(57)【要約】【課題】複眼撮像装置において、受光素子アレイの表面保護部材と一体的に光学フィルタを形成させることによって、装置全体の薄型化を可能にする。【解決手段】複眼撮像装置１は、複数の光学レンズ２が一体的に形成された光学レンズアレイ３と、複数の光学レンズ２によって形成される複数の像を撮像する受光素子アレイ４と、各光学レンズ２から出射する光が互いに干渉しないように光学レンズアレイ３と受光素子アレイ４との間の空間を区画する遮光ブロック５と、受光素子アレイ４により撮像された複数の画像から各画像の視差情報を用いて１つの画像を再構成する画像再構成手段とを備える。受光素子アレイ４は、半導体基板４ａを有し、その表面に保護用ガラス板４ｂが貼着される。保護用ガラス板４ｂの表面には、酸化ケイ素と酸化チタンを交互に蒸着して形成された蒸着膜７を有し、この蒸着膜７によって可視光のみを透過する光学フィルタが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、
前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、
前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、
前記複数の光学レンズから出射する光のうち可視光のみを透過させる光学フィルタと、
前記受光素子アレイにより撮像された複数の画像から、各画像間の視差情報を用いて１つの画像を再構成する画像再構成手段とを備える複眼撮像装置において、
前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護用ガラス板の表面又は裏面に、酸化ケイ素と酸化チタンを交互に蒸着して形成された蒸着膜によって形成されることを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項２】
複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、
前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、
前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、
前記複数の光学レンズから出射する光のうち特定の波長領域を透過させる光学フィルタとを備える複眼撮像装置において、
前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護部材として、該受光素子アレイの表面に貼付された有機積層フィルムによって形成されることを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項３】
複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、
前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、
前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、
前記複数の光学レンズから出射する光のうち特定の波長領域を透過させる光学フィルタとを備える複眼撮像装置において、
前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護部材と一体的に形成される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、撮像のための光学系を複数の微小な光学系により構成することによって焦点距離を短縮し薄型化を図ることができる複眼撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパソコン等に組み込む薄型のカメラモジュールとして複眼撮像装置が開発されている。複眼撮像装置は、光軸が互いに平行である複数の光学レンズが集積された光学レンズアレイと、光学レンズアレイの各光学レンズによって形成される複数の像を撮像する受光素子アレイと、受光素子アレイによって撮像された複数の画像から各画像の視差情報を利用して１つの画像を再構成する画像再構成回路とから主に構成される。
【０００３】
また、光学レンズアレイと受光素子アレイとの間には、複数の光学レンズから受光素子アレイへと出射される光が互いに干渉しないように区画する遮光ブロック、及び色の再現性を高めるために、光学レンズから出射する光から可視光のみを透過する光学フィルタが設けられる。
【０００４】
光学フィルタには、表面に多層膜を蒸着したガラス板や、近赤外光吸収物質を混ぜたプラスチック板又はガラス板が用いられ、それらガラス板やプラスチック板を光学レンズとは別体として、光学レンズアレイと受光素子アレイとの間に配置する構成が一般に採用される。また、光学レンズの表面に金属、樹脂等の種々の物質を蒸着し、生成された蒸着層を光学フィルタとして構成する技術が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２６８７３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７９７８６号公報
【特許文献３】特開２００５−３７８９１号公報
【特許文献４】特開２００３−３４８２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の複眼撮像装置の具体的な構造について、図５を参照して説明する。複眼撮像装置１０１は、光軸Ｌが互いに平行である複数の光学レンズ１０２が１枚の板上に一体的に集積して形成された光学レンズアレイ１０３と、光学レンズアレイ１０３の上方に配置され、各光学レンズ１０２への不要な外光の入射を遮断するための板状の絞り部材１０４と、光学レンズアレイ１０３の下方に配置され、複数の光学レンズ１０２によってそれぞれ形成される複数の像を撮像する受光素子アレイ１０５と、光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間に配置され、各光学レンズ１０２から出射する光が互いに干渉しないように光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間の空間を光軸Ｌに直交する面上において区画する遮光ブロック１０６と、遮光ブロック１０６の下面に固定された可視光のみを透過する光学フィルタ１０７とを備えている。
【０００６】
受光素子アレイ１０５は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の半導体基板１０５ａからなり、表面を保護するための薄いガラス板（カバーガラス）１０５ｂを有している。半導体基板１０５ａの延長上には、受光素子アレイ１０５上に結像した複数の像を電気的に処理して１つの画像を再構成する電子回路（不図示）が搭載される。
【０００７】
複眼撮像装置１０１は、携帯電話やパソコン等に組み込むために可能な限り薄型に構成されることが望ましいが、光学レンズ１０２の光軸Ｌに沿って配置される絞り部材１０４、光学レンズ１０２、遮光ブロック１０６、光学フィルタ１０７及び受光素子アレイ１０５は、いずれも必須の要素であって省略することができない。また、光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間隔ｄは、光学レンズ１０２の焦点距離によって決定されるので、容易には短縮することができない。
【０００８】
一方、光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間に光学フィルタ１０７が介在する場合には、光学レンズ１０２の焦点距離が延び、光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間隔ｄが拡大してしまうという問題点がある。
【０００９】
つまり、光学レンズと受光素子との間に空気よりも屈折率の大きな物質が介在すると、光学レンズの焦点距離は、介在する物質の厚みと屈折率から決定される所定長さ分だけ、物質が介在しない場合より延ばされてしまう。例えば、上記構成の複眼撮像装置１０１において、光学フィルタ１０７が、屈折率が１．５で厚みが０．３ｍｍのガラス板から構成される場合、光学レンズ１０２の焦点距離が約０．１ｍｍ延ばされて、光学レンズアレイ１０３と受光素子アレイ１０５との間隔ｄも必然的に約０．１ｍｍ拡大してしまう。
【００１０】
光学フィルタを光学レンズ１０２よりも外側（被写体側）に設ける場合には、上記のような光学レンズ１０２の焦点距離が延びる問題は生じないが、複眼撮像装置全体としてみれば、光学フィルタ自体の厚みが、そのまま光学レンズ１０２と受光素子アレイ１０５間の間隔ｄに加算されるので、装置全体の厚みが増してしまうことになり、問題の解決策にはならない。
【００１１】
また、前記特許文献１等に記載されたように、光学レンズの表面に多層膜を蒸着することによって光学フィルタを形成させ、光学レンズと受光素子アレイ間に介在するガラス板等を基材とする光学フィルタを省略する場合には、光学レンズの焦点距離が延びる問題は解消することができるが、凸面を有する光学レンズに均質に多層膜を蒸着することは容易ではない。
【００１２】
そこで、本発明は、複眼撮像装置において、受光素子アレイの表面保護部材に一体的に光学フィルタを形成させることによって、装置全体の薄型化が可能であって、かつ製造も容易な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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、前記複数の光学レンズから出射する光のうち可視光のみを透過させる光学フィルタと、前記受光素子アレイにより撮像された複数の画像から、各画像間の視差情報を用いて１つの画像を再構成する画像再構成手段とを備える複眼撮像装置において、前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護用ガラス板の表面又は裏面に、酸化ケイ素と酸化チタンを交互に蒸着して形成された蒸着膜によって形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、前記複数の光学レンズから出射する光のうち特定の波長領域を透過させる光学フィルタとを備える複眼撮像装置において、前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護部材として、該受光素子アレイの表面に貼付された有機積層フィルムによって形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、複数の光学レンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記光学レンズへの不要な外光入射を遮断するための絞り部材と、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて配置され、前記複数の光学レンズによりそれぞれ形成される複数の像を撮像する半導体基板からなる受光素子アレイと、前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間に配置され、前記複数の光学レンズのうちの各光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように前記光学レンズアレイと前記受光素子アレイとの間の空間を前記光学レンズの光軸に直交する面上において区画する遮光ブロックと、前記複数の光学レンズから出射する光のうち特定の波長領域を透過させる光学フィルタとを備える複眼撮像装置において、前記光学フィルタが、前記受光素子アレイの表面保護部材と一体的に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受光素子アレイの表面保護部材と一体的に光学フィルタを形成させるので装置全体の薄型化が可能であって、かつ製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
本発明を実施するための第１の実施形態について図面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及び図２に示されるように、光軸Ｌが互いに平行である３行４列の１２個の光学レンズ２が１枚の板上に一体的に形成された光学レンズアレイ３と、光学レンズアレイ３の下方に配置され、各光学レンズ２によってそれぞれ形成される１２個の像を撮像する受光素子アレイ４と、光学レンズアレイ３と受光素子アレイ４との間に配置され、各光学レンズ２から出射する光が互いに干渉しないように光学レンズアレイ３と受光素子アレイ４との間の空間を光軸Ｌに直交する面上において区画する遮光ブロック５と、光学レンズアレイ３の上方に配置され、各光学レンズ２への不要な外光入射を遮断するための絞り部材６とを備えている。
【００１８】
遮光ブロック５と受光素子アレイ４は、図２に示されるように、それぞれ長方形の板状に形成され、平面視において重なり合うように配置される。受光素子アレイ４は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の半導体基板４ａから構成され、受光素子アレイ４自体の製造過程での傷付き防止、及び製造された受光素子アレイ４を光学レンズアレイ３等と組合わせて組立てる過程における傷付き防止のための薄いガラス板（カバーガラス）４ｂが、半導体基板４ａの表面に貼着されている。遮光ブロック５は、平面視において受光素子アレイ４よりも少し小さな直方形のブロックであり、光学レンズアレイ３の各光学レンズ２に臨む円形の開口５ａを有している。
【００１９】
そして、本実施形態では、半導体基板４ａの表面保護用ガラス板４ｂの表面に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と酸化チタン（ＴｉＯＸ）が交互に蒸着された４０〜５０層からなる蒸着膜７が形成され、この蒸着膜７によって可視光のみを透過させる光学フィルタが形成される。この場合の光学フィルタ（蒸着膜７）は、反射・透過型のフィルタである。
【００２０】
また、受光素子アレイ４は、その製造工程の最終段階において、それぞれ別工程で製造された半導体基板４ａと表面保護用ガラス板４ｂとが貼り合わされるが、上記蒸着膜７は、表面保護用ガラス板４ｂ自体の製造工程において形成される。
【００２１】
従って、被写体からの光は、絞り部材６によって一定の光量に規制されて光学レンズアレイ３の各光学レンズ２に入射し、各光学レンズ２から出射する光は、遮光ブロック５の隔壁５ｂによって、互いの干渉を生じることなく光学フィルタ（蒸着膜７）を介して半導体基板４ａに到達して、遮光ブロック５の開口５ａに応じた円形の像（個眼画像）Ａｃを、受光素子アレイ４上に形成する。
【００２２】
受光素子アレイ４上に形成された１２個の個眼画像Ａｃは、それぞれ電気信号に変換されて受光素子アレイ４から出力され、受光素子アレイ４を構成する同一の半導体基板４ａ上に備えられたマイクロプロセッサか、又は受光素子アレイ４にインタフェースを介して外部接続されたパソコン等のマイクロプロセッサに入力され、そのマイクロプロセッサにより液晶モニタ等の表示器に表示される１つの画像に再構成される。
【００２３】
図３に受光素子アレイ４とマイクロプロセッサ８と液晶モニタ９の電気的ブロック構成の例を示す。受光素子アレイ４とマイクロプロセッサ８は、バス１１によって接続される。マイクロプロセッサ８は、受光素子アレイ４から入力される各個眼画像Ａｃに関する信号を、ＲＯＭ１２に格納された所定の処理プログラムに基づいて処理して、インタフェース１３を介して液晶モニタ９へ再構成された１つの画像Ａｒとして出力する。マイクロプロセッサ８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ＲＡＭ１４に一時記憶させる。
【００２４】
マイクロプロセッサ８による個眼画像Ａｃに関する信号の処理は、１２個の円形の個眼画像Ａｃから各個眼画像に内接する正方形の画像Ａｓを切出す処理と、切出した１２個の正方形の画像Ａｓから各画像の視差情報を利用して１つの画像Ａｒを再構成する処理から構成される。本実施形態では、両処理共にマイクロプロセッサ８によって実行される。上記各処理は、個別に設けたマイクロプロセッサ又はＩＣによって個別に実行させるようにしてもよい。複数の画像の視差情報を利用して１つの画像を再構成する処理は公知の技術である。
【００２５】
以上のように、本実施形態の複眼撮像装置１によれば、半導体基板４ａの表面保護用ガラス板４ｂに酸化ケイ素と酸化チタンが交互に蒸着されることによって形成された蒸着膜７によって光学フィルタが形成されるので、従来の複眼撮像装置における光学レンズと受光素子アレイ間に介在するガラス板等を基材とする光学フィルタが省略され、光学レンズ２の焦点距離が延ばされることがなく、複眼撮像装置１の全体の厚みを薄く形成できる。また、表面保護用ガラス板４ｂが平面であるので、該表面保護用ガラス板４ｂへの均質な蒸着膜７の形成が容易である。
【００２６】
なお、本実施形態では、表面保護用ガラス板４ｂの表面側（光学レンズ２側）に蒸着膜７を形成したが、裏面側（半導体基板４ａ側）に蒸着膜７を形成してもよい。半導体基板４ａと表面保護用ガラス板４ｂとは別々の工程で製造されるので、表面保護用ガラス板４ｂの裏面側に蒸着膜７を形成することが容易である。また、蒸着膜７によって形成される光学フィルタは、赤外光のみを透過するフィルタであってもよいし、可視光と赤外光の波長領域に亘って透過するフィルタであってもよい。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、第２の実施形態について、図４を参照して説明する。第２の実施形態では、受光素子アレイ４を構成する半導体基板４ａの表面保護部材としてガラス板（カバーガラス）に代えて有機積層フィルム１５が用いられる。この有機積層フィルム１５によって光学フィルタが形成される。その他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、同一の構成部材については同一の番号を付して説明を省略する。
【００２８】
有機積層フィルム１５は、受光素子アレイ４の製造工程において、半導体基板４ａの表面に貼着される。有機積層フィルム１５は、例えばアクリルとポリエステルを４００〜５００層重ねた多層膜構造を有し、当該構造によって可視光のみを透過する光学フィルタ機能が付与されたものである。また、有機積層フィルム１５は、ガラス板、プラスチック板等の基材によらずに、有機質の多層膜自体によって形状が保持されるものであり、従来の複眼撮像装置におけるガラス板を基材とする光学フィルタに比して相当に薄く形成できる（例えば、０．０９ｍｍ）。
【００２９】
従って、この第２の実施形態によれば、半導体基板４ａの表面保護用に貼着された有機積層フィルム１５によって光学フィルタが形成されるので、従来の複眼撮像装置における光学レンズと受光素子アレイ間に介在するガラス板等を基材とする光学フィルタが省略され、光学レンズ２の焦点距離が延ばされることがなく、複眼撮像装置１の全体の厚みを薄く形成できる。また、半導体基板４ａの表面に有機積層フィルム１５を貼着するだけでよいので製造が容易である。
【００３０】
なお、有機積層フィルム１５は、半導体基板４ａの表面に直接貼着されるのではなく、表面保護用ガラス板４ｂを有する半導体基板４ａに対して表面保護用ガラス板４ｂの上に貼着されるようにしてもよい。つまり、半導体基板４ａ、表面保護用ガラス板４ｂ及び有機積層フィルム１５の順に重ねて構成してもよい。
【００３１】
以上のように、本発明に係る複眼撮像装置によれば、光学レンズ２と受光素子アレイ４との間にガラス板等を基材とする光学フィルタが介在しないので、光学レンズ２の焦点距離が延ばされることがなく、光学レンズアレイ３と受光素子アレイ４との間隔が拡大することがない。従って、複眼撮像装置１の全体の厚みをより薄型にすることができ、携帯電話やパソコン等に組み込む場合に、携帯電話やパソコン側の組み込みスペースをより小さく設計することができる。また、凸面を有する光学レンズの表面に多層膜を蒸着するタイプの従来の複眼撮像装置に比べて、製造が容易である。また、有機積層フィルム１５によって形成される光学フィルタは、赤外光のみを透過するフィルタであってもよいし、可視光と赤外光の波長領域に亘って透過するフィルタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複眼撮像装置を示す側断面図。
【図２】同複眼撮像装置の遮光ブロックと受光素子アレイの平面図。
【図３】同複眼撮像装置の電気的ブロック構成の例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る複眼撮像装置を示す側断面図。
【図５】従来の複眼撮像装置を示す側断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１  複眼撮像装置
２  光学レンズ
３  光学レンズアレイ
４  受光素子アレイ
４ａ  半導体基板
４ｂ  表面保護用ガラス板
５  遮光ブロック
６  絞り部材
７  蒸着膜
８  マイクロプロセッサ（画像再構成手段）
１５  有機積層フィルム
Ａｃ  画像
Ａｒ  再構成画像
Ｌ  光軸
【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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