[发明专利]摄像系统及其制造方法、和具备该摄像系统的摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用复原处理等提高拍摄被摄体的光学像得到的图像数据的质量的摄像系统、摄像系统的制造方法、以及具备该摄像系统的摄像装置、便携终端设备、车载设备及医疗设备。 

背景技术

众所周知，利用具有二维状配置多个受光像素而构成的受光面的CCD元件或CMOS元件等的摄像元件拍摄通过摄像透镜成像在受光面上的被摄体的光学像的摄像系统。 

此外，作为这种摄像系统的一例，已知在电路基板上直接安装具有设计成景深变深的摄像透镜的摄像系统而构成的车载用照相机或手机用照相机等(参照专利文献1)。这种直接安装在电路基板上的摄像系统的大小被限制，所以将装置尺寸设计为较小。 

而且，还已知搭载增大摄像元件的受光像素数量并且提高摄像透镜的分辨率的摄像系统而构成的高性能的车载用照相机或手机用照相机。在搭载于这种能得到分辨率高的图像的高性能的车载用照相机或手机用照相机的摄像系统中，已知具有摄像透镜的分辨率接近衍射极限的性能的摄像系统。 

专利文献1：(日本)特开2007-147951号公报 

但是，对利用这种摄像系统得到的图像要求进一步提高分辨率。 

要提高由摄像系统得到的图像的分辨率，需要增大受光像素的数量的同时提高摄像透镜的分辨率。即，例如提高排列在摄像元件的受光面上的受光像素的像素密度的同时，提高摄像透镜的分辨率使得通过摄像透镜投影到该受光面上的点像收敛于1个受光像素的范围内，从而可以提高利用摄像系统得到的图像的分辨率。 

这里，随着近年来技术的提高，能够比较容易实现不增大装置尺寸而提高构成摄像元件的受光像素的像素密度。 

另一方面，提高摄像透镜的分辨率非常困难。即，为了不用增大摄像透镜的尺寸或使景深变浅而提高该摄像透镜的分辨率，需要抑制构成摄像透镜的各透镜的形状误差或组装误差等。但是，有时这种摄像透镜的分辨率已经提高到接近衍射极限，存在进一步提高制作精度(加工、组装、调节精度等)来提高分辨率非常困难的问题。 

但是，在制造具有这种可形成分辨率高的图像的摄像透镜的摄像系统中，由于制造的困难性而难以提高合格率。即，由于不能生成可形成具有预定分辨率的图像的图像数据，因此有可能产生很多从制造生产线拆下而返回到再调节或再组装的摄像系统。并且，就从制造生产线拆下的摄像系统而言，通过确定其原因且施以修正，从而得到再生以生成可形成预定分辨率的图像的图像数据。 

但是，从摄像系统输出的图像数据表示的图像的分辨率降低的原因有很多，例如考虑构成摄像透镜的各透镜的形状误差(透镜的表面形状误差、厚度误差、偏心误差)、摄像透镜的组装、调节误差(透镜的偏移误差、倾斜误差、透镜之间的空气间隔误差)、摄像元件对摄像透镜的定位误差等的各种原因。因此，存在以下问题，即，为了通过确定分辨率的降低原因并进行再调节或再组装，再生以能够生成可形成预定分辨率的图像的高质量的图像数据的摄像系统，而庞大的费用产生。 

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供可以提高拍摄投影到受面上的光学像而得到的图像数据的质量的摄像系统、摄像系统的制造方法、以及具有该摄像系统的摄像装置、便携终端设备、车载设备及医疗设备。

本发明的第1方式的摄像系统，其特征在于，具有：摄像透镜；摄像元件，具有二维状排列多个受光像素而构成的受光面，拍摄通过摄像透镜投影到受光面上的被摄体的光学像而输出表示该被摄体的第1图像数据；及信号处理单元，对第1图像数据实施生成与在摄像透镜的分辨率高时从摄像元件输出的第1图像数据同等的第2图像数据的复原处理；摄像透镜从物侧依次具有：包括至少1片透镜且具有正的光焦度的第1透镜组，包括至少1片透镜且具有负的光焦度的第2透镜组，以及包括至少1片透镜且位于最靠近像侧的透镜具有正的光焦度的第3透镜组；摄像透镜和摄像元件构成为：对于从X、Y、Z方向的任意位置通过该摄像透镜投影到受光面上的点像，也使得该点像的有效区域的最大直径成为涉及受光像素的3像素以上的大小。 

上述摄像透镜可以构成为：对于从相距该摄像透镜的焦距的10倍以上的X、Y、Z方向的任意位置通过该摄像透镜投影到受光面上的被摄体的光学像，也使得与该光学像有关的MTF特性的值成为正。 

上述信号处理单元可以将由受光面上的纵向3像素以上及横向3像素以上构成的涉及合计9像素以上的像素区域作为最小单位进行复原处理；或将包含投影到受光面上的点像的全部有效区域的最小像素区域作为最小单位执行复原处理。