JPH1062609A

JPH1062609A - マイクロレンズ及び該レンズを用いた撮像装置

Info

Publication number: JPH1062609A
Application number: JP8221262A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yagi; 健八木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】焦点距離を調整できるマイクロレンズを得
る。【解決手段】支持基板７の貫通孔１０内に可撓性を有
するレンズエレメント８が配置されている。レンズエレ
メント８の側面と貫通孔１０の内周面との間のリング状
の隙間に、内周面側に切り欠き１５₁〜１５₄が形成さ
れたリング状の電歪素子１１が配置されている。電歪素
子１１は、圧電性を有する誘電体１２と、誘電体１２の
上下面に各々形成された電極層１３，１４とからなり、
電極層１３，１４間に可変電圧を加えると、誘電体１２
がレンズエレメント８の径方向に膨張又は収縮して、レ
ンズエレメント８を圧縮又は伸張させる。これにより、
レンズエレメント８の焦点距離が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロレンズ及び
このレンズを用いた撮像装置に関し、特に焦点距離を調
整できるマイクロレンズ及びこのレンズを用いた撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、イメージセンサ等の固体撮像
素子を用いて周囲の状況を電子画像化する撮像装置にお
いては、固体撮像素子の前方に配置した結像光学系を介
して、撮像対象である被写体の像が固体撮像素子上に結
像されている。また、被写体までの距離にかかわらず合
焦状態を維持するために、結像光学系を構成するレンズ
の一部を光軸方向に移動させるオートフォーカス機構が
設けられている。そのような結像光学系は、結像される
像の歪みや色収差等を補正するため、一例として数枚か
ら数十枚のレンズ群より構成されており、特にレンズ群
の枚数が多くなるとオートフォーカス機構も複雑化して
いた。

【０００３】ところで、固体撮像素子として、その撮像
面上に多数のマイクロレンズを配列して組み込んだもの
が知られている（例えば特開平３−１７３４７２号公報
参照）。固体撮像素子の表面には多数の光電変換部（画
素）が配列されているが、その従来技術では、各光電変
換部の前方にマイクロレンズを設けることによって、実
効的な開口率（受光効率）の増大を図っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マイクロレンズは、半導体製造技術による固体撮像素子
の製作時にこの素子の表面に一体的に組み込まれてお
り、マイクロレンズの焦点距離等の光学特性は固定化さ
れていた。これに対して仮に、マイクロレンズの焦点距
離を被写体までの距離等に応じて調整できれば、その開
口率を最適化できると共に、結像光学系内のレンズを駆
動しなくとも或る程度のオートフォーカスを行うことが
でき、しかも結像光学系による結像面の像面湾曲等をも
補正できる可能性がある。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、焦点距離の調整
が可能なマイクロレンズを提供することを目的とする。
また、本発明はそのようなマイクロレンズを使用して或
る程度の合焦等を行うことができる撮像装置を提供する
ことをも目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるマイクロレ
ンズは、例えば図５に示すように、所定の貫通孔（１
０）を有する支持部材（７）と、その支持部材の貫通孔
（１０）内に設けられた可撓性を有するレンズ部材
（８）と、貫通孔（１０）の内周面とレンズ部材（８）
の側面との間に設けられ、レンズ部材（８）の径方向に
伸縮してこのレンズ部材の曲率を変化させるアクチュエ
ータ（１１）と、を備えたものである。

【０００７】斯かる本発明では、支持部材（７）に形成
された貫通孔（１０）内にその径方向に伸縮するアクチ
ュエータ（１１）を介してレンズ部材（８）を支持して
いるので、アクチュエータ（１１）の伸縮に同調してレ
ンズ部材（８）をその径方向に縮小又は伸張することに
より、レンズ部材（８）の球面の曲率、又は非球面の平
均的な曲率、ひいては焦点距離を変化させることができ
る。

【０００８】この場合、レンズ部材（８）の材質とし
て、透光性を有する樹脂材料を選択することが望まし
い。レンズ部材（８）を樹脂材料で形成した場合にはア
クチュエータ（１１）の伸縮に同調してそのレンズ部材
が円滑に変形する。また、アクチュエータ（１１）は、
貫通孔（１０）の内壁及びレンズ部材（８）の側面間に
実質的に周方向全域に亘って配設することが望ましい。
アクチュエータ（１１）をレンズ部材（８）の側面の略
全周に接するよう配設すれば、アクチュエータの伸縮に
よりレンズ部材（８）には圧縮力又は引張力が円周方向
に均一に作用する。

【０００９】更に、そのアクチュエータをレンズ部材
（８）の径方向に伸縮する電歪素子を複数層（４２，４
４）積層して形成してもよい。これによって、比較的大
きな伸縮量を容易に得ることができ、レンズ部材（８）
の焦点距離を広範囲に調整できる。また、本発明による
撮像装置は、例えば図２に示すように、本発明によるマ
イクロレンズ（８）を同一の支持基板（７）内に複数個
アレイ状に配列し、これら複数個のマイクロレンズによ
る被写体の結像位置の近傍にそれぞれ入射した光束を光
電変換する光電変換素子（６）を配置したものである。

【００１０】斯かる本発明では、マイクロレンズ（８）
の焦点距離を各々調整できるので、結像光学系中のレン
ズを移動させることなく被写体像の結像位置を調整し
て、或る程度の合焦を行うことができる。しかも、マイ
クロレンズ（８）毎に焦点距離を調整すれば、結像光学
系の像面湾曲等の補正を行うこともできる。また、各光
電変換素子（６）毎に例えば光電変換信号が最大となる
ように対応するマイクロレンズ（８）の焦点距離を調整
して、開口率を最適化することもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。図１は本例のマイクロ
レンズを備えた撮像装置の概略構成を示し、図２はその
撮像装置の側面図を示す。図１に示すように、本例の撮
像装置は、結像光学系３の光軸ＡＸに沿って順次マイク
ロレンズアレイ４、及び２次元ＣＣＤよりなる撮像素子
２を配置して構成されている。そして、所定の被写体Ｓ
からの光束を結像光学系３及びマイクロレンズアレイ４
を介して集光して被写体Ｓの像を形成し、この像を撮像
素子２で撮像している。

【００１２】撮像素子２は、半導体基板５の表面に格子
状に多数の光電変換部（画素）６を配列して構成され、
各光電変換部６の光電変換信号が不図示の演算処理装置
に送出されている。図１及び図２では便宜上結像光学系
３は１枚のレンズで表されているが、実際には結像光学
系３は、図３に示すように、複数枚のレンズを組合せて
構成されている。マイクロレンズアレイ４は、撮像素子
２の複数の光電変換部６のそれぞれに対応させて可撓性
を有する微小な両凸のレンズエレメント８を、それぞれ
電歪素子１１を介して支持基板７に埋め込んで構成され
る。図１では、レンズエレメント８は、４行×４列で配
列されているが、実際にはレンズエレメント８は縦横に
例えば数１０μｍピッチで多数配列されている。

【００１３】図２に示すように、支持基板７の両端部に
は撮像素子２側に略台形状に隆起させた脚部７ａ，７ｂ
が形成されており、これら脚部７ａ，７ｂがスペーサ９
Ａ，９Ｂを介して撮像素子２上に取り付けられている。
これにより、レンズエレメント８は、各々対応する光電
変換部６の前方に所定間隔隔てて対向するように配置さ
れており、結像光学系３を透過してきた被写体Ｓからの
光束はレンズエレメント８によって光電変換部６上に集
光され、光電変換部６の形成面（撮像面）に被写体Ｓの
像が結像される構造となっている。即ち、マイクロレン
ズアレイ４が無いときの結像面を点線の結像面３０とす
ると、マイクロレンズアレイ４によってその結像面３０
がその撮像面上に移動すると見なすこともできる。

【００１４】更に本例では、図１に示した電歪素子１１
によって各レンズエレメント８を半径方向に伸縮させる
ことによって、各レンズエレメント８の焦点距離を調整
できるようになっている。１つのレンズエレメント８
と、対応する電歪素子１１とを含み、そのレンズエレメ
ント８の焦点距離を調整できる機構を以下では１つのマ
イクロレンズと呼ぶ。

【００１５】次に図５を参照して、本例の１つのマイク
ロレンズの構成につき説明する。図５（ａ）は、そのマ
イクロレンズの拡大図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡＡ
線に沿う断面図を示している。なお、マイクロレンズア
レイ４内の複数のマイクロレンズの構成は同一であるた
め、以下では一のマイクロレンズを例にとって説明す
る。

【００１６】図５（ｂ）に示すように、シリコン基板よ
りなる支持基板７に形成された貫通孔１０内にこの孔よ
り小径のレンズエレメント８がほぼ同軸に設けられてい
る。本例のレンズエレメント８は、径方向に伸縮力が作
用していない状態で、上面及び下面が外側に凸のほぼ半
径Ｒの球面８ｂ，８ｃとされた両凸レンズである。但
し、レンズエレメント８として、非球面レンズを使用し
てもよく、更には凹レンズ等を使用してもよい。レンズ
エレメント８は、可撓性を有する透光性の樹脂材料より
形成され、後述する電歪素子１１の伸縮に同調して円滑
に変形する。レンズエレメント８の直径は一例として約
２０μｍ程度であり、レンズエレメント８の材料として
は、例えば（株）富士薬品製のＦＶＲ（商品名）、又は
（株）日本合成ゴム製のＭＥＳ（商品名）等の光硬化型
の透光性樹脂が使用できる。

【００１７】レンズエレメント８の側面８ａと貫通孔１
０の内周面との間のリング状の隙間には電歪素子１１が
装着されている。電歪素子１１は、圧電性（印加する電
圧値に応じて一方向に伸縮する性質）を有する略リング
状のセラミックス系の誘電体１２の上面及び下面にそれ
ぞれ電極層１３，１４を被着して構成されている。本例
の誘電体１２は、電圧の印加方向に対して伸縮する方向
が直交している。即ち、誘電体１２の伸縮方向はレンズ
エレメント８の径方向（即ち、レンズエレメント８の光
軸ａｘと直交する方向）となっている。この場合、電極
層１３，１４との絶縁性を保つために、支持基板７の上
面から誘電体１２の上面にかけて絶縁膜１７が被着さ
れ、誘電体１２上に絶縁膜１７を介して電極層１３が被
着されている。誘電体１２の外周面及び内周面は、各々
貫通孔１０の内周面及びレンズエレメント８の側面８ａ
に接合している。

【００１８】また、誘電体１２の内周面側が伸縮し易い
ように、図５（ａ）に示すように、その内周面の４箇所
に楔状の切り欠き１５₁〜１５₄が形成されている。こ
のため、電極層１３及び１４を介して正又は負の電圧を
誘電体１２に印加して誘電体１２を内周面側で伸張又は
収縮させると、レンズエレメント８の側面８ａに圧縮力
又は伸張力が作用し、レンズエレメント８が光軸ａｘと
直交する方向で弾性変形して、レンズエレメント８の両
側の球面８ｂ，８ｃの曲率半径Ｒが変化する。

【００１９】本例の誘電体１２は、例えば分子線エピタ
キシ法（ＭＢＥ法）又はスパッタ法により、支持基板７
の孔１０の内周面に形成される。次いで、支持基板７及
び誘電体１２の上面には、例えばスパッタ法、又は蒸着
法により、絶縁膜１７が形成され、誘電体１２の上面に
絶縁膜１７を介して低電気抵抗材料からなる電極層１３
が形成される。なお、イオン打込法により低電気抵抗材
料をドーピングして電極層１３を形成してもよい。同様
に、誘電体１２の下面に電極層１４が形成される。その
後、誘電体１２の内周面に、所定の厚さで埋め込んだ透
光性樹脂の周辺部をだれさせることによって、レンズエ
レメント８が形成される。

【００２０】また、図５（ａ）に示すように、電極層１
３の外周縁の一部に、径方向外方に延びる突出部１３ａ
が形成されている。他方の電極層１４の外周の突出部１
３ａと略対称な位置にも、同様に突出部１４ａが形成さ
れている。突出部１３ａには配線１８₁の一端が接続さ
れ、突出部１４ａには支持基板７及び絶縁膜１７に形成
したスルーホール１７ａを介して配線１９₁の一端が接
続されている。

【００２１】図４は、図５のレンズエレメント８を含む
マイクロレンズアレイ４の一部を示し、この図４（ａ）
に示すように、配線１８₁及び１９₁の他端はそれぞれ
電極２０₁及び２１に接続されている。同様に他のレン
ズエレメント８を囲む電歪素子１１にもそれぞれ配線１
８₂,１８₃,…、及び配線１９₂,１９₃,…が接続されてい
る。後者の配線１９₂,１９₃,…は配線１９₁と共通に電
極２１に接続され、前者の配線１８₂,１８₃,…はそれぞ
れ電極２０₂,２０₃,…に接続されている。不図示の演算
制御装置からの指示に従って、電極２１と電極２０₁,２
０₂,２０₃,…との間に互いに独立に可変の電圧を印加す
ることによって、レンズエレメント８毎に圧縮、又は伸
張できるようになっている。

【００２２】次に、本例の撮像装置による被写体Ｓの撮
像動作の一例につき説明する。先ず、上述のように図１
に示すマイクロレンズアレイ４は、個々のレンズエレメ
ント８をその周囲の電歪素子１１を介して独立に変形で
きるようになっている。図６（ａ）及び（ｂ）は、電歪
素子１１の伸張時のレンズエレメント８の側面及び正面
から見た変形状態を示し、図７（ａ）及び（ｂ）は、電
歪素子１１の収縮時のレンズエレメント８の側面及び正
面から見た変形状態を示している。図６及び図７におい
て、変形後の状態を実線で、変形前の状態を２点鎖線で
示している。図６（ａ）に示すように、電歪素子１１の
伸張により径方向に圧縮されたレンズエレメント８の両
側の球面の曲率半径Ｒ₁は、圧縮前の曲率半径Ｒ₀より
も小さくなり、図７（ａ）に示すように、電歪素子１１
の収縮によって径方向へ伸張されたレンズエレメント８
の両側の球面の曲率半径Ｒ₂は、変形前の曲率半径Ｒ₀
よりも大きくなる。このようにレンズエレメント８の球
面の曲率半径の変化によってその焦点距離が変化する。

【００２３】図８（ａ）及び（ｂ）は、レンズエレメン
ト８の変形前後の焦点距離の変化を示す図であり、図８
（ａ）及び（ｂ）においてレンズエレメント８には平行
光束が入射している。レンズエレメント８が変形前の状
態であるときには、点線で示すように、入射した光束は
レンズエレメント８から焦点距離ｆ₀の焦点Ｆ₀に収束
する。そして、図８（ａ）に示すように、レンズエレメ
ント８が径方向に圧縮されて球面の曲率半径がＲ₁と小
さくなると、焦点がＦ₀からＦ₁に近付いて焦点距離が
ｆ₁と小さくなる。一方、図８（ｂ）に示すように、レ
ンズエレメント８が径方向に伸張されて球面の曲率半径
がＲ₂と大きくなると、焦点がＦ₀からＦ₂に遠避かっ
て焦点距離がｆ₂と大きくなる。従って、本例のマイク
ロレンズでは図５において、電歪素子１１を介してレン
ズエレメント８を径方向に圧縮すると、レンズエレメン
ト８の焦点距離が短くなり、電歪素子１１を介してレン
ズエレメント８を径方向に伸張すると、レンズエレメン
ト８の焦点距離が長くなるため、電歪素子１１に印加す
る電圧（電歪素子１１の変形量）によって、個々のレン
ズエレメント８の焦点距離を制御できることが分かる。

【００２４】そこで、図２において、被写体Ｓの像を撮
像素子２で撮像する際に、撮像素子２の各光電変換部６
の出力信号が例えばそれぞれ最大になるように、対応す
るレンズエレメント８の焦点距離を制御する。これによ
って、撮像素子２の各光電変換部６に対する開口率（受
光効率）をそれぞれ最大にすることができる。更に、図
２の一点鎖線の結像面３２で示すように、結像光学系３
自体の結像面に像面湾曲が発生している場合、結像光学
系３を調整してその結像面３２を平坦にするのは容易で
はない。しかし、本例では、レンズエレメント８の焦点
距離を互いに独立に調整することによって、そのような
像面湾曲をも補正して、各光電変換部６での受光量を最
大にすることができる。言い換えると、実質的に像面湾
曲を或る程度補正できることになる。

【００２５】更に、被写体Ｓの光軸ＡＸ方向の位置が僅
かに変化したような場合には、各レンズエレメント８の
焦点距離をそれに応じて並行に調整することによって、
オートフォーカス方式で合焦を行うことができる。ま
た、このオートフォーカスを行う際には、被写体Ｓの僅
かな変位に対しては、レンズエレメント８の焦点距離の
補正で対処して、被写体Ｓの大きな変位に対しては、結
像光学系３中のレンズの移動で対処するようにしてもよ
い。これによって、オートフォーカス機構を簡略化でき
る。

【００２６】また、本例の撮像装置では、レンズエレメ
ント８を変形させるための電歪素子１１を略リング状と
し、電歪素子１１の内周面をレンズエレメント８の側面
８ａに略全周に亘って密着させたので、レンズエレメン
ト８に対して円周方向に均一に圧縮力又は伸張力を作用
させることができる。従って、レンズエレメント８を均
一に変形させることができ、レンズエレメント８の収差
を大きくすることなく焦点距離を変化させることができ
る。

【００２７】次に、本発明による実施の形態の他の例に
つき図９を参照して説明する。本例のマイクロレンズも
上述の実施の形態と同様に、可撓性を有するレンズエレ
メントを変形させてその焦点距離を変化させるが、レン
ズエレメントを変形させるための電歪素子の構成が異な
っている。他の構成は同様であるため、以下では１つの
マイクロレンズについてのみ説明する。また、図９にお
いて、図５に対応する部分には同一の符号を付してその
詳細説明を省略する。

【００２８】図９（ａ）は本例のマイクロレンズを示す
拡大図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢＢ線に沿う断面図
であり、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例のマ
イクロレンズも、支持基板７に設けられた貫通孔１０内
に可撓性を有するレンズエレメント８を配置して構成さ
れている。また、レンズエレメント８の側面８ａと貫通
孔１０の内周面との間には、円周方向に対して等角度間
隔で、複数個、図９（ａ）では８個の電歪素子３５₁〜
３５₈が装着されている。電歪素子３５₁〜３５₈は同
一構成であり、電歪素子３５₁は、貫通孔１０の内周面
に形成された電極層３４と、レンズエレメント８の側面
８ａに形成された電極層３３と、電極層３４及び３３の
間に挟まれた誘電体３２とから構成されている。本例の
誘電体３２は、電極層３４及び３３の間に所定の電圧が
印加されると、その電圧が印加された方向、即ちレンズ
エレメント８の径方向に伸縮する圧電特性を有する。

【００２９】また、図９（ｂ）に示すように、支持基板
７の上面に絶縁膜１７が被着され、電歪素子３５₁の内
側の電極層３３から絶縁膜１７の上面にかけて配線３０
が形成されている。また、図９（ａ）に示すように、外
側の電極層３４にも配線３１が接続されている。本例で
は、レンズエレメント８の周囲の８個の電歪素子３５ ₁
〜３５₈の外側の電極層３４が不図示の配線を介して配
線３１と共通に不図示の第１の電極に接続され、それら
の内側の電極層３３が不図示の配線を介して配線３０と
共通に不図示の第２の電極に接続され、これら第１及び
第２の電極間に可変電圧を印加することによって、レン
ズエレメント８を半径方向に伸縮させてその焦点距離を
調整できるようになっている。従って、本例のマイクロ
レンズを撮像装置に使用することによって、撮像素子の
各光電変換部に対する開口率を最適化できると共に、或
る程度のオートフォーカスや像面湾曲の補正を行うこと
ができる。

【００３０】また、本例の電歪素子３５₁〜３５₈は、
伸縮方向が電圧の印加方向に平行であるため、伸縮量を
大きくできる利点もある。なお、更にレンズエレメント
８を囲む電歪素子の伸縮量を大きくするためには、その
電歪素子を積層構造にしてもよい。図１０は、図９の電
歪素子３５₁〜３５₈を積層化した電歪素子を備えたマ
イクロレンズの断面図を示し、この図１０において、支
持基板７の貫通孔１０Ａ内に可撓性を有するレンズエレ
メント８が配置され、レンズエレメント８の側面８ａと
貫通孔１０Ａの内周面との間に対向するように２個の電
歪素子４６₁,４６₅が装着されている。レンズエレメン
ト８の周囲には電歪素子４６₁と同一の電歪素子が等角
度間隔で８個装着されている。

【００３１】また、電歪素子４６₁は、レンズエレメン
ト８の側面８ａから貫通孔１０Ａの内周面にかけて順
次、第１の電極層４１、第１の誘電体４２、第２の電極
層４３、第２の誘電体４４、及び第３の電極層４５を積
層して構成されている。この変形例でも、電極層４１，
４３，４５による電圧の印加方向は、レンズエレメント
８の径方向になっており、その径方向が誘電体４２及び
４４の伸縮方向となっている。従って、電極層４１，４
３，４５間に可変電圧を印加して、電歪素子４６ ₁及び
他の電歪素子をレンズエレメント８の径方向に伸縮する
ことによって、レンズエレメント８の焦点距離を調整で
きる。この際に、本変形例では、電歪素子４６₁の誘電
体４２，４４が複数層積み重ねられているため、図９の
例に比べてレンズエレメント８の径方向への伸縮量を大
きくでき、ひいてはレンズエレメント８の焦点距離の可
変範囲を広くできる。

【００３２】なお、上述の実施の形態では、レンズエレ
メント８を複数個備えたマイクロレンズアレイ４を撮像
素子２の表面上に取付けたが、撮像素子２の半導体基板
５上にマイクロレンズアレイ４を組み込んでモノリシッ
ク型としてもよい。また、上述の実施の形態では、レン
ズエレメント８の焦点距離を変えるために印加電圧に応
じて伸縮する電歪素子を用いたが、例えば磁歪素子等を
使用しても良い。

【００３３】また、上述の実施の形態では、図２に示す
ように、撮像素子２の各光電変換部６の前方にそれぞれ
焦点距離の調整可能なレンズエレメント８を配置した
が、本発明によるマイクロレンズの用途はそれには限定
されない。例えば、図５に示すレンズエレメント８を例
えば半導体レーザ素子の射出面に配置し、レンズエレメ
ント８の焦点距離を制御することによって、その半導体
レーザ素子から射出されるレーザビームの集光位置を調
整するような用途にも適用できる。

【００３４】また、上述した実施の形態では、複数個の
レンズエレメント８を同一の支持基板７にアレイ状に配
列したが、焦点距離を調整できる大型のレンズエレメン
トを単独で使用してオートフォーカスを行うようにして
もよい。このように本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明のマイクロレンズによれば、支持
部材に形成された貫通孔の内周面と可撓性を有するレン
ズ部材との間にこのレンズ部材の径方向に伸縮するアク
チュエータを設けたので、そのアクチュエータの伸縮に
同調してそのレンズ部材を圧縮又は伸張させることで、
そのレンズ部材の焦点距離を調整できる利点がある。

【００３６】また、そのレンズ部材を透光性を有する樹
脂材料より形成した場合には、そのアクチュエータの伸
縮に同調してそのレンズ部材を円滑に変形させることが
できる。また、そのアクチュエータを、その支持部材の
貫通孔の内周面及びそのレンズ部材の側面間に実質的に
周方向全域に亘って配設した場合には、そのレンズ部材
の側面に周方向に亘ってほぼ均一に圧縮又は引張り応力
を作用させることができるため、そのレンズ部材の収差
をあまり悪化させることなくそのレンズ部材の焦点距離
を調整できる。

【００３７】また、そのアクチュエータを、そのレンズ
部材の径方向に伸縮する電歪素子を複数層積層して形成
した場合には、そのレンズ部材の変形量を大きくしてそ
のレンズ部材の焦点距離の調整範囲を広くできる利点が
ある。次に、本発明の撮像装置によれば、焦点距離の調
整可能な本発明のマイクロレンズをアレイ状に配列し、
各マイクロレンズに対応して光電変換素子を配置してい
るので、各マイクロレンズの焦点距離を制御することに
よって、或る程度の合焦を行うことができると共に、各
光電変換素子に対する開口率（受光効率）の制御を行う
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例のマイクロレンズア
レイを備えた撮像装置を示す概略斜視図である。

【図２】図１の撮像装置を示す側面図である。

【図３】図１の撮像装置の結像光学系３の構成例を示す
光路図である。

【図４】（ａ）は図１のマイクロレンズアレイ４の一部
を結像光学系３側から見た図、（ｂ）は図４（ａ）の側
面図である。

【図５】（ａ）は、図１のマイクロレンズアレイ４中の
１つのマイクロレンズを示す拡大図、（ｂ）は図５
（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。

【図６】（ａ）は電歪素子が伸張したときのレンズエレ
メント８の変形状態を示す側面図、（ｂ）は図６（ａ）
を光軸方向に見た図である。

【図７】電歪素子が収縮したときのレンズエレメント８
の変形状態を示す図である。

【図８】（ａ）はレンズエレメント８が圧縮されたとき
の焦点距離の変化を示す図、（ｂ）はレンズエレメント
８が伸張されたときの焦点距離の変化を示す図である。

【図９】（ａ）は本発明による実施の形態の他の例のマ
イクロレンズを示す拡大図、（ｂ）は図９（ａ）のＢＢ
線に沿う断面図である。

【図１０】図９のマイクロレンズの電歪素子を積層化し
た変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

２撮像素子３結像光学系４マイクロレンズアレイ６光電変換部７支持基板８レンズエレメント１０貫通孔１１電歪素子１２誘電体１３，１４電極層３５₁,３５₂,…３５₈ 電歪素子３２誘電体３３，３４電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/335

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の貫通孔を有する支持部材と、該支持部材の貫通孔内に設けられた可撓性を有するレン
ズ部材と、前記貫通孔の内周面と前記レンズ部材の側面との間に設
けられ、前記レンズ部材の径方向に伸縮して該レンズ部
材の曲率を変化させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項２】請求項１記載のマイクロレンズであっ
て、前記レンズ部材は、透光性を有する樹脂材料によって形
成されていることを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項３】請求項１、又は２記載のマイクロレンズ
であって、前記アクチュエータは、前記貫通孔の内周面及び前記レ
ンズ部材の側面間に実質的に周方向全域に亘って配設さ
れていることを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項４】請求項１、２又は３記載のマイクロレン
ズであって、前記アクチュエータは、前記レンズ部材の径方向に伸縮
する電歪素子を複数層積層して形成されていることを特
徴とするマイクロレンズ。
【請求項５】請求項１〜４の何れか一項記載のマイク
ロレンズを同一の支持基板内に複数個アレイ状に配列
し、該複数個のマイクロレンズによる被写体の結像位置
の近傍にそれぞれ入射した光束を光電変換する光電変換
素子を配置したことを特徴とする撮像装置。