[發明專利]成像裝置及其中使用的透鏡陣列

無效

• 申請號: 200680009121.6
• 申請日: 2006-03-20
• 公開（公告）號: CN101147392A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 山形道弘;岡山裕昭;樸一武;田中康弘;林謙一;伏見吉正;村田茂樹;林孝行
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 孫敬國;張惠萍

技術領域

本發明涉及一種成像裝置。更具體地，本發明涉及一種復眼型成像裝置，該成像裝置包括：由多個透鏡元件構成的透鏡陣列；和具有為每個透鏡元件劃分的成像區域的圖像傳感器。此外，本發明還涉及所述成像裝置中適用的透鏡陣列。

背景技術

在近幾年成長的數碼相機市場中，對具有經改進的便攜性的小而薄的相機的需求在增加。進行信號處理的電路元件，可通過采用更精細的電路圖案而使功能提高和尺寸減小。此外，在記錄介質中，具有小尺寸大容量的記錄介質也可以以低價獲得。然而，在由成像光學系統和諸如CCD(Charge?Coupled?Device)傳感器或MOS(Metal?Oxide?Semiconductor)傳感器的圖像傳感器構成的成像裝置中，減小尺寸特別是減小厚度的目標還未能滿意地達到。因此，為了實現具有經改進的便攜性相機的目的，希望發展薄的成像裝置。

作為實現成像裝置中厚度減小的一種構造，已知有一種多個微透鏡元件排列在一個平面上的復眼型成像裝置。多個透鏡元件排列在光軸上的常規光學系統具有這樣的問題，即光軸方向上的長度增加因而體積增加，和透鏡直徑大因而像差增加。與之相反，在復眼型成像裝置中，在光軸方向上的厚度減小。此外，由于每個微透鏡元件的透鏡直徑小，所以像差可以被抑制得相對較小。

例如，在第2001-611109號日本專利申請公開公報中披露了一種通過多個微型圖像形成光學系統形成圖像的成像裝置。該成像裝置包括：單平面的光電轉換部；和排列多個成像單元的成像單元陣列。然后，對于單個成像單元，成像單元陣列將來自不同位置的拍攝對象的光束聚焦到光電轉換部上。

[專利文件1]第2001-611109號日本專利申請公開公報

發明內容

本發明要解決的問題

圖14是顯示常規成像裝置的構造實例的部分元件移去后的透視圖。圖15是顯示常規成像裝置的透鏡陣列的示意圖。圖15(a)是該透鏡陣列的平面圖，圖15(b)是該透鏡陣列的側面圖。在圖14中，成像裝置900包括圖像傳感器910，隔離構件920和透鏡陣列930。

圖像傳感器910具有光接收表面，該光接收表面由每一個都對應于一個像素的大量光電轉換部構成。圖像傳感器910根據光強將入射到光接收表面上的入射光轉換成電信號，然后將該信號作為電圖像信號輸出到外面。圖像傳感器910的光接收表面包括多個方形成像區域910a，每一個方形成像區域910a都由多個光電轉換部構成。

隔離構件920具有格狀隔離部920a，所形成的格狀隔離部920a包圍對應于方形成像區域910a的每個成像區域910a。透鏡陣列930由大量透鏡元件930a構成，透鏡元件930a平行排列并且整體形成一個平面。所形成的每個透鏡元件930a對應于圖像傳感器910的每個成像區域910a。這里，一個透鏡元件930a和對應的成像區域910a構成一個成像單元。單個成像單元由隔離構件920彼此實體分離。

在圖15中，透鏡陣列930中包含的透鏡元件930a為平凸透鏡元件，該平凸透鏡元件具有軸對稱曲面(通常是球面)，其凸面面向拍攝對象一側。每個透鏡元件930a都以這樣的方式排列，即每個成像區域910a的中心都在對稱軸上。

在上述結構中，每個透鏡元件930a都在對應的成像區域910a中形成拍攝對象的光學圖像。每個成像區域910a都將所形成的光學圖像轉換成電圖像信號然后輸出該信號。從每個成像單元輸出的圖像信號由圖像處理裝置(沒有顯示)組合并由此重新構造成相應于單個圖像的合成圖像的圖像信號。此時，在從成像單元輸出的圖像信號中，拍攝對象的光學圖像取決于單個成像單元從不同的視點形成。這樣就提高了合成圖像的分辨率。

圖16是描述常規成像裝置的工作的光路圖。圖16的光路圖示意性地顯示了當成像裝置900以包含透鏡陣列930的對角線A-A’并且垂直于圖像傳感器的平面剖切時成像單元的排列。圖16中省略了對隔離構件920的描繪。

圖16中，n個成像單元U1到Un分別由對應的透鏡元件L1到Ln和成像區域D1到Dn構成。在成像裝置900中，所有的成像單元U1到Un都具有相同的構造。也即，透鏡元件L1到Ln具有相同的有效直徑和相同的焦距，同時成像區域D1到Dn具有相同的面積和相同數目的像素。