(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、
前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、
前記複数の光学レンズが行方向と列方向に沿ったアレイ状に配置され、
前記光学レンズの被写領域側に、前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する迷光遮断部材が設けられ、
前記迷光遮断部材は、平面視において前記光学レンズの集合を囲み、該光学レンズの集合の外形に略相似形の矩形窓を有する部材であり、
前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項２】
被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、
前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、
前記光学レンズの被写領域側に、前記光学レンズへ集光される光の進路を変更するプリズムが設けられ、
前記プリズムの被写領域側に、前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する迷光遮断部材が設けられ、
前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項３】
被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、
前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、
前記光学レンズの被写領域側に、前記各光学レンズへ集光される光の進路を変更するプリズムが設けられ、
前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する前記プリズムの表面に貼付されたシールからなる迷光遮断部材が設けられ、
前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする複眼撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複眼撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型カメラを実現するための撮像デバイスとして複眼撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の複眼撮像装置（イメージセンサ）は、複数の光学レンズ（レンズレット）が集積されたレンズレットアレイと、各光学レンズによって形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子（フォトセンサアレイ）とを備えている。
【特許文献１】特開平１０−８４１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複眼撮像装置では、通常、装置全体の小型化を図るために、光学レンズが密集して設けられ、該光学レンズによって形成される個眼像も固体撮像素子上に互いに接近して形成される。ところが、複眼撮像装置では、上記のように光学レンズが密集し、かつ個眼像が互いに接近して形成されることから、特定の個眼像に当該個眼像を本来形成する光学レンズ以外の光学レンズからの光（以下、迷光という）が入射して干渉し、各個眼像を劣化させ、各個眼像から１枚の合成画像、又はパノラマ画像を生成する場合には、生成される画像が不良になるといった欠点がある。
【０００４】
上記欠点を有さない複眼撮像装置として、光学レンズと固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材（上記特許文献１に記載の複眼撮像装置におけるスペーサ）を設けたものが知られているが、そのような複眼撮像装置では、次に示すような別の問題がある。
【０００５】
すなわち、光学レンズと固体撮像素子との間の空間は狭小な空間であり、当該狭小な空間に壁部材を正確に組み込む工程がどうしても複雑で手間のかかる工程になり、複眼撮像装置自体の製造工程が複雑化するという問題がある。また、壁部材を設けることによって、光学レンズを出射した光のうち出射角度が大きくて迷光になる可能性のある光は、壁部材に進行を阻止されて隣の個眼像にまで到達しないが、壁部材に反射された光は、壁部材によって区切られた内側の固体撮像素子上に到達し、固体撮像素子上に形成されている個眼像に干渉し、該個眼像の画質が劣化するといった問題がある。
【０００６】
従って、迷光の発生を防止して各個眼像の劣化を防止するためには、壁部材の材質や壁面を反射率の特別低いものに構成しなければならないが、そのように構成するためには、複眼撮像装置の製造工程の一層の複雑化を招いたり、コストアップを招いたりする。
【０００７】
そこで、本発明は、複眼撮像装置において、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく迷光の発生を防止でき、迷光による干渉を受けない良質の個眼像を得ることができる複眼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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、前記複数の光学レンズが行方向と列方向に沿ったアレイ状に配置され、前記光学レンズの被写領域側に、前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する迷光遮断部材が設けられ、前記迷光遮断部材は、平面視において前記光学レンズの集合を囲み、該光学レンズの集合の外形に略相似形の矩形窓を有する部材であり、前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、前記光学レンズの被写領域側に、前記光学レンズへ集光される光の進路を変更するプリズムが設けられ、前記プリズムの被写領域側に、前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する迷光遮断部材が設けられ、前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、被写領域からの光を集光する複数の光学レンズと、前記複数の光学レンズによってそれぞれ形成される複数の個眼像を撮像する固体撮像素子と、を備える複眼撮像装置において、前記光学レンズの被写領域側に、前記各光学レンズへ集光される光の進路を変更するプリズムが設けられ、前記各光学レンズから前記固体撮像素子への出射光が各光学レンズにそれぞれ対応する個眼像以外の個眼像に干渉しないように前記光学レンズへの光の入射角度を制限する前記プリズムの表面に貼付されたシールからなる迷光遮断部材が設けられ、前記光学レンズと前記固体撮像素子との間に、各光学レンズからの出射光の進路を光学レンズ毎に区切る壁部材を有さないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、光学レンズの被写領域側に迷光遮断部材が設けられ、光学レンズと固体撮像素子との間に壁部材を有さないので、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく迷光の発生を防止できて、迷光による干渉を受けない良質の個眼像を容易に得ることができる。また、迷光遮断部材は、アレイ状に配置された光学レンズの集合の外形に略相似形の矩形窓を有する部材であるので、迷光の発生を適正に防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、迷光遮断部材は、プリズムに対して被写領域側に設けられるので、光学レンズにプリズムが付設される場合に、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく迷光の発生を防止でき、迷光による干渉を受けない良質の個眼像を容易に得ることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、迷光遮断部材がプリズムの表面に貼付されたシールであるので、複眼撮像装置全体をコンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。本実施形態の複眼撮像装置１は、図１に示されるように、被写領域からの光を集光して所定の焦点平面に複数の個眼像を形成するレンズ光学系２と、レンズ光学系２の焦点平面に配置されレンズ光学系２によって形成される複数の個眼像を電子的な画像情報へ変換する固体撮像素子３と、固体撮像素子３によって変換された画像情報をＡＤコンバータ４を介してディジタル情報として取込むＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５と、ＤＳＰ５に取込まれた画像情報（個眼像）に所定の切出し処理、合成処理等の画像処理を施して１枚の合成画像を生成するマイクロプロセッサ６と、を備える。
【００１９】
レンズ光学系２は、レンズホルダ７によって一平面内に支持され、３行３列のアレイ状に配置された９個の光学レンズＬ（図２参照）と、各光学レンズＬと同位置に絞り開口８を有する板状絞り部材９と、板状絞り部材９から所定の距離Ｄだけ離間した位置に設けられ、被写領域から各絞り開口８へ入射する光の入射角度を制限する迷光遮断部材１１と、光学レンズＬから固体撮像素子３へ向けて出射される光の近赤外線領域をカットするフィルタ１２と、固体撮像素子３のカバーガラス１３と、を備える。フィルタ１２は、レンズホルダ７の下面に固定されたホルダ部材１４の中空部分に支持され、カバーガラス１３はホルダ部材１４の下面に支持されている。
【００２０】
固体撮像素子３は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサから構成され、表面に、各光学レンズＬに対応する９個の個眼像Ｍが形成される（図３参照）。図３において、文字Ａが撮像されたときの個眼像Ｍが例として示されている。各光学レンズＬによって固体撮像素子３上に結像される個眼像Ｍは円形であるが、マイクロプロセッサ６によって切出し処理される画像は、当該円形に内接する長方形（正方形でもよい）である。切出し処理される長方形の画像Ｎを図３に示す。
【００２１】
９個の光学レンズＬは、図２に示されるように、長方形状に集合して配置され（正方形状でもよい）、迷光遮断部材１１は、平面視において、光学レンズＬの全体集合Ｑを囲み、光学レンズＬの全体集合Ｑの外形（長方形）に相似形の長方形窓１５を有する。そして、迷光遮断部材１１は、該迷光遮断部材１１と絞り開口８を通って各光学レンズＬに集光され、各光学レンズＬから固体撮像素子３へと出射する光が、各光学レンズＬにそれぞれ対応する個眼像Ｍ以外の個眼像Ｍに入射しないように、長方形窓１５の辺の長さＴａ、Ｔｂ及び迷光遮断部材１１の板状絞り部材９からの離間距離Ｄが設定されている。
【００２２】
長方形窓１５の辺の長さＴａ、Ｔｂ及び迷光遮断部材１１の板状絞り部材９からの離間距離Ｄについて、図１を参照して具体的に説明する。本実施形態の各光学レンズＬは約３０°の画角を有し、各光学レンズＬの画角範囲内において各光学レンズＬによって集光される光の角度範囲θａ（以下、有効画角入射範囲という）、及び該有効画角入射範囲θａから集光された光が各光学レンズＬを出射して固体撮像素子３方向へ向かい各個眼像Ｍを形成する角度範囲θｂ（以下、有効画角出射範囲という）が図１に示される。各光学レンズＬから有効画角出射範囲θｂ内に出射された光によって形成される個眼像Ｍは、固体撮像素子３上で互いに重ならないようになっている（図３参照）。
【００２３】
そして、迷光遮断部材１１の板状絞り部材９からの離間距離Ｄ、及び長方形窓１５の辺の長さＴａ、Ｔｂは、各光学レンズＬについて有効画角入射範囲θａ内の光を遮断しないように設定されている。しかも上記の離間距離Ｄ及び辺の長さＴａ、Ｔｂは、有効画角入射範囲θａを超えた外側から各光学レンズに入射する光が、光学レンズＬを介して隣接する個眼像Ｍに入射しないようになっている。光学レンズＬが３行３列に配置される本実施形態の複眼撮像装置１において、光Ｌａ、Ｌｂのように光学レンズＬに斜め前方から入射した光によって隣接する個眼像Ｍに干渉が生じる可能性のある領域は、図３に示される＃状の領域Ｃに限られるので、＃状領域Ｃの部分領域Ｃ１について、代表として説明する。
【００２４】
いま、部分領域Ｃ１において、中央の光学レンズＬから出射して左側の個眼像Ｍに入射する可能性のある光は、図１に示されるように、迷光遮断部材１１の長方形窓１５の右端縁から中央の光学レンズＬの左端へ入射角度αで入射する光Ｌａよりも入射角度の小さな光であるが、この角度α以下の角度で中央の光学レンズＬへ入射する光は、迷光遮断部材１１の右側部１１ｒによって遮断されるので左側の個眼像Ｍまで到達せず、左側の個眼像Ｍは干渉を受けない。同様に、左側の光学レンズＬから出射して中央の個眼像Ｍに入射する可能性のある光は、図１に示されるように、迷光遮断部材１１の長方形窓１５の左端縁から左側の光学レンズＬの右端へ入射角度βで入射する光Ｌｂよりも入射角度の小さな光であるが、この角度β以下の角度で左側の光学レンズＬへ入射する光は、迷光遮断部材１１の左側部１１ｌによって遮断されるので中央の個眼像Ｍまで到達せず、中央の個眼像Ｍは干渉を受けない。
【００２５】
他の部分領域Ｃ２、Ｃ３についても同様に、左側の個眼像Ｍを干渉する可能性のある光が迷光遮断部材１１の右側部１１ｒによって遮断され、中央の個眼像Ｍを干渉する可能性のある光が迷光遮断部材１１の左側部１１ｌによって遮断される。換言すると、左側の３つの個眼像Ｍの列と中央の３つの個眼像Ｍの列との間における干渉は、迷光遮断部材１１の右側部１１ｒと左側部１１ｌによって防止されている。同様に、右側の３つの個眼像Ｍの列と中央の３つの個眼像Ｍの列との間における干渉も、迷光遮断部材１１の右側部１１ｒと左側部１１ｌによって防止され、上側の３つの個眼像Ｍの行と中央の３つの個眼像Ｍの行との間における干渉は、迷光遮断部材１１の上側部１１ｕと下側部１１ｄによって防止され、下側の３つの個眼像Ｍの行と中央の３つの個眼像Ｍの行との間における干渉も、迷光遮断部材１１の上側部１１ｕと下側部１１ｄによって防止されている。
【００２６】
要するに、光学レンズＬが３行３列の長方形に配置された本実施形態の複眼撮像装置１において、光学レンズＬの全体集合Ｑと相似形の長方形窓１５を有する迷光遮断部材１１によって各光学レンズＬへ入射する光の入射角度が適正に制限されて、各光学レンズＬにそれぞれ対応する個眼像Ｍ以外の個眼像Ｍ（隣接する個眼像Ｍ）への干渉が生じず、各個眼像Ｍの（特に、個眼像Ｍ同士が隣接する周辺部分における）画質の劣化が防止される。さらに、本実施形態では、マイクロプロセッサ６が各個眼像Ｍから合成画像を生成するときに、円形の個眼像Ｍから長方形の画像Ｎを切出して用い、長方形画像Ｎは、個眼像Ｍ同士が隣接する部分（干渉が生じる可能性が高い部分）を切取られた画像であるので、画像Ｎに基づいて生成される合成画像の画質が低下することが防止される。
【００２７】
以上のように、本実施形態の複眼撮像装置１は、３行３列の長方形状に配置された光学レンズＬの被写領域側に光学レンズＬの全体集合Ｑと相似形の長方形の窓１５を有する迷光遮断部材１１が設けられているので、隣接する個眼像Ｍに干渉する迷光の発生が適正に防止される。また、迷光遮断部材１１は、光学レンズＬと固体撮像素子３との間の狭小な空間に比べて比較的広い開放された空間に設けられるので、製造工程が複雑化することがない。迷光遮断部材１１は、複眼撮像装置１のケーシングを兼ねたものとしてもよい。
【００２８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図４と図５を参照して説明する。第２の実施形態の複眼撮像装置は、第１の実施形態の複眼撮像装置とほぼ同様の構造を有し、相違する点は、レンズ光学系２の光学レンズＬが１列に配置された３個の光学レンズＬである点（図５参照）と、左右の光学レンズＬの被写領域側に、各光学レンズＬへ集光される光の進路を変更する４５°直角プリズム２０ｌ、２０ｒが設けられている点と、迷光遮断部材２１が１つの窓ではなく各光学レンズＬに入射する光に対応する３つの窓２２ｌ、２２ｃ、２２ｒを有する点である。第１の実施形態と同一の構造部分については同一の番号を付して説明を省略する。
【００２９】
４５°直角プリズム２０ｌ、２０ｒは、それぞれ左右の光学レンズＬへ集光される光の進路を両側方向へ略８０°屈曲させるものである。約３０°の画角を有する左右の光学レンズＬに対する有効画角入射範囲θｃ、及び同じく約３０°の画角を有する中央の光学レンズＬに対する有効画角入射範囲θａを図４に示す。
【００３０】
迷光遮断部材２１は、図４に示されるように複眼撮像装置１のケーシングを兼ねたドーム状の部材であり、各光学レンズＬに対する有効画角入射範囲θａ、θｃ内の光を遮らないように３つの窓２２ｌ、２２ｃ、２２ｒが形成されている。換言すると、各有効画角入射範囲θａ、θｃの外側から入射する光は、レンズ光学系２を覆うドーム状の迷光遮断部材２１によって遮断され、光学レンズＬへ集光されないようになっている。
【００３１】
従って、本実施形態の複眼撮像装置１でも、固体撮像素子３上に形成される各個眼像Ｍに干渉する迷光の発生が防止され、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく各個眼像Ｍの画質が劣化することが防止される。なお、本実施形態の複眼撮像装置１では、被写領域１８０°のうち前方と左右の各３０°の領域を撮像することができ、車両の後部に設けて周囲確認用装置として用いることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図６と図７を参照して説明する。第３の実施形態の複眼撮像装置は、第２の実施形態の複眼撮像装置とほぼ同様の構造を有し、相違する点は、３個の光学レンズＬが平面視において一列ではなく三角形の頂点位置に配置される点（図７参照）と、各光学レンズＬの画角が約４０°に設定されると共に、左右の４５°直角プリズム３０ｌ、３０ｒの光学レンズＬに対する取付け角度γが約２５°に設定されて、各光学レンズＬの有効画角入射範囲θａ、θｃが複眼撮像装置の前方の被写領域１８０°のうち約１２０°の領域を連続的にカバーし、各光学レンズＬによって形成された個眼像Ｍを接合処理することによって１２０°のパノラマ画像を得ることができるように構成されている点と、迷光遮断部材３１が各４５°直角プリズム３０ｌ、３０ｒに貼付された黒色シール３１、３２及び板状部材３３によって構成されている点である。図６及び７において、第２の実施形態と同一の構造部分については同一の番号を付して説明を省略する。
【００３３】
黒色シール３１は、長方形の窓３１ａを有し、各４５°直角プリズム３０ｌ、３０ｒの一方の直交面に貼付され、各光学レンズＬに対する有効画角入射範囲θｃの外側の光を遮断するように構成されている。黒色シール３２は、各４５°直角プリズム３０ｌ、３０ｒの互いに対向した斜面に貼付されている。黒色シール３１の窓３１ａが第２の実施形態における迷光遮断部材２１に開けられた窓２２ｌ、２２ｒに相当する。
【００３４】
板状部材３３は、平面視において凹状切欠部３３ａを有し（図７）、該凹状切欠部３３ａが中央の光学レンズＬの周囲を囲うようにして水平に配置されている。この板状部材３３によって、中央の光学レンズＬの有効画角入射範囲θａの外側から入射する光のうち、特に図７における上側から入射する光（迷光）を遮断している。
【００３５】
従って、本実施形態の複眼撮像装置１でも、固体撮像素子３上に形成される各個眼像Ｍに干渉する迷光の発生が防止され、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく各個眼像Ｍの画質が劣化することが防止される。また、本実施形態の複眼撮像装置１では、複眼撮像装置の前方１２０°のパノラマ画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複眼撮像装置の断面図。
【図２】同複眼撮像装置の斜視図。
【図３】同複眼撮像装置における固体撮像素子と、その上に形成される個眼像を示す平面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る複眼撮像装置の断面図。
【図５】同複眼撮像装置の平面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る複眼撮像装置の断面図。
【図７】同複眼撮像装置の平面図。
【符号の説明】
【００３７】
１  複眼撮像装置
３  固体撮像素子
１１  迷光遮断部材
１５  長方形窓（矩形窓）
２０ｌ、２０ｒ  ４５°直角プリズム（プリズム）
２１  迷光遮断部材
３０ｌ、３０ｒ  ４５°直角プリズム（プリズム）
３１  黒色シール（迷光遮断部材）
３２  黒色シール（迷光遮断部材）
３３  板状部材（迷光遮断部材）
Ｌ  光学レンズ
Ｌａ、Ｌｂ  光（迷光）
Ｍ  個眼像
Ｑ  全体集合（光学レンズの集合）
α  入射角度
β  入射角度
【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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