【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラやビデオカメラ等に用いられる撮像装置は、図１２に示すように、撮像レンズと、赤外カットフィルターと、ローパスフィルターと、撮像チップとから構成されている。さらに、撮像レンズには、光量を調整するための絞り機構と、ピント合わせを行うための移動手段とが備えられている。また、撮像素子としてよく知られているＣＣＤは、撮像チップと、セラミックス基板と、カバーガラスとから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような撮像装置は、構成部品が多く、組立が複雑である。加えて、撮像レンズと撮像素子との位置関係を調整する調整機構が必要であるため、装置が大型化し、コストの面でも不利になるといった問題があった。また、受光部が狭いピッチで配列された撮像装置において、機械的な絞り機構によって光量調整を行う構成では、次のような問題が生じる。すなわち、絞り機構によって光量調整を行うと、光束径を制限することになる。光束径が制限されると、集光位置での光スポットの径が変化する。そこで、例えば、光量を減少させるために、光束径を小さくすると、回折によって集光位置での光スポット径が広がる。そのため、本来入射するはずの受光部の隣にある受光部にも光が入射する。その結果、解像度が低下してしまう（この現象を、回折ボケとする。）。このように、上記の構成では、絞り機構が十分に機能しない場合が生じ、光量調整を最適に行うことが困難であるという問題があった。さらに、撮像装置においては、用いられる撮像レンズの特性により、マイクロレンズアレイに入射する光の入射角が異なり、適切な調整を行わないと、撮像した画像において端部へ行く程、画像が暗くなるコーナーシェーディングという現象が生ずるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の第１の目的は、撮像素子に光量調整等の機能を持たせたり、撮像レンズと撮像素子との光学的な調整を簡素化する構造を有する、小型で低コストの撮像装置を実現できる撮像素子を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列を最適化し、併せて、撮像レンズと撮像チップとの光学的な調整を行うことにより、コーナーシェーディング現象の発生を抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが、前記撮像チップの光線入射側に配置され、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させるマイクロレンズアレイプレート移動手段を備えた撮像素子を提案している。
【０００６】
この発明によれば、各々の受光部の各々に対応するマイクロレンズをマイクロアレイプレートとして一体化し、これを撮像チップの光線入射側に設けている。したがって、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップとの相対的な位置関係を変化させれば、撮像チップに入射する光量を変化させることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載された撮像素子について、前記相対的な移動方向が、光軸方向である撮像素子を提案している。
【０００８】
本発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを光軸方向に移動させることができる。これにより、受光部に入射する光の径が変化するので、受光部に入射する光量を変化させることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された撮像素子について、前記相対的な移動方向が、光軸方向に交差する方向である撮像素子を提案している。
【００１０】
本発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対して、光軸方向に交差する方向に移動させることができる。これにより、マイクロレンズの中心と撮像チップの中心とが一致している時を最大として、受光部に入射する光量を変化させることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載された撮像素子について、前記撮像チップの光線入射側に配置され、複数の微小開口を備える開口アレイプレートと、該開口アレイプレートを前記撮像チップに対し移動する開口アレイプレート移動手段とを有する撮像素子を提案している。
【００１２】
この発明によれば、移動手段の作動により、複数の微小開口を備える開口アレイプレートを撮像チップに対し光軸方向に移動することによって、絞りの役割を果たすことができる。また、開口アレイプレートを撮像チップに対し光軸方向に交差する方向に移動させれば、遮光の効果により、メカニカルシャッタと同様の機能を果たすこともできる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、等間隔に配列され、被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを等間隔に配列したマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが前記撮像チップの光線入射側に配置されるとともに、以下の条件を満足する撮像素子を提案している。
ＰＰ＞ＰＬ
ここで、ＰＰは隣り合う受光部の間隔であり、ＰＬは隣り合うマイクロレンズの間隔である。
【００１４】
この発明によれば、隣り合う受光部の間隔が隣り合うマイクロレンズの間隔よりも広い。そのため、各受光部の中心と各マイクロレンズの中心との相対位置が、マイクロレンズアレイプレートの中心部から遠ざかるほど、マイクロレンズが受光部に対してマイクロレンズアレイプレートの中心方向にずれる位置関係となる。したがって、マイクロレンズに対する光の入射角が大きい場合でも、周辺部の受光部に入射する光量を補正することができる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載された撮像素子について、前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させる移動手段を備え、該移動方向が光軸方向である撮像素子を提案している。
【００１６】
この発明によれば、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップとの距離が変化する方向に移動させれば、マイクロレンズの入射角に応じて、適切な調整を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る撮像素子について図１から図３を参照して詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態に係る撮像素子は、図１から、マイクロレンズアレイプレート１ａと、撮像チップ２と、ガイド３と、ピエゾアクチュエータ４と、平行板バネ５と、制御装置６と、ドライバ装置７とを備えている。マイクロレンズアレイプレート１ａは、撮像チップ２内の受光部１０に光を集光するマイクロレンズ９を各々の受光部１０に対応してアレイ状に配置したプレートである。撮像チップ２は、照射された光の強弱による光学像をその強弱に応じた信号電荷に変換する素子である。
【００１８】
ガイド３は、マイクロレンズアレイプレート１ａを受光部１０に対して位置決めする部材であり、マイクロレンズアレイプレート１ａの光軸方向の移動を規制する。また、ガイド３には、マイクロレンズアレイプレート１ａの移動時に、マイクロレンズアレイプレート１ａが上側に飛び出さないように、図１（ｃ）に示すような溝がその両端に設けられている。ピエゾアクチュエータ４は、平行板バネ５の弾性力に抗する状態で配置されており、電圧を印加することによって一定方向に伸縮する。
【００１９】
ピエゾアクチュエータ４の一端は、撮像装置のセラミックパッケージ８の内側側面に接着固定されている。平行板バネ５の一端も同様に、セラミックパッケージ８の内側側面に固定されている。（図１（ａ））従って、ピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５は、基本的に補助的な支持部材を必要としない構造となっている。ただし、本実施形態のように、マイクロレンズアレイプレート１ａを保持しているガイド３の一面を広くし、この面でピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５を支持してもよい。このような構成にすれば、ピエゾアクチュエータ４および平行板バネ５をより確実に固定することができる。
【００２０】
制御装置６は、撮像チップ２内の受光部１０での光量を最適にするために、マイクロレンズアレイプレート１ａの位置を制御する。また、ドライバ装置７は、制御装置６から入力した制御信号を増幅してピエゾアクチュエータ４に印加する。これにより、マイクロレンズアレイプレート１ａと撮像チップ２との位置関係を変化させる。マイクロレンズアレイプレート１ａおよび撮像チップ２には、マイクロレンズ９や受光部１０が正方格子状に所定のピッチＰで配列されている。
【００２１】
また、マイクロレンズアレイプレート１ａは撮像チップ２に対し、ピッチＰ以下の変位で並進移動するように平行板バネ５により支持されている。なお、ピエゾアクチュエータ４に電圧を印加しない中立状態においては、各マイクロレンズ８の中心とこれに対応する受光部１０の中心とがおおむね一致するような位置関係が保たれている。（図１（ａ）参照）また、この時、図３（ａ）から、マイクロレンズ９の作用により形成される瞳の径は、受光部１０の直径に略一致するように設定されている。
【００２２】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
マイクロレンズ９の中心と受光部１０の中心とが一致するような位置関係にあるとき、撮像チップ２の受光部１０での光量は最大となる。この状態から図２に示すように、制御装置６の指令によりドライバ装置７からの電圧がピエゾアクチュエータ４に印加されると、この電圧に応じてピエゾアクチュエータ４が伸縮する。ピエゾアクチュエータ４が伸縮すると、撮像チップ２のピッチＰに対して、これより小さい値の範囲で光軸と直交する方向にマイクロレンズアレイプレート１ａがシフトする。マイクロレンズアレイプレート１ａがシフトすると、マイクロレンズ９の瞳が受光部１０に対してシフトするため、受光部１０と重なる光束の面積が減少する。その結果、受光部１０に入射する光子数（光量）が減少するため、撮像チップ２における受光量が低下する（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
第１の実施形態によれば、撮像チップ２の受光部１０に対する入射光量が非電気的な明るさ調整機構や撮像チップ２における電気的感度調整で適応できる光量を超えた場合でも、光量調整を行うことができる。また、受光部１０からマイクロレンズ９の瞳を完全にずらすことにより、メカニカルシャッターの代用として機能させることもできる。この場合は、マイクロレンズアレイプレート１ａと撮像チップ２との間の空気層にマイクロレンズ９に対応した開口部を備えたアレイプレートを配置し、受光部１０に固定されたシャッタープレートを設けるとより効果的である。
【００２４】
また、第１の実施形態によれば、撮像レンズ系の機械的な絞りを用いずに光量の調整ができる。そのため、特に狭いピッチで受光部が配列された撮像チップを用いても、回折ボケが生じないので、解像度の高い撮像が可能となる。また、ＮＤフィルタ（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いる場合に比べて、光量調整を連続的に可変することが容易に行える。すなわち、異なる光学濃度のＮＤフィルタを切り換えるためには、ある程度の切り換え機構が必要となるが、本実施形態における構成によれば、そのような切換機構が必要ないので、装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
さらに、液晶等を用いた光量可変素子は一般に高価である。また、温度変化に対する安定性が良くないため、特に発熱を生じる撮像素子に近接して使用することができない。本実施形態においては、係る素子を使用する必要がなく、安価な構成を実現することができる。また、本実施形態においては、高速に光量を変化させることが可能である。そのため、例えば、露出オーバーな画像や露出アンダーな画像を適切な明るさで高速に撮像できる。よって、これらの画像を合成した高ダイナミックレンジ画像を、短い時間間隔で得ることができる。また、撮像する時間間隔が短いので像にぶれがなく、画像合成による２画像のずれを減少できる。このように、本実施形態では、ダイナミックレンジの拡大を適用できる撮影シーンが増える。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る撮像素子について図４を参照して詳細に説明する。
本発明の第２の実施形態に係る撮像素子は、マイクロレンズアレイプレート１ａが、ガイド３により光軸方向にのみ移動するように保持されている。ピエゾアクチュエータ４は、ガイド３の内側に配置されており、電圧を印加することにより、光軸方向に伸縮する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。ピエゾアクチュエータ４への電圧の印加は、ドライバ装置７により行われ、ドライバ装置７は制御装置６により制御されている。本実施形態によれば、マイクロレンズアレイプレート１ａを光軸方向に移動することにより、受光部１０に入射する光束の径が変化する。これにより、受光部１０に入射する光量を適宜調整することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る撮像素子について図５を参照して詳細に説明する。
本発明の第３の実施形態に係る撮像素子は、被写体像を結像する撮像レンズ２１と、結像を読み取る撮像チップ２と、撮像チップ２の受光部１０を保護する保護プレート２３と、保護プレート２３と一体に形成されたスペーサー２５とから構成されている。撮像チップ２の受光部１０と保護プレート２３間には空気層２４があり、所定のスペーサー２５によるギャップｄｇを有する。撮像レンズ２１は、撮像レンズ２１の最終面から所定の空気換算光学距離だけ離れた位置に、被写体像が結像するように構成されている。図５では、実際の距離ｌｏの空気換算光学距離が、接合層２２の持つ空気換算光学距離、保護プレート２３の持つ空気換算光学距離およびギャップｄｇによる空気層２４の光学距離の和に等しくなるように構成されている。撮像レンズ２１は、図５に示すように、面貼り合わせで構成されたロッドレンズ形状になっており、撮像レンズ２１の最終面は、保護プレート２３と結合しやすいように、平面形状に成形されている。
【００２８】
次に、第３の実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る保護プレート２３は、その厚み（上面から脚部底面までの長さ）が所定の値になるように正確に製作されている。したがって、これにより、撮像チップ２の受光部１０までの間隔を正確に保つことができる。また、撮像レンズ２の一端が平坦な面を有する構成にし、この面から所定の距離に像が形成されるようにすれば、この面を保護プレート２３に貼り合わせるだけで、撮像レンズ２１の像位置と撮像チップ２の受光部１０の位置を一致させることができる。
【００２９】
さらに、保護プレート２３の撮像チップ側面をマイクロレンズアレイプレートにすることもできる。このようにすれば、マイクロレンズアレイプレートから撮像チップ２の受光部１０までの距離を正確に保つことができる。また、撮像チップ２の平面度が高いことから、セラミックパッケージ８で保持する場合に比べて、組立時の調整が容易になる。すなわち、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップ２とを高い平行度で容易に位置決めできる。このとき、撮像レンズ２１の結像面は、マイクロレンズの位置近傍になるように、プレート厚等を設定することが合焦上好ましい。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る撮像素子について図６を参照して詳細に説明する。
本発明の第４の実施形態に係る撮像素子は、被写体像を結像する撮像レンズ２１と、結像を読み取る撮像チップ２と、撮像チップ２の受光部１０を保護するとともに、集光効率を向上させるマイクロレンズアレイプレート１ｂと、マイクロレンズアレイプレート１ｂを支持するガイド３と、ガイド３の内側に配置されたピエゾアクチュエータ４と、赤外域の光をカットする赤外フィルター２６と、画像のエッジ部で発生しやすいモアレを低減させるためのローパスフィルター２７とから構成されている。
【００３１】
マイクロレンズアレイプレート１ｂは、マイクロレンズ９の光学的なパワーをもつ面が撮像チップ２の受光部１０側に配置され、もう一方の面は、ローパスフィルター２７および赤外フィルター２６を介して撮像レンズ２１に接合している。撮像チップ２の受光部１０と、マイクロレンズアレイプレート１ｂの間には、ピエゾアクチュエータ４が配置され、図示しない制御装置６からの制御電圧によって、光軸方向に伸縮する。撮像レンズ２１は、面貼り合わせで構成されたロッドレンズ形状となっており、最終面はマイクロレンズアレイプレート１ｂと結合しやすいように、略相似形状に成形されている。
【００３２】
第４の実施形態によれば、撮像レンズ２１とマイクロレンズアレイプレート１ｂとの光学距離が正確に定められている。また、マイクロレンズアレイプレート１ｂは、撮像チップ２に対して、光軸方向に移動可能な構成となっている。したがって、マイクロレンズアレイプレート１ｂを撮像チップ２に対して、光軸方向に移動すれば、撮像チップ２の受光部１０に対する光量を適切に制御することができる。また、撮像レンズ２１、赤外カットフィルター２６、ローパスフィルター２７およびマイクロレンズアレイプレート１ｂの厚みや平面度は、高い精度で管理されているため、組立容易で、高精度の撮像素子を構成することができる。
【００３３】
次に、本発明の第５の実施形態に係る撮像素子について図７乃至図１０を参照して詳細に説明する。
本発明の第５の実施形態に係る撮像素子は、第１の実施形態に係る撮像素子に対して、撮像レンズの判別装置３０と、この判別結果を記憶する記憶装置３１とを有している。判別装置３０は撮像レンズ２１の種別を判別し、これに基づく撮像チップ２への入射角データを検出して、記憶装置３１に出力する。制御装置６は、記憶装置３１に記憶された入射角データに基づき、アクチュエータ４の移動量を制御する。
【００３４】
図７に示すように、撮像チップ２とマイクロレンズ９は、正方格子状におのおのピッチＰＰ、ＰＬで配置されている。そしてＰＰ＞ＰＬの条件および画面端までの累積ピッチずれがＰＬ以下になる条件を満たすように配置されている。判別装置３０は用いられる撮像レンズ２１ごとに、そのレンズの種別を判断するため、レンズとの間で、通信あるいは、機械的若しくは光学的なコード読み取り機能を有する。
【００３５】
次に、第５の実施形態の作用について説明する。
一般に、撮像レンズ２１には、様々な光学特性をもつものがある。特に、撮像装置において、テレセントリック性の強弱は、周辺部に配置されたマイクロレンズに対して、斜め方向から光が入射する際の入射角に関係する。例えば、入射角によっては、撮像チップ２の受光部１０の中央部に光束の中心が入射しないという現象を生ずる（図１０参照）。この現象は、周辺部にいく程、顕著に現れる。そこで、本実施形態においては、前述の構成を備えることにより、上記の問題を改善することができる以下の作用を有する。
【００３６】
本実施形態においては、撮像レンズ２１を撮像装置に接続すると、判別装置３０がレンズの種別、焦点位置、焦点距離、絞り値などのレンズ情報を読み取る。次に、判別装置３０は、レンズの種別情報を記憶装置３１に出力する。このレンズ種別情報は、記憶装置３１が該当レンズの入射角データの算出、若しくは入射角の選択を行うのに必要な情報である。記憶装置３１は、記憶されているレンズの種別と各種パラメータから入射角データを算出し、あるいはデータテーブルから選択して制御装置６に出力する。
【００３７】
制御装置６は、入射角データに基づいて図８（ａ）、（ｂ）に示すように、その入射角θの光線に見合ったアクチュエータ４の移動量を算出する。そして、移動量に相当する電圧を、ドライバ装置７からアクチュエータ４に印加する。その結果、マイクロレンズアレイプレート１ａと受光部１０間のギャップｄが所定の値となる。図８（ａ）は、撮像レンズ２１のテレセントリック製が弱く、斜め入射が多い場合の例である。この場合、マイクロレンズアレイプレート１ａは、撮像チップ２に近接した位置に位置決めされる。一方、テレセントリックに近いレンズを用いたときは、図８（ｂ）のように、撮像チップ２とマイクロレンズアレイプレート１ａとを離すことで最適化を図る。
【００３８】
このように、第５の実施形態によれば、マイクロレンズ９に対する光の入射角θに応じて、マイクロレンズアレイ１ａと撮像チップ２の受光部１０とのギャップｄを変更することにより、撮像素子周辺部に発生するコーナーシェーディングを効果的に抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明には、以下のものが含まれる。
【付記】
（付記項１）等間隔に配列され、被写体からの光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを、隣り合うマイクロレンズとの間隔が異なるように配置したマイクロレンズアレイプレートとを有し、該マイクロレンズアレイプレートが前記撮像チップの光線入射側に配置されている撮像素子。
【００４０】
（付記項２）前記隣り合うマイクロレンズとの間隔が、マイクロレンズアレイの中央部における間隔よりも、周辺部における間隔のほうが広い付記項１に記載された撮像素子。
【００４１】
（付記項３）以下の条件を満足することを特徴とする付記項１または付記項２に記載された撮像素子。
ｄ＜Ｄ
ここで、ｄは、マイクロレンズアレイプレートの中心に位置するマイクロレンズから最も外側に位置するマイクロレンズまでの距離であり、Ｄは、前記中心に位置するマイクロレンズに対応する受光部から最も外側に位置する受光部までの距離である。
【００４２】
（付記項４）前記撮像チップと前記マイクロレンズアレイプレートを相対的に移動させる移動手段を備え、該移動方向が、光軸方向である付記項１から付記項３のいずれかに記載された撮像素子。
【００４３】
（付記項５）被写体からの光を受光し、光の強度を信号電荷に変換する受光部を複数有する撮像チップと、前記受光部の各々に対応するマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイプレートと、撮像レンズとを有し、前記マイクロレンズアレイプレートと前記撮像レンズとが接着剤により一体化されているか、あるいは前記マイクロレンズアレイプレートと前記撮像レンズとが光学フィルタを介して接合されている撮像素子。
【００４４】
これらの発明によれば、一定の条件の下で、マイクロレンズと撮像チップを配列できるので、マイクロレンズに対する光の入射角が大きく、かつ、撮像レンズにより形成された像に歪が存在する場合でも、周辺部の撮像チップに入射する光量を補正することができる。また、移動手段の作動により、マイクロレンズアレイプレートを光軸方向に移動させれば、マイクロレンズの入射角に応じて、適切な調整を行うことができる。
【００４５】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第１および第２の実施形態においては、マイクロレンズアレイプレートをアクチュエータにより微小移動する場合について説明したが、撮像レンズに対してマイクロレンズアレイプレートを固定して、撮像チップ側を微動させてもよい。また、本発明の実施形態においては、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップの配列に対して平行に移動する場合について説明したが、これに限らず、マイクロレンズアレイプレートを４５度の方向に、配列ピッチＰ以下で、しかも、各撮像チップに対するずれがほぼ一定となるように移動するようにしてもよい。
【００４６】
また、本発明の実施形態においては、平行板バネによるガイドを用いたが、これに限らず、並進移動できる機構であれば、通常の突き当てやくし歯状の静電アクチュエータを用いてもよい。さらに、アクチュエータとしてピエゾアクチュエータを用いて説明をしたが、これに限らず、電磁アクチュエータや、形状記憶合金、表面波アクチュエータ、静電アクチュエータ等を用いてもよい。
【００４７】
第３の実施形態においては、保護プレートと一体にスペーサーを設けたが、これを別体とする構成としてもよい。また、第４の実施形態においては、赤外フィルタやローパスフィルタをマイクロレンズアレイに貼り付けた例を説明したが、これらを一体に構成したものでもよい。さらに、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップとの間に介在する空気層には、撮像チップ表面の保護やギャップの保持のため、空気との屈折率差を考慮した上で、不活性ガスや光学オイル等を充填してもよい。
【００４８】
第５の実施形態においては、コーナーシェーディングの補正のためにマイクロアレイレンズを光軸方向に微動させたが、光軸を中心に微小回転する方法でもよい。ただし、この場合は、あらかじめ、マイクロレンズアレイプレートの中心部にあるマイクロレンズの瞳位置とこれに対応する撮像チップの受光部をシフトさせて配置し、さらに中心部の感度を低下させておいて、周辺部にいくほど、マイクロレンズの瞳位置が受光部に入射する面積を増加するように逆コーナーシェーディングをかけるような構成にしておくことが望ましい。
【００４９】
第５の実施形態においては、コーナーシェーディングの補正のためにマイクロアレイレンズを光軸方向にアクチュエータを用いて移動する方法を説明したが、コーナーシェーディングは、撮像レンズの特性に依存するものであり、一度、調整を行えば、改善効果をしばらくは維持することができる。そこで、図１１のように、コーナーシェーディングの状態をモニターしながら、調整ネジリングでマイクロレンズを保持するマイクロレンズホルダーを可動して、マイクロレンズと撮像チップとの位置関係を調整したのち、これを接着剤で固定する方法でもよい。
【００５０】
また、第５の実施形態においては、撮像チップ間、マイクロレンズ間をそれぞれ等間隔とし、撮像チップの間隔をマイクロレンズの間隔に対して広くする場合について説明したが、マイクロレンズアレイプレートの中心においては、撮像チップの受光部の中心とマイクロレンズの中心とを略一致させ、マイクロレンズアレイプレートの中心以外の部分においては、マイクロレンズの中心が撮像チップの受光部の中心に対してマイクロレンズアレイプレートの中心方向にずれて配列され、そのずれ量がマイクロレンズアレイプレートの中心からの距離に応じて変化するように構成してもよい。したがって、こうした配列になれば、例えば、撮像チップの間隔を等間隔とし、マイクロレンズの間隔を可変してもよいし、マイクロレンズの間隔を等間隔として、撮像チップの間隔を可変してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１によれば、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、マイクロレンズアレイプレートと撮像チップの受光部の位置関係を調整し、撮像チップの受光部における光量調整を容易に行うことができるという効果がある。また、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、絞り機構等を削除して構造を簡略化することができるため、組立容易で小型の撮像装置を構成できるという効果がある。
【００５２】
また、本発明の請求項５によれば、マイクロレンズアレイプレート上のマイクロレンズの配置を最適化するとともに、併せて、マイクロレンズアレイプレートを撮像チップに対し、移動可能とすることにより、コーナーシェーディングを抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る平面図および断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイプレートをシフトさせた場合の平面図および断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズが形成する瞳位置と受光部における集光領域の関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る平面図および断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る構成図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るマイクロレンズと受光部の関係を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る撮像レンズのテレセントリック性とマイクロレンズに入射する光線の関係を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る撮像レンズのテレセントリック性と受光部に入射する光線の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る調整部の構成図である。
【図１２】従来例に係る撮像装置の構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ・・・マイクロレンズアレイプレート、２・・・撮像チップ、 ３・・・ガイド、４・・・ピエゾアクチュエータ、５・・・平行板バネ、
６・・・制御装置、７・・・ドライバ装置、８・・・セラミックパッケージ、
９・・・マイクロレンズ、１０・・・受光部、１１・・・瞳位置、
１２・・・集光領域、２１・・・撮像レンズ、２２・・・接合層、
２３・・・保護プレート、２４・・・空気層、２５・・・スペーサ、
２６・・・赤外フィルター、２７・・・ローパスフィルター、
３０・・・判別装置、３１・・・記憶装置、３２・・・マイクロレンズホルダー、
３３・・・ガイドピン、３４・・・調整ネジリング、３５・・・固定用接着剤、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 12, an imaging device used for a digital camera, a video camera, or the like includes an imaging lens, an infrared cut filter, a low-pass filter, and an imaging chip. Further, the imaging lens is provided with an aperture mechanism for adjusting the amount of light and a moving unit for performing focusing. The CCD, which is well known as an image sensor, includes an image pickup chip, a ceramic substrate, and a cover glass.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an imaging device has many components and is complicated to assemble. In addition, since an adjusting mechanism for adjusting the positional relationship between the imaging lens and the imaging element is required, there is a problem that the apparatus is increased in size and disadvantageous in cost. In an imaging device in which light receiving units are arranged at a narrow pitch, the following problem occurs in a configuration in which light amount is adjusted by a mechanical diaphragm mechanism. That is, when the light amount is adjusted by the aperture mechanism, the light beam diameter is limited. When the diameter of the light beam is restricted, the diameter of the light spot at the focusing position changes. Therefore, for example, if the diameter of the light beam is reduced to reduce the amount of light, the diameter of the light spot at the condensing position is increased by diffraction. Therefore, light also enters the light receiving unit adjacent to the light receiving unit that should originally enter. As a result, the resolution is reduced (this phenomenon is referred to as diffraction blur). As described above, in the above configuration, the aperture mechanism may not function sufficiently, and there is a problem that it is difficult to optimally adjust the light amount. Furthermore, in the imaging device, the incident angle of light incident on the microlens array differs depending on the characteristics of the imaging lens used, and unless appropriate adjustment is performed, the image becomes darker toward the end in the captured image There is a problem that a phenomenon called corner shading occurs.
[0004]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and a first object of the present invention is to provide an image pickup device with a function such as light amount adjustment, or to perform optical communication between an image pickup lens and an image pickup device. It is an object of the present invention to provide an image pickup device having a structure that simplifies dynamic adjustment and capable of realizing a small and low-cost image pickup device. A second object of the present invention is to suppress the occurrence of a corner shading phenomenon by optimizing the arrangement of microlenses in a microlens array and performing optical adjustment between an imaging lens and an imaging chip. It is in.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1, wherein a microlens array plate including an imaging chip having a plurality of light receiving units for receiving light from a subject and converting the light intensity into signal charges, and microlenses corresponding to each of the light receiving units. An imaging element having a microlens array plate moving means for moving the imaging chip and the microlens array plate relative to each other, wherein the microlens array plate is arranged on a light incident side of the imaging chip. is suggesting.
[0006]
According to the present invention, the microlenses corresponding to the respective light receiving sections are integrated as a microarray plate, and are provided on the light incident side of the imaging chip. Therefore, if the relative positional relationship between the microlens array plate and the imaging chip is changed by the operation of the moving means, the amount of light incident on the imaging chip can be changed.
[0007]
The invention according to claim 2 proposes an image sensor according to claim 1, wherein the relative movement direction is an optical axis direction.
[0008]
According to the present invention, the microlens array plate can be moved in the optical axis direction by operating the moving means. Accordingly, the diameter of light incident on the light receiving unit changes, so that the amount of light incident on the light receiving unit can be changed.
[0009]
The invention according to claim 3 proposes an imaging device according to claim 1 or 2, wherein the relative movement direction is a direction crossing an optical axis direction.
[0010]
According to the present invention, the microlens array plate can be moved relative to the imaging chip in a direction intersecting the optical axis direction by operating the moving means. Accordingly, the amount of light incident on the light receiving unit can be changed with the maximum when the center of the microlens and the center of the imaging chip coincide with each other.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the image sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the aperture array plate is provided on a light beam incident side of the imaging chip and has a plurality of minute apertures. An image sensor having an aperture array plate moving means for moving an array plate with respect to the imaging chip has been proposed.
[0012]
According to the present invention, by operating the moving unit, the aperture array plate having the plurality of minute apertures is moved in the optical axis direction with respect to the imaging chip, so that the aperture array plate can function as a stop. Further, if the aperture array plate is moved in a direction crossing the optical axis direction with respect to the imaging chip, the same function as a mechanical shutter can be achieved due to a light shielding effect.
[0013]
The invention according to claim 5, wherein an imaging chip having a plurality of light receiving units that are arranged at equal intervals, receive light from a subject, and convert the light intensity into signal charges, and microlenses corresponding to each of the light receiving units And a microlens array plate in which are arranged at equal intervals. The microlens array plate is arranged on the light incident side of the imaging chip, and an imaging device satisfying the following conditions is proposed.
PP> PL
Where PPIs the distance between adjacent light receiving sections, and PLIs the distance between adjacent microlenses.
[0014]
According to the present invention, the interval between the adjacent light receiving units is wider than the interval between the adjacent microlenses. Therefore, as the relative position between the center of each light receiving unit and the center of each microlens moves away from the center of the microlens array plate, the positional relationship between the microlens and the light receiving unit shifts toward the center of the microlens array plate. Become. Therefore, even when the angle of incidence of light on the microlens is large, it is possible to correct the amount of light incident on the light receiving unit in the peripheral part.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the imaging device according to the fifth aspect, further comprising a moving unit configured to relatively move the imaging chip and the microlens array plate, wherein the moving direction is an optical axis direction. Has been proposed.
[0016]
According to the present invention, if the microlens array plate is moved in the direction in which the distance from the imaging chip changes by the operation of the moving means, appropriate adjustment can be performed according to the incident angle of the microlens.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the image sensor according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The image pickup device according to the first embodiment of the present invention includes a micro lens array plate 1a, an image pickup chip 2, a guide 3, a piezo actuator 4, a parallel leaf spring 5, a control device 6, And a driver device 7. The microlens array plate 1a is a plate in which microlenses 9 for condensing light on a light receiving unit 10 in the imaging chip 2 are arranged in an array corresponding to each light receiving unit 10. The imaging chip 2 is an element that converts an optical image based on the intensity of irradiated light into signal charges corresponding to the intensity.
[0018]
The guide 3 is a member that positions the microlens array plate 1a with respect to the light receiving unit 10, and regulates the movement of the microlens array plate 1a in the optical axis direction. The guide 3 has grooves at both ends as shown in FIG. 1C so that the microlens array plate 1a does not protrude upward when the microlens array plate 1a moves. The piezo actuator 4 is arranged in a state opposing the elastic force of the parallel leaf spring 5, and expands and contracts in a certain direction by applying a voltage.
[0019]
One end of the piezo actuator 4 is bonded and fixed to the inner side surface of the ceramic package 8 of the imaging device. One end of the parallel leaf spring 5 is similarly fixed to the inner side surface of the ceramic package 8. (FIG. 1 (a)) Therefore, the piezo actuator 4 and the parallel leaf spring 5 basically have a structure that does not require an auxiliary support member. However, as in the present embodiment, one surface of the guide 3 holding the microlens array plate 1a may be widened, and the piezo actuator 4 and the parallel leaf spring 5 may be supported on this surface. With such a configuration, the piezo actuator 4 and the parallel leaf spring 5 can be more reliably fixed.
[0020]
The control device 6 controls the position of the microlens array plate 1a in order to optimize the amount of light at the light receiving unit 10 in the imaging chip 2. The driver device 7 amplifies the control signal input from the control device 6 and applies the amplified control signal to the piezo actuator 4. Thereby, the positional relationship between the microlens array plate 1a and the imaging chip 2 is changed. On the microlens array plate 1a and the imaging chip 2, microlenses 9 and light receiving portions 10 are arranged at a predetermined pitch P in a square lattice.
[0021]
The microlens array plate 1a is supported by the parallel leaf spring 5 so as to translate with respect to the imaging chip 2 with a displacement of a pitch P or less. In a neutral state in which no voltage is applied to the piezo actuator 4, a positional relationship is maintained such that the center of each microlens 8 and the corresponding center of the light receiving unit 10 substantially coincide with each other. (See FIG. 1A.) At this time, from FIG. 3A, the diameter of the pupil formed by the action of the microlens 9 is set to substantially match the diameter of the light receiving unit 10.
[0022]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When the center of the microlens 9 and the center of the light receiving unit 10 are in a positional relationship such that they coincide with each other, the amount of light at the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 becomes maximum. From this state, as shown in FIG. 2, when a voltage from the driver device 7 is applied to the piezo actuator 4 according to a command from the control device 6, the piezo actuator 4 expands and contracts according to this voltage. When the piezo actuator 4 expands and contracts, the microlens array plate 1a shifts in a direction smaller than the pitch P of the imaging chip 2 in a direction orthogonal to the optical axis. When the microlens array plate 1a shifts, the pupil of the microlens 9 shifts with respect to the light receiving unit 10, so that the area of the light beam overlapping the light receiving unit 10 decreases. As a result, the number of photons (light amount) incident on the light receiving unit 10 is reduced, so that the amount of light received by the imaging chip 2 is reduced (see FIG. 3B).
[0023]
According to the first embodiment, even when the amount of light incident on the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 exceeds the amount of light that can be adapted by a non-electrical brightness adjustment mechanism or electric sensitivity adjustment in the imaging chip 2, light amount adjustment is performed. It can be carried out. Further, by completely displacing the pupil of the microlens 9 from the light receiving unit 10, it is possible to function as a substitute for a mechanical shutter. In this case, an array plate having an opening corresponding to the microlens 9 is disposed in an air layer between the microlens array plate 1a and the imaging chip 2, and a shutter plate fixed to the light receiving unit 10 is provided. It is effective.
[0024]
Further, according to the first embodiment, the light amount can be adjusted without using a mechanical diaphragm of the imaging lens system. Therefore, even if an imaging chip in which light receiving units are arranged at a particularly narrow pitch is used, diffraction blur does not occur, so that high-resolution imaging can be performed. Further, it is easier to continuously adjust the light amount than when using an ND filter (ND: Neutral Density Filter). That is, in order to switch the ND filters having different optical densities, a certain switching mechanism is required. However, according to the configuration of the present embodiment, such a switching mechanism is not required, so that the apparatus can be downsized. Can be.
[0025]
Further, a light quantity variable element using a liquid crystal or the like is generally expensive. In addition, because of poor stability against temperature change, it cannot be used particularly close to an image sensor that generates heat. In the present embodiment, it is not necessary to use such an element, and an inexpensive configuration can be realized. Further, in the present embodiment, it is possible to change the light amount at high speed. Therefore, for example, an overexposed image or an underexposed image can be captured at an appropriate brightness at high speed. Therefore, a high dynamic range image obtained by combining these images can be obtained at short time intervals. Further, since the time interval for imaging is short, there is no blurring in the image, and a shift between two images due to image synthesis can be reduced. As described above, in the present embodiment, the number of shooting scenes to which the expansion of the dynamic range can be applied increases.
[0026]
Next, an image sensor according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
In the image sensor according to the second embodiment of the present invention, the microlens array plate 1a is held by the guide 3 so as to move only in the optical axis direction. The piezo actuator 4 is arranged inside the guide 3, and expands and contracts in the optical axis direction when a voltage is applied (see FIGS. 4B and 4C). The application of a voltage to the piezo actuator 4 is performed by a driver device 7, which is controlled by a control device 6. According to the present embodiment, by moving the microlens array plate 1a in the optical axis direction, the diameter of the light beam incident on the light receiving unit 10 changes. Thereby, the amount of light incident on the light receiving unit 10 can be appropriately adjusted.
[0027]
Next, an image sensor according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
The imaging device according to the third embodiment of the present invention includes an imaging lens 21 that forms an image of a subject, an imaging chip 2 that reads an image, a protection plate 23 that protects the light receiving unit 10 of the imaging chip 2, It comprises a plate 23 and a spacer 25 integrally formed. An air layer 24 is provided between the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 and the protection plate 23, and has a gap dg by a predetermined spacer 25. The imaging lens 21 is configured such that a subject image is formed at a position separated from the final surface of the imaging lens 21 by a predetermined air-equivalent optical distance. In FIG. 5, the air-equivalent optical distance of the actual distance lo is equal to the sum of the air-equivalent optical distance of the bonding layer 22, the air-equivalent optical distance of the protection plate 23, and the optical distance of the air layer 24 due to the gap dg. Is configured. As shown in FIG. 5, the imaging lens 21 has a rod lens shape formed by surface bonding, and the final surface of the imaging lens 21 is formed into a planar shape so as to be easily coupled to the protection plate 23. ing.
[0028]
Next, the operation of the third embodiment will be described.
The protection plate 23 according to the present embodiment is accurately manufactured such that its thickness (the length from the upper surface to the bottom of the leg) has a predetermined value. Accordingly, the distance to the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 can be accurately maintained. Further, if one end of the imaging lens 2 has a flat surface and an image is formed at a predetermined distance from this surface, the image of the imaging lens 21 can be formed simply by bonding this surface to the protection plate 23. The position and the position of the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 can be matched.
[0029]
Further, the side surface of the imaging chip of the protection plate 23 may be a microlens array plate. By doing so, the distance from the microlens array plate to the light receiving section 10 of the imaging chip 2 can be accurately maintained. In addition, since the flatness of the imaging chip 2 is high, the adjustment at the time of assembly becomes easier as compared with the case where the imaging chip 2 is held by the ceramic package 8. That is, the microlens array plate and the imaging chip 2 can be easily positioned with high parallelism. At this time, it is preferable for focusing to set the plate thickness and the like so that the imaging surface of the imaging lens 21 is near the position of the microlens.
[0030]
Next, an image sensor according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
The imaging device according to the fourth embodiment of the present invention protects the imaging lens 21 that forms the subject image, the imaging chip 2 that reads the image, and the light receiving unit 10 of the imaging chip 2, and reduces the light collection efficiency. A microlens array plate 1b to be improved, a guide 3 for supporting the microlens array plate 1b, a piezo actuator 4 disposed inside the guide 3, an infrared filter 26 for cutting off infrared light, and an edge of an image And a low-pass filter 27 for reducing moiré which is likely to occur in the section.
[0031]
In the microlens array plate 1b, the surface having the optical power of the microlens 9 is disposed on the light receiving unit 10 side of the imaging chip 2, and the other surface is provided with the imaging lens via a low-pass filter 27 and an infrared filter 26. 21. A piezo actuator 4 is arranged between the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 and the microlens array plate 1b, and expands and contracts in the optical axis direction by a control voltage from a control device 6 (not shown). The imaging lens 21 has a rod lens shape formed by surface bonding, and the final surface is formed into a substantially similar shape so as to be easily coupled to the microlens array plate 1b.
[0032]
According to the fourth embodiment, the optical distance between the imaging lens 21 and the microlens array plate 1b is accurately determined. The microlens array plate 1b is configured to be movable in the optical axis direction with respect to the imaging chip 2. Therefore, if the microlens array plate 1b is moved in the optical axis direction with respect to the imaging chip 2, the light amount of the imaging chip 2 with respect to the light receiving unit 10 can be appropriately controlled. Further, since the thickness and flatness of the imaging lens 21, the infrared cut filter 26, the low-pass filter 27, and the microlens array plate 1b are managed with high accuracy, it is easy to assemble and configure a high-precision imaging device. Can be.
[0033]
Next, an image pickup device according to a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The imaging device according to the fifth embodiment of the present invention includes an imaging lens determination device 30 and a storage device 31 that stores the determination result with respect to the imaging device according to the first embodiment. . The determination device 30 determines the type of the imaging lens 21, detects the incident angle data to the imaging chip 2 based on the type, and outputs the data to the storage device 31. The control device 6 controls the amount of movement of the actuator 4 based on the incident angle data stored in the storage device 31.
[0034]
As shown in FIG. 7, the imaging chip 2 and the microlenses 9 are each arranged at a pitch P in a square lattice.P, PLIt is arranged in. And PP> PLCondition and the cumulative pitch shift to the screen edge is PLThey are arranged to satisfy the following conditions. The discriminating device 30 has a communication function with a lens or a mechanical or optical code reading function to determine the type of each imaging lens 21 to be used.
[0035]
Next, the operation of the fifth embodiment will be described.
In general, some imaging lenses 21 have various optical characteristics. In particular, in the imaging device, the strength of the telecentricity is related to the angle of incidence when light is incident from an oblique direction on the microlenses arranged in the peripheral part. For example, depending on the angle of incidence, a phenomenon occurs in which the center of the light beam does not enter the center of the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 (see FIG. 10). This phenomenon appears more conspicuously toward the periphery. Therefore, the present embodiment has the following operation that can improve the above problem by providing the above-described configuration.
[0036]
In the present embodiment, when the imaging lens 21 is connected to the imaging device, the determination device 30 reads lens information such as the type of the lens, the focal position, the focal length, and the aperture value. Next, the determination device 30 outputs the lens type information to the storage device 31. This lens type information is information necessary for the storage device 31 to calculate the incident angle data of the corresponding lens or to select the incident angle. The storage device 31 calculates incident angle data from the stored lens type and various parameters, or selects from a data table and outputs the data to the control device 6.
[0037]
The control device 6 calculates the movement amount of the actuator 4 corresponding to the light beam of the incident angle θ based on the incident angle data, as shown in FIGS. 8A and 8B. Then, a voltage corresponding to the movement amount is applied from the driver device 7 to the actuator 4. As a result, the gap d between the microlens array plate 1a and the light receiving section 10 has a predetermined value. FIG. 8A is an example of a case where the imaging lens 21 is weak in telecentricity and has many oblique incidences. In this case, the microlens array plate 1a is positioned at a position close to the imaging chip 2. On the other hand, when a lens close to telecentric is used, optimization is achieved by separating the imaging chip 2 and the microlens array plate 1a as shown in FIG. 8B.
[0038]
As described above, according to the fifth embodiment, the gap d between the microlens array 1a and the light receiving unit 10 of the imaging chip 2 is changed in accordance with the incident angle θ of light with respect to the microlens 9, whereby the imaging device Corner shading occurring in the peripheral portion can be effectively suppressed.
[0039]
The present invention includes the following.
[Note]
(Supplementary Item 1) An imaging chip having a plurality of light receiving portions that are arranged at equal intervals and convert the intensity of light from a subject into signal charges, and a micro lens corresponding to each of the light receiving portions is connected to an adjacent micro lens. An image sensor comprising: a microlens array plate arranged at different intervals, wherein the microlens array plate is arranged on a light incident side of the imaging chip.
[0040]
(Additional Item 2) The image pickup element according to Additional Item 1, wherein an interval between the adjacent microlenses is wider at a peripheral portion than at a central portion of the microlens array.
[0041]
(Additional Item 3) The imaging device described in Additional Item 1 or Additional Item 2, wherein the following condition is satisfied.
d <D
Here, d is the distance from the microlens located at the center of the microlens array plate to the outermost microlens, and D is the outermost from the light receiving unit corresponding to the microlens located at the center. This is the distance to the located light receiving unit.
[0042]
(Additional Item 4) The imaging device according to any one of Additional Items 1 to 3, further comprising a moving unit that relatively moves the imaging chip and the microlens array plate, wherein the moving direction is an optical axis direction. element.
[0043]
(Supplementary Note 5) An imaging chip having a plurality of light receiving units for receiving light from a subject and converting the intensity of the light into signal charges, a microlens array plate including microlenses corresponding to each of the light receiving units, An imaging device, comprising a lens, wherein the microlens array plate and the imaging lens are integrated with an adhesive, or the microlens array plate and the imaging lens are joined via an optical filter.
[0044]
According to these inventions, the microlens and the imaging chip can be arranged under certain conditions, so that the angle of incidence of light on the microlens is large, and even if there is distortion in the image formed by the imaging lens. In addition, it is possible to correct the amount of light incident on the peripheral imaging chip. If the microlens array plate is moved in the optical axis direction by the operation of the moving means, appropriate adjustment can be performed according to the incident angle of the microlens.
[0045]
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and a design change or the like may be made without departing from the gist of the present invention. included. For example, in the first and second embodiments, the case where the microlens array plate is minutely moved by the actuator has been described. However, the microlens array plate is fixed to the imaging lens, and the imaging chip side is slightly moved. Is also good. Further, in the embodiment of the present invention, the case where the microlens array plate is moved in parallel with the arrangement of the imaging chips has been described. However, the present invention is not limited to this. The movement may be performed so as to be equal to or less than P and to make the displacement with respect to each imaging chip substantially constant.
[0046]
In the embodiment of the present invention, a guide using a parallel leaf spring is used. However, the present invention is not limited to this, and a normal abutting or comb-shaped electrostatic actuator may be used as long as the mechanism can translate. Further, although the description has been made using the piezo actuator as the actuator, the invention is not limited thereto, and an electromagnetic actuator, a shape memory alloy, a surface wave actuator, an electrostatic actuator, or the like may be used.
[0047]
In the third embodiment, the spacer is provided integrally with the protection plate. However, the spacer may be provided separately. In the fourth embodiment, the example in which the infrared filter and the low-pass filter are attached to the microlens array has been described. However, these may be integrally configured. In addition, in order to protect the surface of the imaging chip and maintain the gap, the air layer interposed between the microlens array plate and the imaging chip should take into account the difference in the refractive index from air, and be inert gas or optical oil. Etc. may be filled.
[0048]
In the fifth embodiment, the microarray lens is finely moved in the optical axis direction to correct corner shading. However, a method in which the microarray lens is slightly rotated around the optical axis may be used. However, in this case, the pupil position of the microlens at the center of the microlens array plate and the light receiving portion of the imaging chip corresponding thereto are shifted and arranged in advance, and the sensitivity of the center is further reduced. It is desirable to adopt a configuration in which reverse corner shading is applied so that the area where the pupil position of the microlens is incident on the light receiving unit increases toward the periphery.
[0049]
In the fifth embodiment, the method of moving the microarray lens in the optical axis direction using the actuator for correcting the corner shading has been described. However, the corner shading depends on the characteristics of the imaging lens. By making adjustments, the improvement effect can be maintained for a while. Therefore, as shown in FIG. 11, while monitoring the state of the corner shading, the microlens holder for holding the microlens is moved by the adjusting screw ring to adjust the positional relationship between the microlens and the imaging chip, and then bonded. It may be a method of fixing with an agent.
[0050]
Further, in the fifth embodiment, the case has been described where the distance between the imaging chips and the distance between the microlenses are respectively equal, and the distance between the imaging chips is wider than the distance between the microlenses. The center of the light receiving section of the imaging chip and the center of the microlens are substantially coincident, and in a portion other than the center of the microlens array plate, the center of the microlens is aligned with the center of the light receiving section of the imaging chip. The microlens array plate may be arranged so as to be shifted in the center direction of the plate, and the shift amount changes according to the distance from the center of the microlens array plate. Therefore, if such an arrangement is made, for example, the intervals between the imaging chips may be made equal and the intervals between the microlenses may be changed, or the intervals between the microlenses may be made equal and the intervals between the imaging chips may be changed. .
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, by making the microlens array plate movable with respect to the imaging chip, the positional relationship between the microlens array plate and the light receiving section of the imaging chip is adjusted, and the imaging is performed. There is an effect that the light amount can be easily adjusted in the light receiving section of the chip. In addition, since the microlens array plate can be moved relative to the imaging chip, the aperture mechanism and the like can be eliminated and the structure can be simplified, so that a small-sized imaging device that is easy to assemble can be configured. .
[0052]
According to the fifth aspect of the present invention, the corner shading is achieved by optimizing the arrangement of the microlenses on the microlens array plate and by making the microlens array plate movable with respect to the imaging chip. Has the effect of suppressing the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view when the microlens array plate according to the first embodiment of the present invention is shifted.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a pupil position formed by a microlens according to the first embodiment of the present invention and a light condensing area in a light receiving unit.
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a microlens and a light receiving unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the telecentricity of an imaging lens according to a fifth embodiment of the present invention and light rays incident on a microlens.
FIG. 9 is a configuration diagram according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a telecentric property of an imaging lens according to a fifth embodiment of the present invention and light rays incident on a light receiving unit.
FIG. 11 is a configuration diagram of an adjustment unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of an imaging device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1a, 1b ... micro lens array plate, 2 ... imaging chip, # 3 ... guide, 4 ... piezo actuator, 5 ... parallel leaf spring,
6 ... Control device, 7 ... Driver device, 8 ... Ceramic package,
9: micro lens, 10: light receiving unit, 11: pupil position,
12: light-collecting area, 21: imaging lens, 22: bonding layer,
23: protection plate, 24: air layer, 25: spacer,
26: infrared filter, 27: low-pass filter,
30 ... discriminating device, 31 ... storage device, 32 ... micro lens holder,
33: guide pin, 34: adjusting screw ring, 35: fixing adhesive,
