(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラボディに装着される装着部と、
結像光学系と、
前記結像光学系を透過した光が入射する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを透過した光が入射する透過型拡散板と、
前記装着部が前記カメラボディに装着されると、前記入射した光が前記透過型拡散板に形成した像を前記カメラボディの撮像部に結像させるリレー光学系と、
を備えるレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記リレー光学系は、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを透過した光が前記透過型拡散板に形成した像を、それぞれ対応する前記撮像部の複数の受光部に結像させるレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒において、
前記マイクロレンズのＦ値は、前記リレー光学系のＦ値よりも小さいレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記マイクロレンズアレイと前記透過型拡散板の拡散面との間隔は、前記マイクロレンズの焦点距離であるレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記結像光学系の射出瞳と前記透過型拡散板の拡散面とは共役であるレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記透過型拡散板は、光を拡散する粒子を有する膜が設けられた基板であるレンズ鏡筒。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記透過型拡散板は、液晶素子であるレンズ鏡筒。
【請求項８】
カメラボディに装着される装着部と、
結像光学系と、
前記結像光学系を透過した光が入射する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記装着部が前記カメラボディに装着されると、前記マイクロレンズアレイを透過した光が形成する像を、前記カメラボディの撮像部へ導く光学素子と、
を備えるレンズ鏡筒。
【請求項９】
請求項８に記載のレンズ鏡筒において、
前記光学素子は、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを透過した光が形成した像を、それぞれ対応する前記撮像部の複数の受光部に導くレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のレンズ鏡筒において、
前記光学素子は、前記撮像部の受光部の数よりも多い複数の光ファイバーの束であるレンズ鏡筒。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒が装着される装着部と、
前記レンズ鏡筒を介して入射された光の像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の出力に基づいて、任意の位置における画像を合成する画像合成部と、を備えるカメラボディ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒、およびカメラボディに関する。
【背景技術】
【０００２】
ライト・フィールド・フォトグラフィ（Light Field Photography）技術を用いるカメラが知られている（特許文献１参照）。１台のカメラでライトフィールド画像の撮影と通常画像の撮影を切り替えることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５１５１１０号公報
【発明の概要】
【０００４】
発明の第１の態様によるレンズ鏡筒は、カメラボディに装着される装着部と、結像光学系と、前記結像光学系を透過した光が入射する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを透過した光が入射する透過型拡散板と、前記装着部が前記カメラボディに装着されると、前記入射した光が前記透過型拡散板に形成した像を前記カメラボディの撮像部に結像させるリレー光学系と、を備える。
発明の第２の態様によるレンズ鏡筒は、カメラボディに装着される装着部と、結像光学系と、前記結像光学系を透過した光が入射する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記装着部が前記カメラボディに装着されると、前記マイクロレンズアレイを透過した光が形成する像を、前記カメラボディの撮像部へ導く光学素子と、を備える。
発明の第３の態様によるカメラボディは、第１または第２の態様によるレンズ鏡筒レンズ鏡筒が装着される装着部と、前記レンズ鏡筒を介して入射された光の像を撮像する撮像部と、前記撮像部の出力に基づいて、任意の位置における画像を合成する画像合成部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ライトフィールドカメラシステムの撮像光学系の要部を説明する斜視図である。
【図２】第１の実施形態による一眼レフカメラシステムの構成を例示する図である。
【図３】ボディ制御部が実行するカメラ処理の流れを例示するフローチャートである。
【図４】第２の実施形態による一眼レフカメラシステムの構成を例示する図である。
【図５】第３の実施形態による一眼レフカメラシステムの構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
（第１の実施形態）
本実施形態は、レンズ交換式のライトフィールドカメラを構成する。図１は、ライトフィールドカメラシステムの撮像光学系の要部、すなわち、撮像レンズ１０１、マイクロレンズアレイ１０２、および撮像素子１０３を説明する斜視図である。
なお、撮像レンズ１０１は複数のレンズによって構成されているが、単レンズとして図示している。
【０００７】
図１に示した座標軸において、不図示の被写体からの光は、Ｚ軸マイナス方向へ向かう。また、上向きかつＺ軸に直交する向きをＹ軸プラス方向とし、Ｚ軸およびＹ軸に直交する向きをＸ軸プラス方向とする。以降に示すいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図における向きを表す。
【０００８】
＜ライトフィールド画像＞
図１において、撮像レンズ１０１は、被写体からの光をマイクロレンズアレイ１０２へ導く。マイクロレンズアレイ１０２は、撮像レンズ１０１の予定焦点面近傍に配置される。マイクロレンズアレイ１０２は、複数のマイクロレンズＬを格子状またはハニカム形状に二次元配列して構成されている。マイクロレンズアレイ１０２の各マイクロレンズＬには、被写体の異なる部位からの光が入射される。すなわち、マイクロレンズアレイ１０２へ入射された光は、マイクロレンズアレイ１０２を構成するマイクロレンズＬによって複数に分割される。
【０００９】
マイクロレンズアレイ１０２の後方（Ｚ軸マイナス方向）には、撮像素子１０３が設けられる。撮像素子１０３は、マイクロレンズアレイ１０２のマイクロレンズＬの焦点距離ｆに対応する位置に配置される。撮像素子１０３は、各マイクロレンズＬの後方（Ｚ軸マイナス方向）に、それぞれ二次元配列された複数の画素ＰＸで構成される画素群ＰＸｓを有する。
【００１０】
マイクロレンズアレイ１０２の各マイクロレンズＬを通過した光は、それぞれ、そのマイクロレンズＬの後方（Ｚ軸マイナス方向）に配置された画素群ＰＸｓに入射される。画素群ＰＸｓを構成する各画素ＰＸは、撮像レンズ１０１の異なる領域を通過した光を受光する。すなわち、各マイクロレンズＬを通過した光は、そのマイクロレンズＬに対応する画素群ＰＸｓの画素ＰＸによって複数に分割される。
なお、図１ではマイクロレンズアレイ１０２が５個×５個のマイクロレンズＬを有しているが、マイクロレンズアレイ１０２を構成するマイクロレンズＬの数は、図示した数に限定されない。
【００１１】
以上の構成により、被写体光が撮像レンズ１０１を通過した領域を示す光量分布である小画像が、マイクロレンズＬの数だけ得られる。以降、このような小画像の集まりをライトフィールド画像（ＬＦ画像）と称する。
【００１２】
撮像素子１０３では、各マイクロレンズＬの後方（Ｚ軸マイナス方向）に配置された画素群ＰＸｓの画素ＰＸの位置によって、各画素ＰＸへの光の入射方向が定まっている。つまり、マイクロレンズＬと、その後方の撮像素子１０３の各画素ＰＸとの位置関係が設計情報として既知であることから、マイクロレンズＬを介して各画素ＰＸに入射される光線の入射方向（方向情報）が求まる。このため、撮像素子１０３の各画素ＰＸの画素信号は、所定の入射方向からの光の強度（光線情報）を表すことになる。以降、撮像素子１０３の画素ＰＸに入射される所定の方向からの光を光線と称する。
【００１３】
＜リフォーカス処理＞
ＬＦ画像は、そのデータを用いてリフォーカス処理を施すことができる。リフォーカス処理は、ＬＦ画像が有する上記光線情報と上記方向情報とに基づいた演算（光線を並べ替える演算）を行うことによって、任意像面の画像、すなわち、任意のピント位置や視点での画像を生成する処理をいう。以降、リフォーカス処理によって生成された任意のピント位置や視点での画像をリフォーカス画像と称する。
ＬＦ画像に対するリフォーカス処理（再構築処理とも呼ばれる）は公知であるので、リフォーカス処理についての詳細な説明は省略する。
【００１４】
本実施形態は、上述したＬＦ画像を取得するカメラシステムを、ライトフィールド専用カメラでなく、既存の交換レンズ方式のカメラボディを用いることによって構成する。図２は、第１の実施形態による一眼レフカメラシステム（以降、カメラ１と称する）の構成を例示する図である。図２において、カメラ１は、カメラボディ２とＬＦ画像用の交換レンズ（レンズ鏡筒）３とを有し、これらカメラボディ２と交換レンズ３とが着脱可能に構成されている。
【００１５】
ＬＦ画像用の交換レンズ３は、レンズ側マウント３１を有しており、カメラボディ２が有するボディ側マウント２１に装着される。カメラボディ２には不図示のカメラ側接点が設けられており、交換レンズ３には不図示のレンズ側接点が設けられている。カメラボディ２に対して交換レンズ３が装着された場合、カメラボディ２のカメラ側接点と交換レンズ３のレンズ側接点との間が電気的に接続される。これにより、カメラボディ２から交換レンズ３への電力供給や、カメラボディ２と交換レンズ３との間の通信が可能となる。
【００１６】
＜カメラボディ＞
カメラボディ２は、メインミラー２０１と、撮像素子２０３と、ファインダ光学系２０４（２０４ａ〜２０４ｄ）と、ボディ制御部２０５と、画像処理部２０６と、表示部２０８と、通信部２０９とを含む。
【００１７】
メインミラー２０１および撮像素子２０３は、交換レンズ３の光軸Ａｘに沿って配置される。メインミラー２０１の上部（Ｙ軸プラス方向）には、ファインダ光学系２０４（２０４ａ〜２０４ｄ）が配置されている。
【００１８】
メインミラー２０１は、軸Ｐによって回動可能に軸支されており、退避状態（実線で図示）と、観察状態（破線で図示）とを切替え可能である。観察状態のメインミラー２０１は、撮像素子２０３の前方（Ｚ軸プラス方向）に傾斜配置される。観察状態のメインミラー２０１は、交換レンズ３からの光束を上方（Ｙ軸プラス方向）へ反射してファインダ光学系２０４（２０４ａ〜２０４ｄ）へ導く。
【００１９】
退避状態のメインミラー２０１は、上方（Ｙ軸プラス方向）に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置に留まる。メインミラー２０１が退避状態にあるとき、交換レンズ３からの光束が撮像素子２０３に導かれる。撮像素子２０３は、図１の撮像素子１０３に対応する。撮像素子２０３には、複数の画素ＰＸが格子状またはハニカム形状に二次元配列されている。各画素ＰＸには光電変換素子が設けられており、それぞれの光電変換素子によって、入射光の強さに応じた信号に光電変換される。
【００２０】
本実施形態では、撮像素子２０３において二次元配列された複数の画素ＰＸのうち、図１の複数のマイクロレンズＬに対応する位置の画素ＰＸで構成される画素群ＰＸｓが、ＬＦ画像の撮像に用いられる。
【００２１】
ファインダ光学系２０４（２０４ａ〜２０４ｄ）は、焦点板２０４ａと、コンデンサレンズ２０４ｂと、ペンタプリズム２０４ｃと、接眼レンズ２０４ｄとを含む。メインミラー２０１の上方（Ｙ軸プラス方向）に位置する焦点板２０４ａに、観察状態のメインミラー２０１で反射された光束によって像が結像される。焦点板２０４ａに結像した光束は、コンデンサレンズ２０４ｂおよびペンタプリズム２０４ｃを通過し、ペンタプリズム２０４ｃの入射面に対して９０度の角度を持った射出面から接眼レンズ２０４ｄを介してユーザーの目に到達する。
【００２２】
ボディ制御部２０５は、マイクロコンピュータやメモリ２０５ａ等を含み、カメラ１の各部の動作を統括的に制御する。例えば、撮像時に撮像素子２０３で光電変換することによって電荷を蓄積する蓄積制御や、撮像素子２０３から蓄積信号を出力させる読み出し制御を行う。
【００２３】
画像処理部２０６は、ボディ制御部２０５からの指示により、撮像素子２０３から出力された蓄積信号に基づく画像データに対して所定の画像処理（リフォーカス処理、色補間処理、階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整など）を施す。画像処理後の画像データは、記録媒体２０７に記録される。記録媒体２０７は、例えばメモリカード等によって、カメラボディ２に対して着脱可能に構成される。
【００２４】
なお、ボディ制御部２０５は、画像データに対して画像処理部２０６で画像処理を施すことなしに、いわゆるＲＡＷデータとして記録媒体２０７へ記録させてもよい。
また、ボディ制御部２０５は、画像処理部２０６にリフォーカス処理を行わせ、記録媒体２０７に記録されたＬＦ画像のデータをパーソナルコンピュータなどの外部機器へ送信してもよい。この場合には、ボディ制御部２０５から送信されたＬＦ画像を入力した外部機器が、ＬＦ画像に対するリフォーカス処理を行う。
【００２５】
表示部２０８は、例えばカメラボディ２の背面に設けられた液晶表示パネルによって構成される。表示部２０８は、ボディ制御部２０５からの指示に応じて、画像や設定操作画面（いわゆるメニュー画面）などを表示する。通信部２０９は、ボディ制御部２０５からの指示により、交換レンズ３の通信部３０８との間で通信を行う。例えば、カメラボディ２から交換レンズ３へ、通信部２０９および通信部３０８を介して制御情報が送信される。制御情報は、例えば、フォーカスを合わせるためのレンズ駆動信号や、不図示の絞りの口径を制御する信号を含む。反対に、交換レンズ３からカメラボディ２へ、通信部３０８および通信部２０９を介して交換レンズ３の情報が送信される。交換レンズ３の情報は、例えば、交換レンズ３の識別情報や、レンズ位置や絞り口径を示す情報を含む。
【００２６】
＜交換レンズ＞
交換レンズ３は、撮像レンズ３０１と、マイクロレンズアレイ３０２と、拡散部材３０３と、リレー光学系３０４と、通信部３０８とを含む。通信部３０８は、カメラボディ２の通信部２０９との間で通信を行う。
【００２７】
撮像レンズ３０１は、図１の撮像レンズ１０１に対応する。撮像レンズ３０１は、被写体からの光束をマイクロレンズアレイ３０２へ導く。マイクロレンズアレイ３０２は、図１のマイクロレンズアレイ１０２に対応する。マイクロレンズアレイ３０１の後方（Ｚ軸マイナス方向）には、拡散板３０３が設けられる。例えば、厚さ５００μmのガラス基板のマイクロレンズアレイ３０２側（Ｚ軸プラス方向）の面（以降、拡散面３０３ｓと称する）に、粒子径約２５０nmの粒子を含有する乳白色膜を形成することによって、オパール型の拡散板３０３を構成する。上記拡散面３０３ｓにおける粒径を数百nm程度に細かくするのは、撮像素子２０３において粒子状の拡散面３０３ｓが写り込むことを避けるためである。
【００２８】
拡散板３０３は、拡散面３０３ｓの位置がマイクロレンズアレイ３０２を構成するマイクロレンズＬの焦点距離ｆに対応する位置に配置される。これにより、拡散板３０３の拡散面３０３ｓに、マイクロレンズアレイ３０２から射出した光によって像が結像される。拡散面３０３ｓに結像した光は、拡散面３０３ｓの上記粒子によってミー散乱が生じることにより、上記の粒子の大きさに依存した散乱を発生する。これにより、拡散板３０３を透過する光が拡散する。
【００２９】
拡散板３０３の後方（Ｚ軸マイナス方向）には、リレーレンズ３０４が設けられる。リレーレンズ３０４は、拡散板３０３の拡散面３０３ｓに結像し拡散された光束を、カメラボディ２側の撮像素子２０３に結像させる。すなわち、マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを通過した光を、そのマイクロレンズＬに対応する、それぞれの画素群ＰＸｓに結像させる。
なお、リレーレンズ３０４を単レンズとして図示したが、複数のレンズによって構成されている。
【００３０】
マイクロレンズアレイ３０２は、撮像レンズ３０１の結像面と、拡散板３０３の拡散面３０３ｓとを共役にする。リレーレンズ３０４は、拡散板３０３の拡散面３０３ｓと、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓとを共役にする。すなわち、本実施形態では、撮像レンズ３０１の結像面と、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓとが共役である。
【００３１】
上記マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬのＦ値は、例えば１．８である。また、リレーレンズ３０４のＦ値は、例えば４である。リレーレンズ３０４のＦ値がマイクロレンズＬのＦ値より大きいので、拡散板３０３を設けない場合には、マイクロレンズＬを通過した光の一部にケラレが生じる。しかしながら、拡散板３０３を設けたことにより一旦結像した像の転写となるため、マイクロレンズＬのＦ値よりもリレーレンズ３０４のＦ値が大きいことに起因するケラレの影響を抑えることができる。
【００３２】
＜モード切替え＞
ボディ制御部２０５は、ＬＦ画像用の交換レンズ３を用いてＬＦ画像を撮像するＬＦ撮影モードと、通常撮影用の交換レンズを用いて通常画像を撮像する通常撮影モードとを切替える。通常撮影用の交換レンズは、ＬＦ画像用の交換レンズ３（図２）と比べて、マイクロレンズアレイ３０２、拡散板３０３およびリレーレンズ３０４を有していない点で異なる。すなわち、通常撮影用の交換レンズは、撮像レンズ３０１が、被写体像をカメラボディ２の撮像素子２０３の撮像面２０３ｓに結像させる。
【００３３】
ボディ制御部２０５は、ＬＦ画像用の交換レンズ３がカメラボディ２に装着されている場合に、ＬＦ撮影モードに切替える。また、ボディ制御部２０５は、通常撮影用の交換レンズがカメラボディ２に装着されている場合には、通常撮影モードに切替える。ボディ制御部２０５は、ＬＦ撮影モードの場合は、上述したように、撮像素子２０３において二次元配列された画素ＰＸのうち、それぞれ離散的な位置の複数の画素群ＰＸｓをＬＦ画像の撮像に用いる。
【００３４】
一方、ボディ制御部２０５は、通常撮影モードの場合は、撮像素子２０３において二次元配列された画素ＰＸのうち、撮像レンズ３０１からの光が入射される複数の画素ＰＸを撮像に用いる。すなわち、通常撮影モードの場合は、図１の画素群ＰＸｓと画素群ＰＸｓとの間に位置する画素ＰＸも撮像に用いる。
【００３５】
＜記録＞
ボディ制御部２０５は、記録媒体２０６に記録する画像ファイルを生成する。ボディ制御部２０５は、ＬＦ撮影モードの場合、撮像素子２０３から読み出した蓄積信号に基づくＬＦ画像のデータを画像ファイルに含める。ＬＦ画像のデータとしては、リフォーカス処理によって生成された任意のピント位置や視点での画像（リフォーカス画像）のデータを画像ファイルに含めてよい。この場合、ＬＦ画像のデータとリフォーカス画像のデータとを、関連する複数の画像のデータとして画像ファイルに含めることができる。
【００３６】
また、ボディ制御部２０５は、通常撮影モードの場合、撮像素子２０３から読み出した蓄積信号に基づく通常画像のデータを画像ファイルに含める。
【００３７】
＜フローチャートの説明＞
図３は、ボディ制御部２０５が実行するカメラ処理の流れを例示するフローチャートである。ボディ制御部２０５は、例えばメインスイッチのオン操作がなされた場合に、図３の処理を行うプログラムを実行する。プログラムは、例えばメモリ２０５ａに格納されている。図３のステップＳ１０において、ボディ制御部２０５はモード選択を行う。ボディ制御部２０５は、交換レンズとの通信によって取得した交換レンズの情報に基づき、ＬＦ撮影モードまたは通常撮影モードを選択してステップＳ２０へ進む。ボディ制御部２０５は、装着されている交換レンズがＬＦ画像用の交換レンズ３の場合にＬＦ撮影モードを選択し、装着されている交換レンズが通常撮影用の交換レンズの場合に通常撮影モードを選択する。
【００３８】
ステップＳ２０において、ボディ制御部２０５は、不図示のレリーズボタンが押下操作されると、撮像素子２０３を駆動することによって撮像動作を行い、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０において、ボディ制御部２０５は画像処理部２０６へ指示を送り、撮像素子２０３から読み出した蓄積信号に基づく画像データに対し、所定の画像処理を行わせてステップＳ４０へ進む。
【００３９】
なお、ボディ制御部２０５は、ステップＳ１０のモード選択においてＬＦ撮影モードを選択している場合には、撮像素子２０３から読み出した蓄積信号に基づく画像データに対し、画像処理としてリフォーカス処理を行わせることにより、所定のピント位置や視点でのリフォーカス画像を生成させる。
【００４０】
ステップＳ４０において、ボディ制御部２０５は、画像処理後のデータに基づく画像を表示部２０８に再生表示させる。制御部２０５は、ステップＳ１０でＬＦ撮影モードを選択している場合、ユーザー操作に基づいて画像処理部２０６に再度のリフォーカス処理を行わせ、再度のリフォーカス処理によって生成されたリフォーカス画像を表示部２０８に表示させてもよい。例えば、表示部２０８に表示されているリフォーカス画像の一部をユーザーがタップ操作した場合において、そのタップ位置に表示している被写体にピントが合うリフォーカス画像を表示部２０８に表示させる。
【００４１】
また、ボディ制御部２０５は、表示部２０８に表示されている不図示の操作バーをユーザーが移動操作した場合において、操作バーの移動量に対応させてピント位置を異ならせたリフォーカス画像を表示部２０８に表示させてもよい。
【００４２】
ステップＳ５０において、ボディ制御部２０５は、画像ファイルを生成してステップＳ６０へ進む。ボディ制御部２０５は、上述したように、通常撮影モードの場合は通常画像のデータを含む画像ファイルを生成する。また、ＬＦ撮影モードの場合は、ＬＦ画像のデータ、または、ＬＦ画像のデータおよびリフォーカス画像のデータを含む画像ファイルを生成する。
【００４３】
ステップＳ６０において、ボディ制御部２０５は、画像ファイルを記録媒体２０７に記録してステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０において、ボディ制御部２０５は、終了するか否かを判定する。ボディ制御部２０５は、例えば、メインスイッチのオフ操作がなされた場合や、無操作状態で所定時間が経過した場合に、ステップＳ７０を肯定判定し、図３による処理を終了する。一方、ボディ制御部２０５は、例えば、カメラ１に対する操作が行われている場合はステップＳ７０を否定判定し、ステップＳ１０へ戻る。ステップＳ１０へ戻った制御部２０５は、上述した処理を繰り返す。
【００４４】
上述した第１の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）交換レンズ３は、カメラボディ２に装着されるレンズ側マウント３１と、撮像レンズ３０１と、撮像レンズ３０１を透過した光が入射する複数のマイクロレンズＬを有するマイクロレンズアレイ３０２と、マイクロレンズアレイ３０２を透過した光が入射する拡散板３０３と、レンズ側マウント３１がカメラボディ２に装着されると、入射した光が拡散板３０３に形成した像をカメラボディ２の撮像素子２０３に結像させるリレーレンズ３０４とを備える。これにより、交換レンズ方式のカメラボディ２と組み合わせて、カメラボディ２でＬＦ画像を撮像することができる。
【００４５】
（２）リレーレンズ３０４は、マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを透過した光が拡散板３０３に形成した像を、それぞれ対応する撮像素子２０３の複数の画素ＰＸに結像させる。例えば、リレーレンズ３０４は、拡散板３０３の拡散面３０３ｓと、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓとを共役にするので、拡散板３０３の拡散面３０３ｓの像を、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓに再結像できる。
【００４６】
（３）マイクロレンズＬのＦ値よりも、リレーレンズ３０４のＦ値を大きくすることで、リレーレンズ３０４をコンパクトに構成できる。
【００４７】
（４）マイクロレンズアレイ３０２と拡散板３０３の拡散面３０３ｓとの間隔は、マイクロレンズＬの焦点距離ｆである。例えば、マイクロレンズアレイ３０２は、撮像レンズ３０１の瞳面と、拡散板３０３の拡散面３０３ｓとを共役にするので、撮像レンズ３０１によるＬＦ画像を、拡散面３０３ｓに再結像できる。
【００４８】
（５）上記（２）のように、拡散面３０３ｓと、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓとが共役である場合には、撮像レンズ３０１の結像面と、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓとを共役にすることができる。この結果、既存の交換レンズ方式のカメラボディ２にＬＦ画像を撮像させることができる。
【００４９】
（６）撮像レンズ３０１の射出瞳とマイクロレンズアレイとは共役であるので、適切にＬＦ画像を得ることができる。
【００５０】
（７）拡散板３０３は、光を拡散する粒子を有する膜が設けられたガラス基板であるので、粒子状の拡散面３０３ｓが写り込みを防止した拡散板３０３が得られる。
【００５１】
（８）カメラボディ２は、交換レンズ３を介して入射された光の像を撮像する撮像素子２０３と、撮像素子２０３の出力に基づいて、任意の位置における画像を合成、例えばリフォーカス処理によって生成する画像処理部２０６とを備える。これにより、交換レンズ３を介して撮像したＬＦ画像に対してリフォーカス処理したリフォーカス画像を得ることができる。
【００５２】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
拡散板３０３を、透過型の液晶パネル３０３Ｂによって構成してもよい。例えば、厚さ５００μmの２枚のガラス基板の間に数μm（例えば７〜８μm）の空隙を設け、この空隙にＴＮ（twist nematic）液晶やPN（Polymer Network，高分子分散）液晶を封入することによって、液晶パネル３０３Ｂを構成する。変形例１では、液晶に拡散状態を維持させる。２枚のガラス基板の間隔を数μmにするのは、透過光量を適度に確保するためである。
【００５３】
上記拡散板３０３Ｂの液晶層は、マイクロレンズアレイ３０２を構成するマイクロレンズＬの焦点距離ｆに応じた距離に配置される。これにより、マイクロレンズアレイ３０２から射出した光によって、液晶層、すなわち拡散面に像が結像される。拡散面に結像した光は、拡散面の液晶粒子によってミー散乱が生じることにより、上記の粒子の大きさに依存した散乱を発生する。これにより、拡散板３０３Ｂを透過する光が拡散する。
【００５４】
拡散板３０３Ｂの後方（Ｚ軸マイナス方向）にリレーレンズ３０４を設ける点は、上述した実施の形態と同様である。
以上説明した変形例１によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態による一眼レフカメラシステム（以降、カメラ１と称する）の構成を例示する図である。第１の実施形態（図２）と比べて、ＬＦ画像用の交換レンズ３の代わりに、ＬＦ画像用の交換レンズ３Ｂが用いられる点が相違する。カメラボディ２は第１の実施形態と同様である。このため、交換レンズ３Ｂの構成を中心に説明する。
【００５６】
＜交換レンズ＞
図４において、交換レンズ３Ｂは、メインミラー２０１を待避状態にしたカメラボディ２に装着される。交換レンズ３Ｂは、撮像レンズ３０１と、マイクロレンズアレイ３０２と、ファイバーオプティックプレート３０５と、通信部３０８とを含む。通信部３０８は、カメラボディ２の通信部２０９との間で通信を行う。
【００５７】
撮像レンズ３０１は、図１の撮像レンズ１０１に対応しており、被写体からの光束をマイクロレンズアレイ３０２へ導く。マイクロレンズアレイ３０２は、図１のマイクロレンズアレイ１０２に対応する。マイクロレンズアレイ３０１の後方（Ｚ軸マイナス方向）には、ファイバーオプティックプレート３０５が設けられる。ファイバーオプティックプレート３０５は、例えば、撮像素子２０３の画素数（画素ＰＸの数）よりも多い数の光ファイバーの束によって構成される。１本のファイバー径を数μm（例えば５〜６μm）にすると、ファイバー径が撮像素子２０３の画素ＰＸのサイズより細くできるので、光ファイバーの芯数を撮像素子２０３の画素数よりも多くすることができる。
撮像素子２０３の画素数よりも光ファイバーの芯数を多くするのは、画素ＰＸ間におけるクロストークを抑えるためである。
【００５８】
ファイバーオプティックプレート３０５は、その入射面３０５ｉの位置が、マイクロレンズアレイ３０２を構成するマイクロレンズＬの焦点距離ｆに対応する位置に配置される。これにより、入射面３０５ｉに、マイクロレンズアレイ３０２から射出した光によって像が結像される。
【００５９】
ファイバーオプティックプレート３０５は、入射面３０５ｉに結像された像を、ファイバーオプティックプレート３０５の射出面３０５ｏまで導く。ファイバーオプティックプレート３０５の射出面３０５ｏに導かれた像は、撮像素子２０３の撮像面２０３ｓに投影され撮像される。これにより、マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを通過した光が、そのマイクロレンズＬに対応する、それぞれの画素群ＰＸｓによって撮像される。
【００６０】
上述した第２の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）交換レンズ３Ｂは、カメラボディ２に装着されるレンズ側マウント３１と、撮像レンズ３０１と、撮像レンズ３０１を透過した光が入射する複数のマイクロレンズＬを有するマイクロレンズアレイ３０２と、レンズ側マウント３１がカメラボディ２に装着されると、マイクロレンズアレイ３０２を透過した光が形成する像を、カメラボディ２の撮像素子２０３へ導くファイバーオプティックプレート３０５とを備える。これにより、交換レンズ方式のカメラボディ２と組み合わせて、カメラボディ２でＬＦ画像を撮像することができる。
【００６１】
（２）例えば、ファイバーオプティックプレート３０５は、マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを透過した光が形成した像を、それぞれ対応する撮像素子２０３の複数の画素ＰＸに導く。これにより、ＬＦ画像を、撮像素子２０３で撮像することができる。
【００６２】
（３）ファイバーオプティックプレート３０５は、撮像素子２０３の画素ＰＸの数よりも多い複数の光ファイバーの束である。これにより、画素ＰＸ間におけるクロストークを抑えて、高品位のＬＦ画像を得ることができる。
【００６３】
（４）ファイバーオプティックプレート３０５は、レンズの場合のように焦点距離を設ける必要がないため、交換レンズ３Ｂをコンパクトに構成することができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、ＬＦ画像用の交換レンズ３Ｃにおいて撮像を行い、カメラボディ２は、交換レンズ３Ｃを含むカメラ１を持って構えるグリップ、およびレリーズ操作部として用いられる。
図５は、第３の実施形態による一眼レフカメラシステム（以降、カメラ１と称する）の構成を例示する図である。第１の実施形態（図２）と比べて、ＬＦ画像用の交換レンズ３の代わりに、ＬＦ画像用の交換レンズ３Ｃが用いられる点が相違する。カメラボディ２は第１の実施形態と同様である。このため、交換レンズ３Ｃの構成を中心に説明する。
【００６５】
＜交換レンズ＞
図５において、交換レンズ３Ｃは、カメラボディ２に装着される。交換レンズ３Ｃは、撮像レンズ３０１と、マイクロレンズアレイ３０２と、撮像素子３０６と、レンズ制御部３０７と、通信部３０８とを含む。通信部３０８は、カメラボディ２の通信部２０９との間で通信を行う。
【００６６】
撮像レンズ３０１は、図１の撮像レンズ１０１に対応しており、被写体からの光束をマイクロレンズアレイ３０２へ導く。マイクロレンズアレイ３０２は、図１のマイクロレンズアレイ１０２に対応する。マイクロレンズアレイ３０２の後方（Ｚ軸マイナス方向）の、マイクロレンズアレイ３０２のマイクロレンズＬの焦点距離ｆに対応する位置に、撮像素子３０６が設けられている。撮像素子３０６は、図１の撮像素子１０３に対応する。
【００６７】
マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを通過した光は、それぞれ、そのマイクロレンズＬの後方（Ｚ軸マイナス方向）に配置された、撮像素子３０６の画素群ＰＸｓに入射される。
【００６８】
レンズ制御部３０７は、マイクロコンピュータやメモリ３０７ａ等を含み、交換レンズ３Ｃの各部の動作を統括的に制御する。撮像時に撮像素子３０６で光電変換することによって電荷を蓄積する蓄積制御や、撮像素子３０６から蓄積信号を出力させる読み出し制御を行う。
【００６９】
具体的には、カメラボディ２の不図示のレリーズボタンが押下操作されると、ボディ制御部２０５が、通信部２０９および通信部３０８を介してレンズ制御部３０７へ撮像開始を指示する。レンズ制御部３０７は、撮像素子３０６を駆動することによって撮像動作を行う。そして、レンズ制御部３０７は、撮像素子３０６から出力された蓄積信号に基づく画像データを、例えばＲＡＷデータとしてメモリ３０７ａへ記録する。
【００７０】
メモリ３０７ａに記録した画像データは、ボディ制御部２０５からの要求により、レンズ制御部３０７からボディ制御部２０５へ、通信部３０８および通信部２０９を介して送信することができる。
【００７１】
なお、通信部３０８に無線通信機能を持たせてもよい。無線通信可能な通信部３０８は、メモリ３０７ａに記録した画像データを、外部機器からの要求により、レンズ制御部３０７から外部機器へ、通信部３０８を介して無線で送信することができる。
【００７２】
上述した第３の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）交換レンズ３Ｃは、カメラボディ２に装着されるレンズ側マウント３１と、撮像レンズ３０１と、撮像レンズ３０１を透過した光が入射する複数のマイクロレンズＬを有するマイクロレンズアレイ３０２と、マイクロレンズアレイ３０２の各マイクロレンズＬを透過した光がそれぞれ入射される複数の画素ＰＸを有する撮像素子３０６とを備える。これにより、交換レンズ方式のカメラボディ２と組み合わせて、ＬＦ画像を撮像することができる。
【００７３】
（２）交換レンズ３Ｃは、撮像素子３０６から出力される蓄積信号を送信する通信部３０８を備える。これにより、交換レンズ３Ｃにおいて取得されたＬＦ画像を、例えばカメラボディ２などの外部機器へ送信することができる。
【００７４】
（３）また、交換レンズ３Ｃに撮像素子３０６を設けたことによって、交換レンズ３Ｃにおいて撮像したＬＦ画像の画像データを交換レンズ３Ｃの中に記録することができる。
【００７５】
以上の説明では、一眼レフカメラシステムのカメラボディ２を例に説明したが、メインミラー２０１を有していない、いわゆるミラーレスタイプのカメラボディを用いてもよい。
【００７６】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１…カメラ
２…カメラボディ
３、３Ｂ、３Ｃ…交換レンズ
２１…ボディ側マウント
３１…レンズ側マウント
１０１、３０１…撮像レンズ
１０２、３０２…マイクロレンズアレイ
１０３、２０３、３０６…撮像素子
２０３ｓ…撮像面
２０５…カメラ制御部
２０６…画像処理部
２０９、３０８…通信部
３０３…拡散板
３０３ｓ…拡散面
３０４…リレーレンズ
３０５…ファイバーオプティックプレート
３０５ｉ…入射面
３０５ｏ…射出面
３０７…レンズ制御部
ＰＸｓ…画素群
【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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