多眼カメラ装置および電子情報機器
【課題】ハード的に光学系間の視差のない。
【解決手段】多眼を構成する例えば３つまたは４つの多眼光学系１１に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタ（ここではビームスプリッタ２〜４）などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に分割／分離する。多眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７が多眼光学系１１直下に対応して配設されている。
【解決手段】多眼を構成する例えば３つまたは４つの多眼光学系１１に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタ（ここではビームスプリッタ２〜４）などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に分割／分離する。多眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７が多眼光学系１１直下に対応して配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）およびＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に代表される固体撮像素子を用いた多眼カメラ装置および、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来のカメラモジュールは、高解像性能、低背化および低コスト化が求められ、これらの要求に対する一つの案として古くから多眼カメラ構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、従来の多眼カメラ装置の一つであり、複数の光学系を信号処理により合成する多眼構造が開示されている。即ち、この多眼カメラ装置では、画質を向上させるために、複数の光学系を持ち、その各々の光軸に対応した複数の撮像素子を配置しそれらの出力信号を用いて信号処理を行い、最終的に１つの撮像出力信号を得る多眼多板式であって、近接撮影時に視差の影響を受け難くして撮像を可能とする機能を付加している。
【０００４】
図７は、特許文献１に開示されている従来構成例であって、図７（ａ）は多眼多板方式撮像素子を簡単に示す模式図、図７（ｂ）は単板撮像素子を簡単に示す模式図である。
【０００５】
図７（ａ）に示すように、従来の多眼多板撮像素子１００において、撮像素子１０１に入射する被写体からの光は平行光、即ち被写体からの距離は無限が基本的には前提であり、従って独立した各光学系には同様の光束が入射する。光１０２は、絞り１０３を通過し各レンズ１０４に入り、カラーフィルタ１０５により、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下Ｇ）などの各帯域光を選択し、その後は、撮像素子１０１により電気信号に変換される。この撮像素子は、各光学系が被写体像を結ぶ有効像円に対応して独立した複数の撮像画素エリアで構成されている。
【０００６】
ここで、光学系は各色毎に必要となるが、カラーフィルタ１０５に原色を用いると、各光学系は各色の帯域のみを通過させればいいので、色収差については考慮することがなく、レンズの枚数、コーティングの簡素化などが可能となる。
【０００７】
一方、図７（ｂ）に示すように、単板撮像素子１１０において、同様に被写体からの入射光１１２は絞り１１３、レンズ１１４を通過し、カラーフィルタ１１５を通って撮像素子１１１に入射する。ここで、カラーフィルタ１１５は、撮像素子１１１の各画素単位に通過色帯域の異なるモザイク状の物を使用している。
【０００８】
単板式では、全ての色帯域を通過させる必要があるため、光学系は各色毎に屈折率が異なることから発生する色収差を補正するため、通常は、複数のレンズの組み合わせが用いられている。
【０００９】
ここで、２つの撮像素子１０１と撮像素子１１１と構造の違いを更に説明する。多眼多板式撮像素子１００は各色毎の独立した撮像画素エリアからの複数の信号を得るために、そのそれぞれの撮像画素エリアの画素数は少なく、撮像素子１０１上の被写体像は小さいため、焦点距離は短い。一方、単板撮像素子は１１０は、全ての色を１つの撮像素子で処理するために、その素子上の被写体像は大きくなり、焦点距離は長くなる。
【００１０】
以上のように、特許文献１では、多眼多板式撮像素子１００は、光学系の焦点距離が短くなるため、既述の光学系の簡易化も併せて撮像系の厚み方向が非常に薄くできる大きなメリットがある。このような特徴を持つ多眼多板式撮像素子を用いてダイナミックレンジを広げることが次の特許文献２に示されている。また、多眼多板式撮像素子の製造方法としては次の特許文献３に示されている。多眼多板式撮像素子の欠点としての視差の問題を解決する方法につては次の特許文献４に示されている。
【００１１】
特許文献２では、各レンズの輝度に対する感度を変えてダイナミックレンジの広いカメラを実現する多眼構造が開示されている。要するに、多眼構造において、一方は、絞りを開いて暗いところまで撮像可能にしておき、他方は、絞りを絞って明るすぎる所であっても撮像可能にしておき、両者を画像合成することにより、ダイナミックレンジの広いカメラを実現する。
【００１２】
特許文献３では、隣接レンズを同一材料で一体成型することにより、多眼レンズを安価に製造する方法が開示されている。
【００１３】
特許文献４では、被写体を複数のカメラ２Ａ〜２Ｅで撮影することによる視差の画像補正をソフトウェアにて行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−１２８７６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１４３０号公報
【特許文献３】特開２００５−３３８５０５号公報
【特許文献４】特開２００９−６０３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、これらの特許文献１〜４に開示されている従来の多眼カメラ装置では、光学系間の視差が生じ、特に、特許文献４では、ソフトウェアで視差の画像補正を行っているが、このような場合においても、光学系間の視差を完全に補正することが困難であった。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ハード的に光学系間の視差のない多眼カメラ装置、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の多眼カメラ装置は、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して前記入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲かまたは、該緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲である。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系が３眼光学系または４眼光学系で構成され、前記多眼撮像装置が３眼撮像装置または４眼撮像装置で構成されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から３つの画像光に分割される。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、第３波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第３ビームスプリッタと、該第３ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から４つの画像光に分割される。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における最終段の光学系は、前記ビームスプリッタに代えて、ミラーまたはプリズムで構成されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼撮像装置は、前記多眼光学系からの透過光および反射光がそれぞれ入射される一または複数枚積層されたレンズアレイと、該レンズアレイからの入射光がそれぞれ集光される撮像センサとの組みを複数組分有する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における撮像センサは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサで構成された固体撮像素子である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における撮像センサには、前記波長領域に対応した色のカラーフィルタが設けられているかまたは該カラーフィルタが不要である。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置におけるレンズアレイの平面視レンズ数は、前記光学系の数に対応し、一列に配列された複数のサブレンズから構成され、該サブレンズは、前記波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している。
【００２８】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明においては、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有する。この多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割することが可能である。
【００３１】
これによって、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色；ＲＧＢ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色；ＲＧＢ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
以上により、本発明によれば、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の多眼カメラ装置における３眼撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、３原色（ＲＧＢ）の光波長範囲を示す図、（ｂ）は、３原色（Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）の光波長範囲を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の多眼カメラ装置における４眼撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１または２の多眼カメラ装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図７】特許文献１に開示されている従来構成例であって、（ａ）は多眼多板方式撮像素子を簡単に示す模式図、（ｂ）は単板撮像素子を簡単に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の多眼カメラ装置の実施形態１、２および、この多眼カメラ装置の実施形態１または２を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３５】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００３６】
図１において、本実施形態１の多眼カメラ装置１は、被写体からの入射光を複数（ここでは３つ）の波長領域光に分割する多眼光学系としての３眼光学系１１と、３眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）としての３眼撮像装置７とを有している。
【００３７】
３眼光学系１１は、一つの画像光から三つの画像光に分割することにより視差を生じない多眼光学系を構成し、被写体からの入射光Ｌが入射され、第１波長領域の透過光Ｌ１を出射し、それ以外の波長領域の反射光Ｌ１１を反射する第１ビームスプリッタ２と、第１ビームスプリッタ２からの反射光Ｌ１１が入射され、第２波長領域の反射光Ｌ２を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１２を透過する第２ビームスプリッタ３と、第２ビームスプリッタ３からの透過光Ｌ１２が入射され、その透過光Ｌ１２の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタ４とを有している。
【００３８】
ビームスプリッタ２〜４は、同一の入射光を複数（ここでは緑、赤、青の三原色）に分離し、多眼を構成する各色毎の光学系にそれぞれ分割する。ビームスプリッタ２〜４は、その後段においてカラーフィルタが不要であって、センサ構造の簡素化を図るべく、ビームスプリッタ２〜４の反射と透過に対して波長依存性を付与し、多眼を構成する光学系毎に受光する波長を緑、赤、青の三原色など、取得する色情報で複数に分割している。
【００３９】
３眼撮像装置７は、第１〜３ビームスプリッタ２〜４からの透過光および各反射光がそれぞれ入射される一または複数のレンズ５と、レンズ５からの入射光がそれぞれ集光されて入射される撮像センサ６との組みを３組分有している。
【００４０】
撮像センサ６は、高解像度のデジタルカメラを実現するべく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子で構成されている。
【００４１】
図２は、図１の多眼カメラ装置１における３眼撮像装置７の一例を示す縦断面図である。
【００４２】
図２において、３眼撮像装置７は、開口絞りアレイ７１と、レンズアレイ７２と、透明ガラス基板などの平面板７３と、遮光マスク７４と、撮像素子基板７５とをこの順次に積層した３眼撮像モジュールである。
【００４３】
レンズアレイ７２は、サブ撮像モジュール毎にサブレンズ７２ａ、７２ｂおよび７２ｃのそれぞれを備えている。
【００４４】
撮像素子基板７５は、遮光マスク７４により、分割撮像領域７５ａ、７５ｂおよび７５ｃに３分割されて互いに隔離されており、ここでは、それぞれ単色のカラーフィルタは不要である。例えば分割撮像領域７５ａがＲ（赤）、分割撮像領域７５ｂがＧ（緑）および分割撮像領域７５ｃがＢ（青）に対応させる。サブレンズ７２ａ、７２ｂおよび７２ｃ毎に３眼光学系１１から入射される入射光は、それぞれが各色の波長毎（色毎）に選択的に透過または反射されて入射され、各サブレンズの直下に存在する分割撮像領域７５ａ、７５ｂおよび７５ｃ上にそれぞれ結像される。これらのサブレンズ７２ａはＲ（赤）、サブレンズ７２ｂはＧ（緑）、サブレンズ７２ｃはＢ（青）の入射光を結像する。さらに、遮光マスク７４によって、互いに隣接するサブカメラへの迷光は遮断される。
【００４５】
以上により、本実施形態１によれば、多眼を構成する例えば３つの多眼光学系１１に対して、元の入射光を例えば３つの段数のビームスプリッタ２〜４などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に分割／分離する。この多眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７が多眼光学系１１直下に対応して配設されている。
【００４６】
したがって、多眼を構成する三つの光学系に対して、元の入射光を三つのビームスプリッタ２〜４を用いて、同じ入射光画像から、各色（３原色；ＲＧＢ）に応じた、図３（ａ）に示す周波数範囲（波長範囲）に対応して複数（３原色；ＲＧＢ）に分割／分離することにより、視差を生じない多眼カメラ装置１を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態１では、最終の光学系として、第３ビームスプリッタ４を用いたが、これに限らず、最終の光学系としては反射だけでよいため、反射鏡、即ちミラーであってもプリズムであってもよい。
【００４８】
なお、本実施形態１では、第１〜第３ビームスプリッタ２〜４に波長域分離機能を持たせて、被写体からの入射光を三つの波長領域光、即ち、ＲＧＢの三原色光に分割／分離する３眼光学系１１を構成し、カラーフィルタを用いなかったが、これに限らず、カラーフィルタを用いて、入射する光線波長を制限することもできる。各光学系について色収差を考慮する必要がなくなり、レンズ枚数削減の高解像化を実現することができる。カラーフィルタとして、例えばベイヤー色配列（ＲＧＢの三原色）のカラーフィルタを用いることができる。
【００４９】
（実施形態２）
上記実施形態１では、図３（ａ）に示すように３原色（ＲＧＢ）の光波長範囲に対応して、三つのビームスプリッタ２〜４を用いて、同じ入射光画像から三つのＲ，Ｇ，Ｂ成分に分割／分離したが、本実施形態２では、図３（ｂ）に示すように３原色（ＲＧＢ）であっても、高い緑（Ｇ）感度に合わせて、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂ）の光波長範囲に対応して、４つのビームスプリッタ２〜４および１４を用いて、同じ入射光画像から４つのＲ、Ｇ、Ｇ、Ｂ成分に分割／分離する場合について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態２における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００５１】
図４において、本実施形態１の多眼カメラ装置１Ａは、被写体からの入射光を複数（ここでは４つ）の波長領域光に分割する多眼光学系としての４眼光学系１１Ａと、４眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）としての４眼撮像装置７Ａとを有している。
【００５２】
４眼光学系１１Ａは、一つの画像光から４つの画像光に分割することにより視差を生じない多眼光学系を構成し、被写体からの入射光Ｌが入射され、第１波長領域の透過光Ｌ１を出射し、それ以外の波長領域の反射光Ｌ１１を反射する第１ビームスプリッタ２と、第１ビームスプリッタ２からの反射光Ｌ１１が入射され、第２波長領域の反射光Ｌ２を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１２を透過する第２ビームスプリッタ１４と、第２ビームスプリッタ１４からの透過光Ｌ１２が入射され、第３波長領域の反射光Ｌ３を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１３を透過する第３ビームスプリッタ１５と、第３ビームスプリッタ１５からの透過光Ｌ１３が入射され、その透過光Ｌ１３の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタ３とを有している。
【００５３】
ビームスプリッタ２、１４、１５および４は、同一の入射光を複数（ここでは赤、緑、緑、青の三原色；緑の波長域を二つに分割）に分離し、多眼を構成する各色毎の光学系にそれぞれ分割する。ビームスプリッタ２、１４、１５および４は、その後段において、カラーフィルタが不要であって、センサ構造の簡素化を図るべく、ビームスプリッタ２、１４、１５および４の反射と透過に対して波長依存性を付与し、多眼を構成する光学系毎に受光する波長を赤（Ｒ）、緑（Ｇ１とＧ２）、青（Ｂ）の三原色など、取得する色情報で複数（ここでは４つ）に分割している。
【００５４】
４眼撮像装置７Ａは、第１〜４ビームスプリッタ２、１４、１５および４からの透過光および各反射光がそれぞれ入射される一または複数のレンズ５と、レンズ５からの入射光がそれぞれ集光されて入射される撮像センサ６との組みを４組分有している。
【００５５】
撮像センサ６は、高解像度のデジタルカメラを実現するべく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子で構成されている。
【００５６】
図５は、図４の多眼カメラ装置１Ａにおける４眼撮像装置７Ａの一例を示す縦断面図である。
【００５７】
図５において、４眼撮像装置７Ａは、開口絞りアレイ７１と、レンズアレイ７２と、透明ガラス基板などの平面板７３と、遮光マスク７４と、撮像素子基板７５とをこの順次に積層した４眼撮像モジュールである。
【００５８】
レンズアレイ７２は、サブ撮像モジュール毎にサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄのそれぞれを備えている。
【００５９】
撮像素子基板７５は、遮光マスク７４により、分割撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄに４分割されて互いに隔離されており、ここでは、それぞれ単色のカラーフィルタは不要である。例えば分割撮像領域７５ａがＲ（赤）、分割撮像領域７５ｂがＧ１（緑）、分割撮像領域７５ｃがＧ２（緑）および分割撮像領域７５ｄがＢ（青）に対応させる。サブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄ毎に４眼光学系１１Ａから入射される入射光は、それぞれが各色の波長毎（色毎）に選択的に透過または反射されて入射され、各サブレンズの直下に存在する分割撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄ上にそれぞれ結像される。これらのサブレンズ７２ａはＲ（赤）、サブレンズ７２ｂはＧ１（緑）、サブレンズ７２ｃはＧ２（緑）、サブレンズ７２ｄはＢ（青）の入射光を結像する。さらに、遮光マスク７４によって、互いに隣接するサブカメラへの迷光は遮断される。なお、Ｇ（緑）の波長域を、Ｇ１（緑）とＧ２（緑）の二つに分割している。
【００６０】
この場合、レンズアレイ７２のサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄはそれぞれ、各サブレンズに対応した各色の波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している。例えばサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄの被写体側レンズ面（上側レンズ面）から、対応する撮像素子基板７５の撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄのそれぞれまでの距離を、所定波長範囲の波長毎（色毎）のレンズ焦点距離に合わせて最適化している。このレンズ焦点距離は、レンズアレイ７２のサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄのそれぞれ毎の厚みによって最適化かされている。
【００６１】
以上により、本実施形態２によれば、多眼を構成する例えば４つの多眼光学系１１Ａに対して、元の入射光を例えば４つの段数のビームスプリッタ２、１４、１５および４などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離する。この多眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７Ａが多眼光学系１１Ａ直下に対応して配設されている。
【００６２】
したがって、多眼を構成する４つの光学系に対して、元の入射光を４つのビームスプリッタ２、１４、１５および４を用いて、同じ入射光画像から、各色（３原色；Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、ＢでＧが２つ）に応じた、図３（ｂ）に示す周波数範囲（波長範囲）に対応して複数（３原色；Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することにより、視差を生じない多眼カメラ装置１Ａを得ることができる。しかも、色毎に、その色に応じた焦点距離の正確なレンズを用いて、色収差をなくして高解像度とすることができる。したがって、高解像度と薄型化が両立した４眼式カメラ装置１Ａを実現することができる。
【００６３】
なお、本実施形態２では、最終段の光学系として、第４ビームスプリッタ４を用いたが、これに限らず、最終の光学系としては反射だけでよいため、反射鏡、即ちミラーであってもプリズムであってもよい。
【００６４】
なお、本実施形態２では、第１〜第４ビームスプリッタ２、１４、１５および４に波長域分離機能を持たせて、被写体からの入射光を４つの波長領域光、即ち、Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの三原色光に分割／分離する４眼光学系１１Ａを構成し、カラーフィルタを用いなかったが、これに限らず、カラーフィルタを用いて、入射する光線波長を制限することもできる。各光学系について色収差を考慮する必要がなくなり、レンズ枚数削減の高解像化を実現することができる。カラーフィルタとして、例えばベイヤー色配列（ＲＧＢの三原色）のカラーフィルタを用いることができる。
【００６５】
また、上記実施形態１では、多眼光学系が入射光の同じ画像光から分割する複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲とし、本実施形態２では、緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲としたが、これらに限らず、複数の波長範囲として、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲であってもよい。
【００６６】
（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２の多眼カメラ装置１または１Ａを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００６７】
図６において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１、２の多眼カメラ装置１または１Ａからの撮像信号を所定の信号処理を行ってカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００６８】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００６９】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００７０】
なお、本実施形態１、２では、特に説明しなかったが、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する３眼光学系１１または４眼光学系１１Ａと、３眼光学系１１または４眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する３眼撮像装置７または４眼撮像装置７とを有することにより、ハード的に光学系間の視差のない多眼カメラ装置１または１Ａを得ることができる本願発明の目的を達成することができる。
【００７１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）およびＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に代表される固体撮像素子を用いた多眼カメラ装置および、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１Ａ 多眼カメラ装置
２ 第１ビームスプリッタ
３ 第２ビームスプリッタ
４ 第３ビームスプリッタ
５ 集光レンズ
６ 撮像センサ
７ ３眼撮像装置（３眼撮像モジュール）
７Ａ ４眼撮像装置（４眼撮像モジュール）
７１ 開口絞りアレイ
７２ レンズアレイ
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ サブレンズ
７３ 平面板（透明ガラス基板）
７４ 遮光マスク７
７５ 撮像素子基板
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ 分割撮像領域
１１、１１Ａ 多眼光学系
１２、１２Ａ 多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）
Ｌ 入射光
Ｌ１、Ｌ１２、Ｌ１３、 透過光
Ｌ１１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 反射光
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示手段
９４ 通信手段
９５ 画像出力手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）およびＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に代表される固体撮像素子を用いた多眼カメラ装置および、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来のカメラモジュールは、高解像性能、低背化および低コスト化が求められ、これらの要求に対する一つの案として古くから多眼カメラ構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、従来の多眼カメラ装置の一つであり、複数の光学系を信号処理により合成する多眼構造が開示されている。即ち、この多眼カメラ装置では、画質を向上させるために、複数の光学系を持ち、その各々の光軸に対応した複数の撮像素子を配置しそれらの出力信号を用いて信号処理を行い、最終的に１つの撮像出力信号を得る多眼多板式であって、近接撮影時に視差の影響を受け難くして撮像を可能とする機能を付加している。
【０００４】
図７は、特許文献１に開示されている従来構成例であって、図７（ａ）は多眼多板方式撮像素子を簡単に示す模式図、図７（ｂ）は単板撮像素子を簡単に示す模式図である。
【０００５】
図７（ａ）に示すように、従来の多眼多板撮像素子１００において、撮像素子１０１に入射する被写体からの光は平行光、即ち被写体からの距離は無限が基本的には前提であり、従って独立した各光学系には同様の光束が入射する。光１０２は、絞り１０３を通過し各レンズ１０４に入り、カラーフィルタ１０５により、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下Ｇ）などの各帯域光を選択し、その後は、撮像素子１０１により電気信号に変換される。この撮像素子は、各光学系が被写体像を結ぶ有効像円に対応して独立した複数の撮像画素エリアで構成されている。
【０００６】
ここで、光学系は各色毎に必要となるが、カラーフィルタ１０５に原色を用いると、各光学系は各色の帯域のみを通過させればいいので、色収差については考慮することがなく、レンズの枚数、コーティングの簡素化などが可能となる。
【０００７】
一方、図７（ｂ）に示すように、単板撮像素子１１０において、同様に被写体からの入射光１１２は絞り１１３、レンズ１１４を通過し、カラーフィルタ１１５を通って撮像素子１１１に入射する。ここで、カラーフィルタ１１５は、撮像素子１１１の各画素単位に通過色帯域の異なるモザイク状の物を使用している。
【０００８】
単板式では、全ての色帯域を通過させる必要があるため、光学系は各色毎に屈折率が異なることから発生する色収差を補正するため、通常は、複数のレンズの組み合わせが用いられている。
【０００９】
ここで、２つの撮像素子１０１と撮像素子１１１と構造の違いを更に説明する。多眼多板式撮像素子１００は各色毎の独立した撮像画素エリアからの複数の信号を得るために、そのそれぞれの撮像画素エリアの画素数は少なく、撮像素子１０１上の被写体像は小さいため、焦点距離は短い。一方、単板撮像素子は１１０は、全ての色を１つの撮像素子で処理するために、その素子上の被写体像は大きくなり、焦点距離は長くなる。
【００１０】
以上のように、特許文献１では、多眼多板式撮像素子１００は、光学系の焦点距離が短くなるため、既述の光学系の簡易化も併せて撮像系の厚み方向が非常に薄くできる大きなメリットがある。このような特徴を持つ多眼多板式撮像素子を用いてダイナミックレンジを広げることが次の特許文献２に示されている。また、多眼多板式撮像素子の製造方法としては次の特許文献３に示されている。多眼多板式撮像素子の欠点としての視差の問題を解決する方法につては次の特許文献４に示されている。
【００１１】
特許文献２では、各レンズの輝度に対する感度を変えてダイナミックレンジの広いカメラを実現する多眼構造が開示されている。要するに、多眼構造において、一方は、絞りを開いて暗いところまで撮像可能にしておき、他方は、絞りを絞って明るすぎる所であっても撮像可能にしておき、両者を画像合成することにより、ダイナミックレンジの広いカメラを実現する。
【００１２】
特許文献３では、隣接レンズを同一材料で一体成型することにより、多眼レンズを安価に製造する方法が開示されている。
【００１３】
特許文献４では、被写体を複数のカメラ２Ａ〜２Ｅで撮影することによる視差の画像補正をソフトウェアにて行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−１２８７６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１４３０号公報
【特許文献３】特開２００５−３３８５０５号公報
【特許文献４】特開２００９−６０３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、これらの特許文献１〜４に開示されている従来の多眼カメラ装置では、光学系間の視差が生じ、特に、特許文献４では、ソフトウェアで視差の画像補正を行っているが、このような場合においても、光学系間の視差を完全に補正することが困難であった。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ハード的に光学系間の視差のない多眼カメラ装置、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の多眼カメラ装置は、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して前記入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲かまたは、該緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲である。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系が３眼光学系または４眼光学系で構成され、前記多眼撮像装置が３眼撮像装置または４眼撮像装置で構成されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から３つの画像光に分割される。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、第３波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第３ビームスプリッタと、該第３ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から４つの画像光に分割される。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における最終段の光学系は、前記ビームスプリッタに代えて、ミラーまたはプリズムで構成されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における多眼撮像装置は、前記多眼光学系からの透過光および反射光がそれぞれ入射される一または複数枚積層されたレンズアレイと、該レンズアレイからの入射光がそれぞれ集光される撮像センサとの組みを複数組分有する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における撮像センサは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサで構成された固体撮像素子である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置における撮像センサには、前記波長領域に対応した色のカラーフィルタが設けられているかまたは該カラーフィルタが不要である。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の多眼カメラ装置におけるレンズアレイの平面視レンズ数は、前記光学系の数に対応し、一列に配列された複数のサブレンズから構成され、該サブレンズは、前記波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している。
【００２８】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明においては、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有する。この多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割することが可能である。
【００３１】
これによって、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色；ＲＧＢ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色；ＲＧＢ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
以上により、本発明によれば、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の多眼カメラ装置における３眼撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は、３原色（ＲＧＢ）の光波長範囲を示す図、（ｂ）は、３原色（Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）の光波長範囲を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の多眼カメラ装置における４眼撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１または２の多眼カメラ装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図７】特許文献１に開示されている従来構成例であって、（ａ）は多眼多板方式撮像素子を簡単に示す模式図、（ｂ）は単板撮像素子を簡単に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の多眼カメラ装置の実施形態１、２および、この多眼カメラ装置の実施形態１または２を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態３について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３５】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００３６】
図１において、本実施形態１の多眼カメラ装置１は、被写体からの入射光を複数（ここでは３つ）の波長領域光に分割する多眼光学系としての３眼光学系１１と、３眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）としての３眼撮像装置７とを有している。
【００３７】
３眼光学系１１は、一つの画像光から三つの画像光に分割することにより視差を生じない多眼光学系を構成し、被写体からの入射光Ｌが入射され、第１波長領域の透過光Ｌ１を出射し、それ以外の波長領域の反射光Ｌ１１を反射する第１ビームスプリッタ２と、第１ビームスプリッタ２からの反射光Ｌ１１が入射され、第２波長領域の反射光Ｌ２を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１２を透過する第２ビームスプリッタ３と、第２ビームスプリッタ３からの透過光Ｌ１２が入射され、その透過光Ｌ１２の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタ４とを有している。
【００３８】
ビームスプリッタ２〜４は、同一の入射光を複数（ここでは緑、赤、青の三原色）に分離し、多眼を構成する各色毎の光学系にそれぞれ分割する。ビームスプリッタ２〜４は、その後段においてカラーフィルタが不要であって、センサ構造の簡素化を図るべく、ビームスプリッタ２〜４の反射と透過に対して波長依存性を付与し、多眼を構成する光学系毎に受光する波長を緑、赤、青の三原色など、取得する色情報で複数に分割している。
【００３９】
３眼撮像装置７は、第１〜３ビームスプリッタ２〜４からの透過光および各反射光がそれぞれ入射される一または複数のレンズ５と、レンズ５からの入射光がそれぞれ集光されて入射される撮像センサ６との組みを３組分有している。
【００４０】
撮像センサ６は、高解像度のデジタルカメラを実現するべく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子で構成されている。
【００４１】
図２は、図１の多眼カメラ装置１における３眼撮像装置７の一例を示す縦断面図である。
【００４２】
図２において、３眼撮像装置７は、開口絞りアレイ７１と、レンズアレイ７２と、透明ガラス基板などの平面板７３と、遮光マスク７４と、撮像素子基板７５とをこの順次に積層した３眼撮像モジュールである。
【００４３】
レンズアレイ７２は、サブ撮像モジュール毎にサブレンズ７２ａ、７２ｂおよび７２ｃのそれぞれを備えている。
【００４４】
撮像素子基板７５は、遮光マスク７４により、分割撮像領域７５ａ、７５ｂおよび７５ｃに３分割されて互いに隔離されており、ここでは、それぞれ単色のカラーフィルタは不要である。例えば分割撮像領域７５ａがＲ（赤）、分割撮像領域７５ｂがＧ（緑）および分割撮像領域７５ｃがＢ（青）に対応させる。サブレンズ７２ａ、７２ｂおよび７２ｃ毎に３眼光学系１１から入射される入射光は、それぞれが各色の波長毎（色毎）に選択的に透過または反射されて入射され、各サブレンズの直下に存在する分割撮像領域７５ａ、７５ｂおよび７５ｃ上にそれぞれ結像される。これらのサブレンズ７２ａはＲ（赤）、サブレンズ７２ｂはＧ（緑）、サブレンズ７２ｃはＢ（青）の入射光を結像する。さらに、遮光マスク７４によって、互いに隣接するサブカメラへの迷光は遮断される。
【００４５】
以上により、本実施形態１によれば、多眼を構成する例えば３つの多眼光学系１１に対して、元の入射光を例えば３つの段数のビームスプリッタ２〜４などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、Ｂ）に分割／分離する。この多眼光学系１１から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７が多眼光学系１１直下に対応して配設されている。
【００４６】
したがって、多眼を構成する三つの光学系に対して、元の入射光を三つのビームスプリッタ２〜４を用いて、同じ入射光画像から、各色（３原色；ＲＧＢ）に応じた、図３（ａ）に示す周波数範囲（波長範囲）に対応して複数（３原色；ＲＧＢ）に分割／分離することにより、視差を生じない多眼カメラ装置１を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態１では、最終の光学系として、第３ビームスプリッタ４を用いたが、これに限らず、最終の光学系としては反射だけでよいため、反射鏡、即ちミラーであってもプリズムであってもよい。
【００４８】
なお、本実施形態１では、第１〜第３ビームスプリッタ２〜４に波長域分離機能を持たせて、被写体からの入射光を三つの波長領域光、即ち、ＲＧＢの三原色光に分割／分離する３眼光学系１１を構成し、カラーフィルタを用いなかったが、これに限らず、カラーフィルタを用いて、入射する光線波長を制限することもできる。各光学系について色収差を考慮する必要がなくなり、レンズ枚数削減の高解像化を実現することができる。カラーフィルタとして、例えばベイヤー色配列（ＲＧＢの三原色）のカラーフィルタを用いることができる。
【００４９】
（実施形態２）
上記実施形態１では、図３（ａ）に示すように３原色（ＲＧＢ）の光波長範囲に対応して、三つのビームスプリッタ２〜４を用いて、同じ入射光画像から三つのＲ，Ｇ，Ｂ成分に分割／分離したが、本実施形態２では、図３（ｂ）に示すように３原色（ＲＧＢ）であっても、高い緑（Ｇ）感度に合わせて、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂ）の光波長範囲に対応して、４つのビームスプリッタ２〜４および１４を用いて、同じ入射光画像から４つのＲ、Ｇ、Ｇ、Ｂ成分に分割／分離する場合について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態２における多眼カメラ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００５１】
図４において、本実施形態１の多眼カメラ装置１Ａは、被写体からの入射光を複数（ここでは４つ）の波長領域光に分割する多眼光学系としての４眼光学系１１Ａと、４眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）としての４眼撮像装置７Ａとを有している。
【００５２】
４眼光学系１１Ａは、一つの画像光から４つの画像光に分割することにより視差を生じない多眼光学系を構成し、被写体からの入射光Ｌが入射され、第１波長領域の透過光Ｌ１を出射し、それ以外の波長領域の反射光Ｌ１１を反射する第１ビームスプリッタ２と、第１ビームスプリッタ２からの反射光Ｌ１１が入射され、第２波長領域の反射光Ｌ２を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１２を透過する第２ビームスプリッタ１４と、第２ビームスプリッタ１４からの透過光Ｌ１２が入射され、第３波長領域の反射光Ｌ３を出射し、それ以外の波長領域の透過光Ｌ１３を透過する第３ビームスプリッタ１５と、第３ビームスプリッタ１５からの透過光Ｌ１３が入射され、その透過光Ｌ１３の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタ３とを有している。
【００５３】
ビームスプリッタ２、１４、１５および４は、同一の入射光を複数（ここでは赤、緑、緑、青の三原色；緑の波長域を二つに分割）に分離し、多眼を構成する各色毎の光学系にそれぞれ分割する。ビームスプリッタ２、１４、１５および４は、その後段において、カラーフィルタが不要であって、センサ構造の簡素化を図るべく、ビームスプリッタ２、１４、１５および４の反射と透過に対して波長依存性を付与し、多眼を構成する光学系毎に受光する波長を赤（Ｒ）、緑（Ｇ１とＧ２）、青（Ｂ）の三原色など、取得する色情報で複数（ここでは４つ）に分割している。
【００５４】
４眼撮像装置７Ａは、第１〜４ビームスプリッタ２、１４、１５および４からの透過光および各反射光がそれぞれ入射される一または複数のレンズ５と、レンズ５からの入射光がそれぞれ集光されて入射される撮像センサ６との組みを４組分有している。
【００５５】
撮像センサ６は、高解像度のデジタルカメラを実現するべく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子で構成されている。
【００５６】
図５は、図４の多眼カメラ装置１Ａにおける４眼撮像装置７Ａの一例を示す縦断面図である。
【００５７】
図５において、４眼撮像装置７Ａは、開口絞りアレイ７１と、レンズアレイ７２と、透明ガラス基板などの平面板７３と、遮光マスク７４と、撮像素子基板７５とをこの順次に積層した４眼撮像モジュールである。
【００５８】
レンズアレイ７２は、サブ撮像モジュール毎にサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄのそれぞれを備えている。
【００５９】
撮像素子基板７５は、遮光マスク７４により、分割撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄに４分割されて互いに隔離されており、ここでは、それぞれ単色のカラーフィルタは不要である。例えば分割撮像領域７５ａがＲ（赤）、分割撮像領域７５ｂがＧ１（緑）、分割撮像領域７５ｃがＧ２（緑）および分割撮像領域７５ｄがＢ（青）に対応させる。サブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄ毎に４眼光学系１１Ａから入射される入射光は、それぞれが各色の波長毎（色毎）に選択的に透過または反射されて入射され、各サブレンズの直下に存在する分割撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄ上にそれぞれ結像される。これらのサブレンズ７２ａはＲ（赤）、サブレンズ７２ｂはＧ１（緑）、サブレンズ７２ｃはＧ２（緑）、サブレンズ７２ｄはＢ（青）の入射光を結像する。さらに、遮光マスク７４によって、互いに隣接するサブカメラへの迷光は遮断される。なお、Ｇ（緑）の波長域を、Ｇ１（緑）とＧ２（緑）の二つに分割している。
【００６０】
この場合、レンズアレイ７２のサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄはそれぞれ、各サブレンズに対応した各色の波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している。例えばサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄの被写体側レンズ面（上側レンズ面）から、対応する撮像素子基板７５の撮像領域７５ａ、７５ｂ、７５ｃおよび７５ｄのそれぞれまでの距離を、所定波長範囲の波長毎（色毎）のレンズ焦点距離に合わせて最適化している。このレンズ焦点距離は、レンズアレイ７２のサブレンズ７２ａ、７２ｂ、７２ｃおよび７２ｄのそれぞれ毎の厚みによって最適化かされている。
【００６１】
以上により、本実施形態２によれば、多眼を構成する例えば４つの多眼光学系１１Ａに対して、元の入射光を例えば４つの段数のビームスプリッタ２、１４、１５および４などを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離する。この多眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置７Ａが多眼光学系１１Ａ直下に対応して配設されている。
【００６２】
したがって、多眼を構成する４つの光学系に対して、元の入射光を４つのビームスプリッタ２、１４、１５および４を用いて、同じ入射光画像から、各色（３原色；Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、ＢでＧが２つ）に応じた、図３（ｂ）に示す周波数範囲（波長範囲）に対応して複数（３原色；Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することにより、視差を生じない多眼カメラ装置１Ａを得ることができる。しかも、色毎に、その色に応じた焦点距離の正確なレンズを用いて、色収差をなくして高解像度とすることができる。したがって、高解像度と薄型化が両立した４眼式カメラ装置１Ａを実現することができる。
【００６３】
なお、本実施形態２では、最終段の光学系として、第４ビームスプリッタ４を用いたが、これに限らず、最終の光学系としては反射だけでよいため、反射鏡、即ちミラーであってもプリズムであってもよい。
【００６４】
なお、本実施形態２では、第１〜第４ビームスプリッタ２、１４、１５および４に波長域分離機能を持たせて、被写体からの入射光を４つの波長領域光、即ち、Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの三原色光に分割／分離する４眼光学系１１Ａを構成し、カラーフィルタを用いなかったが、これに限らず、カラーフィルタを用いて、入射する光線波長を制限することもできる。各光学系について色収差を考慮する必要がなくなり、レンズ枚数削減の高解像化を実現することができる。カラーフィルタとして、例えばベイヤー色配列（ＲＧＢの三原色）のカラーフィルタを用いることができる。
【００６５】
また、上記実施形態１では、多眼光学系が入射光の同じ画像光から分割する複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲とし、本実施形態２では、緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲としたが、これらに限らず、複数の波長範囲として、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲であってもよい。
【００６６】
（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２の多眼カメラ装置１または１Ａを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００６７】
図６において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１、２の多眼カメラ装置１または１Ａからの撮像信号を所定の信号処理を行ってカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００６８】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００６９】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００７０】
なお、本実施形態１、２では、特に説明しなかったが、被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する３眼光学系１１または４眼光学系１１Ａと、３眼光学系１１または４眼光学系１１Ａから複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する３眼撮像装置７または４眼撮像装置７とを有することにより、ハード的に光学系間の視差のない多眼カメラ装置１または１Ａを得ることができる本願発明の目的を達成することができる。
【００７１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）およびＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に代表される固体撮像素子を用いた多眼カメラ装置および、この多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、多眼を構成する例えば３つまたは４つの光学系に対して、元の入射光を例えば３つまたは４つ、それ以上の段数のビームスプリッタなどを用いて、入射光の同じ画像光から、各色（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に応じた周波数範囲（光波長範囲）に対応して複数（例えば３原色のＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）に分割／分離することによって、視差を生じない多眼カメラ装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１Ａ 多眼カメラ装置
２ 第１ビームスプリッタ
３ 第２ビームスプリッタ
４ 第３ビームスプリッタ
５ 集光レンズ
６ 撮像センサ
７ ３眼撮像装置（３眼撮像モジュール）
７Ａ ４眼撮像装置（４眼撮像モジュール）
７１ 開口絞りアレイ
７２ レンズアレイ
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ サブレンズ
７３ 平面板（透明ガラス基板）
７４ 遮光マスク７
７５ 撮像素子基板
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ 分割撮像領域
１１、１１Ａ 多眼光学系
１２、１２Ａ 多眼撮像装置（多眼撮像モジュール）
Ｌ 入射光
Ｌ１、Ｌ１２、Ｌ１３、 透過光
Ｌ１１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 反射光
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示手段
９４ 通信手段
９５ 画像出力手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有する多眼カメラ装置。
【請求項２】
前記多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して前記入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割する請求項１に記載の多眼カメラ装置。
【請求項３】
前記複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲かまたは、該緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲である請求項２に記載の多眼カメラ装置。
【請求項４】
前記多眼光学系が３眼光学系または４眼光学系で構成され、前記多眼撮像装置が３眼撮像装置または４眼撮像装置で構成されている請求項３に記載の多眼カメラ装置。
【請求項５】
前記多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から３つの画像光に分割される請求項２または４に記載の多眼カメラ装置。
【請求項６】
前記多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、第３波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第３ビームスプリッタと、該第３ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から４つの画像光に分割される請求項２または４に記載の多眼カメラ装置。
【請求項７】
最終段の光学系は、前記ビームスプリッタに代えて、ミラーまたはプリズムで構成されている請求項２に記載の多眼カメラ装置。
【請求項８】
前記多眼撮像装置は、前記多眼光学系からの透過光および反射光がそれぞれ入射される一または複数枚積層されたレンズアレイと、該レンズアレイからの入射光がそれぞれ集光される撮像センサとの組みを複数組分有する請求項１に記載の多眼カメラ装置。
【請求項９】
前記撮像センサは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサで構成された固体撮像素子である請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１０】
前記撮像センサには、前記波長領域に対応した色のカラーフィルタが設けられているかまたは該カラーフィルタが不要である請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１１】
前記レンズアレイの平面視レンズ数は、前記光学系の数に対応し、一列に配列された複数のサブレンズから構成され、該サブレンズは、前記波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【請求項１】
被写体からの入射光を複数の波長領域の光に分割する多眼光学系と、該多眼光学系から複数の波長領域光がそれぞれ入射されて、各波長領域光をそれぞれ光電変換して撮像する多眼撮像装置とを有する多眼カメラ装置。
【請求項２】
前記多眼光学系は、複数段のビームスプリッタの反射と透過に対して波長依存性を付与して前記入射光の同じ画像光を複数の波長範囲の光に分割する請求項１に記載の多眼カメラ装置。
【請求項３】
前記複数の波長範囲は、赤、緑および青の三原色の波長範囲かまたは、該緑の波長範囲を２分割した赤、緑、緑および青の三原色の波長範囲、シアン、マゼンダおよびイエローの補色の波長範囲である請求項２に記載の多眼カメラ装置。
【請求項４】
前記多眼光学系が３眼光学系または４眼光学系で構成され、前記多眼撮像装置が３眼撮像装置または４眼撮像装置で構成されている請求項３に記載の多眼カメラ装置。
【請求項５】
前記多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第３ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から３つの画像光に分割される請求項２または４に記載の多眼カメラ装置。
【請求項６】
前記多眼光学系は、前記被写体からの入射光が入射され、第１波長領域の透過光を出射し、それ以外の波長領域の反射光を反射する第１ビームスプリッタと、該第１ビームスプリッタからの反射光が入射され、第２波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第２ビームスプリッタと、該第２ビームスプリッタからの透過光が入射され、第３波長領域の反射光を出射し、それ以外の波長領域の透過光を透過する第３ビームスプリッタと、該第３ビームスプリッタからの透過光が入射され、該透過光の一部または全部が反射される第４ビームスプリッタとを有し、該入射光の同じ画像光から４つの画像光に分割される請求項２または４に記載の多眼カメラ装置。
【請求項７】
最終段の光学系は、前記ビームスプリッタに代えて、ミラーまたはプリズムで構成されている請求項２に記載の多眼カメラ装置。
【請求項８】
前記多眼撮像装置は、前記多眼光学系からの透過光および反射光がそれぞれ入射される一または複数枚積層されたレンズアレイと、該レンズアレイからの入射光がそれぞれ集光される撮像センサとの組みを複数組分有する請求項１に記載の多眼カメラ装置。
【請求項９】
前記撮像センサは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサで構成された固体撮像素子である請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１０】
前記撮像センサには、前記波長領域に対応した色のカラーフィルタが設けられているかまたは該カラーフィルタが不要である請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１１】
前記レンズアレイの平面視レンズ数は、前記光学系の数に対応し、一列に配列された複数のサブレンズから構成され、該サブレンズは、前記波長範囲の波長特性に合わせたレンズ焦点距離を有している請求項８に記載の多眼カメラ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の多眼カメラ装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５４２６５（Ｐ２０１１−２５４２６５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６３４２（Ｐ２０１０−１２６３４２）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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