WO2015133226A1 - 複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末 Download PDF

Info

Publication number
WO2015133226A1
WO2015133226A1 PCT/JP2015/053469 JP2015053469W WO2015133226A1 WO 2015133226 A1 WO2015133226 A1 WO 2015133226A1 JP 2015053469 W JP2015053469 W JP 2015053469W WO 2015133226 A1 WO2015133226 A1 WO 2015133226A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical system
eye
wavelength band
eye optical
compound
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/053469
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一生 松井
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Publication of WO2015133226A1 publication Critical patent/WO2015133226A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/003Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having two lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0035Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having three lenses
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements

Definitions

  • the present invention is small and thin, and uses an array lens in which a plurality of lenses are formed on a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor.
  • a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor.
  • the present invention relates to a compound-eye imaging optical system, a lens unit, an imaging device, and a portable terminal for forming an image.
  • a plurality of imaging optical systems are configured using an array lens in which a plurality of lenses are formed in a direction orthogonal to the optical axis, and a plurality of object images are displayed on the imaging surface of the solid-state imaging device.
  • an image signal corresponding to each object image is processed, and a small and thin imaging apparatus using a so-called super-resolution technique for reconstructing one image has been developed.
  • a compound eye imaging optical system used for such an imaging apparatus a single pixel light can be created by reconstructing an image obtained from each of a plurality of single optical systems to create a high pixel image from a low pixel image.
  • the number of pixels in the image area corresponding to each academic system can be reduced, and a single-eye optical system can be configured with a small number of lenses. As a result, it is possible to provide a high-resolution imaging device while realizing a significantly lower profile than existing optical systems.
  • Patent Documents 1 and 2 As an imaging device using such an array lens, those shown in Patent Documents 1 and 2 are known.
  • Patent Document 1 a color filter is used to divide a necessary wavelength band into a plurality of parts, and a single-eye optical system corresponding to each wavelength band is arranged to reduce chromatic aberration, and even with a small number of sheets, higher resolution is achieved. A technique for obtaining a reconstructed image is shown.
  • the configuration of Patent Document 1 since the diffraction limit varies depending on the corresponding wavelength, particularly in a single-eye optical system corresponding to a long wavelength region, resolution degradation at high frequencies is large, and as a result, a reconstructed image with good image quality. There is a problem that it is difficult to obtain.
  • Patent Document 2 is intended to eliminate overexposure and underexposure, and is different by obtaining a reconstructed image from a plurality of images with different image plane exposure amounts by varying the F-number for each eye optical system. A technique for dealing with the dynamic range is shown. However, the configuration of Patent Document 2 has a problem that no consideration is given to the improvement of the resolving power of the reconstructed image.
  • the compound-eye imaging optical system is designed so that all the single-eye optical systems can cover the entire visible light range, it is difficult to correct the chromatic aberration, and the image quality of the captured image may be deteriorated.
  • the single-eye optical system is assigned to each different wavelength band, optimum design can be performed for each relatively narrow wavelength band, so that the problem of chromatic aberration can be overcome and the degree of freedom in design is improved.
  • the entire visible light region can be covered as an entire single-eye optical system, that is, a compound-eye imaging optical system.
  • the single-eye optical system is optimally designed for each different wavelength band, the following problems occur due to the wavelength difference.
  • Equation 1 is an expression for obtaining MTF (Modulation Transfer Function). As apparent from Equation 1, assuming that the F number is the same, the MTF for the same spatial frequency decreases as the wavelength increases.
  • F F number
  • Design wavelength
  • f Spatial frequency
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between MTF and spatial frequency, and is a graph of Equation 1.
  • 8 represents the MTF of the single eye optical system
  • the single-eye optical system (R) for red light having a relatively long wavelength is more than the single-eye optical system (G, B) for green light and blue light having shorter wavelengths.
  • the MTF decreases. That is, when the same F-number single-eye optical system is used, the resolving power of the long-wavelength single-eye optical system becomes lower than the resolving power of the shorter-wavelength single-eye optical system due to the diffraction limit. There is a problem that the resolution cannot be improved.
  • the present invention has been made in view of such problems, and in an imaging apparatus that obtains a reconstructed image from a plurality of images corresponding to different wavelength bands, a compound-eye imaging optical capable of improving the resolving power of the reconstructed image.
  • An object is to provide a system, a lens unit, an imaging device, and a portable terminal.
  • a compound eye imaging optical system reflecting one aspect of the present invention includes a plurality of individual lenses using an array lens in which a plurality of lenses are formed in a direction orthogonal to the optical axis.
  • each of the single-eye optical systems has a plurality of wavelength bands having different peak wavelengths. An image corresponding to any one of the wavelength bands is formed, and the focal lengths of the individual optical systems corresponding to the respective wavelength bands are substantially equal, and the entrance pupil of the individual optical system corresponding to a predetermined wavelength band is formed.
  • the diameter is formed larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to a wavelength band shorter than the predetermined wavelength band.
  • the resolving power of each image obtained corresponding to each wavelength band can be made more uniform than the case where individual images corresponding to each wavelength band are obtained with the same F-number single-eye optical system.
  • the resolution of the image can be improved.
  • the photographing magnification for each single-eye optical system can be made equal, and the burden of image processing during image reconstruction can be reduced.
  • a high-performance imaging device can be realized.
  • the focal lengths are substantially equal means that when the average value of the focal lengths of all the single-eye optical systems is taken, the focal length of each individual optical system is included within ⁇ 5% of the average value. That means.
  • the “single-eye optical system corresponding to the wavelength band” means a single-eye optical system designed so as to realize a predetermined optical performance when a light beam in the wavelength band is incident.
  • This lens unit has the above-described compound-eye imaging optical system and a lens frame that holds the compound-eye imaging optical system.
  • This imaging apparatus includes the above-described lens unit, a color filter that transmits light in a wavelength band corresponding to each individual eye optical system, and a solid-state imaging that photoelectrically converts a plurality of subject images formed by the individual eye optical system. And an element.
  • This mobile terminal has the above-described imaging device.
  • a compound-eye imaging optical system capable of improving the resolving power of a reconstructed image in an imaging apparatus that obtains a reconstructed image from a plurality of images corresponding to different wavelength bands.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of color filters used in the compound-eye imaging optical system according to the first embodiment when viewed from the object side.
  • 2 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a blue wavelength band of Example 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a green wavelength band in Example 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a red wavelength band in Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the blue wavelength band in Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the green wavelength band in Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the red wavelength band in Example 1.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement example of color filters used in the compound-eye imaging optical system of Example 2 when viewed from the object side.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a blue wavelength band of Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a green wavelength band of Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a red wavelength band in Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the blue wavelength band of Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the green wavelength band of Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the red wavelength band of Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement example of color filters used in the compound-eye imaging optical system of Example 3 when viewed from the object side.
  • 6 is a sectional view of a single-eye optical system corresponding to a blue wavelength band in Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a green wavelength band in Example 3.
  • FIG. 6 is a sectional view of a single-eye optical system corresponding to a yellow wavelength band in Example 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a red wavelength band of Example 3.
  • FIG. FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the blue wavelength band in Example 3.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the green wavelength band in Example 3.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the yellow wavelength band of Example 3.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the red wavelength band in Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement example in which a color filter used in the compound-eye imaging optical system of Example 4 is viewed from the object side.
  • 6 is a sectional view of a single-eye optical system corresponding to a blue wavelength band in Example 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a single-eye optical system corresponding to a green wavelength band in Example 4.
  • FIG. 6 is a sectional view of a single-eye optical system corresponding to a red wavelength band of Example 4.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the blue wavelength band in Example 4.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the green wavelength band in Example 4.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of the single-eye optical system corresponding to the red wavelength band in Example 4.
  • the compound-eye imaging optical system is an optical system in which a plurality of lens systems (single-eye optical systems) are arranged in an array, and each lens system is different from a super-resolution type in which each lens system captures images of substantially the same field of view. It is usually divided into a visual field division type for imaging a visual field.
  • a super solution that outputs a single composite image (reconstructed image) having a resolution higher than that of individual images from a plurality of images that are directed in substantially the same direction and that are obtained by a plurality of lens systems having minute parallaxes.
  • a super-resolution type used for image processing will be described.
  • FIG. 2 schematically shows the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • the imaging device DU includes an imaging unit LU, an image processing unit 1, a calculation unit 2, a memory 3, and the like.
  • the imaging unit LU includes one imaging element SR and a compound-eye imaging optical system LH that forms a plurality of images having minute parallax with respect to the imaging element SR.
  • the image sensor SR for example, a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor having a plurality of pixels is used.
  • the compound-eye imaging optical system LH is provided on the light-receiving surface I that is the photoelectric conversion unit of the imaging element SR so that an optical image of the subject is formed, the optical image formed by the compound-eye imaging optical system LH is Then, it is converted into an electrical signal by the image sensor SR.
  • the image synthesizing unit in the image processing unit 1 one image data with higher resolution (synthesizing) from a plurality of images based on electrical signals corresponding to a plurality of images sent from the image sensor SR by the computing unit 2.
  • Image processing for reconstructing the image ML) is executed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the compound-eye imaging optical system LH.
  • a first light shielding member SH1, a first array lens LA1, a second light shielding member SH2, a second array lens LA2, a third light shielding member SH3, and a fourth light shielding member SH4 are arranged in this order from the object side. These are held by a lens frame HLD.
  • the lens frame HLD includes a peripheral wall HLLa and an object side wall HLDb connected to the object side.
  • the first light-shielding member SH1 made of a plate material forms a plurality (here, 4 ⁇ 4) of aperture stops S.
  • an aperture stop may be formed by forming a black film around the lens surface on the object side of the first array lens LA1.
  • the first array lens LA1 is formed by integrally forming a plurality of (here, 16 lenses arranged in 4 rows and 4 columns) first lenses (single-lens lenses) L1 and a flange portion L1f that connects the first lenses L1.
  • the second array lens LA2 is integrally formed with a plurality of (here, 16 lenses arranged in 4 rows and 4 columns) second lenses (single lens) L2 and a flange portion L2 for connecting the second lenses L2. is doing.
  • the first array lens LA1 and the second array lens LA2 are each integrally formed by injection molding with polycarbonate, acrylic, or the like.
  • a single-eye optical system is configured by the aperture stop S, the first lens L1, and the second lens L2.
  • the first array lens LA1 and / or the second array lens LA2 may be integrally formed with a glass mold, or a lens portion may be integrally formed on a glass flat plate.
  • an IR cut filter F and a cover glass CG covering the imaging surface I of the imaging element SR are arranged in this order from the object side.
  • Each light-shielding stop SH2 to SH4 has an opening corresponding to each individual lens.
  • color filters having different transmission peak wavelengths are formed corresponding to each image region of each single-eye optical system.
  • the color filter may not be formed on the image sensor, but may be disposed on the surface of the IR cut filter F or the cover glass CG, or on the opening of the light shielding stop.
  • the IR cut filter F is not necessary if the color filter transmits only a desired wavelength band.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the individual lens and the color filter.
  • the single-eye optical system includes a single-eye optical system ILg designed for the green wavelength band, a single-eye optical system ILr designed for the red wavelength band, and a blue wavelength band. It is divided into three groups of designed single-eye optical systems ILb.
  • a color filter CF (schematically illustrated in FIG. 4) is formed on the imaging surface I of the imaging element SR.
  • a green filter CFg, a red filter CFr, and a blue filter CFb are formed corresponding to each image region of each single-eye optical system.
  • the subject light that has passed through the single-eye optical system ILg forms a light beam that passes through the green filter CFg on the single-eye region Ig of the imaging surface I, and the subject light that has passed through the single-eye optical system ILr has a red filter CFr.
  • Is focused on the single eye area Ir on the imaging surface I and the subject light that has passed through the single-eye optical system ILb forms a light flux that passes through the blue filter CFb on the single eye area Ib on the imaging surface I. Is done.
  • a subject image is formed by synthesizing (reconstructing) output signals from the individual eye regions by image processing.
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system ILr corresponding to the longest red wavelength band is formed larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system ILg corresponding to the green wavelength band shorter than red. Further, when one of the single-eye optical systems ILr is arranged at a corner in the diagonal direction, the other single-eye optical system ILr is not arranged at a corner opposite to the diagonal direction. Thus, the maximum distance between the optical axes of the single-eye optical systems ILr is arranged to be smaller than the maximum distance between the optical axes of the single-eye optical systems in the array lens.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the imaging device DU is mounted on a smartphone 100 as a mobile terminal.
  • FIG. 6 is a control block diagram of the smartphone 100.
  • the object-side end surface of the lens frame HLD is provided on the back surface of the smartphone 100 (see FIG. 5B) and is disposed at a position corresponding to the back side of the touch panel 70.
  • the imaging device DU is connected to the control unit 101 of the smartphone 100 and outputs an image signal such as a luminance signal or a color difference signal to the control unit 101 side.
  • the smartphone 100 performs overall control of each unit and also inputs a control unit (CPU) 101 that executes a program corresponding to each process and inputs a number and the like with a key.
  • Unit 60 a liquid crystal display unit 70 for displaying captured images in addition to predetermined data, a wireless communication unit 80 for realizing various information communication with an external server, a system program for mobile phone 100, Obtained by a storage unit (ROM) 91 storing various processing programs and necessary data such as a terminal ID, and various processing programs and data executed by the control unit 101, or processing data, or an imaging device DU
  • a temporary storage unit (RAM) 92 used as a work area for temporarily storing imaging data and the like.
  • the smartphone 100 operates by operating the input key unit 60, and touches an icon 71 or the like displayed on the touch panel (display unit) 70, whereby the imaging device DU can be operated to perform imaging.
  • the image signal input from the imaging device DU according to the release performed at an appropriate timing is subjected to image processing to be described later in the control unit 101, and is stored in the storage unit 92 by the control system of the smartphone 100, Alternatively, it is displayed on the touch panel 70, and further transmitted to the outside as video information via the wireless communication unit 80.
  • conditional expression (1) When the value of conditional expression (1) exceeds the lower limit, the depth of field can be sufficiently obtained without the depth of focus becoming too shallow for the single-eye optical system corresponding to the longest wavelength.
  • the value of conditional expression (1) is less than the upper limit value, the resolving power in the high-frequency region in the single-eye optical system corresponding to the longest wavelength is improved and becomes appropriate, and the resolving power after reconstruction is also improved.
  • Dmid sets the second wavelength band from the shorter peak wavelength as an intermediate wavelength band.
  • Conditional expression (1) is more preferably in the following range. 0.8 ⁇ Dmid / Dmax ⁇ 0.95 (1)
  • two or more integrally formed array lenses are laminated in the optical axis direction, and there are at least three wavelength bands, and at least two single-eye optical systems corresponding to the longest wavelength band, and It is preferable to satisfy the following conditional expression.
  • Lr ⁇ Dmid / Dmax (2)
  • Lr ratio of the maximum optical axis distance between the single optical systems corresponding to the longest wavelength band with respect to the maximum optical axis distance of the single optical system in the compound-eye imaging optical system
  • Dmid intermediate between at least three types of wavelength bands
  • Diameter Dmax of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to the wavelength band Diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to the longest wavelength band among at least three wavelength bands
  • the resolving power is equalized by making the F-number of a single-eye optical system for a relatively long wavelength band smaller (brighter) than the F-number of a single-eye optical system for a shorter wavelength band. Can be increased.
  • a plurality of single-eye optical systems are formed by laminating at least two or more array lenses in the optical axis direction, there are other problems described below simply by reducing the F-number. I understood.
  • an array lens with individual lenses arranged in an array shape depends on the mold. It is preferable to manufacture integrally by molding or the like because the position of each individual lens in the direction perpendicular to the optical axis is determined with high accuracy. Further, in order to improve the optical performance such as spherical aberration and astigmatism of the single-eye optical system, it is necessary to use two or more single-lens lenses. It is desirable to construct a single-eye optical system in which lenses are stacked. In addition, parallax of the single-eye optical system corresponding to the same wavelength band can be corrected by setting the number of single-eye optical systems corresponding to the same wavelength band to at least two or more, and subject distance information can also be obtained. Can do.
  • the single-lens lens is accurately arranged by transferring the mold, but when an array lens is stacked to form a plurality of single-eye optical systems, the relative displacement between the array lenses is caused. There is a risk of decentering or tilting in each individual optical system. Furthermore, in order to improve the resolution, in a single-eye optical system for a relatively long wavelength band, if the F-number is smaller than that of the single-eye optical system for other wavelength bands, the decentering and inclination of the single-eye lens, etc. When this occurs, the performance degradation increases due to the influence.
  • the present inventor has found that the maximum optical axes of the single-eye optical systems corresponding to the longest wavelength band with respect to the maximum optical axis distance of the single-eye optical system in the compound-eye imaging optical system.
  • the distance ratio value should be smaller than the ratio of the diameter of the entrance pupil of the single optical system corresponding to the intermediate wavelength band to the diameter of the entrance pupil of the single optical system corresponding to the longest wavelength band.
  • conditional expression (2) it is possible to suppress the eccentricity and inclination due to the relative positional shift between the array lenses of the individual eye optical system corresponding to the longest wavelength, and to increase the entrance pupil diameter. Decrease in resolving power due to the eccentricity or inclination of the can be suppressed.
  • Such a compound-eye imaging optical system preferably has a light-shielding stop integrally formed with an aperture stop arranged for each single-eye optical system.
  • Tmax Tmax ⁇ 0.05 (mm) (3)
  • Tmax Maximum value from the aperture stop to the imaging surface in the single-eye optical system
  • Tmin Minimum value from the aperture stop to the imaging surface in the single-eye optical system
  • the thickness of the member provided with the aperture stop can be reduced, and the vignetting at the time of occurrence of the inclination or warpage can be minimized.
  • an aperture stop in the array lens it is preferable to form an aperture stop in the array lens.
  • the aperture stop By directly forming the aperture stop on the array lens by printing (including resist and paint), error components such as rotation and tilt of the aperture stop for each eye lens can be suppressed, and unnecessary light is less likely to be generated.
  • the position of the aperture stop can be optimized for each single-eye optical system, it is advantageous for correction of incident angle characteristics (CRA) to the imaging surface and correction of coma aberration.
  • CRA incident angle characteristics
  • the difference in the maximum Sag amount of each single-eye lens becomes small.
  • the curvature radii of the lens surfaces in the same array lens approach evenly, so that it becomes easy to ensure the edge thickness of the array lens. This increases the rigidity of the array lens and reduces deformation such as warpage, so that performance degradation due to deformation can be suppressed, and ghosts are less likely to occur, which is advantageous for brightening the F-number.
  • the wavelength bands are three types.
  • the said wavelength band is 4 types, and it is preferable to satisfy the following conditional expressions. 0.85 ⁇ Dmid ′ / Dmid ′′ ⁇ 0.95 (5)
  • Dmid ′ the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to the second shortest wavelength band among the four wavelength bands
  • Dmid ′′ the single-eye optical system corresponding to the second longest wavelength among the four wavelength bands Entrance pupil diameter
  • conditional expression (5) when there are four wavelength bands, the resolution of each image obtained corresponding to each wavelength band is made more uniform even if the number of wavelength bands increases. Thus, the resolving power of the reconstructed image can be improved.
  • the single-eye optical system corresponding to the wavelength band including R The single-eye optical system corresponding to the wavelength band including Y while the diameter of the single-eye optical system corresponding to the wavelength band including the diameter of the entrance pupil and G satisfies the conditional expression (1).
  • the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to the wavelength band including IR is configured so as to satisfy the conditional expression (1), and the incident of the single-eye optical system corresponding to the wavelength band including R
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to the pupil diameter and the wavelength band including G may be configured to satisfy the conditional expression (5).
  • the wavelength bands include representative wavelengths of light having different predetermined spectral distributions. As a result, it is possible to improve performance while minimizing the influence of color blur.
  • the representative wavelengths are preferably 450 ⁇ 20 nm, 555 ⁇ 20 nm, and 610 ⁇ 20 nm.
  • the above wavelength is based on the sRGB color matching function used in a general display, whereby a good reconstructed image matching the color reproducibility with the human eye can be obtained.
  • f Focal length (mm) of the entire single-eye optical system
  • F F number
  • fB Back focus 2Y: Diagonal length of imaging surface corresponding to single-eye optical system of solid-state imaging device
  • ENTP Entrance pupil position (distance from first surface to entrance pupil position)
  • EXTP Exit pupil position (distance from final surface to exit pupil position)
  • H1 Front principal point position (distance from the first surface to the front principal point position)
  • H2 Rear principal point position (distance from the final surface to the rear principal point position)
  • R radius of curvature (mm)
  • D Shaft upper surface distance (mm)
  • Nd Refractive index for lens material d-line
  • ⁇ d Abbe number for lens material d-line
  • S is a surface number
  • the surface marked with * after the surface number is a surface having an aspherical shape
  • the aspherical shape has an apex at the surface as an origin and X in the optical axis direction.
  • the axis is taken and the height in the direction perpendicular to the optical axis is h, and is expressed by the following “Expression 2”.
  • Example 1 The lens data of Example 1 are shown in Tables 1A to 1C. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 ⁇ 10 ⁇ 02 ) is expressed using E (for example, 2.5E-02).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement example of a combination of a single-eye optical system and a color filter used in the compound-eye imaging optical system of Example 1 as viewed from the object side.
  • the first embodiment uses three types of filters of blue B, green G, and red R and a corresponding single-eye optical system. As shown in FIG. 7, one of the red R filter and the corresponding single-eye optical system is disposed at a corner in the diagonal direction, but the other red R filter and the corresponding single-eye optical system.
  • the maximum optical axis distance between the individual optical systems corresponding to red R is the maximum optical axis distance between the individual optical systems in the array lens. It is arranged to be smaller than the distance.
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to red R is set larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to green G.
  • Example 1B (for blue) * Specification values (f to H2 and single lens data) are calculated at a representative wavelength of 450 nm.
  • ENTP 0.05mm
  • Surface number R (mm) D (mm) Nd ⁇ d
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 1 corresponding to blue
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 1 corresponding to green
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a corresponding single-eye optical system of Example 1.
  • L1 is a first lens and L2 is a second lens.
  • S denotes an aperture stop
  • I denotes an imaging surface
  • F denotes a parallel plate assuming a color filter or an IR cut filter
  • CG denotes a parallel plate assuming a seal glass of a solid-state imaging device.
  • FIG. 11 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)) of the single-eye optical system of Example 1 corresponding to blue.
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to a ray having a wavelength of 450 nm
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the ray having a wavelength of 410 nm.
  • FIG. 12 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 1 corresponding to green.
  • FIG. 13 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 1 corresponding to red.
  • spherical aberration diagram of FIG. 1 spherical aberration diagram of FIG. 1
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam having a wavelength of 610 nm
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam with a wavelength of 570 nm.
  • the flange portion of the array lens is omitted.
  • the solid line represents the sagittal surface and the dotted line represents the meridional surface (the same applies hereinafter).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an arrangement example of a combination of a single-eye optical system and a color filter used in the compound-eye imaging optical system according to the second embodiment when viewed from the object side.
  • three filters of blue B, green G, and red R and a corresponding single-eye optical system are used.
  • one of the red R filter and the corresponding single-eye optical system is arranged at a corner in the diagonal direction, but the other red R filter and the corresponding single-eye optical system.
  • the maximum distance between the optical axes of the individual optical systems corresponding to the red color R is not arranged in the diagonally opposite corner, and the distance between the maximum optical axes of the individual optical systems in the array lens is It is arranged to be smaller than the distance.
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to red R is set larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to green G.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 2 corresponding to blue
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 2 corresponding to green
  • FIG. It is sectional drawing of the single-eye optical system of Example 2 corresponding.
  • L1 is a first lens
  • L2 is a second lens
  • L3 is a third lens
  • S denotes an aperture stop
  • I denotes an imaging surface
  • F denotes a parallel plate assuming a color filter, an IR cut filter, and the like.
  • FIG. 18 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 2 corresponding to blue.
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam having a wavelength of 410 nm and the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam with a wavelength of 410 nm.
  • FIG. 19 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 2 corresponding to green.
  • FIG. 20 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 2 corresponding to red.
  • spherical aberration diagram of FIG. 1 spherical aberration diagram of FIG. 1
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam having a wavelength of 610 nm
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to a light beam with a wavelength of 570 nm.
  • Example 3 Lens data of Example 3 are shown in Tables 3A to 3D.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an arrangement example of a combination of a single-eye optical system and a color filter used in the compound-eye imaging optical system of Example 3 as viewed from the object side.
  • four filters of blue B, green G, yellow Y, and red R and a corresponding single-eye optical system are used.
  • one of the red R filter and the corresponding single-eye optical system is disposed at the corner in the diagonal direction, but the other red R filter and the corresponding single-eye optical system.
  • the maximum distance between the optical axes of the individual optical systems corresponding to the red color R is not arranged in the diagonally opposite corner, and the distance between the maximum optical axes of the individual optical systems in the array lens is It is arranged to be smaller than the distance.
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to red R is set larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to green G, and the single-eye light corresponding to yellow Y is set.
  • the diameter of the entrance pupil of the academic system is set larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to green G.
  • Example 3B (for blue) * Specification values (f to H2 and single lens data) are calculated at a representative wavelength of 450 nm.
  • Surface number R (mm) D (mm) Nd ⁇ d
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to blue
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to green
  • FIG. FIG. 25 is a cross-sectional view of the corresponding single-eye optical system of Example 3
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to red.
  • L1 is a first lens
  • L2 is a second lens
  • L3 is a third lens.
  • S denotes an aperture stop
  • I denotes an imaging surface
  • F denotes a parallel plate assuming a color filter, an IR cut filter, and the like.
  • FIG. 26 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to blue.
  • the solid line represents the light ray having a wavelength of 450 nm, which is a representative wavelength
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam having a wavelength of 410 nm.
  • FIG. 27 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to green.
  • FIG. 28 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to yellow.
  • the solid line represents the light ray with a wavelength of 580 nm, which is a representative wavelength
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam with a wavelength of 540 nm.
  • FIG. 29 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 3 corresponding to red.
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam having a wavelength of 570 nm
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam with a wavelength of 570 nm.
  • Example 4 The lens data of Example 4 are shown in Tables 4A to 4C.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an arrangement example of a combination of a single-eye optical system and a color filter used in the compound-eye imaging optical system of Example 4 as viewed from the object side.
  • three filters of blue B, green G, and red R and a corresponding single-eye optical system are used.
  • neither the red R filter nor the corresponding single-eye optical system is arranged at the diagonal corners, so that the maximum light between the single-eye optical systems corresponding to red R can be obtained.
  • the inter-axis distance is arranged so as to be smaller than the maximum optical axis distance of the single-eye optical system in the array lens.
  • the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to red R is set larger than the diameter of the entrance pupil of the single-eye optical system corresponding to green G.
  • Example 4B (for blue) * Specification values (f to H2 and single lens data) are calculated at a representative wavelength of 450 nm.
  • ENTP 0.05mm
  • Surface number R (mm) D (mm) Nd ⁇ d
  • Effective radius (mm) 1 ⁇ 0.050 0.38 2 (Aperture) ⁇ -0.054 0.35 3 * 1.043 0.479 1.54480 56.0 0.36 4 * 17.921 0.295 0.43 5 * -0.986 0.480 1.54480 56.0 0.48 6 * -0.730 0.059 0.61 7 * 3.104 0.521 1.54480 56.0 0.70 8 * 0.960 0.247 0.92 9 ⁇ 0.175 1.52310 54.5 0.96 10 ⁇ 0.100 1.01 11 ⁇ 0.400 1.52000 62.4 1.04 12 ⁇ 0.040 1.14 As
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 4 corresponding to blue
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of the single-eye optical system of Example 4 corresponding to green
  • FIG. 33 is red It is sectional drawing of the single-eye optical system of Example 4 corresponding.
  • L1 is a first lens
  • L2 is a second lens
  • L3 is a third lens.
  • S denotes an aperture stop
  • I denotes an imaging surface
  • F denotes a parallel plate assuming a color filter or an IR cut filter
  • CG denotes a parallel plate assuming a seal glass of a solid-state imaging device.
  • FIG. 34 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 4 corresponding to blue.
  • the solid line represents the light ray having a wavelength of 450 nm, which is a representative wavelength
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam having a wavelength of 410 nm.
  • FIG. 35 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 4 corresponding to green.
  • FIG. 36 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of the single-eye optical system of Example 4 corresponding to red.
  • the solid line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam having a wavelength of 570 nm
  • the dotted line represents the amount of spherical aberration with respect to the light beam with a wavelength of 570 nm.
  • Table 5 shows the values of each example corresponding to each conditional expression.
  • the values of conditional expressions (2) and (5) indicate the numerical values when the vertical and horizontal directions of adjacent single-eye optical systems are arranged with the same dimensions (same intervals). Even when the vertical and horizontal intervals of adjacent single-eye optical systems are different, the same effect can be obtained as long as the values of conditional expressions (2) and (5) are satisfied.
  • the visible light is divided into three different bands (spectral distribution: blue, green, red: representative wavelengths are RGB visibility peak wavelengths) and four bands (spectral distribution: blue, green, yellow, red).
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to combinations of four bands (spectral distribution: blue, green, red, infrared) including visible light and infrared light. The same effect can be obtained by applying.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

 異なる波長帯域に対応した複数の画像から再構成画像を得る撮像装置において、再構成画像の解像力を向上させることが可能な複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末を提供する。複眼撮像光学系は、光軸に直交する方向に複数のレンズが形成されたアレイレンズを用いた複数の個眼光学系を有し、前記個眼光学系の各々により複数の物体像を撮像面にそれぞれ形成する複眼撮像光学系において、前記個眼光学系の各々は、ピーク波長の異なる複数の波長帯域に対応した画像を形成し、各波長帯域に対応する前記個眼光学系の焦点距離は略等しく、所定の波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径を、前記所定の波長帯域よりも短い波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径より大きく形成した。

Description

複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末
 本発明は、小型で薄型であり、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサ或いはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子に、複数のレンズが形成されたアレイレンズを用いて物体像を形成する為の複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末に関する。
 近年、スマートフォンなどの携帯端末においては、デザイン性向上のため,それに搭載される撮像装置の小型化が推進され、それに伴い撮像装置に搭載される光学系の低背化の要求はますます高まっている。一方で、例え携帯端末であっても撮像した画像が低画質であることは許されないことから、高画質を実現するために光学系の高性能化も要求されている。
 これらの要求に対し、光軸直交方向に複数のレンズが形成されたアレイレンズを用いて複数の撮像光学系(個眼光学系)を構成し、複数の物体像を固体撮像素子の撮像面上に形成し、各物体像に対応する画像信号を画像処理することで、1つの画像を再構成するいわゆる超解像技術を用いた小型で薄型な撮像装置が開発されるに至った。このような撮像装置に用いる複眼撮像光学系では、複数の個眼光学系の各々から得られた画像を再構成することで低画素な画像から高画素な画像を作り出すことが出来るため、個眼光学系各々が対応するイメージエリアの画素数を少なくすることができ、少ないレンズ枚数で個眼光学系を構成することができる。その結果として、既存の光学系よりも大幅な低背化を実現しながらも高解像な撮像装置を提供することが可能となる。
 このようなアレイレンズを用いた撮像装置として、特許文献1、2に示すものが知られている。
特開2001-78212号公報 特開2002-171430号公報
 特許文献1では、カラーフィルタを用いて必要な波長帯域を複数に分割し、各々の波長帯域に対応した個眼光学系を配置することで色収差を低減し、少ない枚数でも、より高解像な再構成画像を得る技術が示されている。しかしながら、特許文献1の構成では、対応する波長の違いによって回折限界が異なるため、特に長波長域に対応する個眼光学系において高周波での解像力劣化が大きく、結果として良好な画質の再構成画像を得ることが困難であるという問題がある。
 一方、特許文献2は、白飛びや黒つぶれの解消を目的とし、個眼光学系ごとにFナンバーを異ならせ、異なる像面露光量を与えた複数の画像から再構成画像を得ることで広いダイナミックレンジに対応させる技術が示されている。しかしながら、特許文献2の構成では、再構成画像の解像力の向上について何ら考慮されていないという問題がある。
 全ての個眼光学系が可視光全域をカバーできるように複眼撮像光学系の設計を行うと、色収差の補正が困難となって撮像画像の画質の劣化を招く恐れがある。これに対し、個眼光学系をそれぞれ異なる波長帯域毎に分担させれば、比較的狭い波長帯域に対してそれぞれ最適設計を行えるので、色収差の問題を克服でき設計の自由度が向上するとともに、個眼光学系全体すなわち複眼撮像光学系として可視光全域をカバーすることができる。ところが、個眼光学系を異なる波長帯域毎に最適設計すると、その波長差に起因して以下に述べる問題が生じる。
 「数1」は、MTF(Modulation Transfer Function)を求めるための式である。数1から明らかなように、Fナンバーが同じと仮定すると、波長が長くなるほど、同じ空間周波数に対するMTFは低下する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
但し、
F:Fナンバー
λ:設計波長
f:空間周波数
 図1は、MTFと空間周波数との関係を示す図であり、数1をグラフ化したものである。図中、Bは青色光(λ=450nm)を代表光として最適設計したF2.8の個眼光学系のMTFを示し、Gは緑色光(λ=555nm)を代表光として最適設計したF2.8の個眼光学系のMTFを示し、Rは赤色光(λ=650nm)を代表光として最適設計したF2.8の個眼光学系のMTFを示している。図1から明らかなように、比較的長い波長である赤色光用の個眼光学系(R)では、それより短い波長である緑色光や青色光用の個眼光学系(G、B)よりも、MTFが低下する。つまり、同じFナンバーの個眼光学系を用いると、回折限界により、長い波長用の個眼光学系の解像力が、それより短い波長用の個眼光学系の解像力に比べ低くなり、再構成画像の解像力を向上させられないという問題がある。
 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、異なる波長帯域に対応した複数の画像から再構成画像を得る撮像装置において、再構成画像の解像力を向上させることが可能な複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末を提供することを目的とする。
 上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した複眼撮像光学系は、光軸に直交する方向に複数のレンズが形成されたアレイレンズを用いた複数の個眼光学系を有し、前記個眼光学系の各々により複数の物体像を撮像面にそれぞれ形成する複眼撮像光学系において、前記個眼光学系の各々は、ピーク波長の異なる複数の波長帯域のうちの何れか1つの波長帯域に対応した画像を形成し、各波長帯域に対応する前記個眼光学系の焦点距離は略等しく、所定の波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径を、前記所定の波長帯域よりも短い波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径より大きく形成したことを特徴とする。
 これにより、相対的に波長が長いことが原因のMTFの低下を抑制でき、長い波長帯域に対応する画像の解像力を向上させることができる。従って、同じFナンバーの個眼光学系で各波長帯域に対応した個々の画像を得る場合よりも、各波長帯域に対応して得られた各画像の解像力をより均一化でき、これにより再構成画像の解像力を向上させることができる。
 また、全ての個眼光学系の焦点距離を略等しくすることで、個眼光学系毎の撮影倍率を等しくでき画像再構成時の画像処理の負担を減らすことが可能となるから、低コストで高性能な撮像装置を実現できる。なお、「焦点距離が略等しい」とは、個眼光学系全ての焦点距離の平均値をとったとき、その平均値に対して、各個眼光学系の焦点距離が±5%以内に含まれることをいう。又、「波長帯域に対応する個眼光学系」とは、該波長帯域の光線を入射させたときに所定の光学性能を実現できるように設計された個眼光学系を意味する。
 本レンズユニットは、上述の複眼撮像光学系と、前記複眼撮像光学系を保持する鏡枠とを有することを特徴とする。
 本撮像装置は、上述のレンズユニットと、前記個眼光学系毎に対応する波長帯域の光を透過させるカラーフィルタと、前記個眼光学系により形成される複数の被写体像を光電変換する固体撮像素子と、を有することを特徴とする。
 本携帯端末は、上述の撮像装置を有することを特徴とする。
 本発明によれば、異なる波長帯域に対応した複数の画像から再構成画像を得る撮像装置において、再構成画像の解像力を向上させることが可能な複眼撮像光学系を提供することができる。
MTFと空間周波数との関係の一例を示す図である。 本実施形態にかかる複眼撮像装置を模式的に示す図である。 複眼撮像光学系LHの拡大断面図である。 個眼レンズとカラーフィルタとの関係を示す模式図である。 撮像装置DUを携帯端末としてのスマートフォン100に装備した状態を示す図である。 スマートフォン100の制御ブロック図である。 実施例1の複眼撮像光学系で用いるカラーフィルタを物体側から見た配置例を示す図である。 実施例1の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例1の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例1の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例1の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例1の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例1の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例2の複眼撮像光学系で用いるカラーフィルタを物体側から見た配置例を示す図である。 実施例2の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例2の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例2の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例2の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例2の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例2の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例3の複眼撮像光学系で用いるカラーフィルタを物体側から見た配置例を示す図である。 実施例3の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例3の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例3の黄色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例3の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例3の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例3の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例3の黄色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例3の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例4の複眼撮像光学系で用いるカラーフィルタを物体側から見た配置例を示す図である。 実施例4の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例4の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例4の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の断面図である。 実施例4の青色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例4の緑色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。 実施例4の赤色の波長帯域に対応した個眼光学系の収差図である。
 以下、本実施形態に係る複眼撮像光学系とそれを用いた撮像装置等を説明する。複眼撮像光学系は、複数のレンズ系(個眼光学系)がアレイ状に配置された光学系であり、各レンズ系がほぼ同じ視野の撮像を行う超解像タイプと、各レンズ系が異なる視野の撮像を行う視野分割タイプと、に通常分けられる。ここでは、ほぼ同じ方向を向き、微小に視差を有する複数のレンズ系によって得られる複数の像から、個々の像よりも高い解像度を持つ1枚の合成画像(再構成画像)を出力する超解像処理に用いられる超解像タイプについて説明する。
 図2に本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す。図2に示すように、撮像装置DUは、撮像ユニットLU、画像処理部1、演算部2、メモリー3等を有している。そして、撮像ユニットLUは、1つの撮像素子SRと、撮像素子SRに対して互いに微小な視差を有する複数の像を結像する複眼撮像光学系LHと、を有している。撮像素子SRとしては、例えば複数の画素を有するCCD型イメージセンサ、CMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子SRの光電変換部である受光面I上には、被写体の光学像が形成されるように複眼撮像光学系LHが設けられているので、複眼撮像光学系LHによって形成された光学像は、撮像素子SRによって電気的な信号に変換される。画像処理部1内の画像合成部においては、演算部2により撮像素子SRから送られる複数の画像に相当する電気信号に基づいて、複数枚の画像からより解像度の高い1枚の画像データ(合成画像ML)を再構成する画像処理を実行する。
 図3は、複眼撮像光学系LHの断面図である。複眼撮像光学系LHにおいて、物体側より順に、第1遮光部材SH1、第1アレイレンズLA1、第2遮光部材SH2、第2アレイレンズLA2、第3遮光部材SH3、第4遮光部材SH4が配置されており、これらは鏡枠HLDに保持されている。鏡枠HLDは、周囲壁HLDaと、その物体側に連結された物体側壁HLDbとを有する。板材からなる第1遮光部材SH1は、複数(ここでは4×4)の開口絞りSを形成している。但し、第1アレイレンズLA1の物体側において、レンズ面の周囲に黒色皮膜を形成することで開口絞りとしても良い。
 第1アレイレンズLA1は、複数(ここでは4行4列に並べた16個)の第1レンズ(個眼レンズ)L1と、第1レンズL1同士をつなげるフランジ部L1fとを一体に形成している。又、第2アレイレンズLA2は、複数(ここでは4行4列に並べた16個)の第2レンズ(個眼レンズ)L2と、第2レンズL2同士をつなげるフランジ部L2とを一体に形成している。第1アレイレンズLA1と第2アレイレンズLA2は、それぞれポリカーボネートやアクリル等で一体に射出成形されている。開口絞りSと、第1レンズL1と、第2レンズL2により個眼光学系を構成する。なお、第1アレイレンズLA1及び/又は第2アレイレンズLA2は、ガラスモールドで一体成形されていても良いし、ガラス平板上にレンズ部が一体的に形成されたものであってもよい。
 第4遮光部材SH4と撮像素子SRとの間には、IRカットフィルタFと、撮像素子SRの撮像面Iを覆うカバーガラスCGとが物体側からこの順序で配置されている。各遮光絞りSH2~SH4は、各個眼レンズの各々に対応する開口部を持つ。撮像素子SRの撮像面Iには、各個眼光学系の各画像領域に対応して、透過ピーク波長の異なるカラーフィルタが形成されている。なお、カラーフィルタは撮像素子に形成せず、IRカットフィルタFやカバーガラスCGの面上、遮光絞りの開口部上に配置してもよい。また、カラーフィルタは、その特性が所望の波長帯域のみを透過させるものであれば、IRカットフィルタFは不要である。
 図4は、個眼レンズとカラーフィルタとの関係を模式的に示した図である。ここでは、青、緑、赤の3種のカラーフィルタが用いられた例で説明する。個眼光学系は、緑の波長帯域に対応して設計された個眼光学系ILgと、赤の波長帯域に対応して設計された個眼光学系ILrと、青の波長帯域に対応して設計された個眼光学系ILbの3グループに分けられる。撮像素子SRの撮像面I上には、カラーフィルタCF(図4では模式的に図示)が形成されている。カラーフィルタCFは、各個眼光学系の各画像領域に対応して、緑色フィルタCFgと、赤色フィルタCFrと、青色フィルタCFbとが形成されている。
 個眼光学系ILgを通過した被写体光は、緑色のフィルタCFgを透過する光束が撮像面Iの個眼領域Igに結像され、個眼光学系ILrを通過した被写体光は、赤色のフィルタCFrを透過する光束が撮像面Iの個眼領域Irに結像され、個眼光学系ILbを通過した被写体光は、青色のフィルタCFbを透過する光束が撮像面Iの個眼領域Ibに結像される。その後、各個眼領域からの出力信号を画像処理にて合成(再構成)した被写体像を形成する。
 最も長い赤の波長帯域に対応する個眼光学系ILrの入射瞳の径は、赤より短い緑の波長帯域に対応する個眼光学系ILgの入射瞳の径より大きく形成されている。また、個眼光学系ILrの1つが、対角方向における角部に配置されている場合、他の個眼光学系ILrは、それに対して対角方向に対向する角部に配置されておらず、これにより個眼光学系ILr同士の最大となる光軸間距離は、アレイレンズにおける個眼光学系の最大光軸間距離より小さくなるよう配置されている。
 上述した撮像装置DUの動作について説明する。図5は、撮像装置DUを携帯端末としてのスマートフォン100に装備した状態を示す図である。また、図6はスマートフォン100の制御ブロック図である。
 撮像装置DUは、例えば、鏡枠HLDの物体側端面がスマートフォン100の背面(図5(b)参照)に設けられ、タッチパネル70の裏側に相当する位置に配設される。
 撮像装置DUは、スマートフォン100の制御部101と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部101側に出力する。
 一方、スマートフォン100は、図6に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部(CPU)101と、番号等をキーにより指示入力するための入力部60と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する液晶表示部70と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部80と、携帯電話機100のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)91と、制御部101によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置DUにより得られた撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部(RAM)92とを備えている。
 スマートフォン100は、入力キー部60の操作によって動作し、タッチパネル(表示部)70に表示されたアイコン71等をタッチすることで、撮像装置DUを動作させて撮像を行うことができる。適切なタイミングで行われたレリーズに応じて撮像装置DUから入力された画像信号は、制御部101で後述する画像処理を施され、上記スマートフォン100の制御系により、記憶部92に記憶されたり、或いはタッチパネル70で表示され、さらには、無線通信部80を介して映像情報として外部に送信される。
 以下、本実施形態による複眼撮像光学系の好ましい態様についてまとめて説明する。
 上述の複眼撮像光学系において、前記波長帯域は少なくとも3種あり、以下の条件式を満足することが好ましい。
 0.75<Dmid/Dmax<0.95   (1)
但し、
Dmid:少なくとも3種の波長帯域のうち中間の波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
Dmax:少なくとも3種の波長帯域のうち最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
 条件式(1)の値が下限値を上回ることで、最も長い波長に対応する個眼光学系について、焦点深度が浅くなりすぎず、被写界深度を十分に取ることができる。一方、条件式(1)の値が上限値を下回ることで、最も長い波長に対応する個眼光学系における高周波域での解像力が向上して適切なものとなり、再構成後の解像力も向上する。なお、Dmidは、波長帯域が4種の場合には、ピーク波長の短い方から2番目の波長帯域を中間の波長帯域とする。
  条件式(1)は、以下の範囲であるとより好ましい。
 0.8<Dmid/Dmax<0.95   (1)
 また、一体的に形成されたアレイレンズが2枚以上光軸方向に積層され、前記波長帯域は少なくとも3種あって、最も長い波長帯域に対応する個眼光学系を少なくとも2つ有し、以下の条件式を満足することが好ましい。
  Lr<Dmid/Dmax   (2)
但し、
Lr:複眼撮像光学系における個眼光学系の最大光軸間距離に対する最も長い波長帯域に対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離の比
Dmid:少なくとも3種の波長帯域のうち中間の波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
Dmax:少なくとも3種の波長帯域のうち最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
 上述のように、比較的長い波長帯域用の個眼光学系のFナンバーを、より短い波長帯域用の個眼光学系のFナンバーに対して、より小さく(明るく)することで、解像力を同等に高めることができる。ところが、少なくとも2枚以上のアレイレンズが光軸方向に積層されて複数の個眼光学系が形成されている場合には、単にFナンバーを小さくしたのみでは、以下に述べる他の課題があることが分かった。
 まず、個眼レンズを個々に製造した場合、光軸を精度良く異ならせて配置するために組付けの手間がかかるのに対し、個眼レンズをアレイ状に配置したアレイレンズを、金型による成形等で一体的に製作すれば、個眼レンズ個々の光軸直交方向の位置が精度良く定まるので好ましい。更に、個眼光学系の球面収差や非点収差などの光学性能を向上させるには、個眼レンズを2枚以上とする必要があるので、複数枚のアレイレンズを重ね合わせることで、各個眼レンズを積層した個眼光学系を構成することが望ましい。加えて、同じ波長帯域に対応した個眼光学系を、少なくとも2以上とすることで同じ波長帯域に対応する個眼光学系の視差の補正が行えるようになり、また被写体の距離情報も得ることができる。
 しかるに、同じアレイレンズ内では個眼レンズは金型の転写によって精度良く配置されるが、アレイレンズを積層して複数の個眼光学系を形成しようとすると、アレイレンズ相互の相対的位置ずれにより各個眼光学系に偏心や傾きなどが生じる恐れがある。更に、解像力の向上のため、比較的長い波長帯域用の個眼光学系において、それ以外の波長帯域用の個眼光学系に対してFナンバーがより小さいと、個眼レンズの偏心や傾きなどが生じたときに、その影響で性能劣化が大きくなる。
 このような課題に対し、比較的長い波長帯域用の個眼光学系の光軸間距離を制限することで、個眼レンズの偏心や傾きの悪影響を抑制できる。かかる課題を解決すべく、本発明者は、鋭意研究の結果、複眼撮像光学系における個眼光学系の最大光軸間距離に対する、最も長い波長帯域に対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離の比の値を、最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径に対する、中間の波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径の比の値より小さくすることで、Fナンバーの小さい最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の個眼レンズが偏心や傾きの影響を受けにくくできることに想到し、条件式(2)の条件を見出したのである。
 条件式(2)を満足することで、最も長い波長に対応する個眼光学系のアレイレンズ相互の相対的位置ずれによる偏心や傾きを抑えることができ、入射瞳径を大きくした個眼光学系の偏心や傾きによる解像力の低下を抑制できる。
 このような複眼撮像光学系は、前記個眼光学系毎に配置した開口絞りを一体で形成した遮光絞りを有することが好ましい。
 複数の個眼光学系毎に配置した複数の開口絞りを一体の遮光部材に形成することで、開口絞りと個眼レンズ間の偏心を制御しやすくなるため、各個眼光学系において明るいFナンバーを実現しやすくなる他、個別に開口絞りを設置する場合に比べ複眼撮像光学系の組付工程が簡略化される。
 また、以下の条件式を満足することが好ましい。
 Tmax-Tmin≦0.05(mm)   (3)
但し、
Tmax:個眼光学系における開口絞りから撮像面までの距離の最大値
Tmin:個眼光学系における開口絞りから撮像面までの距離の最小値
 条件式(3)を満たすようにすれば、開口絞りを設ける部材の肉厚を薄くすることが可能となり、その傾きや反り発生時のケラレを最小化することができる。
 また、前記アレイレンズに開口絞りを形成することが好ましい。印刷(レジストやペイントを含む)などで、アレイレンズに開口絞りを直接形成することで、各個眼レンズに対する開口絞りの回転や傾きといった誤差成分が抑えられ、不要光が発生しにくいという効果がある。又、開口絞りの位置を個眼光学系毎に最適化できるので、撮像面への入射角特性(CRA)の補正やコマ収差補正に有利である。
 また、以下の条件式を満足することが好ましい。
 νd>40   (4)
但し、
νd:開口絞りに最も近い個眼レンズを形成する材料のd線に対するアッベ数
 条件式(4)を満たす材料を用いることで、各波長帯域に対応する個眼光学系で最適な屈折力を得るようにしたときに、各個眼レンズの最大Sag量の差が小さくなるから、同一アレイレンズにおけるレンズ面の曲率半径が均等に近づき、そのためアレイレンズの縁厚を確保しやすくなる。これによってアレイレンズの剛性が高まり、反り等の変形が低減するから変形に起因した性能劣化を抑制でき、ゴーストも発生しにくくなるためFナンバーを明るくすることに有利となる。
 また、前記波長帯域は3種であることが好ましい。
 また、前記波長帯域は4種であり、以下の条件式を満足することが好ましい。
 0.85<Dmid′/Dmid″<0.95     (5) 
但し、
Dmid′:4種の波長帯域のうち2番目に短い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
Dmid″:4種の波長帯域のうち2番目に長い波長に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
 波長帯域が4種の場合、条件式(5)を満足するようにすることで、波長帯域の種類が増加しても、各波長帯域に対応して得られた各画像の解像力をより均一化でき、これにより再構成画像の解像力を向上させることができる。例えば具体例として、ピーク波長がB(青色光)、G(緑色光)、Y(黄色光)、R(赤色光)の4種の場合、Rを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径とGを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径を、上記条件式(1)を満足させるよう構成するとともに、Yを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径とGを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径を、上記条件式(5)を満足させるよう構成することで、波長帯域の種類が増加しても、各波長帯域に対応して得られた各画像の解像力をより均一化でき、これにより再構成画像の解像力を向上させることができる。また、ピーク波長がB(青色光)、G(緑色光)、R(赤色光)、IR(赤外光)の4種の場合、IRを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径とGを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径を、上記条件式(1)を満足させるよう構成するとともに、Rを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径とGを含む波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径を、上記条件式(5)を満足させるよう構成すればよい。
 また、前記波長帯域は、それぞれ異なる所定のスペクトル分布の光の代表波長を含むものであることが好ましい。これにより色ボケの影響を最小限に抑えて性能向上を図ることができる。
 また、前記代表波長は450±20nm、555±20nm及び610±20nmであることが好ましい。上記の波長は、一般的なディスプレイで使用されるsRGBの等色関数に基づくものであり、これにより、色再現性を人間の目に合わせた良好な再構成画像を得ることができる。
 次に、上述した実施形態に好適なレンズの実施例について説明する。以下に示す実施例において、異なる波長帯域毎に個眼光学系の仕様を示している。
f:個眼光学系全系の焦点距離(mm)
F:Fナンバー
fB:バックフォーカス
2Y:固体撮像素子の個眼光学系に対応する撮像面対角線長
ENTP:入射瞳位置(第1面から入射瞳位置までの距離)
EXTP:射出瞳位置(最終面から射出瞳位置までの距離)
H1 :前側主点位置(第1面から前側主点位置までの距離)
H2 :後側主点位置(最終面から後側主点位置までの距離)
R :曲率半径(mm)
D :軸上面間隔(mm)
Nd:レンズ材料のd線に対する屈折率
νd:レンズ材料のd線に対するアッベ数
 各実施例において、Sは面番号であり、面番号の後に*を付された面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数2」で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
但し、
Ai:i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
(実施例1)
 実施例1のレンズデータを表1A~1Cに示す。なお、これ以降(表のレンズデータを含む)において、10のべき乗数(たとえば2.5×10-02)を、E(たとえば2.5E-02)を用いて表すものとする。図7は、実施例1の複眼撮像光学系で用いる個眼光学系とカラーフィルタの組み合わせの配置例を物体側から見た図である。実施例1は、青色B、緑色G、赤色Rの3種のフィルタ及びそれに対応した個眼光学系を用いている。図7に示すように、赤色Rのフィルタ及びそれに対応する個眼光学系の1つが、対角方向における角部に配置されているが、他の赤色Rのフィルタ及びそれに対応する個眼光学系は、それに対して対角方向に対向する角部に配置されておらず、赤色Rに対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離は、アレイレンズにおける個眼光学系の最大光軸間距離より小さくなるよう配置されている。また、実施例1は、赤色Rに対応する個眼光学系の入射瞳の径を、緑色Gに対応する個眼光学系の入射瞳の径より大きく設定したものである。
[表1A]
    実施例  1B(青用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長450nmで計算 
    f=2.1mm    fB=0.02mm    F=2.85      2Y=2.3mm  
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.6mm    H1=-0.57mm    H2=-2.08mm 
 
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd      有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                         0.40
    2(絞り) ∞      -0.105                         0.37
    3*     0.680    0.602    1.58310   59.4       0.38
    4*     1.214    0.317                         0.37
    5*    -3.462    0.647    1.58310   59.4       0.44
    6*    -11.025   0.138                         0.80
    7       ∞       0.210    1.52310   54.5       0.93
    8       ∞       0.100                         0.98
    9       ∞       0.400    1.52310   62.2       1.02
    10      ∞       0.042                         1.12
  
    非球面係数 
 
        第3面                      第5面       
        K= 0.20531E+00             K= 0.00000E+00
        A3= -0.45891E-01           A3= -0.13591E+00
        A4= 0.31943E+01            A4= -0.50632E+00
        A5= -0.36831E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.14191E+03            A6= 0.16114E+01
        A8= -0.98258E+03           A8= -0.10312E+03
        A10= 0.59432E+04           A10= 0.85653E+03
        A12= -0.20364E+05          A12= -0.26528E+04
        A14= 0.28954E+05           A14= -0.20580E+04
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.12401E+05
 
        第4面                      第6面       
        K= 0.11807E+01             K= 0.00000E+00
        A3= 0.29632E+00            A3= 0.00000E+00
        A4= -0.19338E+01           A4= -0.12807E+00
        A6= 0.71515E+02            A6= -0.92801E+00
        A8= -0.16610E+04           A8= 0.36091E+01
        A10= 0.23085E+05           A10= -0.11327E+02
        A12= -0.17945E+06          A12= 0.21254E+02
        A14= 0.72758E+06           A14= -0.22360E+02
        A16= -0.11837E+07          A16= 0.95721E+01

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       3       1.836 
    2       5      -8.782 
  
[表1B]
    実施例  1G(緑用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長555nmで計算 
    f=2.11mm    fB=0.02mm    F=2.85      2Y=2.3mm  
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.61mm    H1=-0.56mm    H2=-2.09mm 
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                          0.40
    2(絞り) ∞      -0.105                          0.37
    3*     0.679    0.603    1.58310   59.4        0.38
    4*     1.227    0.317                          0.37
    5*    -3.594    0.649    1.58310   59.4        0.44
    6*    -11.899   0.140                          0.80
    7       ∞       0.210    1.52310   54.5        0.93
    8       ∞       0.100                          0.98
    9       ∞       0.400    1.52310   62.2        1.02
    10      ∞       0.042                          1.12
  
    非球面係数  
  
        第3面                      第5面       
        K= 0.20531E+00             K= 0.00000E+00
        A3= -0.45891E-01           A3= -0.17867E+00
        A4= 0.31943E+01            A4= -0.38151E+00
        A5= -0.36831E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.14191E+03            A6= 0.92283E+00
        A8= -0.98258E+03           A8= -0.10132E+03
        A10= 0.59432E+04           A10= 0.86837E+03
        A12= -0.20364E+05          A12= -0.26826E+04
        A14= 0.28954E+05           A14= -0.25389E+04
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.14410E+05
 
        第4面                      第6面       
        K= 0.17994E+01             K= 0.00000E+00
        A3= 0.27277E+00            A3= 0.00000E+00
        A4= -0.18722E+01           A4= -0.13066E+00
        A6= 0.70620E+02            A6= -0.94033E+00
        A8= -0.16645E+04           A8= 0.36222E+01
        A10= 0.23298E+05           A10= -0.11305E+02
        A12= -0.18181E+06          A12= 0.21276E+02
        A14= 0.73838E+06           A14= -0.22443E+02
        A16= -0.12017E+07          A16= 0.96020E+01

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       3       1.849 
    2       5      -9.066 
 
[表1C]
    実施例  1R(赤用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長610nmで計算  
    f=2.1mm    fB=0.02mm    F=2.65      2Y=2.3mm  
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.59mm    H1=-0.6mm    H2=-2.08mm 
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                          0.42
    2(絞り) ∞      -0.144                          0.40
    3*     0.680    0.608    1.58310   59.4        0.40
    4*     1.235    0.316                          0.38
    5*    -3.862    0.646    1.58310   59.4        0.44
    6*    -14.082   0.139                          0.80
    7       ∞       0.210    1.52310   54.5        0.93
    8       ∞       0.100                          0.98
    9       ∞       0.400    1.52310   62.2        1.02
    10      ∞       0.042                          1.12
 
    非球面係数 
 
        第3面                      第5面       
        K= 0.20531E+00             K= 0.00000E+00
        A3= -0.45891E-01           A3= -0.19244E+00
        A4= 0.31943E+01            A4= -0.36224E+00
        A5= -0.36831E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.14191E+03            A6= 0.13372E+01
        A8= -0.98258E+03           A8= -0.10392E+03
        A10= 0.59432E+04           A10= 0.87363E+03
        A12= -0.20364E+05          A12= -0.27505E+04
        A14= 0.28954E+05           A14= -0.16280E+04
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.12300E+05
 
        第4面                      第6面       
        K= 0.81071E+00             K= 0.00000E+00
        A3= 0.27468E+00            A3= 0.00000E+00
        A4= -0.18519E+01           A4= -0.15100E+00
        A6= 0.71122E+02            A6= -0.85711E+00
        A8= -0.16568E+04           A8= 0.35270E+01
        A10= 0.23135E+05           A10= -0.11416E+02
        A12= -0.18094E+06          A12= 0.21355E+02
        A14= 0.73856E+06           A14= -0.21885E+02
        A16= -0.12107E+07          A16= 0.90120E+01

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       3       1.856 
    2       5      -9.361 
 
 図8は、青色に対応する実施例1の個眼光学系の断面図であり、図9は、緑色に対応する実施例1の個眼光学系の断面図であり、図10は、赤色に対応する実施例1の個眼光学系の断面図である。図中、L1は第1レンズ、L2は第2レンズである。Sは開口絞り、Iは撮像面を示し、FはカラーフィルタやIRカットフィルタを想定した平行平板、CGは固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板を示す。
 図11は、青色に対応する実施例1の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図11の球面収差図において、実線は代表波長である波長450nmの光線、点線は波長410nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図12は、緑色に対応する実施例1の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図12の球面収差図において、実線は代表波長である波長555nmの光線、点線は波長490nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図13は、赤色に対応する実施例1の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図13の球面収差図において、実線は代表波長である波長610nmの光線、点線は波長570nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。なお、断面図において、アレイレンズのフランジ部は省略しており、非点収差図において、実線はサジタル面、点線はメリジオナル面を表す(以下同じ)。
(実施例2)
 実施例2のレンズデータを表2A~2Cに示す。図14は、実施例2の複眼撮像光学系で用いる個眼光学系とカラーフィルタの組み合わせの配置例を物体側から見た図である。実施例2では、青色B、緑色G、赤色Rの3つのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系を用いている。図14に示すように、赤色Rのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系の1つが、対角方向における角部に配置されているが、他の赤色Rのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系が、それに対して対角方向に対向する角部に配置されておらず、赤色Rに対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離は、アレイレンズにおける個眼光学系の最大光軸間距離より小さくなるよう配置されている。また、実施例2は、赤色Rに対応する個眼光学系の入射瞳の径を、緑色Gに対応する個眼光学系の入射瞳の径より大きく設定したものである。
[表2A]
    実施例  2B(青用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長450nmで計算 
    f=2.22mm    fB=0.4mm    F=2.9      2Y=2.88mm  
    ENTP=0.63mm    EXTP=-1.35mm    H1=0.02mm    H2=-1.83mm  
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.234    0.673    1.54470   56.2        0.67
    2*    -48.985   0.055                          0.40
    3(絞り) ∞       0.302                          0.31
    4*    -0.907    0.706    1.54470   56.2        0.42
    5*    -0.573    0.127                          0.70
    6*     ∞       0.456    1.54470   56.2        0.97
    7*     0.887    0.232                          1.18
    8       ∞       0.175    1.52310   54.5        1.23
    9       ∞       0.392                          1.28
 
    非球面係数    

        第1面                      第5面       
        K= -0.38635E+00            K= -0.27181E+01
        A3= -0.48110E-02           A3= 0.25449E-01
        A4= 0.61625E-01            A4= -0.83637E+00
        A5= -0.20651E+00           A5= 0.68696E+00
        A6= 0.14259E+00            A6= -0.27706E+00
        A8= 0.82575E-01            A8= -0.11935E+00
        A10= -0.83274E+00          A10= 0.22965E+01
        A12= 0.30210E+00           A12= -0.67828E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.15272E+01
  
        第2面                      第6面       
        K= 0.10000E+02             K= 0.00000E+00
        A3= 0.25789E-01            A3= 0.14793E+00
        A4= -0.44614E+00           A4= -0.14958E+01
        A5= 0.11473E+01            A5= 0.45722E+01
        A6= -0.24204E+01           A6= -0.65716E+01
        A8= 0.55956E+00            A8= 0.83653E+01
        A10= 0.25782E+02           A10= -0.10090E+02
        A12= -0.11389E+03          A12= 0.78593E+01
        A14= 0.15543E+03           A14= -0.35325E+01
        A16= 0.11903E+03           A16= 0.70067E+00
 
        第4面                      第7面       
        K= -0.25059E+01            K= -0.89797E+01
        A3= -0.65162E-01           A3= 0.85720E-01
        A4= -0.82993E-01           A4= -0.40055E+00
        A5= -0.34793E+01           A5= 0.19415E+00
        A6= 0.38314E+01            A6= 0.29441E-02
        A8= 0.58567E+01            A8= 0.97778E-02
        A10= -0.18617E+02          A10= -0.28104E-01
        A12= -0.79574E+02          A12= 0.19451E-01
        A14= 0.29998E+03           A14= -0.56562E-02

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.178 
    2       4       1.595 
    3       6      -1.598 
 
[表2B]
    実施例  2G(緑用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長555nmで計算 
    f=2.23mm    fB=0.4mm    F=2.9      2Y=2.88mm 
    ENTP=0.64mm    EXTP=-1.35mm    H1=0.02mm    H2=-1.83mm 
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.207    0.682    1.54470   56.2        0.68
    2*    -36.375   0.055                          0.40
    3(絞り) ∞       0.282                          0.31
    4*    -0.871    0.706    1.54470   56.2        0.41
    5*    -0.567    0.128                          0.69
    6*     ∞       0.459    1.54470   56.2        0.95
    7*     0.892    0.242                          1.17
    8       ∞       0.175    1.52310   54.5        1.23
    9       ∞       0.392                          1.28
  
    非球面係数  
 
        第1面                      第5面       
        K= -0.35860E+00            K= -0.27241E+01
        A3= -0.59539E-02           A3= 0.18030E-01
        A4= 0.64340E-01            A4= -0.83993E+00
        A5= -0.20246E+00           A5= 0.68487E+00
        A6= 0.13830E+00            A6= -0.27585E+00
        A8= 0.70351E-01            A8= -0.99653E-01
        A10= -0.80114E+00          A10= 0.23222E+01
        A12= 0.16073E+00           A12= -0.69659E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.15396E+01
 
        第2面                      第6面       
        K= 0.10000E+02             K= 0.00000E+00
        A3= 0.18310E-01            A3= 0.13930E+00
        A4= -0.39251E+00           A4= -0.14020E+01
        A5= 0.64665E+00            A5= 0.43534E+01
        A6= -0.71647E+00           A6= -0.63791E+01
        A8= -0.13965E+02           A8= 0.82561E+01
        A10= 0.13864E+03           A10= -0.99870E+01
        A12= -0.63851E+03          A12= 0.77551E+01
        A14= 0.14795E+04           A14= -0.34653E+01
        A16= -0.13061E+04          A16= 0.68333E+00
  
        第4面                      第7面       
        K= -0.23767E+01            K= -0.90167E+01
        A3= -0.71296E-01           A3= 0.85325E-01
        A4= -0.10174E+00           A4= -0.40137E+00
        A5= -0.35057E+01           A5= 0.19321E+00
        A6= 0.37017E+01            A6= 0.22411E-02
        A8= 0.53269E+01            A8= 0.95692E-02
        A10= -0.13174E+02          A10= -0.28095E-01
        A12= -0.11609E+03          A12= 0.19484E-01
        A14= 0.38694E+03           A14= -0.57062E-02

    単レンズデータ  
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm)  
    1       1       2.152 
    2       4       1.632 
    3       6      -1.632  
 
[表2C]
    実施例  2R(赤用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長610nmで計算 
    f=2.23mm    fB=0.39mm    F=2.5      2Y=2.88mm 
    ENTP=0.62mm    EXTP=-1.35mm    H1=0mm    H2=-1.83mm 
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.216    0.675    1.54470   56.2        0.71
    2*    -25.236   0.051                          0.46
    3(絞り) ∞       0.295                          0.36
    4*    -0.873    0.706    1.54470   56.2        0.44
    5*    -0.566    0.133                          0.72
    6*     ∞       0.463    1.54470   56.2        0.98
    7*     0.879    0.230                          1.19
    8       ∞       0.175    1.52310   54.5        1.24
    9       ∞       0.392                          1.28
  
    非球面係数 
 
        第1面                      第5面       
        K= -0.37170E+00            K= -0.26560E+01
        A3= -0.63356E-02           A3= 0.24567E-01
        A4= 0.63007E-01            A4= -0.84124E+00
        A5= -0.20787E+00           A5= 0.68206E+00
        A6= 0.14057E+00            A6= -0.28073E+00
        A8= 0.73851E-01            A8= -0.11742E+00
        A10= -0.87441E+00          A10= 0.23316E+01
        A12= 0.24795E+00           A12= -0.58109E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.16555E+01
 
        第2面                      第6面       
        K= 0.10000E+02             K= 0.00000E+00
        A3= 0.32039E-02            A3= 0.14029E+00
        A4= -0.24734E+00           A4= -0.14178E+01
        A5= 0.12711E+00            A5= 0.43346E+01
        A6= -0.34723E+00           A6= -0.62705E+01
        A8= -0.56830E+01           A8= 0.80406E+01
        A10= 0.42547E+02           A10= -0.96944E+01
        A12= -0.93437E+02          A12= 0.75232E+01
        A14= -0.10065E+03          A14= -0.33679E+01
        A16= 0.54675E+03           A16= 0.66661E+00
 
        第4面                      第7面       
        K= -0.24110E+01            K= -0.87099E+01
        A3= -0.71544E-01           A3= 0.86146E-01
        A4= -0.97018E-01           A4= -0.40075E+00
        A5= -0.35521E+01           A5= 0.19385E+00
        A6= 0.37429E+01            A6= 0.26321E-02
        A8= 0.62220E+01            A8= 0.95517E-02
        A10= -0.20243E+02          A10= -0.28221E-01
        A12= -0.74780E+02          A12= 0.19435E-01
        A14= 0.29271E+03           A14= -0.55758E-02

    単レンズデータ  

    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.153 
    2       4       1.634 
    3       6      -1.617 
 
 図15は、青色に対応する実施例2の個眼光学系の断面図であり、図16は、緑色に対応する実施例2の個眼光学系の断面図であり、図17は、赤色に対応する実施例2の個眼光学系の断面図である。図中、L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズである。Sは開口絞り、Iは撮像面を示し、FはカラーフィルタやIRカットフィルタ等を想定した平行平板を示す。
 図18は、青色に対応する実施例2の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図18の球面収差図において、実線は代表波長である波長450nmの光線、点線は波長410nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図19は、緑色に対応する実施例2の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図19の球面収差図において、実線は代表波長である波長555nmの光線、点線は波長490nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図20は、赤色に対応する実施例2の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図20の球面収差図において、実線は代表波長である波長610nmの光線、点線は波長570nmの光線に対する
球面収差量をそれぞれ表す。
(実施例3)
 実施例3のレンズデータを表3A~3Dに示す。図21は、実施例3の複眼撮像光学系で用いる個眼光学系とカラーフィルタの組み合わせの配置例を物体側から見た図である。実施例3では、青色B、緑色G、黄色Y、赤色Rの4つのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系を用いている。図21に示すように、赤色Rのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系の1つが、対角方向における角部に配置されているが、他の赤色Rのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系が、それに対して対角方向に対向する角部に配置されておらず、赤色Rに対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離は、アレイレンズにおける個眼光学系の最大光軸間距離より小さくなるよう配置されている。また、実施例3は、赤色Rに対応する個眼光学系の入射瞳の径を、緑色Gに対応する個眼光学系の入射瞳の径より大きく設定するとともに、黄色Yに対応する個眼光学系の入射瞳の径を、緑色Gに対応する個眼光学系の入射瞳の径より大きく設定したものである。
[表3A]
    実施例  3B(青用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長450nmで計算  
    f=2.25mm    fB=0.4mm    F=2.8      2Y=2.88mm 
    ENTP=0.64mm    EXTP=-1.34mm    H1=0mm    H2=-1.84mm 
                            
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd        有効半径(mm)
    1*     1.240    0.684    1.54470   56.2         0.69
    2*    -50.650   0.058                           0.42
    3(絞り) ∞       0.303                           0.32
    4*    -0.915    0.711    1.54470   56.2         0.42
    5*    -0.579    0.127                           0.71
    6*      ∞      0.459    1.54470   56.2         0.98
    7*      0.893   0.226                           1.19
    8        ∞      0.175    1.52310   54.5         1.23
    9        ∞      0.400                           1.28
 
    非球面係数 
 
        第1面                      第5面       
        K= -0.39055E+00            K= -0.27134E+01
        A3= -0.42340E-02           A3= 0.27554E-01
        A4= 0.59313E-01            A4= -0.80792E+00
        A5= -0.19906E+00           A5= 0.66239E+00
        A6= 0.13639E+00            A6= -0.25890E+00
        A8= 0.82043E-01            A8= -0.10735E+00
        A10= -0.76184E+00          A10= 0.20979E+01
        A12= 0.27035E+00           A12= -0.58556E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.13367E+01

        第2面                      第6面       
        K= -0.50000E+01            K= 0.00000E+00
        A3= 0.29150E-01            A3= 0.92548E-01
        A4= -0.46833E+00           A4= -0.83161E+00
        A5= 0.12797E+01            A5= 0.18077E+01
        A6= -0.28914E+01           A6= -0.21541E+01
        A8= 0.54516E+01            A8= 0.23912E+01
        A10= -0.10710E+02          A10= -0.21564E+01
        A12= 0.17828E+02           A12= 0.97818E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.16823E+00
  
        第4面                      第7面       
        K= -0.25441E+01            K= -0.90701E+01
        A3= -0.63281E-01           A3= 0.82806E-01
        A4= -0.76883E-01           A4= -0.38874E+00
        A5= -0.33433E+01           A5= 0.18604E+00
        A6= 0.36175E+01            A6= 0.27965E-02
        A8= 0.54383E+01            A8= 0.91905E-02
        A10= -0.17265E+02          A10= -0.25472E-01
        A12= -0.68211E+02          A12= 0.17436E-01
        A14= 0.26557E+03           A14= -0.48566E-02

    単レンズデータ 
    
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.190 
    2       4       1.619 
    3       6      -1.608 
 
[表3B]
    実施例  3G(緑用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長555nmで計算 
    f=2.26mm    fB=0.41mm    F=2.8      2Y=2.88mm 
    ENTP=0.65mm    EXTP=-1.35mm    H1=0.01mm    H2=-1.85mm 
 
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.233    0.690    1.54470   56.2        0.70
    2*    -26.833   0.060                          0.43
    3(絞り) ∞       0.291                          0.32
    4*    -0.884    0.713    1.54470   56.2        0.42
    5*    -0.571    0.133                          0.71
    6*     ∞       0.459    1.54470   56.2        0.97
    7*     0.887    0.231                          1.18
    8       ∞       0.175    1.52310   54.5        1.23
    9       ∞       0.400                          1.28
 
    非球面係数 
 
        第1面                      第5面       
        K= -0.36321E+00            K= -0.26651E+01
        A3= -0.60225E-02           A3= 0.25150E-01
        A4= 0.62152E-01            A4= -0.81312E+00
        A5= -0.20098E+00           A5= 0.65733E+00
        A6= 0.12706E+00            A6= -0.26194E+00
        A8= 0.80598E-01            A8= -0.10041E+00
        A10= -0.75860E+00          A10= 0.21366E+01
        A12= 0.19726E+00           A12= -0.50927E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.14916E+01
 
        第2面                      第6面       
        K= 0.00000E+00             K= 0.00000E+00
        A3= 0.27356E-01            A3= 0.10025E+00
        A4= -0.60732E+00           A4= -0.92493E+00
        A5= 0.24654E+01            A5= 0.21950E+01
        A6= -0.64419E+01           A6= -0.27272E+01
        A8= 0.18490E+02            A8= 0.30034E+01
        A10= -0.48077E+02          A10= -0.27576E+01
        A12= 0.69932E+02           A12= 0.13196E+01
        A14= -0.25083E+02          A14= -0.24977E+00
  
        第4面                      第7面       
        K= -0.24645E+01            K= -0.89587E+01
        A3= -0.70165E-01           A3= 0.82321E-01
        A4= -0.88787E-01           A4= -0.38907E+00
        A5= -0.34053E+01           A5= 0.18589E+00
        A6= 0.35058E+01            A6= 0.27507E-02
        A8= 0.56600E+01            A8= 0.92267E-02
        A10= -0.99473E+01          A10= -0.25442E-01
        A12= -0.12157E+03          A12= 0.17418E-01
        A14= 0.37987E+03           A14= -0.49304E-02

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.177 
    2       4       1.636 
    3       6      -1.623  
  
[表3C]
    実施例  3Y(黄用)
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長580nmで計算
    f=2.27mm    fB=0.4mm    F=2.65      2Y=2.88mm
    ENTP=0.66mm    EXTP=-1.36mm    H1=0mm    H2=-1.87mm

    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.246    0.701    1.54470   56.2        0.71 
    2*    -25.714   0.056                          0.45 
    3(絞り) ∞       0.299                          0.34 
    4*    -0.897    0.717    1.54470   56.2        0.43 
    5*    -0.576    0.136                          0.72 
    6*     ∞       0.463    1.54470   56.2        0.98 
    7*     0.889    0.231                          1.19 
    8       ∞       0.175    1.52310   54.5        1.24 
    9       ∞       0.400                          1.28

        第1面                      第5面
        K= -0.35966E+00            K= -0.26360E+01
        A3=-0.62401E-02            A3=0.28714E-01
        A4=0.60719E-01             A4=-0.79335E+00
        A5=-0.19543E+00            A5=0.63416E+00
        A6=0.12477E+00             A6=-0.25448E+00
        A8=0.87218E-01             A8=-0.10440E+00
        A10=-0.71568E+00           A10=0.19871E+01
        A12=0.19560E+00            A12=-0.41019E+00
        A14=0.00000E+00            A14=-0.13801E+01
 
        第2面                      第6面
        K= 0.00000E+00             K= 0.00000E+00
        A3=0.34805E-02             A3=0.98291E-01
        A4=-0.18855E+00            A4=-0.89609E+00
        A5=-0.29362E+00            A5=0.20621E+01
        A6=0.10604E+01             A6=-0.25149E+01
        A8=-0.11985E+02            A8=0.27358E+01
        A10=0.71650E+02            A10=-0.24758E+01
        A12=-0.21134E+03           A12=0.11624E+01
        A14=0.25746E+03            A14=-0.21525E+00

        第4面                      第7面
        K= -0.25510E+01            K= -0.88514E+01
        A3=-0.72169E-01            A3=0.80321E-01
        A4=-0.76633E-01            A4=-0.37963E+00
        A5=-0.32935E+01            A5=0.17988E+00
        A6=0.33629E+01             A6=0.27601E-02
        A8=0.49884E+01             A8=0.87239E-02
        A10=-0.11353E+02           A10=-0.23616E-01
        A12=-0.59304E+02           A12=0.15872E-01
        A14=0.17695E+03            A14=-0.44045E-02

    単レンズデータ  
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.200
    2       4       1.652
    3       6      -1.632

[表3D]
    実施例  3R(赤用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長610nmで計算  
    f=2.24mm    fB=0.4mm    F=2.5      2Y=2.88mm  
    ENTP=0.65mm    EXTP=-1.35mm    H1=0.02mm    H2=-1.84mm  
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1*     1.233    0.700    1.54470   56.2        0.73
    2*    -25.500  0.051                           0.47
    3(絞り) ∞      0.298                           0.36
    4*    -0.885   0.707    1.54470    56.2        0.44
    5*    -0.572   0.134                           0.72
    6*     ∞      0.467    1.54470    56.2        0.98
    7*     0.896   0.220                           1.20
    8       ∞      0.175    1.52310    54.5        1.24
    9       ∞      0.400                           1.28
  
    非球面係数  
 
        第1面                      第5面       
        K= -0.36575E+00            K= -0.26596E+01
        A3= -0.65389E-02           A3= 0.24154E-01
        A4= 0.61236E-01            A4= -0.81569E+00
        A5= -0.19748E+00           A5= 0.65340E+00
        A6= 0.13851E+00            A6= -0.26730E+00
        A8= 0.81106E-01            A8= -0.10968E+00
        A10= -0.77860E+00          A10= 0.21245E+01
        A12= 0.24474E+00           A12= -0.50419E+00
        A14= 0.00000E+00           A14= -0.13890E+01
 
        第2面                      第6面       
        K= -0.20017E+02            K= 0.00000E+00
        A3= -0.41747E-02           A3= 0.89010E-01
        A4= -0.21698E+00           A4= -0.80904E+00
        A5= 0.43865E+00            A5= 0.18633E+01
        A6= -0.18601E+01           A6= -0.23596E+01
        A8= 0.38976E+01            A8= 0.27217E+01
        A10= 0.34767E+00           A10= -0.25275E+01
        A12= -0.30979E+02          A12= 0.12005E+01
        A14= 0.70335E+02           A14= -0.22246E+00
 
        第4面                      第7面       
        K= -0.24292E+01            K= -0.88549E+01
        A3= -0.68415E-01           A3= 0.83840E-01
        A4= -0.91641E-01           A4= -0.38861E+00
        A5= -0.34032E+01           A5= 0.18583E+00
        A6= 0.35618E+01            A6= 0.24795E-02
        A8= 0.58994E+01            A8= 0.89021E-02
        A10= -0.17600E+02          A10= -0.25659E-01
        A12= -0.65034E+02          A12= 0.17352E-01
        A14= 0.25040E+03           A14= -0.48451E-02

    単レンズデータ  
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       1       2.184 
    2       4       1.655    
    3       6      -1.648 
 
 図22は、青色に対応する実施例3の個眼光学系の断面図であり、図23は、緑色に対応する実施例3の個眼光学系の断面図であり、図24は、黄色に対応する実施例3の個眼光学系の断面図であり、図25は、赤色に対応する実施例3の個眼光学系の断面図である。図中、L1は第1レンズ、L2は第2レンズ,L3は第3レンズである。Sは開口絞り、Iは撮像面を示し、FはカラーフィルタやIRカットフィルタ等を想定した平行平板を示す。
 図26は、青色に対応する実施例3の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図26の球面収差図において、実線は代表波長である波長450nmの光線、点線は波長410nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図27は、緑色に対応する実施例3の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図27の球面収差図において、実線は代表波長である波長555nmの光線、点線は波長490nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図28は、黄色に対応する実施例3の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図28の球面収差図において、実線は代表波長である波長580nmの光線、点線は波長540nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図29は、赤色に対応する実施例3の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図29の球面収差図において、実線は代表波長である波長610nmの光線、点線は波長570nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。
(実施例4)
 実施例4のレンズデータを表4A~4Cに示す。図30は、実施例4の複眼撮像光学系で用いる個眼光学系とカラーフィルタの組み合わせの配置例を物体側から見た図である。実施例4では、青色B、緑色G、赤色Rの3つのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系を用いている。図30に示すように、赤色Rのフィルタ及びそれに対応した個眼光学系のいずれもが対角方向の角に配置されておらず、これにより赤色Rに対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離は、アレイレンズにおける個眼光学系の最大光軸間距離より小さくなるよう配置されている。また、実施例4は、赤色Rに対応する個眼光学系の入射瞳の径を、緑色Gに対応する個眼光学系の入射瞳の径より大きく設定したものである。
[表4A]
    実施例  4B(青用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長450nmで計算 
    f=1.96mm    fB=0.01mm    F=2.8      2Y=2.3mm 
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.79mm    H1=-0.14mm    H2=-1.96mm 
 
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                          0.38
    2(絞り) ∞      -0.054                          0.35
    3*     1.043    0.479    1.54480   56.0        0.36
    4*     17.921   0.295                          0.43
    5*    -0.986    0.480    1.54480   56.0        0.48
    6*    -0.730    0.059                          0.61
    7*     3.104    0.521    1.54480   56.0        0.70
    8*     0.960    0.247                          0.92
    9       ∞       0.175    1.52310   54.5        0.96
    10      ∞       0.100                          1.01
    11      ∞       0.400    1.52000   62.4        1.04
    12      ∞       0.040                          1.14
  
    非球面係数 
 
        第3面                      第6面       
        K= -0.13500E+02            K= -0.59330E+01
        A3= -0.16387E+00           A3= 0.00000E+00
        A4= 0.39182E+01            A4= -0.76958E+00
        A5= -0.16930E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.41610E+02            A6= 0.31190E+01
        A8= -0.20537E+03           A8= -0.85033E+01
        A10= 0.10857E+04           A10= 0.21716E+02
        A12= -0.34543E+04          A12= -0.15812E+00
        A14= 0.46631E+04           A14= -0.54339E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.27951E+02
  
        第4面                      第7面       
        K= 0.00000E+00             K= 0.00000E+00
        A3= -0.38689E-01           A3= 0.00000E+00
        A4= -0.17496E+00           A4= -0.17007E+00
        A5= 0.36683E+01            A5= 0.00000E+00
        A6= -0.14508E+02           A6= -0.16656E+01
        A8= 0.74487E+02            A8= 0.53327E+01
        A10= -0.28378E+03          A10= -0.55976E+01
        A12= 0.49320E+03           A12= -0.39537E+01
        A14= -0.17697E+03          A14= 0.16897E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= -0.14570E+02
 
        第5面                      第8面       
        K= -0.22318E+01            K= -0.64641E+00
        A3= 0.00000E+00            A3= 0.69365E+00
        A4= -0.11736E-01           A4= -0.57795E+01
        A5= 0.00000E+00            A5= 0.14687E+02
        A6= 0.25984E+01            A6= -0.17771E+02
        A8= -0.47908E+02           A8= 0.17922E+02
        A10= 0.45156E+03           A10= -0.20205E+02
        A12= -0.20158E+04          A12= 0.15082E+02
        A14= 0.43893E+04           A14= -0.56026E+01
        A16= -0.39029E+04          A16= 0.59968E-01
        A18= 0.00000E+00           A18= 0.41389E+00

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm)  
    1       3       1.974 
    2       5       3.030 
    3       7      -2.741 
 
[表4B]
    実施例  4G(緑用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長555nmで計算 
    f=1.97mm    fB=0.01mm    F=2.8      2Y=2.3mm 
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.79mm    H1=-0.14mm    H2=-1.96mm 
  
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                          0.38
    2(絞り) ∞      -0.047                          0.35
    3*     0.996    0.518    1.54480   56.0        0.36
    4*     22.968   0.247                          0.44
    5*    -0.956    0.495    1.54480   56.0        0.47
    6*    -0.720    0.063                          0.60
    7*     4.193    0.515    1.54480   56.0        0.69
    8*     1.026    0.238                          0.91
    9       ∞       0.175    1.52310   54.5        0.97
    10      ∞       0.100                          1.01
    11      ∞       0.400    1.52000   62.4        1.04
    12      ∞       0.040                          1.14
  
    非球面係数 
 
        第3面                      第6面       
        K= -0.12400E+02            K= -0.56479E+01
        A3= -0.13474E+00           A3= 0.00000E+00
        A4= 0.38014E+01            A4= -0.77414E+00
        A5= -0.16302E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.41235E+02            A6= 0.30951E+01
        A8= -0.21879E+03           A8= -0.85324E+01
        A10= 0.12404E+04           A10= 0.21635E+02
        A12= -0.42338E+04          A12= -0.12881E+01
        A14= 0.61651E+04           A14= -0.58334E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.44110E+02
  
        第4面                      第7面       
        K= 0.00000E+00             K= 0.00000E+00
        A3= 0.40700E-01            A3= 0.00000E+00
        A4= -0.99638E+00           A4= -0.17027E+00
        A5= 0.69747E+01            A5= 0.00000E+00
        A6= -0.19339E+02           A6= -0.16809E+01
        A8= 0.73415E+02            A8= 0.52673E+01
        A10= -0.25441E+03          A10= -0.56885E+01
        A12= 0.51315E+03           A12= -0.38879E+01
        A14= -0.49670E+03          A14= 0.17325E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= -0.15780E+02
 
        第5面                      第8面       
        K= -0.17250E+01            K= -0.64200E+00
        A3= 0.00000E+00            A3= 0.67364E+00
        A4= -0.61984E-01           A4= -0.51248E+01
        A5= 0.00000E+00            A5= 0.11641E+02
        A6= 0.27206E+01            A6= -0.12670E+02
        A8= -0.49938E+02           A8= 0.10647E+02
        A10= 0.45323E+03           A10= -0.10321E+02
        A12= -0.19887E+04          A12= 0.68972E+01
        A14= 0.43342E+04           A14= -0.26664E+01
        A16= -0.40330E+04          A16= 0.43318E+00

    単レンズデータ  
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       3       1.888 
    2       5       3.059 
    3       7      -2.637 
 
[表4C]
    実施例  4R(赤用) 
    ※諸元値(f~H2及び単レンズデータ)は代表波長610nmで計算  
    f=1.97mm    fB=0.01mm    F=2.35      2Y=2.3mm  
    ENTP=0.05mm    EXTP=-1.79mm    H1=-0.13mm    H2=-1.96mm 
 
    面番号  R(mm)    D(mm)    Nd        νd       有効半径(mm)
    1       ∞       0.050                          0.45
    2(絞り) ∞      -0.072                          0.42
    3*     1.012    0.546    1.54480   56.0        0.43
    4*     181.239  0.234                          0.49
    5*    -0.938    0.504    1.54480   56.0        0.51
    6*    -0.718    0.062                          0.63
    7*     4.102    0.516    1.54480   56.0        0.70
    8*     1.033    0.238                          0.93
    9       ∞       0.175    1.52310   54.5        0.98
    10      ∞       0.100                          1.01
    11      ∞       0.400    1.52000   62.4        1.05
    12      ∞       0.040                          1.14
  
    非球面係数  
 
        第3面                      第6面       
        K= -0.13000E+02            K= -0.53320E+01
        A3= -0.27317E+00           A3= 0.00000E+00
        A4= 0.50377E+01            A4= -0.76721E+00
        A5= -0.20607E+02           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.44648E+02            A6= 0.30640E+01
        A8= -0.17081E+03           A8= -0.86961E+01
        A10= 0.73694E+03           A10= 0.21392E+02
        A12= -0.19805E+04          A12= -0.11649E+01
        A14= 0.23300E+04           A14= -0.57266E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= 0.46278E+02
 
        第4面                      第7面       
        K=  0.00000E+00            K=  0.00000E+00
        A3= -0.99610E-01           A3= 0.00000E+00
        A4= 0.62456E+00            A4= -0.17418E+00
        A5= -0.19962E+01           A5= 0.00000E+00
        A6= 0.17255E+01            A6= -0.16722E+01
        A8= 0.28603E+01            A8= 0.52749E+01
        A10= -0.18615E+02          A10= -0.57380E+01
        A12= 0.29656E+02           A12= -0.40728E+01
        A14= -0.26143E+02          A14= 0.17130E+02
        A16= 0.00000E+00           A16= -0.14269E+02
 
        第5面                      第8面       
        K= -0.15821E+01            K= -0.64000E+00
        A3= 0.00000E+00            A3= 0.69859E+00
        A4= -0.75585E-01           A4= -0.51603E+01
        A5= 0.00000E+00            A5= 0.11557E+02
        A6= 0.29807E+01            A6= -0.12392E+02
        A8= -0.51169E+02           A8= 0.10143E+02
        A10= 0.44655E+03           A10= -0.96341E+01
        A12= -0.19718E+04          A12= 0.63613E+01
        A14= 0.44648E+04           A14= -0.24493E+01
        A16= -0.42977E+04          A16= 0.39951E+00

    単レンズデータ 
 
    レンズ  始面    焦点距離(mm) 
    1       3       1.870 
    2       5       3.116 
    3       7      -2.700 
 図31は、青色に対応する実施例4の個眼光学系の断面図であり、図32は、緑色に対応する実施例4の個眼光学系の断面図であり、図33は、赤色に対応する実施例4の個眼光学系の断面図である。図中、L1は第1レンズ、L2は第2レンズ、L3は第3レンズである。Sは開口絞り、Iは撮像面を示し、FはカラーフィルタやIRカットフィルタを想定した平行平板、CGは固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板を示す。
 図34は、青色に対応する実施例4の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図34の球面収差図において、実線は代表波長である波長450nmの光線、点線は波長410nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図35は、緑色に対応する実施例4の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図35の球面収差図において、実線は代表波長である波長555nmの光線、点線は波長490nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。図36は、赤色に対応する実施例4の個眼光学系の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。ここで、図36の球面収差図において、実線は代表波長である波長610nmの光線、点線は波長570nmの光線に対する球面収差量をそれぞれ表す。
 各条件式に対応する各実施例の値を表5に示す。なお、条件式(2)、(5)の値は隣り合う個眼光学系の縦方向、横方向を同寸(同じ間隔)で配置した場合の数値を示している。なお、隣り合う個眼光学系の縦方向、横方向の間隔が異なる場合でも、条件式(2)、(5)の値を満足すれば、同様の効果を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 以上の実施形態では、可視光を異なる3帯域(スペクトル分布として青、緑、赤:代表波長はRGBの視感度ピーク波長)及び、4帯域(スペクトル分布として青、緑、黄、赤)に分けた個眼光学系の例を示したが、これに限るものでなく、例えば可視光と赤外光を含む4帯域(スペクトル分布として青、緑、赤、赤外)等の組み合わせにおいても本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。
 本発明は、本明細書に記載の実施形態、実施例に限定されるものではなく、他の実施形態・実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。
1       画像処理部
2       演算部
3       メモリー
LA1     第1アレイレンズ
LA2     第2アレイレンズ
LH      複眼撮像光学系
L1      第1レンズ
L2      第2レンズ
LU      撮像ユニット
SR      撮像素子
I       撮像面
SH1~SH4 遮光絞り
S       開口絞り

Claims (13)

  1.  光軸に直交する方向に複数のレンズが形成されたアレイレンズを用いた複数の個眼光学系を有し、
     前記個眼光学系の各々により複数の物体像を撮像面にそれぞれ形成する複眼撮像光学系において、
     前記個眼光学系の各々は、ピーク波長の異なる複数の波長帯域のうちの何れか1つの波長帯域に対応した画像を形成し、
     各波長帯域に対応する前記個眼光学系の焦点距離は略等しく、
     所定の波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径を、前記所定の波長帯域よりも短い波長帯域に対応する前記個眼光学系の入射瞳の径より大きく形成したことを特徴とする複眼撮像光学系。
  2.  前記波長帯域は少なくとも3種あり、以下の条件式を満足する請求項1に記載の複眼撮像光学系。
     0.75<Dmid/Dmax<0.95   (1)
    但し、
    Dmid:少なくとも3種の波長帯域のうち中間の波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
    Dmax:少なくとも3種の波長帯域のうち最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
  3.  前記複眼撮像光学系は、一体的に形成されたアレイレンズが2枚以上光軸方向に積層され、前記波長帯域は少なくとも3種あって、最も長い波長帯域に対応する個眼光学系を少なくとも2つ有し、以下の条件式を満足する請求項1又は2に記載の複眼撮像光学系。
      Lr<Dmid/Dmax   (2)
    但し、
    Lr:複眼撮像光学系における個眼光学系の最大光軸間距離に対する最も長い波長帯域に対応する個眼光学系同士の最大光軸間距離の比
    Dmid:少なくとも3種の波長帯域のうち中間の波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
    Dmax:少なくとも3種の波長帯域のうち最も長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
  4.  以下の条件式を満足する請求項1~3の何れかに記載の複眼撮像光学系。
     Tmax-Tmin≦0.05(mm)   (3)
    但し、
    Tmax:個眼光学系における開口絞りから撮像面までの距離の最大値
    Tmin:個眼光学系における開口絞りから撮像面までの距離の最小値
  5.  前記アレイレンズに開口絞りを形成した請求項1~4のいずれかに記載の複眼撮像光学系。
  6.  以下の条件式を満足する請求項5に記載の複眼撮像光学系。
     νd>40   (4)
    但し、
    νd:開口絞りに最も近い個眼レンズを形成する材料のd線に対するアッベ数
  7.  前記波長帯域は3種である請求項1~6のいずれかに記載の複眼撮像光学系。
  8.  前記波長帯域は4種であり、以下の条件式を満足する請求項1~6のいずれかに記載の複眼撮像光学系。
     0.85<Dmid′/Dmid″<0.95     (5)
    但し、
    Dmid′:4種の波長帯域のうち2番目に短い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
    Dmid″:4種の波長帯域のうち2番目に長い波長帯域に対応する個眼光学系の入射瞳の直径
  9.  前記波長帯域は、それぞれ異なる所定のスペクトル分布の光の代表波長を含むものである請求項1~8のいずれかに記載の複眼撮像光学系。
  10.  前記代表波長は450±20nm、555±20nm及び610±20nmである請求項9に記載の複眼撮像光学系。
  11.  請求項1~10のいずれかに記載の複眼撮像光学系と、前記複眼撮像光学系を保持する鏡枠とを有することを特徴とするレンズユニット。
  12.  請求項11に記載のレンズユニットと、前記個眼光学系毎に対応する波長帯域の光を透過させるカラーフィルタと、前記個眼光学系により形成される複数の被写体像を光電変換する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
  13.  請求項12に記載の撮像装置を有することを特徴とする携帯端末。
PCT/JP2015/053469 2014-03-05 2015-02-09 複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末 WO2015133226A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014042344 2014-03-05
JP2014-042344 2014-03-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015133226A1 true WO2015133226A1 (ja) 2015-09-11

Family

ID=54055036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/053469 WO2015133226A1 (ja) 2014-03-05 2015-02-09 複眼撮像光学系、レンズユニット、撮像装置及び携帯端末

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2015133226A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112866512A (zh) * 2019-11-26 2021-05-28 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 复眼摄像装置及复眼系统
US12041331B2 (en) 2019-11-26 2024-07-16 Shanghai Institute Of Microsystem And Information Technology, Chinese Academy Of Sciences Compound eye camera device and compound eye system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004208212A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Canon Inc 撮像装置
JP2006246193A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP2011065040A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Fujifilm Corp レンズアレイ積層体及びその製造方法、並びに撮像ユニット集合体及びその製造方法
JP2011523538A (ja) * 2008-05-20 2011-08-11 ペリカン イメージング コーポレイション 異なる種類の撮像装置を有するモノリシックカメラアレイを用いた画像の撮像および処理
JP2014026026A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Wave Inc 光学的情報読取装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004208212A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Canon Inc 撮像装置
JP2006246193A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP2011523538A (ja) * 2008-05-20 2011-08-11 ペリカン イメージング コーポレイション 異なる種類の撮像装置を有するモノリシックカメラアレイを用いた画像の撮像および処理
JP2011065040A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Fujifilm Corp レンズアレイ積層体及びその製造方法、並びに撮像ユニット集合体及びその製造方法
JP2014026026A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Wave Inc 光学的情報読取装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112866512A (zh) * 2019-11-26 2021-05-28 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 复眼摄像装置及复眼系统
CN112866512B (zh) * 2019-11-26 2022-03-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 复眼摄像装置及复眼系统
US12041331B2 (en) 2019-11-26 2024-07-16 Shanghai Institute Of Microsystem And Information Technology, Chinese Academy Of Sciences Compound eye camera device and compound eye system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10007085B2 (en) Optical image capturing system
US9581791B1 (en) Optical image capturing system
US10437017B2 (en) Photographing optical lens system, image capturing unit and electronic device
TWI449947B (zh) 影像鏡片系統組
TWI429981B (zh) 光學影像擷取系統
US20170059822A1 (en) Optical image capturing system
JP2018523150A (ja) 7枚式広角レンズ
WO2013014850A1 (ja) 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
WO2014155468A1 (ja) 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
US20170068070A1 (en) Optical image capturing system
US20170227737A1 (en) Optical Image Capturing System
WO2013175783A1 (ja) 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
CN109407284A (zh) 光学成像系统
TW201224504A (en) Wide-angle optical lens assembly
CN108072968B (zh) 摄像光学镜片系统、取像装置及电子装置
CN111399174A (zh) 成像镜头
CN114114650B (zh) 光学镜头及成像设备
US20170160521A1 (en) Optical Image Capturing System
US20180188480A1 (en) Optical Image Capturing System
CN113433674B (zh) 光学镜头及成像设备
TW201431373A (zh) 攝像裝置及電子機器
CN111399185A (zh) 摄像镜头
CN209327664U (zh) 光学成像系统
US10185121B2 (en) Optical image capturing system
CN210775999U (zh) 光学系统、镜头模组和电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15759083

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15759083

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1