(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズを通じて異なる視点の画像を撮像する撮像装置であって、
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にそれぞれ受光させる複数のマイクロレンズと、
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、前記結像レンズの射出瞳における第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受光素子に受光させる複数の第１偏向光学要素を有する偏向部と、
前記複数の第１受光素子の撮像信号、および、前記射出瞳における第２瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の第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画像信号生成部と
を備え、
前記偏向部は、
前記複数の第２受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記射出瞳における前記第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受光素子に受光させる複数の第２偏向光学要素
をさらに有し、
前記偏向部が有する前記複数の第１偏向光学要素及び前記複数の第２偏向光学要素は、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プリズム要素であり、
前記撮像装置は、
前記結像レンズの光軸に対する前記界面の傾きを制御することにより、前記界面による被写体光の偏向特性を制御する制御部
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記界面を第１の傾きに傾斜させ、前記第２瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記界面を第２の傾きに傾斜させ、
前記偏向部は、
前記第１液体および前記第２液体を保持するハウジングと、
前記ハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第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、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貫通孔が複数形成され、
前記制御部は、前記貫通孔の第１側面部での前記界面の位置と前記第１側面部に対向する第２側面部での前記界面の位置とを制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御する、
撮像装置。
【請求項２】
前記第１側面部は前記光軸に沿って第１の厚みを持ち、前記第２側面部は前記光軸に沿って第２の厚みを持ち、
前記制御部は、前記第１瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記貫通孔内を前記第１液体が充填された状態に制御し、前記第２瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記貫通孔内を前記第２液体が充填された状態に制御する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記仕切板は、前記第１液体の側において平面状の端面を持つ
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、
前記仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、前記列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、
前記第１仕切部は、前記光軸の方向に沿って前記第１の厚み側面部を両側部に持ち、
前記第２仕切部は、前記光軸の方向に沿って前記第２の厚みの側面部を両側部に持ち、
複数の前記貫通孔は、前記第１仕切部の側面部と、前記第１仕切部に隣り合う前記第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成される
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１液体を保持する領域の内圧を制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御する
請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記偏向部は、
前記受光部が有する前記複数の受光素子のうちの複数の第３受光素子に対応して設けられ、前記射出瞳における第３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３受光素子に受光させる複数の第３偏向光学要素
をさらに有する請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、
前記複数の第１偏向光学要素と前記複数の第２偏向光学要素とは、複数の行に交互に配置される
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御部は、被写体までの距離に応じて、
前記光軸に対する前記界面の傾きを制御し、前記射出瞳の異なる領域を通過した被写体
を前記第１及び第２受光素子に受光させる
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御部は、
被写体までの距離が近いほど、前記第１瞳領域のうち前記射出瞳の中心に近い領域を通過した被写体光を前記第１受光素子に受光させるとともに、前記第２瞳領域のうち前記射出瞳の中心に近い領域を通過した被写体光を前記第２受光素子に受光させるように、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御し、
被写体までの距離が遠いほど、前記第１瞳領域のうち前記射出瞳の中心から離れた領域を通過した被写体光を前記第１受光素子に受光させるとともに、前記第２瞳領域のうち前記射出瞳の中心から離れた領域を通過した被写体光を前記第２受光素子に受光させるように、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御する
請求項８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、撮像装置に関し、特に多視点の画像を取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像技術に関して、例えば特許文献１−５に記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、レンズの瞳の大きさを光シャッターで制限しその瞳を移動させながら撮影することで多数の視差画像（連続視差画像）を取得したり、マイクロレンズアレイの各レンズにＣＣＤの各素子を対応させ、ＣＣＤ素子群の特定位置のデータをサンプリングし画像として再構成することで異なる視点からの画像を取得することができるようになっている。
【０００４】
また特許文献２および３には、焦点検出のために遮光板または遮光膜で瞳制限する技術が記載されている。具体的には特許文献２では、ＣＣＤの測距用画素に、画素中心から偏心した開口部を有する遮光層を形成している。そして開口部の位置が異なる複数の画素群を設け、これら画素群同士での画素信号の位相差を利用してＡＦ制御を行っている。一方特許文献３では、位相差検出用の光電変換セルに遮光板を設け、受光素子への到達光を出射した瞳領域の大きさを射出瞳全域の半分より小さいサイズに制限することで、撮像素子に形成される被写体像のボケ度合いを減少させ、位相差式焦点検出の可能性を向上させている。
【０００５】
さらに特許文献４および５では、プリズムを用いて瞳分割する技術が記載されている。具体的には特許文献４では、３次元検査用装置の受光器の前にプリズムラスタを配置して、照射被検体点のそれぞれの画像用の瞳分割の作用をさせている。一方特許文献５では、プリズムアレイを用いて瞳分割することで受光素子上の像ずれを検出し、焦点状態を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７５３２０１号公報
【特許文献２】特許第３５９２１４７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９２６０５号公報
【特許文献４】特開平１０−２１３７５１号公報
【特許文献５】特公平８−２３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多視点の画像を得るためには、視点をきちんと分離しなければならない。しかしながら、特許文献１に記載の技術では光シャッターの開口位置制御や受光素子の移動等の制御が必要になるという問題がある。また特許文献２−５に記載の技術では、瞳分離／制限の手段としてのマイクロレンズ、遮光板または遮光膜、プリズム等の要素が単独で用いられているため、視点分離可能な範囲がこれら要素の特性によって制約を受け十分に視点分離できない場合があり、また視点位置の設計の自由度が低いという課題がある。さらに従来の技術では、上述のような瞳分離／制限手段を用いずに光軸を離間させた複数のレンズ系を用いると、撮像装置が大型になってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、視点をきちんと分離できるとともに多視点撮影機能をコンパクトに実装できる撮像装置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】
【０００９】
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異なる視点の画像を撮像する撮像装置であって、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にそれぞれ受光させる複数のマイクロレンズと、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、結像レンズの射出瞳における第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受光素子に受光させる複数の第１偏向光学要素を有する偏向部と、複数の第１受光素子の撮像信号、および、射出瞳における第２瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の第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画像信号生成部とを備える。
【００１０】
偏向部は、複数の第２受光素子にそれぞれ対応して設けられ、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。
【００１１】
偏向部が有する複数の偏向光学要素はそれぞれ、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プリズム要素であり、撮像装置は、結像レンズの光軸に対する界面の傾きを制御することにより、界面による被写体光の偏向特性を制御する制御部をさらに備えてよい。
【００１２】
制御部は、第１瞳領域を通過した被写体光を受光素子に受光させる場合に、界面を第１の傾きに傾斜させ、第２瞳領域を通過した被写体光を受光素子に受光させる場合に、界面を第２の傾きに傾斜させてよい。
【００１３】
偏向部は、第１液体および第２液体を保持するハウジングと、ハウジングの内部を、光軸に沿って第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、複数の液体プリズム要素が形成される位置に対応して貫通孔が複数形成され、制御部は、貫通孔の第１側面部での界面の位置と第１側面部に対向する第２側面部での界面の位置とを制御することにより、光軸に対する界面の傾きを制御してよい。
【００１４】
第１側面部は光軸に沿って第１の厚みを持ち、第２側面部は光軸に沿って第２の厚みを持ち、制御部は、第１瞳領域を通過した被写体光を受光素子に受光させる場合に、貫通孔内を第１液体が充填された状態に制御し、第２瞳領域を通過した被写体光を受光素子に受光させる場合に、貫通孔内を第２液体が充填された状態に制御してよい。
【００１５】
仕切板は、第１液体の側において平面状の端面を持つ。
【００１６】
複数の受光素子はマトリクス状に配置され、仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、第１仕切部は、光軸の方向に沿って第１の厚み側面部を両側部に持ち、第２仕切部は、光軸の方向に沿って第２の厚みの側面部を両側部に持ち、複数の貫通孔は、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。
【００１７】
制御部は、第１液体を保持する領域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してよい。
【００１８】
偏向部は、受光部が有する複数の受光素子のうちの複数の第３受光素子に対応して設けられ、射出瞳における第３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３受光素子に受光させる複数の第３偏向光学要素をさらに有してよい。
【００１９】
複数の受光素子はマトリクス状に配置され、複数の第１偏向光学要素と複数の第２偏向光学要素とは、複数の行に交互に配置される。
【００２０】
制御部は、被写体までの距離に応じて、光軸に対する界面の傾きを制御し、射出瞳の異なる領域を通過した被写体を第１及び第２受光素子に受光させるようにしてよい。
【００２１】
制御部は、被写体までの距離が近いほど、第１瞳領域のうち射出瞳の中心に近い領域を通過した被写体光を第１受光素子に受光させるとともに、第２瞳領域のうち射出瞳の中心に近い領域を通過した被写体光を第２受光素子に受光させるように、光軸に対する界面の傾きを制御し、被写体までの距離が遠いほど、第１瞳領域のうち射出瞳の中心から離れた領域を通過した被写体光を第１受光素子に受光させるとともに、第２瞳領域のうち射出瞳の中心から離れた領域を通過した被写体光を第２受光素子に受光させるように、光軸に対する界面の傾きを制御するようにしてよい。
【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】
本発明によれば、マイクロレンズで瞳制限するとともに視点をプリズム（偏光光学要素）で選択しているので、レンズやプリズム等を単独で用いる場合と比較して視点をきちんと分離して多視点画像を撮影することができ、また視点位置の設計の自由度を高めることができる。さらに光軸を離間させた複数のレンズ系を用いる必要がないので、多視点撮影機能をコンパクトに実装できる。
【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】偏向部１４０の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】光軸に垂直面で切断した偏向部１４０の模式断面図である。
【図４】撮像装置１０が生成する画像の一例を示す図である。
【図５】偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。
【図６】偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す図である。
【図７】偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す図である。
【図８】仕切板２４２の変形例を示す図である。
【図９】仕切板２４２の他の変形例を示す図である。
【図１０】図９の例における仕切板２４２の断面斜視図を示す図である。
【図１１】仕切板２４２の他の変形例を示す図である。
【図１２】偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す図である。
【図１３】仕切り版２４２の更なる他の変形例を示す図である。
【図１４】図１３に示す構成における偏向角を模式的に示す図である。
【図１５】図１３及び図１４に示す構成における、瞳領域と光束との関係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、異なる視点の画像を撮像する装置として機能する。特に、撮像装置１０に係る光学構成は、視点をきちんと分離しつつ多視点撮影機能をコンパクトに実装できる撮像装置を提供する。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。
【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。光学装置１１５は、レンズ１１０の射出瞳１２０の右側瞳領域１２２を通過した光と、射出瞳１２０の左側瞳領域１２４を通過した光とを、受光部１６０上の異なる領域に受光させる。受光部１６０は、当該異なる領域で受光した光による信号を画像信号として画像信号生成部１７０に供給する。画像信号生成部１７０は、当該画像信号から、異なる視点の画像を生成する。
【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。マイクロレンズ１５２は、受光素子１６２のそれぞれへの光束が通過する射出瞳１２０の大きさを制限する。マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。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に受光させる屈折力を有してよい。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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。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。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。
【００３３】
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、異なる視点の画像を示す画像信号を生成する。本例では、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。右視点画像の画像信号および左視点画像の画像信号を、それぞれ右視点画像および左視点画像と呼ぶ場合がある。
【００３４】
なお、本図では、受光素子１６２がマイクロレンズ１５２の作用により射出瞳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のうちの右側瞳領域１２２および左側瞳領域１２４を白ヌキで示した。そして、右側瞳領域１２２および左側瞳領域１２４以外の領域を、斜線で示した。このことは、右側瞳領域１２２および左側瞳領域１２４以外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。
【００３５】
また、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。また、プリズム要素１４２ａおよびプリズム要素１４２ｃは、第１偏向光学要素の一例であり、プリズム要素１４２ｂおよびプリズム要素１４２ｄは、第２偏向光学要素の一例とする。
【００３６】
すなわち、プリズム要素１４２ａ、ｃ・・・は、複数の受光素子１６２のうちの複数の第１受光素子１６２ａ、ｃ・・・にそれぞれ対応して設けられ、結像レンズの射出瞳１２０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１５２ａ、ｃ・・・を介して対応する第１受光素子１６２に受光させる。また、プリズム要素１４２ｂ、ｄ・・・は、複数の第２受光素子１６２ｂ、ｄ・・・にそれぞれ対応して設けられ、射出瞳１２０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１５２ｂ、ｄ・・・を介して対応する第２受光素子１６２ｂ、ｄ・・・に受光させる。画像信号生成部１７０は、第１瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の受光素子１６２の撮像信号、および、射出瞳１２０における第２瞳領域を通過した被写体光を受光する他の複数の受光素子１６２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。
【００３７】
なお、制御部１８０は、偏向部１４０が被写体光を偏向させる向きを制御する。例えば、制御部１８０は、プリズム要素１４２のプリズム角を制御する。偏向部１４０による偏向の向きを制御部１８０が制御することより、例えば、各受光素子にいずれの瞳領域を通過する光を受光させるかを制御することができる。制御部１８０による具体的な制御内容については後述する。
【００３８】
画像記録部１９０は、画像信号生成部１７０が生成した右視点画像および左視点画像を取得して記録する。画像記録部１９０は、右視点画像および左視点画像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、右視点画像および左視点画像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。画像記録部１９０は、不揮発性メモリに当該画像を記録してよい。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の外部に画像を出力してもよい。
【００３９】
以上に説明した撮像装置１０によると、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して多視点画像を撮影することができる。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。またマイクロレンズ１５２及びプリズム要素により受光素子１６２が受光する瞳領域の位置を制御しているので、視点位置設計の自由度が高い。なお、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。
【００４０】
図２は、偏向部１４０の構成の一例を模式的に示す。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
貫通孔２５０ａは、持つ側面部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、厚みの異なる仕切板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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、交互に繰り返し形成される。
【００４８】
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の端部２６０−２および端部２６２−２に界面が担持される。
【００４９】
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、マイクロレンズ１５２の作用により、射出瞳１２０のうちの光軸まわりの一部領域を通過する光を受光する。したがって、画像信号生成部１７０は、複数の受光素子１６２の撮像信号から、いわば中央視点の画像を画像信号を生成することができる。また、この画像は、光軸まわりを通過する光による像であるので、レンズ１１０の収差の影響が小さい画像となる。本状態の界面によれば、レンズ系１００の低収差部分を用いることで、高空間周波数領域の信号を高く伝達することできる。すなわち撮像系のＭＴＦ特性を向上することができ、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、被写界進度を拡大することができる。
【００５０】
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の端部２６０−１および端部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。本例では、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。制御部１８０は、レンズ系１００の光軸に対する界面の傾きを制御することにより、被写体光の偏向特性を制御することができる。制御部１８０は、プリズム角を、本図の実線で示した傾きと、本図の破線で示した傾きとを交互に切り替えて撮像させる。撮像装置１０は、界面が実線で示した傾きに制御された状態で撮像することで、右視点画像と左視点画像とを同時に撮像することができる。また、界面が破線で示した傾きに制御された状態で撮像することで、光軸中心を視点とする画像である中央視点画像を撮像することができる。このため、撮像装置１０は、３視点の画像を提供することができる。
【００５５】
図３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２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。
【００５６】
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。
【００５７】
図２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。
【００５８】
このように、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚み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の厚み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。
【００５９】
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。
【００６０】
図４は、撮像装置１０が生成する画像の一例を示す。画像信号生成部１７０は、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、距離感のある立体視画像を提供することができる。
【００６３】
図５は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す。図２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２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２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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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２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。
【００６７】
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２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。偏向部１４０−１によれば、左視点画像を撮像できる第１状態と、中央視点画像を撮像できる第２状態とを切り替えて、撮像することができる。
【００６８】
図６は、偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す。図５に例示した偏向部１４０−１では、左視点画像を撮像できる第１状態と、中央視点画像を撮像できる第２状態とを切り替えて、撮像することができる。本図に例示する偏向部１４０−２は、第２状態で右視点画像を撮像する構成を持つ点が、図５に例示した偏向部１４０−１とは異なる。
【００６９】
具体的には、仕切板２４２の第１液体領域２１０側の面形状が、図５に例示した偏向部１４０−１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。仕切板２４２の第１液体領域２１０側の面形状の違いを特に説明するので、駆動部２９０によって第２状態に制御されている場面を図示する。そして、第２状態で貫通孔２５０に形成される界面を実線で示す。プリズム要素６８１のように破線で示した界面は、図５において破線で例示した界面と同じである。
【００７０】
仕切板２４２は、第２液体領域２２０側と第１液体領域２１０側とで略同一の面形状を持つ。貫通孔２５０ａ〜ｄの一方の面を形成する側面部６５２ａ〜ｄは、図５に例示した側面部５５２と同様、第１の厚さを有する。他方の面では貫通孔２５０ａ〜ｄは、図５に例示した第２の厚さを有する側面部５５４に替えて、仕切部６４０−２〜５が有する第３の厚さの側面部６５４ａ〜ｄにより形成される。第３の厚さは、第２の厚さより大きい。具体的には、第３の厚さは、仕切板２４２の第１液体領域２１０側の面が第２液体領域２２０側の面と略同形状となる厚さを持つ。
【００７１】
したがって、貫通孔２５０に第２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６８２のような実線で図示される界面が形成される。他の貫通孔２５０にも、プリズム要素６８２と同一のプリズム角を持つプリズム要素が形成される。本図の実線で図示した界面で形成されるプリズム要素１４２によると、受光素子１６２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。このため、受光部１６０が有する受光素子１６２によって、右視点画像を撮像することができる。したがって、受光素子１６２を有効に使用することができ、同一タイミングで撮像した解像力の高い右視点画像を提供することができる。本図に例示した偏向部１４０−２によれば、左視点画像を撮像できる第１状態と、右視点画像を撮像できる第２状態とを切り替えて、撮像することができる。
【００７２】
このように、制御部１８０は、左側瞳領域１２４を通過した被写体光を受光素子１６２に受光させる場合に、界面を第１の傾きに傾斜させ、右側瞳領域１２２を通過した被写体光を受光素子１６２に受光させる場合に、界面を第２の傾きに傾斜させる。具体的には、制御部１８０は、左側瞳領域１２４を通過した被写体光を受光素子１６２に受光させる場合に、貫通孔内を第１液体が充填された状態に制御し、左側瞳領域１２４を通過した被写体光を受光素子１６２に受光させる場合に、貫通孔内を第２液体が充填された状態に制御する。
【００７３】
図７は、偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す。図２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状態とを切り替えて、撮像することができる。本図に例示する偏向部１４０−３は、第２状態でも右視点画像および左視点画像を撮像できる構成を持つ点が、図２に例示した偏向部１４０とは異なる。
【００７４】
具体的には、仕切板２４２は、第１液体領域２１０側に、第２液体領域２２０側と同形状の面を持つ。仕切板２４２の第２液体領域２２０側の面は、図２に例示した仕切板２４２と同じである。なお、本図では、仕切板２４２の第１液体領域２１０側の面形状の違いを特に説明するので、駆動部２９０によって第２状態に制御されている場面を図示する。そして、第２状態で貫通孔２５０に形成される界面を実線で示す。プリズム要素７８１のように破線で示した界面は、図２において破線で示した界面と同じである。
【００７５】
具体的には、仕切板２４２が、仕切部２４０−２および仕切部２４０−４に替えて、第３の厚さを持つ仕切部７４０−２および仕切部７４０−４を持つ点が、図２に例示した偏向部１４０と異なる。その他の点は、図２等に関連して説明した構成と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
貫通孔２５０に第２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７８２のような実線で図示される界面が形成される。つまり、第１状態と第２状態との間で、形成される界面はレンズ系１００の光軸に垂直面に対して対称となる。したがって、第１状態で貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を左側瞳領域１２４を通過したものに制限する。一方、第２状態で貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を右側瞳領域１２２を通過したものに制限する。貫通孔２５０ｃに形成されるプリズム要素も、貫通孔２５０ａと同様である。
【００７７】
第１状態で貫通孔２５０ｂに形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｂが受光する光を右側瞳領域１２２を通過したものに制限する。一方、第２状態で貫通孔２５０ｂに形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｂが受光する光を左側瞳領域１２４を通過したものに制限する。貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素も、貫通孔２５０ａと同様である。
【００７８】
偏向部１４０−３によれば、第１状態および第２状態の両方で、右視点用画像および左視点画像を撮像することができる。そして、第１状態と第２状態とでは、右視点用画像および左視点画像を異なる受光素子で形成することができる。このため、ちらつきの少ない立体視動画を観察者に提示することができる場合がある。
【００７９】
図８は、仕切板２４２の変形例を示す。図８から図１１にかけて、図７に例示した仕切板２４２の、特に図７のＢ部を取り上げて、仕切板２４２の変形例を説明する。
【００８０】
側面部７５２ｂには、貫通孔２５０ｂの内側に向かう突起部８３２−１および突起部８３２−２が形成される。側面部７５４ｂには、貫通孔２５０ｂの内側に向かう突起部８３４−１および突起部８３４−２が形成される。いずれの突起部８３２も、液体界面がトラップされる程度の厚みを有する。
【００８１】
第１状態では、第２液体領域２２０側の端部の突起部８３２−１の先端と、第２液体領域２２０側の端部の突起部８３４−１の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素８８１となる。第２状態では、第１液体領域２１０側の端部の突起部８３２−２の先端と、第１液体領域２１０側の端部の突起部８３４−２の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素８８２となる。
【００８２】
本例によると、側面部７５２ｂおよび側面部７５４ｂの各端部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。
【００８３】
図９は、仕切板２４２の他の変形例を示す。側面部７５２ｂは、厚さ方向に予め定められた間隔で配置された３以上の突起部９３２を有する。同様に、側面部７５４ｂは、厚さ方向に予め定められた間隔で配置された３以上の突起部９３４を有する。本例では、側面部７５２ｂは４つの突起部９３２−１〜４を有する。また、側面部７５４ｂは４つの突起部９３４−１〜４を有する。側面部７５２ｂの厚さ方向にＮ段目の突起部９３２−Ｎと、側面部７５４ｂの厚さ方向にＮ段目の突起部９３４−Ｎとの間に界面が形成されて、プリズム要素９８０−Ｎとなる。
【００８４】
本例によると、第１液体領域２１０の内圧を制御することで、プリズム角を４種類に変更することができる。突起部９３２および突起部９３４を設けることで、プリズム角を安定して細かく制御することができる。
【００８５】
図１０は、図９の例における仕切板２４２の断面斜視図を示す。本図の例では、四角形の貫通孔２５０を説明するが、貫通孔２５０の形状は四角形に限定されない。突起部９３２および突起部９３４は、それぞれ側面部７５２ｂおよび側面部７５４ｂから貫通孔２５０ｂの内側に向かって延伸する。
【００８６】
突起部９３２および突起部９３４のそれぞれの厚さは、各側面部で突起部９３２および突起部９３４が設けられる間隔よりも小さくてよい。これにより、界面は、それぞれの突起部９３２および突起部９３４の間よりも、突起部の先端にトラップされやすくなる。また、突起部は、貫通孔２５０ｂの開口の中心に向かうにつれて厚さが減少するように形成されてよい。また、突起部の先端は鋭角に形成されてもよい。
【００８７】
貫通孔２５０ｂを形成する他の側面部も、突起部９３２および突起部９３４と同様の突起部が形成される。貫通孔２５０ｂを形成する４の側面部からの各突起部が、貫通孔２５０ｂの開口の縁に沿って形成される枠部を形成する。このため、各段の枠部が、液体界面を各段で安定的にトラップすることができる。各段の枠部の開口面積は、全て同一であってよく、異なっていてもよい。各段の枠部の開口面積は、貫通孔の厚さ方向に沿って徐々に増加または減少してよい。
【００８８】
図１１は、仕切板２４２の他の変形例を示す。本例の突起部は、２つの面の交点で形成される。具体的には、本例の側面部７５２ｂは、Ｎ段目の突起部が形成される点からＮ＋１段目の突起部が形成される点までの間で湾曲面形状を有する。Ｎ段目の突起部が設けられる点は、前段または後段の突起部から形成された湾曲面の終点であり、当該湾曲面の終点には突出部が形成される。突起部を形成する少なくとも一方の面は曲面であり、突起部は当該曲面によって鋭角の形状を持つ。
【００８９】
本例の仕切板２４２は、図９および図１０に例示した突起部９３２に替えて、当該突出部を突起部１１３２として側面部７５２ｂに有する。また、本例の仕切板２４２は、図９および図１０に例示した突起部９３４に替えて、突起部１１３４を側面部７５４ｂに有する。側面部７５２ｂの厚さ方向にＮ段目の突起部１１３２−Ｎと、側面部７５４ｂの厚さ方向にＮ段目の突起部１１３４−Ｎとの間に界面が形成されて、プリズム要素１１８０−Ｎとなる。なお、突起部９３２および突起部９３４は、座ぐり加工等により厚さ方向に位置の異なる任意の数の突起部１１３４を形成することができる。
【００９０】
以上図８から１１にかけて、種々の形状の突起部を説明した。特に、図７のＢ部を取り上げて、貫通孔２５０ｂ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に突起部を形成してよく、仕切板２４２のいずれの例の貫通孔２５０にも突起部を形成してよいことはいうまでもない。
【００９１】
図１２は、偏向部１４０の構成の更なる他の一例を模式的に示す。図７に例示した偏向部１４０−３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状態とを切り替えて、撮像することができる。本図に例示する偏向部１４０−４は、第１状態および第２状態において、光軸中心を視点とする画像を撮像できる構成を持つ点が、図７に例示した偏向部１４０−３とは異なる。ここでは、偏向部１４０−３との差異を中心に説明する。
【００９２】
仕切部１２４０−１および仕切部１２４０−２は、図７に例示した仕切板２４２の仕切部７４０−１および仕切部７４０−２に対応する。すなわち、仕切部１２４０−１の側面部１２５２ａは、第１の厚みを有し、仕切部１２４０−２の側面部１２５４ａは第２の厚みを有する。貫通孔２５０ａは、図７に例示した貫通孔２５０ａと同じ形状の貫通孔となる。
【００９３】
本例の仕切板２４２では、貫通孔２５０ｂは、第２の厚みを有する側面部１２５２ｂと、第２の厚みを有する側面部１２５４ｂとにより形成される。仕切部１２４０−２の側面部１２５２ｂに対向して、第２の厚みを持つ側面部１２５４ｂが位置する。そして、仕切部１２４０−２と仕切部１２４０−３は、レンズ１１０の光軸方向の同じ位置に位置する。
【００９４】
貫通孔２５０ｃは、図７の貫通孔２５０ｂに対応する。貫通孔２５０ｃは、第２の厚みを有する側面部１２５２ｃと、第１の厚みを有する側面部１２５４ｃとにより形成される。仕切部１２４０−３の側面部１２５２ｃに対向して、第１の厚みを持つ側面部１２５４ｃが位置する。仕切部１２４０−３と仕切部１２４０−４の位置関係は、図７に例示した仕切部７４０−２と仕切部７４０−３との位置関係に対応する。貫通孔２５０ｄ、貫通孔２５０ｅおよび貫通孔２５０ｆは、それぞれ貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃと同一の形状を持つので説明を省略する。
【００９５】
第１状態では、プリズム要素１２８１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２５０ｃ、貫通孔２５０ｄおよび貫通孔２５０ｆに形成されるプリズム要素は、それぞれ図７の貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃおよび貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素と同一である。本例の仕切板２４２によれば、貫通孔２５０ｂおよび貫通孔２５０ｅに、レンズ１１０の光軸に垂直な界面が形成される。したがって、対応する受光素子１６２が受光する光を、射出瞳１２０の光軸近傍を通過するものに制限することができる。
【００９６】
第２状態では、仕切板２４２において光軸に垂直面に対して第１状態と対称な界面が形成される。すなわち、プリズム要素１２８２のような破線で図示される界面が形成される。したがって、偏向部１４０−３によれば、第１状態および第２状態の両方で、右視点用画像、左視点画像、および、中央視点画像を撮像することができる。また、偏向部１４０−４によれば、図７で例示した偏向部１４０−３と同様に、第１状態と第２状態とでは、右視点用画像および左視点画像を異なる画素で形成することができる。このため、ちらつきの少ない立体視動画を観察者に提示することができる場合がある。また、偏向部１４０−４によれば、第１状態および第２状態で、中央視点画像を撮像することができる。このため、レンズ１１０の収差の影響が小さい画像を提供することができる。
【００９７】
本例では、光軸を第３の視点の一例として例示した。光軸以外の意図した位置を第３の視点とするには、マイクロレンズ１５２およびプリズム要素１４２ｂ、ｅによって受光素子１６２ｂ、ｅへの光束が射出瞳１２０の意図した領域に制限されるよう、側面部１２５２または側面部１２５４の厚さを設計すればよい。すなわち、偏向部１４０は、受光部１６０が有する受光素子１６２のうちの複数の受光素子１６２ｂ、ｅ、・・・に対応して設けられ、射出瞳１２０における第３瞳領域を通過した被写体光を、対応するマイクロレンズ１５２を介して対応する受光素子１６２ｂ、ｅ・・・に受光させる複数のプリズム要素１４２ｂ、ｅ・・・を有する。当該プリズム要素は、第３光学偏向光学要素の一例である。
【００９８】
次に、プリズム要素を用いた視点間隔（視差量）の調整について説明する。一般に、視差画像取得の際に被写体までの距離に応じて視点間隔を変えることが、自然な立体画像作成のために重要であることが知られている。例えば被写体が近いときは、射出瞳の中央付近を通過する光を選択的に受光することで視点間隔を小さくし、逆に被写体が遠いときは、射出瞳の左右端付近を通過する光を選択的に受光することで視点間隔を大きくすることが好ましい。このような視点間隔の調整は、偏向角が多段階に設定可能なプリズムを用いることで実現可能である。
【００９９】
図１３は、上述した視点間隔の調整を行うための、仕切板２４２のさらなる変形例を示す。側面部７５２ｂは、厚さ方向に予め定められた間隔で配置された３以上の突起部１３３２を有する。同様に、側面部７５４ｂは、厚さ方向に予め定められた間隔で配置された３以上の突起部１３３４を有する。本例では、側面部７５２ｂは４つの突起部１３３２−１〜４を有する。また、側面部７５４ｂは４つの突起部１３３４−１〜４を有する。側面部７５２ｂの厚さ方向にＮ（Ｎ＝１〜４）段目の突起部１３３２−Ｎと、側面部７５４ｂの厚さ方向にＮ段目の突起部１３３４−Ｎとの間に界面が形成されて、プリズム要素１３８０−Ｎとなる。同様に、側面部７５２ｃの厚さ方向にＮ（Ｎ＝１〜４）段目の突起部１３３６−Ｎと、側面部７５４ｃの厚さ方向にＮ段目の突起部１３３８−Ｎとの間に界面が形成されて、プリズム要素１３８２−Ｎとなる。
【０１００】
本例によると、第１液体領域２１０の内圧を制御することで、プリズム角を４種類に変更することができる。突起部１３３２−１と１３３４−１との間（突起部１３３６−１と１３３８−１との間）に界面が形成されてプリズム要素１３８０−１（１３８２−１）となった場合は偏向角が最大（視点間隔が最大）になり、プリズム要素１３８０−２（１３８２−２）では偏向角が中程度（視点間隔が中程度）になり、プリズム要素１３８０−３（１３８２−３）では偏向角が小さく（視点間隔が小）になり、プリズム要素１３８０−４（１３８２−４）では偏向角がゼロ（視点間隔がゼロ）になる。この様子を図１４及び図１５に示す（図１４では、一部の構成要素について参照符号を省略している）。光束１３９０−１及び１３９２−１が視点間隔最大の場合で、プリズム要素１３８０−１及び１３８２−１、並びに右側瞳領域１２３−１及び左側瞳領域１２５−１に対応する。同様に、光束１３９０−２，３，４及び１３９２−２，３，４が視点間隔中、小、ゼロの場合で、プリズム要素１３８０−２，３，４及び１３８２−２，３，４、並びに右側瞳領域１２３−２，３，４及び左側瞳領域１２５−２，３，４にそれぞれ対応する。
【０１０１】
なお偏向角設定による視点間隔の調整は本例のプリズム要素に限定されるものではなく、２段階の界面を形成可能なプリズム要素を用いて偏向角あり／なし（視点間隔ゼロ／あり）で設定するようにしてもよいし、本例のように４段階ではなく３段階や５段階以上の界面を形成可能なプリズム要素を用いて偏向角の変更（視点間隔の調整）を行うようにしてもよい。また界面数が同じであっても、所望の視点間隔に応じて偏向角を設定してよい。
【０１０２】
このように、プリズム要素の偏向角を設定することで所望の視点間隔を得ることができ、被写体までの距離に応じて視点間隔を変えて自然な立体画像を作成することができる。
【０１０３】
なお上述した制御において、被写体までの距離は公知の技術により算出することができる。被写体までの距離は例えば、特開２０１１−１２４７１２号に記載されているように位相差情報を利用して算出するようにしてもよいし、異なるレンズ位置で取得された複数の撮像信号のコントラストを比較することにより算出するようにしてもよく、種々の方式を用いることができる。
【０１０４】
上記実施の形態では左右方向に瞳分離して左右の視点画像を得る場合について説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。この他にも例えば、領域ごとに異なる特性（例えば、焦点距離や周波数）を有するレンズを瞳分離し、異なる特性の画像を同時に取得できるようにしてもよい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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】
【０１０７】
１０…撮像装置、１００…レンズ系、１１０…レンズ、１１５…光学装置、１２０…射出瞳、１２２…右側瞳領域、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…ハウジング、２１０、２２０、２３０…液体領域、２４０、５４０、７４０、１２４０…仕切部、２４２…仕切板、２５０…貫通孔、２５２、２５４、５５２、５５４、６５２、６５４、７５２、７５４、１２５２、１２５４…側面部、２６０、２６２…端部、２８１、２８２、５８１、５８２、６８１、６８２、７８１、７８２、８８１、８８２、９８０、１１８０、１２８１、１２８２…プリズム要素、２９０、２９１、２９２…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、４２０…左視点画像、４１２、４２２…近距離被写体像、４１４、４２４…遠距離被写体像、８３２、８３４、９３２、９３４、１１３２、１１３４…突起部
【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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【図１５】
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