実施形態の撮像装置は、図1から図3に示した第1の実施形態の撮像装置10とは、主としてアレイレンズ116及びイメージセンサ118が相違するため、以下、その相違点について説明する。
図11(a)及び(b)は、それぞれ第2の実施形態の第1の変形例を示す図であり、特に第2の実施形態の第1の変形例は、イメージセンサのカラーフィルタ配列が第2の実施形態と相違する。
図12(a)及び(b)は、それぞれ第2の実施形態の第2の変形例を示す図であり、特に第2の実施形態の第2の変形例は、イメージセンサのカラーフィルタ配列が前述の実施形態と相違する。
図13(a)及び(b)は、それぞれ第2の実施形態の第3の変形例を示す図であり、特に第2の実施形態の第3の変形例は、イメージセンサのカラーフィルタ配列が前述の実施形態と相違する。
次に、本発明に係る撮像装置の第3の実施形態について、図14を用いて説明する。尚、第3の実施形態の撮像装置は、第1、2の実施形態とは、主として多様レンズ、アレイレンズ及びイメージセンサが相違するため、以下、その相違点について説明する。
次に、本発明に係る撮像装置の第4の実施形態について、図15及び図16を用いて説明する。尚、第4の実施形態の撮像装置は、第1、2、3の実施形態とは、主として多様レンズ、アレイレンズ及びイメージセンサが相違するため、以下、その相違点について説明する。
図17は、撮像装置10(撮像モジュール11)に適用可能な多様レンズの第2の実施形態を示す断面図である。
図18は、撮像装置10の他の実施形態であるスマートフォン500の外観を示すものである。図18に示すスマートフォン500は、平板状の筐体502を有し、筐体502の一方の面に表示部としての表示パネル521と、入力部としての操作パネル522とが一体となった表示入力部520を備えている。また、筐体502は、スピーカ531と、マイクロホン532、操作部540と、カメラ部541とを備えている。尚、筐体502の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用することや、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
本実施形態では、同時に撮像される特性の異なる複数の画像のうちの少なくとも1つの画像を生成するための波長域別の画素として、RGBの3色の受光セルを1マイクロレンズ毎に割り付けるようにしたが、複数波長から1出力を得るカラーイメージセンサには、3色(RGBなど)のカラーイメージセンサの他に2色のカラーイメージセンサもあるため、2色の受光セルを1マイクロレンズ毎に割り付けるようにしてもよい。
Claims (12)
- 特性が異なるX(Xは2以上の整数)個の被写体像を同時に撮像し、前記X個の被写体像の少なくとも1つの被写体像に対し、複数の波長域の画素信号を出力する撮像モジュールであって、
被写体光が入射するX個の領域を有し、X個の領域毎に特性が異なる被写体像を同じ像面で重ねて結像させる多様レンズと、
前記多様レンズの瞳像を前記X個の領域毎に分割する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段によって分割されたX個の瞳像をそれぞれ受光するX個の受光領域に対応して配設されたY(YはX+1以上の整数)個の光電変換器と、を備え、
前記X個の受光領域のうちの少なくとも1つの受光領域には、複数の光電変換器が配設され、
前記1つの受光領域に配設された複数の光電変換器は、前記複数の波長域の画素信号を出力し、
前記瞳分割手段は、2次元状に配列されたマイクロレンズから構成されたアレイレンズであって、前記光電変換器の入射面側に配設され、各マイクロレンズにより前記多様レンズの瞳像を前記Y個の光電変換器に入射させるアレイレンズであり、
前記アレイレンズは、各マイクロレンズにより前記光電変換器上にそれぞれ入射させる瞳像のうち、互いに隣り合う前記瞳像の一部同士を前記光電変換器上で重複させる撮像モジュール。 - 前記多様レンズは、中央の第1の光学系と、前記第1の光学系の周辺部に設けられ、該第1の光学系とは特性が異なる第2の光学系とからなる請求項1に記載の撮像モジュール。
- 前記多様レンズは、前記第1の光学系及び第2の光学系のうちの一方が広角光学系であり、他方が望遠光学系である請求項2に記載の撮像モジュール。
- 前記多様レンズの第1の光学系は円形の中央光学系であり、前記第2の光学系は前記中央光学系に対して同心円状に配設された環状光学系である請求項2又は3に記載の撮像モジュール。
- 前記多様レンズは、中央の第1の光学系と、前記第1の光学系の周辺部に設けられ、該第1の光学系とは特性が異なる第2の光学系とからなり、
前記瞳分割手段及び前記Y個の光電変換器を単位ブロックとすると、前記単位ブロックは、格子状に配列された3×3個の光電変換器を有し、
前記多様レンズの第1の光学系は円形の中央光学系であり、前記第2の光学系は前記中央光学系に対して同心円状に配設された環状光学系であり、
前記第1の光学系に対応する中央瞳像は、前記単位ブロックの中央の光電変換器に入射し、
前記第2の光学系に対応する環状瞳像は、前記単位ブロックの周囲の8個の光電変換器に入射し、
格子状に配列された4×4個の光電変換器を基本ブロックとし、該基本ブロックが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されてイメージセンサが構成されている請求項1に記載の撮像モジュール。 - 特性が異なるX(Xは2以上の整数)個の被写体像を同時に撮像し、前記X個の被写体像の少なくとも1つの被写体像に対し、複数の波長域の画素信号を出力する撮像モジュールであって、
被写体光が入射するX個の領域を有し、X個の領域毎に特性が異なる被写体像を同じ像面で重ねて結像させる多様レンズと、
前記多様レンズの瞳像を前記X個の領域毎に分割する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段によって分割されたX個の瞳像をそれぞれ受光するX個の受光領域に対応して配設されたY(YはX+1以上の整数)個の光電変換器と、を備え、
前記X個の受光領域のうちの少なくとも1つの受光領域には、複数の光電変換器が配設され、
前記1つの受光領域に配設された複数の光電変換器は、前記複数の波長域の画素信号を出力し、
前記瞳分割手段は、2次元状に配列されたマイクロレンズから構成されたアレイレンズであって、前記光電変換器の入射面側に配設され、各マイクロレンズにより前記多様レンズの瞳像を前記Y個の光電変換器に入射させるアレイレンズであり、
前記多様レンズは、中央の第1の光学系と、前記第1の光学系の周辺部に設けられ、該第1の光学系とは特性が異なる第2の光学系とからなり、
前記多様レンズの第1の光学系は円形の中央光学系であり、前記第2の光学系は前記中央光学系に対して同心円状に配設された環状光学系であり、
前記アレイレンズは、各マイクロレンズにより前記Y個の光電変換器にそれぞれ結像させる瞳像のうち、互いに隣り合う前記環状光学系に対応する環状瞳像の一部同士を前記Y個の光電変換器上で重複させるとともに、互いに隣り合う前記中央光学系に対応する中央瞳像と前記第2の光学系に対応する環状瞳像の一部とを重複させ、
前記環状光学系は、前記中央光学系に対応する中央瞳像と重複する環状瞳像の一部に対応する部分が遮光され、又は前記中央光学系に対応する中央瞳像と重複する環状瞳像の一部に対応する部分が欠落して形成されている撮像モジュール。 - 特性が異なるX(Xは2以上の整数)個の被写体像を同時に撮像し、前記X個の被写体像の少なくとも1つの被写体像に対し、複数の波長域の画素信号を出力する撮像モジュールであって、
被写体光が入射するX個の領域を有し、X個の領域毎に特性が異なる被写体像を同じ像面で重ねて結像させる多様レンズと、
前記多様レンズの瞳像を前記X個の領域毎に分割する瞳分割手段と、
前記瞳分割手段によって分割されたX個の瞳像をそれぞれ受光するX個の受光領域に対応して配設されたY(YはX+1以上の整数)個の光電変換器と、を備え、
前記X個の受光領域のうちの少なくとも1つの受光領域には、複数の光電変換器が配設され、
前記1つの受光領域に配設された複数の光電変換器は、前記複数の波長域の画素信号を出力し、
前記瞳分割手段は、2次元状に配列されたマイクロレンズから構成されたアレイレンズであって、前記光電変換器の入射面側に配設され、各マイクロレンズにより前記多様レンズの瞳像を前記Y個の光電変換器に入射させるアレイレンズであり、
前記多様レンズは、中央の第1の光学系と、前記第1の光学系の周辺部に設けられ、該第1の光学系とは特性が異なる第2の光学系とからなり、
前記多様レンズの第1の光学系は円形の中央光学系であり、前記第2の光学系は前記中央光学系に対して同心円状に配設された環状光学系であって、特性が異なる第3の光学系と第4の光学系とが交互に配置されてなる環状光学系であり、
前記アレイレンズは、各マイクロレンズにより前記Y個の光電変換器にそれぞれ結像させる瞳像のうち、互いに隣り合う前記環状光学系の第3の光学系に対応する第1の環状瞳像同士を前記Y個の光電変換器上で重複させるとともに、互いに隣り合う前記環状光学系の第4の光学系に対応する第2の環状瞳像同士を前記Y個の光電変換器上で重複させる撮像モジュール。 - 前記光電変換器が六方格子状に配列され、
前記瞳分割手段及び前記Y個の光電変換器を単位ブロックとすると、前記単位ブロックは、1個の中央の光電変換器と周囲の6個の光電変換器とからなり、
前記中央光学系に対応する中央瞳像は、前記中央の光電変換器に入射し、前記環状光学系の第3の光学系に対応する第1の環状瞳像は、前記周囲の6個の光電変換器のうちの前記中央の光電変換器から120度3方向の3個の光電変換器に入射し、前記環状光学系の第4の光学系に対応する第2の環状瞳像は、前記周囲の6個の光電変換器のうちの前記中央の光電変換器から120度3方向の他の3個の光電変換器に入射する請求項7に記載の撮像モジュール。 - 前記多様レンズの中央光学系は広角光学系であり、前記環状光学系の第3の光学系及び第4の光学系はそれぞれ焦点距離の異なる望遠光学系である請求項7又は8に記載の撮像モジュール。
- 前記多様レンズの中央光学系は広角光学系であり、前記環状光学系の第3の光学系及び第4の光学系はそれぞれ撮影距離の異なる望遠光学系である請求項7又は8に記載の撮像モジュール。
- 前記環状光学系は、光束を2回以上反射させる反射光学系を有する請求項4から10のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像モジュールと、
前記瞳分割手段及び前記Y個の光電変換器を単位ブロックとすると、前記1つの単位ブロック内の光電変換器から出力される画素信号に基づいて、前記複数の波長域の情報からなる少なくとも1つの画像を構成する1画素分の画像信号を生成する画像生成部と、
を備えた撮像装置。
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