的瞳像分离方式的指向性传感器的主要部分剖视图。
[0046] 图12是用于说明遮光掩膜方式的指向性传感器的最优化的图。
[0047] 图13是被最优化的遮光掩膜方式的指向性传感器的主要部分剖视图。
[0048] 图14是表示中央光学系统的优选的成像特性的图。
[0049] 图15是表示摄影光学系统的第二实施方式的剖视图。
[0050] 图16是表示图15所示的摄影光学系统中的中央光学系统的剖视图。
[0051]图17是表示图15所示的摄影光学系统中的环状光学系统的剖视图。
[0052] 图18是表示摄影光学系统的第三实施方式的剖视图。
[0053] 图19是作为摄像装置的另一实施方式的智能手机的外观图。
[0054] 图20是表示智能手机的主要部分结构的框图。
【具体实施方式】
[0055] 以下，按照附图，对本发明所涉及的摄像装置的实施方式进行说明。
[0056] <摄像装置的外观>
[0057] 图1是本发明所涉及的第一实施方式的摄像装置的外观立体图。如图1所示，在 摄像装置10的前表面配置有摄影光学系统12、闪光灯发光部20等，在上表面设置有快门按 钮38-1。Ll表示摄影光学系统12的光轴。
[0058] 图2是表示摄像装置10的内部结构的实施方式的框图。
[0059] 该摄像装置10将拍摄到的图像记录于存储卡54,因此主要特征在于摄影光学系 统12和指向性传感器16。
[0060][摄影光学系统]
[0061] 图3是表示摄像装置10所应用的摄影光学系统12的第一实施方式的剖视图。另 外，图4及图5分别是将摄影光学系统12中的中央光学系统13及环状光学系统14各自分 开不出的图。
[0062] 该摄影光学系统12由分别在同一光轴上所配置的中央部的中央光学系统13和其 周边部的环状光学系统14构成（参照图4、图5)。
[0063] 中央光学系统13是由第一透镜13a、第二透镜13b、第三透镜13c、透镜15a、及保 护玻璃15b构成的广角透镜。需要说明的是，保护玻璃15b配置于指向性传感器16的前表 面。
[0064] 环状光学系统14是由第一透镜14a、第一反射镜14b、第二反射镜14c、第二透镜 14d、透镜15a、及保护玻璃15b构成的望远透镜。入射至第一透镜14a的光束，被第一反射 镜14b及第二反射镜14c进行两次反射后，穿过第二透镜14d、透镜15a、及保护玻璃15b。 通过利用第一反射镜14b及第二反射镜14c将光束折回，从而使焦距较长的望远透镜的光 轴方向上的长度缩短。
[0065] 这里，透镜15a及保护玻璃15b是被中央光学系统13和环状光学系统14共同使 用的光学系统。
[0066] 图4是仅表示图3所示的摄影光学系统12中的中央光学系统13的剖视图。
[0067] 如图4所不，包含第一透镜13a、第二透镜13b、第三透镜13c、透镜15a、及保护玻 璃15b等在内的中央光学系统13的数值实施例以下述的[表1]示出。需要说明的是，在 图4中，Si (i = 1~12)表示面编号的面。
[0068] <第一实施方式的数值实施例（中央光学系统13 :广角透镜）>
[0069] [表1]
[0075] 图5是仅表示图3所示的摄影光学系统12中的环状光学系统14的剖视图。
[0076] 如图5所不，包含第一透镜14a、第一反射镜14b、第二反射镜14c、第二透镜14d、 透镜15a、及保护玻璃15b等在内的环状光学系统14的数值实施例以下述[表2]所示。需 要说明的是，在图5中，Si (i = 1~17)表示面编号的面。
[0077] <第一实施方式的数值实施例（环状光学系统14 :望远透镜）>
[0078][表 2]
[0086][指向性传感器]
[0087] 接着，对图2所示的指向性传感器16进行说明。
[0088] 指向性传感器16构成为，具有由排列为二维状的光电转换元件（受光单元）构成 的多个像素，并且包含使经由中央光学系统13及环状光学系统14所入射的光束通过以下 所示的光瞳分割机构分别进行光瞳分割后而选择性地接收的像素。
[0089] 指向性传感器中具有基于光瞳成像透镜（微透镜）的瞳像分离方式和遮光掩膜方 式。
[0090] 图6的（a)部分是表示瞳像分离方式的示意图。就瞳像分离方式而言，对一个微 透镜17a分配多个受光单元18 (像素），入射至微透镜17a的瞳像通过该微透镜17a而在多 个受光单元18上成像。因此，根据光向微透镜17a入射的入射角度，瞳像被分离且被成像 于所对应的受光单元18上。
[0091] 图6的（b)部分是表不遮光掩膜方式的不意图。就遮光掩膜方式而言，在微透镜 17b与受光单元18之间配设遮光掩膜19,利用遮光掩膜19对入射至微透镜17b的光中的 从一部分方向入射的光进行遮光，仅使与遮光掩膜19的开口对应的入射方向上的光入射 至受光单元18。
[0092] 图7是瞳像分离方式的指向性传感器的主要部分俯视图。该指向性传感器是以四 个像素共有一个微透镜17a的四像素一微透镜的类型，能够获得上下左右的四个视点的图 像。在与各微透镜17a对应的四个像素中，配置有红（R)、绿（G)、蓝⑶的滤色器中的任意 一种颜色。在本例的情况下，当使四个视点的各图像旋转45°时，分别成为拜耳排列的滤光 器排列。
[0093] 需要说明的是，分配给一个微透镜的像素的数量是任意的，例如也存在对一个微 透镜分配有100个像素的情况。在该情况下，每一个视点的图像尺寸变小。
[0094] 图8是遮光掩膜方式的指向性传感器的主要部分俯视图。就该指向性传感器而 言，在图8上，将配设有在左侧具有开口（四角形的部分）的遮光掩膜19a的像素和配设有 在右侧具有开口的遮光掩膜19b的像素按照RGB的颜色各色以成对的方式排列。从该指向 性传感器读出的由奇数行的像素构成的图像和由偶数行的像素构成的图像成为左右方向 的两个视点的图像。另外，各图像成为拜耳排列的马赛克图像。
[0095] 需要说明的是，遮光掩膜的开口能够为任意的形状，能够仅使与其开口对应的入 射方向上的光入射至受光单元。
[0096] 图9是中央光学系统13及环状光学系统14对应的光瞳形状、以及穿过中央光学 系统13及环状光学系统14的光线中的按入射方向的追迹光线的图。
[0097] 图9的（a)部分示出入射角为0°的入射光的追踪图、以及该中央光学系统13及 环状光学系统14所对应的光瞳形状。如该图所示，在反射镜型的环状光学系统14的中央 部嵌入中央光学系统13的布局中，来自正前面的入射光成为圆形光瞳及圆环光瞳。
[0098] 图9的（b)部分示出入射角为3. 2°的入射光的追迹图、以及该中央光学系统13 及环状光学系统14所对应的光瞳形状，图9的（c)部分示出入射角为14. 4°的入射光的追 迹图、以及该中央光学系统13及环状光学系统14所对应的光瞳形状。
[0099]如图9的（b)部分以及（C)部分所示，随着倾斜入射的角度变大，在作为视野窄的 望远透镜的环状光学系统14中开始产生蚀痕，当圆环光瞳形成月牙状而角度成为14. 4° 时，光几乎不通过光瞳。
[0100] 需要说明的是，在图9上，中央光学系统13所对应的圆形光瞳以相同的形状表示， 但该圆形光瞳随着入射角度而变形。
[0101] [指向性传感器的构造的最优化]
[0102] 如图9中说明那样，根据入射角（根据传感器面上的像高）而有效通过光的光瞳 的形状/大小发生变化。
[0103]因此，在图10所示的瞳像分离方式的指向性传感器的情况下，若将瞳像分离方式 的指向性传感器的构造在传感器中心和周边设为均匀，则在传感器周边，没有光入射的毫 无用处的受光单元产生，从而光的利用效率下降。
[0104]图11是表示本发明所涉及的指向性传感器16a的第一实施方式的图。该指向性传 感器16a构成为，每个微透镜所承担的受光单元的个数随着从中央朝向周边（随着像高变 高）而减少。在图11所示的例子中，每个微透镜所承担的受光单元的个数（纸面的上下方 向上的个数），在中央（入射角〇° )为三个，在中间（入射角3.2° )为两个，在周边（入 射角14. 4° )为一个。
[0105]如图11所示那样在受光单元的尺寸相同的情况下，就微透镜而言，使用随着朝向 周边而尺寸小、焦距短的。由此，越朝向周边越能够进行高密度的采样。
[0106] 另外，在指向性传感器的周边，微透镜与受光单元一一对应，成为不具有光瞳分割 功能的结构。即，就与环状光学系统14对应的像圈而言，由于在传感器周边的蚀痕，因此成 为相比中央光学系统13所对应的像圈实质更小。因此，指向性传感器16a仅在两个像圈重 叠的区域配设具有光瞳分割功能的像素，而在像圈不重叠的区域配设不具有光瞳分割功能 的像素。
[0107]需要说明的是，也可以将微透镜的尺寸设为均匀，且将受光单元的尺寸设为随着 朝向周边而变大。在该情况下，随着朝向周边而受光单元的受光面积变大，在S/N(信噪比） 方面是有利的。
[0108]另一方面，在图12所示的遮光掩膜方式的指向性传感器的情况下，若将遮光掩膜 的形状在传感器中心和周边设为均匀，则在传感器周边，没有光入射的毫无用处的受光单 元产生，从而光的利用效率下降。
[0109] 图13是表示本发明所涉及的指向性传感器16b的第二实施方式的图。该指向性 传感器16b根据按照传感器面的位置而变化的中央光学系统13以及环状光学系统14的光 瞳形状，而采用具有与该光瞳形状对应的形状/尺寸的开口的遮光掩膜。
[0110] 即，在传感器中央，使用具有圆形及圆环状的开口的遮光掩膜，由于圆环光瞳随着 朝向周边而渐渐成为月牙状，因此遮光掩膜的开口形状也成为相同的形状。同时，优选使微 (聚光）透镜的光轴相对于受光单元稍微错