WO2014119738A1 - 複眼光学系、撮像装置、及び複眼光学系の製造方法 - Google Patents

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WO2014119738A1
WO2014119738A1 PCT/JP2014/052285 JP2014052285W WO2014119738A1 WO 2014119738 A1 WO2014119738 A1 WO 2014119738A1 JP 2014052285 W JP2014052285 W JP 2014052285W WO 2014119738 A1 WO2014119738 A1 WO 2014119738A1
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lens
optical system
eye optical
compound
lens array
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PCT/JP2014/052285
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下間剛
金野賢治
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コニカミノルタ株式会社
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
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    • H04N23/95—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems
    • H04N23/951—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems by using two or more images to influence resolution, frame rate or aspect ratio

Definitions

  • the present invention relates to a compound-eye optical system having a plurality of compound optical systems formed by stacking lens arrays, an imaging device incorporating the compound-eye optical system, and a compound-eye optical system manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses an optical array in which three types of lenses are adjacently integrated in the direction perpendicular to the optical axis as a compound eye optical system, and two molded products are stacked in the vertical direction in the optical axis direction.
  • a single-piece optical element is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a lens array assembly in which a plurality of lens arrays made of a synthetic resin in which a plurality of lenses and a positioning portion are integrally formed are overlapped so that the lenses are aligned on the same optical axis. ing.
  • the compound eye optical system of Patent Document 1 is formed of a photocurable resin and is not formed of a thermoplastic resin.
  • the photocurable resin is lightweight as a material, the molding process is relatively complicated, and cost reduction is not easy. Further, since the viscosity of the photo-curing resin before curing is very low, there is a problem such as leakage from the mold, and there is a problem that molding by injection molding is difficult.
  • the lens array assembly of Patent Document 2 uses a plurality of lens arrays molded by resin injection from the side of the mold into the mold, and is related to the optical performance of the lens array and the distance from the gate. There is no description about the shrinkage of the molded article, and sufficient studies have not been made on securing optical performance when a plurality of lens arrays are laminated.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned background art, and aims to provide a compound eye optical system that is lightweight, can ensure cost reduction by simple molding, has a high image quality, and is ultra-thin, and a method for manufacturing the same. To do.
  • Another object of the present invention is to provide a small and high-performance imaging apparatus incorporating the compound eye optical system.
  • a compound eye optical system is a compound eye optical system obtained by superimposing a plurality of lens arrays each having a lens element molded in a thermoplastic resin and arranged two-dimensionally.
  • Each lens array has a resin injecting portion, and each resin injecting portion is arranged on the side of the lens array, and is arranged corresponding to a plurality of reference directions related to the arrangement of lens elements.
  • An imaging apparatus includes the compound eye optical system described above, a sensor array provided corresponding to a plurality of lens arrays, and an image processing unit that performs processing on an image signal detected by the sensor array. Is provided.
  • the compound eye optical system manufacturing method includes a step of molding a plurality of lens arrays each having two-dimensionally arranged lens elements by injection of a thermoplastic resin, and superimposing the plurality of lens arrays. And a step of obtaining a compound eye optical system, wherein a resin injection portion of the lens array is arranged corresponding to a plurality of reference directions related to the arrangement of the lens elements.
  • the resin injection portion formed in the lens array is arranged on the side of the lens array, when the thermoplastic resin is injected into the mold space via the gate corresponding to the resin injection portion, etc.
  • the resin can be easily supplied to a portion corresponding to the thin portion of the lens array, and the obtained lens array can be highly accurate.
  • the resin injection portions of the plurality of lens arrays are arranged corresponding to a plurality of reference directions related to the arrangement of the lens elements, when the optical performance of the lens array has a spatially similar bias, those biases are It is possible to suppress the occurrence of variation in characteristics among a plurality of compound optical systems or single lens systems that are relaxed and two-dimensionally arranged.
  • birefringence is exhibited because the resin near the gate is subjected to a relatively large stress during resin injection. Birefringence affects the lens performance of individual lens elements and the like. The direction of occurrence of birefringence is not axially symmetric like the lens surface, and the degree of birefringence changes along the extending direction of the gate, so that it is very difficult to correct this. Therefore, a highly accurate lens cannot be obtained unless the influence of characteristic deterioration caused by the resin injection process such as birefringence is reduced.
  • the lens elements near the gate are easily affected by characteristic deterioration such as birefringence, so when stacking lens arrays with the gates or resin injection parts aligned in the same direction, lenses that are greatly affected by characteristic deterioration As a result, only the compound optical system or the single-lens lens system in the vicinity thereof may be extremely deteriorated in performance and may become unusable. Therefore, as described above, resin injection portions of a plurality of lens arrays are arranged corresponding to a plurality of reference directions related to the arrangement of lens elements, thereby dispersing the influence of characteristic deterioration caused by the resin injection process. Thus, variation in characteristics generated between the compound optical system or the single-lens system can be reduced. In the present invention, the angles of the resin injection portions of the plurality of lens arrays are different from each other, and the lens elements constituting each lens array are arranged in a rotationally symmetrical manner.
  • 1A and 1B are a plan view and a side sectional view for explaining the compound eye optical system and the like of the first embodiment. It is a conceptual perspective view explaining the stacking method of the some lens array which comprises a compound eye optical system.
  • 3A and 3B are a plan view and a side sectional view illustrating one lens array constituting the compound eye optical system.
  • 4A and 4B are a partially enlarged cross-sectional view and a cross-sectional conceptual diagram illustrating the lens array molding die shown in FIG. 3A and the like. It is a perspective view explaining the compound-eye optical system of 2nd Embodiment. It is a typical perspective view explaining the compound-eye optical system of 3rd Embodiment.
  • the compound eye optical system 100 of the present embodiment is a laminated body in which a first lens array 10, a second lens array 20, and a third lens array 30 are bonded together.
  • the first to third lens arrays 10, 20, and 30 are flat members extending in parallel to the XY plane. These lens arrays 10, 20, and 30 are stacked in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane.
  • the first lens array 10 on the + Z side (upper side of the drawing) of the compound-eye optical system 100 is a molded product made of a thermoplastic resin and has a rectangular (including square) outline in plan view.
  • the first lens array 10 includes a plurality of lens elements 10a, each of which is an optical element, and a support portion 10b that supports the plurality of lens elements 10a from the periphery.
  • the plurality of lens elements 10a are two-dimensionally arranged on square lattice points (16 ⁇ 4 ⁇ 4) arranged in parallel to the XY plane. That is, the lens elements 10a are arranged in a matrix along four orthogonal reference directions DR1, DR2, DR3, DR4.
  • the array region of the lens elements 10a is a rectangular frame RL having a rectangular outline, like the first lens array 10 as a whole.
  • Each lens element 10a has a convex first optical surface 11a on one main surface 10p side, and a convex second optical surface 11b on the other main surface 10q side. Both optical surfaces 11a and 11b are aspherical surfaces, for example.
  • the first lens array 10 has ribs 12 protruding in the ⁇ Z direction from the main surface 10q along the four surrounding sides S1, S2, S3, and S4.
  • the ribs 12 of the first lens array 10 function as spacers for the second lens array 20 adjacent thereto.
  • a block-shaped resin injection portion 14 protrudes from the center of one side S1 in the first reference direction DR1 (+ Y side in the drawing) of the first lens array 10.
  • the resin injecting portion 14 is a gate mark corresponding to the gate at the time of molding, and can be excised in advance before the first lens array 10 is laminated, but is left for simplification of the process.
  • the excision trace remains, and the excision trace is referred to as the resin injection part 14.
  • the side S1 provided with the resin injection portion 14 extends in parallel to face one side RL1 in the first reference direction DR1 (+ Y side in the drawing) in the rectangular frame RL in which the lens elements 10a are arranged. ing.
  • the resin injecting portion 14 is disposed outside the center of the side RL1 so as to face one side RL1 of the rectangular frame RL.
  • the resin injecting portion 14 can be arranged corresponding to the arrangement frame of the lens elements 10a, and the characteristic deterioration caused by the resin injection process described later can be made to correspond to the arrangement frame of the lens elements 10a.
  • the resin injection part 14 does not need to be completely coincident with the center of the side S1 when viewed from the Z direction (the same applies to resin injection parts 24 and 34 described later).
  • the resin injection portions 14, 24, 34 of the lens arrays 10, 20, 30 may be provided so as to be offset from the center on the sides S 1, S 2, S 3 and be biased to the same side.
  • the second lens array 20 is a molded product made of a thermoplastic resin and has a rectangular outline in plan view.
  • the second lens array 20 includes a plurality of lens elements 20a, each of which is an optical element, and a support portion 20b that supports the plurality of lens elements 20a from the periphery.
  • the plurality of lens elements 20a are two-dimensionally arranged on square lattice points (16 ⁇ 4 ⁇ 4) arranged in parallel to the XY plane. That is, the lens elements 20a are arranged in a matrix along the four orthogonal reference directions DR1, DR2, DR3, DR4.
  • the array region of the lens elements 20a is a rectangular frame RL having a rectangular outline, like the second lens array 20 as a whole.
  • Each lens element 20a has a convex first optical surface 21a on one main surface 20p side and a concave second optical surface 21b on the other main surface 20q side. Both optical surfaces 21a and 21b are aspherical surfaces, for example.
  • the second lens array 20 has ribs 22 protruding in the ⁇ Z direction from the main surface 20q along the four surrounding sides S1, S2, S3, and S4.
  • the ribs 22 of the second lens array 20 function as spacers for the third lens array 30 adjacent thereto.
  • a block-shaped resin injection part 24 protrudes from the center of one side S2 in the second reference direction DR2 (+ X side in the drawing) of the second lens array 20.
  • the resin injecting portion 24 is a gate trace corresponding to the gate at the time of molding, and can be excised in advance before the second lens array 20 is laminated, but is left for simplification of the process.
  • the cut trace is referred to as the resin injection part 24.
  • the side S2 provided with the resin injecting portion 24 extends parallel to one side RL2 in the second reference direction DR2 (+ X side in the drawing) of the rectangular frame RL in which the lens elements 20a are arranged. ing.
  • the resin injecting portion 24 is disposed outside the center of the side RL2 so as to face one side RL2 of the rectangular frame RL.
  • the third lens array 30 is a molded product made of a thermoplastic resin and has a rectangular outline in plan view.
  • the third lens array 30 includes a plurality of lens elements 30a, each of which is an optical element, and a support portion 30b that supports the plurality of lens elements 30a from the periphery.
  • the plurality of lens elements 30 a are two-dimensionally arranged on square lattice points (16 ⁇ 4 ⁇ 4) arranged in parallel to the XY plane. That is, the lens elements 30a are arranged in a matrix along the four orthogonal reference directions DR1, DR2, DR3, DR4.
  • the array region of the lens elements 30a is a rectangular frame RL having a rectangular outline, as in the third lens array 30 as a whole.
  • Each lens element 30a has a concave first optical surface 31a on one main surface 30p side, and a convex second optical surface 31b on the other main surface 30q side. Both optical surfaces 31a and 31b are aspherical surfaces,
  • the third lens array 30 has ribs 32 protruding in the ⁇ Z direction from the main surface 30q along the four surrounding sides S1, S2, S3, S4.
  • the ribs 32 of the third lens array 30 function as spacers for the sensor array 60 adjacent thereto.
  • a block-shaped resin injection portion 34 protrudes from the center of one side S3 in the third reference direction DR3 ( ⁇ Y side in the drawing) of the third lens array 30.
  • the resin injecting portion 34 is a gate mark corresponding to the gate at the time of molding, and can be excised in advance before the third lens array 30 is laminated, but is left for simplification of the process.
  • the cut trace is referred to as the resin injection part 34.
  • the side S3 provided with the resin injection portion 34 is parallel to one side RL3 in the third reference direction DR3 (the ⁇ Y side in the drawing) of the rectangular frame RL in which the lens elements 30a are arranged. It extends.
  • the resin injecting portion 34 is disposed outside the center of the side RL3 so as to face one side RL3 of the rectangular frame RL.
  • the first lens array 10 and the second lens array 20 are joined with a photo-curing adhesive. That is, the lower end surface of the rib 12 of the first lens array 10 is bonded to the upper main surface 20p of the second lens array 20 via the adhesive.
  • the second lens array 20 and the third lens array 30 are joined with a photo-curing adhesive. That is, the lower end surface of the rib 22 of the second lens array 20 is bonded to the upper main surface 30p of the third lens array 30 via the adhesive.
  • the compound eye optical system 100 obtained by stacking and joining the first to third lens arrays 10, 20, and 30 is a two-dimensional array of a number of compound optical systems 2 that are a number of individual lens systems. ing.
  • the compound optical system (single lens system) 2 is arranged on square lattice points (4 ⁇ 4 16 points) arranged in parallel to the XY plane. That is, the composite optical system 2 is arranged in a matrix along four orthogonal reference directions DR1, DR2, DR3, DR4.
  • the imaging apparatus 1000 incorporating the compound eye optical system 100 includes, in addition to the compound eye optical system 100 described above, a sensor array 60 provided corresponding to the plurality of lens arrays 10, 20, and 30. And an image processing unit 65 that performs processing on an image signal detected by the sensor array 60.
  • the compound eye optical system 100 is bonded to the sensor array 60 and accommodated in a rectangular frame-like case 50.
  • An opening 51 is formed in the case 50 at a position corresponding to the lens element 10 a such as the lens array 10.
  • the compound-eye optical system 100 has the compound optical system (single-lens system) 2 arranged two-dimensionally along the XY plane as described above.
  • CMOS Complementary Metal Metal Oxide Semiconductor
  • other solid-state imaging devices 61 are formed in a two-dimensional array corresponding to each composite optical system 2.
  • Each compound eye optical system 100 includes three lens elements 10a, 20a, and 30a. By appropriately designing the optical elements of these lens elements 10a, 20a, and 30a, the compound-eye optical system 100 can: (1) an optical system that observes another field of view with 4 ⁇ 4 compound optical systems 2; ) It is used as either one of the optical systems for observing the same field of view by 4 ⁇ 4 compound optical systems 2 respectively.
  • the compound-eye optical system 100 When the compound-eye optical system 100 is used in the field division method of (1), it is simplified in FIG. 1B and the like, but the corresponding solid state among the lens elements 10a, 20a, 30a and the sensor array 60 constituting each compound optical system 2 is used.
  • the imaging element 61 is not shifted from the center completely on the optical axis AX, but is appropriately shifted in a direction perpendicular to the optical axis AX so as to complement the visual field.
  • the lens elements 10a, 20a, 30a constituting each composite optical system 2 and the corresponding solid-state image sensor 61 in the sensor array 60 are:
  • the centers are arranged on the optical axis AX so that the fields of view coincide with each other.
  • the compound optical system 2 constituting the compound-eye optical system 100 When the compound-eye optical system 100 is used for visual field division type image detection, the compound optical system 2 constituting the compound-eye optical system 100 enables different fields of view to be observed at the same time. An image is captured, and each solid-state image sensor 61 converts an image from a different field of view into an electrical image signal. The image processing unit 65 appropriately performs image processing on the image signal output from the solid-state imaging device 61, and obtains a composite image obtained by joining the images of the respective fields of view.
  • the compound eye optical system 100 described above disperses the influence of characteristic deterioration, so that the performance of a specific lens does not deteriorate. For this reason, when the compound-eye optical system 100 is used for visual field division type image detection, it is possible to reduce variations in characteristics occurring between the compound optical system 2 or the single-eye lens systems. *
  • the compound optical system 2 constituting the compound-eye optical system 100 When the compound-eye optical system 100 is used for super-resolution image detection, the compound optical system 2 constituting the compound-eye optical system 100 enables observation of the same field of view at the same time, and each compound optical system 2 has the same field of view. Then, each solid-state image sensor 61 converts an image from the same field of view into an electrical image signal. The image processing unit 65 appropriately performs image processing on the image signal output from the solid-state imaging device 61, and obtains a high-resolution image with the same visual field from a low-resolution image with the same visual field.
  • the above-described compound eye optical system 100 disperses the influence of characteristic deterioration, but by ensuring good optical performance above the standard in all or most of the compound optical system 2 or single lens system, It can exhibit sufficient performance even in applications.
  • FIG. 2 is a perspective view conceptually illustrating the structure and manufacturing method of the compound-eye optical system 100.
  • the first lens array 10, the second lens array 20, and the third lens array 30 are sequentially joined.
  • These lens arrays 10, 20, and 30 are formed of resin injection portions 14, 24, With reference to 34, the layers are stacked at different rotational positions by 90 °. Even if rotated in this way, the lens elements 10a, 20a, 30a are kept in alignment with each other, and the individual compound optical system (single lens system) 2 can achieve the characteristics as designed.
  • the positions of the resin injection portions 14, 24, 34 are dispersed in any one of the reference directions DR1, DR2, DR3, DR4, which is caused by the molding process of the lens arrays 10, 20, 30.
  • the influence of the variation in the optical characteristics is difficult for the compound eye optical system 100 as a whole.
  • relatively large birefringence occurs in the regions R 1, R 2, and R 3 (see the one-dot chain line in FIG. 2) adjacent to the resin injection portions 14, 24, and 34. Yes.
  • the birefringence amount is distributed to different regions R1, R2, and R3, and the performance of each compound optical system (single lens system) 2 as a whole satisfies a certain level or more.
  • images obtained from one or more specific composite optical systems 2 are prevented from having deteriorated image quality. Thereby, it is possible to prevent the deteriorated image from being mixed in the subsequent image processing and the image quality of the processed image from being significantly deteriorated.
  • 3A and 3B are a plan view and a side sectional view of the first lens array 10.
  • the resin injection portion 14 of the first lens array 10 is formed on the side S1 or the side surface SF1. This is because the first lens array 10 is obtained by molding a thermoplastic resin by a side gate method.
  • the compound-eye optical system 100 is attracting attention from the viewpoint of reducing the thickness of the imaging apparatus 1000 in any application of the field division method or the super-resolution method.
  • Various compound-eye optical systems have been proposed so far, but the requirements necessary to achieve ultra-thinness with high image quality using a lightweight resin (thermoplastic resin) that is excellent in cost reduction are proposed. There was nothing to do.
  • the resin injecting portion is formed in the vertical direction.
  • the inflow direction of the resin and the spreading direction are perpendicular to each other, there is a disadvantage that it is difficult for the resin to enter the thin portions of the lens arrays 10, 20, 30.
  • the side gate since the inflow direction of the resin and the spreading direction are almost the same, the resin can easily enter the thin portions of the lens arrays 10, 20, and 30, and the shape of the compound eye optical system 100 is required to be accurately transferred. This is advantageous as a manufacturing method.
  • the gate In the case of a pin gate, the gate is automatically cut at the time of mold release, but since the gate is cut in such a way that it is torn, the vicinity of the gate of the lens is locally deformed, which is disadvantageous for molding a highly accurate lens. It is.
  • the gate In the case of a side gate, the gate is released without being cut, and is cut using a gate cutting machine or the like in a later process, so that local deformation is unlikely to occur in the gate portion, and a highly accurate lens is formed. Is advantageous.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining a mold for molding the first lens array 10.
  • the mold apparatus 70 includes a first mold 71 and a second mold 72.
  • the first mold 71 and the second mold 72 are mold-matched at the mold-matching surface PL, and a cavity 70 a is formed between the molds 71 and 72.
  • the first mold 71 is formed with a transfer surface 71c for transferring the shape on the main surface 10p side of the first lens array 10 so as to face the cavity 70a, and the second mold 72 has a first lens.
  • a transfer surface 72c for transferring the shape on the main surface 10q side of the array 10 is formed.
  • the transfer surfaces 71c and 72c have a plurality of optical transfer portions 71g and 72g arranged two-dimensionally to transfer the optical surfaces 11a and 11b of the lens element 10a.
  • the second mold 72 is also formed with a transfer surface 72f for forming the rib 12.
  • a gate GA communicating with the cavity 70a is formed in the mold apparatus 70.
  • the gate GA is provided adjacent to the transfer surface 72 f of the rib 12.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the entire structure of the mold apparatus 70.
  • a runner RA is formed in the cavity 70a of FIG. 4A through a gate GA, and the runner RA is connected to the sprue SP on the resin supply side.
  • the molten resin J from the sprue SP fills the runner RA and fills the cavity 70a through the gate GA.
  • a sprue portion 81 corresponding to the sprue SP By separating the first mold 71 and the second mold 72 after cooling the molten resin J, a sprue portion 81 corresponding to the sprue SP, a runner portion 82 corresponding to the runner RA, and a gate corresponding to the gate GA.
  • a molded product 80 including a portion 83 and a lens array body 84 corresponding to the cavity 70a is formed.
  • the gate part 83 is subjected to a gate cut process, and the first lens array 10 is obtained by the resin injection part 14 that is the remaining part of the gate part 83 and the lens array body 84 ahead.
  • a process of removing the gate cut burrs from the resin injection portion 14 after the gate cut process is required.
  • Such removal of the gate cut burr is simple in the side gate method in which the resin injection portion 14 is formed in the periphery, but is not necessarily simple in the pin gate method or the like.
  • the arrangement and shape of the resin injection portion 14 in the first lens array 10 will be considered.
  • the resin injecting portion 14 is disposed at a position corresponding to the center of the side S1 or the side surface SF1.
  • the resin injection portion 14 ′ is formed near the end of the side S1 or the side surface SF1, or the resin injection portion 14 ′′ is formed at the corner where the pair of sides S1 and S2 intersect.
  • the distance to the farthest lens element 10a is larger than in the case of the resin injection portion 14 arranged at the center, and the resin injection portion in the corner portion.
  • the transfer portion of the lens element 10a is preferably as close to the gate GA as possible.
  • the gate GA is not connected to the side S1 of the first lens array 10 or the side S1. It is desirable to be arranged corresponding to the center of the side surface SF1. As a result, in the first lens array 10, it can be said that it is desirable that the resin injection portion 14 is disposed at the center of the side S1 or the side surface SF1 or in the vicinity thereof. Thereby, the pressure loss of resin can be suppressed and each lens element 10a can be shape
  • the cross-sectional area of the gate GA shown in FIG. 4A is desirably large from the viewpoint of ensuring the surface accuracy required for each lens element 10a. That is, in order to mold each lens element 10a with high accuracy, it is better that the molten resin J has good fluidity, and the gate GA (that is, the resin injecting portion 14) has a lateral width D with reference to FIG.
  • the vertical width of GA that is, the resin injection portion 14
  • the gate cross-sectional area (D ⁇ h) is large.
  • the lateral width (gate width D) of the gate GA or the resin injecting portion 14 is good in fluidity, but if it is too wide, gate cut processing becomes difficult. 1mm ⁇ D ⁇ 10mm The range.
  • the vertical width h of the gate GA or the resin injection portion 14 is preferably large, but generally cannot be larger than the flange height H.
  • conditional expression (1) sets the ratio of the length in the extending direction of the gate GA of the lens arrays 10, 20, and 30 to a thin range in order to achieve good filling and a thin optical system. is there.
  • conditional expression (1) By making it smaller than the upper limit of conditional expression (1), it is not too long in the depth direction, the flow of the resin is ensured, and the resin can be filled well. On the other hand, by making it larger than the lower limit of the conditional expression (1), the lens array 10, 20, 30 does not become excessively thick, and a thin compound eye optical system 100 can be realized. Thereby, the fluidity of the molten resin J can be ensured during molding while making the lens arrays 10, 20, and 30 thin.
  • each lens array 10, 20, and 30 has a gate width D in the gate vertical direction that crosses the gate GA corresponding to the resin injection portions 14, 24, and 34, that is, ⁇ X direction.
  • Conditional expression (2) below, where W is the length of each lens array 10, 20, 30 in the vertical direction, that is, the ⁇ X direction. 1.3 ⁇ W / D ⁇ 25 (2) Meet.
  • Conditional expression (2) sets the ratio of the length of the lens array 10 and the like in the vertical direction of the gate to the gate width in an appropriate range in order to improve filling and facilitate the gate cut process.
  • the gate GA By making it smaller than the upper limit of conditional expression (2), the size of the gate GA can be ensured, the fluidity can be kept good, and the occurrence of poor filling can be suppressed.
  • the gate GA By making it larger than the lower limit of conditional expression (2), the gate GA can be narrowed to some extent and the gate cut processing can be facilitated.
  • the gate cut processing is facilitated by making the lateral width of the gate GA larger than a certain extent and maintaining the fluidity of the molten resin J, while preventing the lateral width of the gate GA from becoming too large.
  • birefringence means that it has a different refractive index depending on the polarization direction of incident light. That is, when birefringence exists, it means that the optical performance (aberration and focal length) varies depending on the polarization.
  • the composite optical system (single-lens system) 2 including the lens element 10a having birefringence has an optical performance that is a combination of optical performances of different polarizations. Become. That is, when the amount of birefringence is large, as a result, the degree to which the performance of the image deteriorates due to the expansion of the aberration (blur) and the double of the focal length (blur) increases.
  • the molten resin J flows into the cavity 70a, molecular orientation occurs due to the shearing force generated between the solidified layer that is cooled in contact with the wall surface of the cavity 70a and the fluidized layer at the center.
  • the oriented molecules attempt to return to the state of the random coil during the cooling process, but cannot be recovered when the temperature is lower than the glass transition temperature, resulting in orientation strain.
  • Orientation strain is less likely to lead to stress cracks and affects birefringence due to strength and optical anisotropy.
  • the lens array body 84 which is an object, is thin, it tends to be oriented, so that birefringence is likely to occur.
  • the influence of birefringence occurs particularly only on the lens element 10a, and the influence of birefringence occurs on the lens element 10a far from the gate GA. I know it doesn't happen.
  • the resin injection portions 14, 24, and 34 of the lens arrays 10, 20, and 30 are directions that are different by 90 ° in correspondence with the plurality of reference directions DR1, DR2, and DR3. Is arranged.
  • the regions R1, R2, and R3 where the birefringence is generated in the lens arrays 10, 20, and 30 have the same spatial bias, they tend to be relaxed, so that they are two-dimensionally. It is possible to suppress the occurrence of characteristic variation among the plurality of arranged composite optical systems (single-lens system) 2 and to prevent the composite optical system 2 having extremely deteriorated performance from appearing.
  • the photoelastic coefficient of the resin for molding each lens array 10, 20, 30 is 50 ⁇ 10 ⁇ 7 (cm 2 / Kgf) or less, preferably 30 ⁇ 10 ⁇ 7 (cm 2 / Kgf). The following.
  • the photoelastic coefficient of the resin forming the lens elements 10a, 20a, and 30a is kept small, the performance of the lens arrays 10, 20, and 30 is maintained at a certain level or more, and the compound optical system 2 or compound eye in which these are stacked.
  • the performance of the entire optical system 100 can also be improved.
  • polycarbonate resin EP4000, EP5000 (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), polyolefin resin APEL (Mitsui Chemicals Co., Ltd.), etc. can be used as the material of the lens arrays 10, 20, 30.
  • the photoelastic coefficient of a general polycarbonate is 71 ⁇ 10 ⁇ 7 (cm 2 / Kgf)
  • the photoelastic coefficients of EP4000, EP5000, and APEL are 30 ⁇ 10 ⁇ 7 (cm 2 / Kgf) or less.
  • the lens arrays 10, 20, and 30 may be provided with alignment marks MA.
  • the amount of shrinkage after molding of the portion P11 away from the gate GA or the resin injection portion 14 is larger than the amount of shrinkage after molding of the portion P12 close to the gate GA or the resin injection portion 14.
  • Such a phenomenon similarly occurs in the other lens arrays 20 and 30. For this reason, when the angles of the lens arrays 10, 20, and 30 are shifted from each other, the alignment of the lens elements 10a, 20a, and 30a is not simple.
  • the lens elements 10 a and 20 a in one or more compound optical systems 2. , 30a may cause unintentional eccentricity.
  • the arrangement of the optical transfer portions 71g and 72g formed on the transfer surfaces 71c and 72c in the mold apparatus 70 shown in FIG. 4A can be adjusted in advance. That is, when the lens arrays 10, 20, and 30 are arranged on square lattice points, the optical transfer portions 71g and 72g are offset so that the pitch gradually increases as the distance from the gate GA increases.
  • the processing and attachment of the nested core members 71k and 72k for forming the optical transfer portions 71g and 72g are individually optimized according to the distance from the gate GA.
  • the influence of pitch error due to molding shrinkage is offset, and eccentricity after the lens arrays 10, 20, and 30 are combined is not generated or can be ignored.
  • the warp directions of the lens arrays 10, 20, and 30 are different.
  • an unintended displacement of the inter-surface distance may occur between the lens elements 10a, 20a, and 30a due to the relative difference in warpage.
  • the heights of the optical surfaces 11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b are canceled out by the core correction for adjusting the heights of the core members 71k, 72k of the mold apparatus 70 so as to cancel the warpage of the lens arrays 10, 20, 30. Adjust the position. Thereby, it is possible to prevent fluctuations in the height of the optical surface in the lens arrays 10, 20, and 30, and to appropriately arrange the arrangement intervals of the lens elements 10 a, 20 a, and 30 a in each composite optical system 2.
  • the resin injection portions 14, 24, and 34 formed in the lens arrays 10, 20, and 30 are disposed on the sides of the lens arrays 10, 20, and 30, so that a thermoplastic resin is injected into the resin.
  • the resin is injected into the mold space through the gate GA corresponding to the portions 14, 24, 34, etc., the resin can be easily supplied to the thin portions of the lens arrays 10, 20, 30, and the obtained lens array 10, 20, and 30 can be made highly accurate.
  • the resin injection portions 14, 24, 34 of the lens arrays 10, 20, 30 are arranged corresponding to the plurality of reference directions DR1, DR2, D3 regarding the arrangement of the lens elements 10a, 20a, 30a, the lens array
  • the optical performances of 10, 20, and 30 have spatially similar biases, they are relaxed, and characteristic variations occur between a plurality of compound optical systems 2 or single-lens systems arranged two-dimensionally. Can be suppressed.
  • the resin in the vicinity of the gate GA is subjected to a relatively large stress when the resin is injected, thereby causing birefringence. The birefringence affects the lens performance of the individual lens elements 10a and the like.
  • the direction of birefringence is not axially symmetric as in the lens surface, and the degree of birefringence changes along the extending direction of the gate GA, so it is very difficult to correct this. Therefore, a highly accurate lens cannot be obtained unless the influence of characteristic deterioration caused by the resin injection process such as birefringence is reduced.
  • the lens arrays 10, 20 with the gate GA that is, the resin injection portions 14, 24, 34 aligned in the same direction.
  • the resin injection portions 14, 24, and 34 of the lens arrays 10, 20, and 30 are arranged corresponding to the plurality of reference directions DR1, DR2, and DR3 related to the arrangement of the lens elements 10a, 20a, and 30a.
  • DR1, DR2, and DR3 related to the arrangement of the lens elements 10a, 20a, and 30a.
  • the imaging apparatus 1000 incorporating the compound eye optical system 100 described above has little variation in which the compound optical system 2 as a single-eye lens system disperses the influence of characteristic deterioration caused by the resin injection process. .
  • the image pickup apparatus 1000 is thin and lightweight, but has high quality.
  • Table 1 shows an example in which molding was performed while changing parameters such as the thickness T, length L, gate width D, and length W of the lens arrays 10, 20, and 30.
  • Table 1 shows an example in which molding was performed while changing parameters such as the thickness T, length L, gate width D, and length W of the lens arrays 10, 20, and 30.
  • Table 1 Each of Examples 1 to 6 is a high-performance lens array in which the influence of birefringence and the like is suppressed, and the compound eye optical system 100 in which these lens arrays are combined has achieved the expected performance.
  • the compound eye optical system according to the second embodiment will be described below.
  • the compound eye optical system of the second embodiment is a modification of the compound eye optical system of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • the compound-eye optical system 100 is formed by stacking four lens arrays 10, 20, 30, and 40. These lens arrays 10, 20, 30, 40 are arranged along four reference directions DR 1, DR 2, DR 3, DR 4 where the positions of the resin injection portions 14, 24, 34, 44 differ by 90 °. The effects of refraction and the like are distributed in a more balanced manner. Therefore, in the compound eye optical system 100 as a whole, the birefringence amount is distributed to different regions R1, R2, R3, and R4, and the performance of each compound optical system (single lens system) 2 as a whole satisfies a certain level or more. It becomes.
  • the compound eye optical system according to the third embodiment will be described below.
  • the compound eye optical system of the third embodiment is a modification of the compound eye optical system of the first embodiment, and items not specifically described are the same as those of the first embodiment.
  • the compound eye optical system 100 of the present embodiment describes a method of laminating the lens arrays 10, 20, 30 in the compound eye optical system 100 including three lens arrays 10, 20, 30.
  • the three lens arrays 10, 20, and 30 are configured by arranging a plurality of lens elements 10a, 20a, and 30a on 3 ⁇ 3 square lattice points.
  • the three lens arrays 10, 20, and 30 are laminated so that the resin injection portions 14, 24, and 34 are directed in different directions.
  • the present invention has been described according to the present embodiment, but the compound eye optical system of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the resin injection portions 14, 24, 34, and 44 of the lens arrays 10, 20, 30, and 40 need not all face in different directions, and some lens arrays may face in the same direction.
  • the outline of the lens array 10, 20, 30, 40 in plan view is not limited to a rectangle, but may be a circle or an ellipse.
  • the lens element 10a and the composite optical system 2 are arranged on the square lattice points.
  • the lens elements 10a, 20a, and 30a can be arranged on the rectangular lattice points.
  • the lens arrays 10, 20, 30 are rotated by rotating the shape of the lens arrays 10, 20, 30 viewed from the resin injection portions 14, 24, 34.
  • the lens elements 10a, 20a, and 30a can be arranged on triangular lattice points.
  • lens elements 10a, 20a, 30a are arranged in rotational symmetry, a plurality of lens arrays in which the orientation of the resin injection portion is set so as to change the direction in an angle unit corresponding to the number of symmetry are laminated. can do.
  • the case where three or four lens arrays 10, 20, and 30 are stacked has been described. However, two or five lens arrays may be stacked. Furthermore, the arrangement of the lens elements 10a and the composite optical system 2 can be 5 ⁇ 5 or more in the case of a matrix.
  • a diaphragm member is provided before and after the compound eye optical system 100 or between each lens array, or a light shielding material is provided on at least one main surface of at least one of the lens arrays. It may be applied to form a diaphragm.
  • a case 50 having a plurality of openings provided corresponding to each lens element may have a diaphragm function.
  • the size, optical surface shape, and the like of the lens elements 10a, 20a, and 30a can be appropriately changed according to the application and function.

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Abstract

軽量で、簡易な成形によってコストダウンを確保でき、高画質で超薄型の複眼光学系及びその製造方法を提供する。ゲートＧＡ付近のレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａは複屈折のような特性劣化の影響を大きく受けやすいので、レンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４がレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａの配列に関する複数の基準方向に対応して配置されるようにすることで、樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を分散させ、複合光学系２又は個眼レンズ系相互間に発生する特性のバラツキを低減することができる。

Description

複眼光学系、撮像装置、及び複眼光学系の製造方法
　本発明は、レンズアレイを積み重ねて形成した複数の複合光学系を有する複眼光学系、これを組み込んだ撮像装置、及び複眼光学系の製造方法に関する。
　複数のレンズを用いて撮像素子上に複数の画像を結像し、得られた複数画像から１つの画像を再構成する複眼撮像装置に用いられる複眼光学系として、樹脂製のレンズアレイを複数光軸方向に重ねたものが知られている。例えば、特許文献１には、複眼光学系として、３種類のレンズを光軸垂直方向に隣接させ一体化させている光学アレイであって、２つの成形品を光軸方向の上下に重ねた２枚構成の光学素子が開示されている。
　また、特許文献２には、複数のレンズと位置決め部とが一体成形された合成樹脂製のレンズアレイを、レンズ同士が同一光軸上に並ぶように複数重ね合わされたレンズアレイ組立品が開示されている。
　しかしながら、特許文献１の複眼光学系は、光硬化性樹脂で形成されており、熱可塑性樹脂で形成されていない。光硬化性樹脂は、材料として軽量ではあるが、成形工程が比較的複雑であり、コストダウンも容易でない。また、硬化前の光硬化性樹脂は粘度が非常に低いため、金型からの漏れ出し等の問題があり、射出成形による成形が難しいという問題もある。
　特許文献２のレンズアレイ組立品は、金型側方から金型内への樹脂の射出により成形されたレンズアレイを複数用いるものであるが、レンズアレイの光学性能やゲートからの距離に関連する成形体の収縮等についての記載がなく、複数のレンズアレイを積層した際の光学性能の確保について十分検討がなされていない。
特開２００５－３３８５０５号公報 特開２０００－２２７５０５号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、軽量で、簡易な成形によってコストダウンを確保でき、高画質で超薄型の複眼光学系及びその製造方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記複眼光学系を組み込んだ小型で高性能の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、本発明に係る複眼光学系は、熱可塑性樹脂で成形され、２次元的に配列されたレンズ要素をそれぞれ有する複数のレンズアレイを重ね合わせることによって得られる複眼光学系であって、各レンズアレイには、樹脂注入部があり、各樹脂注入部は、レンズアレイの側方に配置され、レンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置されている。
　また、本発明に係る撮像装置は、上述の複眼光学系と、複数のレンズアレイに対応して設けられたセンサーアレイと、センサーアレイによって検出された画像信号に対して処理を行う画像処理部とを備える。
　また、本発明に係る複眼光学系の製造方法は、２次元的に配列されたレンズ要素をそれぞれ有する複数のレンズアレイを熱可塑性樹脂の注入によって成形する工程と、複数のレンズアレイを重ね合わせることによって複眼光学系を得る工程とを備える複眼光学系の製造方法であって、レンズアレイの樹脂注入部をレンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置する。
　上記複眼光学系では、レンズアレイに形成される樹脂注入部がレンズアレイの側方に配置されるので、熱可塑性樹脂を樹脂注入部に対応するゲート等を介して型空間内に注入する際に、レンズアレイの薄い部分に相当する部分にも樹脂を供給しやすく、得られるレンズアレイを高精度とすることができる。また、複数のレンズアレイの樹脂注入部がレンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置されているので、レンズアレイの光学性能が空間的に同様の偏りを有する場合、それらの偏りが緩和され、２次元的に配列された複数の複合光学系又は個眼レンズ系相互間で特性のバラツキが発生することを抑制できる。より具体的に説明すると、ゲート付近の樹脂には樹脂注入に際して比較的大きな応力がかかることに起因して、複屈折性を発現させてしまう。複屈折性は、個々のレンズ要素等のレンズ性能に影響するものである。複屈折の発生の方向は、レンズ面のように軸対称でなく、ゲートの延在方向に沿って複屈折の程度が変化するものなので、これを補正するのは非常に困難となる。したがって、複屈折のような樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を小さくしないと、高精度のレンズを得ることができない。上記のようにゲート付近のレンズ要素は複屈折のような特性劣化の影響を大きく受けやすいので、ゲートすなわち樹脂注入部を同じ方向に揃えてレンズアレイを積み重ねると、特性劣化の影響が大きなレンズ同士を重ねることになり、その近辺の複合光学系又は個眼レンズ系だけ極端に性能が悪化してしまい使えないものとなるおそれがある。そこで、上記のように複数のレンズアレイの樹脂注入部がレンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置されるようにすることで、樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を分散させ、複合光学系又は個眼レンズ系相互間に発生する特性のバラツキを低減することができる。なお、本発明の場合、複数のレンズアレイの樹脂注入部の角度が相互に異なるものとなり、各レンズアレイを構成するレンズ要素は、回転対称に配列されることになる。
図１Ａ及び１Ｂは、第１実施形態の複眼光学系等を説明する平面図及び側方断面図である。 複眼光学系を構成する複数のレンズアレイの積み重ね方法を説明する概念的な斜視図である。 図３Ａ及び３Ｂは、複眼光学系を構成する１つのレンズアレイを説明する平面図及び側方断面図である。 図４Ａ及び４Ｂは、図３Ａ等に示すレンズアレイ用の成形金型を説明する部分拡大断面図及び断面概念図である。 第２実施形態の複眼光学系を説明する斜視図である。 第３実施形態の複眼光学系を説明する模式的な斜視図である。
〔第１実施形態〕
　図１Ａ及び１Ｂ等に示すように、本実施形態の複眼光学系１００は、第１レンズアレイ１０と第２レンズアレイ２０と第３レンズアレイ３０とを貼り合わせた積層体である。第１～第３レンズアレイ１０，２０，３０は、ＸＹ面に平行に延びる平板状の部材である。これらのレンズアレイ１０，２０，３０は、ＸＹ面に垂直なＺ軸方向に積み重ねられている。
　複眼光学系１００のうち＋Ｚ側（図面の上側）の第１レンズアレイ１０は、熱可塑性樹脂製の成形品であり、平面視において矩形（正方形を含む）の輪郭を有する。第１レンズアレイ１０は、それぞれが光学素子である複数のレンズ要素１０ａと、複数のレンズ要素１０ａを周囲から支持する支持部１０ｂとを有する。複数のレンズ要素１０ａは、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（４×４の１６点）上に２次元的に配列されている。つまり、レンズ要素１０ａは、直交する４つの基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４に沿ってマトリックス状に配置されている。レンズ要素１０ａの配列領域は、第１レンズアレイ１０全体と同様に矩形の輪郭を有する矩形枠ＲＬとなっている。各レンズ要素１０ａは、一方の主面１０ｐ側に凸の第１光学面１１ａを有し、他方の主面１０ｑ側に凸の第２光学面１１ｂを有する。両光学面１１ａ，１１ｂは、例えば非球面となっている。
　第１レンズアレイ１０は、周囲の４辺Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に沿って主面１０ｑから－Ｚ方向に突出するリブ１２を有する。第１レンズアレイ１０のリブ１２は、これに隣接する第２レンズアレイ２０に対するスペーサーとして機能する。第１レンズアレイ１０のうち第１基準方向ＤＲ１（図面中の＋Ｙ側）にある１つの辺Ｓ１の中央からは、ブロック状の樹脂注入部１４が突出している。樹脂注入部１４は、成形時のゲートに対応するゲート跡であり、第１レンズアレイ１０の積層前に予め切除することもできるが、工程の簡素化のため残したままとしている。なお、樹脂注入部１４を除去して１つの辺Ｓ１に対応する側面ＳＦ１を平坦化し若しくはこれに窪みを形成した場合も、切除跡が残り、この切除跡を樹脂注入部１４と呼ぶものとする。ここで、樹脂注入部１４を設けた辺Ｓ１は、レンズ要素１０ａを配列した矩形枠ＲＬのうち第１基準方向ＤＲ１（図面中の＋Ｙ側）にある１つの辺ＲＬ１に対向して平行に延びている。樹脂注入部１４は、矩形枠ＲＬの１つの辺ＲＬ１に対向してこの辺ＲＬ１の中央の外側に配置されていることになる。この場合、樹脂注入部１４をレンズ要素１０ａの配列枠に対応させて配置することができ、後述する樹脂の注入工程に起因する特性劣化をレンズ要素１０ａの配列枠に対応させることができる。なお、樹脂注入部１４は、Ｚ方向からみて辺Ｓ１の中央に完全に一致している必要はない（後述する樹脂注入部２４，３４についても同様）。例えば、各レンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４は、辺Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３において中心からずれて同じ側に偏って設けられていてもよい。
　第２レンズアレイ２０は、熱可塑性樹脂製の成形品であり、平面視において矩形の輪郭を有する。第２レンズアレイ２０は、それぞれが光学素子である複数のレンズ要素２０ａと、複数のレンズ要素２０ａを周囲から支持する支持部２０ｂとを有する。複数のレンズ要素２０ａは、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（４×４の１６点）上に２次元的に配列されている。つまり、レンズ要素２０ａは、直交する４つの基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４に沿ってマトリックス状に配置されている。レンズ要素２０ａの配列領域は、第２レンズアレイ２０全体と同様に矩形の輪郭を有する矩形枠ＲＬとなっている。各レンズ要素２０ａは、一方の主面２０ｐ側に凸の第１光学面２１ａを有し、他方の主面２０ｑ側に凹の第２光学面２１ｂを有する。両光学面２１ａ，２１ｂは、例えば非球面となっている。
　第２レンズアレイ２０は、周囲の４辺Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に沿って主面２０ｑから－Ｚ方向に突出するリブ２２を有する。第２レンズアレイ２０のリブ２２は、これに隣接する第３レンズアレイ３０に対するスペーサーとして機能する。第２レンズアレイ２０のうち第２基準方向ＤＲ２（図面中の＋Ｘ側）にある１つの辺Ｓ２の中央からは、ブロック状の樹脂注入部２４が突出している。樹脂注入部２４は、成形時のゲートに対応するゲート跡であり、第２レンズアレイ２０の積層前に予め切除することもできるが、工程の簡素化のため残したままとしている。なお、樹脂注入部２４を除去して側面ＳＦ２を平坦化し若しくはこれに窪みを形成した場合も、その切除跡を樹脂注入部２４と呼ぶものとする。ここで、樹脂注入部２４を設けた辺Ｓ２は、レンズ要素２０ａを配列した矩形枠ＲＬのうち第２基準方向ＤＲ２（図面中の＋Ｘ側）にある１つの辺ＲＬ２に対向して平行に延びている。樹脂注入部２４は、矩形枠ＲＬの１つの辺ＲＬ２に対向してこの辺ＲＬ２の中央の外側に配置されていることになる。
　第３レンズアレイ３０は、熱可塑性樹脂製の成形品であり、平面視において矩形の輪郭を有する。第３レンズアレイ３０は、それぞれが光学素子である複数のレンズ要素３０ａと、複数のレンズ要素３０ａを周囲から支持する支持部３０ｂとを有する。複数のレンズ要素３０ａは、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（４×４の１６点）上に２次元的に配列されている。つまり、レンズ要素３０ａは、直交する４つの基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４に沿ってマトリックス状に配置されている。レンズ要素３０ａの配列領域は、第３レンズアレイ３０全体と同様に矩形の輪郭を有する矩形枠ＲＬとなっている。各レンズ要素３０ａは、一方の主面３０ｐ側に凹の第１光学面３１ａを有し、他方の主面３０ｑ側に凸の第２光学面３１ｂを有する。両光学面３１ａ，３１ｂは、例えば非球面となっている。
　第３レンズアレイ３０は、周囲の４辺Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に沿って主面３０ｑから－Ｚ方向に突出するリブ３２を有する。第３レンズアレイ３０のリブ３２は、これに隣接するセンサーアレイ６０に対するスペーサーとして機能する。第３レンズアレイ３０のうち第３基準方向ＤＲ３（図面中の－Ｙ側）にある１つの辺Ｓ３の中央からは、ブロック状の樹脂注入部３４が突出している。樹脂注入部３４は、成形時のゲートに対応するゲート跡であり、第３レンズアレイ３０の積層前に予め切除することもできるが、工程の簡素化のため残したままとしている。なお、樹脂注入部３４を除去して側面ＳＦ３を平坦化し若しくはこれに窪みを形成した場合も、その切除跡を樹脂注入部３４と呼ぶものとする。ここで、樹脂注入部３４を設けた辺Ｓ３は、レンズ要素３０ａを配列した矩形枠ＲＬのうち第３基準方向ＤＲ３（図面中の－Ｙ側）にある１つの辺ＲＬ３に対向して平行に延びている。樹脂注入部３４は、矩形枠ＲＬの１つの辺ＲＬ３に対向してこの辺ＲＬ３の中央の外側に配置されていることになる。
　以上において、第１レンズアレイ１０と第２レンズアレイ２０とは、光硬化型の接着剤で接合されている。つまり、第１レンズアレイ１０のリブ１２の下端面が、接着剤を介して第２レンズアレイ２０の上側の主面２０ｐに接合される。また、第２レンズアレイ２０と第３レンズアレイ３０とは、光硬化型の接着剤で接合されている。つまり、第２レンズアレイ２０のリブ２２の下端面が、接着剤を介して第３レンズアレイ３０の上側の主面３０ｐに接合される。第１～第３レンズアレイ１０，２０，３０を積み重ねて接合して得た複眼光学系１００は、多数の個眼レンズ系である多数の複合光学系２を２次元的に配列したものとなっている。具体的には、複合光学系（個眼レンズ系）２は、ＸＹ面に平行に配列された正方の格子点（４×４の１６点）上に配列されている。つまり、複合光学系２は、直交する４つの基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４に沿ってマトリックス状に配置されている。
　図１Ｂに示すように、複眼光学系１００を組み込んだ撮像装置１０００は、上述した複眼光学系１００の他に、複数のレンズアレイ１０，２０，３０に対応して設けられたセンサーアレイ６０と、センサーアレイ６０によって検出された画像信号に対して処理を行う画像処理部６５とを備える。ここで、複眼光学系１００は、センサーアレイ６０に接合され、矩形枠状のケース５０に収納されている。ケース５０には、レンズアレイ１０等のレンズ要素１０ａ等に対応する位置に開口５１が形成されている。
　複眼光学系１００は、上述のようにＸＹ面に沿って２次元的に配列された複合光学系（個眼レンズ系）２を有している。センサーアレイ６０には、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）その他の固体撮像素子６１が各複合光学系２に対応する２次元的配列で形成されている。なお、各複眼光学系１００は、３つのレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａからなる。これらのレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａの光学設計を適宜行うことで、複眼光学系１００は、（１）４×４個の複合光学系２によって別の視野をそれぞれ観察する光学系と、（２）４×４個の複合光学系２によって同じ視野をそれぞれ観察する光学系とのいずれか一方として用いられる。複眼光学系１００を（１）の視野分割方式で用いる場合、図１Ｂ等では簡略化しているが、各複合光学系２を構成するレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａとセンサーアレイ６０のうち対応する固体撮像素子６１とは、光軸ＡＸ上に中心を完全に一致させるのではなく、互いに視野を補うように光軸ＡＸに垂直な方向に適宜シフトさせて配置される。一方、複眼光学系１００を（２）の超解像方式で用いる場合、各複合光学系２を構成するレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａと、センサーアレイ６０のうち対応する固体撮像素子６１とは、互いに視野を一致させるように光軸ＡＸ上に中心を完全に一致させて配置される。
　複眼光学系１００が視野分割方式の画像検出に用いられる場合、複眼光学系１００を構成する複合光学系２は、同時に異なる視野を観察可能にするものであり、各複合光学系２が異なる視野から画像を取り込み、各固体撮像素子６１が異なる視野からの画像を電気的な画像信号に変換する。画像処理部６５は、固体撮像素子６１から出力された画像信号に対して適宜画像処理を行って、各視野の画像をつなぎ合わせた合成画像を得る。上述の複眼光学系１００は、特性劣化の影響を分散させるので、特定のレンズの性能が悪くならない。そのため、複眼光学系１００を視野分割方式の画像検出に用いた場合、複合光学系２又は個眼レンズ系相互間に発生する特性のバラツキを低減することができる。　
　複眼光学系１００が超解像方式の画像検出に用いられる場合、複眼光学系１００を構成する複合光学系２は、同時に同じ視野を観察可能にするものであり、各複合光学系２が同じ視野から画像を取り込み、各固体撮像素子６１が同じ視野からの画像を電気的な画像信号に変換する。画像処理部６５は、固体撮像素子６１から出力された画像信号に対して適宜画像処理を行って、同じ視野の低解像の画像から同じ視野の高解像の画像を得る。上述の複眼光学系１００は、特性劣化の影響を分散するが、全て又は大半の複合光学系２、又は個眼レンズ系で基準以上の良好な光学性能を確保することで、超解像方式の用途でも十分な性能を発揮できる。
　図２は、複眼光学系１００の構造及び製造方法を概念的に説明する斜視図である。複眼光学系１００において、第１レンズアレイ１０と第２レンズアレイ２０と第３レンズアレイ３０とが順次接合されているが、これらのレンズアレイ１０，２０，３０は、樹脂注入部１４，２４，３４を基準として、９０°ずつ異なる回転位置で積層されている。このように回転させても、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａは互いにアライメントされた状態に保たれ、個々の複合光学系（個眼レンズ系）２は、設計通りの特性を達成することができる。さらに、本実施形態の場合、樹脂注入部１４，２４，３４の位置を基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４のいずれかに分散させているので、レンズアレイ１０，２０，３０の成形過程に起因する光学的特性のバラツキの影響が複眼光学系１００全体としては出にくくなっている。具体的には、各レンズアレイ１０，２０，３０において、樹脂注入部１４，２４，３４に隣接する領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３（図２の一点鎖線参照）では、比較的大きな複屈折が生じている。複眼光学系１００全体では、異なる領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に複屈折量が分配され、個々の複合光学系（個眼レンズ系）２の性能が全体として一定以上のレベルを満たすものとなる。言い換えれば、本実施形態の複眼光学系１００では、１つ以上の特定の複合光学系２から得た画像が劣化した画質とならないようにしている。これにより、後の画像処理で、劣化した画像が混入して処理後の画像の画質が著しく劣化することを防止できる。
　以下、樹脂注入部１４，２４，３４を固定後を基準とする４辺Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のうち異なる３つの辺にそれぞれ配置する理由について説明する。
　図３Ａ及び３Ｂは、第１レンズアレイ１０の平面図及び側方断面図である。第１レンズアレイ１０の樹脂注入部１４は、辺Ｓ１又は側面ＳＦ１に形成されている。これは、第１レンズアレイ１０が熱可塑性樹脂をサイドゲート方式で成形することによって得られたものであることに起因している。複眼光学系１００は、視野分割方式又は超解像方式のいずれの用途においても、撮像装置１０００を薄型化できる観点で注目されている。これまでに、各種の複眼光学系が提案されているが、軽量でコストダウンに優れている樹脂（熱可塑性樹脂）を用いて、高画質で超薄型を達成するために必要な要件を提案しているものはなかった。本実施形態では、複眼光学系１００を構成する第１レンズアレイ１０だけでなく、他のレンズアレイ２０，３０も熱可塑性樹脂で成形し、超薄型ながら高画質を達成することを提案する。
　レンズアレイ１０，２０，３０を熱可塑性樹脂で成形する場合、サイドゲート、ピンゲート等のいずれを採用するかの問題がある。ピンゲートの場合、樹脂注入部が上下方向に形成されるが、樹脂の流入方向と広がる方向とが垂直のためレンズアレイ１０，２０，３０の薄い箇所に樹脂が入りにくいという不利がある。一方、サイドゲートの場合、樹脂の流入方向と広がる方向とが概ね一致するため、レンズアレイ１０，２０，３０の薄い箇所にも樹脂が入り込みやすく、形状の転写精度が求められる複眼光学系１００の製造方法として有利である。また、ピンゲートの場合は離型の際にゲートが自動切断されるが、ゲートが引きちぎられる形で切断されるため、レンズのゲート付近が局所的に変形し、高精度なレンズの成形には不利である。一方、サイドゲートの場合はゲートが切断されずに離型され、後工程にてゲートカット機等を用いて切断されるため、ゲート部に局所的な変形が起こりづらく、高精度なレンズの成形に有利である。
　図４Ａは、第１レンズアレイ１０を成形する金型を説明する図である。金型装置７０は、第１金型７１と第２金型７２とを備える。第１金型７１と第２金型７２とは、型合わせ面ＰＬで型合わせされ、金型７１，７２間にキャビティ７０ａを形成する。キャビティ７０ａに臨むように、第１金型７１には、第１レンズアレイ１０の主面１０ｐ側の形状を転写するための転写面７１ｃが形成され、第２金型７２には、第１レンズアレイ１０の主面１０ｑ側の形状を転写するための転写面７２ｃが形成されている。転写面７１ｃ，７２ｃは、レンズ要素１０ａの光学面１１ａ，１１ｂを転写するため、２次元的に配列された複数の光学転写部７１ｇ，７２ｇを有する。なお、第２金型７２には、リブ１２を形成するための転写面７２ｆも形成されている。金型装置７０には、キャビティ７０ａに連通するゲートＧＡが形成されている。ゲートＧＡは、リブ１２の転写面７２ｆに隣接して設けられている。
　図４Ｂは、金型装置７０の全体構造を説明する断面図である。図４Ａのキャビティ７０ａには、ゲートＧＡを介してランナーＲＡが形成され、ランナーＲＡは、樹脂供給側のスプルーＳＰに繋がっている。結果的に、スプルーＳＰからの溶融樹脂Ｊは、ランナーＲＡを充填し、ゲートＧＡを介してキャビティ７０ａを充填する。溶融樹脂Ｊの冷却後に第１金型７１と第２金型７２とを離間させることで、スプルーＳＰに対応するスプルー部８１と、ランナーＲＡに対応するランナー部８２と、ゲートＧＡに対応するゲート部８３と、キャビティ７０ａに対応するレンズアレイ本体８４とを備える成形品８０が形成される。ここで、ゲート部８３に対しては、ゲートカット処理が施され、ゲート部８３の残りである樹脂注入部１４と、その先のレンズアレイ本体８４とによって、第１レンズアレイ１０が得られる。以上のような成形を行う場合、ゲートカット処理後の樹脂注入部１４に対してゲートカットバリを除去する等の工程が必要となる。このようなゲートカットバリの除去は、樹脂注入部１４が周辺に形成されるサイドゲート方式では簡易なものとなるが、ピンゲート方式等では必ずしも簡易にならない。
　図３Ａに戻って、第１レンズアレイ１０における樹脂注入部１４の配置や形状について考察する。図示の例では、樹脂注入部１４が辺Ｓ１又は側面ＳＦ１の中央に対応する位置に配置されている。これに対して、一点鎖線で示すように、樹脂注入部１４'を辺Ｓ１又は側面ＳＦ１の端部寄りに形成したり、樹脂注入部１４"を一対の辺Ｓ１，Ｓ２の交わる隅部に形成したりすることが考えられる。しかしながら、端部寄りの樹脂注入部１４'は、最も遠いレンズ要素１０ａまでの距離が中央配置の樹脂注入部１４の場合よりも増加し、隅部の樹脂注入部１４"は、最も遠いレンズ要素１０ａまでの距離が端部寄りの樹脂注入部１４'の場合よりもさらに増加する。第１レンズアレイ１０を構成するレンズ要素１０ａの面精度を高めるには、金型装置７０のキャビティ７０ａ内のレンズ要素１０ａに対応する部分に十分な圧力をかける必要がある。このため、金型装置７０において、いずれかのレンズ要素１０ａの転写部がゲートＧＡから遠くなると、圧力損失が大きくなり、レンズ要素１０ａの面精度が低下しやすくなる。したがって、レンズ要素１０ａの転写部はできるだけゲートＧＡに近い方が良く、レンズ要素１０ａの転写部とゲートＧＡの位置とを最も近くするためには、ゲートＧＡが第１レンズアレイ１０の辺Ｓ１又は側面ＳＦ１の中央に対応して配置されることが望ましい。結果的に、第１レンズアレイ１０において樹脂注入部１４が辺Ｓ１又は側面ＳＦ１の中央又はその近傍に配置されることが望ましいといえる。これにより、樹脂の圧力損失を抑えることができ、各レンズ要素１０ａを比較的高品位で成形することができる。
　図４Ａに示すゲートＧＡの断面積は、各レンズ要素１０ａに要求される面精度を確保する観点で大きいことが望ましい。つまり、各レンズ要素１０ａを高精度に成形するためには、溶融樹脂Ｊの流動性が良い方が良く、図３Ａ等も参照してゲートＧＡ（すなわち樹脂注入部１４）の横幅をＤとしゲートＧＡ（すなわち樹脂注入部１４）の縦幅をｈとした場合に、ゲート断面積（Ｄ×ｈ）は大きい方が望ましい。ここで、ゲートＧＡ又は樹脂注入部１４の横幅（ゲート幅Ｄ）は、広い方が流動性が良いが、広すぎるとゲートカット処理が難しくなるので、
　１ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍ
の範囲とする。また、ゲートＧＡ又は樹脂注入部１４の縦幅ｈは、大きい方が良いが、一般にフランジ高さＨよりは大きくできないため、
　０．５≦ｈ/Ｈ≦１．０
の範囲とする。さらに好ましくは、
　０．５≦ｈ/Ｈ≦０．８
の範囲とする。
　さらに、キャビティ７０ａの充填不良を生じさせないで、薄型の第１レンズアレイ１０等を成形するためには、第１レンズアレイ１０等の断面サイズを適正に設定する必要がある。具体的には、図３Ｂを参照して、各レンズアレイ１０，２０，３０は、その最小厚みをＴとし、ゲート方向すなわち±Ｙ方向に関する各レンズアレイ１０，２０，３０の長さをＬとして、以下の条件式（１）
　１０＜Ｌ／Ｔ＜６０　　…　　（１）
を満たす。条件式（１）は、充填を良好にし薄型の光学系にするために、レンズアレイ１０，２０，３０のゲートＧＡの延在方向の長さと薄さとの比を適切な範囲に設定するものである。条件式（１）の上限より小さくすることで、奥行き方向に長くなりすぎず、樹脂の流動を確保して、樹脂の充填を良好なものとできる。一方、条件式（１）の下限より大きくすることで、レンズアレイ１０，２０，３０が必要以上に厚くなりすぎず、薄型の複眼光学系１００を実現することができる。これにより、各レンズアレイ１０，２０，３０を薄型にしながら成形に際して溶融樹脂Ｊの流動性を確保することができる。
　さらに、図３Ａ参照して、各レンズアレイ１０，２０，３０は、その樹脂注入部１４，２４，３４に対応するゲートＧＡを横断するゲート垂直方向すなわち±Ｘ方向のゲート幅をＤとし、ゲート垂直方向すなわち±Ｘ方向に関する各レンズアレイ１０，２０，３０の長さをＷとして、以下の条件式（２）
　１．３＜Ｗ／Ｄ＜２５　　…　　（２）
を満たす。条件式（２）は、充填を良好にしゲートカット処理をやりやすくするために、ゲート垂直方向に関するレンズアレイ１０等の長さとゲート幅との比を適切な範囲に設定するものである。条件式（２）の上限より小さくすることで、ゲートＧＡのサイズを確保することができ、流動性を良好に保って充填不良の発生を抑制できる。一方、条件式（２）の下限より大きくすることで、ゲートＧＡをある程度狭くして、ゲートカット処理を容易にできる。これにより、ゲートＧＡの横幅をある程度以上大きくして溶融樹脂Ｊの流動性を保ちつつもゲートＧＡの横幅が大きくなりすぎないようにしてゲートカット処理を容易にしている。
　図４Ｂ等に示すような金型装置７０を上記のように溶融樹脂Ｊの流動性や転写性を確保できる条件で用いても、第１レンズアレイ１０等において、ゲートＧＡから近い領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、複屈折量がかなり大きくなり、画像劣化が生じる傾向がある。ここで、複屈折とは、入射光線の偏光方向によって異なる屈折率を有するということである。つまり、複屈折が存在する場合、偏光によって光学性能（収差や焦点距離）が異なることを意味する。一般の撮影における被写体には偏光依存がないので、複屈折性を有するレンズ要素１０ａを含む複合光学系（個眼レンズ系）２は、異なる偏光の光学性能の合成された光学性能を有することになる。つまり、複屈折量が大きいと、結果的には収差の拡大（ボケ）や焦点距離の２重（ボケ）によって、画像の性能が劣化する度合が大きくなる。射出成形では、キャビティ７０ａに溶融樹脂Ｊが流入する過程で、キャビティ７０ａ壁面と接して冷えた固化層と中心部の流動層との間で生じるせん断力によって分子配向が起こる。配向した分子は冷却過程でランダムコイルの状態に戻ろうとするが、ガラス転移温度以下になると回復できず配向歪みとなる。配向歪みは、ストレスクラックに結び付くことは少なく強さや光学異方性による複屈折に影響する。特に、対象物であるレンズアレイ本体８４の肉厚が薄いと配向しやすいので、複屈折が生じやすくなる。具体的な実験によれば、ゲートＧＡ付近にレンズ要素１０ａが配置される場合、特にそのレンズ要素１０ａのみに複屈折の影響が発生し、ゲートＧＡから離れたレンズ要素１０ａに複屈折の影響が発生しないことが分かっている。このような事情を考慮して、本実施形態では、各レンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４が複数の基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３に対応させて９０°ずつ異なる方向に配置されている。この場合、レンズアレイ１０，２０，３０のうち複屈折が発生している領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が空間的に同様の偏りを有する場合、それらが緩和される傾向が生じるので、２次元的に配列された複数の複合光学系（個眼レンズ系）２の相互間で特性のバラツキが発生することを抑制でき、極端に性能が劣化した複合光学系２が現れることを防止している。
　以上のように、各レンズアレイ１０，２０，３０の角度を、樹脂注入部１４，２４，３４を基準として互いにずらすことで、複屈折の影響が偏ることは防止できるが、一枚のレンズアレイ１０，２０，３０が単独で大きな複屈折量を有する場合、要求されている性能を満たさなくなる可能性がある。一般的には、各レンズアレイ１０，２０，３０を成形する樹脂の光弾性係数は、５０×１０－７（ｃｍ２／Ｋｇｆ）以下とし、好ましくは３０×１０－７（ｃｍ２／Ｋｇｆ）以下とする。これにより、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａを形成する樹脂の光弾性係数を小さく抑え、レンズアレイ１０，２０，３０単独での性能を一定レベル以上に保ち、これらを積み重ねた複合光学系２又は複眼光学系１００全体としても性能を向上させることができる。
　具体的には、レンズアレイ１０，２０，３０の材料として、ポリカーボネート系の樹脂ＥＰ４０００、ＥＰ５０００（三菱瓦斯化学社）、ポリオレフィン系の樹脂ＡＰＥＬ（三井化学社）等を用いることができる。なお、一般的なポリカーボネートの光弾性係数は、７１×１０－７（ｃｍ２／Ｋｇｆ）であり、ＥＰ４０００、ＥＰ５０００やＡＰＥＬの光弾性係数は、３０×１０－７（ｃｍ２／Ｋｇｆ）以下となる。
　以上では、説明を省略したが、図２に示すように、レンズアレイ１０，２０，３０には、アライメントマークＭＡを設けることができる。図３Ｂに示す第１レンズアレイ１０では、ゲートＧＡ又は樹脂注入部１４から離れた部分Ｐ１１の成形後の収縮量は、ゲートＧＡ又は樹脂注入部１４に近い部分Ｐ１２の成形後の収縮量よりも大きくなる傾向がある。このような現象は、他のレンズアレイ２０，３０でも同様に生じる。このため、各レンズアレイ１０，２０，３０の角度を互いにずらした場合、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａのアライメントが単純でなくなる。その対策として、アライメントマークＭＡを利用してレンズアレイ１０，２０，３０相互のＸＹΘを調整し、又は測定結果をフィードバックすることで、精度の良い組み込みを実現できる。この際、レンズアレイ１０，２０，３０相互のずれを小さくできる箇所にアライメントマークＭＡを設けることで、調整するポイントをしっかり調整することができ、他の所も結果的に偏芯が小さくなる。
　レンズアレイ１０，２０，３０において、樹脂注入部１４に近い部分Ｐ１２よりも樹脂注入部１４から離れた部分Ｐ１１で収縮量が大きくなる結果、１つ以上の複合光学系２においてレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａ間で意図しない偏芯が生じる可能性がある。このような現象を回避する手段として、図４Ａに示す金型装置７０に転写面７１ｃ，７２ｃに形成する光学転写部７１ｇ，７２ｇの配置を予め調整しておくこともできる。つまり、レンズアレイ１０，２０，３０が正方の格子点上に配置される場合、そのピッチがゲートＧＡから離れるほど徐々に大きくなるように光学転写部７１ｇ，７２ｇをオフセットさせた配列とする。このため、例えば光学転写部７１ｇ，７２ｇを形成するための入子状のコア部材７１ｋ，７２ｋの加工や取り付けをゲートＧＡからの距離に応じて個々に最適化する。これにより、成形収縮によるピッチ誤差の影響が相殺され、レンズアレイ１０，２０，３０を組み合わせた後の偏芯が発生しなくなり或いは無視できる程度になる。
　同様に、各レンズアレイ１０，２０，３０の角度を樹脂注入部１４，２４，３４を基準として互いにずらした場合、各レンズアレイ１０，２０，３０の反りの方向が異なるものとなり、このような反りの相対差によってもレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａ間で意図しない面間距離のズレが生じる可能性がある。そこで、金型装置７０のコア部材７１ｋ，７２ｋの高さを調整するコア補正によってレンズアレイ１０，２０，３０の反りを相殺するように光学面１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂの高さ位置を調整する。これにより、レンズアレイ１０，２０，３０内で光学面の高さ変動が生じないようにでき、各複合光学系２内においてレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａの配置間隔を適正なものにできる。
　以上説明した複眼光学系では、レンズアレイ１０，２０，３０に形成される樹脂注入部１４，２４，３４がレンズアレイ１０，２０，３０の側方に配置されるので、熱可塑性樹脂を樹脂注入部１４，２４，３４に対応するゲートＧＡ等を介して型空間内に注入する際に、レンズアレイ１０，２０，３０の薄い部分に相当する部分にも樹脂を供給しやすく、得られるレンズアレイ１０，２０，３０を高精度とすることができる。また、レンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４がレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａの配列に関する複数の基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，Ｄ３に対応して配置されているので、レンズアレイ１０，２０，３０の光学性能が空間的に同様の偏りを有する場合、それらが緩和され、２次元的に配列された複数の複合光学系２又は個眼レンズ系相互間で特性のバラツキが発生することを抑制できる。より具体的に説明すると、ゲートＧＡ付近の樹脂には樹脂注入に際して比較的大きな応力がかかることに起因して、複屈折性を発現させてしまう。複屈折性は、個々のレンズ要素１０ａ等のレンズ性能に影響するものである。複屈折の発生の方向は、レンズ面のように軸対称でなく、ゲートＧＡの延在方向に沿って複屈折の程度が変化するものなので、これを補正するのは非常に困難となる。したがって、複屈折のような樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を小さくしないと、高精度のレンズを得ることができない。上記のようにゲートＧＡ付近のレンズ要素１０ａ等は複屈折のような特性劣化の影響を大きく受けやすいので、ゲートＧＡすなわち樹脂注入部１４，２４，３４を同じ方向に揃えてレンズアレイ１０，２０，３０を積み重ねると、特性劣化の影響が大きなレンズ同士を重ねることになり、その近辺の複合光学系２又は個眼レンズ系だけ極端に性能が悪化してしまい使えないものとなるおそれがある。そこで、上記のようにレンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４がレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａの配列に関する複数の基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３に対応して配置されるようにすることで、樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を分散させ、複合光学系２又は個眼レンズ系相互間に発生する特性のバラツキを低減することができる。なお、本発明の場合、複数のレンズアレイ１０，２０，３０の樹脂注入部１４，２４，３４の角度が相互に異なるので、各レンズアレイ１０，２０，３０を構成するレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａは、回転対称に配列されることになる。
　上述の複眼光学系１００を組み込んだ撮像装置１０００は、個眼レンズ系としての複合光学系２が樹脂の注入工程に起因する特性劣化の影響を分散させた相互にバラツキの少ないものとなっている。これにより、撮像装置１０００は、薄型で軽量でありながら高品位なものとなる。
　以下、具体的な実施例について説明する。以下の表１は、レンズアレイ１０，２０，３０の厚みＴ、長さＬ、ゲート幅Ｄ、長さＷ等のパラメータを変更しつつ成形を行った実施例を示している。
〔表１〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
いずれの実施例１～６も複屈折等の影響を抑えた高性能のレンズアレイとなり、これらのレンズアレイを組み合わせた複眼光学系１００でも所期の性能が得られた。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る複眼光学系等について説明する。なお、第２実施形態の複眼光学系等は第１実施形態の複眼光学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５に示すように、本実施形態の複眼光学系１００は、４枚のレンズアレイ１０，２０，３０，４０を積層したものとなっている。これらのレンズアレイ１０，２０，３０，４０は、樹脂注入部１４，２４，３４，４４の位置が９０°異なる４つの基準方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４に沿ったものとなっており、複屈折等の影響がさらにバランス良くに配分されている。したがって、複眼光学系１００全体では、異なる領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に複屈折量が分配され、個々の複合光学系（個眼レンズ系）２の性能が全体として一定以上のレベルを満たすものとなる。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る複眼光学系等について説明する。なお、第３実施形態の複眼光学系等は第１実施形態の複眼光学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６に示すように、本実施形態の複眼光学系１００は、３枚のレンズアレイ１０，２０，３０からなる複眼光学系１００におけるレンズアレイ１０，２０，３０の積層方法を説明したものである。この場合、３つのレンズアレイ１０，２０，３０は、複数のレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａを３×３の正方の格子点上に配列したものとなっている。また、３つのレンズアレイ１０，２０，３０は、それぞれの樹脂注入部１４，２４，３４が異なる方向に向くように積層される。
　本実施形態の複眼光学系では、視野分割の効果を高めて各視野領域で高品位の画像を取得することができる。
　以上では、本実施形態に即して本発明を説明したが、本発明の複眼光学系は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、レンズアレイ１０，２０，３０，４０の樹脂注入部１４，２４，３４，４４が全て異なる方向を向く必要はなく、一部のレンズアレイが同一方向を向いていてもよい。
　また、レンズアレイ１０，２０，３０，４０の平面視の輪郭は、矩形に限らず、円形や楕円形とすることもできる。
　以上の説明では、レンズ要素１０ａや複合光学系２が正方格子点上に配列されているが、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａを長方形格子点上に配列することもできる。この場合、レンズアレイ１０，２０，３０を積層することを考慮して、樹脂注入部１４，２４，３４から見たレンズアレイ１０，２０，３０の形状を回転させてレンズアレイ１０，２０，３０を積層した後にレンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａ間の配列が一致するようにする。また、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａについては、３角格子点上に配列することも可能である。さらに、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａが回転対称に配列されている場合、その対称性の数に対応する角度単位で方向を変化させるように樹脂注入部の向きを設定した複数のレンズアレイを積層することができる。
　以上の説明では、レンズアレイ１０，２０，３０を３又は４枚以上積層する場合について説明したが、レンズアレイは２枚又は５枚以上積層するものであってもよい。さらに、レンズ要素１０ａや複合光学系２の配列は、マトリックス状とする場合、５×５以上とすることができる。
　また、上記実施形態において、必要に応じて、複眼光学系１００の前後や各レンズアレイの間に絞り部材を設けたり、各レンズアレイのうち少なくとも１つについて、少なくとも一方の主面に遮光材料を塗布して絞りを形成したりしてもよい。各レンズ要素に対応して設けられた複数の開口を有するケース５０に絞りの機能を持たせるようにしてもよい。
　また、上記実施形態において、レンズ要素１０ａ，２０ａ，３０ａのサイズや光学面形状等は、用途や機能に応じて適宜変更することができる。

Claims (13)

  1. 　熱可塑性樹脂で成形され、２次元的に配列されたレンズ要素をそれぞれ有する複数のレンズアレイを重ね合わせることによって得られる複眼光学系であって、
    　各レンズアレイには、樹脂注入部があり、
    　各樹脂注入部は、レンズアレイの側方に配置され、レンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置されている複眼光学系。
  2. 　各レンズアレイにおいて、前記レンズ要素は、直交する４つの基準方向に沿ってマトリックス状に配置され、前記樹脂注入部は、前記レンズ要素を配列した矩形枠を構成する辺のうち複数の辺に対向して配置されている、請求項１に記載の複眼光学系。
  3. 　各レンズアレイは、前記矩形枠に対応する矩形輪郭を有し、前記樹脂注入部は、前記矩形輪郭のいずれかの辺の中央外側に設けられている、請求項２に記載の複眼光学系。
  4. 　前記複数のレンズアレイとして、４枚以下のレンズアレイが積層され、前記樹脂注入部は、全て異なる基準方向に対応して配置されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  5. 　各レンズアレイは、当該レンズアレイの最小厚みをＴとし、当該レンズアレイの樹脂注入部に対応するゲートの延在方向に関する当該レンズアレイの長さをＬとして、以下の条件式
    　１０＜Ｌ／Ｔ＜６０
    を満たす、請求項１から４までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  6. 　各レンズアレイは、当該レンズアレイの樹脂注入部に対応するゲートを横断するゲート垂直方向のゲート幅をＤとし、当該レンズアレイの前記ゲート垂直方向に関する長さをＷとして、以下の条件式
    　１．３＜Ｗ／Ｄ＜２５
    を満たす、請求項１から５までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  7. 　前記レンズアレイを形成する樹脂の光弾性係数は、５０×１０－７（ｃｍ２／Ｋｇｆ）以下である、請求項１から６までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  8. 　前記複数のレンズアレイを重ね合わせることで得られる２次元的に配列された複数の複合光学系は、別の視野をそれぞれ観察する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  9. 　複数の複合光学系は、３×３以上のアレイ数で配列されている、請求項８に記載の複眼光学系。
  10. 　前記複数のレンズアレイを重ね合わせることで得られる２次元的に配列された複数の複合光学系は、同じ視野をそれぞれ観察する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の複眼光学系。
  11. 　請求項１から１０までのいずれか一項に記載の複眼光学系と、
    　前記複数のレンズアレイに対応して設けられたセンサーアレイと、
    　前記センサーアレイによって検出された画像信号に対して処理を行う画像処理部と、
    を備える撮像装置。
  12. 　複数のレンズアレイを重ね合わせることで得られる２次元的に配列された複数の複合光学系は、別の視野をそれぞれ観察するものであり、
    　前記画像処理部は、前記センサーアレイによって検出された画像信号の合成処理を行う、請求項１１に記載の撮像装置。
  13. 　２次元的に配列されたレンズ要素をそれぞれ有する複数のレンズアレイを熱可塑性樹脂の注入によって成形する工程と、
    　複数のレンズアレイを重ね合わせることによって複眼光学系を得る工程とを備える複眼光学系の製造方法であって、
    　前記レンズアレイの樹脂注入部を、レンズ要素の配列に関する複数の基準方向に対応して配置する複眼光学系の製造方法。
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