(57)【要約】【課題】製造作業が容易で、１回の撮像動作で複数の光学成分についての画像情報を得ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像レンズ１と受光素子アレイ３との間に、撮像レンズによって集光された光のうちの４つの偏光成分をそれぞれ選択的に透過させる４種類の偏光フィルタ領域２０１Ａ〜２０１Ｄを備えた光学フィルタ２を配置し、受光素子アレイから出力される画像信号に基づいて、４つの光学成分についての画像情報を出力する偏光カメラにおいて、光学フィルタを透過した光を受光素子アレイ上へ集光させるマイクロレンズ５０１が２次元配置されたマイクロレンズアレイ５を有し、各マイクロレンズは、そのマイクロレンズへ入射する光の入射方向に応じてそのマイクロレンズが集光した光が互いに異なる受光素子に受光されるように構成されている。【選択図】図３
2014057231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域からの光を集光させる集光手段と、
上記集光手段により集光される光を受光する受光素子が２次元配置された受光素子アレイと、
上記集光手段と上記受光素子アレイとの間に配置され、該集光手段により集光された光のうちの特定の光学成分を選択的に透過させる１種類又は２種類以上の選択フィルタ領域及び該集光手段により集光された光をそのまま透過させる非選択フィルタ領域の中から選択される少なくとも２種類の領域を有する光学フィルタとを有し、
上記受光素子アレイから出力される画像信号に基づいて、複数の光学成分についての画像情報を出力する撮像装置において、
上記光学フィルタを透過した光を上記受光素子アレイ上へ集光させる微小集光部材が２次元配置された微小集光部材アレイを有し、
各微小集光部材は、その微小集光部材へ入射する光の入射方向に応じてその微小集光部材が集光した光が互いに異なる受光素子に受光されるように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１の撮像装置において、
上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域は、それぞれ単一の領域を形成するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の撮像装置において、
上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域の中には、互いに異なる方向の偏光成分を透過させる２種類以上の偏光フィルタ領域が含まれていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域の中には、互いに異なる波長成分を透過させる２種類以上の分光フィルタ領域が含まれていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
上記光学フィルタは、上記少なくとも２種類の領域をそれぞれ構成する部材を積層した構造となっていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
上記光学フィルタの表面に形成される表面保護層と上記受光素子アレイとがスペーサを介して所定距離だけ離間させて連結されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
上記受光素子アレイから出力される画像信号を外部の回路基板へ出力するためのインターポーザ基板と、
上記受光素子アレイと上記インターポーザ基板とを電気的に接続するボンディングワイヤーと、
上記ボンディングワイヤーを機械的及び電気的に保護する封止部材とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置において、
上記受光素子アレイを一方の基板面上に実装した基板に貫通電極を設けることにより、該受光素子アレイから出力される画像信号の出力端子を該基板の他方の基板面に設けたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の光学成分を選択的に透過させる１種類又は２種類以上の選択フィルタ領域及び入射光をそのまま透過させる非選択フィルタ領域の中から選択される少なくとも２種類の領域を有する光学フィルタを用いて複数の光学成分についての画像情報を出力する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の撮像装置としては、所定の撮像領域を撮像して得た画像信号から、所望の偏光成分のみを抽出した画像情報や、所望の波長帯域のみを抽出した画像情報などを生成するものが知られている。このような撮像装置は、例えば、偏光フィルタや分光フィルタ等の光学フィルタにより、撮像領域からの光から所望の偏光成分や波長成分等（所望の光学成分）だけを、多数の受光素子を２次元配置された受光素子アレイへ受光させる。これにより、各受光素子で受光した受光量に応じて、所望の光学成分を抽出した撮像領域の画像情報を得ることができる。
【０００３】
特許文献１には、光学フィルタとして、それぞれ透過軸が異なる２つ以上の偏光子の領域に分割された偏光子アレイを用いた偏光イメージング装置が開示されている。この偏光イメージング装置は、偏光子アレイの各領域を透過した光を独立に受光する受光素子アレイを備えている。この偏光イメージング装置によれば、１回の撮像動作で、互いに異なる２以上の偏光成分それぞれを抽出した画像情報を得ることができる。
【０００４】
このような互いに異なる複数の光学成分から生成される光学成分抽出画像は、例えば、撮像領域内の物体を識別する物体識別処理に好適に利用される。このような光学成分抽出画像を利用すれば、単なる輝度情報のみからなる画像情報（モノクロ画像情報）で物体識別処理を行う場合よりも、高い精度での物体識別が可能となる。このような撮像装置は、近年、例えば、車載カメラとして用いられ、自車の進行方向前方領域（撮像領域）を撮像して得られる撮像画像に基づく物体検出処理を行って先行車両や対向車両などの物体を検出し、自車の運転者（ドライバー）の運転負荷を軽減させる運転者支援システムへ利用されている。また、例えば、ロボット制御などに用いられる物体識別装置のための撮像装置など、その他の分野でも幅広く利用されることが期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の偏光イメージング装置によれば、１回の撮像動作で、互いに異なる２以上の偏光成分それぞれを抽出した画像情報を得ることができるが、以下のような問題点がある。すなわち、この偏光イメージング装置では、各偏光子領域（選択フィルタ領域）を撮像画素と一対一で対応するように周期的に配列した偏光子アレイ（光学フィルタ）を用いる必要がある。このような偏光子アレイを製造する場合、個々の偏光子領域をサブピクセルレベルで互いに隣り合うように形成するという高精度な製造作業が要求される。また、このような偏光子アレイ（光学フィルタ）を用いて複数の偏光成分についての画像情報を適切に得るためには、その偏光子アレイの各偏光子領域と受光素子アレイ上の１個又は数個の受光素子からなる撮像画素とを一対一でアライメントする必要がある。そのため、偏光子アレイと受光素子アレイとのアライメントには、サブピクセルレベルの精度が要求される。したがって、上記特許文献１に記載の偏光イメージング装置は、このような高精度の要求によって製造が困難であるという問題点がある。
【０００６】
この問題点は、撮像画素と一対一で対応するように選択フィルタ領域が周期的に配列された光学フィルタを通じて撮像領域を撮像し、複数の光学成分についての画像情報を出力する撮像装置であれば、同様に生じ得る。また、撮像画素と一対一で対応するように選択フィルタ領域と非選択フィルタ領域とが周期的に配列された光学フィルタを用いる撮像装置でも、同様に生じ得る。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、製造作業が容易で、１回の撮像動作で複数の光学成分についての画像情報を得ることができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、撮像領域からの光を集光させる集光手段と、上記集光手段により集光される光を受光する受光素子が２次元配置された受光素子アレイと、上記集光手段と上記受光素子アレイとの間に配置され、該集光手段により集光された光のうちの特定の光学成分を選択的に透過させる１種類又は２種類以上の選択フィルタ領域及び該集光手段により集光された光をそのまま透過させる非選択フィルタ領域の中から選択される少なくとも２種類の領域を有する光学フィルタとを有し、上記受光素子アレイから出力される画像信号に基づいて、複数の光学成分についての画像情報を出力する撮像装置において、上記光学フィルタを透過した光を上記受光素子アレイ上へ集光させる微小集光部材が２次元配置された微小集光部材アレイを有し、各微小集光部材は、その微小集光部材へ入射する光の入射方向に応じてその微小集光部材が集光した光が互いに異なる受光素子に受光されるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、上記少なくとも２種類の領域を有する光学フィルタを用いることで、複数の光学成分についての画像情報を、１度の撮像動作で得ることができる。ここでいう光学成分は、光学フィルタをそのまま透過させる光も含むものである。したがって、本撮像装置によれば、例えば、互いに偏光方向が異なる複数の偏光成分についての画像情報、特定の偏光成分についての画像情報と非偏光の画像情報、互いに波長帯が異なる複数の分光成分についての画像情報、特定の波長帯の分光成分についての画像情報と非分光の画像情報などを、１度の撮像動作で得ることができる。
【００１０】
また、本発明は、上述の微小集光部材アレイを備えることにより、撮像画素と一対一で対応するように選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域が周期的に配列された光学フィルタを用いなくとも、複数の光学成分について同等の画像情報を得ることができる。これは、微小集光部材アレイの各微小集光部材へ入射する光の入射方向に応じて、各微小集光部材が集光した光を受光する受光素子アレイ上の受光領域が変化するというプレノプティックカメラ方式の撮像装置の特徴を利用したものである。すなわち、本発明において、微小集光部材アレイ上の各微小集光部材に対応付けられた受光素子のうちのどの受光素子で受光したかという情報は、その微小集光部材に対してどの方向から入射した光なのかを特定する情報を示すものとなる。したがって、本発明によれば、微小集光部材アレイに対する入射方向ごとに、異なる画像情報を得ることができる。その結果、微小集光部材アレイに対する特定の入射方向の先に特定の光学成分を透過させる選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域を配置し、微小集光部材アレイに対する別の入射方向の先に別の光学成分を透過させる選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域を配置した光学フィルタを用いれば、微小集光部材アレイ上の各微小集光部材に対応付けられた受光素子のうちのどの受光素子で受光したかという情報によって、光学フィルタ上のどの領域を通過した光なのかを特定することができる。よって、その情報を用いることで、受光素子アレイから出力される画像信号から、複数の光学成分についての画像情報を得ることができる。
【００１１】
よって、本発明によれば、光学フィルタに設けられる選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域は、個々の撮像画素に対して一対一に対応するように設ける必要がなくなる。これにより、光学フィルタを製造するにあたり、個々の選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域をサブピクセルレベルで互いに隣り合うように形成するというような高精度な製造作業が要求されることはない。光学フィルタと受光素子アレイとのアライメントに際して、サブピクセルレベルの精度が要求されることもない。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、１回の撮像動作で複数の光学成分についての画像情報を得ることができる撮像装置の製造作業が容易となるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における偏光カメラの概略構成を示す説明図である。
【図２】同偏光カメラの概略構成を、撮像レンズ側から見たときの斜視図である。
【図３】同偏光カメラの概略構成を、センサ基板の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
【図４】同偏光カメラにおけるマイクロレンズアレイに入射する光の方向と画像センサ上のフォトダイオード（撮像画素）との関係を示す説明図である。
【図５】変形例１における偏光カメラの概略構成を、センサ基板の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
【図６】変形例２における偏光カメラの概略構成を、センサ基板の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
【図７】プレノプティックカメラ方式の従来の撮像装置における光学系の構成を示した説明図である。
【図８】（ａ）は、同撮像装置において、物体面Ｐ１上の点光源から出た光がマイクロレンズアレイを介して受光素子アレイに受光される様子を示す説明図である。（ｂ）は、物体面Ｐ２上の点光源から出た光がマイクロレンズアレイを介して受光素子アレイに受光される様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る撮像装置を、互いに異なる４つの偏光成分についての画像情報を出力する偏光カメラに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における偏光カメラの概略構成を示す説明図である。
この偏光カメラは、主に、集光手段としての撮像レンズ１と、光学フィルタ２と、受光素子が２次元配置された受光素子アレイを有する画像センサ３が搭載されたセンサ基板４と、センサ基板４から出力されるアナログ電気信号（画像センサ３上の各受光素子が受光した受光量）をデジタル電気信号（画素信号）に変換するＡ／Ｄ変換部６と、Ａ／Ｄ変換部６から出力されるデジタル電気信号に対して画像処理を行って各偏光成分についての画像データ（画像情報）を生成して出力する信号処理部７とから構成されている。
【００１５】
図２は、本実施形態における偏光カメラの概略構成を、撮像レンズ１側から見たときの斜視図である。
図３は、本実施形態における偏光カメラの概略構成を、センサ基板４の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
光学フィルタ２は、図２に示すように、撮像レンズ１を透過した光が通過する領域が４分割されている。分割した４つの領域には、それぞれ、互いに異なる方向の偏光成分（偏光軸が異なる偏光成分）を透過させる４種類の偏光フィルタ領域（選択フィルタ領域）２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄが対応付けられている。本実施形態の光学フィルタ２は、撮像レンズ１側の面に表面保護層としてのカバーガラス２０２を備えている。画像センサ３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal
Oxide Semiconductor）などを用いたイメージセンサであり、その受光素子にはフォトダイオード３０１を用いている。フォトダイオード３０１は、２次元的にアレイ配置されている。
【００１６】
本実施形態において、光学フィルタ２と画像センサ３との間には、光学フィルタ２を透過した光を画像センサ３上へ集光させる微小集光部材としてのマイクロレンズ５０１が２次元配置された微小集光部材アレイとしてのマイクロレンズアレイ５が配置されている。マイクロレンズアレイ５は、マイクロレンズ５０１が２次元配置されたものであり、１個のマイクロレンズ５０１に対して画像センサ３上の複数個のフォトダイオード３０１が対向するように、画像センサ３上に設けられている。本実施形態では、光学フィルタ２が４種類の偏光フィルタ領域を備えているので、１個のマイクロレンズ５０１に対して少なくとも４つのフォトダイオード３０１が対向するように構成されている。
【００１７】
本実施形態では説明の簡略化のために、１個のマイクロレンズ５０１に対して２×２のフォトダイオード３０１が対応配置されている例について説明する。したがって、本実施形態では、画像センサ３上の１個のフォトダイオード３０１が１個の撮像画素に対応するものとなる。一方、本偏光カメラにより撮像される４つの偏光成分についての画像データ上の１個の画素（画像画素）は、１個のマイクロレンズ５０１に対応するものとなり、画像データの解像度は、画像センサ３上の撮像画素の解像度の１／４となる。
【００１８】
また、本実施形態においては、光学フィルタ２の表面に形成されるカバーガラス２０２と画像センサ３とがスペーサ３０２を介して所定距離だけ離間させて連結されている。このスペーサ３０２によって、光学フィルタ２とマイクロレンズアレイ５及び画像センサ３との距離が所定の距離に規定されている。
【００１９】
また、本実施形態のセンサ基板４は、画像センサ３の出力信号を外部の回路基板へ出力するためのインターポーザ基板として機能している。画像センサ３とセンサ基板４との間はボンディングワイヤー４０１によって電気的に接続されている。本実施形態では、このボンディングワイヤー４０１を外部から機械的及び電気的に保護するための封止樹脂４０２によって覆っている。センサ基板４の画像センサ３が実装された面とは反対側の面（裏面）には、外部回路基板を電気的に接続するためのはんだボール４０３が具備されている。
【００２０】
本実施形態では、撮像レンズ１よりも後段側の部品をパッケージ化しているが、本偏光カメラを構成する撮像レンズ１、光学フィルタ２、センサ基板４等の組み付け方法に制限はなく、カメラ筐体に個々に組みつけても良いし、一部又は全部をパッケージ化しても良い。
【００２１】
スペーサ３０２の材料は、エポキシ樹脂などの樹脂材料でも、シリコン基板を貫通エッチングするなどして作製した無機材料のスペーサであってもよい。また、本実施形態では、センサ基板４と外部回路基板とをボールグリッドアレイにて接続する例であるが、この方法に制限されたものではなく、リードグリッドアレイ等を利用した接続方法を採用してもよい。 また、本実施形態では、光学フィルタ２のフィルタ層部分２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄが単層構成の例であるが、複数層構成としてもよく、所望のフィルタ機能が発現できれば、光の波長以下の構造を利用した光学素子を用いた層でも、屈折率や多層膜を利用した光学素子を用いた層でもよい。
【００２２】
次に、本偏光カメラを用いて４つの偏光成分についての画像データを得るメカニズムについて説明する。
図４は、マイクロレンズアレイ５に入射する光の方向と画像センサ３上のフォトダイオード３０１（撮像画素）との関係を示す説明図である。
本実施形態の偏光カメラにおいては、マイクロレンズアレイ５上の各マイクロレンズ５０１に対応付けられた４つのフォトダイオード３０１のうちのどのフォトダイオード３０１で受光したかという情報は、そのマイクロレンズ５０１に対してどの方向から入射した光なのかを特定する情報を示すものとなる。
【００２３】
例えば、図４に示すように、マイクロレンズアレイ５の１個のマイクロレンズ５０１ａに対して図中左上から斜めに入射した光Ｌａ（図中実線）と図中左下から斜めに入射した光Ｌｂ（図中破線）とを比較する。この場合、マイクロレンズ５０１ａに対する入射角の違いにより、入射光Ｌａは、そのマイクロレンズ５０１ａに対応配置されたフォトダイオード３０１のうち図中下側のフォトダイオード３０１ａに受光され、入射光Ｌｂは、図中上側のフォトダイオード３０１ａに受光される。このように、マイクロレンズ５０１ａに対応付けられた４つのフォトダイオード３０１ａ〜３０１ｄのうちのどのフォトダイオードで受光したかという情報は、そのマイクロレンズ５０１ａに対してどの方向から入射した光なのかを特定する情報を示すものである。
【００２４】
そして、本実施形態では、マイクロレンズ５０１ａに対応付けられた４つのフォトダイオード３０１ａ〜３０１ｄにそれぞれ受光される光の入射方向の先には、それぞれ、光学フィルタ２の各偏光フィルタ領域２０１Ａ〜２０１Ｄが配置されている。したがって、本実施形態においては、マイクロレンズ５０１ａに対応付けられた４つのフォトダイオード３０１ａ〜３０１ｄのうちのどのフォトダイオードで受光したかという情報は、光学フィルタ２のどの偏光フィルタ領域２０１Ａ〜２０１Ｄを通過した光なのかを特定する情報を示すものである。よって、本実施形態によれば、画像センサ３から出力される画像信号から、光学フィルタ２の４種類の偏光フィルタ領域２０１Ａ〜２０１Ｄによってそれぞれ選択された偏光成分についての４種類の画像情報を得ることができる。
【００２５】
〔変形例１〕
次に、本実施形態における偏光カメラの一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図５は、本変形例１における偏光カメラの概略構成を、センサ基板４の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
本変形例１の偏光カメラにおいては、光学フィルタ２の各偏光フィルタ領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄを形成するフィルタ層部分が、カバーガラス２０２における画像センサ３と対向する面とは反対側の面（図中上面）に設けられている。このような構成により、上記実施形態の構成と比較してパッケージの厚さを薄くすることが可能となり、小スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００２６】
〔変形例２〕
次に、本実施形態における偏光カメラの他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図６は、本変形例２における偏光カメラの概略構成を、センサ基板４の基板面に対して垂直に切断したときの断面図である。
本変形例２の偏光カメラにおいては、センサ基板４に貫通電極４０４を設けて、そのセンサ基板４の一方の面（図中上側の基板面）に実装された画像センサ３から出力される画像信号の出力端子をセンサ基板４の他方の面（図中下側の基板面）に設けている。センサ基板４の他方の面（図中下側の基板面）には、画像センサ３と貫通電極４０４とを絶縁するための絶縁層４０５と、外部回路基板を電気的に接続するためのはんだボール４０６とが設けられている。このような構成により、インターポーザ基板を設けることなく、画像センサ３の基板面から直接出力を外部に伝達することが可能となり、部品点数の削減、小型化を図ることができる。
【００２７】
以上の説明では、複数の偏光成分についての画像情報を得る場合について説明したが、ある偏光成分についての画像情報と非偏光の画像情報を得る場合、複数の波長成分についての画像情報を得る場合、ある波長成分についての画像情報と非分光の画像情報を得る場合、ある偏光成分についての画像情報とある波長成分についての画像情報を得る場合などについても、同様である。
【００２８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
撮像領域からの光を集光させる撮像レンズ１等の集光手段と、上記集光手段により集光される光を受光するフォトダイオード３０１等の受光素子が２次元配置された画像センサ３等の受光素子アレイと、上記集光手段と上記受光素子アレイとの間に配置され、該集光手段により集光された光のうちの複数の光学成分（４つの偏光成分）をそれぞれ選択的に透過させる４種類の偏光フィルタ領域２０１Ａ〜２０１Ｄ等の選択フィルタ領域を有する光学フィルタ２とを有し、上記受光素子アレイから出力される画像信号に基づいて、複数の光学成分についての画像情報を出力する偏光カメラ等の撮像装置において、上記光学フィルタを透過した光を上記受光素子アレイ上へ集光させるマイクロレンズ５０１等の微小集光部材が２次元配置されたマイクロレンズアレイ５等の微小集光部材アレイを有し、各微小集光部材は、その微小集光部材へ入射する光の入射方向に応じてその微小集光部材が集光した光が互いに異なる受光素子に受光されるように構成されていることを特徴とする。
これによれば、各微小集光部材に対応付けられた所定数（光学フィルタの領域の種類数以上）の受光素子のうちのどの受光素子で受光したかという情報は、光学フィルタのどの領域を通過した光なのかを特定する情報を示すものとなる。よって、受光素子アレイから出力される画像信号から、光学フィルタの各領域を透過した複数の光学成分についての画像情報を得ることができる。しかも、上述の微小集光部材アレイを備えることにより、撮像画素と一対一で対応するように選択フィルタ領域又は非選択フィルタ領域が周期的に配列された光学フィルタを用いなくとも、複数の光学成分について同等の画像情報を得ることができ、撮像装置の製造作業が容易となる。
【００２９】
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域は、それぞれ単一の領域を形成するように構成されていることを特徴とする。
これによれば、光学フィルタ上に形成される領域区画の数は領域の種類数と同等となり、一種類の領域について２以上の区画を形成する場合よりも、１つの区画面積を広くとることができる。よって、光学フィルタの製造にあたり高精度な作業が要求されることがなくなる。
【００３０】
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域の中には、互いに異なる方向の偏光成分を透過させる２種類以上の偏光フィルタ領域が含まれていることを特徴とする。
これによれば、複数の偏光成分についての画像情報を得ることができる。
【００３１】
（態様Ｄ）
上記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、上記光学フィルタが有する上記少なくとも２種類の領域の中には、互いに異なる波長成分を透過させる２種類以上の分光フィルタ領域が含まれていることを特徴とする。
これによれば、複数の波長成分についての画像情報を得ることができる。
【００３２】
（態様Ｅ）
上記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、上記光学フィルタは、上記少なくとも２種類の領域をそれぞれ構成する部材を積層した構造となっていることを特徴とする。
これにより、単層構造よりも高いフィルタ特性を得ることが容易となる。
【００３３】
（態様Ｆ）
上記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、上記光学フィルタの表面に形成されるカバーガラス２０２等の表面保護層と上記受光素子アレイとがスペーサ３０２を介して所定距離だけ離間させて連結されていることを特徴とする。
これにより、光学フィルタと受光素子アレイ及び微小集光部材アレイとの距離を、適切な撮像動作が可能な所定距離に安定して維持することができる。
【００３４】
（態様Ｇ）
上記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、上記受光素子アレイから出力される画像信号を外部の回路基板へ出力するためのセンサ基板４等のインターポーザ基板と、上記受光素子アレイと上記インターポーザ基板とを電気的に接続するボンディングワイヤー４０１と、上記ボンディングワイヤーを機械的及び電気的に保護する封止樹脂４０２等の封止部材とを有することを特徴とする。
これによれば、簡易な構成で、受光素子アレイからの画像信号を外部の回路基板へ出力することができる。
【００３５】
（態様Ｈ）
上記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、上記受光素子アレイを一方の基板面上に実装した基板に貫通電極４０４を設けることにより、該受光素子アレイから出力される画像信号の出力端子を該基板の他方の基板面に設けたことを特徴とする。
これによれば、インターポーザ基板を設けることなく、画像センサ３の基板面から直接出力を外部に伝達することが可能となり、部品点数の削減、小型化を図ることができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態の偏光カメラは、画像センサ３の前段にマイクロレンズアレイ５を配置したものであるが、このような配置構成は、例えば、特許文献２に記載の撮像装置でも採用されている。この特許文献２に記載の撮像装置は、互いに異なる複数の焦点面画像を画像処理により生成可能なプレノプティックカメラ方式の撮像装置（ライトフィールドカメラ）である。この撮像装置は、撮像領域からの物体光を集光するレンズと、このレンズにより集光された物体光をそれぞれ受ける複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの焦点距離の位置に配置された受光素子アレイとを備えている。
【００３７】
ここで、プレノプティックカメラ方式の撮像装置の撮像原理について、図面を参照して説明する。
図７は、プレノプティックカメラ方式の撮像装置における光学系の構成を示した説明図である。
この撮像装置には、撮像レンズ（集光手段）１１と、マイクロレンズアレイ（微小集光部材アレイ）１５と、受光素子アレイ１３とが備わっている。マイクロレンズアレイ１５は、二次元平面上にマイクロオーダーのピッチでマイクロレンズ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ,・・・（微小集光部材）が規則的に配置されたもので、撮像レンズ１１による結像位置の近傍に配置される。図７の例は、撮像領域内の物体面Ｐ１がマイクロレンズアレイ１５上で結像する例である。このとき、物体面Ｐ１上の点光源から出た光は、撮像レンズ１１を通過した後、マイクロレンズアレイ１５上における１つのマイクロレンズ１５ａに集光する。マイクロレンズ１５ａに集光した光は、その後、マイクロレンズアレイ１５の直後に配置されている受光素子アレイ上の１又は２以上の受光素子からなる対応受光領域に受光される。
【００３８】
図８（ａ）は、物体面Ｐ１上の点光源から出た光がマイクロレンズアレイ１５を介して受光素子アレイ１３に受光される様子を示す説明図である。
図８（ｂ）は、物体面Ｐ１よりも撮像レンズ１１に近い物体面Ｐ２（図７参照）上の点光源から出た光がマイクロレンズアレイ１５を介して受光素子アレイ１３に受光される様子を示す説明図である。
物体面Ｐ１上の点光源からの光は、図８（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ１５上の１つのマイクロレンズ１５ａに対応した受光素子アレイ１３上の領域１３ａで受光される。このように、物体面Ｐ１上の各点光源からの光が受光される領域は、それぞれマイクロレンズアレイ１５上の各マイクロレンズ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ,・・・に対応して決まっている。
【００３９】
一方、物体面Ｐ２上にある点光源からの光は、図８（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ１５上の１つのマイクロレンズだけに集光されるわけではなく、図７中破線で示すように、マイクロレンズアレイ１５上の複数のマイクロレンズ１５ａ〜１５ｅに入射する。その後、マイクロレンズ１５ａ〜１５ｅに入射した光は、個々に収束または発散して、受光素子アレイ１３上の複数の領域に分かれて受光される。したがって、物体面Ｐ２上の点光源からの光は、物体面Ｐ１上の各点光源からの光が受光される対応受光領域と同じ領域で受光されることはない。そして、マイクロレンズアレイ１５の共役面である物体面Ｐ１から近いか遠いかで、受光素子アレイ１３上における受光領域分布に違いが出る。このような違いを利用して、プレノプティックカメラ方式の撮像装置では、互いに異なる複数の焦点面画像を画像処理により生成可能である。
【００４０】
このようなプレノプティックカメラ方式の撮像装置も、受光素子アレイの前段にマイクロレンズアレイを配置し、各マイクロレンズに対応付けられた受光素子のうちのどの受光素子で受光したかという情報を利用して、各マイクロレンズに対してどの方向から入射した光なのかを特定する技術を利用する点で、本実施形態の偏光カメラと共通している。しかしながら、プレノプティックカメラ方式の撮像装置は、受光素子アレイからの画像信号から画像処理によって複数の焦点面画像を得るものである。そのため、そのような複数の焦点面画像が得られるように、撮像レンズ、マイクロレンズアレイ、受光素子アレイの構成や配置関係が決められているとともに、そのような複数の焦点面画像が得られるような特有の画像処理を行う。
【００４１】
これに対し、本実施形態の偏光カメラは、領域分割された光学フィルタの各領域を通過した光（その領域を通過する際に選択された光学成分）ごとの画像を得るものである。そのため、そのような複数の光学成分についての画像が得られるように、撮像レンズ、光学フィルタ、マイクロレンズアレイ、受光素子アレイの構成や配置関係が決められているとともに、そのような複数の光学成分についての画像が得られるような特有の画像処理を行う。プレノプティックカメラ方式の撮像装置は、このような領域分割された光学フィルタを備えていないことから、本実施形態の偏光カメラを示唆するものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１  撮像レンズ
２  光学フィルタ
３  画像センサ
４  センサ基板
５  マイクロレンズアレイ
６  Ａ／Ｄ変換部
７  信号処理部
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ  偏光フィルタ領域
２０２  カバーガラス
３０１  フォトダイオード
３０２  スペーサ
４０１  ボンディングワイヤー
４０２  封止樹脂
４０３，４０６  ボールはんだ
４０４  貫通電極
４０５  絶縁層
５０１  マイクロレンズ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００７−８６７２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４６６２号公報
【図１】
2014057231.tif 000003
【図２】
2014057231.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014057231.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2014057231.tif 000010