(57)【要約】【課題】材料選択の余地が相対的に広い遮光板を備え、且つ、ゴーストの発生を高いレベルで防止する。【解決手段】複数の光学系３ａ，３ｂと複数の撮像領域４ａ，４ｂとが一対一に対応して配置されている。互いに隣り合う光学系の光路間には遮光板７が設置されている。遮光板は、その光学系の光路側の面に並べられた複数の円柱状レンズ２０と、複数の円柱状レンズを、その光路側と反対側の面で保持する樹脂２１とを有する。【選択図】図３
2008276135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを備え、前記光学レンズが撮像領域上に被写体像を結像する光学系であって、
前記光学レンズから前記撮像領域に至る光路を外界から分離するための遮光板を更に備え、
前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の円柱状レンズと、前記複数の円柱状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
光学レンズを備え、前記光学レンズが撮像領域上に被写体像を結像する光学系であって、
前記光学レンズから前記撮像領域に至る光路を外界から分離するための遮光板を更に備え、
前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の球状レンズと、前記複数の球状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする光学系。
【請求項３】
前記複数の円柱状レンズの前記光路側と反対側の前記面が、遮光性を有する樹脂で覆われている請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記複数の球状レンズの前記光路側と反対側の前記面が、遮光性を有する樹脂で覆われている請求項２に記載の光学系。
【請求項５】
それぞれの光軸が互いに平行となるように配置された複数の光学系と、
前記複数の光学系と一対一に対応し、対応する前記光学系の光軸に対して略垂直な受光面をそれぞれ有する複数の撮像領域と、
前記複数の撮像領域から出力される複数の画像情報に対して所定の処理を行う情報処理部と、
互いに隣り合う前記光学系の光路間に設置された遮光板とを備えた撮像装置であって、
前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の円柱状レンズと、前記複数の円柱状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
それぞれの光軸が互いに平行となるように配置された複数の光学系と、
前記複数の光学系と一対一に対応し、対応する前記光学系の光軸に対して略垂直な受光面をそれぞれ有する複数の撮像領域と、
前記複数の撮像領域から出力される複数の画像情報に対して所定の処理を行う情報処理部と、
互いに隣り合う前記光学系の光路間に設置された遮光板とを備えた撮像装置であって、
前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の球状レンズと、前記複数の球状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記複数の円柱状レンズの前記光路側と反対側の前記面が、遮光性を有する樹脂で覆われている請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の球状レンズの前記光路側と反対側の前記面が、遮光性を有する樹脂で覆われている請求項６に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学レンズを用いて撮像領域上に被写体像を結像させる光学系に関する。また、本発明は、対象物（被写体）の画像を取得したり、対象物までの距離を測定したりする、複数の光学系を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平方向又は垂直方向に並べて配置された２つの光学系を用いて前方の被写体を撮像し、得られた２つの画像間の視差を検出し三角測量の原理を利用して被写体までの距離を測定する複眼測距システムは、自動車の車間距離測定や、カメラの自動焦点システムに用いられている。
【０００３】
この複眼測距システムでは、それぞれの光軸が互いに平行となるように配置された一対の光学系と、一対の光学系がそれぞれ被写体像を結像する一対の撮像素子とを備えた複眼撮像装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献２には、一対の光学系間に、それぞれの光路を互いに分離するための遮光部材が設けられた複眼撮像装置が開示されている。これを図８を用いて説明する。図８において、１１１は一対の凸レンズを含む凸レンズペア、１１２は一対の凹レンズを含む凹レンズペア、１１３は一対の凸レンズを含む凸レンズペアである。凸レンズペア１１１、凹レンズペア１１２、及び凸レンズペア１１３のそれぞれの一方の３枚のレンズは光軸１０１ａ上に配置されて第１光学系を構成し、他方の３枚のレンズは光軸１０１ｂ上に配置されて第２光学系を構成する。第１光学系及び第２光学系は第１撮像素子１０２ａ及び第２撮像素子１０２ｂ上に被写体像をそれぞれ結像する。凸レンズペア１１３は鏡筒１０３に固定されている。一方、凸レンズペア１１１及び凹レンズペア１１２は、ズーミング及びフォーカシングを可能にするために、光軸１０１ａ，１０１ｂ方向に移動可能に鏡筒１０３に保持されている。第１光学系及び第２光学系の間には、それぞれの光路を互いに分離するための遮光部材１０６，１０７，１０８が設けられている。凸レンズペア１１１と凹レンズペア１１２との間の遮光部材１０６、及び、凹レンズペア１１２と凸レンズペア１１３との間の遮光部材１０７は、遮光板を「乙」字状に折り返すことで伸縮自在である。また、凸レンズペア１１１を通過しない光が第１撮像素子１０２ａ及び第２撮像素子１０２ｂに入射するのを防止するために、第１光学系及び第２光学系は鏡筒１０３を構成する遮光部材１０９で取り囲まれている。
【０００５】
図８の複眼撮像装置では、遮光部材１０６，１０７，１０８を設けることにより、一方の光学系から他方の光学系に不要光が入射するのを防止できるので、一対の光軸１０１ａ，１０１ｂ間距離を小さくすることができ、複眼撮像装置を小さくすることができる。
【０００６】
一般に遮光部材１０６，１０７，１０８，１０９には、光を通過させない遮光性と、光を反射させない低反射性とが要求される。低反射性を実現するために、通常、遮光部材の表面は、光の反射を抑えるために光を吸収する塗装（例えばつや消し塗装）が施されたり、光を散乱させるために粗面化されたりする。しかしながら、図８の複眼撮像装置の遮光部材１０６，１０７，１０８，１０９の表面にこのような処理を施しても、遮光部材１０６，１０７，１０８，１０９で反射した不要光が撮像素子１０２ａ，１０２ｂに入射するのを完全に防止することはできない。撮像素子１０２ａ，１０２ｂの一方にこのような不要光が入射すると、不要光が入射した撮像素子が撮影した画像にノイズ（ゴースト）が発生する。このゴーストは、画像を劣化させるとともに、撮像素子１０２ａ，１０２ｂがそれぞれ撮影した２つの画像を比較して被写体までの距離を測定する際の障害となり、距離測定の精度が劣化する。
【０００７】
特許文献３には、ゴーストの発生をより高いレベルで防止する遮光板が開示されている。これを図９を用いて説明する。この遮光板１２０は、プリズム層１２１と光吸収層１２２とを備える。プリズム層１２１の表面には、鏡面の斜面を備えた多数の三角プリズムが形成されている。光吸収層１２２は、透明なバインダ樹脂中に光吸収体を分散させてなり、プリズム層１２１と密着している。プリズム層１２１及び光吸収層１２２の屈折率はいずれも１．５程度でほぼ等しい。
【０００８】
プリズム層１２１に入射した光１３１は、プリズム層１２１にその鏡面１２１ａから入射し、プリズム層１２１と光吸収層１２２との界面でほとんど反射することなく光吸収層１２２に導かれ、光吸収層１２２内で減衰する。また、光１３１と異なる角度でプリズム層１２１に入射した光１３２は、プリズム層１２１にその鏡面１２１ａから入射し、光１３２の入射方向に対向しない鏡面１２１ｂで全反射し、プリズム層１２１と光吸収層１２２との界面を通過して光吸収層１２２に導かれ、光吸収層１２２内で減衰する。鏡面１２１ａに入射した光の一部は、プリズム層１２１に入射せずに鏡面１２１ａで反射されるが、その反射光１３３は図９の紙面の上側に向かう。
【０００９】
従って、図９において、上側にレンズ、下側に撮像素子を配置すると、レンズを通過した光が遮光板１２０で仮に反射されたとしても、その反射光１３３が撮像素子側に向かうのを防止できるので、ゴーストの発生を高いレベルで防止することができる。
【特許文献１】特開平４―４３９１１号公報
【特許文献２】特開平７―１５４６６３号公報
【特許文献３】特開２００４−３３３５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図９の遮光板１２０では、プリズム層１２１に入射した光を光吸収層１２２に導くために、プリズム層１２１及び光吸収層１２２の屈折率をほぼ同じにする必要がある。
【００１１】
しかしながら、例えばプリズム層１２１と光吸収層１２２のバインダ樹脂とに同じ材料を用いた場合、バインダ樹脂中に光吸収体（例えばカーボン）を分散させると屈折率が変化するので、プリズム層１２１の屈折率と光吸収層１２２の屈折率とを同じにすることはできない。
【００１２】
このように、プリズム層１２１及び光吸収層１２２の屈折率をほぼ同じにするのは困難であり、これを実現しようとすると、これらに使用できる材料の選択余地が狭まってしまう。
【００１３】
本発明は、材料選択の余地が相対的に広い遮光板を備え、且つ、ゴーストの発生が高いレベルで防止された光学系及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の光学系は、光学レンズを備え、前記光学レンズが撮像領域上に被写体像を結像する光学系であって、前記光学レンズから前記撮像領域に至る光路を外界から分離するための遮光板を更に備え、前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の円柱状レンズと、前記複数の円柱状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の光学系は、光学レンズを備え、前記光学レンズが撮像領域上に被写体像を結像する光学系であって、前記光学レンズから前記撮像領域に至る光路を外界から分離するための遮光板を更に備え、前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の球状レンズと、前記複数の球状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の撮像装置は、それぞれの光軸が互いに平行となるように配置された複数の光学系と、前記複数の光学系と一対一に対応し、対応する前記光学系の光軸に対して略垂直な受光面をそれぞれ有する複数の撮像領域と、前記複数の撮像領域から出力される複数の画像情報に対して所定の処理を行う情報処理部と、互いに隣り合う前記光学系の光路間に設置された遮光板とを備えた撮像装置であって、前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の円柱状レンズと、前記複数の円柱状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の撮像装置は、それぞれの光軸が互いに平行となるように配置された複数の光学系と、前記複数の光学系と一対一に対応し、対応する前記光学系の光軸に対して略垂直な受光面をそれぞれ有する複数の撮像領域と、前記複数の撮像領域から出力される複数の画像情報に対して所定の処理を行う情報処理部と、互いに隣り合う前記光学系の光路間に設置された遮光板とを備えた撮像装置であって、前記遮光板は、その前記光路側の面に並べられた複数の球状レンズと、前記複数の球状レンズを、その前記光路側と反対側の面で保持する樹脂とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、撮像領域に不要光が入射することを抑制できるので、ゴーストの発生を高いレベルで防止することができる。従って、ゴーストのない高品質の画像の取得や、対象物までの高精度な距離測定を実現することができる。
【００１９】
更に、円柱状又は球状のレンズ、及びこれを保持する樹脂の材料選択の余地が広く、高い設計の自由度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明において、前記複数の円柱状レンズ又は前記複数の球状レンズの前記光路側と反対側の前記面が、遮光性を有する樹脂で覆われていることが好ましい。これにより、円柱状レンズ又は球状レンズと樹脂との界面を通過して樹脂内に入射した光を確実に減衰させることができるので、遮光板に入射した後光路側に反射する光の量を少なくすることができる。その結果、撮像領域に入射する不要光を更に低減することができる。
【００２１】
以下、本発明を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１の概略構成を示した断面図である。図１において、１は複眼方式の撮像装置、２は撮像装置１の鏡筒、３は鏡筒２に保持されたレンズアレイ、３ａはレンズアレイ３に形成された第１光学レンズ、３ｂはレンズアレイ３に形成された第２光学レンズ、４は固体撮像素子、４ａは固体撮像素子４上の第１撮像領域、４ｂは固体撮像素子４上の第２撮像領域、５は固体撮像素子４が搭載された基板、６は鏡筒２に形成されたフード、７は遮光板、１０ａは第１光学レンズ３ａの光軸、１０ｂは第２光学レンズ３ｂの光軸である。光軸１０ａと光軸１０ｂとは互いに平行である。第１撮像領域４ａは光軸１０ａ上に設けられ、その受光面は光軸１０ａと直交する。同様に、第２撮像領域４ｂは光軸１０ｂ上に設けられ、その受光面は光軸１０ｂと直交する。第１光学レンズ３ａが第１光学系を構成し、第２光学レンズ３ｂが第２光学系を構成する。
【００２３】
以下の説明の便宜のために、光軸１０ａ，１０ｂと平行な軸をＺ軸、Ｚ軸と直交し、光軸１０ａと光軸１０ｂとを結ぶ直線と平行な軸をＸ軸とする。
【００２４】
第１光学レンズ３ａに入射した被写体（不図示）からの光線は、第１光学レンズ３ａで集光されて、第１撮像領域４ａ上に被写体像を結像する。同様に、第２光学レンズ３ｂに入射した被写体からの光線は、第２光学レンズ３ｂで集光されて、第２撮像領域４ｂ上に被写体像を結像する。固体撮像素子４は、第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂに入射した光線を光電変換して、第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂに結像された２つの画像を２つの画像情報として情報処理部（不図示）に出力する。
【００２５】
情報処理部は２つの画像情報に対して所定の処理を行う。例えば、情報処理部は、２つの画像のうちの一方を基準画像とし、他方を被比較画像とし、基準画像を複数のブロックに分割し、基準画像の各ブロックに対応する同一サイズのブロックを被比較画像中で探索する（パターンマッチング）。これより、ブロックごとに２つの画像間の視差を演算する。そして、得られた視差を元に三角測量の原理を利用して、対象物（被写体）までの距離を演算する。あるいは、被比較画像を２つの画像間の視差量だけ補正して基準画像と合成して、高精細な１つの画像を得ても良い。
【００２６】
図２を用いて本実施形態の撮像装置が被写体までの距離を求める方法を説明する。
【００２７】
図２において、１５は有限距離に設置された被写体、１６ａは第１光学レンズ３ａにより固体撮像素子４上に結像された被写体１５の像、１６ｂは第２光学レンズ３ｂにより固体撮像素子４上に結像された被写体１５の像、１０ａは第１光学レンズ３ａの光軸、１０ｂは第２光学レンズ３ｂの光軸、１８ａは固体撮像素子４上にある第１光学レンズ３ａの撮像中心、１８ｂは固体撮像素子４上にある第２光学レンズ３ｂの撮像中心である。
【００２８】
第１光学レンズ３ａの光軸１０ａ上の有限距離にある被写体１５が発する光線は、第１光学レンズ３ａで集光され、固体撮像素子４上に像１６ａとして結像する。同様に被写体１５が発した光線は、第２光学レンズ３ｂで集光され、固体撮像素子４上に像１６ｂとして結像する。ところが、被写体１５は第２光学レンズ３ｂの光軸１０ｂから離れた場所に存在するため、固体撮像素子４上の撮像中心１８ｂから視差Δだけ離れた位置に像１６ｂが結像される。
【００２９】
ここで、Ｌを被写体距離、Ｂを基線長（即ち、第１光学レンズ３ａの撮像中心１８ａと第２光学レンズ３ｂの撮像中心１８ｂとの間の距離）、ｆを光学系の焦点距離（これは光学レンズ３ａ、３ｂとも同一である）、Δを視差量とすると、次の近似式（１）が成立する。
【００３０】
Ｌ≒Ｂ・ｆ／Δ      （１）
従って、視差量Δを求めることにより、被写体距離Ｌを求めることができる。
【００３１】
被写体距離Ｌを正確に求めるためには、第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂが撮像した２つ画像から視差量Δを正確に求める必要がある。
【００３２】
しかしながら、第１光学レンズ３ａ及び第２光学レンズ３ｂを通過した光が、遮光板７又は鏡筒２の内壁面に入射し、その反射光が第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂにそれぞれ入射すると、第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂが撮像する画像にノイズ（ゴースト）が発生する。第１光学レンズ３ａよりなる第１光学系と、第２光学レンズ３ｂよりなる第２光学系とでは、光学レンズを通過した光に対する遮光板７及び鏡筒２の内壁面の配置が異なるため、同じ被写体からの光であっても、ゴースト発生状態が第１光学系と第２光学系とでは全く異なったものとなる。従って、第１撮像領域４ａ及び第２撮像領域４ｂが撮像した２つの画像間でのパターンマッチングを正確に行うことができず、その結果、視差量Δの演算精度が劣化してしまう。
【００３３】
従って、遮光板７及び鏡筒２の内面は、入射した光を反射させない低反射性に加えて、仮に光が反射したとしても、その反射光が撮像領域４ａ，４ｂに入射するのを可能な限り防止することが、視差量Δ及び被写体距離Ｌを正確に求めるために重要である。
【００３４】
本実施形態の撮像装置１の遮光板７の断面図を図３に示す。
【００３５】
遮光板７は、芯材２２と、芯材２２の両面に付与された樹脂２１と、樹脂２１を介して芯材２２に保持された複数の円柱状のマイクロレンズ２０とを備える。芯材２２は、所望の機械的強度を有し、光不透過性の材料からなることが好ましい。樹脂２１としては、バインダ樹脂成分に例えばカーボン粒子、黒色酸化鉄、黒色有機材料などの光吸収特性を有する材質を分散してなる低反射特性を有する樹脂（低反射樹脂）が好ましい。マイクロレンズ２０は、例えば高純度ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の高い透明性を有する材料からなり、その長手方向がＺ軸と直交する平面と平行になるように配置されている。複数のマイクロレンズ２０の外径はほぼ同一であり、その中心軸がＺ軸と平行な一直線上に並ぶように固定されている。マイクロレンズ２０の、光学レンズから固体撮像素子４に至る光路とは反対側の面は樹脂２１で覆われている。
【００３６】
このような遮光板７は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、平板上に必要数のマイクロレンズ２０を互いに密着して平行に並べる。次いで、このマイクロレンズ２０の片面（上面）に接着剤（例えば紫外線硬化性樹脂）を塗布する。芯材２２の両面に、このように片面に接着剤が付与された複数のマイクロレンズ２０をそれぞれ積層する。次いで、接着剤を硬化する。硬化方法は使用する接着剤の種類に応じて選択される。その後、両面に複数のマイクロレンズ２０が付着した芯材２２を所定の大きさに切断して、遮光板７を得る。上記において、個々のマイクロレンズ２０が別体で形成されている必要はなく、複数のマイクロレンズ２０が一体に形成されたマイクロレンズアレイを用いることも可能である。
【００３７】
遮光板７の機能を図４を用いて説明する。
【００３８】
図４は、遮光板７の一部の拡大断面図である。２３は図４の紙面上方に配置された光学レンズ（不図示）を通過して遮光板７の表面に入射する代表光線、２４は空気とマイクロレンズ２０との界面での表面屈折効果で屈折された後にマイクロレンズ２０内を進行する光線、２５はマイクロレンズ２０と樹脂２１との界面で反射した光線、２６はマイクロレンズ２０と空気との界面で屈折された後に空気中を進行する光線を、それぞれ表す。
【００３９】
図４の紙面上方に配置された光学レンズ（不図示）を通過した被写体からの光線（以下、入射光線という）２３は、遮光板７の表面に設けられたマイクロレンズ２０の表面上の点Ａにて屈折されてマイクロレンズ２０内に入射する。
【００４０】
マイクロレンズ２０内に入射した光線（以下、第１光線という）２４は、マイクロレンズ２０と樹脂２１との界面上の点Ｂに至る。一実施例ではマイクロレンズ２０と樹脂２１の屈折率が共に１．５程度であるため、第１光線２４の大部分はマイクロレンズ２０と樹脂２１との界面を通過して樹脂２１内に導かれて光のエネルギーが熱のエネルギーに変換され、残りは点Ｂで反射され光線（以下、第２光線という）２５となる。
【００４１】
第２光線２５は、マイクロレンズ２０と空気との界面上の点Ｃで屈折され、入射光線２３とほぼ平行な方向に、光線（以下、出射光線という）２６として出射する。
【００４２】
以上のように、本実施形態の遮光板７によれば、遮光板７に入射する入射光線２３の大部分は樹脂２１内に導かれ熱エネルギーに変換される。残りの僅かは、出射光線２６としてマイクロレンズ２０から出射するが、その出射方向は、固体撮像素子４とは反対側（光学レンズ側）である。即ち、遮光板７は、光学レンズを通過した光線がたとえ入射しても、固体撮像素子４側に反射される光線を大幅に低減できるという、撮像領域側への低反射性を有している。その結果、撮像された画像中のゴーストの発生可能性を大幅に低減できる。
【００４３】
入射光線２３と出射光線２６との関係について、マクロレンズ２０付近の拡大断面図を示した図５を用いて説明する。入射光線２３は、点Ａよりマイクロレンズ２０内に入射する。入射光線２３と点Ａでのマイクロレンズ２０の法線とがなす角をθ0とし、第１光線２４と点Ａでのマイクロレンズ２０の法線とがなす角をθ1とし、入射光線２３の相対速度の逆数をｎ0、第１の光線２４の相対速度の逆数をｎ1とすると、
ｎ0・ｓｉｎ（θ0）＝ｎ1・ｓｉｎ（θ1）      ・・・（２）
が成立する。
【００４４】
点Ｂでのマイクロレンズ２０の法線と、第１光線２４及び第２の光線２５とがなす角はそれぞれθ1である。
【００４５】
第２光線２５と点Ｃでのマイクロレンズ２０の法線とがなす角はθ1である。更に、出射光線２６と点Ｃでのマイクロレンズ２０の法線とがなす角をθ2とし、第２光線２５の相対速度の逆数をｎ1、出射光線２６の相対速度の逆数をｎ0すると、
ｎ0・ｓｉｎ（θ2）＝ｎ1・ｓｉｎ（θ1）      ・・・（３）
が成立する。
【００４６】
式（２）及び式（３）より、θ0＝θ2が成立する。
【００４７】
また、点Ａでの法線と点Ｃでの法線とがなす角をαとすると、
２・θ1＝（１／２）・α
が成立する。
【００４８】
さらに、入射光線２３と出射光線２６とがなす角をβとすると、
β＝α−（θ0＋θ2）      ・・・（５）
が成立する。
【００４９】
従って、式（２）〜式（５）より、
β＝４・ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1・ｓｉｎ（θ0））−２・θ0
の関係を得ることが出来る。
【００５０】
ここで、ｎ0／ｎ1＝０．６６７とすると、入射光線２３の角θ0と、出射光線２６と入射光線２３とがなす角βとの関係は図６のようになる。図６より、入射光線２３と出射光線２６とがなす角βの最大値は２３度となり、本構成では、出射光線２６は入射光線２３とほぼ同一方向に出射することがわかる。
【００５１】
従って、図１の撮像装置において、光学レンズ３ａ、３ｂから遮光板７のマイクロレンズ２０に入射した光線は、固体撮像素子４側ではなく、光学レンズ３ａ，３ｂ側に出射されるので、固体撮像素子４側に不要光が入射することで撮影した画像にゴーストが発生するのを防止できる。
【００５２】
また、例えばマイクロレンズ２０の材料として透明性の高い材料を用い、且つ樹脂２１の材料として光吸収特性を有する粒子又は粉体を含有させた樹脂を用いることにより、マイクロレンズ２０と樹脂２１との屈折率差が大きくなると、図４の点Ｂに入射した第１光線２４のうち、マイクロレンズ２０と樹脂２１との界面で反射される光の割合が高くなる。この場合、この界面を通過して樹脂２１に入射した光は、樹脂２１中の光吸収材料で熱エネルギーに確実に変換され、この界面でマイクロレンズ２０側に反射した光は、光学レンズ側に向かって出射する。このように、マイクロレンズ２０の屈折率とこれを保持する樹脂２１の屈折率とが一致していなくても、不要光が固体撮像素子４に入射するのを防止できる。従って、マイクロレンズ２０及び樹脂２１の材料の選択余地が広い。
【００５３】
マイクロレンズ２０を出射した出射光線２６が光学レンズ３ａ，３ｂを含むレンズアレイ３等に入射し反射されて固体撮像素子４に入射する可能性がある。このため、光学レンズ３ａ，３ｂ及びレンズアレイ３の固体撮像素子４側の面に反射防止膜を形成することが好ましい。これにより固体撮像素子４に入射する不要光を更に低減することができる。
【００５４】
入射光線２３のマイクロレンズ２０の外面に対する入射角によっては、入射光線２３がマイクロレンズ２０の表面で全反射されて固体撮像素子４に入射する可能性がある。従って、マイクロレンズ２０の表面（特に、樹脂２１で覆われていない部分）には反射防止膜が形成されていることが好ましい。特に、光学レンズ３ａ，３ｂからＺ軸方向に遠く離れたマイクロレンズ２０ほど入射光線２３の入射角が大きくなるので、このようなマイクロレンズ２０には反射防止膜が形成されることが特に好ましい。反射防止膜としては、ＳｉＯ2、アルミナ、フッ化マグネシウム、酸化チタンなど反射防止膜として周知の材料を用いることができる。また、その形成方法は、蒸着、スパッタ等の薄膜形成方法や、スピンコート、印刷等の厚膜形成方法を、形成する膜の材料等を考慮して適宜選択して用いることができる。
【００５５】
以上のように、図１に示した本発明の複眼方式の撮像装置によれば、光学レンズ３ａ，３ｂを通過し遮光板７で反射され固体撮像素子４に入射する不要光を著しく低減することができるので、このような不要光によって発生するゴーストの発生を防止することができる。これにより、２つの撮像領域４ａ，４ｂが撮像した２つの画像を用いたパターンマッチングによって得られる視差分布の精度を著しく向上することができるので、被写体までの測距精度を向上することが可能となる。また、ゴーストの発生を防止できることから、高品位の画像を取得することも可能となる。
【００５６】
上記の説明では、芯材２２の両面に樹脂２１を介して複数のマイクロレンズ２０を配置した遮光板を、図１に示す互いに隣り合う光学系間の遮光板７として使用する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光学レンズ３ａ，３ｂから撮像領域４ａ，４ｂに至る光路を外界から分離するための鏡筒２の内面に、樹脂２１を介して複数のマイクロレンズ２０を上記と同様に固定しても良い。また、図１に示すような複数の光学系を有する複眼方式の撮像装置ではなく、単一の光学系を有する単眼方式の撮像装置において、その光学レンズから撮像領域に至る光路を外界から分離するための鏡筒の内面に、樹脂を介して複数のマイクロレンズを上記と同様に固定しても良い。このように撮像装置の鏡筒の内面に複数のマイクロレンズを配置した場合にも、光学レンズを通過し鏡筒の内面に入射した光が撮像領域側に反射されるのを防止することができる。
【００５７】
上記の説明では、芯材２２の表面に円柱状のマイクロレンズ２０を設ける例を示したが、マイクロレンズの形状はこれに限定されず、例えば図７に示すように球状のマイクロレンズ２７を芯材２２の表面を覆うように樹脂２１介して固定しても良い。球状のマイクロレンズ２７を用いる場合、円柱状のマイクロレンズ２０を球状のマイクロレンズ２７に置き換えて上記の説明をそのまま、或いは自明の変更を適宜加えて適用することができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の利用分野は特に制限はないが、被写体の画像を高品位で取得したり、被写体までの距離を高精度で測定したりすることを可能にするので、例えば、モバイル機器用カメラ、監視カメラ、車載用カメラ、デジタルムービーカメラ、デジタルスチールカメラなど撮像素子を利用する光学系及び撮像装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、被写体までの距離を三角測量の原理に基づいて求める方法を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、遮光板の概略構造を示した断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、遮光板の機能を説明する一部拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、マクロレンズ付近の拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、入射光線の角に対する出射光線の出射方向を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、遮光板の別の概略構造を示した断面図である。
【図８】図８は、従来の複眼撮像装置の一例の概略構成を示した断面図である。
【図９】図９は、従来の複眼撮像装置の別の例に使用される遮光板の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  撮像装置
２  鏡筒
３  レンズアレイ
３ａ  第１光学レンズ
３ｂ  第２光学レンズ
４  固体撮像素子
４ａ  第１撮像領域
４ｂ  第２の撮像領域
５  基板
６  フード
７  遮光板
１０ａ  第１光学レンズの光軸
１０ｂ  第２光学レンズの光軸
１５  有限距離に設置された被写体
１６ａ  第１光学レンズにより固体撮像素子上に結像された被写体像
１６ｂ  第２光学レンズにより固体撮像素子上に結像された被写体像
１８ａ  第１光学レンズの撮像中心
１８ｂ  第２光学レンズの撮像中心
２０  円柱状のマイクロレンズ
２１  樹脂
２２  芯材
２３  光学レンズを通過して遮光板の表面に入射した代表光線
２４  空気とマイクロレンズとの界面で屈折されてマイクロレンズ内を進行する光線（第１光線）
２５  マイクロレンズと樹脂との界面で反射した光線（第２光線）
２６  マイクロレンズと空気との界面で屈折されて空気中を進行する光線
２７  球状のマイクロレンズ
【図１】
2008276135.tif 000003
【図２】
2008276135.tif 000004
【図３】
2008276135.tif 000005
【図４】
2008276135.tif 000006
【図５】
2008276135.tif 000007
【図６】
2008276135.tif 000008
【図７】
2008276135.tif 000009
【図８】
2008276135.tif 000010
【図９】
2008276135.tif 000011