(57)【要約】【課題】  本発明は、撮像装置及び撮像素子に関し、例えば立体視に供する画像の撮像、視差を利用した測距に適用して、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができるようにする。【解決手段】  本発明は、レンズ２からの入射光Ｌ１を複数の光束Ｌ１１、Ｌ１２に分離した後、指向性の異なる撮像素子１１Ｒ、１１Ｌで撮像して視差を有する画像ＳＲ、ＳＬを取得する。【選択図】        図１
2006165601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズからの入射光を複数の光束に分割する分割光学系と、
前記光束をそれぞれ受光して撮像結果を出力する複数の撮像素子とを有し、
少なくとも前記複数の撮像素子のうちの第１及び第２の撮像素子は、
指向性が異なるように形成されて、視差を有する撮像結果を出力する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の撮像素子は、
撮像面に対して最大感度となる入射角の方向が異なる方向となるように形成されて、指向性が異なるように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の撮像素子は、
マトリクス状に配置した受光素子に、それぞれオンチップマイクロレンズを配置して形成され、
前記オンチップマイクロレンズによる入射瞳を各受光素子に対して偏らせることにより、指向性が異なるように形成れた
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の撮像素子は、
マトリクス状に配置した受光素子に、それぞれオンチップマイクロレンズを配置して形成され、
各受光素子に対して前記オンチップマイクロレンズを偏らせて配置することにより、指向性が異なるように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の撮像素子は、
マトリクス状に配置した受光素子に、それぞれオンチップマイクロレンズを配置して形成され、
前記オンチップマイクロレンズに設けた遮光部により入射光を部分的に遮光することにより、指向性が異なるように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の撮像素子は、
マトリクス状に配置した受光素子に、それぞれオンチップマイクロレンズを配置して形成され、
前記オンチップマイクロレンズの表面形状の設定により、指向性が異なるように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像面に沿った方向に前記第１及び又は第２の撮像素子を可動させるアクチュエータを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
立体視による立体画像を表示する表示装置により、前記第１及び第２の撮像素子による撮像結果を表示可能に、前記第１及び第２の撮像素子による撮像結果を出力する出力手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の撮像素子による撮像結果の比較により、被写体までの距離を計測する画像処理手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
レンズからの入射光を少なくとも第１及び第２の光束に分割し、前記第１及び第２の光束より視差を有する撮像結果を生成する撮像装置に適用されて、前記第１又は第２の光束を受光して前記撮像結果を出力する撮像素子であって、
撮像面の正面方向に対して偏った特性に指向性が設定された
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項１１】
マトリクス状に配置した受光素子に、それぞれオンチップマイクロレンズを配置して形成され、
前記オンチップマイクロレンズによる入射瞳を各受光素子に対して偏らせて前記指向性が設定された
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像素子に関し、例えば立体視に供する画像の撮像、視差を利用した測距に適用することができる。本発明は、レンズからの入射光を複数の光束に分離した後、指向性の異なる撮像素子でこれらの光束をそれぞれ撮像して視差を有する画像を取得することにより、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体視に供する画像の撮像装置が、特開２００３−７９９４号公報等に提案されるようになされている。ここでこの特開２００３−７９９４号公報に開示の撮像装置は、１つの撮像素子を形成する多数の画素をグループ分けし、オンチップマイクロレンズの遮光により、最大感度となる入射角の方向を各グループで異ならせ、これにより１つの撮像素子の工夫により視差を有する複数の画像を撮像するようになされている。
【０００３】
しかしながらこのようにオンチップマイクロレンズの遮光により、最大感度となる入射角の方向を各グループで異ならせる場合にあっては、撮像素子の作成が困難になる問題がある。
【０００４】
また１つの撮像素子を形成する多数の画素をグループ分けした分、解像度が低下し、これにより十分な解像度を確保しようとすると、画素を小型化、狭ピッチ化する必要があり、これによっても撮像素子の作成が困難になる問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決する１つの方法として、光学系の工夫により視差を有する２つの光束を生成し、各光束をそれぞれ撮像素子により撮像する方法が考えられるが、この方法の場合、光学系の構成が煩雑になる問題がある。
【特許文献１】特開２００３−７９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができる撮像装置、この撮像装置に適用される撮像素子を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、撮像装置に適用して、レンズからの入射光を複数の光束に分割する分割光学系と、前記光束をそれぞれ受光して撮像結果を出力する複数の撮像素子とを有し、少なくとも前記複数の撮像素子のうちの第１及び第２の撮像素子は、指向性が異なるように形成されて、視差を有する撮像結果を出力する。
【０００８】
また請求項１０の発明においては、レンズからの入射光を少なくとも第１及び第２の光束に分割し、前記第１及び第２の光束より視差を有する撮像結果を生成する撮像装置に適用されて、前記第１又は第２の光束を受光して前記撮像結果を出力する撮像素子に適用して、撮像面の正面方向に対して偏った特性に指向性が設定されてなるようにする。
【０００９】
請求項１の構成により、撮像装置に適用して、レンズからの入射光を複数の光束に分割する分割光学系と、前記光束をそれぞれ受光して撮像結果を出力する複数の撮像素子とを有し、少なくとも前記複数の撮像素子のうちの第１及び第２の撮像素子は、指向性が異なるように形成されて、視差を有する撮像結果を出力すれば、光学系により視差を有する光束を形成しなくてもよいことにより、光学系の構成を簡略化して簡易に作成することができる。また撮像素子においては、単に指向性を異ならせればよいことにより、撮像素子についても、簡易に作成し得、また解像度についても、簡易に増大させることができる。
【００１０】
これにより請求項１０の構成によれば、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができる撮像素子を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１３】
（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係る撮像装置を示すブロック図である。この撮像装置１は、立体視の表示に供する画像の撮像装置であり、視差を有する右目用及び左目用の画像を撮像し、その撮像結果による右目用及び左目用の画像データＤＲ及びＤＬを出力する。
【００１４】
ここでレンズ２は、図示しないコントローラの制御により焦点距離、フォーカス、絞りを可変して入射光を撮像部３に集光する。撮像部３は、このレンズ２の出射光より右目用の画像及び左目用の画像を撮像し、その撮像結果である右目用及び左目用の撮像信号ＳＲ及びＳＬを出力する。ガンマ補正回路４Ｒ及び４Ｌは、それぞれ右目用及び左目用の撮像信号ＳＲ及びＳＬのガンマを補正して出力し、アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５Ｒ及び５Ｌは、それぞれガンマ補正回路４Ｒ及び４Ｌから出力される右目用及び左目用の撮像信号ＳＲ及びＳＬをアナログディジタル変換処理して、右目用及び左目用の画像データＤＲ及びＤＬを出力する。信号処理回路６Ｒ及び６Ｌは、それぞれ右目用及び左目用の画像データＤＲ及びＤＬをホワイトバランス調整等して出力し、メモリカード７は、この信号処理回路６Ｒ及び６Ｌから出力される右目用及び左目用の画像データＤＲ及びＤＬを記録して保持する。この撮像装置１では、このメモリカード７を着脱可能に保持し、これによりこのメモリカード７を取り外して立体視に係る表示装置に装着することにより、この撮像装置１で取得した画像を立体視による立体画像として表示できるようになされている。
【００１５】
これらによりこの撮像装置１では、撮像部３で得られる右目用及び左目用の撮像結果を並列処理して右目用及び左目用の画像データＤＲ及びＤＬを記録するようになされている。またメモリカード７は、立体視による立体画像を表示する表示装置により撮像結果を表示可能に、画像データＤＲ及びＤＬによる撮像結果を出力する出力手段を構成するようになされている。
【００１６】
ここで図１は、撮像部３の構成を詳細に示す断面図である。撮像部３は、レンズ２からの入射光Ｌ１をビームスプリッタ１０により入射角特性の等しい２つの光束Ｌ１１、Ｌ１２に分解し、これら２つの光束Ｌ１１、Ｌ１２をそれぞれ右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌにより撮像する。
【００１７】
ここでこれら右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌは、最大感度となる入射角の方向が撮像面の正面方向より偏った方向に設定され、この偏った方向が異なる方向に設定される。これにより撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌは、それぞれ撮像面の正面方向に対して偏った特性に指向性が設定されて、指向性が異なるように形成される。撮像部３は、これら右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌによる撮像結果を右目用及び左目用の撮像信号ＳＲ及びＳＬとして出力する。
【００１８】
これによりこの撮像装置１では、光学系による入射光を入射角特性の等しい２つの光束に分離した後、各光束をそれぞれ右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌにより撮像して視差を有する右目用及び左目用の撮像結果を取得するようになされ、その分、光学系により視差を有する２つの光束を生成する場合に比して、光学系の構成を簡略化し、さらには小型化するようになされている。
【００１９】
右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌは、例えばＣＣＤ固体撮像素子であり、半導体基板１２上にマトリクス状にフォトセンサ１３、このフォトセンサ１３による蓄積電荷を順次転送して出力するレジスタが形成された後、表面にカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ１４が形成されて作成される。右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌは、このオンチップマイクロレンズ１４による入射瞳の設定により、最大感度となる入射角の方向が撮像面の正面方向より偏った方向に設定される。
【００２０】
具体的に、右目用の撮像素子１１Ｒは、フォトセンサ１３に対して、所定間隔ＴＲだけオンチップマイクロレンズ１４が水平方向に偏って作成される。また左目用の撮像素子１１Ｌは、フォトセンサ１３に対して、右目用の撮像素子１１Ｒとは逆方向に、所定間隔ＴＬだけオンチップマイクロレンズ１４が偏って作成される。
【００２１】
これにより右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌは、ビームスプリッタ１０により分離された２つの光束Ｌ１１、Ｌ１２から、それぞれ右目用及び左目用に係る到来方向の光を選択的に入射して受光し、視差を有する右目用及び左目用の撮像結果を出力するようになされている。
【００２２】
（２）実施例の動作
以上の構成において（図１及び図２）、レンズ２より入射した光Ｌ１は、ビームスプリッタ１０により入射角特性の等しい２つの光束Ｌ１１及びＬ１２に分離され、それぞれ右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌの撮像面に集光される。ここでこれら右目用及び左目用の撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌでは、オンチップマイクロレンズ１４が逆方向に偏って設けられて、撮像面に対して最大感度となる入射角の方向が異なる方向となるようにして指向性が異なるように形成されていることにより、これら２つの光束Ｌ１１及びＬ１２は、右目及び左目に対応する到来方向からの光のみが選択的に撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌのフォトセンサ１３に入射して光電変換処理される。
【００２３】
これによりこの撮像装置１では、１つの光学系による入射光を入射角特性の等しい２つの光束Ｌ１１及びＬ１２に分離した後、撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌにより受光して視差を有する右目用及び左目用の撮像結果を取得し、その分、光学系により視差を有する２つの光束に分離して処理する場合に比して、光学系の構成を簡略化し、さらには小型化できるようになされている。
【００２４】
また撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌにおいては、それぞれ最大感度となる入射角の方向が右目用及び左目用の撮像結果に対応する入射方向となるようにオンチップマイクロレンズ１４により入射瞳を設定すればよいことにより、例えば１つの撮像素子上に、右目用及び左目用の画素をグループ化して設ける場合のように、専用にオンチップマイクロレンズ１４を作成しなくても、作成することができ、その分、簡易に作成することができる。
【００２５】
また解像度についても、１つの撮像素子上に右目用及び左目用の画素を設ける場合に比して、画素を小型化、狭ピッチ化しなくても、解像度を容易に増大することができる。また例えば一方の撮像素子のみ高解像度化して見かけの解像度を増大させる等の工夫を試みることもでき、これによっても解像度を容易に増大させることができる。
【００２６】
これらによりこの実施例においては、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができるようになされている。
【００２７】
またさらにこの撮像装置１においては、このようなオンチップマイクロレンズ１４による入射瞳の設定が、フォトセンサ１２に対して、水平方向にオンチップマイクロレンズ１４を偏らせて形成されていることにより、撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌにおいては、通常の撮像素子の製造工程において、単にオンチップマイクロレンズ１４の作成に係る一連のマスクを位置ずらしして作成することができ、これにより一段と簡易な構成により作成することができるようになされている。
【００２８】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、レンズによる入射光を２つの光束に分離した後、指向性の異なる撮像素子で撮像して視差を有する画像を取得することにより、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができる。
【００２９】
またこのとき最大感度となる入射角の方向が異なるように形成して、撮像素子の指向性を異ならせることにより、立体視に適用して好適に視差を有する撮像結果を得ることができる。
【００３０】
またオンチップマイクロレンズ１４をそれぞれ水平方向に偏らせて、最大感度となる入射角の方向を異ならせることにより、一段と簡易にこの種の撮像素子、撮像装置を作成することができる。
【００３１】
これにより撮像素子についてみれば、撮像面の正面方向に向いた特性より偏った特性に指向性を設定することにより、立体視に係る撮像に関して、簡易に作成することができ、かつ容易に解像度を増大させることができる
【実施例２】
【００３２】
図３は、図１との対比により本発明の実施例２に係る撮像装置に適用される撮像部を示す断面図である。この実施例に係る撮像装置は、図１について上述した撮像部２に代えて、この図３に示す撮像部２３が適用される点を除いて、実施例１について上述した撮像装置１と同一に構成される。
【００３３】
ここでこの撮像部２３においては、レンズ２からの入射光をビームスプリッタ１０により入射角特性の等しい２つの光束Ｌ１１及びＬ１２に分離し、各光束Ｌ１１及びＬ１２をそれぞれ右目用及び左目用の撮像素子２４Ｒ及び２４Ｌにより受光して視差を有する右目用及び左目用の撮像信号ＳＲ及びＳＬを生成する。
【００３４】
撮像素子２４Ｒ及び２４Ｌは、それぞれ通常の撮像素子と同様に、各フォトセンサ１３にオンチップマイクロレンズ１４が設けられ、各オンチップマイクロレンズ１４の表面に遮光部２５が設けられる。撮像素子２４Ｒ及び２４Ｌは、この遮光部２５により入射光を部分的に遮光し、これにより実施例１について上述した撮像素子１１Ｒ及び１１Ｌと同様に、指向性が異なるように形成される。なおこの遮光部２５は、例えば金属膜の蒸着等により、さらには遮光性のインクを部分的に付着させること等により形成される。
【００３５】
この実施例によれば、オンチップマイクロレンズに設けた遮光部により入射光を部分的に遮光することにより、指向性を異ならせるようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３６】
この実施例に係る撮像装置においては、実施例１について上述した右目用及び左目用の撮像素子により視差を有する画像を取得するようにして、オンチップマイクロレンズの表面形状の設定により、右目用及び左目用の撮像素子で指向性を異ならせるようにする。
【００３７】
この実施例のように、オンチップマイクロレンズの表面形状の設定により、指向性を異ならせるようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００３８】
この実施例に係る撮像装置は、実施例１〜３について上述した構成において、右目用及び左目用の撮像素子にそれぞれマイクロアクチュエータが設けられ、このマイクロアクチュエータの駆動により右目用及び左目用の撮像素子をそれぞれ撮像面に沿って水平方向に可動できるように作成される。
【００３９】
この撮像装置は、例えばオートフォーカス機構と連動させて、被写体までの距離に応じてマイクロアクチュエータを可動するように形成され、これにより視差の大きさを変更できるようになされている。
【００４０】
この実施例においては、撮像面に沿った方向に撮像素子を可動させるアクチュエータを設けることにより、立体視に係る視差を適切に設定することができ、その分、立体画像を一段と臨場感の高いものとすることができる。
【実施例５】
【００４１】
なお上述の実施例においては、右目用及び左目用の撮像素子の双方について、指向性を偏らせる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な特性を確保できる場合には、右目用又は左目用の撮像素子の一方についてのみ、指向性を偏らせるようにしてもよい。
【００４２】
さらに上述の実施例においては、右目用及び左目用による２つの撮像素子で視差を有する撮像結果を取得する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、２つ以上の複数の撮像素子において、撮像素子間で視差を有する撮像結果を取得する場合に広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施例においては、視差を有する撮像結果を同時並列的に出力する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、時分割多重化して出力する場合等、表示装置への出力方法にあっては、種々の手法を広く適用することができる。
【００４４】
また上述の実施例においては、本発明を立体視に係る撮像装置に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、視差を有する画像を画像処理手段により比較して視差により距離を測定する測距装置等にも広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、立体視に供する画像の撮像、視差を利用した測距に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係る撮像装置に適用される撮像部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る撮像装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例２に係る撮像装置に適用される撮像部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１……撮像装置、２……レンズ、３……撮像部、１０……ビームスプリッタ、１２……半導体基板、１３……フォトディテクタ、１１Ｒ、１１Ｌ、２４Ｒ、２４Ｌ……撮像素子、１４……オンチップマイクロレンズ
【図１】
2006165601.tif 000003
【図２】
2006165601.tif 000004
【図３】
2006165601.tif 000005