(57)【要約】【課題】遮光壁からの反射光によって発生するグレア像を低減でき、さらに信号処理によってグレア像の分離・除去が容易な撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置は、互いに光軸の位置が異なる複数のレンズを含むレンズユニット１０２と、複数のレンズのそれぞれに対向する複数の撮像領域を有し、複数の撮像領域に入射した光を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子１０５と、複数のレンズのうちの１つのレンズに入射した光が、複数の撮像領域のうち１つのレンズに対向する撮像領域以外の撮像領域に入射することを防止する遮光壁１０４とを備え、遮光壁１０４は、光の拡散反射を生じさせる面を有し、遮光壁１０４の少なくとも一部は、撮像素子１０５から距離が離れる方向に厚さが大きくなるテーパ形状の断面を有する。【選択図】図３
2010028289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに光軸の位置が異なる複数のレンズを含むレンズユニットと、
前記複数のレンズのそれぞれに対向する複数の撮像領域を有し、前記複数の撮像領域に入射した光を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子と、
前記複数のレンズのうちの１つのレンズに入射した光が、前記複数の撮像領域のうち前記１つのレンズに対向する撮像領域以外の撮像領域に入射することを防止する遮光壁とを備え、
前記遮光壁は、光の拡散反射を生じさせる面を有し、
前記遮光壁の少なくとも一部は、前記撮像素子から距離が離れる方向に厚さが大きくなるテーパ形状の断面を有する、撮像装置。
【請求項２】
前記光の拡散反射を生じさせる面は凹凸を有し、
前記凹凸は不規則に配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記凹凸は、前記遮光壁にシボ加工を施すことにより形成された、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光の拡散反射を生じさせる面には複数の凸部が形成され、
前記複数の凸部のそれぞれの先端は曲率を有する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の凸部は、前記複数のレンズの光軸方向に配列している、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の凸部のそれぞれは、前記撮像領域の撮像面に対して傾斜した複数の傾斜面を有する、請求項４または５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の撮像領域にそれぞれ形成された複数の被写体像の画像信号から、低周波成分を除去する低周波成分除去部と、
前記複数の被写体像のそれぞれをブロックに分割して、前記複数の被写体像の間で前記ブロックを比較することにより視差量を求める視差量算出部とを備え、
前記視差量算出部には、前記低周波成分が除去された後の前記画像信号が入力される、請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一枚の撮像素子を複数の撮像領域に分割する遮光壁を有する複眼方式の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、身の回りに散在する様々な情報を効率的に収集して活用するため、監視カメラや車載カメラなどのカメラモジュールをセンシングデバイスとして利用する手法が多数提案されている。このような用途のカメラモジュールには小型化・薄型化が要求されているが、従来のビデオカメラのような複雑な構成のデバイスをそのまま小型化することには、製造プロセス面・コスト面共に限界がある。そこで、センシングデバイス用カメラモジュール独自の構造を、低コストで簡便に小型化・薄膜化することが要求されてきている。
【０００３】
これらの特徴を実現するために、複眼方式のカメラモジュールが提案されている（例えば、特許文献１）。以下、この複眼方式カメラモジュールについて図１０を用いて説明する。図１０に示す複眼方式カメラモジュールは、被写体側から順に、絞り７０１ａ〜７０１ｄを有する絞り部材７０１と、単レンズ７０２ａ〜７０２ｄを有する光学レンズアレイ７０２と、遮光ブロック７０３と、光学フィルタ７０４と、撮像ユニット７０５とが配置される構成を備えている。
【０００４】
絞り部材７０１の絞り７０１ａ〜７０１ｄは、光学レンズアレイ７０２の各レンズ７０２ａ〜７０２ｄのそれぞれの光軸を中心として配置されている。遮光ブロック７０３は、撮像ユニット７０５上の撮像素子７０５ａを複数の撮像領域に分割するように配置される。撮像ユニット７０５上には、複数の撮像領域を有する撮像撮像素子７０５ａと、複数の撮像領域のそれぞれから得られた複数の画像間の視差情報を算出する視差算出回路７０５ｂとが設けられている。
【０００５】
光学レンズアレイ７０２によって、撮像素子７０５ａにおける撮像領域に被写体像が結像され、それぞれのレンズ光学系から複数の画像が取得される。このとき、取得された複数の画像を比較すると、レンズ光学系と被写体との位置関係の違いにより被写体位置にズレ（視差）が生じる。この視差を利用して三角測量の原理によりカメラから被写体までの距離を測定することができる。当構成によれば、レンズをアレイ化していること、複数の撮像素子を用いず１つの撮像素子７０５ａを遮光ブロック７０３により複数の領域に分割していること、撮像ユニット７０５上に視差算出回路７０５ｂを一体化させていることにより、非常に簡単かつコンパクトな複眼方式カメラモジュールが提供される。
【０００６】
遮光ブロック７０３は、隣接レンズ系からの結像による混信を防ぐために設けられている。特許文献１に限らず、１つの撮像素子７０５ａを複数の撮像領域に分割する方式においては、隣接レンズ間の距離を大きくとることができない。このため、遮光ブロック７０３が無ければ、隣接レンズからの光の結像による混信の影響を受ける領域が非常に大きくなる。したがって、特に特許文献１のように小型化・薄型化を目的とした構成では、隣接する光学系の間に遮光壁と呼ばれる遮光ブロック７０３を設けることが必須になる。
【特許文献１】特開２００３−１４３４５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１４２９号公報
【特許文献３】特開２００７−３２９７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の構成では、画角外からの光が斜入射した場合、遮光ブロック７０３の壁面での反射光によって、画像上にグレア像と呼ばれる迷光が発生してしまう。隣接する光学系から得られた画像から視差量を導出して測距を行う場合、比較する二つの画像の輝度分布を比較して視差を算出するため、グレア像によって片方の画像の輝度分布が変化すると、視差量の読み取り誤差が生じてしまう。特に、斜入射光線が、遮光ブロック７０３のうち撮像素子７０５ａ側の領域、すなわち遮光ブロック７０３の下端で反射される場合、画像上でのグレア像輝度が最も高くなる。これは、撮像素子７０５ａから最も近い位置での反射であることと、遮光ブロック７０３の反射面と入射光線との相対角度が小さくなるため、反射率の角度依存性により反射率が増大することに起因する。
【０００８】
入射する不要光の量を低減するために、非撮像領域を設けて反射光の影響を受ける領域を小さくする方法が提案されている（特許文献２）。特許文献２のように、非撮像領域を設ける手法を撮像素子分割方式の複眼カメラモジュールに適用する場合、大きな撮像素子を用いて非撮像領域を確保するか、非撮像領域を確保するために撮像領域を小さくする必要があり、モジュール体積の増加、コスト増加、解像度低下などの諸問題を引き起こしてしまう。
【０００９】
他の方法として、遮光壁表面に低反射化のためのシボ加工（微細構造）を形成する手法が提案されている（特許文献３）。この手法では、遮光壁表面に凹凸を設けて斜入射光線を散乱させることで撮像素子への落射光線量が低減される。複眼光学系において、鏡筒内部に位置する遮光壁に微小な凹凸を形成することは困難であるが、特許文献３は、板を層ごとにずらして積層することにより、遮光壁表面に反射低減構造を形成する方法を開示している。この方法によれば、微細な凹凸を持った遮光壁を鏡筒と一括して製造することができる。しかし、当該文献による手法では反射光を低減できるほどの微細な寸法の構造物を形成することが難しく、さらに、カメラ鏡筒としての寸法精度、生産性が低下してしまうという問題点がある。
【００１０】
また、他の方法として、グレア像と被写体画像とを信号処理によって分離する手法もある。しかしながら、被写体画像とグレア像との空間周波数が近い部分において分離・除去を行うと、情報が欠損するなどの問題点がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、遮光壁からの反射光によって発生するグレア像を低減でき、さらに信号処理によってグレア像の分離・除去が容易な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の撮像装置は、互いに光軸の位置が異なる複数のレンズを含むレンズユニットと、前記複数のレンズのそれぞれに対向する複数の撮像領域を有し、前記複数の撮像領域に入射した光を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子と、前記複数のレンズのうちの１つのレンズに入射した光が、前記複数の撮像領域のうち前記１つのレンズに対向する撮像領域以外の撮像領域に入射することを防止する遮光壁とを備え、前記遮光壁は、光の拡散反射を生じさせる面を有し、前記遮光壁の少なくとも一部は、前記撮像素子から距離が離れる方向に厚さが大きくなるテーパ形状の断面を有する。
【００１３】
ある実施形態において、前記光の拡散反射を生じさせる面は凹凸を有し、前記凹凸は不規則に配置されている。
【００１４】
ある実施形態において、前記不規則な凹凸は、前記遮光壁にシボ加工を施すことにより形成されている。
【００１５】
ある実施形態において、前記光の拡散反射を生じさせる面には複数の凸部が形成され、前記複数の凸部のそれぞれの先端は曲率を有する。
【００１６】
ある実施形態において、前記複数の凸部は、前記複数のレンズの光軸方向に配列している。
【００１７】
ある実施形態において、前記複数の凸部のそれぞれは、前記撮像領域の撮像面に対して傾斜した複数の傾斜面を有する。
【００１８】
ある実施形態において、前記複数の撮像領域にそれぞれ形成された複数の被写体像の画像信号から、低周波成分を除去する低周波成分除去部と、前記複数の被写体像のそれぞれをブロックに分割して、前記複数の被写体像の間で前記ブロックを比較することにより視差量を求める視差量算出部とを備え、前記視差量算出部は、前記低周波成分が除去された後の前記画像信号が入力される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、遮光壁の断面をテーパ形状にすることにより、テーパを設けない場合と比較して、遮光壁に対する光の入射角（遮光壁の表面の垂直方向からの角度）が大きくなる。これにより、遮光壁のうち光が入射する領域である反射スポットの径を従来よりも大きくすることができる。これにより、撮像素子に落射する光の密度が低下する。したがって、グレアの輝度を低下させることができる。
【００２０】
また、グレア像の空間周波数が低周波側にシフトされるため、信号処理によるグレア像の分離・除去が容易になる。これにより、グレア像などの迷光によって測距誤差などの問題が生じるのを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態）
以下、本発明による複眼式撮像装置の実施形態を説明する。図１は、本発明による実施形態の複眼式撮像装置１１の分解斜視図である。複眼式撮像装置１１は、上鏡筒１０１、レンズアレイ１０２、下鏡筒１０３、遮光壁１０４、撮像素子１０５および基板１０６が、被写体側から順に配置された構成を備えている。図１に、説明のための座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを示す。ＸＹ平面は撮像素子１０５の撮像面に対して平行な面であり、Ｚ軸は撮像面に垂直である。本実施形態の複眼式撮像装置１１は４つの光学系を備えており、これらの光学系はＸＹ方向に２行２列に配列される。
【００２２】
上鏡筒１０１には絞り１０１ａ〜１０１ｄが形成され、絞り１０１ａ〜１０１ｄは、レンズアレイ１０２に入射する光を制限する機能を有している。上鏡筒１０１は光を遮蔽する材料によって形成されており、被写体側の面（絞り１０１ａ〜１０１ｄから入射する光線側の面）には、シボ加工などの低反射化処理がなされていることが好ましい。
【００２３】
レンズアレイ１０２は、４つのレンズ１０２ａ〜１０２ｄを有し、プラスチックまたはガラスなどの材料を用いて一体成型されている。４つのレンズ１０２ａ〜１０２ｄは、同様の光学特性を有している。レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸はＺ軸に対して平行である。レンズ１０２ａ〜１０２ｂの光軸は一致しておらず、４つの光学系の配置と同様に、レンズ１０２ａ〜１０２ｄもＸＹ方向に２行２列に配置されている。
【００２４】
レンズアレイ１０２は、上鏡筒１０１と位置あわせされた状態で組立てられ、下鏡筒１０３によって支持される。この位置あわせにより、レンズアレイ１０２は、絞り１０１ａ〜１０１ｄの中心がレンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸上に位置するように配置される。また、レンズアレイ１０２は、各レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸が撮像領域１０５ｓに垂直であり、かつ、撮像領域１０５ｓとレンズアレイ１０２との間隔がレンズ１０２ａ〜１０２ｄの焦点距離と一致するように配置される。
【００２５】
下鏡筒１０３は、レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光路および基板１０６に設けられた撮像素子１０５の周囲を囲むように基板１０６に取り付けられている。下鏡筒１０３の内部には、遮光壁１０４が設けられている。遮光壁１０４は、下鏡筒１０３と一体成形されるか、または下鏡筒１０３とは別に設けられ、下鏡筒１０３に取り付けられることにより形成されている。遮光壁１０４は、レンズ１０２ａ〜１０２ｄそれぞれの光路の間に位置している。複眼式撮像装置１１では、レンズ１０２ａ〜１０２ｄによって下鏡筒１０３内にＸ方向およびＹ方向の２行２列に配列された４つの光路が形成される。このため、遮光壁１０４も、Ｚ方向に伸び、４つの光路をＸ方向およびＹ方向で区切るように配置されている。
【００２６】
遮光壁１０４の反射面では、Ｙ-Ｚ平面、Ｘ-Ｚ平面における断面がテーパ形状になっている。このように遮光壁１０４がテーパ形状を有することにより、遮光壁１０４からの反射光を低減することができる。また、遮光壁１０４は、光の拡散反射（乱反射）を生じさせる面を有している。遮光壁１０４が光の拡散反射を生じさせる面を有していることにより、光の反射率の増大が抑制される。これらについては後に詳述する。
【００２７】
下鏡筒１０３および遮光壁１０４は光を透過しない材料を含有する。例えば、下鏡筒１０３と遮光壁１０４は、カーボンフィラーや黒色染料などを含有する。
【００２８】
撮像素子１０５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の画像センサであり、撮像領域１０５ｓを有している。撮像領域１０５ｓは、Ｘ方向およびＹ方向の２次元に配列された多数の画素を備えている。本実施形態では、撮像領域１０５ｓは、Ｘ方向およびＹ方向の２行２列に４分割された撮像領域（以下、分割撮像領域と呼ぶ）１０５ａ〜１０５ｄを含んでいる。撮像領域１０５ｓにおいて、分割撮像領域１０５ａ〜１０５ｄは物理的に分割されていてもよいし、連続した１つの領域であってもよい。後者の場合には、分割撮像領域１０５ａ〜１０５ｄに照射される光線を、それぞれ、異なる領域に照射されたものとして信号処理を行えばよい。なお、撮像領域１０５ｓの分割数は、２眼カメラなら２分割、３眼カメラならば３分割等、用途によって変わってもよい。
【００２９】
複眼式撮像装置１１によって撮像される被写体の像は、絞り１０１ａ〜１０１ｄを通過し、レンズ１０２ａ〜１０２ｄによってそれぞれ集光され、撮像素子１０５の分割撮像領域１０５ａ〜１０５ｄにおいて、それぞれ独立した被写体の像を結ぶ。分割撮像領域１０５ａ〜１０５ｄを構成する各画素は、入射した光を光電変換し、光の強度に応じた電気信号をそれぞれ出力する。各画素から出力された電気信号は、基板１０６上に形成した演算回路１０７または基板１０６の外部に設けられた演算回路によって処理される。
【００３０】
図２（ａ）は、下鏡筒１０３をレンズアレイ１０２側からみた斜視図であり、図２（ｂ）は、下鏡筒１０３を撮像素子１０５側からみた斜視図である。図２（ａ）に示すように、下鏡筒１０３のレンズアレイ１０２側に設けられた開口１０３ｕの内側面には、レンズアレイ１０２を支持するレンズ当接面２０１と、上鏡筒１０１（図１に示す）と当接される基準面２０２とが設けられている。レンズ当接面２０１は、基準面２０２よりも奥（基板１０６側）に配置され、かつ、基準面２０２よりも内側に配置されている。図２（ｂ）に示すように、下鏡筒１０３の基板１０６側の開口１０３ｄには、基板１０６と当接される基板当接面２０４が設けられている。基板当接面２０４は、基板１０６と直接当接されてもよいし、撮像領域１０５ｓ上に精度良く配置されたフィルタなど、撮像領域１０５ｓと平行な面と当接されていてもよい。
【００３１】
レンズアレイ１０２のＸＹ平面に対する平行度を確保するため、言い換えれば、レンズアレイ１０２の各レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸が撮像素子１０５の撮像領域１０５ｓに対して設計誤差の範囲内で垂直となるように、また、レンズアレイ１０２と撮像素子１０５とのフランジバック寸法（flange focal length）が所定の精度内で設計値と一致するように、レンズ当接面２０１と基板当接面２０４との間の距離および平行度は特に精度よく形成されている。
【００３２】
本実施形態では、開口１０３u側における遮光壁１０４の端面２０３は、レンズ当接面２０１よりも奥（基板１０６側）に位置している。この場合には、端面２０３がレンズアレイ１０２と接触してレンズアレイ１０２に傷が生じることがないことや、端面２０３の表面の仕上げの精度を高めなくてもよいという利点がある。
【００３３】
遮光壁１０４の端面２０３は、レンズアレイ１０２と当接し、レンズアレイ１０２を支持するように、レンズ当接面２０１と同じ平面内に位置していてもよい。この場合には、端面２０３の位置の精度や表面の仕上げの精度もレンズ当接面２０１と同程度に高いことが好ましい。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、下鏡筒１０３の端面２０４と遮光壁１０４の端面２０５との間は、間隔ｚ０だけ離間している。この間隔ｚ０を基板当接面２０４から撮像領域１５ｓまでのｚ方向寸法と一致させたとき、端面２０５を撮像領域１０５ｓと当接させることができるため、混信を完全に防ぐことが出来る。
【００３５】
次に、テーパによって反射光を低減することができる原理について図３および図４を用いて説明する。
【００３６】
図３（ａ）は、本実施形態の複眼式撮像装置１１のＸ-Ｚ平面における断面図である。斜入射光線を絞りに入射させて入射角度を振った場合、下光線３０１が遮光壁１０４の下端に到達するときに主光線の遮光壁１０４への入射角は最大になり、かつ撮像素子１０５に一番近い位置での反射となる。このため、下光線３０１が遮光壁下端に到達する場合に、斜入射光線による反射光は最も強くなる。また、このときレンズ当接面２０１と端面２０３との間隔が大きくなりすぎると隣接光学系からの入射光線による混信が起こる可能性がある。レンズ当接面２０１から撮像素子１０５表面までの距離を、遮光璧１０４の厚み方向における中心線からレンズの輪郭線のうち最も遮光壁１０４に近い点までの距離をＣ，遮光壁１０４の厚み方向における中心線から撮像素子１０５のＸ方向端面までの距離をｄとすると、遮光壁１０４の端面２０３とレンズ当接面２０１との間の距離ａは、ｈ＞ａ≧ｄｈ/（ｄ＋Ｃ）であることが好ましい。
【００３７】
図３（ｂ）は、本実施形態の複眼撮像装置１１のＹ-Ｚ平面における断面図である。図３（ｂ）には、遮光壁１０４壁面での反射スポット３０３を正面から見えるように表している。遮光壁１０４の表面は、Ｚ軸からテーパ角θだけ傾いている。遮光壁１０４の表面の上下方向（Z軸からテーパ角θだけ傾いた方向）の長さＳ、反射スポット３０３の上下方向（Z軸からテーパ角θだけ傾いた方向）の寸法Ａ、反射スポット３０３のＸ方向寸法Ｂを、それぞれ図３（ａ）、（ｂ）に表している。
【００３８】
図４（ａ）はテーパ角θ＝０のときのＸ-Ｚ平面における断面図であり、図４（ｂ）はテーパ角θ＝０のときのＹ-Ｚ平面における断面図である。図４（ａ）、（ｂ）には、θ＝０のときの遮光壁３０４を示している。また、図４（ｂ）には、図３（ａ）と同一角度で斜入射光線を入射させたときの反射スポット３０５、およびZ方向スポット寸法A´を示している。
【００３９】
図３（ａ）に示すように遮光壁１０４にテーパを設けた場合には、図４（ａ）に示すようにテーパを設けない場合と比較して、遮光壁１０４に対する入射角（遮光壁１０４の表面の垂直方向からの角度）が大きくなる。これにより、上光線３０２が撮像面に遠い位置で反射するため、Z方向スポット寸法Ａ＞Ａ´となる。スポット面積はπＡＢで与えられるため、遮光壁１０４表面での反射スポット径がテーパによって拡大することがわかる（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）。反射スポット径が大きくなると、同一の光線量をより広い面積で反射させることができるため、撮像素子１０５の表面に落射する光線の密度が減少する。下光線３０１が遮光壁１０４の下端に入射し、かつ上光線３０２が遮光壁１０４の上端へ入射したときにＳ＝Ａとなり、反射光低減効果が最大となる。このように、反射光低減効果が最大となる時のテーパ角θは上光線入射位置によって決定されるが、上光線の入射位置は絞りや光学系によって変化する。それぞれの設計において光学解析を行い、θを決定する必要がある。上光線３０２の入射位置を上端に近づけるためには、テーパ角は大きいほうが好ましい。一方、テーパ角θが大きくなりすぎると、端面２０３が画像に写りこむという問題が生じる。これらの兼ね合いからテーパ角θが決定される。テーパ角は、例えば0°以上ｔａｎ-１[（２Ｃ-ｔ）/２ｈ]°以下であることが好ましい。なお、ｔは遮光壁１０４の厚さの最大値である。
【００４０】
このように、本実施形態の複眼式撮像装置１１では、遮光壁１０４の断面をテーパ形状にすることにより、反射スポット径を従来よりも大きくすることができる。これにより、撮像素子１０５に落射する光の密度が低下する。したがって、グレアの輝度を低下させることができる。
【００４１】
しかしながら、遮光壁１０４にテーパを設けると、遮光壁１０４の表面と斜入射光線との相対角度が変化し、遮光壁１０４に入射する光の反射率が増大してしまう。図５（ａ）に、光が媒質Ｉから媒質ＩＩに入射する状態を模式的に示す。斜入射光線の入射角を変化させた時の反射率の変化は、媒質Ｉの屈折率をｎ１、媒質ＩＩの屈折率をｎ２とし、ｎ＝ｎ２/ｎ１、入射角をφ１、屈折角をφ２とすると次式で与えられる（分光の基礎と方法  工藤恵栄著  オーム社刊  ｐ１５５）。なお、反射面に平行な入射面を持つ偏光をＰ偏光、反射面に垂直な入射面を持つ偏光をＳ偏光としたとき、Ｐ偏光の反射率をＲｐ、Ｓ偏光の反射率をＲｓとする。
【数１】
2010028289.tif 000003
【数２】
2010028289.tif 000004
【００４２】
図５（ｂ）に、ｎ１＝１、ｎ２＝１．５のときの反射率Ｒｐ、Ｒｓの値を示す。偏光の無い自然光の反射率は、ＲｐとＲｓとの平均値によって与えられる。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、遮光壁１０４にテーパを設けた場合、入射角φ１が増大する方向に角度が変化するため、テーパを用いることで反射率が増大することがわかる。
【００４３】
反射率の増大を回避するために、本実施形態の複眼式撮像装置では、遮光壁１０４が、光の拡散反射（乱反射）を生じさせる面を有している。この面は、遮光１０４の表面にシボ加工などの表面加工を施すことにより形成されてもよい。シボは、射出成型の金型に対して化学エッチングを施すことで形成される。また、シボ加工の他にも平坦な遮光壁１０４の表面に不均一な厚さの樹脂を付着させる表面加工を施してもよい。
【００４４】
シボ加工された表面は、不規則な凹凸を有する。このような表面では、反射面の角度が不規則に変化するため、光の反射面に対する入射角φ１も不規則に変化する。そのため、反射率も不規則に変化し、光の反射方向が変化する（拡散反射）。その結果、撮像素子１０５へ到達する反射光の光量も強度も低下する。このように、遮光壁１０４の表面に入射光が散乱反射となるような構造を形成することにより、遮光壁１０４の断面をテーパ形状にすることによる反射率の増大を抑えることができる。
【００４５】
また、本実施形態の遮光壁１０４において光の拡散反射を生じさせるために、遮光壁１０４の表面には、図６に示すような複数の凸部４０３が形成されていてもよい。複数の凸部４０３は上下方向に配列している。また、凸部４０３は、先端部に曲面（曲率）４０２を有していることが好ましい。
【００４６】
複数の凸部４０３のそれぞれはＹ方向に沿って伸びており、遮光壁４０１の表面には、複数の凸部４０３がストライプ状に配置されている。ただし、凸部４０３は、断続的に形成されていてもよい。
【００４７】
なお、図６に示す凸部４０３の下面（撮像素子１０５側の面）４０３ｂは撮像面に平行であり、凸部４０３の上面（レンズアレイ１０２側の面）４０３ａは、凸部４０３の先端に近づくほど撮像素子１０５に近づくように形成されているが、本実施形態の凸部４０３の形状はこれに限られない。具体的には、本実施形態の凸部４０３の下面４０３ｂは撮像面に平行でなくてもよい。また、凸部４０３の上面４０３ａおよび下面４０３ｂは、凸部４０３の先端に近づくほど撮像素子１０５に近づくように形成されていてもよいし、遠ざかるように形成されていてもよい。すなわち、凸部４０３は、撮像面に対して傾斜をもった複数の遮光面を有していればよい。
【００４８】
斜入射光線が凸部４０３の上面に入射する場合の入射角は、凸部４０３が設けられていない場合と比較して小さくなるため、反射率が低減される。また、凸部４０３の先端部が曲面４０２になっていることにより、反射面の角度を連続的に変化させることができる。そのため、凸部４０３の先端部が平面である場合と比較して、光の反射する方向を分散させることができ、グレア像の発生が抑制される。また、先端部を曲面４０２にすることは、先端部を完全なエッジ状にするよりも射出成型が容易であるという利点もある。
【００４９】
なお、遮光壁１０４表面の光の拡散反射を生じさせる面は、上述したような凹凸面に限らない。例えば、特開平２−２８０１０２号に開示されている特定の角度範囲の入射光を選択的に散乱するシート（例えばルミスティフィルム（商品名：住友化学製））等を遮光壁１０４の表面に貼り付けても良い。このシートは、屈折率の異なる領域が特定の方向に配向した状態で存在する構造を有し、入射角が特定の角度範囲の光を散乱させる機能を有する。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、遮光壁１０４の断面をテーパ形状にすることにより、反射スポット径を拡大できる。さらに、遮光壁１０４の表面にシボ加工や凸部４０３などの反射低減微細構造を設けることにより、反射率の増大を抑制することができる。
【００５１】
次に、撮像素子１０５で得られた電気信号を処理する方法を具体的に説明する。撮像素子１０５からの電気信号は、演算回路１０７（図１に示す）または基板１０６の外部に設けられた演算回路によって処理される。
【００５２】
図７に示すように、撮像素子１０５からの電気信号は、まず画像取得部２１に入力され、演算処理が可能な状態に変換される。この画像取得部２１では、例えば、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路によって電気信号のノイズが抑制され、画像信号が生成される。また、画像取得部２１は、画像処理部２２内のメモリに画像信号を配列するなどの他の役割を有していてもよい。
【００５３】
画像取得部２１で生成された画像信号は、画像処理部２２に入力される。画像処理部２２では、まず低周波成分除去部２３が、画像信号の低周波成分を除去する。この低周波成分を除去することにより、画像信号からグレア像を除去することができる。この具体的な処理については後述する。
【００５４】
その後、図示は省略するが、画像信号を演算処理しやすい状態にする補正が行われてもよい。例えば、実際の像や設計値から得られる歪曲値に基づいて、得られた４つの画像それぞれの歪曲が補正されてもよい。
【００５５】
次に、視差量算出部２４が、４つの画像のそれぞれを、複数のブロックに分割する。その分割されたブロックが、他の画像におけるどの位置に対応するのかを探索し、ブロック毎のズレ量を求める。そして、このズレ量を視差量とする。三角測量の原理により、視差量を用いて、被写体から複眼式撮像装置１１までの距離を求めることができる。
【００５６】
ただし、本実施形態の複眼式撮像素子１１は、被写体から複眼式撮像装置１１までの距離を算出する以外の用途に用いられてもよい。
【００５７】
低周波成分除去部２３は、たとえば、微分フィルタやＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いた周波数フィルタである。
【００５８】
微分フィルタ処理とは、注目画素の周辺の輝度変化を抽出する処理のことである。例えば、二次微分を用いたラプラシアンフィルタは、輝度勾配の２次の変化点（隣接画素間の輝度勾配変化量の変化点）を抽出する処理である。グレア像の空間周波数が高い、つまり輝度分布が高いピーク値を有している場合、グレア像の２次の変化点が被写体画像の２次の変化点として抽出される可能性が高くなり、十分にグレア像を分離することが出来ない。
【００５９】
本実施形態によれば、遮光壁１０４の断面をテーパ状にすることによって反射スポットを拡大させることができる。これによってグレア像の分布面積は広がるため、グレア像の輝度分布は緩やかになり、グレア像の空間周波数を低周波数側にシフトさせることができる。一方、被写体画像の空間周波数成分は変化しないため、微分フィルタによって被写体の輝度変化のみを抽出しやすくなる。すなわち、本実施形態では、低周波成分除去部２３によって低周波成分を除去することにより、グレア像などの迷光による測距誤差が生じるのを回避することができる。
【００６０】
ラプラシアンフィルタ以外の微分フィルタにおいても、注目画素周辺の輝度勾配を抽出するという原理は変わらないため、本実施形態の構成によりグレア像の分離除去が容易になる。
【００６１】
一方、ＦＦＴを用いたフィルタ処理とは、ノイズ成分の空間周波数を特定し、ノイズ成分の空間周波数帯を除去する処理のことである。手順としては、フーリエ変換により、被写体画像を空間周波数ごとに変換する。次に不要な空間周波数の信号成分を除去する。最後に不要信号成分を除去したデータをフーリエ逆変換する。このように、ＦＦＴを用いたフィルタ処理では、周波数帯で一括に信号を除去するため、グレア像の周波数成分と被写体画像の周波数が近いと、被写体画像の情報も除去されてしまう。以上の理由から、ＦＦＴフィルタを用いる場合においても、グレア像と被写体画像の空間周波数を離すことが重要となる。本実施形態の構成によれば、ＦＦＴフィルタを用いた場合でも、グレア像の分離・除去が容易になる。
【００６２】
このように、遮光壁１０４の断面をテーパ形状にすることにより、信号処理によるグレア像の分離・除去が容易になる。これにより、グレア像などの迷光によって測距誤差などの問題が生じるのを回避することができる。
【００６３】
（実施例1）
以下、本発明による複眼式撮像装置の実施例１を説明する。本実施例の複眼式撮像装置は、図３（ａ）、（ｂ）に示すような構成を有する。
【００６４】
本実施例における複眼式撮像装置１１の上鏡筒１０１、下鏡筒１０３、遮光壁１０４およびレンズアレイ１０２は射出成型によって製作する。本実施例では、下鏡筒１０３と遮光壁１０４とを一体成型する。撮像素子１０５にはＣＣＤを用い、撮像素子１０５を基板１０６に固定した後、これらをワイヤーボンディングによって電気的に接続した。
【００６５】
本実施例では、D＝１．３０５ｍｍ、ｈ＝４．８４１ｍｍ、ｔ＝０．２２ｍｍ、レンズ直径を２．６５ｍｍ、絞り直径を１．４７ｍｍ、遮光壁Ｚ方向高さを４．８ｍｍと設定した。このときの画角は３６°であるように絞りは設計されている。この光学系において、光線追跡法によって光線入射角について解析を行うと、絞り部への光線入射角度を２０°で入射させたとき下光線３０１は遮光壁１０４の撮像素子１０５側端面に入射することがわかる。テーパ角θ＝５．２°のとき、上光線は遮光壁１０４のレンズ１０２側端面に入射し、スポット３０３の径A＝４．８２ｍｍとなる。
【００６６】
同じ入射角度（２０°）の光を、図４（ａ）、（ｂ）に示すようなテーパ角θ＝０の遮光壁３０４に入射させると、上光線３０２は遮光壁撮像素子側端面から１．９ｍｍの位置に入射角度約５．２°で入射する。この場合、反射スポット径３０５であるA´＝１．９０ｍｍとなる。
【００６７】
この結果から、遮光壁にテーパを設けることによって、スポット面積は約２．５倍になり、反射光の最大輝度値も減少することがわかる。
【００６８】
次に、図８を用いて、本実施例の複眼式撮像装置の組立方法を説明する。
【００６９】
まず、図８（ａ）に示すように、上鏡筒１０１とレンズアレイ１０２とを勘合し、レンズユニット１２０を形成する。上鏡筒１０１は、凹部１０１ｒと、凹部１０１ｒの周囲を囲む縁部１０１ｑとを有している。縁部１０１ｑの内側面４０１にレンズアレイ１０２を当接させることにより、絞り１０１ａ〜１０１ｄの中心とレンズ１０２ａ〜１０２ｄの中心を一致させる。冶具等でレンズアレイ１０２を上鏡筒１０１に当接した状態に保ち、ＵＶ硬化接着剤等でレンズアレイ１０２を上鏡筒１０１に固定する。
【００７０】
次に、図８（ｂ）に示すように、レンズユニット１２０を、下鏡筒１０３に固定する。具体的には、上鏡筒１０１のうちレンズアレイ１０２の周囲を囲む部分を下鏡筒１０３の基準面２０２に押し当てる。このとき、レンズユニット１２０のうちレンズアレイ１０２の露出する面５０２が、下鏡筒１０３の内部に設けられたレンズ当接面２０１上に固定される。
【００７１】
以上のような手順で鏡筒部の組立を行うことにより、次工程において、撮像素子１０５に対するレンズアレイ１０２のチルトおよびフランジバック寸法ズレが発生するのを回避できる。
【００７２】
次に、図８（ｃ）に示すように、鏡筒部、撮像素子１０５および基板１０６の組立を行う。
【００７３】
まず、撮像素子１０５と基板１０６とを組み立てる。撮像素子１０５を、基板１０６に対して位置決して固定する。撮像素子１０５は、ワイヤーボンディングにより基板１０６と電気的に接続され、さらに撮像素子１０５からの電気信号を処理する電子部品に接続される。基板１０６は、組立時の各部品の基準面として用いられる。以下、説明のために、基板部１０６と撮像素子１０５とを組立てた部材を撮像部と呼ぶ。
【００７４】
次に、鏡筒部と撮像部とを組み立てる。冶具等を用いて、撮像素子１０５表面と各レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸とが垂直になるよう、撮像部と鏡筒部とを固定する。この状態で、コリメータ光をレンズ光軸に対して平行に入射させつつ撮像素子１０５を駆動する。これにより、各レンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸位置を確認しながらＸＹ方向の位置合わせを行うことができる。最後に、鏡筒部と基板部とを当接して、Ｚ方向の位置決めを行う。
【００７５】
以上のような方法を用いることにより、高価な組立装置を用いず、簡便に組立を行うことができる。本実施例の複眼式撮像装置は、従来の複眼式撮像装置と比較して、テーパを設けるという簡便な方法でグレアの最大輝度値を低減することができる。また、従来と比較して、グレア像の高周波成分をより平滑化し、低周波成分側にシフトさせることができる。このため、微分フィルタやＦＦＴを用いた周波数カットフィルタなどの信号処理による被写体画像とグレア像との分離除去が容易となる。
【００７６】
（実施例２）
以下、本発明による複眼式撮像装置の実施例２を説明する。
【００７７】
図９に示すように、本実施例の複眼式撮像装置は、下鏡筒１０３とは別体の遮光壁６０１を有している。遮光壁６０１は、各レンズそれぞれの光路の間に位置する反射面６０１ａと、反射面６０１ａを下鏡筒１０３に固定するための遮光壁側嵌合部（把持部）６０１ｂと、勘合部６０１ｂのうち基板１０６側の端面に設けられた遮光壁-撮像素子間の当接面６０１ｃとを備えている。
【００７８】
一方、下鏡筒６０３の内側には、遮光壁側嵌合部６０１ｂが固定される下鏡筒側嵌合部６０２が形成されている。
【００７９】
次に、図９を用いて、本実施例の複眼式撮像装置の組立方法を説明する。
【００８０】
まず、平板上に撮像素子１０５と同等の厚みを持ち、平板と平行の面を持ったダミー基準面を設置する。下鏡筒１０３の基板側当接面を平板上に当接・固定し、下鏡筒の嵌合部６０２に遮光壁６０１の嵌合部６０１ｂを嵌合させる。このとき、ダミー基準面と当接面６０１ｃが当接するように圧力を加えながら下鏡筒１０３と遮光壁６０１を接着する。このとき、当接が不十分であると最終組立時に遮光壁表面６０１ａと光線入射角とにズレが生じ、反射光の低減効果が完全に発揮されないおそれがある。以上のように組立てた下鏡筒１０３および遮光壁６０１を、下鏡筒ユニットと呼ぶ。
【００８１】
下鏡筒ユニット以外の部分の組立は、実施例１の組み立て方法と同様である。まず、上鏡筒１０１とレンズアレイ１０２とを、絞り部１０１ａ〜１０１ｄにおける各絞り中心とレンズ１０２ａ〜１０２ｄの光軸とが一致するように位置合わせし、レンズユニットを形成する。
【００８２】
その後、レンズユニット、下鏡筒ユニットおよびフィルタユニットを実施例１と同様の方法で固定する。このようにして組み立てられた部材を実施例１と同様に鏡筒部と呼ぶ。
【００８３】
一方、基板１０６表面と撮像素子１０５の表面とがＸＹ平面に対して平行であるように組立・固定を行い、ワイヤーボンディング等によりこれらを電気的に接続する。この部材を、実施例１と同様に撮像部と呼ぶ。
【００８４】
次に、鏡筒部と撮像部とを実施形態１と同様の方法で組み立てる。コリメータ光をレンズ光軸に対して平行に入射させつつ撮像素子１０５を駆動することにより、光軸を確認しながらＸＹＺ方向の位置合わせを行うことができる。
【００８５】
本実施例では、遮光壁と下鏡筒との組立誤差の少ない構成を得ることができる。組み立て誤差を低減することにより、遮光壁表面と上光線との相対角度の変化が抑制される。
【００８６】
なお、複眼式撮像装置をセンサなどへ応用する場合には、高い生産性が必要となる。生産性を高めるためには、射出成型により鏡筒その他部材を成型することが望ましい。射出成型を用いる場合には、遮光壁の金型抜き方向にテーパを設けることは離型上有利である。しかしながら、下鏡筒基準面の精度を優先する場合、例えば基準面におけるヒケ等を抑制する場合などに下鏡筒と遮光壁とを別体で成型する場合がある。本実施例は、このように下鏡筒と遮光壁とを別体で形成する必要がある場合に有用である。
【００８７】
（実施例３）
以下、本発明による複眼撮像装置の実施例３を説明する。本実施例の複眼式撮像装置は、図６に示すような構成を有する。
【００８８】
図６に示すように、本実施例における複眼式撮像装置における遮光壁４０１は、複数の凸部４０３を有する。それぞれの凸部４０３は三角形状を有し、先端に曲面４０２を有する。
【００８９】
凸部４０３の斜面に光線を入射させた場合、反射光線が撮像素子１０５に落射しないように、凸部４０３先端の角度θ´は決定される。光学系を実施例１と同様に設定し、テーパ角θを５.２°とした場合に、θ´は３７.２°となった。
【００９０】
本実施例の複眼式撮像装置は、実施例２の撮像装置と同様に、遮光壁４０１と下鏡筒１０３とを別体で作製した後、これらを組立てることにより得られた。
【００９１】
本実施例によれば、遮光壁１０４の表面にシボ加工を施すよりも、さらなる反射率の低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明にかかる複眼式撮像装置は、監視カメラ、車載カメラおよびネットワークカメラに応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による複眼式撮像装置の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、下鏡筒１０３をレンズアレイ１０２側からみた斜視図であり、（ｂ）は、下鏡筒１０３を撮像素子１０５側からみた斜視図である。
【図３】（ａ）は、複眼カメラモジュール１１のＸ-Ｚ平面における断面図であり、（ｂ）は、複眼カメラモジュール１１のＹ-Ｚ平面における断面図である。
【図４】（ａ）は、テーパ角θ＝０のときのＸ-Ｚ平面における断面図であり、（ｂ）は、テーパ角θ＝０のときのＹ-Ｚ平面における断面図である。
【図５】（ａ）は、反射率の角度依存性を示す数式を説明するための模式的な図であり、（ｂ）は、反射率の角度依存性を示す数式において、ｎ１＝１、ｎ２＝１．５のときの反射率と入射角φ１の関係を示すグラフである。
【図６】実施形態の複眼撮像装置のＸ-Ｚ平面における断面図である。
【図７】実施形態における画像取得部２１および画像処理部２２の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は、実施例１のレンズアレイ１０２と上鏡筒１０１との組立図であり、（ｂ）は、レンズユニット１２０と下鏡筒１０３との組み立て図であり、（ｃ）は、鏡筒部、撮像素子１０５および基板１０６の組立図である。
【図９】実施例２の複眼式撮像装置１１の分解斜視図である。
【図１０】従来の複眼方式のカメラモジュールを示す斜視分解図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０１                上鏡筒
１０１ａ〜１０１ｄ    絞り
１０２                レンズアレイ
１０２ａ〜１０２ｄ    レンズ
１０３                下鏡筒
１０３ｕ、１０４ｄ    開口
１０４                遮光壁
１０５                撮像素子
１０５ａ〜１０５ｄ    分割撮像領域
１０５ｓ              撮像領域
１０６                基板
１０７                演算回路
２０１                当接面
２０２                基準面
２０３                端面
２０４                当接面
２０５                端面
３０１                下光線
３０２                上光線
４０１                遮光壁
４０２                曲面
４０３                凸部
５０２                面
６０１                遮光壁
６０１ａ              反射面
６０１ｂ              遮光壁側嵌合部
６０１ｃ              当接面
６０２                下鏡筒側嵌合部
６０３                下鏡筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010028289.tif 000011
【図８】
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【図９】
2010028289.tif 000013
【図１０】
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