[发明专利]成像装置及其中使用的透镜阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像装置。更具体地，本发明涉及一种复眼型成像装置，该成像装置包括：由多个透镜元件构成的透镜阵列；和具有为每个透镜元件划分的成像区域的图像传感器。此外，本发明还涉及所述成像装置中适用的透镜阵列。

背景技术

在近几年成长的数码相机市场中，对具有经改进的便携性的小而薄的相机的需求在增加。进行信号处理的电路元件，可通过采用更精细的电路图案而使功能提高和尺寸减小。此外，在记录介质中，具有小尺寸大容量的记录介质也可以以低价获得。然而，在由成像光学系统和诸如CCD(Charge Coupled Device)传感器或MOS(Metal Oxide Semiconductor)传感器的图像传感器构成的成像装置中，减小尺寸特别是减小厚度的目标还未能满意地达到。因此，为了实现具有经改进的便携性相机的目的，希望发展薄的成像装置。

作为实现成像装置中厚度减小的一种构造，已知有一种多个微透镜元件排列在一个平面上的复眼型成像装置。多个透镜元件排列在光轴上的常规光学系统具有这样的问题，即光轴方向上的长度增加因而体积增加，和透镜直径大因而像差增加。与之相反，在复眼型成像装置中，在光轴方向上的厚度减小。此外，由于每个微透镜元件的透镜直径小，所以像差可以被抑制得相对较小。

例如，在第2001-611109号日本专利申请公开公报中披露了一种通过多个微型图像形成光学系统形成图像的成像装置。该成像装置包括：单平面的光电转换部；和排列多个成像单元的成像单元阵列。然后，对于单个成像单元，成像单元阵列将来自不同位置的拍摄对象的光束聚焦到光电转换部上。

[专利文件1]第2001-611109号日本专利申请公开公报

发明内容

本发明要解决的问题

图14是显示常规成像装置的构造实例的部分元件移去后的透视图。图15是显示常规成像装置的透镜阵列的示意图。图15(a)是该透镜阵列的平面图，图15(b)是该透镜阵列的侧面图。在图14中，成像装置900包括图像传感器910，隔离构件920和透镜阵列930。

图像传感器910具有光接收表面，该光接收表面由每一个都对应于一个像素的大量光电转换部构成。图像传感器910根据光强将入射到光接收表面上的入射光转换成电信号，然后将该信号作为电图像信号输出到外面。图像传感器910的光接收表面包括多个方形成像区域910a，每一个方形成像区域910a都由多个光电转换部构成。

隔离构件920具有格状隔离部920a，所形成的格状隔离部920a包围对应于方形成像区域910a的每个成像区域910a。透镜阵列930由大量透镜元件930a构成，透镜元件930a平行排列并且整体形成一个平面。所形成的每个透镜元件930a对应于图像传感器910的每个成像区域910a。这里，一个透镜元件930a和对应的成像区域910a构成一个成像单元。单个成像单元由隔离构件920彼此实体分离。

在图15中，透镜阵列930中包含的透镜元件930a为平凸透镜元件，该平凸透镜元件具有轴对称曲面(通常是球面)，其凸面面向拍摄对象一侧。每个透镜元件930a都以这样的方式排列，即每个成像区域910a的中心都在对称轴上。

在上述结构中，每个透镜元件930a都在对应的成像区域910a中形成拍摄对象的光学图像。每个成像区域910a都将所形成的光学图像转换成电图像信号然后输出该信号。从每个成像单元输出的图像信号由图像处理装置(没有显示)组合并由此重新构造成相应于单个图像的合成图像的图像信号。此时，在从成像单元输出的图像信号中，拍摄对象的光学图像取决于单个成像单元从不同的视点形成。这样就提高了合成图像的分辨率。

图16是描述常规成像装置的工作的光路图。图16的光路图示意性地显示了当成像装置900以包含透镜阵列930的对角线A-A’并且垂直于图像传感器的平面剖切时成像单元的排列。图16中省略了对隔离构件920的描绘。

图16中，n个成像单元U1到Un分别由对应的透镜元件L1到Ln和成像区域D1到Dn构成。在成像装置900中，所有的成像单元U1到Un都具有相同的构造。也即，透镜元件L1到Ln具有相同的有效直径和相同的焦距，同时成像区域D1到Dn具有相同的面积和相同数目的像素。