(57)【要約】  組立コストを低減しつつ、レンズアレイの各レンズ内を導光する迷光を回避し、良好な再構成画像を得ることのできる小型で薄型であるレンズアレイを提供する。第１レンズアレイ（２１０）のうちフランジ部（２１１ｂ）の物体側において、最も近接する一対の第１レンズ本体部（２１１ａ）間に独立して配置された反射阻止部（１ａ）を備えるので、特定の第１レンズ本体部（２１１ａ）から入射した光が隣接する第１レンズ本体部（２１１ａ）側に導かれる光路を部分的に遮断することができ、迷光の発生を抑制することができる。
2014042178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された複数のレンズ本体部と、光学的有効領域外の周囲に延在し隣接する別のレンズ本体部を繋ぐフランジ部とを有するレンズアレイを備え、
前記フランジ部の物体側面において、最も近接する一対のレンズ本体部間に独立して配置された反射阻止部を一体に構成したレンズアレイ。
【請求項２】
前記反射阻止部を対象となるレンズ本体部の光軸に垂直な平面に投影した場合に、前記反射阻止部の輪郭は、前記光軸と前記反射阻止部の中心とを結ぶ直線に対して垂直である、請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記反射阻止部を光軸に垂直な平面に投影した場合に、前記反射阻止部は、円形の輪郭を有する、請求項２に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記反射阻止部は、凹部である、請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記反射阻止部は、前記最も近接する一対のレンズ本体部の光軸を結ぶ線分の中央に配置される、請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記レンズ本体部は、正方格子点上に配置され、前記反射阻止部は、前記レンズ本体部の周囲に格子軸方向に隣接して配置される、請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
第１レンズアレイとしての請求項１に記載のレンズアレイと、２次元的に配列された複数のレンズ本体部を有する第２レンズアレイとを備え、
前記第１及び第２レンズアレイは、光軸方向に積層され遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層を介して接着され、
前記光硬化性接着層は、少なくとも前記第１及び第２レンズアレイの光学面以外の場所に設けられ、吸収による遮光性を有する材料を含むレンズアレイ積層体。
【請求項８】
前記光硬化性接着層は、前記第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方の互いに向き合う面に設けられる前記複数のレンズ本体部を構成する光学面と光学面との間であって各光学面を囲むように連続的又は離散的な配置パターンで設けられる、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項９】
前記光硬化性接着層は、脂環式エポキシ化合物を含むカチオン重合性樹脂組成物を用いて形成されている、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１０】
２枚のレンズアレイで構成される、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１１】
３枚のレンズアレイで構成される、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１２】
前記吸収による遮光性を有する材料の平均粒径は、０．１μｍ以上１μｍ以下である、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１３】
前記光硬化性接着層において、前記吸収による遮光性を有する材料の含有率は５重量％以上１０重量％以下である、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１４】
前記光硬化性接着層は、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下における反射率が１．５％以下である、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１５】
前記光硬化性接着層は、透光性の微粒子を含む、請求項１４に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項１６】
前記光硬化性接着層は、以下の条件式を満足する、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
０．０１＜Ｔｇ＜０．１                            …（１）
ただし、
Ｔｇ：接着層の光軸方向の１０μｍ当たりの透過率
【請求項１７】
以下の条件式を満たす、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
Ｎｇ／Ｎｄ＞０．９                                …（２）
ただし、
Ｎｇ：接着層の屈折率
Ｎｄ：レンズアレイの屈折率
【請求項１８】
最も物体側のレンズアレイは正のレンズパワーで構成され、以下の条件式を満たす、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
１．５＜Ｎｄ１＜１．９                              …（３）
ただし、
Ｎｄ１：最も物体側のレンズアレイの屈折率
【請求項１９】
前記光硬化性接着層は、少なくとも前記レンズアレイ中の各レンズの光軸を結んだ直線上に設けられる、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２０】
前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に、前記複数のレンズ本体部に対応した位置に複数の開口を有する中間絞りが設けられ、該中間絞りの開口縁が前記光軸方向からみて前記光硬化性接着層よりも前記レンズ側に位置する、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２１】
前記中間絞りは、前記第１及び第２レンズアレイの少なくとも一方と前記光硬化性接着層を介して密着している、請求項２０に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２２】
前記中間絞りは、物体側面及び像側面の少なくとも１面があらし面である、請求項２０に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２３】
最も物体側のレンズアレイの物体側面に設けた光学面と光学面との間に反射率１０％以下の樹脂層が設けられている、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２４】
最も像側のレンズアレイの像側面に設けた光学面と光学面との間に反射率１０％以下の樹脂層が設けられている、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２５】
最も物体側のレンズアレイは、物体側面に設けた光学面と光学面との間にあらし面を有する、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２６】
最も像側のレンズアレイは、像側面に設けた光学面と光学面との間にあらし面を有する、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２７】
最も物体側のレンズアレイの像側面に配置された光学面は、最大面角度が４０度以下の凹面である、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項２８】
前記凹面は下記条件式を満たす、請求項２７に記載のレンズアレイ積層体。
ＹＳ２／ＹＳ１＜１．５                            …（４）
ただし、
ＹＳ１：最も物体側のレンズアレイの物体側光学面の有効半径
ＹＳ２：最も物体側のレンズアレイの像側光学面の有効半径
【請求項２９】
最も物体側のレンズアレイの像側面に配置された光学面が凸面である、請求項７に記載のレンズアレイ積層体。
【請求項３０】
請求項１に記載のレンズアレイと、撮像素子とを備え、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する撮像装置。
【請求項３１】
第１レンズアレイとしての請求項１に記載のレンズアレイと、
２次元的に配列された複数のレンズ本体部を有する第２レンズアレイと、
前記第１及び第２レンズアレイを保持するホルダーと、
撮像素子と、
を備え、
前記ホルダーは、前記レンズアレイの各レンズ本体部に対応して設けられた複数の開口部と、該複数の開口部の間に設けられた遮光部とを有し、該遮光部と前記レンズアレイの物体側面とは接着層を介さずに当接している撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元的に配列された複数のレンズ本体部と、隣接する別のレンズ本体部を繋ぐフランジ部とを有するレンズアレイ、レンズアレイを複数積層したレンズアレイ積層体、及び当該レンズアレイを使用し複数の画像を一括して取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）型イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサー等の固体撮像素子と、２次元的に配置された複数の撮像レンズとを用いて複数の画像を撮影し、得られた複数の画像から1つの画像を再構成する撮像装置（以下、レンズアレイ型撮像装置という）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンズアレイ型撮像装置では、複数の撮像レンズの視差に基づいて各撮像レンズによって得られる画像を再構成することで、高精細な画像を作り出すことができる。そのため、各撮像レンズにはあまり高い光学性能が求められず、結果として小型化・薄型化を実現し、かつ高精細な画像を得ることができる。【０００３】
レンズアレイ型撮像装置において、さらなる高画質化を達成するためには、レンズアレイを光軸方向に複数積層する構成を採用することが有効である。一方、レンズアレイとして、２次元的に配列される複数のレンズが一体的に形成されたレンズアレイを用いると、透明基板上に別材料でレンズ部を成形することで作製されたレンズアレイに比べて、製造が容易であり、かつ、光路上に界面がなく界面反射によるゴーストの発生を低減できるという利点がある。【０００４】
レンズアレイ型撮像装置において、レンズアレイ内の各レンズが一体に成形され、複数のレンズアレイが積層されている場合、高画質化には適しているものの、本発明者らの検討によれば、レンズ部から入射した光が、他方のレンズアレイと向き合う面におけるレンズ部の光学面と屈折率が１の媒質である空気との界面で屈折されて他方のレンズアレイ内に進入し、この光が隣のレンズ部に向けて進み、レンズアレイと空気との界面や、レンズアレイと接着層との界面等で全反射しレンズアレイ内部を導光していく迷光となり、この迷光が画像を再構成する際にノイズとなることが判明した。このような現象は、レンズアレイの積層体を用いる撮像装置に限らず、単層のレンズアレイを組み込んだ撮像装置でも発生することが確認された。【０００５】
なお、アレイとなっていない単一のレンズについては、レンズの周辺に様々な迷光防止構造を設けることが提案されているが（特許文献２、３参照）、レンズアレイの場合、レンズ部相互の関係も考慮する必要があり、単一のレンズの手法をそのまま適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９４１０３号公報
【特許文献２】特開２００５−３０９２８９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４２５０４号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明では、各レンズ内を導光する迷光を回避することができるレンズアレイを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明では、上述のレンズアレイ内で導光される迷光を回避し、良好な再構成画像を得ることのできるレンズアレイ積層体、及び上述のレンズアレイを用いた小型で薄型である撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズアレイは、２次元的に配列された複数のレンズ本体部と、光学的有効領域外の周囲に延在し隣接する別のレンズ本体部を繋ぐフランジ部とを有するレンズアレイを備え、フランジ部の物体側面において、最も近接する一対のレンズ本体部間に独立して配置された反射阻止部を一体に構成する。ここで、一体に構成するとは、フランジ部と反射阻止部とが例えば屈折率差がほとんどない同質の材料で形成されていること含む。
【００１０】
上記レンズアレイによれば、フランジ部の物体側面において、最も近接する一対のレンズ本体部間に独立して配置された反射阻止部を一体に構成するので、特定のレンズ本体部から入射した光が隣接するレンズ本体部側に導かれる光路を部分的に遮断することができ、迷光の発生を抑制することができる。
【００１１】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記レンズアレイにおいて、反射阻止部を対象となるレンズ本体部の光軸に垂直な平面に投影した場合に、反射阻止部の輪郭は、光軸と反射阻止部の中心とを結ぶ直線に対して垂直である。この場合、対象となるレンズ本体部からのゴースト光が平面視において反射阻止部に垂直に入射する。そのため、反射阻止部からの出射光は、反射阻止部への入射光と光軸とに平行な同一の面に沿って進む。これにより、反射阻止部からの出射光が意図しない方向に進まず、２次的なゴースト光の原因となることを防止できる。
【００１２】
本発明の別の観点では、反射阻止部を光軸に垂直な平面に投影した場合に、反射阻止部は、円形の輪郭を有する。この場合、反射阻止部の周囲の任意の方向に存在するレンズ本体部からのゴースト光は、円形の反射阻止部の輪郭に垂直に入射するため、反射阻止部からの出射光は意図しない方向に進まず、２次元的なゴースト光の原因となること防止できる。
【００１３】
本発明のさらに別の観点では、反射阻止部は、凹部である。この場合、反射阻止部がフランジ部の平面から突出することを防止でき、レンズアレイとこれを収納するホルダーとの干渉を簡易に回避することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の観点では、反射阻止部は、最も近接する一対のレンズ本体部の光軸を結ぶ線分の中央に配置される。この場合、反射阻止部を挟む一対のレンズ本体部からの迷光を相互に阻止することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の観点では、レンズ本体部は、正方格子点上に配置され、反射阻止部は、レンズ本体部の周囲に格子軸方向に隣接して配置される。この場合、正方格子点上に配置された各レンズ本体部から周囲のフランジ部に伝搬する光線の反射を反射阻止部によって阻止してレンズアレイ全体で迷光を抑制することができる。
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズアレイ積層体は、第１レンズアレイとしての上述のレンズアレイと、２次元的に配列された複数のレンズ本体部を有する第２レンズアレイとを備え、第１及び第２レンズアレイは、光軸方向に積層され遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層を介して接着され、光硬化性接着層は、少なくとも第１及び第２レンズアレイの光学面以外の場所に設けられ、吸収による遮光性を有する材料を含む。ここで、吸収による遮光性を有する材料とは、撮像装置で使用する撮像光を吸収によって遮光する材料であり、例えば可視光等を含む広い波長範囲で高い吸光性を示す黒色材料等がある。また、ここでいう第１及び第２レンズアレイとは、互いに接合するレンズアレイ同士を見たときに、一方を第１レンズアレイとし、他方を第２レンズアレイとすることを意味する。
【００１７】
上記レンズアレイ積層体によれば、吸収による遮光性を有する材料を含ませることで透過率を低くした光硬化性接着層を介して複数のレンズアレイを積層するので、迷光の発生を抑制することができる。つまり、画像再構成で問題となる迷光は一般に全反射後に到達する光学面によって屈折され撮像素子に到達するため、この光硬化性接着層を迷光が到達しうるレンズアレイ内の光学面と光学面との間に配置することで効果的に迷光強度を減衰させることができる。また、吸収による遮光性を有する材料を用いて光硬化性を保つように透過率を調整することで、硬化時間が比較的短いという光硬化性樹脂の利点を活かしつつ、遮光性を有する接着層を形成することができる。
【００１８】
本発明の別の観点では、上記レンズアレイ積層体において、光硬化性接着層は、第１及び第２レンズアレイのうち少なくとも一方の互いに向き合う面に設けられる複数のレンズ本体部を構成する光学面と光学面との間であって各光学面を囲むように連続的又は離散的な配置パターンで設けられる。この場合、第１レンズアレイを構成する各レンズから入射した光線が第２レンズアレイに入射する際に隣接する領域等に入射することを阻止して、レンズアレイ全体で迷光を抑制することができる。なお、光硬化性接着層の配置パターンは、例えば矩形又は正方の格子状としたり、このような格子の交差点のみを除いた島状のものとしたりすることができる。また、第１レンズアレイと第２レンズアレイとの間に中間絞りのような遮光板を挟む場合、遮光板の第１レンズアレイ側と第２レンズアレイ側とで配置パターンを異なるものとできる。
【００１９】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層は、脂環式エポキシ化合物を含むカチオン重合性樹脂組成物を用いて形成される。この場合、脂環式エポキシ化合物を光硬化性接着層に使用することで、黒色材料その他である吸収による遮光性を有する材料を含んでいても光硬化性を十分に保つことができる。
【００２０】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体は、２枚のレンズアレイで構成される。この場合、レンズアレイを２枚の積層体にすることで撮像レンズを高画質でかつ簡単な構成のものにでき、より光学全長を小さくすることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体は、３枚のレンズアレイで構成される。この場合、レンズアレイを３枚の積層体にすることでさらに高画質な再構成画像を得ることができる。
【００２２】
本発明のさらに別の観点では、吸収による遮光性を有する材料の平均粒径は、０．１μｍ以上１μｍ以下である。この場合、吸収による遮光性を有する材料の粒径を０．１μｍ以上とすることによって、吸収による遮光性を有する材料の凝集を抑制することができる。また、吸収による遮光性を有する材料の粒径を１μｍ以下とすることによって、接着厚の許容範囲を広げつつ、光硬化性接着層の遮光性を高くすることができる。
【００２３】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層において、吸収による遮光性を有する材料の含有率は５重量％以上１０重量％以下である。この場合、吸収による遮光性を有する材料の含有率を５重量％以上とすることによって、光硬化性接着層の遮光性が低下するのを防止することができる。また、吸収による遮光性を有する材料の含有率を１０重量％以下とすることによって、光硬化による接着性を向上させつつ、接着強度の低下及び高コスト化を防止することができる。
【００２４】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層は、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下における反射率が１．５％以下である。この場合、入射光の反射を実質的に無視できる程度に低減でき、迷光強度を減衰させることができる。
【００２５】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層は、透光性の微粒子を含む。この場合、レンズアレイと光硬化性接着層との界面の艶消し性を向上させ、入射光の反射を低減することができる。微粒子としては、架橋アクリルビーズ等の有機系化合物や、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、酸化チタン等の無機系化合物のいずれのものも使用することができる。その中でも、微粒子の分散性や低コスト等の観点からシリカを用いることが好ましい。
【００２６】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層は、以下の条件式を満足する。
０．０１＜Ｔｇ＜０．１                            …（１）
ただし、
Ｔｇ：接着層の光軸方向の１０μm当たりの透過率
この場合、透過率が条件式（１）の上限を下回ることで、光硬化性接着層内を通過する迷光の強度を効果的に低減させることができる。また、条件式（１）の下限を上回ることで、積層時の硬化時間を短縮することができ製造コストを抑えることができる。
【００２７】
本発明のさらに別の観点では、撮像装置は、以下の条件式を満たす。
Ｎｇ／Ｎｄ＞０．９                                …（２）
ただし、
Ｎｇ：接着層の屈折率
Ｎｄ：レンズアレイの屈折率
この場合、光硬化性接着層の屈折率が条件式（２）の範囲を満足することで、レンズアレイから光硬化性接着層へ入射する光線がレンズアレイと光硬化性接着層との境界面で全反射しにくくなり、より効果的に迷光強度を低減することができる。
【００２８】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイは正のレンズパワーで構成され、以下の条件式を満たす。
１．５＜Ｎｄ１＜１．９                              …（３）
ただし、
Ｎｄ１：最も物体側のレンズアレイの屈折率
この場合、例えばレンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイが正のレンズパワーで構成され、屈折率が条件式（３）の下限を上回ることで、ペッツバール和が小さくなりレンズ性能が向上する。また、条件式（３）の上限を下回ることで、レンズと空気等の屈折率が１の媒質との間での全反射角が大きくなり迷光が起こりにくくなる。
【００２９】
本発明のさらに別の観点では、光硬化性接着層は、少なくともレンズアレイ中の各レンズの光軸を結んだ直線上に設けられる。この場合、光硬化性接着層が迷光の原因となり得る主な経路上に配置され、より効果的に迷光を防ぐことができる。
【００３０】
本発明のさらに別の観点では、第１レンズアレイと第２レンズアレイとの間に、複数のレンズ本体部に対応した位置に複数の開口を有する中間絞りが設けられ、中間絞りの開口縁が光軸方向からみて光硬化性接着層よりもレンズ側、すなわち当該レンズの光軸寄りに位置する。この場合、中間絞りにより精度よく光線を規制することができ、撮像素子上に正確に所期の結像を行うことができる。
【００３１】
本発明のさらに別の観点では、中間絞りは、第１及び第２レンズアレイの少なくとも一方と光硬化性接着層を介して密着している。この場合、レンズアレイと空気等の屈折率が１の媒質との界面を少なくすることができるため、全反射する迷光を減らすことができる。
【００３２】
本発明のさらに別の観点では、中間絞りは、物体側面及び像側面の少なくとも１面があらし面である。この場合、密着させた絞りの面をあらし面にすることで絞りで反射されてレンズアレイ内に戻る光の強度を減少させることができる。
【００３３】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイの物体側面に設けた光学面と光学面との間に反射率１０％以下の樹脂層を設けることができる。この場合、最も物体側面の反射率１０％以下の樹脂層によって、最も物体側のレンズアレイ内で発生する迷光強度を低下させることができる。
【００３４】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も像側のレンズアレイの像側面に設けた光学面と光学面との間に反射率１０％以下の樹脂層が設けられている。この場合、最も像側面の反射率１０％以下の樹脂層によって、最も像側のレンズアレイ内で発生する迷光強度を低下させることができる。
【００３５】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイは、物体側面に設けた光学面と光学面との間にあらし面を有する。この場合、最も物体側のレンズアレイ内で発生する迷光強度をさらに低下させることができる。
【００３６】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も像側のレンズアレイは、像側面に設けた光学面と光学面との間にあらし面を有する。この場合、最も像側のレンズアレイ内で発生する迷光強度をさらに低下させることができる。
【００３７】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイの像側面に配置された光学面は、最大面角度が４０度以下の凹面である。ここで、最大面角度とは、光軸に垂直な面に対する傾斜角である。例えば、最も物体側のレンズアレイの像側面が凹面の場合、最大面角度を４０度以下にすることで、物体側面で屈折された光線の像側面に対する入射角度が小さくなり全反射を起こしにくくなる。
【００３８】
本発明のさらに別の観点では、凹面は下記条件式を満たす。
ＹＳ２／ＹＳ１＜１．５                            …（４）
ただし、
ＹＳ１：最も物体側のレンズアレイの物体側光学面の有効半径
ＹＳ２：最も物体側のレンズアレイの像側光学面の有効半径
この場合、最も物体側のレンズアレイの有効径比が条件式（４）の上限を下回ることで、光線の発散が抑えられ、特に全反射を生じやすい最も物体側のレンズアレイの像側光学面の外周部（光学面内）への入射光線を少なくすることができ、迷光の強度を低減することができる。
【００３９】
本発明のさらに別の観点では、レンズアレイ積層体のうち最も物体側のレンズアレイの像側面に配置された光学面が凸面である。この場合、入射する光線の面に対する角度（レンズから空気への入射角）を小さくすることができる。そのため、最も物体側のレンズアレイの像側の光学面で全反射を起こしにくくすることができ、迷光反射面を限定することができるようになる。これにより、遮光性の光硬化性接着層を配置する面積を小さくすることができるため接着層の広がり制御が容易となり生産性が向上する。
【００４０】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１の撮像装置は、上述のレンズアレイと、撮像素子とを備え、再構成画像を作成するための複数の画像データを生成する。
【００４１】
上記課題を解決するため、本発明に係る第２の撮像装置は、第１レンズアレイとしての上述のレンズアレイと、２次元的に配列された複数のレンズ本体部を有する第２レンズアレイと、撮像素子と、第１及び第２レンズアレイを保持するホルダーと、を備え、ホルダーは、レンズアレイの各レンズ本体部に対応して設けられた複数の開口部と、該複数の開口部の間に設けられた遮光部とを有し、該遮光部とレンズアレイの物体側面とは接着層を介さずに当接している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１Ａは、第１実施形態の撮像装置の側方断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す撮像装置に用いられるレンズアレイ積層体の物体側からみた平面図である。
【図２】図１の撮像装置の分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、ゴースト防止構造を説明する部分拡大断面図であり、図３Ｂは、様々なレンズからの迷光の阻止を説明する図であり、図３Ｃは、変形例のゴースト防止構造を説明する部分拡大断面図である。
【図４】一対のレンズアレイを接合するための接着層の配置を説明する平面図である。
【図５】図５Ａは、一方のレンズアレイに適用される変形例の接着層の配置を説明する裏面図であり、図５Ｂは、他方のレンズアレイに適用される変形例の接着層の配置を説明する平面図であり、図５Ｃは、レンズアレイの変形例を説明する部分拡大断面図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｅは、図１Ａの撮像装置のうちレンズアレイ積層体の変形例に係る部分拡大図である。
【図７】図１の撮像装置を搭載した撮像処理装置を説明する図である。
【図８】図８Ａ〜８Ｆは、撮像装置の製造工程を説明する図である。
【図９】図９Ａ〜９Ｄは、撮像装置の製造工程を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の撮像装置の側方断面図である。
【図１１】第３実施形態の撮像装置を概念的に説明する側方断面図である。
【図１２】撮像装置の変形例を説明する図である。
【図１３】撮像装置の別の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である撮像装置等について、図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
撮像装置１０００は、複数の撮像レンズを用いて複数の画像を撮影し、１つの画像を再構成するためのものである。図１Ａ、１Ｂ及び図２に示すように、撮像装置１０００は、矩形の外形を有し、ホルダー１００と、レンズアレイ積層体２００と、後絞り３００と、赤外線カットフィルター４００と、撮像素子アレイ５００とを有する。
【００４５】
ホルダー１００は、レンズアレイ積層体２００、後絞り３００、赤外線カットフィルター４００、及び撮像素子アレイ５００を収納し保持するためのものである。レンズアレイ積層体２００、後絞り３００、及びホルダー１００によって、レンズユニット２０００が構成される。ホルダー１００には、複数の段部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有する凹部１０１が形成されている。ホルダー１００は、全体として升状の外形を有する。凹部１０１内には、レンズアレイ積層体２００、後絞り３００、赤外線カットフィルター４００、及び撮像素子アレイ５００が順番にセットされる。各部材２００，３００，４００，５００は、凹部１０１の各段部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３によって位置決めされる。ホルダー１００には、レンズアレイ積層体２００の複数の光学面に対応する格子点位置に円形の開口部１０２が形成されている。ホルダー１００は、遮光性の樹脂、例えば黒色顔料等の着色剤を含む液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）等で形成されている。複数の開口部１０２の間の領域は平坦な遮光部となっている。
【００４６】
レンズアレイ積層体２００は、被写体像を形成するものである。レンズアレイ積層体２００は、第１レンズアレイ２１０と、第２レンズアレイ２２０と、中間絞り２３０とを有する。これらの部材２１０，２２０，２３０は、光軸ＯＡ方向に積層されている。レンズアレイ積層体２００は、被写体像を撮像素子アレイ５００の像面又は撮像面（被投影面）Ｉに結像させる機能を有する。
【００４７】
レンズアレイ積層体２００のうち第１レンズアレイ２１０は、撮像装置１０００の最も物体側に配置される。第１レンズアレイ２１０は、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数のレンズ２１１で構成されている。第１レンズアレイ２１０は、矩形の外形を有する。第１レンズアレイ２１０内の各レンズ２１１は、繋がった状態で一体に成形されている。換言すれば、第１レンズアレイ２１０は、第１レンズ本体部２１１ａと第１フランジ部２１１ｂとを一組とする多数のレンズ２１１を配列したものであり、隣接する各レンズ２１１の第１フランジ部２１１ｂが一体に成形されている。これらのすべての第１フランジ部２１１ｂを合わせた部分は、第１レンズ本体部２１１ａを支持する支持体２１となっている。第１フランジ部２１１ｂは、平板状でＸＹ面に平行に延びる。第１レンズ本体部２１１ａは、物体側が凸形状の非球面である第１光学面２１１ｃと、像側が凹形状の非球面である第２光学面２１１ｄとを有する。第１レンズ本体部２１１ａの周囲の第１フランジ部２１１ｂは、第１光学面２１１ｃの周囲に広がる平坦な第１フランジ面２１１ｅと、第２光学面２１１ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面２１１ｆとを有する。ここで、第１及び第２フランジ面２１１ｅ，２１１ｆは、レンズ２１１のうち第１及び第２光学面２１１ｃ，２１１ｄを除いた面、すなわちレンズ有効面以外の面である。第１及び第２フランジ面２１１ｅ，２１１ｆは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００４８】
最も物体側のレンズアレイである第１レンズアレイ２１０の各レンズ２１１は正のレンズパワーで構成され、以下の条件式を満たす。
１．５＜Ｎｄ１＜１．９                              …（３）
ただし、
Ｎｄ１：最も物体側のレンズアレイ（つまり、第１レンズアレイ２１０）の屈折率
【００４９】
第１レンズアレイ２１０の像側面に配置された第２光学面２１１ｄは最大面角度が４０度以下の凹面である。この凹面は下記条件式を満たす。
ＹＳ２／ＹＳ１＜１．５                            …（４）
ただし、
ＹＳ１：最も物体側のレンズアレイの物体側光学面の有効半径
ＹＳ２：最も物体側のレンズアレイの像側光学面の有効半径
【００５０】
以下、第１レンズアレイ２１０の物体側に設けたゴースト防止構造１０について説明する。第１レンズアレイ２１０を構成する多数のレンズ２１１の第１フランジ部２１１ｂを一括する支持体２１は、一種の導光板となっており、特定の角度条件の光線をあまり減衰させないで伝搬させる傾向がある。このため、第１フランジ部２１１ｂの物体側にゴースト防止構造１０を設けて、隣接する一方のレンズ２１１領域から他方のレンズ２１１領域に不要光が漏れ込むことを防止している。ゴースト防止構造１０は、具体的には２次元的に配列された反射阻止部１ａからなる。
【００５１】
図１Ｂに示すように、ゴースト防止構造１０を構成する反射阻止部１ａは、最も近接する一対のレンズ２１１（第１レンズ本体部２１１ａ）の中間位置に配置され、第１レンズ本体部２１１ａの周囲に格子軸方向に隣接して配置されている。結果的に、反射阻止部１ａは、第１レンズアレイ２１０中の各レンズ２１１の光軸ＯＡを結んだ直線Ｌ１，Ｌ２の中間位置又は線分Ｌｓの中央に配置されることになる。
【００５２】
図３Ａに示すように、ゴースト防止構造１０を構成する各反射阻止部１ａは、第１フランジ部２１１ｂ内部を伝搬する光線を第１フランジ部２１１ｂ外に射出させる凹部１ｂである。凹部１ｂは、半球状の表面を有する窪みである。光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に投影した場合、凹部１ｂは、円形の輪郭を有する。図示の例では、レンズ２１１に入射した特定の光線（迷光）ＲＡ４は、第１光学面２１１ｃを通過して屈折された後に、第２光学面２１１ｄで部分的に反射されて第１フランジ面２１１ｅ側に向かう。しかしながら、第２光学面２１１ｄで反射された光線ＲＡ４は、反射阻止部１ａである凹部１ｂに入射する。このため、光線ＲＡ４は、凹部１ｂの表面を通過して第１フランジ部２１１ｂ外に出射して、殆どがホルダー１００に吸収される。なお、本実施形態においては、第１レンズアレイ２１０の物体側面とホルダー１００の下面とは接着層を介することなく当接している（図１Ａに示す開口部１０２の周囲参照）。従って、ホルダー１００とレンズアレイとの位置決め精度が接着層の厚みのばらつきによって低下するという問題が生じない。また、ゴースト防止構造１０が凹形状であるため、ホルダー１００との間に干渉が生じず、ホルダー１００への位置決めが容易である。
【００５３】
なお、反射阻止部１ａとしての凹部１ｂを設けない場合、第１光学面２１１ｃを通過した光線（迷光）ＲＡ４は、第２光学面２１１ｄで反射されて第１フランジ面２１１ｅに入射し、反射する。その後は、図１Ａに点線で示すように、隣のレンズ２１１の第２光学面２１１ｄを通過して第２レンズアレイ２２０に入射する。詳細な説明は省略するが、第２レンズアレイ２２０に入射した光線ＲＡ４は、さらに隣のレンズ２２１を経てこれに対応する意図しない撮像部５０１に達し、画像の再構成の際にノイズとなる。
【００５４】
以上は、直線Ｌ１，Ｌ２に沿った縦横に最も隣接する２つのレンズ２１１，２１１間に生じ得る迷光の説明であったが、少し離れた２つのレンズ２１１，２１１間でも迷光が生じ得る。
【００５５】
図３Ｂは、縦横に近接する２つのレンズ２１１，２１１間以外に生じる迷光の防止を説明する図である。特定の反射阻止部１ａ又は凹部１ｂの周囲に配置された複数のレンズ２１１からの迷光は、この特定の反射阻止部１ａがない場合、第１フランジ部２１１ｂの内面で反射されつつこの特定の反射阻止部１ａの位置を経由して対向する反対側のレンズ２１１に入射する可能性がある。しかしながら、反射阻止部１ａを第１フランジ部２１１ｂ上に設けることで、このような迷光の経路が遮断され、クロストークのようなゴーストの発生を抑制できる。ここで、反射阻止部１ａを第１レンズ本体部２１１ａの光軸ＯＡに垂直な平面に投影した場合に、反射阻止部１ａの輪郭は、光軸ＯＡと反射阻止部１ａの中心とを結ぶ直線に対して垂直であり、具体的には円形となっている。これにより、反射阻止部１ａは、周囲のいずれのレンズ本体部２１１ａに対しても正面を向いたような構造となり、迷光が意図しない方向に進むことがなくなる。反射阻止部１ａは、最も近接する一対のレンズ本体部２１１ａ，２１１ａ間に独立して配置されている。見方を変えると、反射阻止部１ａは、最も近接するレンズ本体部２１１ａの周囲を独立した状態で四方から何重にも囲んだ状態となっている。このように、反射阻止部１ａを独立した状態で配置することにより、対象とする迷光を選択的に遮断し、その他の迷光を意図しない方向に導いてしまうことを防止できる。なお、反射阻止部１ａがレンズ本体部２１１ａの周囲を連続して囲んだ状態とすると、対象外の迷光を意図しない方向に導いてしまうことになり、２次的な迷光発生の可能性が高まる。
【００５６】
図３Ｃは、図３Ａに示すゴースト防止構造１０の変形例を説明する図である。この場合、ゴースト防止構造１０を構成する反射阻止部１ａは、第１フランジ部２１１ｂ内部を伝搬する光線を第１フランジ部２１１ｂ外に射出させる凸部１ｃである。凸部１ｃは、半球状の表面を有する突起であり、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に投影した場合、円形の輪郭を有する。凸部１ｃは、第１フランジ部２１１ｂと一体に形成されていてもよいし、第１フランジ部２１１ｂと例えば屈折率差がほとんどない同質の材料で形成されていてもよい。図示の例では、レンズ２１１に入射した特定の光線（迷光）ＲＡ４は、第１光学面２１１ｃを通過して屈折された後に、第２光学面２１１ｄで反射され、反射阻止部１ａである凸部１ｃに入射する。このため、光線ＲＡ４は、凸部１ｃの表面を通過して第１フランジ部２１１ｂ外に出射して、殆どがホルダー１００に吸収又は拡散される。ゴースト防止構造１０を凸状にする場合は、ホルダー１００との干渉を防止するために、ホルダー１００の凸部１ｃに対応する位置に窪みや溝を設けるようにする。
【００５７】
なお、ゴースト防止構造１０は、凹部１ｂや凸部１ｃに限らず、第１フランジ部２１１ｂの物体側面を局所的に粗面化した領域とすることもできる。
【００５８】
図１Ａに示すように、第１レンズアレイ２１０の像側面の外周側には、中間絞り２３０を位置決めするための斜面部２１０ａが形成されている。
【００５９】
レンズアレイ積層体２００のうち第２レンズアレイ２２０は、撮像装置１０００の最も像側に配置される。なお、第２レンズアレイ２２０は、第１レンズアレイ２１０の構造と略同様であり、同様の部分は適宜省略して説明する。
【００６０】
第２レンズアレイ２２０は、第１レンズアレイ２１０と同様に、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数のレンズ２２１で構成され、各レンズ２２１は、第２レンズ本体部２２１ａと第２フランジ部２２１ｂとを一組として一体に成形されている。第２レンズ本体部２２１ａは、物体側が凹形状の非球面である第３光学面２２１ｃと、像側が凸形状の非球面である第４光学面２２１ｄとを有する。第２レンズ本体部２２１ａの周囲の第２フランジ部２２１ｂは、第３光学面２２１ｃの周囲に広がる平坦な第３フランジ面２２１ｅと、第４光学面２２１ｄの周囲に広がる平坦な第４フランジ面２２１ｆとを有する。第３及び第４フランジ面２２１ｅ，２２１ｆは光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。レンズ２２１は、第１レンズアレイ２１０のレンズ２１１と共に撮像レンズ２００ｕとしての機能を有する。
【００６１】
以上説明した第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０は、互いに向き合う面に、それぞれ曲面状の第２及び第３光学面２１１ｄ，２２１ｃを有する複数のレンズ２１１，２２１を有することになる。
【００６２】
第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０は、例えばガラスや樹脂で形成されている。第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０は、ガラスの場合、例えば金型によるプレス成形によって成形される。また、樹脂の場合、例えば金型による射出成形や金型や樹脂型等によるプレス成形によって成形される。
【００６３】
図１Ａに示すように、第１レンズアレイ２１０と第２レンズアレイ２２０とは、遮光性を有する樹脂製の光硬化性接着層２４０を介して積層されている。光硬化性接着層２４０は、第１レンズアレイ２１０側の第１光硬化性接着層２４１と第２レンズアレイ２２０側の第２光硬化性接着層２４２とで構成され、第１及び第２光硬化性接着層２４１，２４２間に中間絞り２３０を挟んでいる。
【００６４】
光硬化性接着層２４０は、少なくとも第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０内の各レンズ２１１，２２１を構成する第１及び第２レンズ本体部２１１ａ，２２１ａと、これに隣接する第１及び第２レンズ本体部２１１ａ，２２１ａとの間（言い換えれば、光学面と隣接する光学面との間）に設けられている。また、図４に示すように、光硬化性接着層２４０は、少なくとも第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０中の各レンズ２１１，２２１の光軸ＯＡを結んだ直線Ｌ１，Ｌ２上又は線分Ｌｓ（図１Ｂ参照）上に設けられる。光硬化性接着層２４０は、例えば光硬化性樹脂を滴下して広げるため、円形に広がった複数の樹脂領域を繋いだ状態となっている。
【００６５】
図５Ａ及び５Ｂに示すように、光硬化性接着層２４０の形状及び配置は、図４に例示するものに限らず、様々な形状とできる。図５Ａは、光硬化性接着層２４０のうち第１光硬化性接着層２４１の配置パターンを例示する図であり、図５Ｂは、光硬化性接着層２４０のうち第２光硬化性接着層２４２の配置パターンを例示する図である。つまり、図５Ａは、第１レンズアレイ２１０と中間絞り２３０との間に挟まれる第１光硬化性接着層２４１の輪郭形状を示している。光硬化性接着層２４１の輪郭形状は、幅広の正方格子状となっている。この場合、吸収層の面積を増やして斜め方向等からの遮光性を高めることができる。図５Ｂは、第２レンズアレイ２２０と中間絞り２３０との間に挟まれる第２光硬化性接着層２４２の輪郭形状を示している。第２光硬化性接着層２４２の輪郭形状は、正方格子の交差点のみを除いた島状のものとなっている。この場合、第２光硬化性接着層２４２のはみ出し量を抑制して接着を容易にしている。なお、図５Ａ及び５Ｂに示す配置パターンは、接着剤の塗布パターンであり、接着剤を予め薄く広げて塗布する場合、接着後に輪郭形状が増加するがその変化は少ない。また、図５Ｃに示すように、接着剤のはみ出し量を抑制するために、第２及び第３フランジ面２１１ｆ，２２１ｅの少なくともいずれか一方に接着剤溜まりＲＧを設けてもよい。
【００６６】
光硬化性接着層２４０は、例えば脂環式エポキシ化合物を含むカチオン重合性樹脂組成物、あるいは、オキセタン環（４員環エーテル）を有するオキセタン化合物と、脂肪族エポキシ化合物とを含むカチオン重合性樹脂組成物を光重合により硬化させたものであり、吸収による遮光性を有する材料及び透光性の微粒子を含む。また、光硬化性接着層２４０を形成する光硬化性樹脂には、光硬化性樹脂の重合を開始させるカチオン系光重合開始剤及び粘度を調整する多官能モノマーが含まれている。
【００６７】
脂環式エポキシ化合物を含むカチオン重合性樹脂組成物は、遮光性材料の存在下でも良好な硬化性を示し、特に好ましいものである。脂環式エポキシ化合物としては、例えばビニルシクロヘキセンモノオキサイド、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン、１，２：８，９ジエポキシリモネン、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３、'４'−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等が挙げられる。市販品としては、セロキサイド２０２１Ｐ、セロキサイド２０８１（ダイセル化学工業社製）等が挙げられる。
【００６８】
脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、脂肪族多価アルコール又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテルが挙げられる。そのような脂肪族エポキシ化合物の例には、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２，２'−ビス（４−グリシジルオキシシクロヘキシル）プロパン、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカーボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−５，５−スピロ−（３，４−エポキシシクロヘキサン）−１，３−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、１，２−シクロプロパンジカルボン酸ビスグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルが含まれる。市販品としては、ＹＨ−３０１、ＹＨ−３２５（新日鐵化学製）、エピコート８０２、エピコート８１５（ジャパンエポキシレジン製）等が挙げられる。
【００６９】
オキセタン化合物としては、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス［｛（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ｝メチル］ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−｛（３−トリエトキシシリルプロポキシ）メチル｝オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン、１，４ビス｛［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ］メチル｝オキセタンが挙げられる。ここで「オキセタニルシルセスキオキサン」とは、オキセタニル基を有するシラン化合物を意味する。例えば、オキセタニルシルセスキオキサンは、前述の３−エチル−３−［｛（３−トリエトキシシリル）プロポキシ｝メチル］オキセタンを加水分解縮合させることにより得られる、オキセタニル基を複数有するネットワーク状ポリシロキサン化合物である。これらのオキセタン化合物の中でも、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、ビス（３−エチル−３−オキセタニルメチル）エーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタンが好ましい。市販品としては、例えば、ＯＸＴ−１０１、ＯＸＴ−２１１、ＯＸＴ−２２１、ＯＸＴ−２１２、ＯＸＴ−１２１（いずれも東亞合成株式会社）等が挙げられる。
【００７０】
光重合開始剤としては、例えば紫外域（４００ｎｍ以下）の波長に吸収極大を持ち、当該紫外域の波長でカチオン発生するものであれば、いずれも用いることができる。カチオン発生する光重合開始剤には、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩、ジエチレントリアミン等がある。スルフォニウム塩には、例えば、ＣＹＲＡＣＵＲＥ  ＵＶＩ−６９７６、ＵＶＩ−６９９２（いずれもダウ・ケミカル製）、サンエイドＳＩ−６０Ｌ、ＳＩ−８０Ｌ（三新化学製）、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０（ＡＤＥＫＡ製）、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０（ダイセルＵＣＢ製）等がある。ヨードニウム塩タイプでは、ＵＶ９３８０Ｃ（モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン製）、ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ２５０（チバジャパン製）等がある。なお、光重合開始剤の選択にあたっては、撮像装置１０００の使用波長域での透過率を低下させないように配慮し、硬化光に対する吸光度が適度となるように考慮する。光重合開始剤の添加量は、光硬化性樹脂に対して、０．００１質量％〜５質量％、好ましくは０．０１質量％〜３質量％、さらに好ましくは０．０５質量％〜１質量％である。
【００７１】
吸収による遮光性を有する材料とは、撮像装置１０００の使用光を吸収によって遮光する材料であり、例えば黒色の無機顔料や有機顔料等がある。吸収による遮光性を有する材料として、具体的には、例えばカーボン微粒子、チタン微粒子、アニリン微粒子、ペリレン系色素、アントラキノン系色素等があり、カーボン微粒子又はチタン微粒子が好ましい。吸収による遮光性を有する材料の平均粒径は、０．１μｍ以上１μｍ以下である。光硬化性接着層２４０において、吸収による遮光性を有する材料の含有率は５重量％以上１０重量％以下である。光硬化性接着層２４０は、透光性の微粒子を含むことで、波長３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下における反射率が１．５％以下となっている。反射率は、オリンパス社製反射率測定器ＵＳＰＭ−ＲｕIIIを使用し、３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域における反射率として測定することができる。微粒子としては、架橋アクリルビーズ等の有機系化合物や、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、酸化チタン等の無機系化合物のいずれのものも使用することができる。その中でも、微粒子の分散性や低コスト等の観点からシリカを用いることが好ましい。
【００７２】
光硬化性接着層２４０は、以下の条件式を満足する。
０．０１＜Ｔｇ＜０．１                            …（１）
ただし、
Ｔｇ：接着層の光軸方向の１０μｍ当たりの透過率
【００７３】
また、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０の屈折率と、光硬化性接着層２４０の屈折率とは、以下の条件式を満たす。
Ｎｇ／Ｎｄ＞０．９                                …（２）
ただし、
Ｎｇ：接着層の屈折率
Ｎｄ：レンズアレイの屈折率
【００７４】
中間絞り２３０は、矩形の板状部材であり、第１レンズアレイ２１０と、第２レンズアレイ２２０との間に設けられている。中間絞り２３０は、光硬化性接着層２４０を介して第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０と密着している。つまり、中間絞り２３０は、光硬化性接着層２４０の内部に埋め込まれた状態となっている。中間絞り２３０には、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０の第１及び第２レンズ本体部２１１ａ，２２１ａに対応する位置に円形の開口部２３０ａが形成されている。中間絞り２３０は、金属や樹脂等からなる板状部材であって、それ自体で光吸収性を有する黒色又は暗色の材料や、表面を黒色又は暗色に塗装されたものが用いられる。中間絞り２３０は、入射光を精度よくレンズ２１１，２２１の有効面内で通過させ、像側の第２レンズアレイ２２０中を全反射する迷光を遮断する。中間絞り２３０は、物体側面及び像側面の少なくとも１面があらし面となっている。これにより、中間絞り２３０を反射して第１又は第２レンズアレイ２１０，２２０内に戻る光の強度を減少させることができる。
【００７５】
本実施形態では、第１レンズアレイ２１０の物体側面の第１フランジ面２１１ｅに凹部１ｂを設けることによってゴーストの発生を防止しているが、第１フランジ面２１１ｅに、凹部１ｂに加えて、光吸収層等を設けることにより、迷光発生の可能性をさらに低減させるようにしてもよい。具体的には、図６Ａに示すように、第１レンズアレイ２１０の物体側面の第１光学面２１１ｃと隣接する第１光学面２１１ｃとの間には、反射率１０％以下の樹脂層２１２を設けてもよい。樹脂層２１２は、例えば、黒色の塗料等、反射率１０％以下の樹脂を塗布することによって形成する。これにより、第１レンズアレイ２１０の物体側面に入射する光を低減し、第１レンズアレイ２１０で発生する迷光強度をさらに低下させることができる。なお、図６Ｂに示すように、第１レンズアレイ２１０の物体側面の第１光学面２１１ｃと隣接する第１光学面２１１ｃとの間にあらし面ＺＰを設けてもよい。あらし面ＺＰは、例えばブラスト加工や型による転写によって形成する。上記光吸収層層やあらし面は、凹部１ｂを含む第１フランジ面２１１ｅ全体に設けてもよいし、凹部１ｂのみに設けてもよいし、凹部１ｂ以外の第１フランジ面２１１ｅのみに設けてもよい。凹部１ｂを含む第１フランジ面２１１ｅ全体に設ける場合は迷光の発生をより効果的に防止できる。凹部１ｂのみに設ける場合は、ホルダー１００との干渉が回避されホルダー１００とレンズアレイ積層体２００との位置決めが容易になる。なお、図１〜５において説明した実施形態においては、第１レンズアレイ２１０の物体側の第１フランジ面２１１ｅに、光吸収層やあらし面を設けることなく、凹部１ｂによってゴーストの発生を防止しているので、光吸収層やあらし面を形成するための工程が不要となり、また、光吸収層やあらし面の厚みが部位によってばらつきを生じ、結果的にレンズアレイ積層体２００とホルダー１００との位置決めが難しくなるという問題を生じないという利点がある。
【００７６】
なお、図６Ｃに示すように、第２レンズアレイ２２０の像側面の第４光学面２２１ｄと隣接する第４光学面２２１ｄとの間に、反射率１０％以下の樹脂層２２２を設けてもよい。また、図６Ｄに示すように、第２レンズアレイ２２０の像側面の第４光学面２２１ｄと隣接する第４光学面２２１ｄとの間にあらし面ＺＰを設けてもよい。
【００７７】
後絞り３００は、矩形の板状部材であり、レンズアレイ積層体２００と赤外線カットフィルター４００との間に設けられている。後絞り３００は、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０の第１及び第２レンズ本体部２１１ａ，２２１ａに対応する位置に矩形の開口部３０１が形成されている。後絞り３００の材質は、中間絞り２３０と同様のものを用いることができる。後絞り３００は、撮像素子アレイ５００へ入射する迷光を遮断する。
【００７８】
赤外線カットフィルター４００は、矩形の板状部材であり、後絞り３００と撮像素子アレイ５００との間に設けられている。赤外線カットフィルター４００は、赤外線を反射させる機能を有する。
【００７９】
撮像素子アレイ５００は、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０の各レンズ２１１，２２１によって形成された被写体像を検出するものである。撮像素子アレイ５００は、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された撮像素子を備える撮像部５０１を内蔵している。撮像部５０１は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像部５０１の光電変換部（不図示）は、ＣＣＤやＣＭＯＳからなり、入射光をＲＧＢ毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。受光部としての光電変換部の表面は、撮像面（被投影面）Ｉとなっている。撮像素子アレイ５００は、不図示の配線基板によって固定されている。この配線基板は、外部回路から撮像部５０１を駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、検出信号を上記外部回路へ出力したりする。
【００８０】
なお、撮像素子アレイ５００のレンズアレイ積層体２００側には、透明な平行平板が撮像素子アレイ５００等を覆うように配置・固定されていてもよい。
【００８１】
以下、図７を参照しつつ、撮像装置１０００を搭載した撮像処理装置３０００及びその動作について説明する。
【００８２】
撮像処理装置３０００は、撮像装置１０００と、マイクロプロセッサー８１と、インターフェース８２と、ディスプレイ８３とを有する。
【００８３】
撮像素子アレイ５００は、撮像部５０１上に形成された各画像をそれぞれ電気信号に変換し、マイクロプロセッサー８１に出力する。マイクロプロセッサー８１は、入力された信号をマイクロプロセッサー８１内のＲＯＭに格納された所定の処理プログラムに基づいて処理し、各画像を１つの画像に再構成する。その後、マイクロプロセッサー８１は、インターフェース８２を介してディスプレイ８３へ再構成された１つの画像を出力する。また、マイクロプロセッサー８１は、上記処理プログラムに基づく処理を実行する際の種々の演算結果を内蔵ＲＡＭに一時記憶させる。なお、マイクロプロセッサー８１による画像の再構成処理としては、例えば、各画像から必要な矩形領域を切り出す処理、及び切り出した矩形画像から各々の視差情報に基づいて画像を再構成する処理を含むもの等、公知の処理を用いることができる。
【００８４】
以下、図８Ａ〜８Ｆ、図９Ａ〜９Ｄを参照しつつ、撮像装置１０００の製造工程について説明する。
【００８５】
まず、研削加工等によって第１レンズアレイ２１０の最終形状に対応するマスター型を作製する。次に、当該マスター型を用いて第１レンズアレイ２１０の各レンズ２１１を一体に成形する。これにより、図８Ａに示すように、第１レンズアレイ２１０を得る。第２レンズアレイ２２０についても同様に作製する。
【００８６】
次に、図８Ｂに示すように、第１レンズアレイ２１０の像側面であり、第２光学面２１１ｄとこれに隣接する第２光学面２１１ｄとの間に第１光硬化性接着層２４１となる光硬化性樹脂ＢＤを塗布する。光硬化性樹脂ＢＤは、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０を積層した際に、第１レンズアレイ２１０の第２フランジ面２１１ｆと第２レンズアレイ２２０の第３フランジ面２２１ｅ等との間に形成される空間の容積より小さい量を塗布し、第２及び第３光学面２１１ｄ，２２１ｃ側にはみ出さないようにする。ここで、光硬化性樹脂ＢＤは、インクジェット方式のディスペンサー等を用いて塗布することができる。本実施形態においては、光硬化性樹脂ＢＤの塗布位置を、Ｘ方向及びＹ方向における隣り合う光学面間、Ｘ方向及びＹ方向における最外に位置する光学面の外側、及び斜め方向に隣り合う光学面間としている。この場合、光硬化性樹脂ＢＤを薄く広げて塗布し、目標の形状に近い所望の配置パターンとすることもできる。そして、後述するように第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０を中間絞り２３０を挟んで互いに押圧した際に、第２光学面２１１ｄ及び第３光学面２２１ｃ以外の範囲内で光硬化性樹脂ＢＤが押し広げられる。このように塗布することで、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０内を導光する迷光を効果的に抑制するとともに、容易に光吸収性の接着層を形成することができる。
【００８７】
次に、図８Ｃに示すように、中間絞り２３０を第１レンズアレイ２１０の上方に配置し、第１レンズアレイ２１０の第１レンズ本体部２１１ａと中間絞り２３０の開口部２３０ａとをアライメントする。その後、図８Ｄに示すように、第１レンズアレイ２１０上に中間絞り２３０を押し当てる。この際、中間絞り２３０は、第１レンズアレイ２１０の外周側に設けられた斜面部２１０ａによって位置決めされる。
【００８８】
次に、図８Ｅに示すように、中間絞り２３０上に第２光硬化性接着層２４２となる光硬化性樹脂ＢＤを塗布する。この際、光硬化性樹脂ＢＤの塗布位置と塗布量は、第１レンズアレイ２１０の場合と略同様とできるが、変更することもできる。
【００８９】
次に、図８Ｆに示すように、第２レンズアレイ２２０を中間絞り２３０の上方に配置し、第１レンズアレイ２１０の第１レンズ本体部２１１ａと第２レンズアレイ２２０の第２レンズ本体部２２１ａとをアライメントする。その後、図９Ａに示すように、中間絞り２３０上に第２レンズアレイ２２０を押し当てる。その後、図９Ａに示すように、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０を積層した状態で、第１レンズアレイ２１０の物体側面と第２レンズアレイ２２０の像側面に対して紫外線を照射し、光硬化性樹脂ＢＤを硬化させる。これにより、光硬化性接着層２４０が形成され、図９Ｂに示すレンズアレイ積層体２００を得る。
【００９０】
次に、図９Ｃに示すように、予め作製しておいたホルダー１００にレンズアレイ積層体２００をセットする。ホルダー１００への組み込みに当たっては、レンズアレイ積層体２００を損傷しないように、適当な治具や容器に収めた上でホルダー１００への組み込み工程へ搬送することが好ましい。レンズアレイ積層体２００は、ホルダー１００の凹部１０１の段部Ｔ１によって位置決めされる。レンズアレイ積層体２００は、ホルダー１００の凹部１０１の壁面とレンズアレイ積層体２００の側面との間に接着剤等を充填し固化することによってホルダー１００に固定される。なお、レンズアレイ積層体２００をホルダー１００にセットした状態であれば、レンズアレイ積層体２００の取り扱いが容易になるため、撮像装置１０００に組み込むまでの作業性を向上させることができる。
【００９１】
次に、図９Ｄに示すように、ホルダー１００内のレンズアレイ積層体２００上に後絞り３００、赤外線カットフィルター４００、及び撮像素子アレイ５００を順番にセットする。後絞り３００、赤外線カットフィルター４００、及び撮像素子アレイ５００もレンズアレイ積層体２００と同様に、ホルダー１００の凹部１０１の段部Ｔ２，Ｔ３によってそれぞれ位置決めされる。後絞り３００、赤外線カットフィルター４００、及び撮像素子アレイ５００は、接着剤等によってホルダー１００に固定される。
【００９２】
以上説明した撮像装置１０００によれば、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０を一体に成形し、複数のレンズアレイ２１０，２２０を吸収による遮光性を有する材料を含む透過率の低い光硬化性接着層２４０を介して積層し、光硬化性接着層２４０を迷光が到達しうる第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０内の第２及び第３光学面２１１ｄ，２２１ｃと、それぞれに隣接する第２及び第３光学面２１１ｄ，２２１ｃとの間に配置することで、効果的に迷光強度を減衰させることができる。具体的には、図１Ａに示すように、画像再構成で問題となる迷光（例えば、図１Ａの光線ＲＡ１，ＲＡ２）は全反射後に到達する第２光学面２１１ｄ及び第４光学面２２１ｄによって屈折されるが、光硬化性接着層２４０によって迷光強度が減衰するため、撮像部５０１に到達しない。
【００９３】
また、撮像装置１０００は、複数のレンズアレイ２１０，２２０を光硬化性接着層２４０を介して積層するため、第１レンズアレイ２１０と第２レンズアレイ２２０との間隔のばらつきを小さく抑えることができる。これにより、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０内の性能のばらつきを小さくすることができる。また、レンズアレイ積層体２００を２枚で構成することにより、光学全長を小さくすることができる。また、吸収による遮光性を有する材料を用いて光硬化性を保つように透過率を調整することで、硬化時間が比較的短いという光硬化性樹脂ＢＤの利点を活かしつつ、遮光性を有する光硬化性接着層２４０を形成することができる。
【００９４】
一方、遮光性を有する光硬化性接着層２４０を設けない場合、第２及び第４光学面２１１ｄ，２２１ｄによって反射又は屈折される迷光（図１Ａの光線ＲＡ１，ＲＡ２）が減衰せずに撮像部５０１に達し（図１Ａに示す破線部分）、画像の再構成の際にノイズとなる。なお、図１には図示していないが、光線ＲＡ１、ＲＡ２以外にも、第１レンズアレイ２１０の第１光学面２１１ｃ間の第１フランジ面２１１ｅや、第２レンズアレイ２２０の第４光学面２２１ｄ間の第４フランジ面２２１ｆで反射されずに、例えば第１レンズアレイ２１０の第２光学面２１１ｄ間の第２フランジ面２１１ｆと、第２レンズアレイ２２０の第３光学面２２１ｃ間の第３フランジ面２２１ｅと、第１〜第４光学面２１１ｃ，２１１ｄ，２２１ｃ，２２１ｄとのみで反射を繰り返す迷光も存在する。そのため、第１レンズアレイ２１０の第１光学面２１１ｃ間の第１フランジ面２１１ｅや第２レンズアレイ２２０の第４光学面２２１ｄ間の第４フランジ面２２１ｆに光吸収性の接着層を設けるだけでは迷光による画質低下を十分防止することはできない。本実施形態のように、第１レンズアレイ２１０の第２光学面２１１ｄ間の第２フランジ面２１１ｆと、第２レンズアレイ２２０の第３光学面２２１ｃ間の第３フランジ面２２１ｅとに光吸収性の接着層である光硬化性接着層２４０を配置することにより、このような迷光も効果的に吸収することができる。また、この光吸収性の光硬化性接着層２４０はレンズ有効径ぎりぎりに配置せずともこのような迷光を確実に抑制することができるので、製造面でも有利である。
【００９５】
以上の説明から明らかなように、第１実施形態の撮像装置１０００によれば、第１レンズアレイ２１０のうち第１フランジ部２１１ｂの物体側において、最も近接する一対の第１レンズ本体部２１１ａ間に独立して配置された反射阻止部１ａを備えるので、特定の第１レンズ本体部２１１ａから入射した光が隣接する第１レンズ本体部２１１ａ側に導かれる光路を部分的に遮断することができ、迷光の発生を抑制することができる。
【００９６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る撮像装置等について説明する。なお、第２実施形態の撮像装置等は第１実施形態の撮像装置等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００９７】
図１０に示すように、レンズアレイ積層体２００は、第１レンズアレイ２１０と、第２レンズアレイ２２０と、第３レンズアレイ２５０と、第１中間絞り２３１と、第２中間絞り２３２とを有する。なお、本実施形態において、互いに接合するレンズアレイ同士を見たときに、一方が第１レンズアレイに相当し、他方が第２レンズアレイに相当する。つまり、第１及び第３レンズアレイ２１０，２５０の関係で、それぞれ第１及び第２レンズアレイに対応する。また、第３及び第２レンズアレイ２５０，２２０の関係で、それぞれ第１及び第２レンズアレイに対応する。
【００９８】
第３レンズアレイ２５０は、第１レンズアレイ２１０と、第２レンズアレイ２２０との間に設けられる。第３レンズアレイ２５０は、第１レンズアレイ２１０及び第２レンズアレイ２２０と光硬化性接着層２４０を介して積層されている。
【００９９】
第３レンズアレイ２５０は、第１レンズアレイ２１０等と同様に、光軸ＯＡに垂直な方向に２次元的に配列された複数のレンズ２５１で構成されている。各レンズ２５１は、第３レンズ本体部２５１ａと第３フランジ部２５１ｂとを一組として一体に成形されている。第３レンズ本体部２５１ａは、物体側が凹形状の非球面である第５光学面２５１ｃと、像側が凸形状の非球面である第６光学面２５１ｄとを有する。第３レンズ本体部２５１ａの周囲の第３フランジ部２５１ｂは、第５光学面２５１ｃの周囲に広がる平坦な第５フランジ面２５１ｅと、第６光学面２５１ｄの周囲に広がる平坦な第６フランジ面２５１ｆとを有する。第５及び第６フランジ面２５１ｅ，２５１ｆは光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。レンズ２５１は、撮像レンズとしての機能を有する。
【０１００】
第１レンズアレイ２１０の物体側、具体的には第１フランジ部２１１ｂ上であって隣接する一対の第１レンズ本体部２１１ａ間に、ゴースト防止構造１０として凹や凸の反射阻止部１ａを設けている。
【０１０１】
第１中間絞り２３１は、第１レンズアレイ２１０及び第３レンズアレイ２５０間に設けられ、第２中間絞り２３２は、第２レンズアレイ２２０及び第３レンズアレイ２５０間に設けられている。
【０１０２】
レンズアレイ積層体２００が３枚で構成されることにより、さらに高画質な再構成画像を得ることができる。３層となることで、各レンズ部（レンズ本体部２１１ａ，２２１ａ，２５１ａ）の性能ばらつきを抑えることの難度は高くなるが、上下のレンズアレイにそれぞれ光吸収層を設ける必要がないので、レンズ部の性能ばらつきを抑制しつつ、レンズアレイ内を迷光が導光することを防止することができる。
【０１０３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る撮像装置等について説明する。なお、第３実施形態の撮像装置等は第１実施形態の撮像装置等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【０１０４】
図１１に示すように、第３実施形態の撮像装置１０００は、ホルダー１００（図１Ａ参照）と、レンズアレイ１２１０と、後絞り３００（図１Ａ参照）と、赤外線カットフィルター４００と、撮像素子アレイ５００とを有する。この場合、単一のレンズアレイ１２１０だけで結像を行うものとなっているが、第１フランジ部２１１ｂ内で反射されて伝搬する光線が存在し、迷光が発生し得る。このため、レンズアレイ１２１０の物体側、具体的には第１フランジ部２１１ｂ上であって隣接する一対の第１レンズ本体部２１１ａ間の第１フランジ面２１１ｅの位置に、ゴースト防止構造１０として凹や凸の反射阻止部１ａを設けている。
【０１０５】
以上、本実施形態に係る撮像装置等について説明したが、本発明に係る撮像装置等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１〜第４光学面２１１ｃ，２１１ｄ，２２１ｃ，２２１ｄ等の形状、大きさ、数、配置間隔等は、用途や機能に応じて適宜変更することができる。また、各レンズアレイ２１０，２２０，２５０，１２１０の外形形状や、ホルダー１００の外形形状等も用途や機能に応じて適宜変更することができる。また、第１、第２及び第３レンズ本体部２１１ａ，２２１ａ，２５１ａを正方格子点上に配置したが、矩形格子点上に配置してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態において、光硬化性接着層２４０は透光性の微粒子を含むものとしたが、反射率を十分抑えることができるのであれば、必ずしも含んでいなくてもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態において、中間絞り２３０を設けているが、中間絞り２３０の材質が反射しにくいものであれば、あらし面は必ずしも必要ない。また、光吸収性の光硬化性接着層２４０を第１及び第２レンズ本体部２１１ａ，２２１ａの十分近傍まで配置できる場合等中間絞り２３０が特に必要ない場合は、中間絞り２３０を省略することができる。
【０１０８】
また、上記実施形態において、第１レンズアレイ２１０の第１光学面２１１ｃと隣接する第１光学面２１１ｃとの間に反射率１０％以下の樹脂層２１２やあらし面ＺＰを設けたり、第２レンズアレイ２２０の第４光学面２２１ｄと隣接する第４光学面２２１ｄとの間についても同様に樹脂層２２２やあらし面ＺＰを設けたりしているが、光吸収性の光硬化性接着層２４０の存在により十分迷光を防止できる場合は、これらがなくてもよい。
【０１０９】
また、上記実施形態において、格子の軸に沿って横又は縦に隣接する一対の第１レンズ本体部２１１ａ間に反射阻止部１ａを設けているが、対角の方向に配置された一対の第１レンズ本体部２１１ａ間に反射阻止部１ａを設けることもできる（図１２参照）。
【０１１０】
また、反射阻止部１ａは、円形に限らず、迷光の入射方向も考慮して８角形等の多角形に設定することもできる。
【０１１１】
また、上記実施形態において、各反射阻止部１ａが最も近接する一対のレンズ２１１（第１レンズ本体部２１１ａ）の中間位置（光軸ＯＡを結ぶ直線Ｌ１，Ｌ２上の中間位置すなわち光軸ＯＡ間の線分Ｌｓの中央）に配置されているが、反射阻止部１ａは、これら一対のレンズ２１１の中間位置から格子軸に沿った方向にずれた位置に配置することができる。特に反射阻止部１ａが円形の凹部１ｂ等である場合、任意の方向からの光線に対処できるので、図４に示す光軸ＯＡを結ぶ直線Ｌ１，Ｌ２上すなわち格子軸上にある凹部１ｂ等をこの格子軸に垂直な方向にずれた位置に配置することもできる。
【０１１２】
また、上記実施形態において、第１レンズアレイ２１０の像側面に配置された第２光学面２１１ｄを凹面としたが、図１３に示すように、凸面であってもよい。これにより、入射する光線の面に対する角度を小さくすることができる。なお、第２光学面２１１ｄを凸面とした場合、中間絞り２３１，２３２の位置決めは斜面部２１０ａ以外に、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０等の外側に別途設けた位置決め機構によって行ってもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態において、光硬化性接着層２４０を第１レンズアレイ２１０等の第２フランジ面２１１ｆ等の一部に設けたが、第２光学面２１１ｄに干渉しなければ、第２フランジ面２１１ｆ等の面全体に設けてもよい。また、第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０のいずれか一方に遮光性を有する光硬化性接着層２４０を設け、他方のレンズアレイには吸収による遮光性を有しない接着層を設けてもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態において、光硬化性樹脂ＢＤを第１及び第２レンズアレイ２１０，２２０側から同時に光硬化したが、光硬化性樹脂ＢＤを塗布後、片面ずつ光硬化してもよい。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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