【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ型イメージセンサ或いはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像装置に関し、特にマイクロレンズの使用により、シェーディング補正の可能な固体撮像装置及びそれを備える光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、カメラ内蔵携帯端末等において、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像装置が広く使用されている。これらの固体撮像装置は光検出効率を高めるために、複数の受光素子の光入射面側に受光素子の各々に対応して集光性のマイクロレンズが配設されているのが一般的である。このマイクロレンズにより、固体撮像装置の小型化及び多画素化に伴う受光素子面積の縮小に起因する検出感度の低下を防止している。
【０００３】
図１は、従来のカラー固体撮像装置の構造の要部断面図である。同図において、半導体基板１０面上に複数の受光素子１２（１２ａ、１２ｂ〜）と各受光素子に発生蓄積した電荷を転送するための複数の転送部１３（１３ａ、１３ｂ〜）を設けている。さらに各受光素子１２の光入射側にゼラチン又はカゼイン等の赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに染色したカラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ・・・を形成した後、各々のカラーフィルタの光入射側に複数のマイクロレンズ１５（１５ａ、１５ｂ、〜）が設けられている。このマイクロレンズは、公知の透明な樹脂を材料としフォトリソグラフィ技術と樹脂の熱流動性を利用した技術の併用で形成されるものである。
【０００４】
一方、固体撮像装置の前方に配置される撮像光学系の射出瞳位置は、一般に有限距離であり、この有限距離の射出瞳位置に対応して集光性のマイクロレンズの配列ピッチを受光素子の配列ピッチより像高が高くなるに従って順次小さく形成し、周辺部のシェーディングを補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２は、上記の従来のカラー固体撮像装置の周辺部の構造の要部断面図である。同図において左側が撮像光学系光軸のある方向であり、マイクロレンズ１５の光軸１５Ａ、カラーフィルタ１４の中心を１４Ａ、受光素子１２の中心を１２Ａで示してある。図示のように、受光素子の中心１２Ａとカラーフィルタの中心１４Ａとマイクロレンズの光軸１５Ａは、撮像光学系最終面からの光束の射出角度に対応し、それぞれＭ、Ｎだけずれて形成され受光効率を高めていた。
【０００６】
また、マイクロレンズの屈折力を異ならせ、中心部に比べて周辺部で強くしたものや、受光素子の配列周期を中心部に比べ周辺部で長くし、マイクロレンズは同一周期として周辺部のシェーディングを補正するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２６００２５０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特許第３１７０８４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１及び２に記載の固体撮像装置は、撮像光学系の小型化に伴う射出瞳位置の有限距離化に対応し、撮像光学系の射出瞳位置と撮像装置のあらかじめ設定された射出瞳位置がほぼ合致する場合には効果的である。このため、撮像装置に対応すべく、撮像光学系を設定するのが通常であった。
【００１０】
しかし近年、撮像光学系は極度に薄型化することが可能となり、カメラ外観部の厚みにして１０数ｍｍ程度の中に内蔵できるものや、携帯端末の厚み方向に内蔵可能なものが実用化され、市販されるようになった。この薄型化された撮像光学系は、その薄型化の故に光学系最終面からの光束の射出角度は、画面端部で従来の２倍程度まで大きくなっている。
【００１１】
一方、近年のビデオカメラ、電子スチルカメラでは焦点距離比３倍以上の高変倍ズームレンズを搭載するのが一般的である。またカメラ内蔵携帯端末においてもズーム化の提案がなされる状況となっている。この変倍可能なズーム光学系の場合は、射出瞳位置が焦点距離の変化に応じて移動するのが一般的である。
【００１２】
図３は、マイクロレンズピッチを周辺にゆくに伴い減少させた撮像素子の射出瞳位置と受光量減少率の一例のグラフである。同図において横軸は射出瞳位置、縦軸は受光量減少率である。この撮像素子は、像面から物体側３５ｍｍに射出瞳位置があるように設定されたものであり、図示のように３５ｍｍ位置が最も減少率が小さく、その前後では減少率が増大する。即ち、射出瞳位置を固定化した従来の固体撮像装置では、原理的にはズーム変倍領域の一部でしか対応できていないのが現状である。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑み、光学系最終面からの光束の射出角度の増大に対応可能で、撮像光学系の変倍による射出瞳位置の変化にも対応可能な撮像装置及びそれを備えた光学装置を得ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、複数の受光素子と、該複数の受光素子の各々に対応して複数の集光性のマイクロレンズが配設されたマイクロレンズアレイと、を有する固体撮像装置において、該マイクロレンズアレイを、曲面状に配置したことを特徴とする固体撮像装置、とすることで薄型のレンズの光学系最終面からの光束の射出角度の増大に対応可能となる。
【００１５】
本発明のマイクロレンズアレイは、撮像装置の長辺方向に曲面を形成すること、或いは球面であること、が好ましい。
【００１６】
また、複数の受光素子と、該複数の受光素子の各々に対応して複数の集光性のマイクロレンズが配設されたマイクロレンズアレイとを有する固体撮像装置において、該マイクロレンズアレイは湾曲可能であり、該マイクロレンズアレイの曲率を曲率調整部材により変更することを特徴とする固体撮像装置、とすることで変倍や交換等で撮像光学系の射出瞳位置が変化しても、それに対応可能な撮像装置を得ることが可能となる。
【００１７】
更に、本発明の撮像装置の曲率は、撮像光学系に対応して変更すること、とすることが好ましい。
【００１８】
加えて、撮像光学系と、上記のいずれかの固体撮像装置を備えた光学機器とすることで、本発明に係るシェーディング補正のなされた光学装置を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
以下、まず第一の発明について、説明する。
図４は、第一の発明に係る撮像装置１１の一部省略断面図である。同図は光軸Ｏを含む撮像装置長辺方向の断面を示している。同図において、（Ａ）は光軸Ｏ近傍、（Ｂ）は中間像高（例えば４〜６割像高）、（Ｃ）は周辺像高（例えば８〜１０割像高）における受光素子１２とマイクロレンズ１５の位置関係を示したものである。マイクロレンズ１５と受光素子１２の間に配置されるカラーフィルタは、同図では省略した。
【００２１】
なお、像高とは像面上での光軸からの距離を言い、受光部の半対角長に対する割合で表示されるものである。また受光部は長方形であり、長辺方向とはこの受光部の長辺に平行な方向をいう。
【００２２】
同図に示すように、撮像光学系最終面３１から射出される光束は、周辺部へゆくに伴い、光軸に対し傾斜角が増加するようになる。これらの光束は、複数のマイクロレンズ１５が配設されたマイクロレンズアレイ３２を、図のように曲面状に湾曲することで、対応する各々の受光素子に導かれる。
【００２３】
個々のマイクロレンズ１５と対応する受光素子１２は、この湾曲により、それぞれ位置関係が異なるようになる。例えば、中間像高（Ｂ）ではマイクロレンズ１５の中心と受光素子１２の中心は、図示のようにｄ１だけズレが生じる。また周辺像高（Ｃ）ではマイクロレンズ１５の中心と受光素子１２の中心は、ｄ２だけズレが生じ、光軸Ｏ近傍のズレをｄ０とすると、ｄ２＞ｄ１＞ｄ０となる。
【００２４】
即ち、本発明によれば複数のマイクロレンズ１５が配設されたマイクロレンズアレイ３２を、従来のようにマイクロレンズ配列ピッチを変化させずとも、周辺部の撮像光学系最終面からの光束の射出角度に対応させ、曲面状に湾曲させることで、受光効率を高めることができ、周辺部のシェーディング補正が可能となる。このことは、異なる光学系に対しては、使用される光学系の特性に合わせてマイクロレンズアレイ３２の曲率を変更するだけで最適の状態を作り出すことができ極めて量産性に優れるものとなる。
【００２５】
なお、本例では固体撮像装置の長辺方向に曲面が形成されたもので説明したが、この曲面は、球面であるとより好ましく、球面の場合は各像高位置に対しより正確な補正が可能となる。
【００２６】
次に、第二の発明について説明する。
図５は、第二の発明に係る撮像装置４１の一部省略断面図である。同図はズーム変倍撮影レンズと撮像装置４１の、光軸Ｏを含む長辺方向の断面を示している。図５（ａ）はワイド時、図５（ｂ）はテレ時の状態を示している。
【００２７】
図５において、４２は第一レンズ群、４３は絞りシャッターユニット、４４は第二レンズ群、４５は第三レンズ群、４６は赤外カットフィルタ及びオプチカルローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）である。これら光学部材の後方に、マイクロレンズアレイの４隅を押圧することで曲率を変化させる、曲率調整部材としての押圧部材５１と撮像素子４１が配置される。撮像素子４１は、カバーガラス５２、曲面状に湾曲可能なマイクロレンズアレイ５３、受光素子アレイ５４とこれらを包み込むパッケージ５５を有して構成されている。
【００２８】
第一レンズ群４２、絞りシャッターユニット４３、第二レンズ群４４、第三レンズ群４５は、例えばカム筒の回転により、図示矢印のようにそれぞれの間隔を変化させワイドからテレへと焦点距離の変更（ズーミング）が可能となっている。第三レンズ群４５は、このズーミングでの移動以外に単独で光軸方向に移動可能とされており、被写体距離に応じフォーカシングをおこなうようになっている。
【００２９】
一方、押圧部材５１は開口部５０を有し、ズーミングに連動して図示のように移動可能となっている。この押圧部材５１は４箇所（図示では２箇所）の突起部５１ａ、５１ｂを有し、それぞれがパッケージ５５に設けられた穴から撮像装置４１内部へ突出し、曲面状に湾曲可能なマイクロレンズアレイ５３に当接している。
【００３０】
この押圧部材５１は、ワイド時には像面から遠い位置にあり、ズーミングに伴い像面に近づく方向に移動する。これにより突起部５１ａ、５１ｂも同様に移動し、当接しているマイクロレンズアレイ５３の４隅を押圧する。このためマイクロレンズアレイ５３の曲率は、ズーミングに伴い図示のようにワイド時は大きく、テレ時は小さくなるよう湾曲する。
【００３１】
これにより、マイクロレンズアレイ５３内に配置されている個々のマイクロレンズとそれに対応する受光素子の位置ズレ量が、撮影光学系の焦点距離に応じて変化することになる。より具体的には、周辺部においてはワイド時にズレ量が大きく、テレ時にはズレ量が小さくなり、変倍に伴う撮像光学系最終面からの光束の射出角度の変化に対応することが可能となる。
【００３２】
図６は、押圧部材５１の駆動機構の一例である。同図は押圧部材５１をＯＬＰＦ側から見た斜視図である。
【００３３】
押圧部材５１のＯＬＰＦ側には、対角に直進ガイド筒６１ａ、６１ｂとガイドピン６２ａ、６２ｂが配置されガイドピンの外周を摺動可能となっている。別の対角には、ネジ穴を有するボス６３ａ、６３ｂが配置され、このネジ穴に累合するスクリュー６４ａ、６４ｂがかみ合わされている。このスクリュー６４ａ、６４ｂにはそれぞれ歯車６５ａ、６５ｂが固着されており、歯車６６ａ、６６ｂと噛み合うよう配置されている。この歯車６６ａ、６６ｂは、カム筒に設けられたカム筒歯車６７と噛み合わされている。（図は、６６ａ側のみ示してある）
これにより、焦点距離の変更に伴いカム筒が回転し、このカム筒に設けられたカム筒歯車６７の回転が歯車６６ａ、６６ｂ、歯車６５ａ、６５ｂを介しスクリュー６４ａ、６４ｂを回転させ、累合するボス６３ａ、６３ｂにより、押圧部材５１を光軸方向に移動させることができる。この押圧部材５１の移動により前述のマイクロレンズアレイ５３の曲率を変化させることができる。
【００３４】
なお、本形態ではカム筒の回転に連動して押圧部材５１を移動させたが、独立にアクチュエータを用いてもよいし、その他公知の機構でもよいのは勿論である。
【００３５】
図７は、本発明の撮像装置１１を搭載した携帯端末の一例を示した図である。同図に示すように、携帯端末は、例えば折りたたみ式携帯電話機Ｔ（以下携帯電話機Ｔと称す）であり、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置１１は撮像光学系と共に、上筐体７１内の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像光学系及び撮像装置１１が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。
【００３６】
このように携帯電話機Ｔに、上述の撮像装置１１を内蔵することにより、軽量薄型の、カメラ内蔵の携帯電話機Ｔを得ることができる。なお、携帯電話機Ｔのその他の構成要素は公知であるため、説明を省略する。
【００３７】
図８は、本発明の撮像装置４１を適用したズームカメラの外観図の一例である。図８（ａ）はカメラ前面の斜視図、図８（ｂ）はカメラ背面の斜視図である。
【００３８】
図８（ａ）において、８１はズーム変倍撮影レンズでありこの後方に本発明の撮像装置４１が内蔵される。８２はファインダ窓、８３はレリーズ釦、８４はフラッシュ発光部、８６はマイク、８７はストラップ取り付け部、８８はＵＳＢ端子である。８９はレンズカバーであり、不使用時は撮影レンズ８１は沈胴する。
【００３９】
図８（ｂ）において、９１はファインダ接眼部、９２は赤と緑の表示ランプであり、ＡＦやＡＥの情報をレリーズ釦８３が押圧された時、発光もしくは点滅により撮影者に表示するものである。９３はズーム釦であり、ズームアップ、ズームダウンをおこなう釦である。９４はスピーカであり、マイク８６で録音した音声の再生や、レリーズ音等を発するものである。９５はメニュー／セット釦、９６は選択釦で４方向スイッチであり、１００はモニターＬＣＤで画像やその他文字情報等を表示する。メニュー／セット釦９５で、モニターＬＣＤ１００上に各種のメニューを表示させ、選択釦９６で選択し、メニュー／セット釦９５で確定させる機能を有している。９７は再生釦で、撮影した画像の再生をおこなう釦である。９８はディスプレイ釦で、モニターＬＣＤ１００に表示された画像やその他文字情報の表示や消去を選択する釦である。９９は消去釦で、撮影記録した画像の消去をおこなう釦である。１０１は三脚穴、１０２は電池／カード蓋である。電池／カード蓋１０２の内部には、本カメラの電源を供給する電池と、撮影した画像を記録するカード型のリムーバブルメモリが装填されるようになっている。
【００４０】
このようにズーム変倍撮影レンズ搭載カメラに、本発明の撮像装置４１を搭載することにより、変倍域の全域で射出瞳位置の変化に対応でき、全変倍領域でシェーディング補正が可能なカメラを得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、光学系最終面からの光束の射出角度の増大に対応可能で、撮像光学系の変倍による射出瞳位置の変化にも対応可能な撮像装置及びそれを備えた光学装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のカラー固体撮像装置の構造の要部断面図である。
【図２】従来のカラー固体撮像装置の周辺部の構造の要部断面図である。
【図３】マイクロレンズピッチを周辺にゆくに伴い減少させた撮像素子の射出瞳位置と受光量減少率の一例のグラフである。
【図４】第一の発明に係る撮像装置の一部省略断面図である。
【図５】第二の発明に係る撮像装置の一部省略断面図である。
【図６】押圧部材の駆動機構の一例である。
【図７】本発明の撮像装置を搭載した携帯端末の一例を示した図である。
【図８】本発明の撮像装置を適用したズームカメラの外観図の一例である。
【符号の説明】
４１ 撮像装置
４２ 第一レンズ群
４３ 絞りシャッターユニット
４４ 第二レンズ群
４５ 第三レンズ群
４６ 赤外カットフィルタ及びオプチカルローパスフィルタ
５１ 押圧部材
５２ カバーガラス
５３ マイクロレンズアレイ
５４ 受光素子アレイ
５５ パッケージ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and more particularly to a solid-state imaging device capable of performing shading correction by using a microlens and an optical apparatus including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, solid-state imaging devices such as a CCD (Charged Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor have been widely used in video cameras, electronic still cameras, mobile terminals with built-in cameras, and the like. In these solid-state imaging devices, in order to increase the light detection efficiency, it is common that light-collecting microlenses are arranged on the light incident surface side of the plurality of light-receiving elements, corresponding to each of the light-receiving elements. . The microlenses prevent a decrease in detection sensitivity due to a reduction in the area of the light receiving element due to a reduction in the size of the solid-state imaging device and an increase in the number of pixels.
[0003]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a structure of a conventional color solid-state imaging device. In FIG. 1, a plurality of light receiving elements 12 (12a, 12b-) and a plurality of transfer units 13 (13a, 13b-) for transferring electric charges generated and accumulated in each light receiving element are provided on the surface of a semiconductor substrate 10. . Further, after forming color filters 14R, 14G, 14B,... Dyed in red R, green G, blue B such as gelatin or casein on the light incident side of each light receiving element 12, on the light incident side of each color filter. A plurality of micro lenses 15 (15a, 15b, ...) are provided. This microlens is formed by using a known transparent resin as a material and using a combination of a photolithography technique and a technique utilizing the thermal fluidity of the resin.
[0004]
On the other hand, the exit pupil position of the imaging optical system disposed in front of the solid-state imaging device is generally a finite distance, and the arrangement pitch of the light-collecting microlenses corresponding to the exit pupil position at the finite distance is set to the light receiving element. There has been known an image forming apparatus that forms the image sequentially smaller as the image height becomes higher than the arrangement pitch and corrects the shading of the peripheral portion (for example, see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a structure of a peripheral portion of the above-described conventional color solid-state imaging device. In the figure, the left side is the direction with the optical axis of the imaging optical system, and the optical axis 15A of the microlens 15, the center of the color filter 14 is indicated by 14A, and the center of the light receiving element 12 is indicated by 12A. As shown in the figure, the center 12A of the light receiving element, the center 14A of the color filter, and the optical axis 15A of the microlens correspond to the exit angle of the light beam from the final surface of the imaging optical system. Had increased efficiency.
[0006]
In addition, the refractive power of the microlens is made different so that it is stronger at the periphery than at the center, or the array period of the light receiving elements is made longer at the periphery than at the center, and the microlenses are the same period and the shading of the periphery is made Is known (for example, see Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2600250
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3170847
[Problems to be solved by the invention]
The solid-state imaging devices described in Patent Documents 1 and 2 correspond to the finite distance of the exit pupil position accompanying the downsizing of the imaging optical system. This is effective when the pupil positions substantially match. For this reason, it has been usual to set an imaging optical system so as to correspond to the imaging device.
[0010]
However, in recent years, it has become possible to extremely thin the imaging optical system, and a system that can be built in a camera external part having a thickness of about 10 mm or more and a system that can be built in the thickness direction of a portable terminal have been put to practical use. , And became commercially available. In this thinned imaging optical system, the exit angle of the light beam from the final surface of the optical system is about twice as large as that of the conventional one at the end of the screen due to the thinning.
[0011]
On the other hand, recent video cameras and electronic still cameras are generally equipped with a high zoom lens having a focal length ratio of 3 times or more. In addition, there is a situation in which proposals for zooming are being made in mobile terminals with built-in cameras. In the case of a zoom optical system capable of zooming, the exit pupil position generally moves in accordance with a change in the focal length.
[0012]
FIG. 3 is a graph showing an example of the exit pupil position of the image sensor and the rate of decrease in the amount of received light, in which the microlens pitch is reduced as it goes to the periphery. In the figure, the horizontal axis represents the exit pupil position, and the vertical axis represents the light receiving amount reduction rate. This image sensor is set so that the exit pupil position is located 35 mm from the image plane to the object side. As shown in the figure, the reduction rate is the smallest at the 35 mm position, and increases before and after that. That is, at present, the conventional solid-state imaging device in which the position of the exit pupil is fixed can handle only a part of the zoom magnification range in principle.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and has an image pickup apparatus capable of coping with an increase in the exit angle of a light beam from the final surface of an optical system and coping with a change in the position of an exit pupil due to zooming of an image pickup optical system. It is intended to obtain a device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to provide a solid-state imaging device comprising: a plurality of light receiving elements; and a microlens array in which a plurality of light collecting microlenses are arranged corresponding to each of the plurality of light receiving elements. By using a solid-state imaging device in which the array is arranged in a curved shape, it becomes possible to cope with an increase in the angle of emission of a light beam from the final surface of the optical system of a thin lens.
[0015]
The microlens array of the present invention preferably forms a curved surface in the long side direction of the imaging device or has a spherical surface.
[0016]
Further, in a solid-state imaging device having a plurality of light receiving elements and a microlens array in which a plurality of light collecting microlenses are arranged corresponding to each of the plurality of light receiving elements, the microlens array is bendable. The solid-state imaging device is characterized in that the curvature of the microlens array is changed by a curvature adjusting member, so that even if the position of the exit pupil of the imaging optical system changes due to zooming or replacement, etc. A possible imaging device can be obtained.
[0017]
Further, it is preferable that the curvature of the imaging device of the present invention is changed in accordance with the imaging optical system.
[0018]
In addition, by using an optical apparatus including an imaging optical system and any one of the above-described solid-state imaging devices, an optical apparatus according to the present invention that has undergone shading correction can be obtained.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.
[0020]
Hereinafter, the first invention will be described first.
FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional view of the imaging device 11 according to the first invention. FIG. 2 shows a cross section of the imaging device including the optical axis O in the long side direction. In the figure, (A) is near the optical axis O, (B) is an intermediate image height (for example, 40 to 60% image height), and (C) is a light receiving element 12 at a peripheral image height (for example, 80 to 100% image height). 3 shows a positional relationship between the microlens 15 and the microlens 15. A color filter arranged between the microlens 15 and the light receiving element 12 is omitted in FIG.
[0021]
The image height refers to the distance from the optical axis on the image plane, and is displayed as a ratio to the half diagonal length of the light receiving unit. The light receiving portion is rectangular, and the long side direction refers to a direction parallel to the long side of the light receiving portion.
[0022]
As shown in the drawing, the light beam emitted from the final surface 31 of the imaging optical system has an increased inclination angle with respect to the optical axis as it goes to the peripheral portion. These light fluxes are guided to the corresponding light receiving elements by bending a microlens array 32 on which a plurality of microlenses 15 are arranged into a curved shape as shown in the figure.
[0023]
Due to the curvature, the light receiving elements 12 corresponding to the individual microlenses 15 have different positional relationships. For example, at the intermediate image height (B), the center of the microlens 15 and the center of the light receiving element 12 are shifted by d1 as illustrated. At the peripheral image height (C), the center of the microlens 15 and the center of the light receiving element 12 are shifted by d2, and if the shift near the optical axis O is d0, d2>d1> d0.
[0024]
That is, according to the present invention, the microlens array 32 in which the plurality of microlenses 15 are disposed can be used to emit the luminous flux from the final surface of the imaging optical system in the peripheral portion without changing the microlens array pitch as in the related art. By curving in a curved shape corresponding to the angle, light receiving efficiency can be increased, and shading correction of the peripheral portion can be performed. This means that, for different optical systems, an optimum state can be created only by changing the curvature of the microlens array 32 in accordance with the characteristics of the optical system to be used, which is extremely excellent in mass productivity.
[0025]
In this example, the solid-state imaging device has been described as having a curved surface formed in the long side direction. However, the curved surface is more preferably a spherical surface, and in the case of a spherical surface, more accurate correction is possible for each image height position. It becomes possible.
[0026]
Next, the second invention will be described.
FIG. 5 is a partially omitted cross-sectional view of an imaging device 41 according to the second invention. FIG. 2 shows a cross section of the zoom variable-magnification photographing lens and the imaging device 41 in the long side direction including the optical axis O. 5A shows a state at the time of widening, and FIG. 5B shows a state at the time of telephoto.
[0027]
In FIG. 5, reference numeral 42 denotes a first lens group, 43 denotes an aperture shutter unit, 44 denotes a second lens group, 45 denotes a third lens group, and 46 denotes an infrared cut filter and an optical low-pass filter (OLPF). Behind these optical members, a pressing member 51 as a curvature adjusting member for changing the curvature by pressing the four corners of the microlens array and an image sensor 41 are arranged. The imaging device 41 includes a cover glass 52, a microlens array 53 that can be curved into a curved surface, a light receiving device array 54, and a package 55 that wraps these components.
[0028]
The first lens group 42, the aperture shutter unit 43, the second lens group 44, and the third lens group 45 change their respective distances as shown by arrows in the figure by, for example, rotation of a cam barrel to change the focal length from wide to tele. Changes (zooming) are possible. The third lens group 45 is independently movable in the optical axis direction in addition to the movement during zooming, and performs focusing according to the subject distance.
[0029]
On the other hand, the pressing member 51 has an opening 50, and is movable as shown in the figure in conjunction with zooming. The pressing member 51 has four (two in the figure) projections 51 a and 51 b, each of which protrudes from the hole provided in the package 55 into the inside of the imaging device 41, and is a microlens array 53 that can be curved into a curved surface. Is in contact with
[0030]
The pressing member 51 is at a position far from the image plane at the time of widening, and moves in a direction approaching the image plane with zooming. As a result, the protrusions 51a and 51b move in the same manner, and press the four corners of the microlens array 53 that is in contact. For this reason, the curvature of the microlens array 53 is curved so as to be large during widening and small during telephoto as shown in FIG.
[0031]
As a result, the amount of misalignment between each microlens arranged in the microlens array 53 and the corresponding light receiving element changes according to the focal length of the imaging optical system. More specifically, in the peripheral portion, the shift amount is large at the time of widening, and the shift amount is small at the time of telephoto, so that it is possible to cope with a change in the exit angle of the light beam from the final surface of the imaging optical system due to zooming. .
[0032]
FIG. 6 is an example of a driving mechanism of the pressing member 51. FIG. 5 is a perspective view of the pressing member 51 as viewed from the OLPF side.
[0033]
On the OLPF side of the pressing member 51, rectilinear guide cylinders 61a and 61b and guide pins 62a and 62b are arranged diagonally, and can slide on the outer circumference of the guide pin. Bosses 63a and 63b having screw holes are arranged at the other diagonals, and screws 64a and 64b that accumulate in the screw holes are engaged. Gears 65a, 65b are fixed to the screws 64a, 64b, respectively, and are arranged to mesh with the gears 66a, 66b. The gears 66a and 66b are meshed with a cam cylinder gear 67 provided on the cam cylinder. (The figure shows only the 66a side)
Accordingly, the cam cylinder rotates with the change of the focal length, and the rotation of the cam cylinder gear 67 provided on this cam cylinder rotates the screws 64a and 64b via the gears 66a and 66b and the gears 65a and 65b, and The pressing members 51 can be moved in the optical axis direction by the bosses 63a and 63b. The curvature of the microlens array 53 can be changed by the movement of the pressing member 51.
[0034]
In the present embodiment, the pressing member 51 is moved in conjunction with the rotation of the cam barrel. However, an actuator may be used independently, or a known mechanism may be used.
[0035]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mobile terminal equipped with the imaging device 11 of the present invention. As shown in the figure, the mobile terminal is, for example, a foldable mobile phone T (hereinafter, referred to as a mobile phone T), an upper housing 71 as a case having a display screen D, and a lower housing having an operation button P. The housing 72 is connected via a hinge 73. The imaging device 11 is built in the upper housing 71 below the display screen D together with the imaging optical system, and is arranged so that the imaging optical system and the imaging device 11 can take in light from the outer surface side of the upper housing 71. I have.
[0036]
By incorporating the above-described imaging device 11 in the mobile phone T in this way, a lightweight and thin mobile phone T with a built-in camera can be obtained. The other components of the mobile phone T are known, and the description is omitted.
[0037]
FIG. 8 is an example of an external view of a zoom camera to which the imaging device 41 of the present invention is applied. FIG. 8A is a perspective view of the front of the camera, and FIG. 8B is a perspective view of the back of the camera.
[0038]
In FIG. 8A, reference numeral 81 denotes a zoom variable-magnification photographing lens, and the imaging device 41 of the present invention is built in behind the lens. 82 is a finder window, 83 is a release button, 84 is a flash light emitting section, 86 is a microphone, 87 is a strap attaching section, and 88 is a USB terminal. Reference numeral 89 denotes a lens cover, and when not in use, the taking lens 81 is retracted.
[0039]
In FIG. 8B, reference numeral 91 denotes a viewfinder eyepiece, and reference numeral 92 denotes red and green display lamps that display information on AF and AE to a photographer by emitting light or blinking when the release button 83 is pressed. It is. Reference numeral 93 denotes a zoom button for performing zoom up and zoom down. Reference numeral 94 denotes a speaker, which reproduces sound recorded by the microphone 86 and emits a release sound and the like. Reference numeral 95 denotes a menu / set button, reference numeral 96 denotes a selection button, which is a four-way switch, and reference numeral 100 denotes a monitor LCD for displaying images and other character information. The menu / set button 95 has a function of displaying various menus on the monitor LCD 100, selecting with the select button 96, and confirming with the menu / set button 95. A reproduction button 97 is a button for reproducing a captured image. Reference numeral 98 denotes a display button for selecting display or deletion of an image or other character information displayed on the monitor LCD 100. Reference numeral 99 denotes an erasing button, which is a button for erasing an image recorded and recorded. 101 is a tripod hole, and 102 is a battery / card cover. Inside the battery / card cover 102, a battery for supplying power to the camera and a card-type removable memory for recording a captured image are mounted.
[0040]
By mounting the imaging device 41 of the present invention on a camera equipped with a zoom variable-magnification photographing lens as described above, it is possible to cope with a change in the exit pupil position in the entire zooming region and to perform shading correction in the entire zooming region. Can be obtained.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, an image pickup apparatus capable of coping with an increase in the exit angle of a light beam from the final surface of an optical system, and capable of coping with a change in an exit pupil position due to zooming of an image pickup optical system, and an optical apparatus including the same. I got it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a structure of a conventional color solid-state imaging device.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a structure around a conventional color solid-state imaging device.
FIG. 3 is a graph showing an example of an exit pupil position of an image sensor and a reduction rate of a received light amount, in which a microlens pitch is reduced as moving toward a periphery;
FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional view of the imaging apparatus according to the first invention.
FIG. 5 is a partially omitted cross-sectional view of an imaging device according to a second invention.
FIG. 6 is an example of a driving mechanism of a pressing member.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a mobile terminal equipped with the imaging device of the present invention.
FIG. 8 is an example of an external view of a zoom camera to which the imaging device of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
41 Imaging device 42 First lens group 43 Aperture shutter unit 44 Second lens group 45 Third lens group 46 Infrared cut filter and optical low-pass filter 51 Pressing member 52 Cover glass 53 Micro lens array 54 Light receiving element array 55 Package