(57)【要約】【課題】光学レンズアレイ、受光素子アレイ及び遮光ブロックを備える複眼撮像装置において、組立て時に誤って遮光ブロックが受光素子アレイに対して傾いて取り付けられた場合でも、液晶モニタ等の表示手段に画像欠落部を生じることなく再構成画像を表示する。【解決手段】受光素子アレイ２と光学レンズアレイとの間に、光学レンズアレイの複数の光学レンズから出射する光が互いに干渉しないように区画する遮光ブロック１が配置される。複数の光学レンズによって受光素子アレイ２上に形成される複数の像がそれぞれ円形となるように、遮光ブロック１の光学レンズに臨む開口１ａが円形に形成される。マイクロプロセッサは、複数の円形画像Ａｃに内接する正しい向きの正方形の画像Ａｓをそれぞれ切出し、その画像Ａｓに基づいて、各画像の視差情報を利用して１つの画像を再構成する。再構成された１つの画像は、傾きのない画像として液晶モニタに表示される。【選択図】図５
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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手段とを備え、
前記画像再構成手段により再構成された画像が液晶モニタ等の表示手段によって表示される複眼撮像装置において、
前記受光素子アレイ上に形成される複数の像がそれぞれ円形となるように、前記遮光ブロックにおける、前記各光学レンズに臨む各開口形状が円形に形成され、
前記受光素子アレイにより撮像される円形の画像の中心位置を算出する中心算出手段と、
前記中心算出手段により算出される中心位置に基づいて、前記円形の画像に内接する正方形の画像を切り出し、切り出した正方形の画像を前記画像再構成手段に出力する画像切出し手段をさらに備え、
前記画像再構成手段は、前記画像切出し手段により切り出された各正方形の画像に基づいて、前記１つの画像を再構成し、前記遮光ブロックの前記受光素子アレイに対する組み付け状態が傾いていても、傾きのない画像を表示手段に表示することができ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を備える複眼撮像装置において、
前記受光素子アレイ上に形成される複数の像がそれぞれ円形となるように、前記遮光ブロックにおける、前記各光学レンズに臨む各開口形状が円形に形成され、
前記受光素子アレイにより撮像される円形の画像から該円形に内包される方形の画像を切り出す画像切出し手段をさらに備えることを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項３】
前記画像切出し手段は、前記受光素子アレイにより撮像される円形画像から該円形に内接する正方形の画像を切り出すことを特徴とする請求項２に記載の複眼撮像装置。
【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され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、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、複眼撮像装置には、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、光学レンズアレイと受光素子アレイとの間の空間を、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が設けられる。
【０００４】
遮光ブロックの光の干渉を防止する作用を高めるために、遮光ブロックの厚さ（光学レンズの光軸に沿う方向の長さ）を遮光ブロックの幅（光学レンズの光軸に直交する方向の幅）に比べて容易に大きく形成できる遮光ブロックの形成方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
同様に各光学レンズから出射される光の干渉が生じないようにするために、遮光ブロックを設けると共に、撮像素子（受光素子）の保護ガラスにも遮光覆いを設けた撮像装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
一方、樹脂材料を穴付きの板に押し当てることにより光学レンズを成型し、各光学レンズの光軸と穴付き板の穴の光軸が自ずから一致するように図った樹脂製光学レンズアレイの製造方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−７２６６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１４２９号公報
【特許文献３】特開平７−２４８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように複眼撮像装置には、光学レンズアレイの各光学レンズから出射される光が互いに干渉しないように、光学レンズアレイと受光素子アレイの間の空間に遮光ブロックが設けられるが、別々の工程で作成された光学レンズアレイと受光素子アレイと遮光ブロックを組み立てるときに、受光素子アレイに対する遮光ブロックの位置が正しく配置されない場合がある。すなわち、一般的に、板状の受光素子アレイと板状の遮光ブロックとは、平面視において重なり合った状態に配置されるが、組立て工程における不具合によって遮光ブロックが受光素子アレイに対して平面方向へずれて配置される場合がある。
【０００８】
その場合の具体例について図７を参照して説明する。図７は、長方形の板状受光素子アレイ５１上に、該受光素子アレイ５１と平面視においてほぼ同一形状の長方形状の遮光ブロック５２が配置された状態を示す。受光素子アレイ５１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の半導体基板から構成され、表面に多数の受光素子５１ａを有する。遮光ブロック５２は、該遮光ブロック５２よりも上方に配置される光学レンズアレイ（不図示）の各光学レンズに対応する１２個の開口５２ａを有しており、反時計回り方向に少し傾いて（平面方向にずれて）取り付けられている。
【０００９】
上記のように遮光ブロック５２が傾いて配置された複眼撮像装置では、各開口５２ａに対応して受光素子アレイ５１上に形成される１２個の像（以下、個眼画像という）Ａの輪郭もそれぞれ傾く。従って、受光素子アレイ５１によって撮像された輪郭が傾いた１２個の個眼画像Ａが画像再構成回路に入力されて１つの画像Ａｒに再構成され、図８に示す液晶モニタ５３上に表示されるときには、その再構成画像Ａｒは、受光素子アレイ５１上における個眼画像Ａの傾きと同じ傾きを有したまま表示され、液晶モニタ５３の外縁の一部に画像が存在しない黒色の欠落部ｄを生じる。
【００１０】
なお、液晶モニタ５３の外縁の一部に黒色の欠落部ｄが生じないようにするために、傾いた再構成画像Ａｒを液晶モニタ５３に出力する前段において、再構成画像Ａｒの位置ずれを検出し、検出した位置ずれの傾きと距離に応じて再構成画像Ａｒをシフトさせる位置ずれ修正回路を設けることが考えられるが、その場合には手順が複雑な修正回路が必要になる上に、位置ずれ修正後の各個眼画像を組み立てて得られる再構成画像Ａｒを液晶モニタ５３に表示すると、再構成画像Ａｒの画像が傾いてしまう支障が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、複眼撮像装置において、簡単な構成で、しかも、組立て時に誤って遮光ブロックが受光素子アレイに対して傾いて取り付けられた場合でも、液晶モニタ等の表示手段に画像欠落部を生じることなく正常に再構成画像を表示させ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】
【００１２】
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手段とを備え、前記画像再構成手段により再構成された画像が液晶モニタ等の表示手段によって表示される複眼撮像装置において、前記受光素子アレイ上に形成される複数の像がそれぞれ円形となるように、前記遮光ブロックにおける、前記各光学レンズに臨む各開口形状が円形に形成され、前記受光素子アレイにより撮像される円形の画像の中心位置を算出する中心算出手段と、前記中心算出手段により算出される中心位置に基づいて、前記円形の画像に内接する正方形の画像を切り出し、切り出した正方形の画像を前記画像再構成手段に出力する画像切出し手段をさらに備え、前記画像再構成手段は、前記画像切出し手段により切り出された各正方形の画像に基づいて、前記１つの画像を再構成し、前記遮光ブロックの前記受光素子アレイに対する組み付け状態が傾いていても、傾きのない画像を表示手段に表示することができることを特徴とする。
【００１３】
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を備える複眼撮像装置において、前記受光素子アレイ上に形成される複数の像がそれぞれ円形となるように、前記遮光ブロックにおける、前記各光学レンズに臨む各開口形状が円形に形成され、前記受光素子アレイにより撮像される円形の画像から該円形に内包される方形の画像を切り出す画像切出し手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記画像切出し手段は、前記受光素子アレイにより撮像される円形画像から該円形に内接する正方形の画像を切り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置を簡単な構成にすることができ、しかも、組立て時に誤って遮光ブロックが受光素子アレイに対して傾いて取り付けられた場合でも、液晶モニタ等の表示手段に画像欠落部を生じることなく正常に再構成画像を表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の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の遮光ブロック１と受光素子アレイ２は、それぞれ長方形の板状に形成され、図１に示すように平面視において重なり合うように配置されている。受光素子アレイ２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の半導体基板から構成され、表面に多数の受光素子（不図示）を有する。遮光ブロック１は、平面視において受光素子アレイ２よりも少し小さな直方形のブロックであり、後述する光学レンズアレイ３の各光学レンズ３ａ（図２参照）に臨む開口１ａを有し、各開口１ａの形状が円形に形成されている。
【００１７】
本実施形態の複眼撮像装置は、さらに、図２に側断面を示すように、光軸Ｌが互いに平行である１２個の光学レンズ３ａが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の上方に配置され、各光学レンズ３ａに入射する光量を規制する絞り部材４と、遮光ブロック１の下面に固定された光学フィルタ５とを備えている。光学フィルタ５は近赤外線をカットするためのフィルタである。なお、光学フィルタ５は、ＮＤフィルタやスペクトル選択フィルタであってもよい。
【００１８】
従って、被写体からの光は、絞り部材４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３ａに入射し、各光学レンズ３ａから出射する光は、遮光ブロック１の隔壁１ｂによって、互いの干渉を生じることなく光学フィルタ５を介して受光素子アレイ２上に到達して、遮光ブロック１の開口１ａに応じた円形の像（個眼画像）Ａｃを、受光素子アレイ２上における、遮光ブロック１の開口１ａの位置に対向した位置に形成する。
【００１９】
受光素子アレイ２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２から出力され、受光素子アレイ２を構成する同一の半導体基板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２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。
【００２０】
図３に受光素子アレイ２とマイクロプロセッサ６と液晶モニタ７の電気的ブロック構成の例を示す。受光素子アレイ２とマイクロプロセッサ６は、バス８によって接続される。マイクロプロセッサ６は、受光素子アレイ２から入力される各個眼画像Ａｃに関する信号を、ＲＯＭ９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１１を介して液晶モニタ７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６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（後述の円形画像の中心位置等）をＲＡＭ１２に一時記憶させる。
【００２１】
マイクロプロセッサ６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からそれぞれ正方形の画像Ａｓを切出す手順と、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を再構成する手順から構成され、本実施形態では、両手順共にマイクロプロセッサ６によって実行される。上記各手順は、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。後述するように、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。
【００２２】
各個眼画像Ａｃからそれぞれ正方形の画像Ａｓを切出す手順について、図４のフローチャート及び図１を参照して説明する。マイクロプロセッサ６は、まず、ＲＯＭ９内に記憶されている遮光ブロック１の円形開口１ａの直径の値を読み出し、その値と受光素子アレイ２から入力される画像信号に基づいて各個眼画像Ａｃの中心ｃの位置を受光素子アレイ２に関する座標として算出する（Ｓ１）。遮光ブロック１の円形開口１ａの直径の値は、遮光ブロック１を製造する段階で所定の値に設定され、その値が予めＲＯＭ９に記憶される。また、算出した各個眼画像Ａｃの中心ｃの座標は、ＲＡＭ１２に一時記憶される。
【００２３】
次に、マイクロプロセッサ６は、算出した各個眼画像の中心ｃの座標に基づいて、円形の各個眼画像Ａｃに内接する正方形の各画像Ａｓを切出す（Ｓ２）。遮光ブロック１の円形開口１ａに内接する正方形の大きさは、遮光ブロック１の円形開口１ａの大きさ（直径）から一義的に決定されるので、その正方形の大きさ（各辺の長さ）の情報と各個眼画像Ａｃの中心ｃの座標から切出すべき画像範囲が算出される。なお、このとき切出すべき正方形には、図１に示されるように、各辺が受光素子アレイ２の各辺に平行になる正方形が選択される。
【００２４】
これを、遮光ブロック１が受光素子アレイ２に対して傾いて取り付けられた場合についてさらに説明する。すなわち、図５に示されるように、遮光ブロック１が受光素子アレイ２に対して、反時計回り方向へ少し傾いて取り付けられている場合、ステップＳ１で算出される各個眼画像Ａｃの中心ｃを結んだ直線Ｌ１、Ｌ２は、図５に示されるように受光素子アレイ２の各辺に平行ではなくなるが、各個眼画像Ａｃから切出される正方形画像Ａｓは、その各辺が受光素子アレイ２の各辺に平行になるように切出される。
【００２５】
そして、各個眼画像Ａｃから切出された正方形の画像Ａｓは、ＲＡＭ１２に一時記憶され（Ｓ３）、その後１２個の正方形の画像情報が、各画像の視差情報を利用して１つの画像Ａｒを再構成する手順へと引き継がれて処理される。
【００２６】
切出された各正方形画像Ａｓから１つの画像Ａｒを再構成する手順については、公知の技術であるので説明を省略する。
【００２７】
再構成された１つの画像Ａｒは、その画像情報がマイクロプロセッサ６から液晶モニタ７へ出力され、液晶モニタ７上に表示される。上述の画像切出し手順において、各個眼画像Ａｃから切出される画像Ａｓが一定の大きさの正方形であり、かつ受光素子アレイ２に対して傾きを有しない画像であるので、液晶モニタ７に表示される画像は、傾きがなく、画像の欠落部分も有しない。
【００２８】
上述の本実施形態の効果をよりよく理解するために、従来例を表す図７に示された、開口５２ａの形状が方形である遮光ブロック５２において、図５に示される画像の切出し処理と同様な処理を実行する場合に生じる問題について説明する。
【００２９】
すなわち、遮光ブロックの形状が図７に示されるように正方形である場合に、図５に示される処理と同様に、個眼画像Ａに内接し、傾きのない正方形（四辺が受光素子アレイ５１の各辺に平行な正方形）Ａｓを切出そうとすると、その正方形の大きさは、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、遮光ブロック５２（個眼画像Ａ）の傾きの大きさによって異なる。従って、マイクロプロセッサ６が、それら正方形を切出す手順が複雑になる上に、切出された正方形画像Ａｓの大きさが、遮光ブロック５２（個眼画像Ａ）の傾きの大きさに連動して変動するので、視差を補正されて再構成された画像Ａｒについても大きさが変動し、再構成される画像Ａｒが液晶モニタ７よりも小さくなる場合は、液晶モニタ７の外縁に画像の欠落部分が生じる。
【００３０】
以上のように、本発明に係る複眼撮像装置によれば、装置を簡単な構成としつつ、遮光ブロック１が受光素子アレイ２に対して傾いて取り付けられている場合でも、液晶モニタ７等の表示手段に画像の欠落部を生じることなく正常に再構成画像Ａｒを表示させることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、円形の各個眼画像Ａｃから切出される画像が正方形の画像Ａｓであったが、これは正方形に限られず、長辺と短辺の長さが予め所定の長さに設定された長方形であってもよい。
【００３２】
また、円形の各個眼画像Ａｃから、該円形に内包される方形の画像Ａｓを切出す手順は、上記実施形態のように、マイクロプロセッサが円形の中心位置を算出し、その算出した中心位置に基づいて切出すべき画像範囲を設定する手順に限られず、例えば、円形の各個眼画像Ａｃの中心位置を算出せずに、直接各個眼画像Ａｃに内接する正方形又は長方形を探し出す手順であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る複眼撮像装置の遮光ブロックと受光素子アレイの配置を示す平面図。
【図２】同複眼撮像装置の光学系部分を示す側断面図。
【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】同個眼画像から正方形画像を切出す手順を示すフローチャート。
【図５】同遮光ブロックが受光素子アレイに対して傾いて取り付けられた場合の遮光ブロックと受光素子アレイの配置を示す平面図。
【図６】（ａ）は、従来の複眼撮像装置において遮光ブロックの傾きが小さい場合の、個眼画像とそれに内接する正方形画像を表した図、（ｂ）は、同遮光ブロックの傾きが大きい場合の、個眼画像とそれに内接する正方形画像を表した図。
【図７】従来の複眼撮像装置における、遮光ブロックが受光素子アレイに対して傾いて取り付けられた状態を示す平面図。
【図８】同液晶モニタに表示される画像の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１  遮光ブロック
１ａ  開口
２  受光素子アレイ
３  光学レンズアレイ
３ａ  光学レンズ
６  マイクロプロセッサ（画像再構成手段、中心算出手段、画像切出し手段）
７  液晶モニタ（表示手段）
Ｌ  光軸
Ａｃ  画像（円形画像）
Ａｓ  画像（正方形画像）
Ａｒ  画像（再構成された画像）
ｃ  中心
【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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