(57)【要約】【課題】インテグラル式による立体像を撮像するために、レンズアレイと撮像用レンズと撮像素子との配置を高い精度で調整することのできる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置が、撮像手段と、前記撮像手段が有する撮像面の被写体側に配置される撮像用レンズと、前記撮像用レンズの被写体側に配置され複数のレンズが規則的に配置されたレンズアレイ手段と、前記レンズアレイ手段の被写体側に配置され前記レンズアレイ手段側に調整用パターンが形成された調整用パターン板と、前記撮像手段と前記撮像用レンズと前記レンズアレイ手段と前記調整用パターン板の配置を変更させる姿勢変更手段と、前記撮像手段が出力する撮像画像に基づき前記姿勢変更手段を制御する制御部とを具備する。【選択図】図１
2010187214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段が有する撮像面の被写体側に配置される撮像用レンズと、
前記撮像用レンズの被写体側に配置され複数のレンズが規則的に配置されたレンズアレイ手段と、
前記レンズアレイ手段の被写体側に配置され前記レンズアレイ手段側に調整用パターンが形成された調整用パターン板と、
前記撮像手段と前記撮像用レンズと前記レンズアレイ手段と前記調整用パターン板の配置を変更させる姿勢変更手段と、
前記撮像手段が出力する撮像画像に基づき前記姿勢変更手段を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記レンズアレイ手段は、複数のＧＲＩＮレンズを規則的に配置したレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記レンズアレイ手段は、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイで構成され、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイはそれぞれ複数の凸レンズを規則的に配置したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記レンズアレイ手段の撮像素子側の結像位置に拡散板を更に備え、
前記姿勢変更手段は、さらに前記拡散板の配置を変更させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像用レンズの出射光を分光する分光手段を更に備え、
前記撮像手段は、前記分光手段によって分光されたそれぞれの光線による像を撮像する複数の撮像素子で構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御部は、第１の過程で前記レンズアレイ手段を外した状態で前記調整用パターン板と前記撮像手段との間の配置を調整する制御を行ない、第２の過程で光路上の前記調整用パターン板と前記撮像用レンズとの間に前記レンズアレイ手段を配置させた状態で前記レンズアレイ手段の配置を調整する制御を行なう、
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。特に、インテグラル立体像を撮像するためのレンズアレイを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子の位置調整を行う方法として、特許文献１には固体撮像素子のあおり量測定方法が記載されている。この方法は、固体撮像素子の撮像画面の中心部と該中心部を挟んで画面の左右あるいは上下に対応する部分に、それぞれ水平あるいは垂直方向に濃淡を繰り返す繰り返しパターンであって、その繰り返しピッチが上記固体撮像素子の水平あるいは垂直方向の絵素ピッチと所定の関係にある画像を上記固体撮像素子により撮像し、先ず、上記画面の中心部に対応する繰り返しパターンの撮像出力のうち上記固体撮像素子の絵素ピッチと上記繰り返しピッチとの差に基づくビート成分を検出しながら上記固体撮像素子を上記撮像レンズの光軸方向に移動させて上記検出出力が最大となる位置を初期位置とし、次に、上記画面の左右あるいは上下に対応する部分の一方の繰り返しパターンの撮像出力についてビート成分を検出しながら上記固体撮像素子を上記撮像レンズの光軸方向に移動させて上記検出出力が最大となる第２の位置と上記初期位置との間の移動量を測定して第１の測定出力を得て、さらに上記画面の左右あるいは上下に対応する部分の他方の繰り返しパターンの撮像出力についてビート成分を検出しながら上記固体撮像素子を上記撮像レンズの光軸方向に移動させて上記初期位置または第２の位置との間の移動量を測定して第２の測定出力を得て、上記第１および第２の測定出力からあおり量を算出するようにした固体撮像素子のあおり量測定方法である。
要するに、特許文献１に記載の方法では、調整用パターンを用いて撮像レンズの光軸方向に固体撮像素子を移動させながら測定出力を得て、この測定出力から固体撮像素子のあおり量を算出している。
【０００３】
また、特許文献２には、固体撮像素子の位置調整方法が記載されている。この方法は、固体撮像素子による解像度チャートの撮像データを基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法であって、濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた立体構造部を有する前記解像度チャートをマスクレンズにより前記固体撮像素子に結像し、この固体撮像素子による前記調整用パターンの撮像画像からコントラスト積算値を算出してその最大位置を前記マスクレンズの焦点位置として求め、この焦点位置から前記固体撮像素子を配置すべき撮像光学系の所定位置を算出し、この算出結果に基づいて前記固体撮像素子を位置調整機構により撮像光学系の所定位置に位置決めすることを特徴とする固体撮像素子の位置調整方法である。
要するに、特許文献２に記載の方法では、調整用パターンを描いた立体構造部を有する解像度チャートを撮像し、撮像画像のコントラスト積算値からマスクレンズの焦点位置を求め、この焦点位置から固体撮像素子の位置を算出して、固体撮像素子の位置決めを行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平５−８４９９０号公報
【特許文献２】特許第２８９９５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術による固体撮像素子の位置調整方法では、調整用パターンに対して赤、緑、青用の各固体撮像素子を調整することが可能であったため、調整用パターンと各撮像素子の位置関係を調整することができた。
【０００６】
ところで、インテグラル式による立体像を撮像するためには、仮に従来技術を用いた場合には、調整用パターンを用いて位置調整を行なってから、調整用パターンを外して、その調整用パターンがあった位置にレンズアレイを置く必要がある。しかしながら、調整用パターンが置かれていた位置に精度よくレンズアレイを置き換えることは困難である。このため、撮像光学系において、レンズアレイに対して固体撮像素子を然るべき所定の位置に高い精度で配置することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を考慮して為されたものであり、その目的は、レンズアレイを用いてインテグラル式の立体像を撮像する場合にも、撮像光学系の所定位置にレンズアレイおよび固体撮像素子を高い精度で配置・調整する方法を提供することにある。また、本発明の目的は、そのような高精度の調整を行なうことのできる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、予めレンズアレイ手段を配置した状態で、位置の調整を行なえる構成とする。
【０００９】
［１］本発明の一態様による撮像装置は、撮像手段と、前記撮像手段が有する撮像面の被写体側に配置される撮像用レンズと、前記撮像用レンズの被写体側に配置され複数のレンズが規則的に配置されたレンズアレイ手段と、前記レンズアレイ手段の被写体側に配置され前記レンズアレイ手段側に調整用パターンが形成された調整用パターン板と、前記撮像手段と前記撮像用レンズと前記レンズアレイ手段と前記調整用パターン板の配置を変更させる姿勢変更手段と、前記撮像手段が出力する撮像画像に基づき前記姿勢変更手段を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
ここで、姿勢変更手段が（前記撮像手段と前記撮像用レンズと前記レンズアレイ手段と前記調整用パターン板のうちの少なくともいずれかの）配置を変更させるとは、これらいずれかを、水平方向あるいは垂直方向に移動させる、奥行き方向に移動させる、あおり角を変更する、回転角を変更するといった姿勢変更である。
本発明の一態様では、姿勢変更手段は、調整用パターン板、レンズアレイおよび撮像手段（固体撮像素子）それぞれの、水平方向の移動、垂直方向の移動、あおり、回転、奥行きを変更する。また、姿勢変更手段は、撮像用レンズの、水平方向の移動、垂直方向の移動、あおり、奥行きを変更する。また、調整用パターン板、撮像用レンズおよび撮像手段の内、どれか１つを固定し、それに合うように他の装置を調整することで、固定対象の装置の姿勢変更手段を用意しなくても良い。
これによれば、レンズアレイ手段を通して調整用パターン板に描かれるパターンの画像を撮像手段で取得し、取得した画像を基に制御部が調整用パターンと固体撮像素子の配置のずれ量を計算することで、そのずれ量を補正するように制御部が姿勢変更手段に制御信号を出力し配置・位置を調整することができる。つまり、調整用パターン板を取り除いてから、その調整用パターンが配置されていた位置にレンズアレイ手段を再配置する必要がないため、レンズアレイと固体撮像素子を然るべき位置で精度良く正対させることができる。
【００１０】
［２］また、本発明の一態様は、上記の撮像装置において、前記レンズアレイ手段は、複数のＧＲＩＮレンズを規則的に配置したレンズアレイであることを特徴とする。
ここでレンズアレイ手段に配置されたＧＲＩＮレンズは、主点をＧＲＩＮレンズの外側に有する。なお、調整用パターン板をＧＲＩＮレンズによって構成されるレンズアレイの被写体側の主点位置に配置する。
ここで、ＧＲＩＮレンズアレイの撮像素子側の主点位置から撮像用レンズまでの距離をＬ１とし、撮像用レンズから撮像手段（固体撮像素子）までの距離をＬ２とし、撮像用レンズの焦点距離をｆとしたとき、１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝１／ｆの関係を満たすように撮像用レンズおよび固体撮像素子を配置することで、調整用パターンの等倍結像画像を撮像手段で取得することができる。
【００１１】
［３］また、本発明の一態様は、上記の撮像装置において、前記レンズアレイ手段は、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイで構成され、前記第１のレンズアレイおよび前記第２のレンズアレイはそれぞれ複数の凸レンズを規則的に配置したものであることを特徴とする。
ここで、本発明の一態様では、被写体側から順に、調整用パターン板、第１のレンズアレイ、第２のレンズアレイ、撮像用レンズ、固体撮像素子の順に配置する。また、調整用パターン板を、第１のレンズアレイより被写体側であって、第１のレンズアレイから焦点距離の２倍の位置に配置する。また、第２のレンズアレイを、第１のレンズアレイより撮像素子側であって、第１のレンズアレイからその焦点距離の４倍の位置に配置する。
【００１２】
［４］また、本発明の一態様は、上記の撮像装置において、前記レンズアレイ手段の撮像素子側の主点位置に拡散板を更に備え、前記姿勢変更手段は、さらに前記拡散板の配置を変更させることを特徴とする。
ここで姿勢変更手段は、拡散板のあおり、奥行き方向の位置の少なくともいずれかを変更させる。
拡散板は、レンズアレイ手段を構成する各要素レンズの隙間を目立たなくする作用を有する。
【００１３】
［５］また、本発明の一態様は、上記の撮像装置において、前記撮像用レンズの出射光を分光する分光手段を更に備え、前記撮像手段は、前記分光手段によって分光されたそれぞれの光線による像を撮像する複数の撮像素子で構成されることを特徴とする。
複数の撮像素子の間で画素同士をずらすように配置することにより、これら複数の撮像素子で取得された画像を合成し、より高精細の画像を撮像することができる。
【００１４】
［６］また、本発明の一態様は、上記の撮像装置において、前記制御部は、第１の過程で前記レンズアレイ手段を外した状態で前記調整用パターン板と前記撮像手段との間の配置を調整する制御を行ない、第２の過程で光路上の前記調整用パターン板と前記撮像用レンズとの間に前記レンズアレイ手段を配置させた状態で前記レンズアレイ手段の配置を調整する制御を行なうことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の撮像装置において、調整用パターン板の中心点を表わすパターンが、調整用パターン板に印刷等により描かれている。撮像手段（固体撮像素子）はこの調整用パターンの画像（等倍結像画像等）を取得する。制御部は、取得された画像の信号に基づいて、取得された画像における調整用パターンの中心点と撮像手段の撮像面における中心点に対応する画素とのずれ量を求め、このずれ量を補正するように制御信号を出力する。姿勢変更手段は、この制御信号に基づき、レンズアレイ手段等の位置の調整を行なう。
これにより、撮像手段等の中心点の調整（水平方向および垂直方向の調整を含む）が可能となる。
【００１６】
また、上記の撮像装置において、調整用パターン板には、中心点を表わすパターンが描かれているとともに、中心点から水平方向に左右それぞれ等距離にある点（Ｐ３，Ｐ２）を表わすパターンと、中心点から垂直方向に上下それぞれ等距離にある点（Ｐ１，Ｐ４）を表わすパターンとが、印刷等により描かれている。また、これら各点を表わすパターン内またはその周辺には、解像度チャートあるいはエッジ（画像上の所定の方向に画素値が不連続的に変化する部分）のパターンを含んでいる。撮像手段（固体撮像素子）はこの調整用パターンの画像（等倍結像画像等）を取得する。調整用パターンが解像度チャートを含んでいる場合には、制御部は、取得された画像の信号に基づいて各点の鮮鋭度を測定し、各点の鮮鋭度が等しくなるように制御信号を出力する。また、調整用パターンがエッジのパターンを含んでいる場合には、制御部は、取得された画像の信号に基づいて各点のエッジ部分の画像の微分を行ない、各点のエッジ部分の微分値（微分値の極大値または極小値）が等しくなるように制御信号を出力する。姿勢変更手段は、この制御信号に基づき、レンズアレイ手段等のあおりを変更する。
これにより、調整用パターン、レンズアレイ手段、撮像用レンズ、撮像手段のあおりの調整が可能となる。
また、この構成において奥行きの調整を行なう。調整用パターンが解像度チャートを含んでいる場合には、制御部は、取得された画像の信号に基づいて各点の鮮鋭度を測定し、各点の鮮鋭度が最大になるように制御信号を出力する。また、調整用パターンがエッジのパターンを含んでいる場合には、制御部は、取得された画像の信号に基づいて各点のエッジ部分の画像の微分を行ない、各点のエッジ部分の微分値（微分値の極大値または極小値）の絶対値が最大になるように制御信号を出力する。姿勢変更手段は、この制御信号に基づき、レンズアレイ手段等の奥行き方向の配置を変更する。
これにより、調整用パターン、レンズアレイ手段、撮像用レンズ、撮像手段のあおりの調整が可能となる。
【００１７】
また、上記の撮像装置において、調整用パターン板には、中心点を表わすパターンが描かれているとともに、中心点から水平方向に左右それぞれ等距離にある点（Ｐ３，Ｐ２）を表わすパターンと、中心点から垂直方向に上下それぞれ等距離にある点（Ｐ１，Ｐ４）を表わすパターンとが、印刷等により描かれている。撮像手段（固体撮像素子）はこの調整用パターンの画像（等倍結像画像等）を取得する。制御部は、取得された画像の信号に基づいて各点の座標を求め、画像上での中心点から水平方向の各点への距離（中心点から点Ｐ３までの距離と、中心点から点Ｐ２までの距離）が等しくなるように、また、画像上での中心点から垂直方向の各点への距離（中心点から点Ｐ１までの距離と、中心点から点Ｐ４までの距離）が等しくなるように、制御信号を出力する。姿勢変更手段は、この制御信号に基づき、レンズアレイ手段等のあおりを変更する。
これにより、調整用パターン、レンズアレイ手段、撮像用レンズ、撮像手段のあおりの調整が可能となる。
【００１８】
また、上記の撮像装置において、調整用パターン板には、既知の方向（例えば、少なくとも水平方向または垂直方向のいずれか）を表わすパターンが印刷等により描かれている。具体例としては、中心点から水平方向に左右それぞれ等距離にある点（Ｐ３，Ｐ２）を表わすパターンと、中心点から垂直方向に上下それぞれ等距離にある点（Ｐ１，Ｐ４）を表わすパターンとが、描かれている。撮像手段（固体撮像素子）はこの調整用パターンの画像（等倍結像画像等）を取得する。制御部は、取得された画像に基づいて、当該画像から得られたパターンと前記既知の方向とのずれ量（回転角）を求め、このずれ量を補正するように制御信号を出力する。姿勢変更手段は、この制御信号に基づき、レンズアレイ手段等の位置の調整を行なう。
これにより、調整用パターン、レンズアレイ手段、撮像手段の回転の調整が可能となる。
【００１９】
また、上記の撮像装置において、制御部は、撮像用レンズの焦点位置を調整し、レンズアレイ手段の撮像素子側の主点位置からずれた位置を撮像手段が撮像する（ぼやけた等倍結像画像を撮像することとなる）ように配置を制御する。
これにより、レンズアレイ手段において規則的に配置されたレンズの隙間が軽減された画像が取得される。これにより、撮像手段等の、水平方向および垂直方向の位置と、あおりと、回転の調整（つまり奥行き以外の調整）を行なえる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レンズアレイを配置した状態で固体撮像素子を撮像光学系における所定位置に高い精度で調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態による撮像装置が有する機能であって、姿勢変更装置によって各々の位置および向きを調整するための制御機能の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】レンズアレイの主点位置と撮像用レンズと固体撮像素子との位置関係を示す概略図である。
【図４】位置等の調整のために用いる調整用パターンが表わす各点の位置を示す概略図である。
【図５】パターン内にエッジを含まない調整用パターンの一例を示す概略図である。
【図６】パターン内にエッジを含む調整用パターンの一例を示す概略図である。
【図７】第１の実施形態による位置調整のための制御手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。
【図９】第２の実施形態による位置調整のための制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。
【図１１】第３の実施形態による位置調整のための制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。
【図１３】第４の実施形態による位置調整のための制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】第５の実施形態による撮像装置の要部構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の複数の実施形態について説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。図示するように、この撮像装置は、被写体側から順に、調整用パターン板１０と、ＧＲＩＮ（ＧＲａｄｅｄ  ＩＮｄｅｘ，屈曲率勾配）レンズアレイ２０（レンズアレイ手段）と、撮像用レンズ３０と、固体撮像素子４０とが配置された状態で構成される。なお、図中の一点鎖線は、光路の中心軸（光軸）を示す。
【００２４】
ここで、ＧＲＩＮレンズアレイ２０は、主点を外側に有するＧＲＩＮレンズを規則的に配置してなるものである。
なお、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を構成する要素レンズとしては次のようなＧＲＩＮレンズを用いる。即ち、ＧＲＩＮレンズの長さをＺとし、同ＧＲＩＮレンズの蛇行周期長をＰとしたとき、Ｐ／２＜Ｚ＜Ｐの関係を満たすようにする。これにより、ＧＲＩＮレンズアレイ２０は、レンズの外側に主点を持つ。
また、ＧＲＩＮレンズの長さＺは、上記不等式で表わす範囲の中でも、特に、Ｚ＝３Ｐ／４とすることが好適である。Ｚ＝３Ｐ／４としたときには、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の被写体側の無限遠に焦点を持つとともに、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側の端面に結像することで、アレイ上で隣り合うＧＲＩＮレンズ間でのクロストークを防ぐことができる。
【００２５】
なお、上記において、Ｐ／２＜Ｚ＜Ｐを満たす代わりに、Ｐ／２＋（ｎ−１）Ｐ＜Ｚ＜ｎＰ（但し、ｎは２以上の整数）を満たすような長さを有するＧＲＩＮレンズを用いても良い。また、Ｚ＝３Ｐ／４とする代わりに、Ｚ＝３Ｐ／４＋（ｎ−１）Ｐ（但し、ｎは２以上の整数）としても良い。
【００２６】
また、固体撮像素子４０としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いる。
【００２７】
また、調整用パターン板１０とＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０には、それぞれ、姿勢変更装置１５と２５と３５と４５とが設けられている。これらの姿勢変更装置１５と２５と３５と４５は、電動モーター等によって或いは人の手によって駆動され、下記のようにそれぞれの構成要素の姿勢を変更する作用を及ぼす。
即ち、姿勢変更装置１５，２５，４５は、調整用パターン板１０、ＧＲＩＮレンズアレイ２０及び固体撮像素子４０それぞれの、水平方向及び垂直方向の移動（これらは、光軸と垂直な方向の平行移動）と、あおり、回転（光軸方向を中心とする回転）、奥行き（光軸方向の移動）を変更することができる。
また、姿勢変更装置３５は、撮像用レンズ３０の、水平方向及び垂直方向の移動と、あおりと、奥行きを変更することができる。
また、調整用パターン板、撮像用レンズおよび撮像手段の内、どれか１つを固定し、それに合うように他の装置を調整することで、固定対象の装置の姿勢変更手段を用意しなくてもよく、上記では、全ての姿勢変更装置を含んだ場合を示している。
これらの姿勢変更装置１５，２５，３５，４５によって、当該撮像装置の光学系における固体撮像素子等の位置調整を行なえる。なお、調整用パターン板１０をＧＲＩＮレンズアレイ２０の被写体側の主点位置に配置する。
【００２８】
図２は、本実施形態による撮像装置が有する機能であって、姿勢変更装置によって各構成要素の位置および向きを調整するための制御機能の構成を示す機能ブロック図である。同図において、撮像素子４０と、姿勢変更装置１５，２５，３５，４５は、それぞれ、上で説明したものである。また、制御部９０は、プログラムをロードして実行するコンピュータあるいは専用の電子回路によって実現されるものである。制御部９０は、撮像素子４０によって撮像され出力される画像の電気信号に基づき、所定の処理を行ない、姿勢変更装置１５，２５，３５，４５のそれぞれを制御する電気信号を出力する。つまり制御部９０は、姿勢変更装置１５，２５，３５，４５を制御することによって調整用パターン板１０とＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０の位置および向きを調整することができる。
【００２９】
図３は、各構成要素間の位置関係を示す概略図である。同図では姿勢変更装置を省略して描いている。同図において、符号Ｚ１は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０から主点までの距離を表わす。また、符号６１は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側の主点位置の平面である。ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側の主点位置から撮像用レンズ３０までの距離をＬ１、撮像用レンズ３０から固体撮像素子４０までの距離をＬ２、撮像用レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝１／ｆの関係を満たすような位置で撮影する設定を等倍結像設定と呼ぶ。撮像用レンズ３０および固体撮像素子４０をこの等倍結像設定に配置することにより、調整用パターン板１０の等倍結像画像を固体撮像素子４０で取得することができる。
【００３０】
調整用パターン板１０の撮像素子側（ＧＲＩＮレンズアレイ２０側）には、印刷等の手段により調整用パターンが描かれている。次に、調整用パターンが満たすべき条件について説明する。
【００３１】
調整用パターンに求められる条件は、以下の４点である。
条件１  調整用パターンの中心位置と固体撮像素子の中心位置を一致させることが可能である。
条件２  固体撮像素子のあおりを調整することが可能である。
条件３  固体撮像素子の奥行きを調整することが可能である。
条件４  固体撮像素子の回転を調整することが可能である。
【００３２】
上記の条件１を満たすために、調整用パターンは、調整用パターンの中心位置を示すパターンであることが必要である。このためには、中心を示す点または中心点を検出することが可能なパターンであれば良い。中心点（点ＣＰとする）を検出することが可能なパターンとしては、例えば、ピークを１点だけ持つような余弦関数などを用いた円形のパターン（つまり中心点の位置でピークを持つパターン）を用いることができる。
【００３３】
また、上記の条件２を満たすために、調整用パターンは、あおりを検出できるパターンであることが必要である。あおりにはＸ軸を中心とする回転およびＹ軸を中心とする回転の２軸の自由度があるため、この２軸のあおりを検出できる必要がある。ここで、Ｘ軸およびＹ軸の定義として、固体撮像素子の水平方向をＸ軸として垂直方向をＹ軸とする場合と、固体撮像素子の向かって右上と左下とを結ぶ直線をＸ軸として同じく左上と右下を結ぶ直線をＹ軸とする場合などが考えられる。すなわち、Ｘ軸とＹ軸は独立であり（典型的には直交し）、尚且つ、Ｘ軸とＹ軸がともに固体撮像素子の平面上に存在し、両軸の交点が調整用パターンの中心に一致するような調整用パターンを用いる。具体例としては、あおりの有無を検出するために、予め上記の条件１を満たしながら、中心点（座標（０，０））からＸ軸上に±Ｌｘだけ離れた場所（つまり座標（＋Ｌｘ，０）と座標（−Ｌｘ，０））を示す所定のパターンをそれぞれ配置し、また、中心点からＹ軸上にも同様に±ＬＹだけ離れた場所（つまり座標（０，＋ＬＹ）と座標（０，−ＬＹ））を示す所定のパターンをそれぞれ配置する。
【００３４】
上記のような、条件２を満たす調整用パターンを用いる場合、調整用パターンを固体撮像素子で撮像し、調整用パターンが示すＸ軸上の点Ｐ２と点Ｐ３（それぞれの点の座標は、（＋Ｌｘ，０）と（−Ｌｘ，０）とする）を結ぶ直線の中心（当該２点の撮像画像上での中点）が調整用パターンの中心点ＣＰに一致するようにＹ軸を中心に回転させるように、姿勢変更装置を制御する。同様に、調整用パターンが示すＹ軸上の点Ｐ１と点Ｐ４（それぞれの点の座標は、（０，＋ＬＹ）と（０，−ＬＹ）とする）を結ぶ直線の中心（当該２点の撮像画像上での中点）が調整用パターンの中心点ＣＰに一致するようにＸ軸を中心に回転させるように、姿勢変更装置を制御する。これにより、固体撮像素子のあおりを取り除くことができる。言い換えれば、調整用パターン板の面と固体撮像素子の撮像面とが平行に向き合うように姿勢を制御することができる。
【００３５】
また或いは、上記の条件２を満たし、尚且つＬｘ＝ＬＹを満たすような調整用パターンである場合、ＣＰとＰ１を結ぶ線分、ＣＰとＰ２を結ぶ線分、ＣＰとＰ３を結ぶ線分、ＣＰとＰ４を結ぶ線分の、撮像画像上での長さが全て一致するように固体撮像素子のあおり角を調整することにより、固体撮像素子のあおりを取り除くことができる。
また或いは、上記の条件２を満たし、尚且つＬｘ＝ＬＹを満たすような調整用パターンである場合、点Ｐ１〜Ｐ４の近傍に解像度チャートを有する調整用パターンを用いれば、点Ｐ１〜Ｐ４それぞれの近傍における解像度チャートの鮮鋭度が全て等しくなるように固体撮像素子のあおり角を調整することにより、固体撮像素子のあおりを取り除くことができる。
【００３６】
また、上記の条件３を満たすためには、調整用パターンが、解像度チャートを有するか、或いは、エッジを有する画像を含むようにする。ここで、エッジとは、画素値が不連続的に変化する部分である。例えば、パターン内において、黒の領域と白の領域が直線を境界線として接している場合、その境界線部分がエッジである。固体撮像素子がこのエッジを含む画像を鮮明に撮像した場合、撮像されたその画像のエッジ付近での偏微分値（エッジに交差する方向での偏微分値）は、当該エッジの部分において正又は負の急峻なピークを示す。
上記のような解像度チャートを有する調整用パターンを用いた場合には、撮像された画像の鮮鋭度が最大になるように、奥行き方向に固体撮像素子の姿勢変更を行なう制御をすれば、奥行き方向の位置の調整が行なえる。
【００３７】
また、上記の条件４を満たすためには、調整用パターンは、ＸＹ平面内における傾き（調整用パターン板と固体撮像素子との相対的関係における、光軸の方向を中心とする回転）を検出できるようなパターンを含む必要がある。このためには、調整用パターンが、調整用パターンの中心点を通り且つ既知の傾きを持つ直線を示すパターンを含むようにする。具体的には例えば、調整用パターンは、中心点を通り且つ水平または垂直の直線を示すパターンを含むようにする。このように調整用パターン内で示される既知の傾きを有する直線が、固体撮像素子によって撮像されたときに、その撮像画像内における当該直線と、前記の既知の傾きからどれほどずれているかを算出することにより、ＸＹ平面内の傾きを求めることができる。例えば、調整用パターンの中心を通って且つ水平または垂直に引かれる直線が、撮像画像においてそれぞれ水平または垂直の直線となす交差角度を算出することにより、ＸＹ平面内の傾きを求めることができる。
上述した調整用パターンの中心点を通り且つ既知の傾きを持つ直線を示すパターンとは、例えばその直線そのものが描かれているパターンでも良く、またその直線が通る２点以上が描かれているパターンでも良い。後者の具体例は、調整用パターンの中心点から、水平方向や垂直方向またはその他の既知の傾きの方向に等しい距離だけ離れた２つの位置に、それら２つの位置を検出することが可能な所定のパターンを示すものである。固体撮像素子によって撮像された画像においてこれら２つの位置を結ぶ直線が、本来の既知の傾きの直線となす交差角度を算出することにより、ＸＹ平面内の傾きを求めることができる。
【００３８】
以上述べたように、調整用パターンには、条件１により中心点（ＣＰ）を表わすためのパターンが配置されている。また調整用パターンには、条件２により、Ｘ軸上において中心点から等しい距離にある２つの点（Ｐ２およびＰ３）と、Ｙ軸上において中心点から等しい距離にある２つの点（Ｐ１およびＰ４）とを、それぞれ表わすためのパターンが配置されている。また調整用パターンには、条件２および３により、上記の各点（ＣＰ、およびＰ１〜Ｐ４）を表わすパターン内またはその周辺には、鮮鋭度の測定が可能な解像度チャートが含まれているか、或いはエッジ部分を有するパターンが含まれている。
【００３９】
図４は、上述した条件に基づく調整用パターンにおける点ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４の位置の例を示す概略図である。同図において、５つの十字マークの中心（縦線と横線の交点）が、それぞれ、点ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４を表わしている。点ＣＰは、調整用パターンの中心に位置する。そして、Ｘ軸上（水平方向）には、左から順に、点Ｐ３、点ＣＰ、点Ｐ２が配置されており、点ＣＰから点Ｐ３までの距離と、点ＣＰから点Ｐ２までの距離とは等しい。また、Ｙ軸上（垂直方向）には、下から順に、点Ｐ４、点ＣＰ、点Ｐ１が配置されており、点ＣＰから点Ｐ４までの距離と、点ＣＰから点Ｐ１までの距離とは等しい。なお、同図は、これらの点の位置を示しているが、調整用パターンそのものではない。
【００４０】
図５は、調整用パターンの一例を示す概略図である。同図は、図４によって示した点ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４の位置を表わすパターンであり、同パターン上の各点は黒〜灰色〜白のグレースケールの階調度に対応している。その階調度の値の一例は、次のように与えられる。即ち、点ＣＰの座標を（ｘ０，ｙ０）とし、点Ｐ１〜Ｐ４の座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３），（ｘ４，ｙ４）としたとき、これら各点のいずれかから距離ｒ以内（ｒは適宜定められる正定数であり、これら各点間の距離よりは充分に小さい値）における点（ｘ，ｙ）での階調度の値は、下の式（１）で表わされる。
【００４１】
【数１】
2010187214.tif 000003
【００４２】
但し、ここで、ｉは０，１，２，３，４のいずれかであり、πは円周率であり、ｃｏｓ（）は余弦関数である。
また、点ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４のそれぞれのいずれからも距離ｒを超える点（ｘ，ｙ）における階調度の値は、下の式（２）で表わされる。
【００４３】
【数２】
2010187214.tif 000004
【００４４】
なお、式（１）および（２）の定義より、調整用パターンの任意の点（ｘ，ｙ）において、階調度ｆ（ｘ，ｙ）が下の式（３）を満たす。
【００４５】
【数３】
2010187214.tif 000005
【００４６】
なお、上記の各式で表わした階調度は単なる一例であり、この例以外の階調度を用いても良い。例えば、階調度を０から１までの実数で表わすとき、各点（ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４）からの距離に応じて階調度が定まり、各点において階調度が１（最大値）であり、各点からの距離に応じて階調度が単調減少し、そして、各点からの距離がｒを超える領域（いずれの点からの距離もｒを超える領域）においては階調度が０（最小値）となるよう、適宜階調度を定めても良い。
また、図示したものと白黒逆転したパターンを調整用パターンとして用いても良い。
【００４７】
なお、図５に示した調整用パターンは、前述した条件のうちの条件１と２と４を満たしているが、条件３を満たしていない。奥行き調整が不要な場合には、条件３を満たす必要がないため、このような調整用パターンを用いることができる。
【００４８】
図６は、調整用パターンの他の一例を示す概略図である。同図に示す調整用パターンが前の図５に示した調整用パターンと異なる点は、各点（ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４）の近傍にエッジを有するパターンを含んでいる点である。つまり、図６に示す調整用パターンは、図５に示した調整用パターンと同様の階調度の変化によって各点（ＣＰおよびＰ１〜Ｐ４）を表わしながら、階調度が不連続的に変化するエッジ部分を表わすスリットパターンを含んでいる。
図６に示した調整用パターンは、前述した条件の１〜４を全て満たしている。奥行き調整が必要な場合には、条件３を満たしているこのような調整用パターンを使用することができる。
【００４９】
次に、本実施形態の撮像装置における位置調整の手順について説明する。図７は、位置調整の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
まず、ステップＳ１１において、制御部９０からの制御信号に基づいて姿勢変更装置１５と２５と３５と４５を動作させることにより、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を外し、調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０とを略正対させる。
【００５０】
次に、ステップＳ１２において、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を外したままの状態で、制御部９０からの制御信号に基づいて、調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０との位置および向きを調整する。このとき、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を外しているため、従来技術による調整を用いることによって、調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０を配置すべき所定の位置に高い精度で配置させることが可能である。例えば、調整用パターンによって表わされる中心点（ＣＰ）が固体撮像素子４０の中心点の画素で撮像されるように水平方向および垂直方向の位置の調整を行ない、また、調整用パターンによって表わされる水平方向あるいは垂直方向の線が固体撮像素子４０によって取得される画像においても水平あるいは垂直になるように回転（光軸の方向を中心とする回転）の調整を行なう。また、調整用パターンによって表わされる水平方向の複数の線分（例えば、点ＣＰから点Ｐ２に至る線分と、点ＣＰから点Ｐ３に至る線分）が固体撮像素子４０によって取得される画像においても同じ長さの線分になるように水平方向のあおりの調整を行なう。さらに、調整用パターンによって表わされる垂直方向の複数の線分（例えば、点ＣＰからＰ１に至る線分と、点ＣＰから点Ｐ４に至る線分）が固体撮像素子４０によって取得される画像においても同じ長さの線分になるように垂直方向のあおりの調整を行なう。
【００５１】
次に、ステップＳ１３において、制御部９０からの制御信号に基づいて、調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０との間に、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を入れる。
【００５２】
次に、ステップＳ１４において、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を入れた状態で、中心位置の調整を行なう。中心位置の調整の具体的方法は、次の通りである。まず、調整用パターン板１０に描かれているパターンを、ＧＲＩＮレンズアレイ２０および撮像用レンズ３０を通して、固体撮像素子４０によって取得する。固体撮像素子４０で得られた画像を基に、制御部９０は、調整用パターンにおける点ＣＰの近傍の画像についてブロックマッチング又は重心法などの手法により画素値の極大値（又は白黒反転している場合には極小値）の点を検出し、その位置の座標を点ＣＰの座標とする。そして、このように検出された点ＣＰの座標と固体撮像素子４０の中心点画素の座標とを比較することにより、調整用パターン板１０と固体撮像素子４０との間の、水平方向および垂直方向のずれ量を算出する。前のステップＳ１２において予め中心位置を調整済であるため、このずれが生じた原因は、本ステップにおいてＧＲＩＮレンズアレイ２０を調整用パターン板１０の撮像用レンズ３０側に挿入したためである。よって、本ステップでは、制御部９０の制御により、姿勢変更装置２５を動作させることによってＧＲＩＮレンズアレイ２０の位置を変更し、上で計算した中心位置のずれ量を調整する。このとき、本ステップで算出された水平方向および垂直方向のずれ量を用いてＧＲＩＮレンズアレイ２０の位置を補正するが、必要に応じて、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の位置変更後に、再度固体撮像素子４０による撮像とずれ量の再計算を行ない、ずれ量が所定量以下に収束するまでこれを繰り返しても良い。
【００５３】
なお、上の処理において、ブロックマッチングとは、固体撮像素子４０を用いて撮像した画像の中の対象の点（このケースでは点ＣＰ）と推測される位置付近において所定サイズの部分画像の切り出しを行ない、その部分画像を切り出す位置を少しずつ変えながら、対象の点を表わす既知のパターンとの間の、輝度差の総和（ＳＡＤ： Sum of Absolute Difference)、輝度差の２乗和（ＳＳＤ： Sum of Squared Difference)、正規化相互相関（ＺＮＣＣ： Zero-mean Normalized Cross-Correlation）のいずれかを算出し、ＳＡＤあるいはＳＳＤを用いるときにはその値が極小となる部分画像の位置を用い、或いはＺＮＣＣを用いるときにはその値が極大となる部分画像の位置を用いて、対象の点の位置を求める方法である。また、重心法とは、固体撮像素子４０を用いて撮像した画像の中で、各画素の輝度値の重心を算出し、求められた重心を対象の点の位置とする方法である。前述の調整用パターンを用いた場合、これらのブロックマッチング又は重心法のいずれかにより、充分な精度で対象の点を求めることができる。
【００５４】
次に、ステップＳ１５において、あおり調整を行なう。あおり調整を行なう方法として、下記の第１又は第２の方法のいずれかを実行する。
【００５５】
あおり調整の第１の方法を行なう場合には、調整用パターンとして、図６で示したエッジを有するパターンを用いる。そして、固体撮像素子４０によって調整用パターンの等倍結像画像を取得する。そして、制御部９０は、取得した等倍結像画像において、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の部分に表わされたパターンに含まれるエッジの鮮鋭度を算出し、この鮮鋭度が最大になるようにＧＲＩＮレンズアレイ２０のあおりを調整する。ここで、鮮鋭度を算出する方法としては、例えば、エッジ付近において白から黒に、或いは黒から白に変化する部分の輝度値の微分値（例えば図６に示すパターンを用いる場合はエッジが垂直方向に走っているため、水平方向の輝度値の微分値を用いる）のピーク値を算出する。なお、水平軸および垂直軸の２軸によるあおり成分のうち、水平軸によるあおり成分を調整する際には点Ｐ１およびＰ４の部分のパターンを用い、垂直軸によるあおり成分を調整する場合には点Ｐ２およびＰ３の部分のパターンを用いるようにしても良い。また、あおり調整の際には、姿勢変更装置２５によってＧＲＩＮレンズアレイ２０のあおり角を微量ずつ変化させながら鮮鋭度が最大となるように制御するようにしても良い。
【００５６】
あおり調整の第２の方法を行なう場合には、用いる調整用パターンにはエッジを含んでいても含んでいなくても良い。そして、固体撮像素子４０によって等倍結像画像又はぼやけた等倍結像画像のいずれかを取得する。そして、制御部９０は、取得した画像において、ブロックマッチング又は重心法などを用いて、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置の座標を求める。そして、制御部９０は、画像において、点ＣＰから点Ｐ１までの距離と、点ＣＰから点Ｐ４までの距離とが等しくなるように、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の水平軸によるあおり成分を調整する。同様に、制御部９０は、画像において、点ＣＰから点Ｐ２までの距離と、点ＣＰから点Ｐ３までの距離とが等しくなるように、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の垂直軸によるあおり成分を調整する。
【００５７】
次に、ステップＳ１６において、光軸方向を中心とする回転の調整を行なう。この回転調整のためには、具体的には、次の通りの方法を実行する。まず、固体撮像素子４０によって画像を取得する。そして、制御部９０は、取得した画像において、ブロックマッチング又は重心法などを用いて、点ＣＰ、Ｐ１、Ｐ４の位置の座標を算出する。これらの３点を通る直線は本来の調整用パターンとしては垂直であるはずであるので、取得した画像から得られた直線と、画像上の垂直線とがなす角度を求める。そして、求められた角度がずれ量であるため、姿勢変更装置２５を用いて、このずれ量を補正する方向にＧＲＩＮレンズアレイ２０を回転させることによって、回転調整を行なう。なお、点ＣＰ、Ｐ１、Ｐ４を用いる代わりに、点ＣＰ、Ｐ２、Ｐ３の位置の座標を算出し、これら３点を通る直線と、画像上の水平線とがなす角度に基づいて同様の回転調整を行なっても良い。
【００５８】
次に、ステップＳ１７において、奥行き調整を行なう。奥行き調整を行なう場合には、調整用パターンとして、図６で示したエッジを有するパターンを用いる。そして、奥行き調整の具体的な方法は、次の通りである。固体撮像素子４０を等倍結像設定に配置し、その固体撮像素子４０によって画像を取得する。そして、制御部９０は、取得した画像を基に、点ＣＰの部分におけるパターンに含まれるエッジの鮮鋭度を算出する。鮮鋭度の算出方法自体は前述の通りである。そして、制御部９０は、この鮮鋭度が最大になるように、姿勢変更装置２５と３５と４５により、それぞれ、ＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０の奥行き方向の位置を変える調整を行なう。このとき、制御部９０は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０の奥行き方向の位置をそれぞれ微量ずつ変化させながら、点ＣＰの部分のエッジの鮮鋭度が最大になるように調整しても良い。
【００５９】
なお、上記のステップＳ１４からＳ１７までの調整を行なう際には、固体撮像素子４０で、ＧＲＩＮレンズアレイ２０による等倍結像画像を用いるか、あるいは等倍結像位置からずれた位置のぼやけた画像を用いる。但し、奥行き調整の場合においては、必ず等倍結像画像を用いるようにする。なお、等倍結像画像ではないぼやけた画像を用いる場合には、ＧＲＩＮレンズアレイ２０のレンズ間の隙間部分の影響を軽減した画像によって配置の調整を行なうことができる。
【００６０】
ここまでの手順により、調整用パターン板１０に対して固体撮像素子４０を撮像光学系における然るべき所定位置に高精度で配置することができた。
そして、ステップＳ１８において、実際にインテグラル立体画像を撮像するときには、調整用パターン板１０を外し、撮像用レンズ３０のフォーカスをＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側端面に調整する。これにより、予めＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置した状態で、固体撮像素子４０を撮像光学系における然るべき所定位置に高精度で配置することができる。
【００６１】
以上述べた一連の手順は、制御部９０がＧＲＩＮレンズアレイ２０を外した状態で調整用パターン板１０と固体撮像素子４０との間の配置を調整する制御を行なう第１の過程と、制御部９０が調整用パターン板１０と前記撮像用レンズ３０との間にＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置させた状態でＧＲＩＮレンズアレイ２０の配置を調整する制御を行なう第２の過程とを含む。
【００６２】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と共通の事項については記載を省略する。
図８は、第２の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。図示するように、この撮像装置における調整用パターン板１０とＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０は、第１の実施形態のそれらと同様である。また、この撮像装置における姿勢変更装置１５と２５と３５も、第１の実施形態のそれらと同様である。なお、調整用パターン板１０は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の被写体側の主点位置に配置される。
本実施形態の構成の特徴としては、撮像用レンズ３０の撮像素子側にプリズム５０（分光手段）が設けられている。撮像用レンズ３０から出射される光は、このプリズム５０によって分光され、分光されたそれぞれの光線を、固体撮像素子４０ａと４０ｂが撮像するように配置されている。なお、姿勢変更装置４５ａおよび４５ｂは、それぞれ、固体撮像素子４０ａおよび４０ｂの、水平方向の位置、垂直方向の位置、あおり（水平軸成分のあおりと、垂直軸成分のあおり）、回転、奥行きを変更するものである。姿勢変更装置４５ａと４５ｂは、電動モーター等によって或いは人の手によって駆動される。
【００６３】
第１の実施形態において図３で説明したのと同様に、本実施形態においても、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側の主点位置から撮像用レンズ３０までの距離をＬ１とし、撮像用レンズ３０から固体撮像素子４０ａおよび４０ｂまでのそれぞれの距離を等しくＬ２とし、撮像用レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝１／ｆの関係を満たすような位置で撮影する設定を等倍結像設定と呼ぶ。但し、本実施形態においては、プリズム５０内での光路の距離も考慮してＬ２の長さを定める。固体撮像素子４０ａおよび４０ｂをこの等倍結像位置に配置することにより、調整用パターン１０の等倍結像画像を固体撮像素子４０ａおよび４０ｂで取得することができる。
【００６４】
図９は、本実施形態の撮像装置における位置調整の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
ステップＳ２１からＳ２８までは、それぞれ第１の実施形態でのステップＳ１１からＳ１８までに相当する。これらステップＳ２１からＳ２８までの一連の手順によって、制御部９０は、固体撮像素子４０ａおよび４０ｂで撮像される画像を取り込むとともに、姿勢変更装置１５と２５と３５と４５ａと４５ｂとに対して適宜制御信号を送ることによって、第１の実施形態において説明したのと同様の方法を用いて、調整用パターン板１０とＧＲＩＮレンズアレイ２０と撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０ａおよび４０ｂとを、撮像光学系における然るべき所定位置に高い精度で配置するよう調整する。
【００６５】
そして、ステップＳ２９において、制御部９０は、固体撮像素子４０ａおよび４０ｂのそれぞれで取得された画像において、ブロックマッチング又は重心法などにより、点ＣＰとＰ１〜Ｐ４の座標位置を求める。そして、制御部９０は、姿勢変更装置４５ａおよび４５ｂに制御信号を送り、これら各点（ＣＰとＰ１〜Ｐ４）の位置が、固体撮像素子４０ａと４０ｂとの間で斜め方向に半画素ずれるように、固体撮像素子４０ａと４０ｂとの相対的な位置を調整する。
【００６６】
上記の手順により、予めＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置した状態で固体撮像素子４０ａおよび４０ｂを撮像光学系における然るべき所定位置に高い精度で調整するとともに斜め半画素ずらすことを可能にする。なお、半画素ずらして配置した２つの固体撮像素子からの画像信号を用いて、撮像素子自体が本来有する解像度よりもさらに高解像の画像を取得することができる。
【００６７】
以上述べた一連の手順は、制御部９０がＧＲＩＮレンズアレイ２０を外した状態で調整用パターン板１０と固体撮像素子４０ａおよび４０ｂとの間の配置を調整する制御を行なう第１の過程と、制御部９０が調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０との間にＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置させた状態でＧＲＩＮレンズアレイ２０の配置を調整する制御を行なう第２の過程とを含む。
【００６８】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と共通の事項については記載を省略する。
図１０は、第３の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。図示するように、この撮像装置は、被写体側から順に、調整用パターン板１０と、ＧＲＩＮレンズアレイ２０と、撮像用レンズ３０と、固体撮像素子４０とが配置された状態で構成される。ＧＲＩＮレンズアレイ２０は、外側に主点を持つＧＲＩＮレンズを要素レンズとして構成されている。なお、図中の一点鎖線は、光路の中心軸を示す。これら調整用パターン板１０と、ＧＲＩＮレンズアレイ２０と、撮像用レンズ３０と、固体撮像素子４０の機能と作用自体は第１の実施形態におけるそれらと同様である。本実施形態の構成上の特徴は、固体撮像素子４０と撮像用レンズ３０とが一体となって一つの筐体内に設置され、カメラ７０として構成されている点である。
【００６９】
また、調整用パターン板１０とＧＲＩＮレンズアレイ２０とカメラ７０には、それぞれ姿勢変更装置１５と２５と４５とが設けられている。これらの姿勢変更装置は、前述の実施形態と同様に、各構成要素の位置と向きとを変更するためのものであり、制御部９０（図示せず）によって制御される。
制御部９０が姿勢変更装置１５，２５，４５を制御することにより、それぞれ、調整用パターン板１０、ＧＲＩＮレンズアレイ２０、カメラ７０の、水平方向および垂直方向の位置、あおり、回転、奥行きを調整することができる。
【００７０】
なお、撮像用レンズ３０は、カメラ７０の所定の位置に予め固定して設けられているため、本実施形態では、撮像用レンズに対する姿勢変更装置は存在しない。そして、撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０とは互いに平行に配置され、撮像用レンズ３０の光軸と固体撮像素子４０の中心は一致している。
【００７１】
なお、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の披写体側の主点位置に、調整用パターン板１０を配置する。ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側の主点位置から撮像用レンズ３０までの距離をＬ１とし、撮像用レンズ３０から固体撮像素子４０までの距離をＬ２とし、撮像用レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝１／ｆの関係を満たすような位置で撮影する設定を等倍結像設定と呼び、カメラ７０をこの等倍結像設定に配置することにより、調整用パターン１０の等倍結像画像を固体撮像素子４０で取得することができる。なお、これは、図３を用いて説明した通りである。
【００７２】
図１１は、本実施形態の撮像装置における位置調整の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
まずステップＳ１０１において、制御部９０からの制御信号により姿勢変更装置２５を動作させ、ＧＲＩＮレンズアレイ２０を外す。そして、調整用パターン板１０と、カメラ７０内の撮像用レンズ３０および固体撮像素子４０とが、略正対するように配置させる。
【００７３】
次にステップＳ１０２において、カメラ７０のフォーカスを調整用パターン板１０に描かれている調整用パターンに合わせる。そして、カメラ７０の固体撮像素子４０によって調整用パターンの画像を取得する。そして、制御部９０が、取得した画像に基づいて姿勢変更装置１５および４５に制御信号を送ることにより、調整用パターン板１０と固体撮像素子４０の位置を調整する。このステップにおける調整は、従来技術により行なうことができる。なお、前述の通り、撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０との間の位置は予め合わせられている。
【００７４】
次に、ステップＳ１０３において、制御部９０が姿勢変更装置２５に制御信号を送ることにより、調整用パターン板１０とカメラ７０の撮像用レンズ３０との間にＧＲＩＮレンズアレイを配置する。
【００７５】
次に、ステップＳ１０４において、制御部９０が姿勢変更装置２５に制御信号を送ることにより、中心位置、あおり、回転（光軸の方向を中心とする回転）、奥行きの調整を行なう。
このステップにおいては、カメラ７０のフォーカスを等倍結像位置から少しずらした位置に合わせて中心位置の調整を行なう。なお、このときの中心位置の調整は姿勢変更装置２５を用いてＧＲＩＮレンズアレイ２０を動かすことのみによって行ない、調整用パターン板１０や固体撮像素子４０を動かさない。そして、あおり調整および回転調整を行う。このときも、姿勢変更装置２５を用いてＧＲＩＮレンズアレイ２０を動かすことのみによって行なう。そして、最後に、姿勢変更装置２５および４５を用いて奥行き調整を行ない、カメラ７０が等倍結像設定に配置されるように調整する。
なお、中心位置、あおり、回転、奥行きの調整用パターンを用いた調整の方法自体は、第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００７６】
ステップＳ１０４までの調整のための操作をまとめると、最初に調整用パターン板１０とカメラ７０の位置調整のみを行うことで、調整用パターン１０とカメラ７０の正対位置を確保する。そして、その後にＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置し、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の姿勢変更装置２５のみを用いて調整することで、ＧＲＩＮレンズアレイ２０もカメラ７０に正対させることができる。
【００７７】
そして、ステップＳ１０５においては、調整用パターン板１０を外し、カメラ７０のフォーカスをＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側端面に合わせる。これによりインテグラル式立体像を撮像することができる。
【００７８】
以上述べた一連の手順は、制御部９０がＧＲＩＮレンズアレイ２０を外した状態で調整用パターン板１０と固体撮像素子４０との間の配置を調整する制御を行なう第１の過程と、制御部９０が調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０との間にＧＲＩＮレンズアレイ２０を配置させた状態でＧＲＩＮレンズアレイ２０の配置を調整する制御を行なう第２の過程とを含む。
【００７９】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と共通の事項については記載を省略する。
図１２は、第４の実施形態による撮像装置の要部全体構成を示す概略図である。図示するように、この撮像装置は、被写体側から順に、調整用パターン板１０と、凸レンズアレイ２１ａ（レンズアレイ手段、第１のレンズアレイ）と、凸レンズアレイ２１ｂ（レンズアレイ手段、第２のレンズアレイ）と、撮像用レンズ３０と、固体撮像素子４０とが配置された状態で構成される。なお、図中の一点鎖線は、光路の中心軸を示す。これらのうち、調整用パターン板１０と、撮像用レンズ３０と、固体撮像素子４０とは前の実施形態と同様である。但し、本実施形態では、撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０を含んで一つの筐体に収めた状態で、カメラ７０が構成されている。調整用パターン板１０と凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂとは、カメラ７０の筐体の外側に設けられている。
【００８０】
また、調整用パターン板１０とカメラ７０には、それぞれ姿勢変更装置１５と４５とが設けられている。また、凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂには、それぞれ姿勢変更装置２６ａと２６ｂとが設けられている。これらの姿勢変更装置は、第１および第２の実施形態と同様に、各構成要素の位置と向きとを変更するためのものであり、制御部９０（図示せず）によって制御される。
なお、撮像用レンズ３０は、カメラ７０の所定の位置に予め固定して設けられているため、本実施形態では、撮像用レンズに対する姿勢変更装置は存在しない。
【００８１】
第１および第２の実施形態がＧＲＩＮレンズアレイを用いていたのに対して、本実施形態の特徴は凸レンズアレイを用いている点である。凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂの焦点距離をｆＡとした場合、調整用パターン板１０を、凸レンズアレイ２１ａの被写体側であって凸レンズアレイ２１ａから焦点距離ｆＡの２倍の距離の位置に配置する。そして、凸レンズアレイ２１ｂの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ｂから焦点距離ｆＡの２倍の位置を撮像できるように、撮像用レンズ３０および撮像素子４０を配置する。また、凸レンズアレイ２１ａの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ａから焦点距離ｆＡの４倍の位置に、凸レンズアレイ２１ｂを配置している。
なお、凸レンズアレイ２１ａの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ａから焦点距離ｆＡの２倍の位置に、更に、同じ焦点距離ｆＡを持つ新たな凸レンズアレイを配置するようにしても良い。
【００８２】
なお、凸レンズアレイ２１ａと２１ｂとは互いに同じレンズ配置である。言い換えれば、凸レンズアレイ２１ａと２１ｂとは同じ数の要素レンズを有しており、それらの各要素レンズの中心位置は、凸レンズアレイ２１ａと２１ｂとの間で一致するように調整する必要がある。
なお、上で述べたように、凸レンズアレイ２１ａの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ａから焦点距離ｆＡの２倍の位置に、更に、同じ焦点距離ｆＡを持つ新たな凸レンズアレイを配置する場合には、その新たな凸レンズアレイの要素レンズ数も同一であり、それらの各要素レンズの中心位置は、凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂ内のそれぞれ対応する要素レンズの中心位置と一致するように調整する必要がある。
【００８３】
図１３は、本実施形態の撮像装置における位置調整の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って説明する。
まず、ステップＳ１３１において、制御部９０の制御によって、凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂを外し、固体撮像素子４０（カメラ７０内）と、撮像用レンズ３０（カメラ７０内）と、調整用パターン板１０とが、略正対するように配置させる。
【００８４】
そして、ステップＳ１３２において、調整用パターン板１０と固体撮像素子４０との、奥行き以外の位置調整を行なう。この位置調整は、従来技術により行なうことができる。なお、前述の通り、撮像用レンズ３０と固体撮像素子４０との間の位置は、カメラ７０の筐体内において所定の位置に予め固定されている。
【００８５】
次に、ステップＳ１３３において、凸レンズアレイ２１ａを調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０との間の所定位置（位置については、前述の通り）に配置し、制御部９０から姿勢変更装置２６ａに対して制御信号を送ることによって、凸レンズアレイ２１ａの、水平方向および垂直方向の位置とあおりと回転の調整を行なう。なお、この位置とあおりと回転の調整の方法自体は、第１の実施形態において説明した通りである。
【００８６】
次に、ステップＳ１３４において、凸レンズアレイ２１ｂを凸レンズアレイ２１ａと撮像用レンズ３０との間の所定位置（位置については、前述の通り）に配置し、凸レンズアレイ２１ｂの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ｂから焦点距離ｆＡの２倍の位置が撮像できる位置にカメラ７０を配置し、そして、制御部９０から姿勢変更装置２６ｂに対して制御信号を送ることによって、凸レンズアレイ２１ｂの、水平方向および垂直方向の位置とあおりと回転の調整を行なう。なお、この位置とあおりと回転の調整の方法自体は、前の実施形態に置いて説明した通りである。
ここまでの手順により、ＧＲＩＮレンズアレイを用いた場合と同様に、凸レンズアレイを用いる場合においても、位置調整をすることができる。
【００８７】
そして、ステップＳ１３５において、制御部９０の制御により、調整用パターン板１０を取り外し、凸レンズアレイ２１ａの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ａから焦点距離ｆＡの４倍の位置に凸レンズアレイ２１ｂを配置し、凸レンズアレイ２１ｂの撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ｂから焦点距離ｆＡの２倍の位置が撮像できるように、カメラ７０の奥行き調整をして再配置する。この状態において、固体撮像素子４０で、インテグラル式立体像を撮像することができる。
【００８８】
以上述べた手順で調整することにより、ＧＲＩＮレンズアレイの代わりに凸レンズアレイ用いた撮像装置においても、固体撮像素子の位置を調整することができる。
【００８９】
以上述べた一連の手順は、制御部９０が凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂを外した状態で調整用パターン板１０と固体撮像素子４０との間の配置を調整する制御を行なう第１の過程と、制御部９０が調整用パターン板１０と撮像用レンズ３０との間に凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂを配置させた状態で凸レンズアレイ２１ａおよび２１ｂの配置を調整する制御を行なう第２の過程とを含む。
【００９０】
なお、本実施形態では、凸レンズアレイ２１ａと２１ｂの焦点距離をいずれもｆＡとしているが、凸レンズアレイ２１ａと２１ｂとで互いに異なる焦点距離の凸レンズを用いても良い。但し、この場合も、凸レンズアレイ２１ａを構成する個々の凸レンズの焦点距離は同一とし、また、凸レンズアレイ２１ｂを構成する個々の凸レンズの焦点距離は同一とする。
【００９１】
［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と共通の事項については記載を省略する。
図１４は、第５の実施形態による撮像装置の要部構成を示す概略図である。
図示するように、この撮像装置は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側主点位置に拡散板６０を設けている。図示する構成のうち、拡散板以外の部分については、第１の実施形態と同様の構成である。
あるいは、第２又は第３の実施形態の構成において、同様にＧＲＩＮレンズアレイ２０の撮像素子側主点位置に、拡散板６０を設けるようにしても良い。
また、第４の実施形態の構成において、凸レンズアレイ２１ｂ（撮像素子側の凸レンズアレイ）の撮像素子側であって凸レンズアレイ２１ｂから前記焦点距離ｆＡの２倍の位置に、拡散板６０を設けるようにしても良い。
【００９２】
いずれの場合も、拡散板６０には姿勢変更装置６５（図示せず）が設けられており、この姿勢変更装置６５も制御部９０（図示せず）からの制御により拡散板６０の姿勢を変更する。そして、制御部９０からの制御信号により、姿勢変更装置６５は、拡散板の回転、あおり、奥行きの配置の調整を行なえるようになっている。
【００９３】
この拡散板６０としては、例えば、透明なガラス板やプラスチック板の片面を擦りガラス状に加工したものや、ガラス内に乳白色の光拡散物質を分散させたものを用いる。この拡散板６０は、ＧＲＩＮレンズアレイ２０あるいは凸レンズアレイ２１ｂから出射される光を拡散させる作用を持つ。従って、本実施形態による撮像装置では、固体撮像素子４０で取得される画像において、レンズアレイを構成する各々の要素レンズのエッジを目立たなくすることができるという効果がある。
【００９４】
なお、上述した実施形態における撮像装置の一部、例えば、制御部の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００９５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施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等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、インテグラル式の立体像（静止画又は動画）を撮像するために利用することができる。特に高精細かつ高品位なインテグラル式立体像を撮像するために利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０  調整用パターン板
２０  ＧＲＩＮレンズアレイ（レンズアレイ手段）
２１ａ，２１ｂ  凸レンズアレイ（レンズアレイ手段）
３０  撮像用レンズ
４０，４０ａ，４０ｂ  固体撮像素子（撮像手段）
５０  プリズム（分光手段）
６０  拡散板
７０  カメラ
１５，２５，２６ａ，２６ｂ，３５，４５，４５ａ，４５ｂ  姿勢変更装置（姿勢変更手段）
６５  姿勢変更装置（姿勢変更手段）
９０  制御部
【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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