(57)【要約】  結像レンズを通じて被写体を撮像する撮像装置用の撮像デバイスであって、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズを通過した被写体光を、対応する前記受光素子にそれぞれ受光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ部と、前記複数のマイクロレンズの形状を制御することにより、前記複数の受光素子がそれぞれ受光すべき、前記結像レンズの射出瞳における瞳領域を制御する制御部と、前記複数の受光素子の撮像信号から、前記被写体の画像の画像信号を生成する画像信号生成部とを備える撮像デバイス。
2012043212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズを通じて被写体を撮像する撮像装置用の撮像デバイスであって、
受光素子を複数有する受光部と、
複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズを通過した被写体光を、対応する前記受光素子にそれぞれ受光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ部と、
前記複数のマイクロレンズの形状を制御することにより、前記複数の受光素子がそれぞれ受光すべき、前記結像レンズの射出瞳における瞳領域を制御する制御部と、
前記複数の受光素子の撮像信号から、前記被写体の画像の画像信号を生成する画像信号生成部と
を備える撮像デバイス。
【請求項２】
前記複数のマイクロレンズはそれぞれ、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との界面で形成される液体マイクロレンズであり、
前記制御部は、前記界面の形状を制御することにより、前記複数のマイクロレンズの形状を制御する請求項１に記載の撮像デバイス。
【請求項３】
前記制御部は、前記マイクロレンズの形状を、第１の屈折力を持つ形状から前記第１の屈折力より大きい第２の屈折力を持つ形状に制御することにより、前記複数の受光素子が受光すべき前記瞳領域の大きさを制限する
請求項１または２に記載の撮像デバイス。
【請求項４】
前記複数の受光素子のうちの複数の第１受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数のマイクロレンズが前記第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、前記射出瞳における第１瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記マイクロレンズを介して対応する第１受光素子にそれぞれ受光させる複数の第１偏向光学要素を有する偏向部
をさらに備える請求項３に記載の撮像デバイス。
【請求項５】
前記偏向部は、
前記複数の受光素子のうちの複数の第２受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数のマイクロレンズが前記第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、前記射出瞳における第２瞳領域を通過した被写体光を、対応するマイクロレンズを介して対応する第２受光素子にそれぞれ受光させる複数の第２偏向光学要素
をさらに有する請求項４に記載の撮像デバイス。
【請求項６】
前記複数の第１偏向光学要素および前記複数の第２偏向光学要素はそれぞれ、屈折率が互いに異なる第３液体と第４液体との界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、
前記制御部は、前記複数のマイクロレンズの形状を前記第１の屈折力を持つ形状に制御するとともに前記プリズム界面を前記結像レンズの光軸に対して垂直に制御して撮像する第１撮像モードと、前記複数のマイクロレンズの形状を前記第２の屈折力を持つ形状に制御するとともに前記プリズム界面を前記結像レンズの光軸に対して傾斜させた状態で撮像する第２撮像モードとに切り替える
請求項５に記載の撮像デバイス。
【請求項７】
前記制御部は、異なる視点の画像を撮像する場合に、撮像モードを前記第２撮像モードに制御し、
前記画像信号生成部は、前記複数の第１受光素子の撮像信号および前記複数の第２受光素子の撮像信号から、前記異なる視点の画像の画像信号を生成する
請求項６に記載の撮像デバイス。
【請求項８】
前記結像レンズは、領域毎に異なる焦点距離を持つレンズであり、前記結像レンズの第１の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光は前記第１瞳領域を通過し、前記結像レンズの第２の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光は前記第２瞳領域を通過し、
前記制御部は、異なる焦点距離で被写体を撮像する場合に、撮像モードを前記第２撮像モードに制御し、
前記画像信号生成部は、前記複数の第１受光素子の撮像信号および前記複数の第２受光素子の撮像信号から、第１の焦点距離の画像および第２の焦点距離の画像の画像信号を生成する
請求項６に記載の撮像デバイス。
【請求項９】
前記マイクロレンズ部は、
前記第１液体および前記第２液体を内部に保持するレンズハウジングと、
前記レンズハウジングの内部を、前記第１液体が充填される第１液体領域と前記第２液体が充填される第２液体領域とに分割する仕切板と
を有し、
前記仕切板には、前記複数の受光素子に対応して複数の貫通孔が形成され、
前記複数のマイクロレンズは、前記複数の貫通孔のそれぞれにおける前記第１液体と前記第２液体との界面によって形成され、
前記制御部は、前記第１液体領域の内圧を制御することにより、前記マイクロレンズの形状を制御する
請求項２に記載の撮像デバイス。
【請求項１０】
前記偏向部は、
前記第３液体および前記第４液体を保持するプリズムハウジングと、
前記プリズムハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第３液体が充填される第３液体領域と前記第４液体が充填される第４液体領域とに分割する仕切板と
を有し、
前記仕切板には、複数の前記液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、
前記制御部は、前記複数の貫通孔の第１側面部での前記プリズム界面の位置と前記第１側面部に対向する第２側面部での前記プリズム界面の位置とを前記第３液体領域の内圧で制御することにより、前記光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御する
請求項６から８のいずれかに記載の撮像デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の近傍に設けられた光学素子に関して、例えば下記特許文献１および２に記載の技術が知られている。【０００３】
特許文献１には、外界の映像を結像する画像結像手段における異なる位置を通過した画像情報を選択的に撮像して画像データ列に変換し、変換された前記画像データ列を記録する視差画像入力装置が記載されている。特許文献１の技術によれば、異なる視点からの複数の画像を獲得することができる。【０００４】
また、特許文献２には、偏向手段によって入射光束を２方向に偏向し、その光束による２つの像を撮像素子において検出し、検出した像位置によって求められる像ずれ量により、撮像レンズによる被写体像の焦点調節状態を演算し、撮像レンズを合焦位置に移動するデジタルカメラが記載されている。特許文献２の技術によれば、１回の像検出によって素早く焦点調節を行うことができる。【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、通常の結像レンズに入射した光束をマイクロレンズと受光セルによって瞳の空間分割をしており、焦点はただ一つである。したがって、焦点距離が異なる画像を取得するためには、焦点調節機構が必要となる。また、特許文献２においても同様に、焦点調節機構が必要となる。【０００６】
焦点距離が異なる画像を撮影するために、焦点調節機構を撮像レンズに組み込むと、駆動装置が大型化してしまうという問題点がある。【０００７】
このような課題に対し、特許文献３には、結像レンズ系中のレンズ面の１面または２面が、光軸と同軸の内側領域と外側領域とで異なる曲率を有し、外側領域の曲率による全系の焦点距離をｆ1 、内側領域の曲率による全系の焦点距離をｆ2 としたとき、０．３≦ｆ2 ／ｆ1 ≦０．９を満たす撮像光学系が記載されている。【０００８】
また、特許文献４には、焦点距離が異なる２つのレンズ領域を有する多焦点レンズの焦点を、流体プリズムを用いて切り替える技術が記載されている。【０００９】
特許文献３、４の技術によれば、焦点調節機構を用いることなく、焦点距離の異なる画像を撮像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３７５３２０１号明細書
【特許文献２】特開２００５−１６４９８３号公報
【特許文献３】特開２００３−２７０５２６号公報
【特許文献４】特開２００７−１９３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
焦点調節等に限らず、撮影レンズが持つ多様な光学特性を最大限に利用することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様においては、結像レンズを通じて被写体を撮像する撮像装置用の撮像デバイスであって、受光素子を複数有する受光部と、複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、結像レンズを通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズ部と、複数のマイクロレンズの形状を制御することにより、複数の受光素子がそれぞれ受光すべき、結像レンズの射出瞳における瞳領域を制御する制御部と、複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像の画像信号を生成する画像信号生成部とを備える。【００１３】
複数のマイクロレンズはそれぞれ、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との界面で形成される液体マイクロレンズであり、制御部は、界面の形状を制御することにより、複数のマイクロレンズの形状を制御してよい。【００１４】
制御部は、マイクロレンズの形状を、第１の屈折力を持つ形状から第１の屈折力より大きい第２の屈折力を持つ形状に制御することにより、複数の受光素子が受光すべき瞳領域の大きさを制限してよい。【００１５】
複数の受光素子のうちの複数の第１受光素子にそれぞれ対応して設けられ、複数のマイクロレンズが第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、射出瞳における第１瞳領域を通過した被写体光を、対応するマイクロレンズを介して対応する第１受光素子にそれぞれ受光させる複数の第１偏向光学要素を有する偏向部をさらに備えてよい。【００１６】
偏向部は、複数の受光素子のうちの複数の第２受光素子にそれぞれ対応して設けられ、複数のマイクロレンズが第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、射出瞳における第２瞳領域を通過した被写体光を、対応するマイクロレンズを介して対応する第２受光素子にそれぞれ受光させる複数の第２偏向光学要素をさらに有してよい。【００１７】
複数の第１偏向光学要素および複数の第２偏向光学要素はそれぞれ、屈折率が互いに異なる第３液体と第４液体との界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、制御部は、複数のマイクロレンズの形状を第１の屈折力を持つ形状に制御するとともにプリズム界面を結像レンズの光軸に対して垂直に制御して撮像する第１撮像モードと、複数のマイクロレンズの形状を第２の屈折力を持つ形状に制御するとともにプリズム界面を結像レンズの光軸に対して傾斜させた状態で撮像する第２撮像モードとに切り替えてよい。【００１８】
制御部は、異なる視点の画像を撮像する場合に、撮像モードを第２撮像モードに制御し、画像信号生成部は、複数の第１受光素子の撮像信号および複数の第２受光素子の撮像信号から、異なる視点の画像の画像信号を生成してよい。【００１９】
結像レンズは、領域毎に異なる焦点距離を持つレンズであり、結像レンズの第１の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光は第１瞳領域を通過し、結像レンズの第２の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光は第２瞳領域を通過し、制御部は、異なる焦点距離で被写体を撮像する場合に、撮像モードを第２撮像モードに制御し、画像信号生成部は、複数の第１受光素子の撮像信号および複数の第２受光素子の撮像信号から、第１の焦点距離の画像および第２の焦点距離の画像の画像信号を生成してよい。【００２０】
マイクロレンズ部は、第１液体および第２液体を内部に保持するレンズハウジングと、レンズハウジングの内部を、第１液体が充填される第１液体領域と第２液体が充填される第２液体領域とに分割する仕切板とを有し、仕切板には、複数の受光素子に対応して複数の貫通孔が形成され、複数のマイクロレンズは、複数の貫通孔のそれぞれにおける第１液体と第２液体との界面によって形成され、制御部は、第１液体領域の内圧を制御することにより、マイクロレンズの形状を制御してよい。【００２１】
偏向部は、第３液体および第４液体を保持するプリズムハウジングと、プリズムハウジングの内部を、光軸に沿って第３液体が充填される第３液体領域と第４液体が充填される第４液体領域とに分割する仕切板とを有し、仕切板には、複数の液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、制御部は、複数の貫通孔の第１側面部でのプリズム界面の位置と第１側面部に対向する第２側面部でのプリズム界面の位置とを第３液体領域の内圧で制御することにより、光軸に対するプリズム界面の傾きを制御してよい。【００２２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、焦点調節等に限らず、マイクロレンズが持つ多様な光学特性に応じた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】他の撮像モードにおける光学装置１１５の一例を模式的に示す図である。
【図３】更なる他の撮像モードにおける光学装置１１５の一例を模式的に示す図である。
【図４】偏向部１４０およびマイクロレンズ部１５０の構成の一例を模式的に示す図である。
【図５】光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す図である。
【図６】撮像装置１０が生成する画像の一例を示す図である。
【図７】偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。
【図８】撮像装置８０のブロック構成の一例を模式的に示す図である。
【図９】撮像装置８０における偏向部１４０の構成の一例を模式的に示す図である。
【図１０】受光部１６０と物体との結像関係を模式的に示す図である。
【図１１】合成画像１１５０の生成処理の一例を模式的に示す図である。
【図１２】偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。
【図１３】仕切板２４２の変形例を示す図である。
【図１４】結像され得る物体位置の一例を模式的に示す図である。
【図１５】レンズ系の他の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２６】
図１は、撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す。本実施形態に係る撮像装置１０は、撮影レンズが持つ多様な光学特性を利用することができる装置を提供する。撮像装置１０は、レンズ系１００、光学装置１１５、受光部１６０、画像信号生成部１７０、制御部１８０および画像記録部１９０を備える。撮像装置１０は、カメラ機能付きの携帯電話、デジタルカメラなどの撮像機器であってよい。なお、レンズ系１００、光学装置１１５、受光部１６０、画像信号生成部１７０および制御部１８０を備える機能ブロックが撮像装置１０用の撮像デバイスとして提供されてよい。撮像デバイスは、撮像機器に組み込まれる撮像モジュールであってよい。
【００２７】
レンズ系１００は、被写体からの光を結像する単一の結像レンズ系である。レンズ系１００は、１以上のレンズ１１０を備える。レンズ系１００を通過した被写体光は、光学装置１１５を通過して、受光部１６０によって受光される。
【００２８】
光学装置１１５は、偏向部１４０およびマイクロレンズ部１５０を有する。偏向部１４０は、偏向光学要素の一例としての複数のプリズム要素１４２ａ〜ｄを含む。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｄを含む。受光部１６０は、複数の受光素子１６２ａ〜ｄを有する。本図では、説明を分かり易くするために、４の受光素子１６２ａ〜ｄ、４のマイクロレンズ１５２ａ〜ｄ、４のプリズム要素１４２ａ〜ｄを図示しているが、これらの光学要素をそれぞれ４しか有さないことを示しているわけではない。被写体を撮像すべく任意の数を各光学要素が有することはいうまでもない。複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｄを、マイクロレンズ１５２または複数のマイクロレンズ１５２と総称する場合がある。また、複数の受光素子１６２ａ〜ｄを、受光素子１６２または複数の受光素子１６２と総称する場合がある。他の光学要素も同様に、符号の添え字を省略することで光学要素を総称する場合がある。
【００２９】
複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子を形成してよい。複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子の他、ＣＣＤ型撮像素子などの固体撮像素子を形成してよい。
【００３０】
マイクロレンズ１５２は、複数の受光素子１６２にそれぞれ対応して設けられる。複数のマイクロレンズ１５２は、レンズ系１００を通過した被写体光を、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。具体的には、複数のマイクロレンズ１５２は、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。例示したマイクロレンズ１５２ａ〜ｄは、それぞれ受光素子１６２ａ〜ｄに対応して設けられる。マイクロレンズ１５２ａは、レンズ系１００により結像された被写体光を再結像して、受光素子１６２ａに受光させる。同様に、マイクロレンズ１５２ｂ〜ｄは、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、それぞれ受光素子１６２ｂ〜ｄに受光させる。
【００３１】
マイクロレンズ１５２は、レンズとして機能する光学面の形状を調整することができる。例えば、マイクロレンズ１５２は、当該光学面の形状を、第１の屈折力を持つ形状から第１の屈折力より大きい第２の屈折力を持つ形状に可変することができる。本図では、第２の屈折力を持つ形状を実線で模式的に示しており、第１の屈折力を持つ形状を破線で模式的に示した。
【００３２】
マイクロレンズ１５２が第２の屈折力を有する状態に制御されている場合、マイクロレンズ１５２は、各受光素子１６２が受光することができる光を、射出瞳１２０の一部領域を通過した光に制限する。例えば、マイクロレンズ１５２が第２の屈折力を有する状態に制御されている場合、マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の１／４以下の面積の領域を通過した光を、各受光素子１６２に受光させてよい。マイクロレンズ１５２が第１の屈折力を有する状態に制御されている場合、マイクロレンズ１５２は、第２の屈折力を有する状態に制御されている場合よりも、射出瞳１２０のより広い領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させることができる。例えば、マイクロレンズ１５２が第１の屈折力を有する状態に制御されている場合、マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の１／４より大きい面積の領域を通過した光を、各受光素子１６２に受光させることができる。制御部１８０は、マイクロレンズ１５２の形状を制御することで、受光素子１６２のそれぞれへの光束が通過する射出瞳１２０の大きさを制御する。これにより、焦点調節等に限らず、マイクロレンズ１５２が持つ多様な光学特性に応じた画像を得ることができる。
【００３３】
プリズム要素１４２は、複数の受光素子１６２に対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２、および、受光素子１６２は、互いに一対一に対応して設けられる。例えば、プリズム要素１４２ａは、マイクロレンズ１５２ａおよび受光素子１６２ａに対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２のうちの互いに対応する光学要素の組は、符号の添え字ａ〜ｄで区別される。
【００３４】
プリズム要素１４２は、プリズムとして機能する光学面の形状を調整することができる。例えば、プリズム要素１４２は、レンズ系１００の光軸方向の少なくとも一方の光学面の角度を可変することができる。光学面の角度をプリズム角と呼ぶ場合がある。本図では、プリズム要素１４２の両光学面が光軸に対して垂直な形状を有している状態、すなわちプリズム効果を有さない状態を実線で模式的に示した。プリズム要素１４２の一方の光学面が光軸に垂直な面から傾斜した形状を有している状態を、破線で模式的に示した。
【００３５】
プリズム要素１４２がプリズム効果を有さない形状に制御されている場合、プリズム要素１４２は、射出瞳１２０における光軸を中心とする瞳領域を通過した光を、受光素子１６２に受光させる。上述したように、当該瞳領域の大きさはマイクロレンズ１５２の屈折力によって制御される。プリズム要素１４２のプリズム角が制御されることによって、プリズム要素１４２は、射出瞳１２０上の当該瞳領域の位置を制御することができる。すなわち、プリズム要素１４２がプリズム効果を有する状態に制御されている場合、プリズム要素１４２は、射出瞳１２０上におけるプリズム角に応じた位置を中心とする領域を、受光素子１６２に受光させることができる。このように、プリズム要素１４２は、受光素子１６２に受光させる光束の向きを制御することができる。制御部１８０は、プリズム要素１４２の光学面の傾きを制御することで、受光素子１６２への光束が通過する射出瞳１２０の位置を制御することができる。
【００３６】
本図では、実線で示されるように、プリズム要素１４２がプリズム効果を有さず、マイクロレンズ１５２が第２の屈折力を持つ状態に制御されている状態を説明する。この状態で撮像するモードを、高解像力撮像モードと呼ぶ。上述したように、プリズム要素１４２はプリズム効果を有さないので、受光素子１６２が受光できる瞳領域は、射出瞳１２０上における光軸を中心する領域となる。一方、マイクロレンズ１５２は第２の屈折力を持つので、マイクロレンズ１５２が受光する光は比較的に狭い瞳領域を通過したものに制限される。したがって、受光素子１６２に入射する光束は、光軸を含む比較的に狭い中央瞳領域１２３を通過するものに絞られることとなる。
【００３７】
本撮像モードによれば、光学装置１１５はレンズ系１００の低収差部分を用いることができるので、被写体からの高空間周波数領域の信号を受光部１６０に高く伝達することできる。また、撮像系のＭＴＦ特性を向上することができる。このため、解像力の高い画像を提供することができる。また、結像レンズ１１０の瞳を絞り込んで撮像した状態と同等の効果が得られるので、被写界深度を拡大することができる。
【００３８】
受光素子１６２は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像信号生成部１７０に出力する。画像信号生成部１７０は、受光素子１６２から供給された撮像信号から、光軸近傍を通過した光による画像を示す画像信号を生成する。画像記録部１９０は、画像信号生成部１７０が生成した画像信号を取得して、画像データとして記録する。画像記録部１９０は、不揮発性メモリに当該画像データを記録してよい。当該不揮発性メモリは、画像記録部１９０が有してよい。また、当該不揮発性メモリは、撮像装置１０に対して着脱可能に設けられた外部メモリであってよい。画像記録部１９０は、撮像装置１０の外部に画像データを出力してもよい。画像信号生成部１７０が生成した画像信号によって示される画像、および、画像記録部１９０が記録する画像データが示される画像を、単に画像と呼ぶ場合がある。
【００３９】
なお、本図では、マイクロレンズ１５２およびプリズム要素１４２の作用により、受光素子１６２が射出瞳１２０のうちの中央瞳領域１２３を通過した光を受光することを分かり易く示すことを目的として、中央瞳領域１２３を白ヌキで示した。そして、中央瞳領域１２３以外の領域を斜線で示した。また、以後の図においても、受光素子１６２が射出瞳１２０のうちの特定の部分領域を通過した光を受光することを分かり易く示すことを目的として、射出瞳１２０のうちの当該部分領域を白ヌキで示して、それ以外の領域を斜線で示す場合がある。このことは、射出瞳１２０の斜線の領域を被写体光が通過しないことを示すものではない。
【００４０】
図２は、他の撮像モードにおける光学装置１１５の一例を模式的に示す。本例は、被写体光を高い利用率で撮像に利用するモードの一例である。本例の光学装置１１５は、マイクロレンズ１５２が第２の屈折力より小さい第１の屈折力を有する点で、図１に例示した光学装置１１５と光学特性が異なる。
【００４１】
マイクロレンズ１５２は、第１の屈折力を持つ状態では、射出瞳１２０の比較的に広い範囲、例えば射出瞳１２０の実質的に全面を通過した光を受光素子１６２に受光させることができる。受光素子１６２への光束を実質的に制限しないことを示すべく、本図では、射出瞳１２０の全面を白ヌキで示した。なお、マイクロレンズ１５２は、第１の屈折力を有する場合に、受光素子１６２が持つ光電変換部の周辺近傍領域に向かう被写体光を、光電変換部へと集光させる。このため、マイクロレンズ１５２がレンズ効果を有さない場合と比較して、受光部１６０へと入射した被写体光を効率的に撮像に利用することができる。
【００４２】
本撮像モードによれば、光学装置１１５は被写体からの光量を制限せずに撮像に利用することができる。このため、撮像光による信号成分と比較してノイズ成分が相対的に低くすることができる。特に、被写体に対してピントズレした画像領域では、画像信号成分が滑らかに変化するのでノイズが目立ちやすくなってしまう。しかしながら本撮像モードによれば、ピントズレした画像領域に対して、より多くの光量を受光素子１６２に伝達できる。このように、本撮像モードでは、ＳＮ比を高めることができ、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。本撮像モードを、低ノイズ撮像モードと呼ぶ。
【００４３】
このように、制御部１８０は、複数のマイクロレンズ１５２の形状を制御することにより、複数の受光素子１６２がそれぞれ受光すべき、レンズ系１００の射出瞳における瞳領域を制御する。具体的には、制御部１８０は、マイクロレンズ１５２の形状を、第１の屈折力を持つ形状から第１の屈折力より大きい第２の屈折力を持つ形状に制御することにより、複数の受光素子１６２が受光すべき瞳領域の大きさを制限することができる。
【００４４】
図３は、更なる他の撮像モードにおける光学装置１１５の一例を模式的に示す。本例は、多視点画像を撮像する撮像モードである多視点撮像モードの一例である。本例の光学装置１１５は、プリズム要素１４２が光軸の垂直面に対して傾斜した光学面を有する点で、図２に例示した光学装置１１５と光学特性が異なる。
【００４５】
プリズム要素１４２ａは、レンズ系１００の射出瞳１２０における左側瞳領域１２４を通過した被写体光１３０ａを、マイクロレンズ１５２ａを介して受光素子１６２ａに受光させるプリズム角を持つ。また、プリズム要素１４２ｃは、レンズ系１００の射出瞳１２０における左側瞳領域１２４を通過した被写体光１３０ｃを、マイクロレンズ１５２ｃを介して受光素子１６２ｃに受光させるプリズム角を持つ。一方、プリズム要素１４２ｂは、レンズ系１００の射出瞳１２０における右側瞳領域１２２を通過した被写体光１３０ｂを、マイクロレンズ１５２を介して受光素子１６２ｂに受光させるプリズム角を持つ。また、プリズム要素１４２ｄは、レンズ系１００の射出瞳１２０における右側瞳領域１２２を通過した被写体光１３０ｄを、マイクロレンズ１５２ｄを介して受光素子１６２ｄに受光させるプリズム角を持つ。
【００４６】
このため、受光素子１６２ａ、ｃが受光できる光は、左側瞳領域１２４を通過したものに制限され、受光素子１６２ｂ、ｄが受光できる光は、右側瞳領域１２２を通過したものに制限される。したがって、画像信号生成部１７０は、受光素子１６２ａ、ｃなど、左側瞳領域１２４を通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、左視点画像の画像信号を生成する。また、画像信号生成部１７０は、受光素子１６２ｂ、ｄなど、右側瞳領域１２２を通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、右視点画像の画像信号を生成する。
【００４７】
なお、左側瞳領域１２４および右側瞳領域１２２は、それぞれ第１瞳領域および第２瞳領域の一例とする。第１瞳領域および第２瞳領域は、図示した右側瞳領域１２２および左側瞳領域１２４に限られない。第１瞳領域および第２瞳領域は、射出瞳１２０における互いに別個の領域であればよい。第１瞳領域が光軸の位置を含まない領域である場合、第２瞳領域は、第１瞳領域と異なる領域であれば、光軸の位置を含んでもよく、光軸の位置を含まなくてともよい。
【００４８】
すなわち、偏向部１４０は、複数のマイクロレンズ１５２が第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、射出瞳１２０における第１瞳領域を通過した被写体光１３０を、対応するマイクロレンズ１５２を介して複数の受光素子１６２のうちの対応する第１受光素子にそれぞれ受光させる複数の第１の偏向光学要素を有する。また、偏向部１４０は、複数のマイクロレンズ１５２が第２の屈折力を持つ形状に制御されている場合に、射出瞳１２０における第２瞳領域を通過した被写体光１３０を、対応するマイクロレンズを介して対応する第２受光素子にそれぞれ受光させる複数の第２偏向光学要素を有する。
【００４９】
なお、例えば中央瞳領域１２３のように光軸近傍の瞳領域を通過した光を第２受光素子に受光させる場合、当該第２受光素子に対応するプリズム要素１４２の形状は、図２に例示したようにプリズム効果を持たない形状を有してよい。また、第２受光素子に対応するプリズム要素１４２を有しない構成の偏向部１４０を採用することもできる。
【００５０】
制御部１８０は、異なる視点の画像を撮像する場合に、撮像モードを、本図で例示した多視点撮像モードに制御する。画像信号生成部１７０は、複数の第１受光素子の撮像信号および複数の第２受光素子の撮像信号から、異なる視点の画像の画像信号を生成する。
【００５１】
本撮像モードによれば、マイクロレンズ１５２の屈折力によって、複数の受光素子１６２が受光できる瞳の大きさが制限される。そして、プリズム要素１４２によって、受光素子１６２がそれぞれ受光できる瞳領域の位置を制御することができるので、瞳領域をきちんと分離することができる。このため、光学装置１１５によれば、単一のレンズ系１００を用いて、左視点画像および右視点画像をワンショットで得ることができる。したがって、多視点撮影機能をコンパクトに実装することができる。
【００５２】
図４は、偏向部１４０およびマイクロレンズ部１５０の構成の一例を模式的に示す。本例は、図１から３に関連して説明した三つの撮像モードを実現するための構成の一例である。本例において、偏向部１４０が有する複数のプリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる液体の界面で形成される液体プリズム要素である。プリズム要素１４２のプリズム角は、界面の角度で定まる。
【００５３】
偏向部１４０は、第１液体および第２液体を保持するハウジング２００、仕切板２４２、駆動部２９０を有する。仕切板２４２は、ハウジング２００の内部を、レンズ系１００の光軸に沿って第１液体が充填される第１液体領域２１０と第２液体が充填される第２液体領域２２０とに分割する。第１液体と第２液体は、屈折率が互いに異なり、かつ、水と油のように接触状態において互いに混合しない性質を持つ。第１液体および第２液体の組み合わせとして、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）および純水を例示することができる。ここでは第２液体の屈折率よりも第１液体の屈折率の方が大きいとする。また、第１液体および第２液体のそれぞれの密度は実質的に等しいことが好ましい。
【００５４】
仕切板２４２には、複数のプリズム要素１４２ａ〜ｄが形成される位置に対応して複数の貫通孔２５０ａ〜ｄが形成される。プリズム要素１４２ａ〜ｄは、それぞれ貫通孔２５０ａ〜ｄが形成された位置に形成される。ハウジング２００の物体側の面または像側の面から見た貫通孔２５０の形状は、正方形、長方形、台形、円または楕円等であってよく、その他の種々の形状であってよい。
【００５５】
ハウジング２００の物体側の面および像側の面には、ガラスなどの透光性の材料で形成された透光部が形成される。透光部は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２に対応する位置に形成され、被写体光は物体側の面に形成された透光部、貫通孔２５０、像側の面に形成された透光部を通過して、対応するマイクロレンズ１５２に入射する。なお、ハウジング２００の物体側の面および像側の全面が、ガラスなどの透明な材料から形成されてもよい。
【００５６】
仕切板２４２は、仕切部２４０−１〜５を含む。貫通孔２５０は、対向する仕切部２４０の間の空間で形成される。仕切部２４０は第１液体と第２液体とを接触させない。第１液体および第２液体は、貫通孔２５０内で互いに接触して、プリズム要素１４２となる界面を形成する。
【００５７】
貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを持つ。側面部２５２ａおよび側面部２５４ａは、それぞれ仕切部２４０−１および仕切部２４０−２の対向する側面部である。側面部２５２ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持ち、側面部２５４ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持つ。つまり、貫通孔２５０ａは、厚さの異なる仕切板２４２の側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを含む側面に包囲されて形成される。例えば、貫通孔２５０ａが四角形の開口を持つ場合、貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａと、側面部２５４ａと、側面部２５２ａおよび第２側面部２５４ａを結合する２の側面部とにより包囲されて形成される。ここでは第２の厚さが第２の厚さより大きいとする。
【００５８】
貫通孔２５０ｂは、側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂを持つ。側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂは、それぞれ仕切部２４０−２および仕切部２４０−３の対向する側面部である。側面部２５２ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持ち、側面部２５４ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持つ。貫通孔２５０ａとは異なり、貫通孔２５０ｂは、複数の貫通孔２５０が並ぶ方向に、第１の厚さの側面部２５２ｂ、第２の厚さの側面部２５４ｂを順に有する。その他の点は、貫通孔２５０ａと同様であるので説明を省略する。
【００５９】
貫通孔２５０ｃは、側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃを持つ。側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃは、それぞれ仕切部２４０−３および仕切部２４０−４の対向する側面部である。貫通孔２５０ｃの形状は、貫通孔２５０ａと同様であり、側面部２５２ｃはレンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持ち、側面部２５４ｃは光軸方向に沿って第２の厚さを持つ。貫通孔２５０ｄは、側面部２５２ｄおよび側面部２５４ｄを持つ。側面部２５２ｄおよび側面部２５４ｄは、それぞれ仕切部２４０−４および仕切部２４０−５の対向する側面部である。貫通孔２５０ｄの形状は、貫通孔２５０ｂと同様であり、側面部２５２ｄはレンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持ち、側面部２５４ｄは光軸方向に沿って第１の厚さを持つ。すなわち、仕切板２４２には、貫通孔２５０ａの形状の貫通孔と貫通孔２５０ｂの形状の貫通孔とが、交互に繰り返して一列に形成される。
【００６０】
第１液体領域２１０に充填された第１液体の圧力を特定の圧力にすると、当該圧力に応じて、液体の圧力差と表面張力とが釣り合うように平面状の界面が形成される。各貫通孔２５０内において第２液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう第１液体の圧力を第１圧力にすると、プリズム要素２８２のように本図の破線で示す界面が形成される。例えば、貫通孔２５０ａにおいて、側面部２５２ａの液体領域２１０側の端部と第２側面部２５４ａの液体領域２１０側の端部で界面が担持される。
【００６１】
仕切板２４２は第１液体側において平面状の端面を持ち、当該端面はハウジング２００の像側と平行であるので、破線で示す界面は、プリズム効果を実質的に有さない。このため、受光素子１６２は、射出瞳１２０のうちの光軸を中心とする領域を通過した光を受光することができる。図１および図２で説明した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、界面が本図の破線の形状に維持された状態になるよう、液体領域２１０の圧力を制御すればよい。
【００６２】
一方、各貫通孔２５０内において第１液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう、第１液体の圧力を第１圧力より高めて第２圧力にすると、界面の位置は第２液体側に移動して、プリズム要素２８１のように本図の実線で示す界面が形成される。例えば、貫通孔２５０ａにおいて、側面部２５２ａの第２液体領域２２０側の端部および仕切板２４２ａの液体領域２１０側の端部２６２−１に界面が担持される。この界面の傾きは、各貫通孔２５０を形成する側面部の厚さに応じた傾きになる。貫通孔２５０ａにおける界面の傾きおよび貫通孔２５０ｂにおける界面の傾きをそれぞれ第１の傾きおよび第２の傾きと呼べば、第１の傾きのプリズム角および第２の傾きのプリズム角が交互に繰り返されるプリズム列が形成される。このように、制御部１８０は、第１液体を保持する液体領域２１０の内圧を制御することにより、光軸に対する界面の傾きを制御することができる。
【００６３】
本プリズム列が形成されている場合、貫通孔２５０ａおよび貫通孔２５０ｃに対応する受光素子１６２ａおよび受光素子１６２ｃは、マイクロレンズ１５２およびプリズム要素の作用により、左側瞳領域１２４を通過した光を受光する。一方、貫通孔２５０ｂおよび貫通孔２５０ｄに対応する受光素子１６２ｂおよび受光素子１６２ｄは、右側瞳領域１２２を通過した光を受光する。このため、画像信号生成部１７０は、受光素子を一つおきに選択して画像信号を生成することで、右視点画像および左視点画像を生成することができる。
【００６４】
制御部１８０は、第１液体領域２１０に連通する液体領域２３０内の圧力を制御することにより、第１液体の圧力を制御する。具体的には、ハウジング２００は、液体領域２３０内の第１液体に接する弾性面２８０を持つ。また、偏向部１４０は、液体領域２３０の体積を制御すべく弾性面２８０を変位させる駆動部２９０を有する。駆動部２９０としては、圧電素子を有することができる。圧電素子はピエゾ素子であってよい。制御部１８０は、圧電素子に印加する電圧を制御して圧電素子の形状を変化させ、それにより弾性面２８０に当接する先端部を伸縮方向２９８に変位させる。
【００６５】
制御部１８０は、第１液体と第２液体の界面を貫通孔２５０の側面部に沿って物体側の方向に移動させる場合には、液体領域２３０の体積が低下する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が高まり、界面は物体側の方向に移動する。制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部に沿って像側方向に界面を移動させる場合には、液体領域２３０の体積が増加する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が低下して、界面は像側の方向に移動する。
【００６６】
このように、制御部１８０は、貫通孔２５０の第１側面部での界面の位置と、当該第１側面部に対向する第２側面部での界面の位置とを、液体領域２１０の内圧で制御することにより、光軸に対する界面の傾きを制御することで、プリズム要素の傾きを制御することができる。
【００６７】
本例におけるマイクロレンズ部１５０の構成を説明する。本例において、マイクロレンズ部１５０が有する複数のマイクロレンズ１５２は、屈折率が互いに異なる液体の界面で形成される液体マイクロレンズである。マイクロレンズ１５２の屈折力は、界面の形状で定まる。
【００６８】
マイクロレンズ部１５０は、第１液体および第２液体を保持するハウジング４００、仕切板４４２、駆動部４９０を有する。ハウジング４００の物体側の面およびハウジング２００の像側の面は一体的に形成されてよい。仕切板４４２は、ハウジング４００の内部を、レンズ系１００の光軸に沿って第１液体が充填される第１液体領域３１０と第２液体が充填される第２液体領域３２０とに分割する。本例のようにプリズム要素１４２の界面およびマイクロレンズ１５２の界面を同一の液体の組み合わせを用いてよいが、プリズム要素１４２とマイクロレンズ１５２とで異なる組み合わせの液体を用いることができることはいうまでもない。
【００６９】
ハウジング２００と同様、ハウジング４００の物体側の面および像側の面には、ガラスなどの透光性の材料で形成された透光部が形成される。また、仕切板２４２と同様、仕切板４４２には、複数の受光素子１６２が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成される。複数のマイクロレンズ１５２は、複数の貫通孔のそれぞれにおける第１液体と第２液体との界面によって形成される。なお、マイクロレンズ１５２の界面は、プリズム要素１４２の界面と同様の過程で形成される。このため、偏向部１４０との間の相違点を中心に、マイクロレンズ部１５０の構成を説明する。
【００７０】
仕切板４４２は、仕切部４４０−１〜５を含む。第１液体および第２液体は、仕切板４４２よりも液体領域３２０側で接触して、マイクロレンズ１５２となる界面を形成する。仕切板２４２とは異なり仕切板４４２は光軸方向に同一の厚さを有してよい。仕切板４４２は、少なくとも液体領域３２０側に、光軸に垂直面に平行な面を有する。
【００７１】
プリズム要素１４２と同様、マイクロレンズ１５２の形状は、液体領域３１０の内圧を制御することにより制御される。貫通孔の液体領域３２０側の両端部間で平面状の界面が形成される場合の圧力を基準圧力と呼ぶと、液体領域３１０に充填された第１液体の圧力は、基準圧力以上に維持される。第１液体の圧力を基準圧力より大きくすると、本図の破線で示すような界面が形成される。つまり、貫通孔の液体領域３２０側の両端部で界面の位置が担持されたまま、貫通孔の中心付近で物体側に頂点をもつアーチ状の界面が形成される。本図の破線の状態では、複数のマイクロレンズ１５２は、それぞれ第１の屈折力を持つ。
【００７２】
圧力をさらに高くすると、本図の本図の実線で示す界面が形成される。つまり、貫通孔の液体領域３２０側の両端部で界面の位置が担持されたまま、貫通孔のより物体側に頂点をもつアーチ状の界面が形成される。本図の実線の状態では、複数のマイクロレンズ１５２は、それぞれ第２の屈折力を持つ。
【００７３】
図２で説明した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、界面が本図の破線の形状維持された状態になるよう、液体領域３１０の圧力を制御すればよい。また、図１および図３で説明した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、界面が本図の実線の形状に維持された状態になるよう、液体領域３１０の圧力を制御すればよい。
【００７４】
制御部１８０は、液体領域３１０に連通する液体領域３３０内の圧力を制御することにより、ハウジング４００内の第１液体の圧力を制御する。ハウジング４００は、ハウジング２００と同様、液体領域３３０内の第１液体に接する弾性面を持つ。また、マイクロレンズ部１５０は、液体領域３３０の体積を制御すべく当該弾性面を変位させる駆動部４９０を有する。駆動部４９０は、駆動部２９０と同様の機能および動作を有することができる。制御部１８０は、駆動部２９０に対する制御と同様、ハウジング４００に形成された弾性面を駆動部４９０に変位させることによって、液体領域３１０の内圧を制御する。１８０は、駆動部４９０に液体領域３３０の体積を低下させることで、界面の形状を本図の破線の形状から実線の形状に制御することができる。
【００７５】
このように、制御部１８０は、界面の形状を制御することにより、複数のマイクロレンズ１５２の形状を制御することができる。具体的には、制御部１８０は、液体領域３１０の内圧を制御することにより、複数のマイクロレンズ１５２の形状を制御することができる。
【００７６】
本例における受光部１６０の構成を説明する。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、遮光部２６２、および、複数の受光素子１６２を有する。複数のカラーフィルタ２６０は、複数の受光素子１６２に対応して設けられる。カラーフィルタ２６０は、対応するプリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２を通過した被写体光のうち、予め定められた波長域の光を選択的に透過して対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。
【００７７】
遮光部２６２は、隣接画素との間の干渉を防ぐべく、複数の受光素子１６２のそれぞれの受光開口を画定する開口部が、複数の受光素子１６２のそれぞれに対応する位置に形成されている。複数の受光素子１６２は、対応する開口部を通過した光をそれぞれ受光して、光電変換により撮像信号を形成する電圧信号をそれぞれ生成する。
【００７８】
ここで、図２に例示した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、複数のマイクロレンズ１５２の形状を第１の屈折力を持つ形状に制御するとともにプリズム要素１４２の界面をレンズ系１００の光軸に対して垂直に制御して受光部１６０を露光する。図１に例示した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、プリズム要素１４２の界面をレンズ系１００の光軸に対して垂直に制御するとともに、複数のマイクロレンズ１５２の形状を第２の屈折力を持つ形状に制御して受光部１６０を露光する。図３に例示した撮像モードで撮像する場合、制御部１８０は、複数のマイクロレンズ１５２の形状を第２の屈折力を持つ形状に制御するとともにプリズム界面をレンズ系１００の光軸に対して傾斜させた状態で受光部１６０を露光する。制御部１８０は、この三の撮像モードのうちの少なくとも二の撮像モードの間で切り替えて撮像させることができる。
【００７９】
図５は、光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す。本図は、図４のＡＡ断面を例示する。被写体光は紙面に向かって進行するとし、参照のために受光素子１６２の位置を破線で模式的に示した。図示されるように、仕切板２４２には貫通孔２５０がマトリクス状に形成される。受光素子１６２も貫通孔２５０に対応する位置に設けられる。すなわち、貫通孔２５０および複数の受光素子１６２はマトリクス状に配置される。貫通孔２５０および受光素子１６２は、行方向３５０および列方向３６０に略等間隔で設けられる。
【００８０】
具体的には、仕切部２４０−１、仕切部２４０−２、仕切部２４０−３および仕切部２４０−４は、列方向３６０に延伸する部材である。これらの行の間は、行方向３５０に延伸する部材で仕切られる。これにより、貫通孔２５０ａ〜ｄの他に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が、複数形成される。例えば、貫通孔２５０ａを先頭とする行、貫通孔２５０ｅを先頭とする行、貫通孔２５０ｆを先頭とする行に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が形成される。
【００８１】
図４に関連して説明したように、仕切部２４０−１は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を側部に持つ。また、仕切部２４０−２は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−３は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−４は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ。つまり、仕切板２４２には、異なる厚さの側面部を持つ仕切部２４０が行方向３５０に交互に位置している。これにより、第１のプリズム角を持つ複数のプリズム要素と第２のプリズム角を持つ複数のプリズム要素とが、複数の行に交互に配置される。
【００８２】
このように、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持つ第１仕切部と、光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ第２仕切部とによって、貫通孔２５０が形成される。具体的には、貫通孔２５０は、第１仕切部の側面部と、第１仕切部に隣り合う第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成される。
【００８３】
また、貫通孔２５０ａ〜ｄは、液体領域２１０を介して連通している。液体領域２１０は複数の領域に区画されていてもよいが、区画されていなくてもよい。液体領域２１０が区画されている場合、区画された複数の液体領域２１０に対応してそれぞれ駆動部が設けられ、各駆動部は対応する液体領域２１０内の第１液体の圧力を制御する。本図の例では、行毎に駆動部２９０、駆動部２９１、駆動部２９２が設けられる。これにより、１の駆動部で第１液体領域の内圧を制御する場合と比較して、速やかにプリズム要素を制御することができる。なお、液体領域２１０が複数の領域に区画されておらず全貫通孔が液体領域２１０で連通している場合でも、駆動部を複数設けてもよい。すなわち、第１液体領域２１０の内圧を、複数の駆動部で制御してもよい。
【００８４】
なお、マイクロレンズ部１５０の仕切板４４２も、仕切板２４２と同様、貫通孔がマトリクス状に形成される。また、マイクロレンズ部１５０の液体領域３１０も、液体領域２１０と同様、複数の領域に区画され、区画された複数の液体領域３１０に対応してそれぞれ駆動部が設けられてよい。また、液体領域３１０が複数の領域に区画されておらず全貫通孔が液体領域３１０で連通している場合でも、駆動部を複数設けることができる。なお、マイクロレンズ部１５０の液体領域３１０は、行毎または列毎に複数のブロックに区画されてよい。また、液体領域３１０は、複数の行および／または複数の列を含む複数のブロックに区画されてもよい。そして、制御部１８０は、マイクロレンズ１５２の屈折力を複数のブロック毎に異なる屈折力を持つよう制御してよい。例えば、制御部１８０は、合焦する被写体からの光が通過する１以上のブロックよりも、合焦しない被写体からの光が通過する１以上のブロックにおいて、マイクロレンズ１５２の屈折力を小さく制御してよい。これにより、合焦した被写体領域では高解像力を有しつつ、合焦していない背景領域ではノイズが目立たない画像を生成することができる。
【００８５】
図６は、撮像装置１０が生成する画像の一例を示す。撮像装置１０は、図３に例示した多視点撮像モードで撮像することにより、右視点画像４１０および左視点画像４２０を生成する。右視点画像４１０には、撮像装置１０の遠方に位置する遠距離被写体の像である遠距離被写体像４１４と、当該被写体より近くに位置する近距離被写体の像である近距離被写体像４１２が含まれる。左視点画像４２０には、遠距離被写体の像である遠距離被写体像４２４と、近距離被写体の像である近距離被写体像４２２が含まれる。
【００８６】
遠距離被写体像４１４は、右側瞳領域１２２を通過した光を受光する受光素子１６２で形成される遠距離被写体の像であり、遠距離被写体像４２４は左側瞳領域１２４を通過した光を受光する受光素子１６２で形成される遠距離被写体の像である。画像領域内において、遠距離被写体像４１４は、遠距離被写体像４２４が形成される位置よりも左側にシフトした位置に形成される。
【００８７】
遠距離被写体像４１４と同様に、近距離被写体像４１２も、遠距離被写体像４２４よりも左側にシフトした位置に形成されるが、近距離被写体像４２２の位置からより大きくシフトした位置に形成される。このため、右視点画像４１０および左視点画像４２０をそれぞれ観察者の右目および左目に提示すると、観察者には、レンズ系１００によって合焦される被写体よりも撮像装置１０の近くに位置する被写体が、ぐっと手前に存在するように見える。このため、撮像装置１０によれば、多視点撮像モードによって距離感のある立体視画像を提供することができる。
【００８８】
多視点撮像モードの状態からプリズム要素１４２のプリズム角を０にすると、高解像力撮像モードになる。高解像力撮像モードでは、中央瞳領域１２３を通過した光束による画像であるから、いわば中央を視点とする画像が得られる。このため、遠距離被写体および距離被写体が実空間において撮像装置１０に対して左右の中央に位置する場合、それらの像である近距離被写体像４３２および遠距離被写体像４３４は、中央視点画像４３０において左右方向の中央に形成される。
【００８９】
多視点撮像モードの状態からマイクロレンズ１５２の屈折力を小さくして第１の屈折力を持たせると、低ノイズ撮像モードになる。低ノイズ撮像モードも、高解像力撮像モードと同様、いわば中央を視点とする中央視点画像４５０が得られる。中央視点画像４５０には、ノイズが目立つことのない近距離被写体像４５２および遠距離被写体像４５４を生成することができる。
【００９０】
このように、制御部１８０は、光学装置１１５を制御することで、撮像モードを切り替えて撮像することができる。液体界面で形成されるプリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２は、圧力を制御することで極めて高速に形状を変えることができる。このため、撮像モードを極めて高速に切り替えて撮像することができる。
【００９１】
なお、画像記録部１９０は、多視点画像で得られた右視点画像４１０および左視点画像４２０を立体視用画像として記録してよい。例えば、画像記録部１９０は、右視点画像４１０および左視点画像４２０を組み合わせてパララックスバリア方式による立体視用画像として記録してよい。
【００９２】
なお、画像記録部１９０は、中央視点画像４３０および中央視点画像４５０の少なくとも一方に含まれる近距離被写体像を用いて、右視点画像４１０および左視点画像４２０の少なくとも一方に形成された近距離被写体像を高画質化して記録してよい。また、画像記録部１９０は、中央視点画像４３０および中央視点画像４５０の少なくとも一方に含まれる遠距離被写体像を用いて、右視点画像４１０および左視点画像４２０の少なくとも一方に形成された遠距離被写体像を高画質化して記録してよい。このように、画像記録部１９０は、中央視点画像４３０および中央視点画像４５０の少なくとも一方に含まれる特定被写体の像を用いて、右視点画像４１０および左視点画像４２０の少なくとも一方に含まれる特定被写体の像を高画質化して記録してよい。暗い環境下で多視点撮像したり、ピントズレが生じる被写体を多視点撮像したり、高い空間周波数成分を含む被写体を撮像したりする場合でも、制御部１８０が高解像力撮像モードまたは低ノイズ撮像モードに切り替えて撮像し、得られた中央視点画像４５０または中央視点画像４３０に形成された被写体像を右視点画像４１０および左視点画像４２０に合成することで、右視点画像４１０および左視点画像４２０に形成された被写体像を高画質化して記録することができる。このため、撮像装置１０によれば、高画質な多視点画像を提供することができる。
【００９３】
図７は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す。図４に例示した偏向部１４０では、貫通孔２５０に第１液体が充填された第１状態では右視点画像および左視点画像を撮像でき、貫通孔２５０に第２液体が充填された第２状態では中央視点画像を撮像することができる。本図に例示する偏向部１４０−１は、第１状態で左視点画像を撮像する構成を持つ点が、図４に例示した偏向部１４０とは異なる。具体的には、仕切板２４２に形成される貫通孔２５０の形状が、図４に例示した偏向部１４０とは異なる。このため、ここではその相違点を中心に説明する。
【００９４】
貫通孔２５０ａ〜ｄは、仕切部５４０が有する異なる厚さの側面部によって形成される。具体的には、貫通孔２５０ａは、仕切部５４０−１が有する第１の厚さの側面部５５２ａと、仕切部５４０−２が有する第２の厚さの側面部５５４ａとにより形成される。貫通孔２５０ｂ〜ｄも同様に、仕切部５４０−２〜５がそれぞれ有する第１の厚さの側面部と第２の厚さの側面部とにより形成される。
【００９５】
また、仕切部５４０−１〜５が有する第１液体側の側面は、図２に例示した仕切部２４０−１〜５と同様、略同一平面上に位置する。すなわち、仕切板２４２は、第１液体側において平面状の端面を持つ。
【００９６】
貫通孔２５０に第１液体が充填された状態で第１液体と第２液体とが釣り合うよう第１液体の圧力を制御すると、プリズム要素５８１のような実線で図示される界面が形成される。すなわち、貫通孔２５０には、同一のプリズム角を持つプリズム要素１４２が形成される。このプリズム角は、図４の例で貫通孔２５０ａおよびｃに形成されるプリズム角と同じである。したがって、貫通孔２５０に第１液体が充填された状態では、受光素子１６２が受光できる光は、左側瞳領域１２４を通過したものに制限される。この状態では、受光部１６０が有する受光素子１６２によって、左視点画像を撮像することができる。このため、受光部１６０が有する受光素子１６２を有効に使用して、同一タイミングで撮像した解像力の高い左視点画像を提供することができる。
【００９７】
貫通孔２５０に第２液体が充填された状態で釣り合っている場合、プリズム要素５８２のように、図４の破線で例示した界面と同様の界面が形成される。このため、受光部１６０が有する受光素子１６２によって、中央視点画像を撮像することができる。中央視点画像を撮像する場合、上述したようにマイクロレンズ１５２の屈折力の大小を制御することで、高解像力の中央視点画像を撮像するモードと、低ノイズな中央視点画像を撮像するモードとを選択することができる。
【００９８】
図８は、撮像装置８０のブロック構成の一例を模式的に示す。撮像装置８０は、実効的に深い被写界深度を持つ撮像装置を提供することができる。撮像装置８０は、レンズ系１００、光学装置１１５および受光部１６０を備える。なお、撮像装置８０は、上述した画像信号生成部１７０、制御部１８０および画像記録部１９０と同様に機能および動作する機能ブロックも有するが、当該機能ブロック自体の図示は省略して、他の機能ブロックとの間の結合関係を図示した。
【００９９】
撮像装置８０は、特にレンズ系１００の結像特性および光学装置１１５の内部構成が、上述した撮像装置１０とは異なる。撮像装置１０に対する機能または動作の相違点について説明する。レンズ系１００は、領域毎に異なる焦点距離を持つレンズである。例えば、レンズ系１００は、累進屈折力レンズであるレンズ系１００ａを有してよい。本図では、焦点距離の違いを分かり易く例示するため、レンズ１１０ａの対物側の光学面が、領域毎に異なる焦点距離を与えるとした。レンズ系１００は、レンズ系全体で異なる焦点距離を与える光路が存在すればよく、焦点距離の違いが特定のレンズの特定の光学面によって提供されなくてよい。
【０１００】
撮像装置８０は、実効的に深い被写界深度を提供する撮像モードである深度拡大撮像モードを有する。深度拡大撮像モードで撮像する場合におけるプリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２の形状を、本図の実線で例示した。深度拡大撮像モードでは、１８０は、マイクロレンズ１５２を第２の屈折力を持つ形状に制御する。また、制御部１８０は、プリズム要素１４２に、レンズ系１００の射出瞳１２０における２以上の瞳領域を通過した光をそれぞれ別個の受光素子１６２で受光させるプリズム角を持たせる。
【０１０１】
具体的には、プリズム要素１４２ａは、瞳領域８２２ａを通過した被写体光１３０ａを受光素子１６２ａに受光させるプリズム角を持つ。プリズム要素１４２ｂは、瞳領域８２２ｂを通過した被写体光１３０ｂを受光素子１６２ｂに受光させるプリズム角を持つ。プリズム要素１４２ｃは、瞳領域８２２ｃを通過した被写体光１３０ｃを受光素子１６２ｃに受光させるプリズム角を持つ。瞳領域８２２ｂを通過し受光素子１６２ａに入射する被写体光１３０ａ、瞳領域８２２ｂを通過し受光素子１６２ｂに入射する被写体光１３０ｂ、および、瞳領域８２２ｃを通過し受光素子１６２ｃに入射する被写体光１３０ｃは、レンズ１１０ａの互いに異なる光学面を通過する。このため、受光部１６０は、レンズ系１００のうちの焦点距離の異なる領域を通過した光で同一被写体をそれぞれ撮像することができる。
【０１０２】
ここで、レンズ系１００の第１の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光１３０が瞳領域８２２ａを通過するとする。そして、レンズ系１００の第２の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光１３０は瞳領域８２２ｂを通過し、レンズ系１００の第３の焦点距離を持つ領域を通過した被写体光１３０は瞳領域８２２ｃを通過するとする。
【０１０３】
画像信号生成部１７０は、受光素子１６２ａなど、瞳領域８２２ａを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第１の焦点距離に対応する画像の画像信号を生成する。また、画像信号生成部１７０は、受光素子１６２ｂなど、瞳領域８２２ｂを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第２の焦点距離に対応する画像の画像信号を生成する。また、画像信号生成部１７０は、受光素子１６２ｃなど、瞳領域８２２ｂを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第３の焦点距離に対応する画像の画像信号を生成する。
【０１０４】
画像信号生成部１７０は、生成した異なる焦点距離の画像を組み合わせて１つの画像を生成する。画像記録部１９０は、画像信号生成部１７０が生成した画像を記録する。撮像装置８０によると、瞳領域８２２ａ〜ｃのいずれかに対応するレンズ要素の被写界深度内に位置する被写体については、その鮮明な像を提供することができる。このため、撮像装置８０は実効的に深い被写界深度を持つことができる。
【０１０５】
本例の深度拡大撮像モードでは、三つの瞳領域のうちの特定の瞳領域を受光素子１６２に選択的に受光させるとした。射出瞳１２０の分割数は三に限らず、二以上であればいくつであってもよい。このように、制御部１８０は、異なる焦点距離で被写体を撮像する場合に、複数のマイクロレンズ１５２の形状を第２の屈折力を持つ形状に制御するとともに、偏向部１４０のプリズム界面をレンズ系１００の光軸に対して傾斜させた状態に制御する。そして、画像信号生成部１７０は、複数の第１受光素子の撮像信号および複数の第２受光素子の撮像信号から、第１の焦点距離の画像および第２の焦点距離の画像の画像信号を生成する。
【０１０６】
なお、撮像装置８０は、深度拡大撮像モードの他、図１から７にかけて述べた高解像力撮像モードに対応する撮像モードを有する。当該撮像モードにおけるプリズム要素１４２のプリズム角を、本図の破線で例示した。当該撮像モードでは、図１から７にかけて述べた高解像力撮像モードと同様に光学装置１１５を制御すればよいので、ここでは説明を省略する。
【０１０７】
図９は、撮像装置８０における偏向部１４０の構成の一例を模式的に示す。本例は、図１に関連して説明した二つの撮像モードを実現するための構成の一例である。図４等で説明したように、本例において、偏向部１４０が有する複数のプリズム要素１４２は、第１液体と第２液体との界面で形成される液体プリズム要素である。図４で説明した構成要素と同等の構成を有する構成物には図４と同じ符号を付し、相違点を除いて説明を省略する。
【０１０８】
図４に例示した偏向部１４０では、右視点画像および左視点画像を撮像できる第１状態と、中心視点画像を撮像できる第２状態とにプリズム界面を切り替えて撮像することができる。すなわち、図４に例示した偏向部１４０の構成によると、第１状態で２視点の画像を同時に撮像することができる。本例の偏向部１４０は、第１状態で３視点の画像を同時に撮像できる構成を持つ点が図４に例示した偏向部１４０とは異なる。特に、仕切板２４２の第２液体側の面形状が、図４に例示した仕切板２４２とは異なる。ここでは、図４に例示した仕切板２４２との差異を中心に説明する。
【０１０９】
仕切部９４０−１および仕切部９４０−２は、図４に例示した仕切板２４２の仕切部２４０−１および仕切部２４０−２に対応する。すなわち、仕切部９４０−１の側面部９４２ａは、第１の厚さを有し、仕切部９４０−２の側面部９４４ａは第２の厚さを有する。本図の貫通孔２５０ａは、図４に例示した貫通孔２５０ａと同じ形状の貫通孔とする。
【０１１０】
本例の仕切板２４２では、貫通孔２５０ｂは、第２の厚さを有する側面部９４２ｂと、第３の厚さを有する側面部９４４ｂとにより形成される。第３の厚さは、第１の厚さより大きく第２の厚さより小さいとする。側面部９４２ｂおよび側面部９４４ｂは、それぞれ仕切部９４０−２および仕切部９４０−３によって提供される。
【０１１１】
本例の仕切板２４２では、貫通孔２５０ｃは、第３の厚さを有する側面部９４２ｃと、第４の厚さを有する側面部９４４ｃとにより形成される。第４の厚さは、第１の厚さより小さいとする。側面部９４２ｃおよび側面部９４４ｃは、それぞれ仕切部９４０−３および仕切部９４０−４によって提供される。ここで、第２の厚さと第３の厚さとの差は、第３の厚さと第４の厚さとの差とは異なるとする。これにより、仕切部２４０ｂと仕切部２４０ｃとで形成されるプリズム角を異ならせることができる。
【０１１２】
貫通孔２５０ｄは、貫通孔２５０ａと同様の形状を持つ。貫通孔２５０ｄは、第１の厚さを有する側面部９４２ｄと、第２の厚さを有する側面部９４４ｄとにより形成される。側面部９４２ｄおよび側面部９４４ｄは、それぞれ仕切部９４０−４および仕切部９４０−５によって提供される。仕切部９４０−４は、一方の側に第２の厚さの側面部９４２ｃを持ち、他方の側に第１の厚さの側面部９４４ｄを持つ。
【０１１３】
第１状態では、プリズム要素９８１のような実線で図示される界面が形成される。貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃに形成されるプリズム要素は、それぞれ互いに異なるプリズム角を持つ。具体的には、貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素１４２は、瞳領域８２２ａを通過した光を受光素子１６２ａに受光させるプリズム角を持つ。貫通孔２５０ｂに形成されるプリズム要素１４２は、瞳領域８２２ｂを通過した光を受光素子１６２ｂに受光させるプリズム角を持つ。また、貫通孔２５０ｃに形成されるプリズム要素１４２は、瞳領域８２２ａを通過した光を受光素子１６２ｃに受光させるプリズム角を持つ。したがって、対応する受光素子１６２ａ〜ｃが受光する光を、射出瞳１２０の互いに異なる瞳領域を通過するものに制限することができる。
【０１１４】
第２状態では、プリズム要素９８２のような、光軸に垂直な破線で図示される界面が形成される。したがって、撮像装置８０は、当該界面で形成されるプリズム要素１４２によって高解像力撮像モードで撮像することができる。
【０１１５】
図１０は、受光部１６０と物体との結像関係を模式的に示す。Ｐ１、Ｐ２およびＰ３は、それぞれ近距離被写体、中距離被写体および遠距離被写体の位置とする。Ｐ３からの光は、レンズ１１０ａの長焦点距離を提供する第３光学面および瞳領域８２２ａを通過して、受光部１６０の位置である像面１０００に結像する。Ｐ２からの光は、レンズ１１０ａの中焦点距離を提供する第２光学面および瞳領域８２２ｂを通過して、像面１０００に結像する。Ｐ１からの光は、レンズ１１０ａの短焦点距離を提供する第１光学面および瞳領域８２２ｃを通過して、像面１０００に結像する。
【０１１６】
このため、撮像装置８０は、瞳領域８２２ａを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度内、瞳領域８２２ｂを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度内、および、瞳領域８２２ｃを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度内の少なくともいずれかの中に位置する被写体につき、合焦した像を生成することができる。瞳領域８２２ｂを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度の前端が、瞳領域８２２ｃを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度の後端より撮像装置８０側に存在し、瞳領域８２２ａを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度の前端が、瞳領域８２２ｂを通過する光束に対するレンズ系１００の被写界深度の後端より撮像装置８０側に存在する場合、撮像装置８０は、Ｐ１に対する被写界深度の前端からＰ３に対する被写界深度の後端までに存在する被写体につき、合焦した像を生成することができる。このため、レンズ系１００および光学装置１１５によれば、実効的な被写界深度を拡大することができる。
【０１１７】
図１１は、被写界深度が拡大された合成画像１１５０を生成する処理の一例を模式的に示す。短焦点画像１１１０、中焦点画像１１２０、長焦点画像１１３０は、画像信号生成部１７０が生成した異なる焦点距離の画像一例であり、それぞれ短焦点距離の第１光学面、中焦点距離の第２光学面および長焦点距離の第３光学面を通過した光による画像とする。
【０１１８】
短焦点画像１１１０には、撮像装置８０から近距離の位置Ｐ１に存在する近距離被写体の像である近距離被写体像１１１２、撮像装置８０から中距離の位置Ｐ２に存在する中距離被写体の像である中距離被写体像１１１４、および、撮像装置８０から遠距離の位置Ｐ３に存在する遠距離被写体の像である遠距離被写体像１１１６が含まれる。短焦点距離の第１光学面は、近距離の位置Ｐ１からの被写体光を受光部１６０に結像することができる。このため、近距離被写体像１１１２、中距離被写体像１１１４および遠距離被写体像１１１６のうち、近距離被写体像１１１２が最も鮮明な像となる。
【０１１９】
中焦点画像１１２０には、近距離被写体の像である近距離被写体像１１２２、中距離被写体の像である中距離被写体像１１２４、および、遠距離被写体の像である遠距離被写体像１１２６が含まれる。中焦点距離の第２光学面は、中距離の位置Ｐ２からの被写体光を受光部１６０に結像することができる。このため、近距離被写体像１１２２、中距離被写体像１１２４および遠距離被写体像１１２６のうち、中距離被写体像１１２４が最も鮮明な像となる。
【０１２０】
長焦点画像１１３０には、近距離被写体の像である近距離被写体像１１３２、中距離被写体の像である中距離被写体像１１３４、および、遠距離被写体の像である遠距離被写体像１１３６が含まれる。遠焦点距離の第３光学面は、遠距離の位置Ｐ３からの被写体光を受光部１６０に結像することができる。このため、近距離被写体像１１３２、中距離被写体像１１３４および遠距離被写体像１１３６のうち、遠距離被写体像１１３６が最も鮮明な像となる。なお、本図では、被写体像の鮮明さを線の細さで表した。
【０１２１】
画像信号生成部１７０は、近距離被写体像１１１２、中距離被写体像１１２４および遠距離被写体像１１３６を用いて合成画像１１５０を生成する。これにより、それぞれ鮮明な近距離被写体像１１５２、中距離被写体像１１５４および遠距離被写体像１１５６を含む合成画像１１５０を生成することができる。なお、短焦点画像１１１０、中焦点画像１１２０および長焦点画像１１３０のうち、最も長い焦点距離の第３光学面による長焦点画像１１３０が、最も倍率が高い画像となる。画像信号生成部１７０は、各光学面の焦点距離に応じて各被写体像を倍率補正して合成する。画像信号生成部１７０は、近距離被写体像１１１２および中距離被写体像１１２４を、長焦点画像１１３０の倍率に合わせて倍率補正して長焦点画像１１３０に合成してよい。
【０１２２】
なお、図６に関連して説明したように異なる瞳面を通過した光による像は、その合焦状態および被写体距離に応じてシフトした位置に形成される。説明を分かり易くするため、短焦点画像１１１０、中焦点画像１１２０および長焦点画像１１３０では、当該シフトを強調せずに各被写体像を示した。画像信号生成部１７０は、それぞれ最も合焦した近距離被写体像１１１２の位置、中距離被写体像１１２４の位置、遠距離被写体像１１３６の位置にそれぞれ対応する被写体像が位置する合成画像１１５０を生成してよい。これにより、画像信号生成部１７０は、視点ズレおよび合焦ズレの影響を低減した合成画像１１５０を生成することができる。
【０１２３】
図１２は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す。図９に例示した偏向部１４０は、第１状態で射出瞳１２０の異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができ、第２状態では射出瞳１２０の１つの瞳領域を通過する光束で撮像することができる。本例の偏向部１４０は、液体界面の状態として三の状態を有し、それぞれの状態で異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができる構成を有する。特に、第１液体側および第２液体側における仕切板２４２の面形状および貫通孔２５０を形成する側壁部の構成が、図９に例示した仕切板２４２とは異なる。ここでは、その差異を中心に説明する。
【０１２４】
本例の貫通孔２５０ａは、仕切部６４０−１が有する第１の厚さの側面部６４２ａと、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４４ａとによって形成される。第４の厚さは、第２の厚さよりも厚い。また、本例の貫通孔２５０ａにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図９に例示した貫通孔２５０ａの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つ。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を瞳領域８２２ａを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ａにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ａは、受光素子１６２ａが受光する光を、射出瞳１２０において光軸中心と瞳領域８２２ｃと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１２５】
本例の貫通孔２５０ｂは、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４２ｂと、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。仕切部６４０−２と仕切部６４０−３とは、光軸方向に同位置に位置する。このため、第２液体側の端点および第１液体側の端点の双方で、光軸に垂直な界面が形成される。したがって、貫通孔２５０ｂに形成される界面は、受光部１６０ｂが受光する光を、射出瞳１２０の光軸近傍領域を通過したものに制限する。
【０１２６】
本例の貫通孔２５０ｃは、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４２ｃと、仕切部６４０−４が有する第１の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。本例の貫通孔２５０ｃにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図９に例示した貫通孔２５０ｃの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つとする。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｃが受光する光を瞳領域８２２ｃを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ｃにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ｃは、受光素子１６２ｃが受光する光を、射出瞳１２０において光軸中心と瞳領域８２２ａと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１２７】
貫通孔２５０ｄは、仕切部６４０−３が有する第１の厚さの側面部６４２ｄと、仕切部６４０−５が有する第４の厚さの側面部６４４ｄとによって形成される。仕切部６４０−５は、仕切部６４０−２と同様の部材とする。このため、貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素は、貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素と同様となる。
【０１２８】
また、本例の仕切板２４２によれば、プリズム要素６８０−２のように本図の一点鎖線で示したプリズム要素が形成される。一点鎖線で示したプリズム要素は、プリズム要素６８０−１のような実線で示したプリズム角よりも傾斜が小さく、プリズム要素６８０−３のような破線で示したプリズム角よりも傾斜が大きいプリズム角を持つ。本図の一点鎖線で示したプリズム要素を安定して保持する構成については、図１３に関連して説明する。
【０１２９】
本例の偏向部１４０によれば、本図の実線、一点鎖線および破線で示したように、液体界面は三の状態に制御することができる。このため、異なる組み合わせのプリズム角で撮像することができる。三の界面状態で得られる被写界深度の深さについては、図１４に関連して説明する。
【０１３０】
図１３は、仕切板２４２の変形例を示す。図１２に例示した仕切板２４２の、特に図１２のＢ部を取り上げて、仕切板２４２の変形例を説明する。
【０１３１】
側面部６４２ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７００および突起部７０１が形成される。側面部６４４ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７０２、突起部７０３および突起部７０４が形成される。いずれの突起部も、液体界面がトラップされる程度の厚みを有する。突起部７０３は、光軸方向において、突起部７００よりも液体領域２２０側に位置する。
【０１３２】
第１状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、液体領域２２０側の端部の突起部７０２の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−１となる。第２状態では、液体領域２１０側の端部の突起部７０１の先端と、液体領域２１０側の端部の突起部７０４の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−３となる。第３状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、側面部６４４ａの突起部７０３の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−２となる。
【０１３３】
本例によると、側面部６４２ａおよび側面部６４４ａが突起部を有しているので、液体界面が当該突起部の先端にトラップされやすくなる。そのため、プリズム角の制御を安定して行うことができる。
【０１３４】
本例では、図１２のＢ部を取り上げて、貫通孔２５０ａに形成される突起部を説明した。仕切板２４２が有する全ての貫通孔２５０に意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよく、図１から図１１にかけて説明した仕切板２４２のいずれの例の貫通孔２５０にも、意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよいことはいうまでもない。
【０１３５】
図１４は、プリズム要素１４２の三の状態でそれぞれ結像され得る物体位置の一例を模式的に示す。貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂおよび貫通孔２５０ｃに形成された界面によって、受光素子１６２が受光できる光束に対する焦点距離が定まり、したがって受光部１６０に結像し得る物体位置が定まる。そこで、本図では、結像し得る物体位置を、貫通孔２５０の符号の添え字を用いて示す。
【０１３６】
撮像装置８０は、図１２および図１３に関連して述べたプリズム要素１４２の三の状態を、被写界深度の異なる撮像モードとして使用する。具体的には、大深度モード、中深度モードおよび狭深度モードとして使用する。図１２に関連して述べたように、貫通孔２５０ｂに形成される界面によれば、いずれの状態においても、光軸を中心とする瞳領域を通過した光束によって被写体像が形成される。したがって、貫通孔２５０ｂに形成される界面では、結像し得る物体位置はいずれのモードにおいても一定である。
【０１３７】
大深度モードは、図１２の実線で示した界面が形成された状態に対応する。貫通孔２５０ａおよび貫通孔２５０ｃに形成される界面は、比較的に傾斜が大きいプリズム角を持つ。したがって、貫通孔２５０ａに形成されたプリズム要素によれば、比較的に遠い物体位置ａからの被写体光が、受光部１６０に結像される。また、貫通孔２５０ｃに形成されたプリズム要素によれば、比較的に近い物体位置ｃからの被写体光が、受光部１６０に結像される。
【０１３８】
中深度モードは、図１２の一点鎖線で示した界面が形成された状態に対応する。貫通孔２５０ａおよび貫通孔２５０ｃに形成される界面は、大深度モードよりも傾斜が小さいプリズムを形成する。したがって、物体位置ａは、大深度モードでの物体位置ａよりも撮像装置８０に近い位置となる。また、物体位置ｃは、大深度モードでの物体位置ｃよりも遠い位置となる。
【０１３９】
狭深度モードは、図１２の点線で示した界面が形成された状態に対応する。貫通孔２５０ａおよび貫通孔２５０ｃに形成される界面は、傾斜の向きが反転しつつも中深度モードよりもさらに傾斜が小さいプリズムを形成する。したがって、物体位置ｃは、中深度モードでの物体位置ａよりも撮像装置８０に近い位置となる。また、物体位置ａは、大深度モードでの物体位置ｃよりも遠い位置となる。
【０１４０】
このため、比較的に広い距離範囲にわたって被写体が存在している場合、撮像装置８０は、大深度モードで撮像して、図１１に例示した合成処理をすることによって、鮮明な被写体像を得ることができる。一方、狭い距離範囲に被写体が集中して存在している場合、撮像装置８０は、狭深度モードで撮像し図１１に例示した合成処理をすることによって、鮮明な被写体像を得ることができる。また、ある程度の距離範囲にわたって被写体が存在している場合、撮像装置８０は、中深度モードで撮像し図１１に例示した合成処理をすることによって、鮮明な被写体像を得ることができる。このように、撮像装置８０は、解像する必要がある被写体までの距離に基づいて、いずれかの撮像モードを選択することができる。撮像装置８０は、撮像装置８０のユーザからの指示に基づいていずれかの撮像モードを選択してよく、被写体の測距情報に基づきいずれかの撮像モードを選択してもよい。
【０１４１】
また、撮像装置８０は、大深度モード、中深度モードおよび狭深度モードのうちの複数のモードを切り替えて複数回撮像してよい、撮像装置８０は、図１１に例示したように、モードを切り替えて撮像して得られた複数の画像の中から最も合焦した被写体像を選択して合成してよい。これにより、細やかな距離分解で合焦した被写体像を提供することができる。
【０１４２】
図１５は、レンズ系の他の一例を模式的に示す図である。本例は、図８から１４に関連して説明したレンズ系１００の他の一例である。レンズ系１００が有するレンズ１１０ａは、一例として累進屈折力レンズとした。本例のレンズ系１３００が有するレンズ１３１０ａは、光軸からの距離に応じて焦点距離が異なるが、光軸から等距離の光学面は等しい焦点距離を与えるとする。レンズ系１３００は、屈折力がいわば同心円状に分布しているといえる。本例のレンズ系１３００は、光軸中心で短焦点距離であり、光軸からはなれるほど長焦点距離を持つとする。
【０１４３】
本例のレンズ系１３００では、受光素子１６２が受光する被写体光は、レンズ系１３００の射出瞳１３２０のうち、光軸から異なる距離に位置する部分瞳領域１３２２ａ〜ｃのいずれかの瞳領域を通過したものに制限される。具体的には、偏向部１４０が有するプリズム要素１４２ａ〜ｃのプリズム角は、それぞれ部分瞳領域１３２２ａ〜ｃからの光を対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる角度に制御される。プリズム要素１４２のプリズム角を制御するための偏向部１４０の構成および具体的な制御内容については、図８から図１４に関連して説明した構成および制御内容と同様であるので、説明を省略する。
【０１４４】
本例のレンズ系１３００によっても、図１から図１４に関連して説明したように実効的に被写界深度を拡大することができる。また、図１から図１５において、焦点距離が連続的に変化するレンズ系を取り上げて説明したが、焦点距離が不連続に変化するレンズ系を、撮像装置８０のレンズ系として採用することもできる。また、マイクロレンズ部１５０が有するマイクロレンズ１５２は、焦点距離の差が無視できる程度に瞳の広さを制限できればよい。したがって、制御部１８０は、焦点距離の差が無視できる程度に瞳の広さを制限するべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を制御してよい。制御部１８０は、焦点距離毎に瞳の広さを異なる広さに制限すべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を対応するプリズム要素１４２が有するプリズム角に応じて制御してよい。
【０１４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１４６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１４７】
１０、８０…撮像装置、１００、１３００…レンズ系、１１０、１３１０…レンズ、１１５…光学装置、１２０、１３２０…射出瞳、１２２…右側瞳領域、１２３…中央瞳領域、１２４…左側瞳領域、１３０…被写体光、１４０…偏向部、１４２…プリズム要素、１５０…マイクロレンズ部、１５２…マイクロレンズ、１６０…受光部、１６２…受光素子、１７０…画像信号生成部、１８０…制御部、１９０…画像記録部、２００、４００…ハウジング、２１０、２２０、２３０、３１０、３２０、３３０…液体領域、２４０、４４０、５４０、６４０、９４０…仕切部、２４２、４４２…仕切板、２５０…貫通孔、２５２、２５４、５５２、５５４、６４２、６４４、９４２、９４４…側面部、２６０…カラーフィルタ、２６２…遮光部、２８１、２８２、５８１、５８２、９８１、９８２、６８０…プリズム要素、２９０、２９１、２９２、４９０…駆動部、２９８…伸縮方向、２８０…弾性面、３５０…行方向、３６０…列方向、４１０…右視点画像、４１２、４２２、４３２、４５２…近距離被写体像、４１４、４２４、４３４、４５４…遠距離被写体像、４２０…左視点画像、４３０、４５０…中央視点画像、７００、７０１、７０２、７０３、７０４…突起部、８２２…瞳領域、１０００…像面、１１１０…短焦点画像、１１２０…中焦点画像、１１３０…長焦点画像、１１１２、１１２２、１１３２、１１５２…近距離被写体像、１１１４、１１２４、１１３４、１１５４…中距離被写体像、１１１６、１１２６、１１３６、１１５６…遠距離被写体像、１１５０…合成画像、１３２２…部分瞳領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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