(57)【要約】【課題】撮像素子に光量調整等の機能を持たせ、撮像レンズと撮像素子との光学的な調整を簡素化する構造とすることにより、小型で低コストの撮像装置を実現できる撮像素子を提供することを目的とする。【解決手段】被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する撮像チップと、各撮像チップに対応し、該撮像チップに入射する光量を増加させるマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが、前記撮像チップの光線入射側に配置され、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させるマイクロレンズアレイプレート移動手段により、小型で、簡易に撮像チップに入射する光量を調整することができる撮像素子を提供する。【選択図】　　　図１
2004096358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが、前記撮像チップの光線入射側に配置され、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させるマイクロレンズアレイプレート移動手段を備えた撮像素子。
【請求項２】
前記相対的な移動方向が、光軸方向である請求項１に記載された撮像素子。
【請求項３】
前記相対的な移動方向が、光軸方向に交差する方向である請求項１または請求項２に記載された撮像素子。
【請求項４】
前記撮像チップの光線入射側に配置され、複数の微小開口を備える開口アレイプレートと、該開口アレイプレートを前記撮像チップに対し移動する開口アレイプレート移動手段とを有する請求項１から請求項３のいずれかに記載された撮像素子。
【請求項５】
等間隔に配列され、被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを等間隔に配列したマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが前記撮像チップの光線入射側に配置されるとともに、以下の条件を満足する撮像素子。
ＰＰ＞ＰＬ
ここで、ＰＰは隣り合う受光部の間隔であり、ＰＬは隣り合うマイクロレンズの間隔である。
【請求項６】
前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させる移動手段を備え、該移動方向が光軸方向である請求項５に記載された撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラやビデオカメラ等に用いられる撮像装置は、図１２に示すように、撮像レンズと、赤外カットフィルターと、ローパスフィルターと、撮像チップとから構成されている。さらに、撮像レンズには、光量を調整するための絞り機構と、ピント合わせを行うための移動手段とが備えられている。また、撮像素子としてよく知られているＣＣＤは、撮像チップと、セラミックス基板と、カバーガラスとから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような撮像装置は、構成部品が多く、組立が複雑である。加えて、撮像レンズと撮像素子との位置関係を調整する調整機構が必要であるため、装置が大型化し、コストの面でも不利になるといった問題があった。また、受光部が狭いピッチで配列された撮像装置において、機械的な絞り機構によって光量調整を行う構成では、次のような問題が生じる。すなわち、絞り機構によって光量調整を行うと、光束径を制限することになる。光束径が制限されると、集光位置での光スポットの径が変化する。そこで、例えば、光量を減少させるために、光束径を小さくすると、回折によって集光位置での光スポット径が広がる。そのため、本来入射するはずの受光部の隣にある受光部にも光が入射する。その結果、解像度が低下してしまう（この現象を、回折ボケとする。）。このように、上記の構成では、絞り機構が十分に機能しない場合が生じ、光量調整を最適に行うことが困難であるという問題があった。さらに、撮像装置においては、用いられる撮像レンズの特性により、マイクロレンズアレイに入射する光の入射角が異なり、適切な調整を行わないと、撮像した画像において端部へ行く程、画像が暗くなるコーナーシェーディングという現象が生ずるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の第１の目的は、撮像素子に光量調整等の機能を持たせたり、撮像レンズと撮像素子との光学的な調整を簡素化する構造を有する、小型で低コストの撮像装置を実現できる撮像素子を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列を最適化し、併せて、撮像レンズと撮像チップとの光学的な調整を行うことにより、コーナーシェーディング現象の発生を抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが、前記撮像チップの光線入射側に配置され、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させるマイクロレンズアレイプレート移動手段を備えた撮像素子を提案している。
【０００６】
この発明によれば、各々の受光部の各々に対応するマイクロレンズをマイクロアレイプレートとして一体化し、これを撮像チップの光線入射側に設けている。したがって、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップとの相対的な位置関係を変化させれば、撮像チップに入射する光量を変化させることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された撮像素子について、前記相対的な移動方向が、光軸方向である撮像素子を提案している。
【０００８】
本発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを光軸方向に移動させることができる。これにより、受光部に入射する光の径が変化するので、受光部に入射する光量を変化させることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された撮像素子について、前記相対的な移動方向が、光軸方向に交差する方向である撮像素子を提案している。
【００１０】
本発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対して、光軸方向に交差する方向に移動させることができる。これにより、マイクロレンズの中心と撮像チップの中心とが一致している時を最大として、受光部に入射する光量を変化させることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載された撮像素子について、前記撮像チップの光線入射側に配置され、複数の微小開口を備える開口アレイプレートと、該開口アレイプレートを前記撮像チップに対し移動する開口アレイプレート移動手段とを有する撮像素子を提案している。
【００１２】
この発明によれば、移動手段の作動により、複数の微小開口を備える開口アレイプレートを撮像チップに対し光軸方向に移動することによって、絞りの役割を果たすことができる。また、開口アレイプレートを撮像チップに対し光軸方向に交差する方向に移動させれば、遮光の効果により、メカニカルシャッタと同様の機能を果たすこともできる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、等間隔に配列され、被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを等間隔に配列したマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが前記撮像チップの光線入射側に配置されるとともに、以下の条件を満足する撮像素子を提案している。
ＰＰ＞ＰＬ
ここで、ＰＰは隣り合う受光部の間隔であり、ＰＬは隣り合うマイクロレンズの間隔である。
【００１４】
この発明によれば、隣り合う受光部の間隔が隣り合うマイクロレンズの間隔よりも広い。そのため、各受光部の中心と各マイクロレンズの中心との相対位置が、マイクロレンズアレイプレートの中心部から遠ざかるほど、マイクロレンズが受光部に対してマイクロレンズアレイプレートの中心方向にずれる位置関係となる。したがって、マイクロレンズに対する光の入射角が大きい場合でも、周辺部の受光部に入射する光量を補正することができる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載された撮像素子について、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させる移動手段を備え、該移動方向が光軸方向である撮像素子を提案している。
【００１６】
この発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップとの距離が変化する方向に移動させれば、マイクロレンズの入射角に応じて、適切な調整を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る撮像素子について図１から図３を参照して詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態に係る撮像素子は、図１から、マイクロレンズアレイプレート１ａと、撮像チップ２と、ガイド３と、ピエゾアクチュエータ４と、平行板バネ５と、制御装置６と、ドライバ装置７とを備えている。マイクロレンズアレイプレート１ａは、撮像チップ２内の受光部１０に光を集光するマイクロレンズ９を各々の受光部１０に対応してアレイ状に配置したプレートである。撮像チップ２は、照射された光の強弱による光学像をその強弱に応じた信号電荷に変換する素子である。
【００１８】
ガイド３は、マイクロレンズアレイプレート１ａを受光部１０に対して位置決めする部材であり、マイクロレンズアレイプレート１ａの光軸方向の移動を規制する。また、ガイド３には、マイクロレンズアレイプレート１ａの移動時に、マイクロレンズアレイプレート１ａが上側に飛び出さないように、図１（ｃ）に示すような溝がその両端に設けられている。ピエゾアクチュエータ４は、平行板バネ５の弾性力に抗する状態で配置されており、電圧を印加することによって一定方向に伸縮する。
【００１９】
ピエゾアクチュエータ４の一端は、撮像装置のセラミックパッケージ８の内側側面に接着固定されている。平行板バネ５の一端も同様に、セラミックパッケージ８の内側側面に固定されている。（図１（ａ））従って、ピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５は、基本的に補助的な支持部材を必要としない構造となっている。ただし、本実施形態のように、マイクロレンズアレイプレート１ａを保持しているガイド３の一面を広くし、この面でピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５を支持してもよい。このような構成にすれば、ピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５をより確実に固定することができる。
【００２０】
制御装置６は、撮像チップ２内の受光部１０での光量を最適にするために、マイクロレンズアレイプレート１ａの位置を制御する。また、ドライバ装置７は、制御装置６から入力した制御信号を増幅してピエゾアクチュエータ４に印加する。これにより、マイクロレンズアレイプレート１ａと撮像チップ２との位置関係を変化させる。マイクロレンズアレイプレート１ａおよび撮像チップ２には、マイクロレンズ９や受光部１０が正方格子状に所定のピッチＰで配列されている。
【００２１】
また、マイクロレンズアレイプレート１ａは撮像チップ２に対し、ピッチＰ以下の変位で並進移動するように平行板バネ５により支持されている。なお、ピエゾアクチュエータ４に電圧を印加しない中立状態においては、各マイクロレンズ８の中心とこれに対応する受光部１０の中心とがおおむね一致するような位置関係が保たれている。（図１（ａ）参照）また、この時、図３（ａ）から、マイクロレンズ９の作用により形成される瞳の径は、受光部１０の直径に略一致するように設定されている。
【００２２】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
マイクロレンズ９の中心と受光部１０の中心とが一致するような位置関係にあるとき、撮像チップ２の受光部１０での光量は最大となる。この状態から図２に示すように、制御装置６の指令によりドライバ装置７からの電圧がピエゾアクチュエータ４に印加されると、この電圧に応じてピエゾアクチュエータ４が伸縮する。ピエゾアクチュエータ４が伸縮すると、撮像チップ２のピッチＰに対して、これより小さい値の範囲で光軸と直交する方向にマイクロレンズアレイプレート１ａがシフトする。マイクロレンズアレイプレート１ａがシフトすると、マイクロレンズ９の瞳が受光部１０に対してシフトするため、受光部１０と重なる光束の面積が減少する。その結果、受光部１０に入射する光子数（光量）が減少するため、撮像チップ２における受光量が低下する（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
第１の実施形態によれば、撮像チップ２の受光部１０に対する入射光量が非電気的な明るさ調整機構や撮像チップ２における電気的感度調整で適応できる光量を超えた場合でも、光量調整を行うことができる。また、受光部１０からマイクロレンズ９の瞳を完全にずらすことにより、メカニカルシャッターの代用として機能させることもできる。この場合は、マイクロレンズアレイプレート１ａと撮像チップ２との間の空気層にマイクロレンズ９に対応した開口部を備えたアレイプレートを配置し、受光部１０に固定されたシャッタープレートを設けるとより効果的である。
【００２４】
また、第１の実施形態によれば、撮像レンズ系の機械的な絞りを用いずに光量の調整ができる。そのため、特に狭いピッチで受光部が配列された撮像チップを用いても、回折ボケが生じないので、解像度の高い撮像が可能となる。また、ＮＤフィルタ（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｆｉｌｔｅｒ）を用いる場合に比べて、光量調整を連続的に可変することが容易に行える。すなわち、異なる光学濃度のＮＤフィルタを切り換えるためには、ある程度の切り換え機構が必要となるが、本実施形態における構成によれば、そのような切換機構が必要ないので、装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
さらに、液晶等を用いた光量可変素子は一般に高価である。また、温度変化に対する安定性が良くないため、特に発熱を生じる撮像素子に近接して使用することができない。本実施形態においては、係る素子を使用する必要がなく、安価な構成を実現することができる。また、本実施形態においては、高速に光量を変化させることが可能である。そのため、例えば、露出オーバーな画像や露出アンダーな画像を適切な明るさで高速に撮像できる。よって、これらの画像を合成した高ダイナミックレンジ画像を、短い時間間隔で得ることができる。また、撮像する時間間隔が短いので像にぶれがなく、画像合成による２画像のずれを減少できる。このように、本実施形態では、ダイナミックレンジの拡大を適用できる撮影シーンが増える。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る撮像素子について図４を参照して詳細に説明する。
本発明の第２の実施形態に係る撮像素子は、マイクロレンズアレイプレート１ａが、ガイド３により光軸方向にのみ移動するように保持されている。ピエゾアクチュエータ４は、ガイド３の内側に配置されており、電圧を印加することにより、光軸方向に伸縮する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。ピエゾアクチュエータ４への電圧の印加は、ドライバ装置７により行われ、ドライバ装置７は制御装置６により制御されている。本実施形態によれば、マイクロレンズアレイプレート１ａを光軸方向に移動することにより、受光部１０に入射する光束の径が変化する。これにより、受光部１０に入射する光量を適宜調整することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る撮像素子について図５を参照して詳細に説明する。
本発明の第３の実施形態に係る撮像素子は、被写体像を結像する撮像レンズ２１と、結像を読み取る撮像チップ２と、撮像チップ２の受光部１０を保護する保護プレート２３と、保護プレート２３と一体に形成されたスペーサー２５とから構成されている。撮像チップ２の受光部１０と保護プレート２３間には空気層２４があり、所定のスペーサー２５によるギャップｄｇを有する。撮像レンズ２１は、撮像レンズ２１の最終面から所定の空気換算光学距離だけ離れた位置に、被写体像が結像するように構成されている。図５では、実際の距離ｌｏの空気換算光学距離が、接合層２２の持つ空気換算光学距離、保護プレート２３の持つ空気換算光学距離およびギャップｄｇによる空気層２４の光学距離の和に等しくなるように構成されている。撮像レンズ２１は、図５に示すように、面貼り合わせで構成されたロッドレンズ形状になっており、撮像レンズ２１の最終面は、保護プレート２３と結合しやすいように、平面形状に成形されている。
【００２８】
次に、第３の実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る保護プレート２３は、その厚み（上面から脚部底面までの長さ）が所定の値になるように正確に製作されている。したがって、これにより、撮像チップ２の受光部１０までの間隔を正確に保つことができる。また、撮像レンズ２の一端が平坦な面を有する構成にし、この面から所定の距離に像が形成されるようにすれば、この面を保護プレート２３に貼り合わせるだけで、撮像レンズ２１の像位置と撮像チップ２の受光部１０の位置を一致させることができる。
【００２９】
さらに、保護プレート２３の撮像チップ側面をマイクロレンズアレイプレートにすることもできる。このようにすれば、マイクロレンズアレイプレートから撮像チップ２の受光部１０までの距離を正確に保つことができる。また、撮像チップ２の平面度が高いことから、セラミックパッケージ８で保持する場合に比べて、組立時の調整が容易になる。すなわち、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップ２とを高い平行度で容易に位置決めできる。このとき、撮像レンズ２１の結像面は、マイクロレンズの位置近傍になるように、プレート厚等を設定することが合焦上好ましい。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る撮像素子について図６を参照して詳細に説明する。
本発明の第４の実施形態に係る撮像素子は、被写体像を結像する撮像レンズ２１と、結像を読み取る撮像チップ２と、撮像チップ２の受光部１０を保護するとともに、集光効率を向上させるマイクロレンズアレイプレート１ｂと、マイクロレンズアレイプレート１ｂを支持するガイド３と、ガイド３の内側に配置されたピエゾアクチュエータ４と、赤外域の光をカットする赤外フィルター２６と、画像のエッジ部で発生しやすいモアレを低減させるためのローパスフィルター２７とから構成されている。
【００３１】
マイクロレンズアレイプレート１ｂは、マイクロレンズ９の光学的なパワーをもつ面が撮像チップ２の受光部１０側に配置され、もう一方の面は、ローパスフィルター２７および赤外フィルター２６を介して撮像レンズ２１に接合している。撮像チップ２の受光部１０と、マイクロレンズアレイプレート１ｂの間には、ピエゾアクチュエータ４が配置され、図示しない制御装置６からの制御電圧によって、光軸方向に伸縮する。撮像レンズ２１は、面貼り合わせで構成されたロッドレンズ形状となっており、最終面はマイクロレンズアレイプレート１ｂと結合しやすいように、略相似形状に成形されている。
【００３２】
第４の実施形態によれば、撮像レンズ２１とマイクロレンズアレイプレート１ｂとの光学距離が正確に定められている。また、マイクロレンズアレイプレート１ｂは、撮像チップ２に対して、光軸方向に移動可能な構成となっている。したがって、マイクロレンズアレイプレート１ｂを撮像チップ２に対して、光軸方向に移動すれば、撮像チップ２の受光部１０に対する光量を適切に制御することができる。また、撮像レンズ２１、赤外カットフィルター２６、ローパスフィルター２７およびマイクロレンズアレイプレート１ｂの厚みや平面度は、高い精度で管理されているため、組立容易で、高精度の撮像素子を構成することができる。
【００３３】
次に、本発明の第５の実施形態に係る撮像素子について図７乃至図１０を参照して詳細に説明する。
本発明の第５の実施形態に係る撮像素子は、第１の実施形態に係る撮像素子に対して、撮像レンズの判別装置３０と、この判別結果を記憶する記憶装置３１とを有している。判別装置３０は撮像レンズ２１の種別を判別し、これに基づく撮像チップ２への入射角データを検出して、記憶装置３１に出力する。制御装置６は、記憶装置３１に記憶された入射角データに基づき、アクチュエータ４の移動量を制御する。
【００３４】
図７に示すように、撮像チップ２とマイクロレンズ９は、正方格子状におのおのピッチＰＰ、ＰＬで配置されている。そしてＰＰ＞ＰＬの条件および画面端までの累積ピッチずれがＰＬ以下になる条件を満たすように配置されている。判別装置３０は用いられる撮像レンズ２１ごとに、そのレンズの種別を判断するため、レンズとの間で、通信あるいは、機械的若しくは光学的なコード読み取り機能を有する。
【００３５】
次に、第５の実施形態の作用について説明する。
一般に、撮像レンズ２１には、様々な光学特性をもつものがある。特に、撮像装置において、テレセントリック性の強弱は、周辺部に配置されたマイクロレンズに対して、斜め方向から光が入射する際の入射角に関係する。例えば、入射角によっては、撮像チップ２の受光部１０の中央部に光束の中心が入射しないという現象を生ずる（図１０参照）。この現象は、周辺部にいく程、顕著に現れる。そこで、本実施形態においては、前述の構成を備えることにより、上記の問題を改善することができる以下の作用を有する。
【００３６】
本実施形態においては、撮像レンズ２１を撮像装置に接続すると、判別装置３０がレンズの種別、焦点位置、焦点距離、絞り値などのレンズ情報を読み取る。次に、判別装置３０は、レンズの種別情報を記憶装置３１に出力する。このレンズ種別情報は、記憶装置３１が該当レンズの入射角データの算出、若しくは入射角の選択を行うのに必要な情報である。記憶装置３１は、記憶されているレンズの種別と各種パラメータから入射角データを算出し、あるいはデータテーブルから選択して制御装置６に出力する。
【００３７】
制御装置６は、入射角データに基づいて図８（ａ）、（ｂ）に示すように、その入射角θの光線に見合ったアクチュエータ４の移動量を算出する。そして、移動量に相当する電圧を、ドライバ装置７からアクチュエータ４に印加する。その結果、マイクロレンズアレイプレート１ａと受光部１０間のギャップｄが所定の値となる。図８（ａ）は、撮像レンズ２１のテレセントリック製が弱く、斜め入射が多い場合の例である。この場合、マイクロレンズアレイプレート１ａは、撮像チップ２に近接した位置に位置決めされる。一方、テレセントリックに近いレンズを用いたときは、図８（ｂ）のように、撮像チップ２とマイクロレンズアレイプレート１ａとを離すことで最適化を図る。
【００３８】
このように、第５の実施形態によれば、マイクロレンズ９に対する光の入射角θに応じて、マイクロレンズアレイ１ａと撮像チップ２の受光部１０とのギャップｄを変更することにより、撮像素子周辺部に発生するコーナーシェーディングを効果的に抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明には、以下のものが含まれる。
【付記】
（付記項１）等間隔に配列され、被写体からの光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを、隣り合うマイクロレンズとの間隔が異なるように配置したマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが前記撮像チップの光線入射側に配置されている撮像素子。
【００４０】
（付記項２）前記隣り合うマイクロレンズとの間隔が、マイクロレンズアレイの中央部における間隔よりも、周辺部における間隔のほうが広い付記項１に記載された撮像素子。
【００４１】
（付記項３）以下の条件を満足することを特徴とする付記項１または付記項２に記載された撮像素子。
ｄ＜Ｄ
ここで、ｄは、マイクロレンズアレイプレートの中心に位置するマイクロレンズから最も外側に位置するマイクロレンズまでの距離であり、Ｄは、前記中心に位置するマイクロレンズに対応する受光部から最も外側に位置する受光部までの距離である。
【００４２】
（付記項４）前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させる移動手段を備え、該移動方向が、光軸方向である付記項１から付記項３のいずれかに記載された撮像素子。
【００４３】
（付記項５）被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートと、撮像レンズとを有し、前記マイクロレンズアレイプレートと前記撮像レンズとが接着剤により一体化されているか、あるいは前記マイクロレンズアレイプレートと前記撮像レンズとが光学フィルタを介して接合されている撮像素子。
【００４４】
これらの発明によれば、一定の条件の下で、マイクロレンズと撮像チップを配列できるので、マイクロレンズに対する光の入射角が大きく、かつ、撮像レンズにより形成された像に歪が存在する場合でも、周辺部の撮像チップに入射する光量を補正することができる。また、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを光軸方向に移動させれば、マイクロレンズの入射角に応じて、適切な調整を行うことができる。
【００４５】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第１および第２の実施形態においては、マイクロレンズアレイプレートをアクチュエータにより微小移動する場合について説明したが、撮像レンズに対してマイクロレンズアレイプレートを固定して、撮像チップ側を微動させてもよい。また、本発明の実施形態においては、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップの配列に対して平行に移動する場合について説明したが、これに限らず、マイクロレンズアレイプレートを４５度の方向に、配列ピッチＰ以下で、しかも、各撮像チップに対するずれがほぼ一定となるように移動するようにしてもよい。
【００４６】
また、本発明の実施形態においては、平行板バネによるガイドを用いたが、これに限らず、並進移動できる機構であれば、通常の突き当てやくし歯状の静電アクチュエータを用いてもよい。さらに、アクチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いて説明をしたが、これに限らず、電磁アクチュエータや、形状記憶合金、表面波アクチュエータ、静電アクチュエータ等を用いてもよい。
【００４７】
第３の実施形態においては、保護プレートと一体にスペーサーを設けたが、これを別体とする構成としてもよい。また、第４の実施形態においては、赤外フィルタやローパスフィルタをマイクロレンズアレイに貼り付けた例を説明したが、これらを一体に構成したものでもよい。さらに、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップとの間に介在する空気層には、撮像チップ表面の保護やギャップの保持のため、空気との屈折率差を考慮した上で、不活性ガスや光学オイル等を充填してもよい。
【００４８】
第５の実施形態においては、コーナーシェーディングの補正のためにマイクロアレイレンズを光軸方向に微動させたが、光軸を中心に微小回転する方法でもよい。ただし、この場合は、あらかじめ、マイクロレンズアレイプレートの中心部にあるマイクロレンズの瞳位置とこれに対応する撮像チップの受光部をシフトさせて配置し、さらに中心部の感度を低下させておいて、周辺部にいくほど、マイクロレンズの瞳位置が受光部に入射する面積を増加するように逆コーナーシェーディングをかけるような構成にしておくことが望ましい。
【００４９】
第５の実施形態においては、コーナーシェーディングの補正のためにマイクロアレイレンズを光軸方向にアクチュエータを用いて移動する方法を説明したが、コーナーシェーディングは、撮像レンズの特性に依存するものであり、一度、調整を行えば、改善効果をしばらくは維持することができる。そこで、図１１のように、コーナーシェーディングの状態をモニターしながら、調整ネジリングでマイクロレンズを保持するマイクロレンズホルダーを可動して、マイクロレンズと撮像チップとの位置関係を調整したのち、これを接着剤で固定する方法でもよい。
【００５０】
また、第５の実施形態においては、撮像チップ間、マイクロレンズ間をそれぞれ等間隔とし、撮像チップの間隔をマイクロレンズの間隔に対して広くする場合について説明したが、マイクロレンズアレイプレートの中心においては、撮像チップの受光部の中心とマイクロレンズの中心とを略一致させ、マイクロレンズアレイプレートの中心以外の部分においては、マイクロレンズの中心が撮像チップの受光部の中心に対してマイクロレンズアレイプレートの中心方向にずれて配列され、そのずれ量がマイクロレンズアレイプレートの中心からの距離に応じて変化するように構成してもよい。したがって、こうした配列になれば、例えば、撮像チップの間隔を等間隔とし、マイクロレンズの間隔を可変してもよいし、マイクロレンズの間隔を等間隔として、撮像チップの間隔を可変してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１によれば、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップの受光部の位置関係を調整し、撮像チップの受光部における光量調整を容易に行うことができるという効果がある。また、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、絞り機構等を削除して構造を簡略化することができるため、組立容易で小型の撮像装置を構成できるという効果がある。
【００５２】
また、本発明の請求項５によれば、マイクロレンズアレイプレート上のマイクロレンズの配置を最適化するとともに、併せて、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、コーナーシェーディングを抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る平面図および断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイプレートをシフトさせた場合の平面図および断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズが形成する瞳位置と受光部における集光領域の関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る平面図および断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る構成図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るマイクロレンズと受光部の関係を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る撮像レンズのテレセントリック性とマイクロレンズに入射する光線の関係を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る撮像レンズのテレセントリック性と受光部に入射する光線の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る調整部の構成図である。
【図１２】従来例に係る撮像装置の構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ・・・マイクロレンズアレイプレート、２・・・撮像チップ、　　　３・・・ガイド、４・・・ピエゾアクチュエータ、５・・・平行板バネ、
６・・・制御装置、７・・・ドライバ装置、８・・・セラミックパッケージ、
９・・・マイクロレンズ、１０・・・受光部、１１・・・瞳位置、
１２・・・集光領域、２１・・・撮像レンズ、２２・・・接合層、
２３・・・保護プレート、２４・・・空気層、２５・・・スペーサ、
２６・・・赤外フィルター、２７・・・ローパスフィルター、
３０・・・判別装置、３１・・・記憶装置、３２・・・マイクロレンズホルダー、
３３・・・ガイドピン、３４・・・調整ネジリング、３５・・・固定用接着剤、
【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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