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JP2009201008A - Compound-eye imaging apparatus - Google Patents

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JP2009201008A
JP2009201008A JP2008042775A JP2008042775A JP2009201008A JP 2009201008 A JP2009201008 A JP 2009201008A JP 2008042775 A JP2008042775 A JP 2008042775A JP 2008042775 A JP2008042775 A JP 2008042775A JP 2009201008 A JP2009201008 A JP 2009201008A
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JP
Japan
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light shielding
shielding wall
imaging
image sensor
imaging device
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Application number
JP2008042775A
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Japanese (ja)
Inventor
Junpei Matsuzaki
純平 松崎
Katsumi Imada
勝巳 今田
Satoshi Tamaki
悟史 玉木
Tatsutoshi Suenaga
辰敏 末永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
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Abstract

【課題】撮像領域が広く、塵埃の発生が少ない複眼方式のカメラモジュールを提供する。
【解決手段】複眼式撮像装置11は、互いに光軸が異なるように配置された複数のレンズからなるレンズアレイ102と、撮像領域が複数のレンズに対応した複数の領域に分割された撮像素子105と、レンズアレイと撮像素子との間に設けられ、複数のレンズによってそれぞれ形成される複数の光路間に設けられた少なくとも1つの遮光壁104とを備える。分割された撮像領域の一辺の長さをD、レンズアレイと撮像素子とのフランジバック寸法をh、遮光壁の厚さをt、遮光壁の撮像素子側端面と撮像素子表面との間隔をzとした場合、

Figure 2009201008

の関係を満たすようにした。
【選択図】図1A compound-eye camera module having a wide imaging area and less dust generation is provided.
A compound-eye imaging device 11 includes a lens array 102 composed of a plurality of lenses arranged so that their optical axes are different from each other, and an imaging element 105 in which an imaging region is divided into a plurality of regions corresponding to the plurality of lenses. And at least one light shielding wall 104 provided between the lens array and the imaging device and provided between a plurality of optical paths respectively formed by a plurality of lenses. The length of one side of the divided imaging region is D, the flange back dimension between the lens array and the imaging device is h, the thickness of the light shielding wall is t, and the distance between the imaging device side end surface of the light shielding wall and the imaging device surface is z. If
Figure 2009201008

To meet the relationship.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は一つの撮像素子を複数の撮像領域に分割して被写体を撮像する複眼式撮像装置に関する。   The present invention relates to a compound-eye imaging apparatus that images a subject by dividing one imaging element into a plurality of imaging regions.

近年、身の回りに散在する様々な情報を効率的に収集して活用するために、監視カメラや車載カメラなど、センシングデバイスとしてのカメラモジュールが提案されている。このような用途のカメラモジュールは外形が小さいこと、特に、小型で薄型であることが要求されている。しかし、従来のビデオカメラのような複雑な構成の機器全体をそのまま小型化することには、構造上の制約があったり、非常にコストがかかったりするなどの問題がある。そこで、センシングデバイス用カメラモジュール独自の構造を採用することによって、このような用途のカメラモジュールの小型化・低コスト化が検討されている。   In recent years, in order to efficiently collect and use various information scattered around us, camera modules as sensing devices such as surveillance cameras and vehicle-mounted cameras have been proposed. The camera module for such applications is required to have a small outer shape, in particular, to be small and thin. However, downsizing an entire device having a complicated configuration such as a conventional video camera has problems such as structural limitations and very high costs. Therefore, by adopting a unique structure of the sensing device camera module, it is considered to reduce the size and cost of the camera module for such applications.

例えば、特許文献1は、複眼方式のカメラモジュールを提案している。以下、図8を参照しながら、この複眼方式のカメラモジュールを説明する。図8に示すカメラモジュールは、絞り部材701、光学レンズアレイ702、遮光ブロック703、光学フィルタ704および撮像ユニット705を含む。   For example, Patent Document 1 proposes a compound eye type camera module. Hereinafter, this compound-eye camera module will be described with reference to FIG. The camera module shown in FIG. 8 includes a diaphragm member 701, an optical lens array 702, a light shielding block 703, an optical filter 704, and an imaging unit 705.

絞り部材701は、光学レンズアレイ702の各レンズ702a〜702dの光軸と中心が一致する位置に絞り701a〜701dを備えており、被写体の像は、絞り701a〜701dのそれぞれを通過し、レンズ702a〜702dによって集光される。遮光ブロック703は撮像ユニット705上の撮像素子705aを複数の撮像領域に分割するように配置され、レンズ702a〜702dによって集光した被写体の像は、それぞれ分割された撮像領域705aにおいて結像する。   The aperture member 701 includes apertures 701a to 701d at positions where the centers of the optical axes of the lenses 702a to 702d of the optical lens array 702 coincide with each other, and a subject image passes through each of the apertures 701a to 701d. Light is condensed by 702a to 702d. The light shielding block 703 is arranged so as to divide the imaging element 705a on the imaging unit 705 into a plurality of imaging areas, and the image of the subject condensed by the lenses 702a to 702d is formed in the divided imaging areas 705a.

撮像ユニット705には、複数の撮像領域から得られた画像間の視差情報を算出する視差算出回路705bが設けられている。分割された撮像領域のそれぞれから得られる画像同士を比較すると各レンズ702a〜702dと被写体との位置関係の違いにより、画像上の被写体の位置にズレ(視差)が生じる。視差算出回路705bは、この視差量を検出し、カメラから被写体までの距離を算出する。   The imaging unit 705 is provided with a parallax calculation circuit 705b that calculates parallax information between images obtained from a plurality of imaging regions. When images obtained from each of the divided imaging regions are compared, a difference (parallax) occurs in the position of the subject on the image due to the difference in the positional relationship between the lenses 702a to 702d and the subject. The parallax calculation circuit 705b detects the amount of parallax and calculates the distance from the camera to the subject.

このような複眼方式のカメラモジュールによれば、1つの大きな光学レンズで被写体の像を撮像領域に結像させる場合に比べて、レンズの焦点距離を短くできる。このため、カメラモジュールを薄型にできる。また、複数の撮像素子を用いず、一つの撮像素子の撮像領域を遮光ブロックによって、複数の領域に分割することによって、複数の撮像素子を用いる場合に比べて回路の構成や信号処理を簡単にすることができる。また、撮像ユニット上に視差算出回路を一体的に構成することによっても回路の構成を簡単にできる。したがって、非常に簡単な構造を備え、コンパクトな複眼方式のカメラモジュールを実現できる。   According to such a compound-eye camera module, the focal length of the lens can be shortened as compared with a case where an image of a subject is formed in an imaging region with one large optical lens. For this reason, a camera module can be made thin. Also, by dividing the imaging area of one image sensor into a plurality of areas by using a light shielding block without using a plurality of image sensors, the circuit configuration and signal processing can be simplified compared to the case where a plurality of image sensors are used. can do. The circuit configuration can also be simplified by integrally configuring the parallax calculation circuit on the imaging unit. Therefore, a compact compound-eye camera module having a very simple structure can be realized.

図8の複眼方式のカメラモジュールにおいて、遮光ブロック703は隣接するレンズ系から光が漏れ、結像することによる混信を防ぐために設けられている。特許文献1に開示された複眼方式のカメラモジュールに限らず、1つの撮像素子を用いて、撮像領域を複数の領域に分割する場合、隣接するレンズ間の距離を大きくとることが出来ない。このため、隣接するレンズ系からの光漏れを防止し、分割されたそれぞれの撮像領域において、被写体を正しく撮影するために、遮光壁を必ず設ける必要がある。この場合、遮光壁の下端面と撮像素子との間隔が開いていると光漏れ防止の効果が十分ではない。特許文献2、3は、撮像素子または撮像素子直上に配置した保護材と遮光壁と接触させて設置することが望ましいと開示している。
特開2003−143459号公報 特開2002−171429号公報 特開2001−061109号公報
In the compound-eye camera module of FIG. 8, the light blocking block 703 is provided to prevent interference due to light leaking from adjacent lens systems and forming an image. Not only the compound-eye camera module disclosed in Patent Document 1, but when an imaging region is divided into a plurality of regions using a single imaging device, the distance between adjacent lenses cannot be increased. For this reason, in order to prevent light leakage from adjacent lens systems and to correctly photograph the subject in each divided imaging region, it is necessary to provide a light shielding wall. In this case, if the space between the lower end surface of the light shielding wall and the image sensor is wide, the effect of preventing light leakage is not sufficient. Patent Documents 2 and 3 disclose that it is desirable to place the image sensor in contact with a light shielding wall and a protective material disposed immediately above the image sensor.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-143459 JP 2002-171429 A JP 2001-061109 A

しかし、従来の複眼方式のカメラモジュールの上述の構造によれば、撮像素子の撮像領域のうち遮光壁と接する部分は、被写体の撮像に使用することができない。また、遮光壁を設ける場合の位置あわせ誤差分のマージンを設けなければ、撮像領域が遮光壁と重なってしまう可能性がある。このため、撮像領域のうち、遮光壁の直下およびその周囲を、撮像に用いない未使用領域として設定しなければならない。   However, according to the above-described structure of the conventional compound-eye camera module, the portion of the imaging area of the imaging device that contacts the light shielding wall cannot be used for imaging the subject. Further, if a margin for an alignment error when providing a light shielding wall is not provided, there is a possibility that the imaging region overlaps with the light shielding wall. For this reason, in the imaging area, the area immediately below and around the light shielding wall must be set as an unused area that is not used for imaging.

遮光壁を薄くしたり、位置あわせ誤差を小さくしたりすることには限界があるため、カメラモジュールを小型にすると、撮像領域に占める未使用領域の割合が増大してしまう。その結果、一つの撮像領域で取得できる情報量が減少し、画像の劣化や測距精度の低下などの問題が生じる。   Since there is a limit to thinning the light shielding wall and reducing the alignment error, if the camera module is reduced in size, the proportion of the unused area in the imaging area increases. As a result, the amount of information that can be acquired in one imaging area is reduced, causing problems such as image deterioration and distance measurement accuracy.

未使用領域を小さくするためには、遮光壁を薄くすることが考えられる。しかし、この場合、遮光壁の強度が低下し、カメラモジュールの組み立て時や使用時に遮光壁のチッピングが生じやすくなる。チッピングにより生じた塵埃は、撮像素子または撮像素子保護部材に付着し、撮像素子への受光を妨げるために画像劣化の大きな原因となる。   In order to reduce the unused area, it is conceivable to make the light shielding wall thinner. However, in this case, the strength of the light shielding wall is reduced, and chipping of the light shielding wall is likely to occur when the camera module is assembled or used. The dust generated by the chipping adheres to the image sensor or the image sensor protection member and hinders light reception to the image sensor, which causes a large image deterioration.

本発明はこのような従来技術の課題の少なくとも1つを解決し、撮像領域が広く、塵埃の発生が少ない複眼方式のカメラモジュールを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve at least one of the problems of the prior art and to provide a compound eye type camera module having a wide imaging area and less dust generation.

本発明の複眼式撮像装置は、互いに光軸が異なるように配置された複数のレンズからなるレンズアレイと、撮像領域を有し、前記撮像領域が前記レンズアレイの複数のレンズに対応した複数の分割領域に分割された撮像素子と、前記レンズアレイと前記撮像素子との間に設けられており、前記複数のレンズによってそれぞれ形成される複数の光路間に設けられた少なくとも1つの遮光壁とを備え、前記複数のレンズのうち、少なくとも1つは、前記少なくとも1つのレンズの前記撮像素子側の面の有効開口領域、および、前記遮光壁の撮像素子側の端面をそれぞれ前記撮像素子の撮像領域に投影した場合において、前記撮像領域上に投影された前記有効開口領域の、投影された前記遮光壁の端面領域から最も離れた点から前記投影された遮光壁の端面領域の前記投影された有効開口領域側の辺との距離をDとし、前記レンズアレイと前記撮像素子とのフランジバック寸法をhとし、前記遮光壁の厚さをtとし、前記遮光壁の撮像素子側端面と前記撮像素子表面との間隔zとした場合、

Figure 2009201008
の関係を満たしている。 The compound-eye imaging device of the present invention has a lens array composed of a plurality of lenses arranged so that their optical axes are different from each other, and an imaging region, and the imaging region corresponds to a plurality of lenses of the lens array. An image sensor divided into divided regions, and at least one light-shielding wall provided between the lens array and the image sensor, and provided between a plurality of optical paths respectively formed by the plurality of lenses. And at least one of the plurality of lenses includes an effective opening area of the surface on the image sensor side of the at least one lens and an image sensor area of the image sensor side of the light shielding wall. The projected light shielding from the point farthest from the projected end face region of the light shielding wall of the effective aperture region projected onto the imaging region. The distance from the side of the projected end surface area on the projected effective aperture area side is D, the flange back dimension between the lens array and the image sensor is h, the thickness of the light shielding wall is t, and the light shielding wall When the distance z between the image sensor side end surface and the image sensor surface is,
Figure 2009201008
Meet the relationship.

ある好ましい実施形態において、複眼式撮像装置は、前記複数のレンズによってそれぞれ形成される前記複数の光路を覆う鏡筒をさらに備え、前記遮光壁は前記鏡筒と一体的に成形されている。   In a preferred embodiment, the compound-eye imaging device further includes a barrel that covers the plurality of optical paths formed by the plurality of lenses, and the light shielding wall is formed integrally with the barrel.

ある好ましい実施形態において、複眼式撮像装置は、前記複数のレンズによってそれぞれ形成される前記複数の光路を覆う鏡筒をさらに備え、前記遮光壁と前記鏡筒とは別部材によってそれぞれ構成されている。   In a preferred embodiment, the compound-eye imaging apparatus further includes a lens barrel that covers the plurality of optical paths formed by the plurality of lenses, and the light shielding wall and the lens barrel are respectively configured by separate members. .

ある好ましい実施形態において、複眼式撮像装置は、演算部をさらに備え、前記複数のレンズのうち少なくとも2つによってそれぞれ結像した被写体を、前記撮像素子の対応する少なくとも2つの分割領域で撮像し、前記演算部は、前記少なくとも2つの分割領域から得られた被写体の画像の視差量を検出し、検出した視差量に基づいて前記被写体までの距離を算出する。   In a preferred embodiment, the compound-eye imaging device further includes a calculation unit, and images the subject imaged by at least two of the plurality of lenses in at least two corresponding divided regions of the imaging device, The calculation unit detects a parallax amount of an image of a subject obtained from the at least two divided regions, and calculates a distance to the subject based on the detected parallax amount.

本発明によれば、遮光壁の撮像素子側端面と撮像素子表面との間に所定の間隙を設けるため、従来撮像に利用できなかった遮光壁の下方の領域まで撮像領域を拡大することが可能となり、広い撮像領域で被写体を撮像することができる。撮像領域を拡大しない場合には、より小さな撮像素子を利用することが可能となり、複眼式撮像装置の小型化を図ることができる。   According to the present invention, since the predetermined gap is provided between the imaging element side end face of the light shielding wall and the imaging element surface, it is possible to expand the imaging area to the area below the light shielding wall that could not be used for conventional imaging. Thus, the subject can be imaged in a wide imaging area. When the imaging area is not enlarged, a smaller imaging element can be used, and the compound-eye imaging apparatus can be downsized.

また、遮光壁を厚くすることが可能であり、遮光壁の強度を高くして、遮光壁のチッピングを防止することができる。   Further, the light shielding wall can be thickened, and the strength of the light shielding wall can be increased to prevent chipping of the light shielding wall.

(第1の実施形態)
以下本発明による複眼式撮像装置の第1の実施形態を説明する。図1は、複眼式撮像装置11の分解斜視図である。複眼式撮像装置11は、上鏡筒101、レンズアレイ102、下鏡筒103、遮光壁104および基板106に設けられた撮像素子105を備えている。これらの構成要素は、被写体側から上鏡筒101、レンズアレイ102、下鏡筒103及び遮光壁104、撮像素子105、基板106の順に配置される。以降、説明のために図1に示すように複眼式撮像装置11に座標軸X、Y、Zを設定する。XY平面は撮像素子105の表面である撮像領域105sに対して平行な面であり、Z軸は撮像領域105sに垂直である。本実施形態の複眼式撮像装置11は4つの光学系を備えており、XY方向において2行2列に配列されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a compound-eye imaging device according to the present invention will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view of the compound-eye imaging device 11. The compound eye imaging device 11 includes an upper lens barrel 101, a lens array 102, a lower lens barrel 103, a light shielding wall 104, and an image sensor 105 provided on a substrate 106. These components are arranged in the order of the upper lens barrel 101, the lens array 102, the lower lens barrel 103, the light shielding wall 104, the image sensor 105, and the substrate 106 from the subject side. Hereinafter, for the sake of explanation, coordinate axes X, Y, and Z are set in the compound-eye imaging device 11 as shown in FIG. The XY plane is a plane parallel to the imaging region 105s that is the surface of the imaging element 105, and the Z axis is perpendicular to the imaging region 105s. The compound-eye imaging device 11 of the present embodiment includes four optical systems and is arranged in 2 rows and 2 columns in the XY direction.

上鏡筒101には絞り101a〜101dが形成されており、レンズアレイ102に入射する光線を制限する機能を有している。上鏡筒101は光を遮蔽する材料によって形成されており、内側、つまり、絞り101a〜101dから入射する光線側の面は低反射化処理がなされていることが好ましい。   Apertures 101 a to 101 d are formed in the upper lens barrel 101 and have a function of restricting light rays incident on the lens array 102. The upper lens barrel 101 is formed of a material that shields light, and it is preferable that the inner side, that is, the light-side surface incident from the stops 101a to 101d, is subjected to a low reflection treatment.

レンズアレイ102は、たとえば、同じ光学特性を備えた4つのレンズ102a〜102dを有し、プラスチックまたはガラスなどの材料を用いて一体成型されている。絞り101a〜101dの中心がレンズ102a〜102dの光軸上に位置するように、上鏡筒101およびレンズアレイ102が位置あわせされた状態で下鏡筒103に支持されている。レンズ102a〜102dの光軸はZ軸に対して平行である。これらの光軸は一致しておらず、上述したように4つの光学系がXY方向において2行2列に配列されるように、レンズ102a〜102dもXY方向に2行2列に配置されている。   The lens array 102 includes, for example, four lenses 102a to 102d having the same optical characteristics, and is integrally molded using a material such as plastic or glass. The upper lens barrel 101 and the lens array 102 are supported by the lower lens barrel 103 so that the centers of the diaphragms 101a to 101d are positioned on the optical axes of the lenses 102a to 102d. The optical axes of the lenses 102a to 102d are parallel to the Z axis. These optical axes do not coincide with each other, and the lenses 102a to 102d are also arranged in 2 rows and 2 columns in the XY direction so that the four optical systems are arranged in 2 rows and 2 columns in the XY direction as described above. Yes.

下鏡筒103は、レンズ102a〜102dの光路および基板106に設けられた撮像素子105を覆うように基板16に取り付けられている。レンズアレイ102は、各レンズ102a〜102dの光軸が撮像領域105sに垂直であり、かつ、撮像領域105sとレンズアレイ102との間隔がレンズ102a〜102dの焦点距離と一致するように、下鏡筒103によって保持される。   The lower lens barrel 103 is attached to the substrate 16 so as to cover the optical paths of the lenses 102 a to 102 d and the image sensor 105 provided on the substrate 106. The lens array 102 has a lower mirror so that the optical axes of the lenses 102a to 102d are perpendicular to the imaging region 105s, and the distance between the imaging region 105s and the lens array 102 matches the focal length of the lenses 102a to 102d. It is held by the cylinder 103.

下鏡筒103の内部には複数の遮光壁104が一体成形または組み立てによって設けられている。遮光壁104は、レンズ102a〜102dによってそれぞれ形成される光路の間に位置している。本実施形態では、レンズ102a〜102dによって、下鏡筒103内にX方向およびY方向の2行2列に配列された4つの光路が形成される。このため、遮光壁104もZ方向に伸び、X方向およびY方向へそれぞれ2つの光路を分けるように位置している。   A plurality of light shielding walls 104 are provided in the lower barrel 103 by integral molding or assembly. The light shielding wall 104 is located between the optical paths formed by the lenses 102a to 102d. In the present embodiment, four optical paths arranged in two rows and two columns in the X direction and the Y direction are formed in the lower barrel 103 by the lenses 102a to 102d. For this reason, the light shielding wall 104 also extends in the Z direction and is positioned so as to divide the two optical paths in the X direction and the Y direction, respectively.

撮像素子105は例えば、CCD等の画像センサであり、撮像領域105sを有している。撮像領域105sは、X方向およびY方向の2次元に配列された多数の画素を備えている。本実施形態では、撮像領域105sは、X方向およびY方向の2行2列に分けられ、4つの分割された撮像領域(以下、分割撮像領域と呼ぶ)105a〜105dを含んでいる。撮像領域105sにおいて、分割撮像領域105a〜105dは物理的に分割されていてもよいし、撮像領域105sとしては連続した1つの領域であり、分割撮像領域105a〜105dに照射される光線を、それぞれ、異なる領域であるとして信号処理することによって1つの領域が分割されてもよい。   The imaging element 105 is an image sensor such as a CCD, for example, and has an imaging area 105s. The imaging region 105s includes a large number of pixels arranged two-dimensionally in the X direction and the Y direction. In the present embodiment, the imaging region 105s is divided into two rows and two columns in the X direction and the Y direction, and includes four divided imaging regions (hereinafter referred to as divided imaging regions) 105a to 105d. In the imaging area 105s, the divided imaging areas 105a to 105d may be physically divided, or the imaging area 105s is a continuous area, and the light beams applied to the divided imaging areas 105a to 105d are respectively One region may be divided by signal processing as being different regions.

複眼式撮像装置11によって撮像される被写体の像は、絞り101a〜101dを通過し、レンズ102a〜102dによってそれぞれ集光され、撮像素子105の分割撮像領域105a〜105dにおいて、それぞれ独立した被写体の像を結ぶ。分割撮像領域105a〜105dを構成する各画素は入射した光を光電変換し、光の強度に応じた電気信号をそれぞれ出力する。出力された電気信号は基板106上に形成した演算回路107によって、様々な信号処理が施され、画像信号が生成される。生成した画像信号は、複眼式撮像装置11の用途や複眼式撮像装置11の機能に応じて処理される。   The image of the subject imaged by the compound-eye imaging device 11 passes through the apertures 101a to 101d and is condensed by the lenses 102a to 102d, respectively, and in the divided imaging regions 105a to 105d of the image sensor 105, the image of the independent subject is obtained. Tie. Each pixel constituting the divided imaging regions 105a to 105d photoelectrically converts the incident light and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the light. The output electric signal is subjected to various signal processing by an arithmetic circuit 107 formed on the substrate 106 to generate an image signal. The generated image signal is processed according to the application of the compound eye imaging device 11 and the function of the compound eye imaging device 11.

例えば、複眼式撮像装置11から被写体までの距離を算出する場合には、演算回路107において、複数の分割撮像領域から得られた画像信号を相関処理することによって被写体の画像の視差量を算出し、視差量から三角測量の原理を用いて被写体から複眼式撮像装置11までの距離を求めることができる。また、複数の分割撮像領域から得られた画像信号を、視差量を考慮した上で合成することによって、高精細な被写体画像を得ることができる。   For example, when calculating the distance from the compound-eye imaging device 11 to the subject, the arithmetic circuit 107 calculates the parallax amount of the subject image by performing correlation processing on image signals obtained from a plurality of divided imaging regions. The distance from the subject to the compound-eye imaging device 11 can be obtained from the parallax amount using the principle of triangulation. Further, a high-definition subject image can be obtained by combining image signals obtained from a plurality of divided imaging regions in consideration of the amount of parallax.

図2(a)は下鏡筒103のレンズアレイ102側の開口103uからみた斜視図であり、図2(b)は撮像素子105側の開口103dから見た斜視図である。図2(a)に示すように、下鏡筒103の開口103u側の内側面には、レンズアレイ102を支持するレンズ当接面201と、上鏡筒と当接する基準面202が設けられている。図2(b)に示すように、下鏡筒103の開口103dは、基板106と当接する基板当接面204が設けられている。   2A is a perspective view seen from the opening 103u on the lens array 102 side of the lower barrel 103, and FIG. 2B is a perspective view seen from the opening 103d on the image sensor 105 side. As shown in FIG. 2A, a lens contact surface 201 that supports the lens array 102 and a reference surface 202 that contacts the upper lens barrel are provided on the inner surface of the lower lens barrel 103 on the opening 103u side. Yes. As shown in FIG. 2B, the opening 103 d of the lower barrel 103 is provided with a substrate contact surface 204 that contacts the substrate 106.

レンズアレイ102のXY平面に対する平行度を確保するため、言い換えれば、レンズアレイ102の各レンズ102a〜102dの光軸が撮像素子105の撮像領域105sに対して設計誤差の範囲内で垂直となるように、また、レンズアレイ102と撮像素子105とのフランジバック寸法(flange focal length)が所定の精度内で設計値と一致するように、レンズ当接面201と基板当接面204との間の距離及び平行度は特に精度よく形成されている。   In order to ensure parallelism of the lens array 102 with respect to the XY plane, in other words, the optical axes of the lenses 102 a to 102 d of the lens array 102 are perpendicular to the imaging region 105 s of the imaging device 105 within the range of the design error. In addition, between the lens contact surface 201 and the substrate contact surface 204 so that the flange focal length of the lens array 102 and the image sensor 105 matches the design value within a predetermined accuracy. The distance and parallelism are formed with particularly high accuracy.

下鏡筒103と遮光壁104は、組み立ての容易さおよび組み立て精度の観点から一体で成型したほうが好ましい。下鏡筒103および遮光壁104は光を透過しない材料からなり、低反射化のため、例えば粗面化処理、メッキ、黒色化処理などの各種表面処理が施されていることが好ましい。   The lower lens barrel 103 and the light shielding wall 104 are preferably molded integrally from the viewpoint of ease of assembly and assembly accuracy. The lower lens barrel 103 and the light shielding wall 104 are made of a material that does not transmit light, and are preferably subjected to various surface treatments such as roughening treatment, plating, and blackening treatment for low reflection.

図2(a)に示すように、本実施形態では、下鏡筒103の開口103u側の遮光壁104の端面203は、レンズ当接面201よりも奥に位置している。端面203もレンズアレイ102と当接し、レンズアレイ102を支持するように、レンズ当接面201と同じ平面内に遮光壁104の端面203が位置していてもよい。この場合には、端面203の位置や表面の仕上げの精度もレンズ当接面201と同程度に高いことが好ましい。   As shown in FIG. 2A, in this embodiment, the end surface 203 of the light shielding wall 104 on the opening 103 u side of the lower lens barrel 103 is located behind the lens contact surface 201. The end surface 203 of the light shielding wall 104 may be positioned in the same plane as the lens contact surface 201 so that the end surface 203 also contacts the lens array 102 and supports the lens array 102. In this case, it is preferable that the accuracy of the position of the end surface 203 and the finishing of the surface is as high as that of the lens contact surface 201.

一方、図2(b)に示すように、下鏡筒103の開口103d側の遮光壁104の端面205は、所定の距離z0だけ基板当接面204から凹んだ位置にある。この距離z0は、基板106に設けられた撮像素子105の高さよりも長く、遮光壁104の端面205と撮像素子105の撮像領域105sの表面との間に所定の間隙が生じるように設定されている。これにより、隣接する光学系への光漏れを抑制しつつ、遮光壁による撮像領域上に生じる未使用領域の割合を小さくし、撮像領域中の撮像に用いることのできる領域を大きくすることができる。また、遮光壁を厚くして遮光壁のチッピングやそれに伴う埃塵を抑制することができる。以下、距離z0の設定方法を詳細に説明する。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, the end surface 205 of the light shielding wall 104 on the opening 103d side of the lower barrel 103 is in a position recessed from the substrate contact surface 204 by a predetermined distance z0. This distance z0 is longer than the height of the imaging element 105 provided on the substrate 106, and is set so that a predetermined gap is generated between the end face 205 of the light shielding wall 104 and the imaging area 105s of the imaging element 105. Yes. Thereby, while suppressing light leakage to the adjacent optical system, the ratio of the unused area generated on the imaging area by the light shielding wall can be reduced, and the area that can be used for imaging in the imaging area can be increased. . Further, the light shielding wall can be made thick to suppress chipping of the light shielding wall and accompanying dust. Hereinafter, a method for setting the distance z0 will be described in detail.

図3(a)および図3(b)は複眼式撮像装置11のXZ断面図であり、4つの光学系のうち、レンズ102aおよび102bを含む2つの光学系が示されている。   FIGS. 3A and 3B are XZ sectional views of the compound-eye imaging device 11, and two of the four optical systems including the lenses 102a and 102b are shown.

図3(a)に示すように、レンズ102bの撮像素子105側の有効開口領域102eおよび遮光壁104の端面205をそれぞれ撮像素子105の撮像領域105sに垂直に投影する。投影された有効開口領域(投影有効開口領域とよぶ)102e’のうちの投影された端面の領域(投影端面領域と呼ぶ)205’から最も離れた点と、投影端面領域205’のうちの投影有効開口領域102e’側の辺との距離をDとする。   As shown in FIG. 3A, the effective aperture region 102 e on the image sensor 105 side of the lens 102 b and the end surface 205 of the light shielding wall 104 are projected perpendicularly to the image region 105 s of the image sensor 105. A point farthest from the projected end face area (referred to as a projected end face area) 205 ′ in the projected effective aperture area (referred to as a projected effective aperture area) 102 e ′ and a projection in the projected end face area 205 ′. Let D be the distance from the side of the effective opening region 102e ′ side.

また、レンズアレイ102と撮像素子105のフランジバック寸法をhとし、遮光壁104の厚さをtとし、遮光壁104の端面205と撮像素子105の撮像領域105sの表面との間隔をzとする。   Further, the flange back dimension between the lens array 102 and the image sensor 105 is h, the thickness of the light shielding wall 104 is t, and the distance between the end face 205 of the light shielding wall 104 and the surface of the imaging region 105s of the image sensor 105 is z. .

レンズ102bの光学系から隣接するレンズ102aの光学系に入射する光の領域の幅を投影端面領域205’のうちにの投影有効開口領域102e’側の辺を基準としてxとすれば、D、x、z、hによって形成される図形の幾何的な関係から以下の式(1)が成り立つ。

Figure 2009201008
If the width of the region of light incident from the optical system of the lens 102b to the optical system of the adjacent lens 102a is x with reference to the side of the projection effective aperture region 102e ′ side of the projection end surface region 205 ′, D, The following formula (1) is established from the geometric relationship between figures formed by x, z, and h.
Figure 2009201008

このとき、レンズ102bの撮像素子105側の有効開口領域102eに入射する光線のうち、遮光壁104から最も遠い位置を通過する光線が投影端面領域205’の中心よりも隣接するレンズ102aの光学系側へ侵入しなければ、レンズ102aの光学系に対する混信が生じず、投影端面領域205’の中心までで結像することができる。投影端面領域205’は、遮光壁104が撮像素子105に接している場合には、撮像に使用できない領域であるから、このように、遮光壁104の端面205を撮像素子105から離間させることによって、分割された撮像領域を拡大させることができる。   At this time, among the light rays incident on the effective aperture region 102e on the image sensor 105 side of the lens 102b, the light beam passing through the position farthest from the light shielding wall 104 is the optical system of the lens 102a adjacent to the center of the projection end surface region 205 ′. If the lens does not enter the side, interference with the optical system of the lens 102a does not occur, and an image can be formed up to the center of the projection end face region 205 ′. Since the projection end face area 205 ′ is an area that cannot be used for imaging when the light shielding wall 104 is in contact with the image sensor 105, the projection facet area 205 ′ is thus separated from the image sensor 105 by separating the end face 205 of the light shielding wall 104. The divided imaging area can be enlarged.

つまり、図3(b)に示すように、xが遮光壁104の厚さtの1/2以下であれば、隣接する光学系からの光の入射を防ぎつつ、撮像領域105sのうちの遮光壁104の直下に位置する領域、つまり投影端面領域205’を撮像に使用することが可能となり、分割された撮像領域を拡大することができる。   That is, as shown in FIG. 3B, when x is ½ or less of the thickness t of the light shielding wall 104, the light shielding in the imaging region 105s is prevented while preventing the incidence of light from the adjacent optical system. An area located directly below the wall 104, that is, the projection end face area 205 ′ can be used for imaging, and the divided imaging area can be enlarged.

遮光壁104が撮像素子105の表面と接触せずに、遮光壁の下方に被写体を結像させることのできる条件は以下の式(2)で表される。

Figure 2009201008
The condition under which the subject can be imaged below the light shielding wall without the light shielding wall 104 being in contact with the surface of the image sensor 105 is expressed by the following equation (2).
Figure 2009201008

式(2)から、tを大きく設定すれば、zも大きくすることが可能であり、逆に、tが小さくなれば、zも小さくなる。遮光壁204と撮像素子105との間の距離zを小さくするためには、tも小さくする必要がある。例えば図3(b)において破線で示すように、tよりも大きい厚さt’の遮光壁104’を設ける場合、遮光壁の端面端面205’と撮像素子105の表面との距離z’は距離zよりも大きくなる。   From equation (2), if t is set large, z can be increased. Conversely, if t is decreased, z is also decreased. In order to reduce the distance z between the light shielding wall 204 and the image sensor 105, it is necessary to reduce t. For example, as shown by a broken line in FIG. 3B, when a light shielding wall 104 ′ having a thickness t ′ larger than t is provided, the distance z ′ between the end surface end surface 205 ′ of the light shielding wall and the surface of the imaging element 105 is a distance. It becomes larger than z.

したがって、式(2)を満たす範囲でtおよびzを決定することにより、遮光壁104の端面205と撮像素子105の表面との距離zを設け、遮光壁104の下方に被写体を結像させ、かつ、遮光壁104の厚さtを十分に確保することができる。レンズ102a、102cおよび102dにおいても同様に遮光壁104の厚さtと、遮光壁の端面205と撮像素子105の表面との距離zを設定することができる。   Therefore, by determining t and z within a range satisfying Expression (2), a distance z between the end face 205 of the light shielding wall 104 and the surface of the image sensor 105 is provided, and an object is imaged below the light shielding wall 104. In addition, a sufficient thickness t of the light shielding wall 104 can be ensured. Similarly, in the lenses 102a, 102c, and 102d, the thickness t of the light shielding wall 104 and the distance z between the end face 205 of the light shielding wall and the surface of the image sensor 105 can be set.

これにより、撮像領域105s中の撮像可能な面積を大きくすることができる。図4(a)は従来の複眼式撮像装置における撮像素子の撮像領域105sにおける分割された撮像領域105a〜105dを示す平面図である。図4(a)に示すように、従来技術によれば、遮光壁が撮像素子の表面に当接しているため、遮光壁の撮像領域105s上における投影端面領域205’は遮光壁との接触領域でもある。このため、投影端面領域205’には光線が照射せず、分割された撮像領域105a〜105dを投影端面領域205’内へ広がって設定することはできず、分割された撮像領域105a〜105dは投影端面領域205’に隣接している。   Thereby, the area which can be imaged in the imaging region 105s can be increased. FIG. 4A is a plan view showing divided imaging regions 105a to 105d in the imaging region 105s of the imaging element in the conventional compound-eye imaging device. As shown in FIG. 4A, according to the prior art, since the light shielding wall is in contact with the surface of the image sensor, the projection end face region 205 ′ on the imaging region 105s of the light shielding wall is a contact region with the light shielding wall. But there is. For this reason, the projection end face area 205 ′ is not irradiated with light, and the divided imaging areas 105a to 105d cannot be set so as to extend into the projection end face area 205 ′, and the divided imaging areas 105a to 105d Adjacent to the projection end face region 205 ′.

これに対して、本実施形態によれば、図4(b)に示すように、上述した理由から、投影端面領域205’内にも被写体を結像させることができ、撮像領域105a〜105dを投影端面領域205’内へ広がって設定することができる。したがって、同じ大きさの撮像領域105sを有する撮像素子105を用いる場合には、被写体を撮像する分割撮像領域105a〜105dの画素数を多くすることができるため、より広い画角での撮影が可能になる。一方、同一画角で撮像をする場合には、レンズの解像度を高めることによって、より高精細な画像を撮影することが可能となる。また、複数の光学系で撮影した被写体の視差量を利用して被写体までの距離を算出する場合には、視差量を検出する分解能が高まるため、より正確に距離を算出することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4B, for the reason described above, the subject can be imaged also in the projection end face region 205 ′, and the imaging regions 105a to 105d are formed. It can be set so as to extend into the projection end face region 205 ′. Therefore, when the image sensor 105 having the same size of the imaging area 105s is used, the number of pixels in the divided imaging areas 105a to 105d for imaging the subject can be increased, so that shooting with a wider angle of view is possible. become. On the other hand, when imaging with the same angle of view, higher resolution images can be taken by increasing the resolution of the lens. Further, when calculating the distance to the subject using the amount of parallax of the subject photographed by a plurality of optical systems, the resolution for detecting the amount of parallax is increased, so that the distance can be calculated more accurately.

一方、従来と同程度の画素数で被写体を撮像する場合には、撮像に使用できない領域を小さくすることができるため、従来と同程度の解像度の画像をより小さな撮像素子で撮影することが可能となる。したがって、複眼式撮像装置11をより小型にすることが可能となる。   On the other hand, when imaging a subject with the same number of pixels as before, it is possible to reduce the area that cannot be used for imaging, so it is possible to capture an image with the same resolution as the conventional image sensor. It becomes. Therefore, the compound eye imaging device 11 can be made smaller.

また、遮光壁104を厚くすることができるため、従来に比べて遮光壁104の強度を高め、遮光壁104のチッピングによる埃塵の発生を抑制することができる。遮光壁104の端面205と撮像素子105の表面とは距離zを隔てているため、複眼式撮像装置を製造する際、遮光壁104と撮像素子105とが当接することもなく、遮光壁104のチッピングが生じる可能性も小さくできる。   Further, since the light shielding wall 104 can be made thicker, the strength of the light shielding wall 104 can be increased compared to the conventional case, and the generation of dust due to chipping of the light shielding wall 104 can be suppressed. Since the end face 205 of the light shielding wall 104 and the surface of the imaging element 105 are separated from each other by a distance z, the light shielding wall 104 and the imaging element 105 do not come into contact with each other when the compound-eye imaging device is manufactured. The possibility of chipping can be reduced.

距離zを精度良く設けるためには、遮光壁104と下鏡筒103とを一体に成型することが好ましい。この場合、下鏡筒103の基板当接面204から遮光壁104の端面205までの距離z0を、基板表面から撮像素子表面までの高さz1に距離zを加えた値に設定すればよい。つまりz0=z1+zとする。これにより、下鏡筒103の基板当接面204と基板06の撮像素子105が設けられた表面とを当接させれば、距離zを精度良く設定することができる。   In order to provide the distance z with high accuracy, it is preferable to integrally mold the light shielding wall 104 and the lower lens barrel 103. In this case, the distance z0 from the substrate contact surface 204 of the lower barrel 103 to the end surface 205 of the light shielding wall 104 may be set to a value obtained by adding the distance z to the height z1 from the substrate surface to the imaging device surface. That is, z0 = z1 + z. Accordingly, the distance z can be set with high accuracy by bringing the substrate contact surface 204 of the lower lens barrel 103 into contact with the surface of the substrate 06 on which the imaging element 105 is provided.

このように遮光壁104と下鏡筒103とを一体に成型すれば、2つ以上の光学系を有する複眼式撮像装置においても、比較的簡便に、かつ、精度よく遮光壁の端面205と撮像素子105の表面との距離zを設定することができる。   If the light shielding wall 104 and the lower lens barrel 103 are integrally molded in this way, even in a compound eye type imaging apparatus having two or more optical systems, the imaging of the end face 205 of the light shielding wall and the imaging is relatively simple and accurate. A distance z to the surface of the element 105 can be set.

以下、図5(a)から(c)を参照しながら、複眼式撮像装置11の製造方法を説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the compound-eye imaging device 11 will be described with reference to FIGS.

まず図5(a)に示すように、上鏡筒101とレンズアレイ102を嵌合させる。上鏡筒101は、レンズアレイ102を受ける凹部101rが設けられており、凹部101rの底部に絞り101a〜101dが設けられている。凹部101rの側面401にレンズアレイ102の側面を当接させることによって、絞り101a〜101dの中心とレンズ102a〜102dの中心を一致させる。冶具等でレンズアレイ102を上鏡筒101に当接させた状態に保ち、UV硬化接着剤等で固定する。以降、レンズアレイ102が組み込まれた上鏡筒101をレンズユニット108と呼ぶ。   First, as shown in FIG. 5A, the upper lens barrel 101 and the lens array 102 are fitted. The upper lens barrel 101 is provided with a recess 101r that receives the lens array 102, and diaphragms 101a to 101d are provided at the bottom of the recess 101r. By bringing the side surface of the lens array 102 into contact with the side surface 401 of the recess 101r, the centers of the stops 101a to 101d and the centers of the lenses 102a to 102d are made to coincide. The lens array 102 is kept in contact with the upper lens barrel 101 with a jig or the like, and fixed with a UV curing adhesive or the like. Hereinafter, the upper lens barrel 101 in which the lens array 102 is incorporated is referred to as a lens unit 108.

次に、図5(b)に示すように、レンズユニット108を遮光壁104と一体的に成形された下鏡筒103に固定する。この際、レンズ当接面201をレンズアレイ102の面402に当接しつつ、上鏡筒の側面を基準面202に押し当てて固定する。この手順で組み立てを行うことによって、下鏡筒103を基準として、レンズアレイ102および撮像素子105の位置、特に、傾きおよび距離(フランジバック寸法)を比較的簡便に、かつ、精度よく設計値と一致させることができる。以下、レンズユニット108を取り付けた下鏡筒103を鏡筒部109と呼ぶ。   Next, as shown in FIG. 5B, the lens unit 108 is fixed to the lower barrel 103 formed integrally with the light shielding wall 104. At this time, while the lens contact surface 201 is in contact with the surface 402 of the lens array 102, the side surface of the upper barrel is pressed against the reference surface 202 and fixed. By assembling in this procedure, the position of the lens array 102 and the image sensor 105, in particular the inclination and distance (flange back dimension), with the lower lens barrel 103 as a reference, can be set to the design values with relative ease and accuracy. Can be matched. Hereinafter, the lower barrel 103 to which the lens unit 108 is attached is referred to as a barrel portion 109.

次に、図5(c)に示すように、基板106に対して撮像素子105を位置決めし、撮像素子105を基板106に固定する。撮像素子105は基板106とワイヤーボンディングで、あるいは、基板106に形成された導電性のプリントパターンにより電気的に接続される。また、撮像素子105からの電気信号を処理する電子部品が基板106に固定され、撮像素子105と電気的に接続される。基板106の撮像素子105が設けられた面は組み立て時の基準面として用いられる。以降、説明のためにと撮像素子105が固定された基板106を撮像部110と呼ぶ。   Next, as illustrated in FIG. 5C, the image sensor 105 is positioned with respect to the substrate 106, and the image sensor 105 is fixed to the substrate 106. The image sensor 105 is electrically connected to the substrate 106 by wire bonding or by a conductive print pattern formed on the substrate 106. An electronic component that processes an electrical signal from the image sensor 105 is fixed to the substrate 106 and is electrically connected to the image sensor 105. The surface of the substrate 106 on which the image sensor 105 is provided is used as a reference surface during assembly. Hereinafter, for the sake of explanation, the substrate 106 on which the imaging element 105 is fixed is referred to as an imaging unit 110.

最後に、鏡筒部109と撮像部110とを組み立てる。冶具等によって、撮像素子105の表面とレンズアレイ102の各レンズ102a〜102dの光軸が垂直になるよう基板106、撮像部110と鏡筒部109とを固定する。この状態で、コリメータ光をレンズ光軸に対して平行に入射させながら、撮像素子105を駆動する。これにより、各レンズ各レンズ102a〜102dの光軸位置を確認しながらXY方向の位置合わせを行うことができる。XY方向の位置合わせ後、鏡筒部109を撮像部110の基板106に当接させてZ方向の位置決めを行う。   Finally, the lens barrel unit 109 and the imaging unit 110 are assembled. The substrate 106, the imaging unit 110, and the lens barrel unit 109 are fixed by a jig or the like so that the surface of the imaging device 105 and the optical axes of the lenses 102a to 102d of the lens array 102 are perpendicular to each other. In this state, the image sensor 105 is driven while collimator light is incident parallel to the lens optical axis. Thereby, it is possible to perform alignment in the XY directions while confirming the optical axis positions of the respective lenses 102a to 102d. After alignment in the XY directions, the lens barrel 109 is brought into contact with the substrate 106 of the imaging unit 110 to perform positioning in the Z direction.

これにより、高価な組み立て装置を用いず、簡便に複眼式撮像装置11の組み立てを行うことができ、距離zの寸法を精度設定することができる。   Thereby, it is possible to easily assemble the compound-eye imaging device 11 without using an expensive assembly device, and to set the accuracy of the distance z.

以下、本実施形態の複眼式撮像装置の具体的な一例を説明する。   Hereinafter, a specific example of the compound eye imaging device of the present embodiment will be described.

複眼式撮像装置11の上鏡筒101、下鏡筒103および遮光壁104ならびにレンズアレイ102を射出成型によって製作する。下鏡筒103と遮光壁104とは一体成型する。撮像素子105にはCCDを用い、基板106に固定した後、ワイヤーボンディングによって電気的に接続した。   The upper barrel 101, the lower barrel 103, the light shielding wall 104, and the lens array 102 of the compound-eye imaging device 11 are manufactured by injection molding. The lower lens barrel 103 and the light shielding wall 104 are integrally formed. A CCD was used for the image sensor 105, and after being fixed to the substrate 106, it was electrically connected by wire bonding.

図3(a)および図3(b)に示すように、距離をD、フランジバック寸法h、遮光壁の厚さtを以下の通りにする。また、レンズ直径を2.65mmと設定する。
D=3.15mm
h=4.841mm
t=0.20mm
As shown in FIGS. 3A and 3B, the distance is D, the flange back dimension h, and the light shielding wall thickness t is as follows. The lens diameter is set to 2.65 mm.
D = 3.15mm
h = 4.841mm
t = 0.20mm

この場合、式(2)より、遮光壁104の端面205と撮像素子105の表面105との間隔zは0<z<0.148(mm)の範囲で設定することができる。これらの数値は、各部品の成型精度および組み立て精度の観点から、実用的な値である。   In this case, the distance z between the end face 205 of the light shielding wall 104 and the surface 105 of the imaging element 105 can be set in the range of 0 <z <0.148 (mm) from Equation (2). These numerical values are practical values from the viewpoint of molding accuracy and assembly accuracy of each part.

遮光壁104の端面205と撮像素子105の撮像領域105sの表面との距離zの部品実装誤差を±0.01mmと考え、z=0.138mmの位置に遮光壁104を設置する。この条件では、遮光壁104を撮像素子105に当接させていた従来の構造に比べて、分割撮像領域上の一辺の長さを0.0271mm〜0.0315mm長くでき、従来撮像に使用できなかった領域を遮光壁の厚さ方向に13.5%〜15.7%小さくすることができる。   A component mounting error at a distance z between the end face 205 of the light shielding wall 104 and the surface of the imaging region 105s of the imaging element 105 is assumed to be ± 0.01 mm, and the light shielding wall 104 is installed at a position where z = 0.138 mm. Under this condition, the length of one side on the divided imaging region can be increased by 0.0271 mm to 0.0315 mm compared to the conventional structure in which the light shielding wall 104 is in contact with the imaging element 105, and cannot be used for conventional imaging. The region can be reduced by 13.5% to 15.7% in the thickness direction of the light shielding wall.

本実施例で使用した撮像素子の画素数は7M(3096画素×2328画素)ピクセルであり、1ピクセルが1.85μmの撮像素子105をこの遮光壁104で撮像素子105の長手方向に2分割した場合、遮光壁104の厚さ方向(撮像素子の長手方向)に14ピクセル〜17ピクセル、撮像素子105全体では32592ピクセル〜39576ピクセル分、分割撮像領域を増大させることができる。   The number of pixels of the image sensor used in this example is 7M (3096 pixels × 2328 pixels), and the image sensor 105 in which one pixel is 1.85 μm is divided into two in the longitudinal direction of the image sensor 105 by the light shielding wall 104. In this case, the divided imaging region can be increased by 14 to 17 pixels in the thickness direction of the light-shielding wall 104 (longitudinal direction of the imaging device), and for the entire imaging device 105, 32592 to 39576 pixels.

また、距離zの値をまず決定し、このとき、式(2)を満たす遮光壁の厚さtを0.353mm賭した場合、厚さt=0.2mmの遮光壁を撮像素子に当接させた場合と同寸法の分割撮影領域を確保することができる。したがって、分割撮像領域を減少させることなく、遮光壁を厚くし、遮光壁の強度を高めることも可能である。   Further, the value of the distance z is first determined. At this time, when the thickness t of the light shielding wall satisfying the expression (2) is betted by 0.353 mm, the light shielding wall having a thickness t = 0.2 mm is brought into contact with the image sensor. It is possible to secure a divided photographing area having the same size as that of the case where the image is taken. Therefore, it is possible to increase the strength of the light shielding wall by increasing the thickness of the light shielding wall without reducing the divided imaging region.

(第2の実施形態)
以下、本発明による複眼式撮像装置の第2の実施形態を説明する。図6は、複眼式撮像装置12の分解斜視図である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the compound-eye imaging device according to the present invention will be described. FIG. 6 is an exploded perspective view of the compound-eye imaging device 12.

遮光壁によって複数の光学系を分離する場合、光学系の光が遮光壁表面で反射し、迷光となると、画像に与える影響が特に大きい。このため、遮光壁の表面は特に反射率が小さくなるように特殊な表面処理(シボ加工、反射低減微細構造形成など)を施すことが好ましい場合がある。しかし、このような表面処理が施された遮光壁と下鏡筒とを一体的に成形しようとすると、離型時に、遮光壁を成形する鋳型を遮光壁に対して垂直方向へ移動させる必要があり、鋳型の離型が非常に困難となる。また、遮光壁は他の部材より極端に薄いため、下鏡筒とは別に製造した方が、遮光壁自体の成形精度や鏡筒基準面の寸法精度を高めることが可能なこともある。   In the case where a plurality of optical systems are separated by the light shielding wall, if the light of the optical system is reflected by the surface of the light shielding wall and becomes stray light, the influence on the image is particularly large. For this reason, the surface of the light shielding wall may be preferably subjected to special surface treatment (texture processing, formation of a reflection-reducing fine structure, etc.) so that the reflectance is particularly small. However, if the light shielding wall and the lower lens barrel subjected to such surface treatment are to be molded integrally, it is necessary to move the mold for molding the light shielding wall in a direction perpendicular to the light shielding wall at the time of mold release. Yes, mold release becomes very difficult. In addition, since the light shielding wall is extremely thinner than other members, it may be possible to increase the molding accuracy of the light shielding wall itself and the dimensional accuracy of the lens barrel reference surface if manufactured separately from the lower lens barrel.

図6に示すように、複眼式撮像装置12は、それぞれ別体で構成される遮光壁501、502と下鏡筒103とを備えている点で第1の実施形態と異なる。遮光壁501、502は、下鏡筒103と分離した部品として構成される。   As shown in FIG. 6, the compound-eye imaging device 12 is different from the first embodiment in that the compound-eye imaging device 12 includes light shielding walls 501 and 502 and a lower lens barrel 103 that are separately formed. The light shielding walls 501 and 502 are configured as parts separated from the lower lens barrel 103.

図7は、遮光壁502の斜視図である。遮光壁502は平板部605およびその両端に設けられた嵌合部601によって構成されている。平板部605は、複数の光路を分離する薄い板形状を有し、表面にはシボ加工、反射低減微細構造などの低反射構造が設けられている。嵌合部601は、例えば、棒形状を有し、下鏡筒103の内側面と嵌合することによって、遮光壁502を下鏡筒103に固定する。平板部605が薄い板状であるため、嵌合部601が、組み立て時の把持部として使用される。嵌合部601の一端には基板106と当接する基板当接面603が設けられている。平板部605の端面604と基板当接面603との距離はz0である。また、遮光壁501と嵌合するために、平板部605の端面604と対向する面にスリット602が設けられている。   FIG. 7 is a perspective view of the light shielding wall 502. The light shielding wall 502 includes a flat plate portion 605 and fitting portions 601 provided at both ends thereof. The flat plate portion 605 has a thin plate shape that separates a plurality of optical paths, and a low reflection structure such as a textured process or a reflection reducing microstructure is provided on the surface. The fitting portion 601 has, for example, a rod shape, and fixes the light shielding wall 502 to the lower lens barrel 103 by fitting with the inner surface of the lower lens barrel 103. Since the flat plate portion 605 has a thin plate shape, the fitting portion 601 is used as a grip portion during assembly. A substrate contact surface 603 that contacts the substrate 106 is provided at one end of the fitting portion 601. The distance between the end surface 604 of the flat plate portion 605 and the substrate contact surface 603 is z0. In addition, a slit 602 is provided on a surface facing the end surface 604 of the flat plate portion 605 in order to fit with the light shielding wall 501.

遮光壁501はスリット602が端面604側に設けられていることを除いて遮光壁502と同様の構造を備えている。   The light shielding wall 501 has the same structure as the light shielding wall 502 except that the slit 602 is provided on the end surface 604 side.

図6を参照しながら、複眼式撮像装置12の製造方法を説明する。まず、第1の実施形態で説明したように、上鏡筒101とレンズアレイ102とを組み立て、レンズユニットを完成させる。   A manufacturing method of the compound eye type imaging device 12 will be described with reference to FIG. First, as described in the first embodiment, the upper lens barrel 101 and the lens array 102 are assembled to complete the lens unit.

次に、遮光壁501、502と下鏡筒103との組み立てを説明する。下鏡筒103の基板当接面204(図2(b))を平板上に冶具等で固定し、下鏡筒103の内空間に遮光壁502を挿入し、下鏡筒103の内側面に設けられた受け部503に遮光壁502の嵌合部601を嵌合させる。このとき、下鏡筒103の基板当接面204(図2(b))と遮光壁502の当接面603が平板に同時に当接するように圧力を加えながら下鏡筒103と遮光壁502を接着する。これにより、遮光壁502の当接面603と下鏡筒103の基板当接面204とが同一平面上に位置するようになる。その結果、下鏡筒103の基板当接面204から遮光壁501、502の端面204までの距離を精度よくz0に設定することができる。   Next, assembly of the light shielding walls 501 and 502 and the lower barrel 103 will be described. The substrate contact surface 204 (FIG. 2B) of the lower lens barrel 103 is fixed on a flat plate with a jig or the like, a light shielding wall 502 is inserted into the inner space of the lower lens barrel 103, and the inner surface of the lower lens barrel 103 is inserted. The fitting portion 601 of the light shielding wall 502 is fitted into the provided receiving portion 503. At this time, while applying pressure so that the substrate contact surface 204 (FIG. 2B) of the lower lens barrel 103 and the contact surface 603 of the light shielding wall 502 are in contact with the flat plate at the same time, the lower lens barrel 103 and the light shielding wall 502 are moved. Glue. As a result, the contact surface 603 of the light shielding wall 502 and the substrate contact surface 204 of the lower lens barrel 103 are positioned on the same plane. As a result, the distance from the substrate contact surface 204 of the lower barrel 103 to the end surfaces 204 of the light shielding walls 501 and 502 can be accurately set to z0.

次に遮光壁501を下鏡筒103の内空間に挿入し、遮光壁502のスリット602に遮光壁501のスリット602を合わせながら遮光壁501の嵌合部601を下鏡筒103の受け部503に嵌合させる。遮光壁502と同様に下鏡筒103の基板当接面204と遮光壁501の基板当接面603が平板に当接するように接着する。その後、遮光壁51、502がスリット602において摺動しない様、スリット602周辺を固着することが好ましい。このようにして、遮光壁501、502が固定された下鏡筒103を下鏡筒ユニットと呼ぶ。   Next, the light shielding wall 501 is inserted into the inner space of the lower lens barrel 103, and the fitting portion 601 of the light shielding wall 501 is fitted to the receiving portion 503 of the lower lens barrel 103 while aligning the slit 602 of the light shielding wall 501 with the slit 602 of the light shielding wall 502. To fit. Similar to the light shielding wall 502, the substrate contact surface 204 of the lower lens barrel 103 and the substrate contact surface 603 of the light shielding wall 501 are bonded so as to contact the flat plate. Thereafter, it is preferable to fix the periphery of the slit 602 so that the light shielding walls 51 and 502 do not slide in the slit 602. In this way, the lower lens barrel 103 to which the light shielding walls 501 and 502 are fixed is referred to as a lower lens barrel unit.

その後、第1の実施形態で説明したように、下鏡筒ユニットとレンズユニットとを組み立て、鏡筒部を完成させる。さらに、基板106に撮像素子105を固定し、撮像部を組み立てた後、第1の実施形態で説明したように位置合わせを行いながら、鏡筒部と撮像部とを組み立て、複眼式撮像装置12を完成させる。   Thereafter, as described in the first embodiment, the lower barrel unit and the lens unit are assembled to complete the barrel unit. Furthermore, after fixing the imaging device 105 to the substrate 106 and assembling the imaging unit, the lens barrel unit and the imaging unit are assembled while performing alignment as described in the first embodiment, and the compound-eye imaging device 12 is assembled. To complete.

このように本実施形態によれば、下鏡筒と遮光壁とを別体で構成する場合でも、高価な組み立て装置を用いることなく、撮像素子の表面から遮光壁の端面までの距離zを精度良く決定できる。したがって、遮光壁の表面に低反射構造を設け、光学系の迷光の影響を抑制し、隣接光学系への混信の低減することができる。また、第1の実施形態と同様、撮像領域を拡大し、遮光壁を厚くすることが可能となる。   As described above, according to this embodiment, even when the lower lens barrel and the light shielding wall are configured separately, the distance z from the surface of the image sensor to the end surface of the light shielding wall can be accurately determined without using an expensive assembly device. I can decide well. Therefore, it is possible to provide a low reflection structure on the surface of the light shielding wall, suppress the influence of stray light of the optical system, and reduce interference with the adjacent optical system. Further, as in the first embodiment, the imaging region can be enlarged and the light shielding wall can be thickened.

本発明の複眼式撮像装置は、広い撮像領域で被写体を撮像することが可能であるため、高精細な画像を得る設計が可能になり、複数の光学系から得られた被写体の画像の視差量に基づいて正確に距離を算出することができる。また、撮像に使用できない領域を小さくすることができるため、より小さな撮像素子で撮影することが可能となる。したがって、複眼式撮像装置をより小型にすることが可能となる。   The compound-eye imaging device of the present invention can capture a subject in a wide imaging area, and thus can be designed to obtain a high-definition image, and the amount of parallax of the subject image obtained from a plurality of optical systems The distance can be accurately calculated based on the above. In addition, since an area that cannot be used for imaging can be reduced, it is possible to capture an image with a smaller imaging element. Therefore, it becomes possible to make the compound-eye imaging device smaller.

このため、本発明の複眼式撮像装置は、ネットワークカメラや車載用カメラ携帯用カメラなどに好適に用いられる。   For this reason, the compound-eye imaging device of the present invention is suitably used for a network camera, a vehicle-mounted camera, a portable camera, and the like.

本発明の複眼式撮像装置の第1の実施形態を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of a compound eye imaging device of the present invention. (a)および(b)は、図1の複眼式撮像装置の下鏡筒を、それぞれ、レンズアレイ側の開口から見た斜視図および撮像素子側の開口から見た斜視図である。(A) And (b) is the perspective view which looked at the lower barrel of the compound eye type imaging device of FIG. 1 from the opening on the lens array side and the perspective view seen from the opening on the imaging element side, respectively. (a)および(b)は、図1に示す複眼式撮像装置の断面図であって、遮光壁と撮像素子との間隔を説明する図である。(A) And (b) is sectional drawing of the compound eye type imaging device shown in FIG. 1, Comprising: It is a figure explaining the space | interval of a light-shielding wall and an image pick-up element. (a)は従来の撮像素子の分割された撮像領域を示す平面図であり、(b)は本実施形態による撮像素子の分割された撮像領域を示す平面図である。(A) is a top view which shows the imaging region divided | segmented by the conventional image pick-up element, (b) is a top view which shows the imaging region divided | segmented by the image pick-up element by this embodiment. (a)〜(c)は、図1の複眼式撮像装置の製造方法を説明する斜視図である。(A)-(c) is a perspective view explaining the manufacturing method of the compound eye type imaging device of FIG. 本発明の複眼式撮像装置の第2の実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 2nd Embodiment of the compound-eye imaging device of this invention. 図6の複眼式撮像装置の遮光壁を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-shielding wall of the compound eye type imaging device of FIG. 従来の複眼方式カメラモジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the conventional compound eye system camera module.

符号の説明Explanation of symbols

11、12 複眼式撮像装置
101 上鏡筒
101a〜101d 絞り
101r レンズアレイ102を受ける凹部
102 レンズアレイ
102a〜102d レンズ
102e レンズ102bの撮像素子105側の有効開口領域
102e’ 投影有効開口領域
103 下鏡筒
104、501、502 遮光壁
104’ tよりも大きい厚さt’の遮光壁
105 撮像素子
105a〜105d 分割撮像領域
105s 撮像領域
106 基板
107 演算回路
201 レンズ当接面
202 基準面
203 側端面
204 基板当接面
205 端面
205’ 投影端面領域
401 側面
402 面
503 受け部
601 嵌合部
602 スリット
603 基板当接面
604 端面
605 平板部
701 絞り部材
701a〜701d 絞り
702 光学レンズアレイ
702a〜702d レンズ
703 遮光ブロック
704 光学フィルタ
705 撮像ユニット
705a 撮像素子
705b 視差算出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12 Compound eye type imaging device 101 Upper lens barrel 101a-101d Aperture 101r Concave part 102 which receives lens array 102 Lens array 102a-102d Lens 102e Effective opening area 102e 'on the image sensor 105 side of lens 102b Tube 104, 501, 502 Light-shielding wall 105 having thickness t ′ larger than light-shielding wall 104 ′ t Image sensor 105a to 105d Divisional imaging region 105s Imaging region 106 Substrate 107 Arithmetic circuit 201 Lens contact surface 202 Reference surface 203 Side end surface 204 Substrate contact surface 205 End surface 205 ′ Projected end surface region 401 Side surface 402 Surface 503 Receiving portion 601 Fitting portion 602 Slit 603 Substrate contact surface 604 End surface 605 Flat plate portion 701 Diaphragm members 701a to 701d Diaphragm 702 Optical lens arrays 702a to 702d Lens 70 Light shielding block 704 optical filter 705 imaging unit 705a imaging device 705b parallax calculating circuit

Claims (4)

互いに光軸が異なるように配置された複数のレンズからなるレンズアレイと、
撮像領域を有し、前記撮像領域が前記レンズアレイの複数のレンズに対応した複数の分割領域に分割された撮像素子と、
前記レンズアレイと前記撮像素子との間に設けられており、前記複数のレンズによってそれぞれ形成される複数の光路間に設けられた少なくとも1つの遮光壁と、
を備え、
前記複数のレンズのうち、少なくとも1つは、
前記少なくとも1つのレンズの前記撮像素子側の面の有効開口領域、および、前記遮光壁の撮像素子側の端面をそれぞれ前記撮像素子の撮像領域に投影した場合において、前記撮像領域上に投影された前記有効開口領域の、投影された前記遮光壁の端面領域から最もも離れた点から前記投影された遮光壁の端面領域の前記投影された有効開口領域側の辺との距離をDとし、
前記レンズアレイと前記撮像素子とのフランジバック寸法をhとし、
前記遮光壁の厚さをtとし、
前記遮光壁の撮像素子側端面と前記撮像素子表面との間隔zとした場合、
Figure 2009201008
の関係を満たしている、複眼式撮像装置。
A lens array composed of a plurality of lenses arranged so that their optical axes are different from each other;
An imaging device having an imaging region, wherein the imaging region is divided into a plurality of divided regions corresponding to a plurality of lenses of the lens array;
At least one light-shielding wall provided between the lens array and the imaging device, and provided between a plurality of optical paths respectively formed by the plurality of lenses;
With
At least one of the plurality of lenses is
When the effective aperture region of the surface on the image sensor side of the at least one lens and the end surface on the image sensor side of the light shielding wall are respectively projected onto the image sensor region of the image sensor, it is projected onto the image sensor region The distance between the point of the effective opening area farthest from the projected end face area of the light shielding wall and the side of the projected end face area of the light shielding wall on the projected effective opening area side is D,
The flange back dimension between the lens array and the image sensor is h,
The thickness of the light shielding wall is t,
When the distance z between the image sensor side end surface of the light shielding wall and the image sensor surface,
Figure 2009201008
A compound-eye imaging device that satisfies the above relationship.
前記複数のレンズによってそれぞれ形成される前記複数の光路を覆う鏡筒をさらに備え、
前記遮光壁は前記鏡筒と一体的に成形されている請求項1に記載の複眼式撮像装置。
Further comprising a lens barrel covering the plurality of optical paths respectively formed by the plurality of lenses;
The compound-eye imaging device according to claim 1, wherein the light shielding wall is formed integrally with the lens barrel.
前記複数のレンズによってそれぞれ形成される前記複数の光路を覆う鏡筒をさらに備え、
前記遮光壁と前記鏡筒とは別部材によってそれぞれ構成されている請求項1に記載の複眼式撮像装置。
Further comprising a lens barrel covering the plurality of optical paths respectively formed by the plurality of lenses;
The compound eye imaging apparatus according to claim 1, wherein the light shielding wall and the lens barrel are respectively configured by different members.
演算部をさらに備え、
前記複数のレンズのうち少なくとも2つによってそれぞれ結像した被写体を、前記撮像素子の対応する少なくとも2つの分割領域で撮像し、
前記演算部は、前記少なくとも2つの分割領域から得られた被写体の画像の視差量を検出し、検出した視差量に基づいて前記被写体までの距離を算出する請求項1から3のいずれかに記載の複眼式撮像装置。
It further includes an arithmetic unit,
The subjects respectively imaged by at least two of the plurality of lenses are imaged in at least two corresponding divided regions of the image sensor,
The said calculating part detects the amount of parallax of the image | photograph of the to-be-photographed object obtained from the said at least 2 division area, The distance to the to-be-photographed object is calculated based on the detected amount of parallax. Compound eye imaging device.
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