复眼摄像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用由多个透镜构成的阵列透镜在摄像元件形成物像的复眼摄像装 置。
【背景技术】
[0002] 近年来，开发了使用如下技术的复眼摄像装置，该技术是使用使光轴不同地配置 的多个单眼光学系统在CCD(ChargedCoupledDevice:电荷親合元件）型图像传感器或者 CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体）型图像传感 器等固体摄像元件的摄像面上形成多个物像，并且通过对与各物像对应的图像信号进行图 像处理，合成并再构成为一个图像。作为这样的复眼摄像装置的一个类型，存在使用超分辨 技术的装置，其利用多个单眼光学系统将摄像区域分割，并从所得到的多个低像素图像通 过图像处理再构成一个高像素图像。如果使用超分辨技术，则能够减少在各个单眼光学系 统中使用的透镜个数，其结果是，能够提供一种实现比现有的光学系统大幅薄化并得到高 分辨率图像的复眼摄像装置。
[0003] 然而，在由在光轴方向上层叠的多个透镜形成单眼光学系统的情况下，进行在每 一层使用一体地形成多个透镜（单眼透镜）的阵列透镜。一体地形成多个透镜的阵列透 镜能够减小阵列透镜内的各透镜的性能波动，除此之外具有减少组装次数和形成次数并且 能够降低成本的优点。但是，当利用各单眼光学系统形成物像时，存在如下课题：在摄像装 置的摄像面上，难以完全划分与各单眼光学系统对应的摄像区域，某些单眼光学系统的有 效摄像区域的周围光会侵入相邻的单眼光学系统的有效摄像区域，容易发生作为噪声的串 扰。
[0004] 为了抑制这样的串扰，根据专利文献1提出了设置消杂光光阑的复眼摄像装置。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :(日本）特开2007-329714号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 这里，在专利文献1中采取通过重叠多个消杂光光阑来防止串扰的结构。在这样 的结构中，为了抑制针对带有角度的视场角外的光线的反射而需要增大内径差，其结果是， 单眼光学系统的有效摄像区域容易变狭窄。另一方面，为了较广地取得有效摄像区域，需要 使来自最靠像侧的透镜的射出光线角与消杂光光阑的开口部平行，但一般情况下，很难在 个数少的透镜中一边进行其他的像差修正一边减小射出光线角度。因此，其结果是，可以说 在专利文献1的结构中，难以得到实现小型化并得到高画质图像。
[0010] 本发明是鉴于这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种复眼摄像装置，其有效 地防止串扰，并小型且薄型而得到高画质图像。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 为了实现上述目的中的至少一个，反映了本发明的一个方面的复眼摄像装置具有 形成多个物像的复眼摄像光学系统和取得物像的摄像元件，其特征在于，
[0013] 所述复眼摄像光学系统由至少两个以上阵列透镜构成，各阵列透镜一体地形成多 个单眼透镜，利用层叠于光轴方向的多个单眼透镜形成多个单眼光学系统，利用多个单眼 光学系统分别形成多个物像，并且所述单眼光学系统的数量与由所述摄像元件取得的所述 物像的数量相等，
[0014] 所述单眼光学系统中最靠近所述摄像元件的透镜最终面的周边部具有凸起的形 状，
[0015] 在比所述透镜最终面的透镜面边缘更靠像侧具备至少一个消杂光光阑，
[0016] 所述消杂光光阑具有与各单眼透镜分别对应的开口部，若将所述透镜最终面中邻 接的两个透镜最终面的一方设为第一透镜最终面，并将另一方设为第二透镜最终面，则在 所述消杂光光阑为一个的情况下，同时满足以下条件式（1)、（2)，在所述消杂光光阑为两个 以上的情况下，任一个所述消杂光光阑同时满足以下条件式（1)、（2)，或者任一个所述消杂 光光阑满足条件式（1)且剩余的所述消杂光光阑满足条件式（2)，
[0017] A/9 < (R/2) < (A/2-Yrl)Xdl/FFL+Yrl(1)
[0018] A/9 < (R/2) <A-(Yr2-d2/tanΘ2) (2)
[0019] 其中，
[0020] A:所述第一透镜最终面与所述第二透镜最终面的光轴间距离（mm);
[0021] Yrl:所述第一透镜最终面的有效半径（mm);
[0022] Yr2 :所述第二透镜最终面的有效半径（mm);
[0023] R:所述单眼光学系统的光轴正交方向上的所述消杂光光阑的开口长度（mm);
[0024] FFL:从所述第一透镜最终面的透镜面边缘至中心光束成像点的光轴方向的距离 (mm)；
[0025] dl:从所述第一透镜最终面的透镜面边缘至消杂光光阑的光轴方向的距离（mm);
[0026] d2 :从所述第二透镜最终面的透镜面边缘至消杂光光阑的光轴方向的距离（mm)
[0027] Θ2 :所述第二透镜最终面的有效直径7成以上的最大面角度（° )。
[0028] "最终面"是指，从物体侧依次数起配置在最靠像侧的透镜面。另外，将由条件式 (1)、（2)定义的消杂光光阑所对应的单眼光学系统设为第一单眼光学系统，将相对于单眼 光学系统在任意方向上相邻配置的单眼光学系统设为第二单眼光学系统。对于单眼光学系 统，可以使光轴间距离在后述的V方向、Η方向、D方向上不同。
[0029] 根据本复眼摄像装置，通过在阵列透镜中一体地形成单眼透镜，能够将分别形成 单眼透镜时产生的面形状误差、单眼透镜间的组装误差偏差抑制得较小，能够将各单眼摄 像系统的性能偏差抑制得较小，能够得到良好的再构成图像。另外，由于透镜最终面的周 边部具有凸起的形状，所以能够对所述周边部附加正光焦度来抑制有效画面外的光束的偏 转，因此能够抑制串扰发生。此外，通过在比透镜最终面的透镜面边缘更靠像侧设置消杂光 光阑，在折射的光线射出角度上没有变化，因此能够最有效地遮挡串扰。
[0030] 而且本发明人对最合适的消杂光光阑的开口尺寸进行了研究。表示复眼摄像光学 系统的截面的图1所示的各部分尺寸与由上述符号表示的尺寸对应。在图1中，着眼于第 一单眼光学系统IL1中的第二阵列透镜LA2a的单眼透镜L2a的像侧面（最靠近摄像元件 的透镜最终面）S4a、和与其邻接的第二单眼光学系统IL2中的第二阵列透镜LA2b的单眼透 镜L2b的像侧面S4b。这里，在像侧面S4a、S4b的透镜面边缘与摄像元件的摄像面I之间 配置消杂光光阑SH。另外，"最大面角度Θ2"是指，在图1的光轴方向截面中，作为最终透 镜的单眼透镜LA2b的像侧面S4b的曲面上的切线L1与垂直于光轴0X2的线L2所成的夹 角，以线L2为基准，当切线L1绕交点处于顺时针方向时为负，处于逆时针方向时为正。
[0031] 首先，考虑遮光成通过第一单眼光学系统IL1的被摄体光不会在第二单眼光学系 统IL2的成像区域成像的条件。若将第一单眼光学系统IL1的光轴0X1与第二单眼光学系 统IL2的光轴0X2的间隔设为A，则利用第一单眼光学系统IL1在摄像面I上成像的被摄体 光与利用第二单眼光学系统IL2在摄像面上成像的被摄体光不会相互重叠，因此至少从第 一单眼光学系统IL1射出的光线在摄像面I上不会向比距光轴0X1的A/2的距离更向外侧 超出。因此，当从像侧面S4a的有效直径位置至摄像面I上的距光轴0X1的A/2的位置画 出线段N1时，应将消杂光光阑SH设置成在比线段N1更靠光轴0X1侧配置开口缘。条件式 (1)的上限以各部分尺寸为变量来表示线段N1。因此，可以说期望消杂光光阑SH的开口尺 寸（R/2)在条件式（1)的上限以下。
[0032] 接下来，考虑利用消杂光光阑对通过与第一单眼光学系统IL1邻接的第二单眼光 学系统IL2的光线中的杂光进行遮挡的条件。在通过像侧面S4b的被摄体光中，视场角比 像侧面S4b的透镜面边缘的法线即线段N2更广的区域为对于再构成图像不需要的光。即， 在像侧面S4b的周边部折射的光中，线段N1~N2之间的视场角区域内的被摄体光全部是 杂光，需要对其进行遮挡。因此，在设置消杂光光阑SH的情况下，应将消杂光光阑SH设置 成在比线段N2更靠光轴0X1侧配置开口缘。条件式（2)的上限利用各部分尺寸的变量表 示线段N2。因此，可以说期望消杂光光阑SH的开口尺寸（R/2)小于条件式⑵的上限。同