(57)【要約】  複数のレンズを予め実装する必要がなく、液体レンズ部と制御部を実装するだけで、複眼構造を有し、３次元立体映像を撮影することができるカメラ装置を提供する。さらに、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要とせず、電子的制御だけで可能で、消費電力の削減や信頼性の向上を実現でき、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供する。カメラ装置であって、単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズ（１８２）と、平面画像を撮影するために、液体レンズ（１８２）を単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、液体レンズ（１８２）を複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える。
2008016035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ装置であって、
単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、
平面画像を撮影するために、前記液体レンズを単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、前記液体レンズを複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える、カメラ装置。
【請求項２】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と光軸配置を変更することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、
前記光軸制御部は、当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれぞれに応じて、当該液体レンズの光軸方向を変更することを特徴とする、請求項１又は２に記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記切り換え部は、前記液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該液体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項５】
撮像素子と前記液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、
前記移動部は、撮像素子と前記液体レンズとの間隔を制御することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項６】
記録部を更に備え、
前記記録部は、前記液体レンズによって撮影された動画像または静止画像の何れか或いは両方を記録することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記切り換え部は、前記液体レンズを構成する液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、
前記切り換え部は、前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって前記マイクロレンズの数を切り換えることを特徴とする、請求項７に記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記液体は、電磁的な制御によって移動することを特徴とする、請求項７又は８に記載のカメラ装置。
【請求項１０】
前記液体は、前記液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することを特徴とする、請求項７又は８に記載のカメラ装置。
【請求項１１】
電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返して電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させる電磁制御部を更に備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のカメラ装置。
【請求項１２】
前記液体レンズの外周部は、集光に使用されないことを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項１３】
前記切り換え部は、前記液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量分布を変えるように移動させることで、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度の制御を行うことを特徴とする、請求項７又は８に記載のカメラ装置。
【請求項１４】
前記切り換え部は、前記外周部の液体量を下げることで前記液体レンズの外周部の集光率を下げて感度を下げることを特徴とする、請求項１３に記載のカメラ装置。
【請求項１５】
前記切り換え部は、前記液体レンズの前記外周部を薄くすることで、前記外周部の液体量を下げることを特徴とする、請求項１４に記載のカメラ装置。
【請求項１６】
前記切り換え部は、前記外周部の液体量を上げることで前記液体レンズの外周部の集光率を上げて感度を上げることを特徴とする、請求項１３に記載のカメラ装置。
【請求項１７】
前記切り換え部は、前記液体レンズの前記外周部を厚くすることで、前記外周部の液体量を上げることを特徴とする、請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項１８】
前記液体量分布は、前記液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させて前記液体レンズの形状が変わることで変化することを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項１９】
前記切り換え部は、前記液体レンズにおいて集光のために使用しない液体を当該液体レンズの集光に使用する領域の外側に移動させることを特徴とする、請求項７〜１８のいずれかに記載のカメラ装置。
【請求項２０】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにすることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２１】
映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、
前記映像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２２】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにすることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２３】
映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、
前記映像入力処理部は、前記重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２４】
前記液体レンズの外側は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２５】
前記液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２６】
前記液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２７】
前記液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２８】
前記液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項２９】
前記液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３０】
前記液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなく、各レンズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能なことを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３１】
前記切り換え部は、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、前記液体レンズを配置することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３２】
入射した光を屈折させる液体を備え、
前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換える、液体レンズ。
【請求項３３】
前記複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、
前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって前記マイクロレンズの数を切り換えることを特徴とする、請求項２０に記載の液体レンズ。
【請求項３４】
前記液体は、電磁的な制御によって移動することを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の液体レンズ。
【請求項３５】
前記液体は、前記液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の液体レンズ。
【請求項３６】
電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返すことによって電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させることを特徴する、請求項２２又は２３に記載の液体レンズ。
【請求項３７】
液体レンズを使用する撮像方法であって、
前記液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、
前記液体レンズを単眼レンズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、
前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた状態で立体画像を撮影する、撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズによる像を撮像素子上に結び、その像の情報を電子的に取得して記録するカメラ装置に関し、より特定的には、平面的な画像情報、及び立体的な画像情報の両方を取得することができると共に、静止画像、及び動画像のどちらか一方、或いは両方を取得し、記録することができるカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、平面的な画像情報と立体的な画像情報との両方を取得することのできるカメラ装置の一例には、例えば下記特許文献１に記載された３Ｄカメラがあった。【０００３】
図１０に、２つのカメラヘッドである、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６を備えた、従来の３Ｄカメラ９１０の外観図を示し、図１１に、この３Ｄカメラ９１０の主要部のブロック構成図を示す。【０００４】
固定ヘッド９１５は、３Ｄカメラ９１０の本体に対して固定しているが、移動ヘッド９１６は、移動ボタン９１２を操作することでスライドさせて移動することができる。図１０では、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を、移動ヘッド９１６として示している。一方、図１１では、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を移動ヘッド９１６として示し、移動可能な範囲の最も内側まで移動させた状態を移動ヘッド９１６’として示している。【０００５】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは、それぞれ固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８を有している。この固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８とは、それぞれ後述するズームモータ９２６とズームモータ９２９によってズーム可能である。【０００６】
また、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは、その間隔とは無関係に、互いに平行な光軸９３７と光軸９３８とを有している。さらに、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とはそれぞれ、撮像素子である電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを有している。固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは互いに実質的に同一のもので、光軸９３７と光軸９３８とに対して垂直な共通平面内に位置している。【０００７】
移動ヘッド９１６は、光軸９３７と光軸９３８が互いに平行状態を維持し、かつ、２つの光軸に垂直な共通平面内に固定ヘッド９１５と共に位置しながら、スライドして移動可能であるように構成されている。【０００８】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の間隔はユーザによって制御可能である。例えば、移動ヘッド９１６は、移動ヘッド９１６の上部に設置された移動ボタン９１２をユーザが指で押すことにより、スライドしながら機械的に移動させてもよい。或いは、移動ヘッド９１６に対してウォームギヤ接続されたダイヤル９１３をユーザが回転させることにより、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の間隔を調整してもよい。或いはまた、他の例においては、右移動ボタンと左移動ボタンのような電子制御式のボタンスイッチ等によってモータを回転させ、移動ヘッド９１６を移動させてもよい。【０００９】
移動ヘッド９１６の位置は位置エンコーダ９２５によって計測され、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の視野及び焦点距離を決定するための回路である視覚フィードバック部９３２に入力される。位置エンコーダ９２５は、移動ヘッド９１６の位置を検出するためリニアポテンショメータを有している。或いは、他の例では、移動ヘッド９１６がステッパモータによって移動され、モータのステップ数をカウントすることでその位置を計測してもよい。【００１０】
視覚フィードバック部９３２は、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の焦点距離を調整するためにズーム制御部９２４を制御し、ズーム制御部９２４はズームモータ９２６とズームモータ９２９を制御する。この時、焦点距離は互いに同じ値を維持するように制御される。【００１１】
視覚フィードバック部９３２はまた、キャプチャされた像が表示される表示部９３３に関する詳細情報を表示部構成決定部９３０から受け取る。この情報は、例えば表示部９３３のスクリーンサイズや予定観察距離を示すプリセット値である。或いはこれらの情報は、ユーザが適切なデータを入力してもよい。【００１２】
視覚フィードバック部９３２はさらに、被写体深度決定部９３１から被写体深度情報を受け取る。最も単純な構成としては、被写体深度決定部９３１は単に、遠点を無限遠に設定し、近点をカメラの最小焦点距離に設定してもよい。より高度な例では、例えばカメラがオートフォーカスタイプであるならば、オートフォーカスセンサによって１つ以上の深度範囲限界値が計測されてもよい。フレキシビリティを最大にするには、オートフォーカスセンサをキャプチャする画像中の最近点及び最遠点に向けることにより、正確に測定された距離データを視覚フィードバック部９３２に供給する。【００１３】
ズーム制御部９２４は、ズームモータ９２６とズームモータ９２９を制御して固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の焦点距離を調整するのに加えて、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６のカメラが、それぞれ許容条件内で動作しているか否かを示す情報を視覚的フィードバック部９３２に供給する。例えば、最大視差条件を越えてしまった時には、現在のカメラ設定でキャプチャされるであろう画像は不適切であることを視覚フィードバック部９３２に通知し、視覚フィードバック部９３２はこのことを表示部９３３に表示する情報によってユーザに通知する。同様に、キャプチャされた画像の深度が小さすぎる時には、良好に３Ｄ知覚されないことを示す表示を行ってもよい。【００１４】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の撮像素子によってキャプチャされた画像は、画像処理部９３４に送られ、画像処理部９３４は、ズーム制御部９２４や視覚フィードバック部９３２から送られたデータに基づいてキャプチャされた画像を処理し、表示部９３３に表示する。【００１５】
或いは、固定式または着脱式のメモリ９３５に処理済みまたは処理前の画像を記憶し、着脱式のメモリ９３５の場合にはそのメモリ９３５を他の機器に移して画像を他の機器、例えばコンピュータや３次元プロジェクタに移動し、他の処理を行ったり立体表示することができる。【００１６】
或いはまた、この３Ｄカメラ９１０が通信部（図示しない）を有している場合には、この通信部を使って画像を他の機器、例えばコンピュータや３次元プロジェクタに移動し、他の処理を行ったり立体表示することができる。【００１７】
視覚フィードバック部９３２は、位置エンコーダ９２５から移動ヘッド９１６の位置及び固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔を示す情報を受け取る。また、視覚フィードバック部９３２は、ズーム制御部９２４から固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６のレンズの焦点距離を示す情報を受け取り、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔情報と合わせてカメラの視野を決定する。例えば、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６が最大の間隔を有するならば、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８は最も広い視野を有するようにその焦点距離が制御される。逆に、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔が最小に設定されるならば、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８は利用可能な範囲内で最も狭い視野を有するように制御される。【００１８】
また、従来の、液体をレンズ材料として使用し、電子的な制御によって焦点距離を変更することの可能な液体レンズには、下記特許文献２に記載された液体マイクロレンズがあった。【００１９】
図１２に、この従来の液体マイクロレンズ９６０の断面図を示す。【００２０】
液体マイクロレンズ９６０は、透明液体からなる小滴９６２を有し、その直径は、数ミクロンから数ミリメートルである。小滴９６２は、透明基板９６４の上に配置されている。透明基板９６４は、疎水性であるか、或いは疎水性のコーティング層を有している。従って、小滴９６２の透明基板９６４に対する界面張力は非常に強く、放置すれば小滴９６２は透明基板９６４上で「はじかれて」球形になろうとする。しかしながら、後述する電子濡れ性現象によって、小滴９６２と透明基板９６４との間に所定の電圧をかける電磁的な制御を行うことで、透明基板９６４に対する小滴９６２の界面張力を弱くし、小滴９６２の端部が透明基板９６４に対してなす角度がθであるレンズを構成することができる。【００２１】
小滴９６２を構成する透明液体と透明基板９６４とは、波長が可視光線を含むある範囲の光に対して透明である。【００２２】
この液体マイクロレンズ９６０に入射した透明基板９６４に対して垂直でかつ互いに平行な光９６６は、液体マイクロレンズ９６０を通過して、小滴９６２と透明基板９６４の接触面から距離ｆの焦点９６８に集光される。【００２３】
小滴９６２と透明基板９６４との接触角「θ」は、次に示す界面張力「Ｙ」（通常メートルあたりミリニュートン（ｍＮ／ｍ）で測定される）によって決定される。【００２４】
この液体マイクロレンズ９６０において、ＹＳ―Ｖを透明基板９６４と透明基板９６４を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力とし、ＹＬ―Ｖを小滴９６２と小滴９６２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力とし、ＹＳ―Ｌを透明基板９６４と小滴９６２との間の界面張力とすると、角度θは、数式１で表される。
【数１】
2008016035.tif 000003
【００２５】
また、小滴９６２の体積をＶとすると、小滴９６２の湾曲表面の曲率半径「Ｒ」は、数式２で表される。
【数２】
2008016035.tif 000004
【００２６】
液体マイクロレンズ９６０の焦点距離ｆは、半径Ｒと屈折率「ｎ」の関数である。【００２７】
そこで、ｎＬを小滴９６２の屈折率とし、ｎＶを小滴９６２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）の屈折率とすると、焦点距離ｆは数式３で表される。
【数３】
2008016035.tif 000005
【００２８】
透明基板９６４の表面と裏面とは平行しているのでその屈折率は問題にならず、小滴９６２の体積Ｖ、小滴９６２の屈折率ｎＬ、小滴９６２を包囲する空気の屈折率ｎＶを一定と仮定すると（通常、これらのＶ、ｎＬ、ｎＶは一定であると考えられる）、液体マイクロレンズ９６０の焦点距離は接触角θだけの関数になる。【００２９】
図１３は、電子濡れ性現象を示す概略図である。この電子濡れ性現象によって、導電性流体である小滴９７２と、誘電率「εγ」、厚さ「ｄ」である誘電体製絶縁層９７４との間の接触角θ１〜θ２を、可逆的に変更することができ、従って、焦点距離を可逆的に変更可能な液体マイクロレンズを提供することができる。【００３０】
図１３に示すとおり、金属製電極９７６が誘電体製絶縁層９７４の下に配置され、誘電体製絶縁層９７４によって導電性流体の小滴９７２から絶縁されている。小滴９７２は、例えば小水滴であり、誘電体製絶縁層９７４は、例えばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）／Ｐａｒｙｌｅｎｅを素材として形成された薄膜もしくは薄板である。【００３１】
小滴９７２と金属製電極９７６との間に電圧差が存在しなければ、小滴９７２は、小滴９７２の体積と接触角θ１によって規定される形状を維持する。ここで、接触角θ１は界面張力によって決定される。これは上で説明したとおりである。【００３２】
上記のとおり、誘電体製絶縁層９７４は疎水性を有するので、小滴９７２は誘電体製絶縁層９７４上で「はじかれて」球形になろうとする。【００３３】
破線で表す小滴９７８の形状は、電圧Ｖが金属製電極９７６と小滴９７２との間に加えられることによって、電子濡れ性現象を生じて、小滴９７２と誘電体製絶縁層９７４との疎水性が弱められ（親水性が強くなり）、小滴９７２が誘電体製絶縁層９７４に対して均等に拡散した状態を示している。この時の電圧Ｖは、数ボルトから数百ボルトの範囲であり、極性は関係しない。金属製電極９７６と小滴９７２との間にこの電圧Ｖが加えられることによって、接触角はθ１からθ２に低下する。θ１とθ２の差によって決定される拡散量は、電圧Ｖの関数であり、接触角θ２は数式４で表される。
【数４】
2008016035.tif 000006
【００３４】
数式４において、θ（Ｖ＝０）は、電圧が小滴９７２と金属製電極９７６との間にかけられていない時の、誘電体製絶縁層９７４と小滴９７２との間の接触角であり、ＹＬ―Ｖは、小滴９７２と小滴９７２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力であり、εγは絶縁層の誘電率であり、ε０は真空の透磁率、８．８５×１０―１２Ｆ／ｍである。【００３５】
このような電子濡れ性の現象を利用して、焦点距離を可逆的に変更可能な液体マイクロレンズを作ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１４２１６６号公報
【特許文献２】特開２００３−０５０３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、このような従来の平面的な像と立体的な像の両方を取得することのできるカメラ装置では、１眼で平面的な像を取得するためと、複眼で立体的な像を取得するための、それぞれに個別のレンズが必要であったり、２つの視点間の間隔を変更するにはレンズを移動させる機構や部品の実装が必要であった。【００３７】
そのために、メーカーは多くの部品を必要としたり、組み立て工数が増えたり、信頼性が低下したり、コストがかさむ等の課題があった。【００３８】
ユーザにとっても、大きさや重量が増したり、使い勝手が悪くなったりするため、このようなカメラ普及の阻害要因になっていた。【００３９】
また、上記のような液体マイクロレンズによって、レンズの焦点距離を電磁的な制御で可逆的に変化させることができるが、それだけでは必ずしも平面的な像と立体的な像とを取得することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明の第１の局面は、カメラ装置に向けられている。本発明は、単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、平面画像を撮影するために、液体レンズを単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、液体レンズを複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える。【００４１】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。更に、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。【００４２】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と光軸配置を変更することが好ましい。【００４３】
これにより、１つの液体レンズによって複数視点から見た像を撮影することが可能になると共に、その視点数や視点位置を変更することもでき、平面画像だけでなく種々の立体画像をも撮影することが可能になる。【００４４】
また、液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、光軸制御部は、当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれぞれに応じて、当該液体レンズの光軸方向を変更することが好ましい。【００４５】
これにより、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と、液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズで撮影した像を正確に撮像素子上の適切な位置に結像させることが可能になる。【００４６】
また、切り換え部は、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該液体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することが好ましい。【００４７】
これにより、明るい周囲環境であっても暗い周囲環境であっても、最適に受光する光量を制御して最適な静止画像または動画像を撮影することが可能になる。【００４８】
また、撮像素子と液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、移動部は、撮像素子と液体レンズとの間隔を制御することが好ましい。【００４９】
これにより、液体レンズの焦点距離に対応させて液体レンズと撮像素子との間隔を最適に制御することができ、拡大縮小を含むズーム倍率を自由に変更して、最適な静止画像または動画像を撮影することが可能になる。【００５０】
また、記録部を更に備え、記録部は、液体レンズによって撮影された動画像または静止画像の何れか或いは両方を記録することが好ましい。【００５１】
これにより、平面画像または立体画像からなる静止画像及び動画像を撮影すると同時に、撮影したこれらの画像を記録し保存することが可能になり、記録保存した画像を後刻に読み出して再生したり利用したり、他の機器に移動して再生したり利用することも可能になる。【００５２】
また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることが好ましい。【００５３】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを構成することが可能になる。【００５４】
また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、切り換え部は、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換えることが好ましい。【００５５】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影して様々な立体映像を生成することが可能になる。【００５６】
また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。【００５７】
これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【００５８】
また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することが好ましい。【００５９】
これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【００６０】
また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返して電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させる電磁制御部を更に備えることが好ましい。【００６１】
これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【００６２】
また、液体レンズの外周部は、集光に使用されないことが好ましい。【００６３】
これにより、液体レンズを構成する液体で集光や結像に使用しないものを外周部に配置し、より自由かつ柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換えたり、設定することが可能になる。【００６４】
また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量分布を変えるように移動させることで、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度の制御を行うことが好ましい。【００６５】
これにより、周囲環境の明暗の変化や撮影シーンの範囲や視野角等の変化に追随して、最適に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設定することが可能になる。【００６６】
また、切り換え部は、外周部の液体量を下げることで液体レンズの外周部の集光率を下げて感度を下げることが好ましい。【００６７】
これにより、例えばトンネルへの出入のような光量の変化が大きい時にも最適に適応して、最適な映像を撮影することが可能になる。【００６８】
また、切り換え部は、液体レンズの外周部を薄くすることで、外周部の液体量を下げることが好ましい。【００６９】
これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を下げるように制御することが可能になる。【００７０】
また、切り換え部は、外周部の液体量を上げることで液体レンズの外周部の集光率を上げて感度を上げることが好ましい。【００７１】
これにより、例えばワイド画像を撮影するような時にも、画面の端等の隅々まで歪みなく鮮明な映像を撮影することが可能になる。【００７２】
また、切り換え部は、液体レンズの外周部を厚くすることで、外周部の液体量を上げることが好ましい。【００７３】
これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を上げるように制御することが可能になる。【００７４】
また、液体量分布は、液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させて液体レンズの形状が変わることで変化することが好ましい。【００７５】
これにより、更に効率的かつ高速に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設定することが可能になる。【００７６】
また、切り換え部は、液体レンズにおいて集光のために使用しない液体を当該液体レンズの集光に使用する領域の外側に移動させることが好ましい。【００７７】
これにより、液体レンズを構成する液体の量の制約を受けることなく、より自由かつ柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換えたり、設定することが可能になる。【００７８】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにすることが好ましい。【００７９】
これにより、小口径ではあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。【００８０】
また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、映像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することが好ましい。【００８１】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。【００８２】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにすることが好ましい。【００８３】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。【００８４】
また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映像入力処理部は、重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することが好ましい。【００８５】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。【００８６】
また、液体レンズの外側は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されることが好ましい。【００８７】
これにより、分離境界面を形成することができる。【００８８】
また、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。【００８９】
これにより、相転移後は、重力による影響を固定にすることができる。【００９０】
また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。【００９１】
これにより、レンズ配置を高速に行うことができる。【００９２】
また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであることが好ましい。【００９３】
これにより、より省電力に維持できる。【００９４】
また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであることが好ましい。【００９５】
これにより、より省電力に維持できる。【００９６】
また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であることが好ましい。【００９７】
これにより、より省電力に維持できる。【００９８】
また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなく、各レンズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能なことが好ましい。【００９９】
これにより、レンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場合にも対応できる。【０１００】
また、切り換え部は、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置することが好ましい。【０１０１】
これにより、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影することができる。【０１０２】
本発明の第２の局面は、液体レンズに向けられている。本発明は、入射した光を屈折させる液体を備え、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換える。【０１０３】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。【０１０４】
また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換えることが好ましい。【０１０５】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影して様々な立体映像を生成することが可能になる。【０１０６】
また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。【０１０７】
これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【０１０８】
また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することが好ましい。【０１０９】
これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【０１１０】
また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返すことによって電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させることが好ましい。【０１１１】
これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。【０１１２】
本発明の第３の局面は、液体レンズを使用する撮像方法に向けられている。本発明は、液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、液体レンズを単眼レンズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切り換えた状態で立体画像を撮影する。【０１１３】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。
【発明の効果】
【０１１４】
本発明によると、複数のレンズや可動機構等を予め実装する必要がなく、電磁的な制御部を実装するだけで、複眼構造を有する３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。これによって、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。さらに、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。【０１１５】
また、単眼のレンズを使って２次元平面画像を撮影するにも、複眼のレンズを使って３次元立体画像を撮影するにも、それぞれのために専用のレンズを実装する必要がない。さらに、予め複眼のレンズを実装しておき、２次元平面画像を撮影する時には１つのレンズしか使用しない方式に比較して、単眼のレンズとして使用して２次元平面画像を撮影する時の画質を低下させることもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である３次元立体カメラの主要部のブロック構成図である。
【図２】図２は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図である。
【図３】図３は、液体レンズ部によって撮像素子上に作られる像の例を示す図である。
【図４】図４は、レンズ制御部の詳細を拡大して示す図である。
【図５】図５は、液体レンズ部を構成する小滴を移動させる方法の例を示す図である。
【図６】図６は、液体レンズ部を単眼用レンズと複眼用レンズとに切り換える例を示す図である。
【図７】図７は、液体レンズ部を構成する液体マイクロレンズの口径と数を切り換える例を示す図である。
【図８】図８は、液体レンズ部の集光率を変化させて感度の制御を行う例を示す図である。
【図９】図９は、液体レンズ部の内周部と外周部の感度を切り換える例を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の３Ｄカメラの外観図である。
【図１１】図１１は、従来の３Ｄカメラの主要部のブロック構成図である。
【図１２】図１２は、従来の液体マイクロレンズの断面図である。
【図１３】図１３は、電子濡れ性現象を示す概略図である。
【図１４】図１４は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図である。
【図１５】図１５は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図である。
【図１６】図１６は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図である。
【図１７】図１７は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００    ３次元立体カメラ
１０２，１０４    映像データ
１２１，１２３    映像入力処理部
１２５    ＡＶ制御バッファ処理部
１２７    ＣＯＤＥＣ処理部
１２９    動的機器情報管理部
１４２    コンテンツ処理部
１４４    コンテンツ付属情報処理部
１４６    静的機器情報管理部
１６１    メディアアクセス処理部
１６３    メニュー処理部
１６５    ユーザインタフェース処理部
１６７    情報記録メディア
１８２    液体レンズ部
１８４    レンズ制御部
１８６    撮像素子
１８８    ズーム制御部
１８９    移動部
３０１    被写体
３５１，３５２，３５３，３５４，３５５，３５６，９６０    液体マイクロレンズ
３７１，３７２，３７３，３７４，３７５，３７６    像
４７２，５７１，５７２，５７３，９６２，９７２    小滴
４７４，５７４，６７４，７７４，８１４，８７４，９７４    誘電体製絶縁層
４７６，９７６    金属製電極
６６１    単眼用レンズ
６６２，７５２，７６２，８１１，８１２，８２１，８２２，８５２，８６２    複眼用レンズ
６６９，７５９，７６９，８１９，８２９，８５９，８６９    使用しない液体
９１０    ３Ｄカメラ
９１２    移動ボタン
９１３    ダイヤル
９１５    固定ヘッド
９１６，９１６’    移動ヘッド
９１７    固定ヘッドレンズ
９１８    移動ヘッドレンズ
９２４    ズーム制御部
９２５    位置エンコーダ
９２６，９２９    ズームモータ
９３０    表示部構成決定部
９３１    被写体深度決定部
９３２    視覚フィードバック部
９３３    表示部
９３４    画像処理部
９３５    メモリ
９３７，９３８    光軸
９６４    透明基板
９６６    光
９６８    焦点
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１８】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明をする。【０１１９】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態である３次元立体カメラ１００の主要部のブロック構成図を示す。この３次元立体カメラ１００は、例えば産業用、民生用、監視用、ロボット用、医療用、分析用、計測測定用、エンターテインメント用、その他、様々な目的に使用されるビデオムービーカメラやデジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）、静止画カメラや動画像撮影用のカメラとして使用することができる。【０１２０】
この３次元立体カメラ１００は、そのレンズ部として１つの液体レンズ部１８２を有している。後述するように、この液体レンズ部１８２は上で説明した電子濡れ性現象を利用して、その焦点距離を可逆的に変更できると同時に、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして、切り換えて使用することができる。【０１２１】
図２に、この液体レンズ部１８２を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして使用する状態の概略図を示す。【０１２２】
図２（ａ）は、液体レンズ部１８２を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼の１つの大きなレンズとして使用する状態を示している。撮像素子１８６は、様々な材料・構成のフォトトランジスターやフォトダイオードやその他の各種光電素子が、２次元平面形状に各種の構造、例えば格子マトリクス、千鳥格子、ハニカム構造等で並んだ、２次元の平面画像を撮影することのできる撮像素子１８６である。例えば、１つのＣＣＤエリアイメージセンサ・チップや、ＣＭＯＳ−平面イメージセンサ等がこれに該当する。図２（ａ）〜図２（ｃ）の大きなひし形の四角形がこの撮像素子１８６であり、その中に多く並んだ小さなひし形の四角形が撮像素子１８６を構成するそれぞれのフォトトランジスターやフォトダイオードを表している。但し、この大きさや数は図示するための便宜上のもので、本発明がこのような大きさや数に限られるものではない。【０１２３】
この撮像素子１８６は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）において同じものであり、図２に示す液体レンズ１８２（ａ）〜液体レンズ１８２（ｃ）と撮像素子１８６との間には、上記背景技術で説明した誘電体製絶縁層９７４や金属製電極９７６に相当するレンズ制御部１８４が存在するが、これについては後で詳細に説明をする。【０１２４】
上記のとおり、この液体レンズ部１８２は、上記電子濡れ性現象を利用し、レンズ制御部１８４の制御によって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、１つの大きなレンズからなる単眼（図２（ａ））、２つのレンズからなる複眼（図２（ｂ））、４つのレンズからなる複眼（図２（ｃ））のように切り換えて使用することができる。この切り換え制御方法に関しても、後で詳細に説明をする。【０１２５】
なお、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すレンズの構成や配置は一例に過ぎず、３つのレンズからなる複眼であっても構わないし、５つやそれ以上のレンズからなる複眼であっても構わない、また、２つのレンズからなる複眼の場合でも、必ずしも図２（ｂ）に示すように横水平方向に並んだ複眼に限るものではなく、縦垂直方向に並んだ複眼であっても構わないし、斜め方向に並んだ複眼であっても構わない。３つ、４つ、５つ以上のレンズからなる複眼の場合も同様である。【０１２６】
このように、液体レンズ部１８２を切り換えることによって、撮像素子１８６上に、１つまたは複数の被写体の像を作ることができる。【０１２７】
さらに、一例として図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す液体レンズ部１８２（ａ）、液体レンズ部１８２（ｂ）、液体レンズ部１８２（ｃ）の各液体レンズ部１８２の形状からも分るとおり、各液体レンズ部１８２を構成する１つまたは複数の液体マイクロレンズの口径は異なり、それぞれのマイクロレンズによって撮像素子１８６上に集光される光の量も異なるので、液体レンズ部１８２を単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズを透過して撮像素子１８６に照射される光量を制御することが可能である。【０１２８】
また、後で詳細に説明するような電磁的な制御によって、図２（ａ）のように液体レンズ部１８２（ａ）を１つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、図２（ｂ）のように液体レンズ部１８２（ｂ）を２つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、図２（ｃ）のように液体レンズ部１８２（ｃ）を４つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、それぞれの場合に撮像素子１８６に照射される光量を自由に制御することが可能である。【０１２９】
また、これも後で詳細に説明するように、液体レンズ部１８２を、１つのレンズからなる液体レンズ部１８２（ａ）として使用する場合と、液体レンズ部１８２を、２つの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２（ｂ）として使用する場合と、液体レンズ部１８２を、４つの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２（ｃ）として使用する場合において、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させることも変化させないことも可能である。この焦点距離を変化させるならば、撮影する画像のズームを制御することが可能になる。【０１３０】
この場合には、液体レンズ部１８２と撮像素子１８６との間隔を、各液体マイクロレンズの焦点距離の変化と連動させて変更するように制御することが必要になる。この間隔の変更は、レンズ制御部１８４と連動したズーム制御部１８８の制御によって移動部１８９が実行し、移動部１８９における具体的な移動手段はモータやカム等によって実現することができる。【０１３１】
また、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させない場合等では、液体レンズ部１８２と撮像素子１８６との間隔を固定式としても構わない。【０１３２】
図３に、液体レンズ部１８２によって撮像素子１８６上に作られる像の例を示す。【０１３３】
図３の例では、１つの液体レンズ部１８２を、レンズ制御部（図３には示さない）の制御によって、６つの液体マイクロレンズ（液体マイクロレンズ３５１〜液体マイクロレンズ３５６）として使用している。これによって被写体３０１の像を、撮像素子１８６の上に６つ（像３７１〜像３７６）作ることができる。なお、図３では、液体レンズ部１８２を縦方向に１列に並んだ６個の液体マイクロレンズとして使用しているが、これは図示する便宜上の一例であって、本発明がこのような使用に限るものでないことは、上記と同様である。また、図３では、１つの液体レンズ部１８２を使った液体マイクロレンズ３５１〜液体マイクロレンズ３５６だけで像が形成されるとしているが、実際にはより多くの液体レンズ（図３では示さない）や固定焦点レンズ（凸レンズや凹レンズ、球面レンズや非球面レンズを含む）（図３では示さない）が使われることもある。【０１３４】
後で詳細に説明するように、この像３７１〜像３７６を処理して生成することができるのは、必ずしも静止画像だけに限るものではなく、動画像も可能であって、３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成することが可能である。また、３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成するには、最低２つの視点が異なる画像があれば充分ではあるが、より多くの異なる視点で撮影した画像を使用することで、より多様な３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成することが可能になる。【０１３５】
例えば、図２（ｂ）に示すように、液体レンズ部１８２（ｂ）が２つのレンズに分割されて使用されたとすると、撮像素子１８６には被写体の像が２つ作成され、この２つの像は、それぞれ映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３に入力される。【０１３６】
上記のとおり、液体レンズ部１８２はより多くのレンズに分割されて使用されても構わないし、そのような時には、より多くの映像入力処理部を有していても構わない。【０１３７】
但し、必ずしもこのようにレンズの数と同じ数の映像入力処理部が存在することは必須ではなく、より少ない映像入力処理部を兼用して、或いは時分割的に使用して、複数の映像入力情報を処理しても構わない。【０１３８】
この実施の形態に示す例では、映像入力処理部１２１には映像データ１０２が入力され、映像入力処理部１２３には映像データ１０４が入力される。この映像データ１０２と映像データ１０４とは同じ被写体を異なる視点から、即ち、１つの液体レンズ部１８２を２つのレンズに分割して使用した時のそれぞれのレンズの位置から撮影した画像（静止画像または動画像）である。また、映像データ１０２と映像データ１０４とは必ずしも完全に同じ被写体であることは必要でなく、その一部だけが同じ被写体であっても構わない。この一部が同じ被写体であるとは、その撮影シーン（撮影領域）の一部が重複していることを意味している。【０１３９】
映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３とで処理された映像データ１０２と映像データ１０４とは、ＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られ、そこで一旦蓄積され、ユーザインタフェース処理部１６５から送られてきたユーザの操作情報に基づいて、各種の処理が行われる。例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って行う操作例には、ＭＰＥＧ２、Ｈ．２６４等、コーデック方式の指定がある。ユーザがこのコーデック方式の指定を行った時には、指定されたコーデック方式を表す情報がユーザインタフェース処理部１６５からＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られ、ＡＶ制御バッファ処理部１２５はその情報に基づいてコーデックを行うよう、ＣＯＤＥＣ処理部１２７に対して指示をする。【０１４０】
また、例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って行った操作の内容が映像の３次元録画を行うものであったと仮定する。この時には、一旦ＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られて蓄積された映像データ１０２と映像データ１０４とがＣＯＤＥＣ処理部１２７へ送られ、映像の３次元録画を行うために必要な所定の符号化処理が実行される。ここで実行される所定の符号化処理とは、例えば動画像データであったならばＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４等を始めとする動画像圧縮符号化であり、例えば静止画像データであったならばＪＰＥＧやＰＮＧ、ＧＩＦ、ＢＭＰ等を始めとする静止画像圧縮符号化である。【０１４１】
この３次元立体カメラ１００の液体レンズ部１８２を、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換え、２次元平面画像を撮影したり３次元立体画像を撮影したり、３次元動画像を撮影したり、或いは焦点距離を切り換えてズーム画像を撮影したりするための切り換えや、その指定も、このユーザインタフェース処理部１６５を使って行われる。ユーザがメニュー処理部１６３によって指定されたメニュー画面に従ってユーザインタフェース処理部１６５から入力した情報は、レンズ処理部１８４やＡＶバッファ処理部１２５へ送られて、液体レンズ部１８２を単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換えたり、或いは焦点距離を切り換える等の必要な処理が実行される。【０１４２】
ＣＯＤＥＣ処理部１２７で所定の符号化処理が行われた映像データ１０２と映像データ１０４とは、コンテンツ処理部１４２へ送られてストリーム化処理が実行される。ここでいうストリーム化処理とは、例えばパーシャル・トランスポート・ストリーム（以後、「パーシャルＴＳ」という）化を行う処理等である。なお、ここでいうパーシャルＴＳには、符号化処理が行われた動画像や静止画像データだけでなく、音声データや各種属性データや管理データや、その他、３次元立体画像を生成復元するために使われる各種コンテンツ付属情報を含むものであっても構わない。【０１４３】
パーシャルＴＳ化された映像データ１０２と映像データ１０４とは、メディアアクセス処理部１６１を経て、情報記録メディア１６７に記録される。情報記録メディア１６７とは、例えばＳＤメモリカードを始めとする不揮発半導体メモリを使用した着脱可能なカード型の記録手段や、電池でバックアップされた半導体メモリを使用した着脱可能な記録手段や、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手段や、ＢＤ（ブルー・レイ・ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手段や、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）を使った磁気式で着脱不可能（固定式）な記録手段等である。但し、これらの記録手段はあくまでも一例であって、その他どのような記録手段であっても構わない。【０１４４】
また、メディアアクセス処理部１６１とは、上記のような各種情報記録手段にアクセスするためのデバイスドライバと、これらの各種情報記録手段上にファイルシステムを構築し、それを制御し、利用するためのファイルシステム処理部等を含むものであっても構わない。【０１４５】
一方、映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３からは、映像データ１０２と映像データ１０４とを入力した時のレンズ制御部１８４や液体レンズ部１８２の各種状態を表す動的機器情報、例えば、映像データ１０２と映像データ１０４とを撮影した時の液体レンズ部１８２の分割方法、分割数、分割されたそれぞれのレンズの中心位置、視野方向角、焦点距離、その他の各種情報が、動的機器情報管理部１２９へ送られる。これらそれぞれの情報は地球の緯度経度を座標軸とする絶対的な座標軸で表現された値でも構わないし、その他の各種局所的な座標軸で表現された相対的な値であっても構わない。【０１４６】
レンズ制御部１８４の状態を示す情報、例えば、液体レンズ部１８２を単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換えて２次元平面画像を撮影したり３次元立体画像を撮影したり、３次元動画像を撮影したり、或いは焦点距離を切り換えてズーム画像を撮影した時のレンズ制御部１８４の状態を示す情報もまた、動的機器情報の一部として動的機器情報管理部１４６へ送られる。【０１４７】
そして、これらの動的機器情報は、動的機器情報管理部１２９で一旦記憶され、必要に応じて取捨選択が行われることもあり、必要とされたものがコンテンツ付属情報処理部１４４へ送られ、コンテンツ付属情報処理部１４４では、これらの動的機器情報を、例えば上記パーシャルＴＳに含めて情報記録メディア１６７に記録するのに必要な処理が実行される。また、これらの動的機器情報は、必ずしも上記パーシャルＴＳに含まれるのではなく、パーシャルＴＳとは別に情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。【０１４８】
静的機器情報管理部１４６では、３次元立体カメラ１００において、１つ或いは複数の像を撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報、例えば液体レンズ部１８２を構成する液体の屈折率、撮像素子１８６の画素数、画素ピッチ、その他の各種情報が記憶管理され、これらの情報もコンテンツ付属情報処理部１４４へ送られ、コンテンツ付属情報処理部１４４では、これらの静的機器情報を必要に応じて取捨選択を行うこともあり、必要とするものに対して、例えば上記パーシャルＴＳに含めて情報記録メディア１６７に記録するのに必要な処理が実行される。これらの静的機器情報も、必ずしも上記パーシャルＴＳに含まれるのではなく、パーシャルＴＳとは別に情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。【０１４９】
また、この動的機器情報と静的機器情報とがパーシャルＴＳと別に記録される実施の形態では、パーシャルＴＳと動的機器情報と静的機器情報とは、１つのファイルとして情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、これらの幾つかが、別のファイルとして情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、１つのディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、別のディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、１つの情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、別の情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。また、この静的機器情報は、映像データ１０２と映像データ１０４とを撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報であって、通常撮影時には変化しない情報であるので、必ずしもパーシャルＴＳや動的機器情報と同時或いは相前後して情報記録メディア１６７に記録されるのではなく、予め情報記録メディア１６７に記録しておく実施の形態であっても構わないし、後で情報記録メディア１６７に記録する実施の形態であっても構わない。【０１５０】
上記動的パラメータ情報と静的パラメータ情報とは、映像コンテンツに含まれる映像ストリームとその映像ストリームを撮影した時の視点とを対応付ける情報でもある。【０１５１】
コンテンツ付属情報処理部１４４で処理された動的機器情報と静的機器情報とは、コンテンツ処理部１４２へ送られてパーシャルＴＳの中に組み込まれパーシャルＴＳの一部として、或いはパーシャルＴＳの中に組み込まれることはなく別のファイルとして、メディアアクセス処理部１６１へ送られ情報記録メディア１６７に記録される。【０１５２】
メニュー処理部１６３は、この３次元立体カメラ１００のユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って操作を行う時に、その操作を助けるメニューやガイドの表示とそれに伴う処理を実行する。【０１５３】
また、例えば、図２（ｂ）に示すように、液体レンズ部１８２（ｂ）を２つのレンズに分割して使用し、この２つのレンズを使って映像データ１０２と映像データ１０４とを取得する時には、レンズの向き、即ち光軸を制御して焦点を合わせる必要がある。この制御はレンズ制御部１８４によって実行される。【０１５４】
レンズ制御部１８４の詳細を拡大して図４に示す。図４に示すように、レンズ制御部１８４を構成する金属製電極４７６は、複数の小電極に分割されている。【０１５５】
図１３に示す従来の電子濡れ性現象を利用する液体マイクロレンズでは、金属製電極９７６は１つの電極であった。しかしながら、本発明の液体レンズ部１８２では、金属製電極４７６を多数の小電極に分割し、各小電極ごとにかける電圧を変えることで、光軸の制御やレンズの向き、焦点位置の制御等を実現することができる。【０１５６】
例えば、図４に示すように、誘電体製絶縁層４７４の下に小さく分割された金属製電極４７６を１３個配置し、これらの各金属製電極４７６と小滴４７２との間にかける電圧を、図４に示すようにしたと仮定する。即ち、一番右端の２つの金属製電極４７６には電圧をかけず（０Ｖ）、その左隣の２つの金属製電極４７６には２Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には１Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には電圧をかけず（０Ｖ）、その左隣の１つの金属製電極４７６には１Ｖの電圧をかけ、その左隣の１つの金属製電極４７６には２Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には３Ｖの電圧をかけ、一番左端の１つの金属製電極４７６には電圧をかけなかった（０Ｖ）とする。【０１５７】
なお、図４では図示の便宜上、金属製電極４７６を１３個だけ記載しているが、実際にはもっと小さな電極をもっと多く配置することができる。また、各金属製電極４７６にかける電圧も、図４に電池の印で示すような離散的な値でなく、もっと連続的な値、或いは離散的な値であってももっとそのピッチが小さな値にすることができる。【０１５８】
このような、各金属製電極４７６と小滴４７２との間の電圧の分布を、図４の下に「電極と液体間の電圧（分布図）」として示す。【０１５９】
図４に示すように、小滴４７２の右側では比較的低い電圧をかけ、小滴４７２の左側では比較的高い電圧をかけることによって、小滴４７２の右の端面における誘電体製絶縁層４７４との接触角θ３と、小滴４７２の左の端面における誘電体製絶縁層４７４との接触角θ４とは、数式４で表され、θ４の方をθ３よりも小さくすることができる。【０１６０】
これによって、小滴４７２によって作られる液体レンズ部１８２の光軸を、図４の垂直方向から傾いた方向に動かし、焦点位置も同様に光軸の傾きとは逆の方向に動かすことができる。【０１６１】
（実施の形態２）
次に、レンズ制御部１８４の制御によって、液体レンズ部１８２を図２に示す液体レンズ部１８２（ａ）、液体レンズ部１８２（ｂ）、液体レンズ部１８２（ｃ）のように切り換える方法を説明する。【０１６２】
液体レンズ部１８２に対して、このように単眼或いは複眼、或いは複眼のレンズ数を切り換えるには、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で移動させる制御や、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御や、レンズとして使用する液体を所定のレンズの形状や配置に従って分布させる必要がある。【０１６３】
そこで最初に図５を参照して、誘電体製絶縁層５７４上の小滴５７１を、図５の右から左方向へ、順次小滴５７２、小滴５７３のように移動させる方法について説明をする。この小滴を移動させる方法によって、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。【０１６４】
図５の小滴５７１は、図４の小滴４７２と同様に、小滴５７１の右側では比較的低い電圧をかけ、小滴５７１の左側では比較的高い電圧をかけることによって、小滴５７１の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ５の方を、小滴５７１の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ６よりも大きくした状態になっている。即ち、θ５＞θ６である。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７１の時」として実線で示す。即ち、小滴５７１では、その左端で電極と液体間の電圧は最も高く、右端では左端の電圧よりも低く、中央部では両端部からなだらかに０Ｖまで低下した電圧がかけられている。【０１６５】
そして、次の状態では、電圧をかける範囲を僅かに左方向へシフトさせると共に、右側では比較的高い電圧をかけ、左側では比較的低い電圧をかけるように変化させる。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７２の時」として破線で示す。【０１６６】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を変化させることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状は、小滴５７１の状態から小滴５７２として破線で示すように移動する。即ち、小滴５７２は、小滴５７１の状態から僅かに左方向へ移動すると共に、小滴５７２の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ６の方が、小滴５７２の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ５よりも小さい状態になる。即ち、前の状態では右の端面の接触角であったθ５が次の状態では左の端面の接触角になり、前の状態では左の端面の接触角であったθ６が次の状態では右の端面の接触角になる。【０１６７】
さらに、次の状態では、電圧をかける範囲をさらに左方向へシフトさせると共に、右側では比較的低い電圧をかけ、左側では比較的高い電圧をかけるように変化させる。即ち、電圧の分布は最初の状態がそのまま左方向にシフトした状態になる。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７３の時」として実線で示す。【０１６８】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を変化させることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状は、図５に小滴５７３として実線で示すようになる。即ち、小滴５７３は、小滴５７２の状態からさらに左方向へ移動すると共に、小滴５７３の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ５の方が、小滴５７３の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ６よりも大きい状態になる。即ち、小滴５７３の形状は、最初の小滴５７１の形状がそのまま左方向にシフトした状態になる。【０１６９】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、この液体を順次、小滴５７１、小滴５７２、小滴５７３・・・のように移動させることができる。【０１７０】
このような電磁的な制御によって、液体レンズ部１８２を構成する誘電体製絶縁層５７４の上方の液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができる。或いは、内周部から外周部への液体の移動に際しては、このような電磁的な制御だけでなく、液体レンズ部１８２そのものを回転させることで生じる遠心力を使用したり、この遠心力と電磁的な制御とを併用することも可能である。このようにすることで、液体レンズ部１８２を構成する液体の移動をより高速化或いは高効率化することができる。【０１７１】
このようにして、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。【０１７２】
次に、図６を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を移動させると共に、その液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、単眼用レンズ６６１と複眼用レンズ６６２とを切り換える方法を説明する。【０１７３】
図６（ａ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を全て使用し、誘電体製絶縁層６７４上に１つの大きな単眼用レンズ６６１を構成した状態を示す。この単眼用レンズ６６１は、図２（ａ）に示す液体レンズ部１８２（ａ）に相当する。【０１７４】
なお、この例では、液体レンズ部１８２を構成する液体を全て使用し、使用しない液体は存在しないと仮定しているが、一部、使用しない液体が存在する実施の形態であっても構わない。【０１７５】
この時、例えば、誘電体製絶縁層６７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図６（ａ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、単眼用レンズ６６１のような大口径の１つの液体レンズ部１８２を構成することができる。即ち、この単眼用レンズ６６１は左右対称形状であるので、電圧分布も左右対称になっている。そして、両端にかける電圧を高くすることで、上記電子濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層６７４との接触角が所定の角度である単眼用レンズ６６１を形成することができ、この電圧を変化させることで、この単眼用レンズ６６１の焦点距離等を変化させることができる。【０１７６】
図６（ｂ）には、液体レンズ部１８２を構成するために使用しない液体６６９を誘電体製絶縁層６７４の外周部に移動させ、それ以外の液体を使って、誘電体製絶縁層６７４上に多くの小さな複眼用レンズ６６２を構成した状態を示す。複眼用レンズ６６２は、図２（ｃ）に示す複数のマイクロレンズから構成される液体レンズ部１８２（ｃ）のレンズ数をより多くしたものに相当する。【０１７７】
なお、この例では、複眼用レンズとして小口径のレンズを９個だけ示しているが、この小口径のレンズの大きさや数は図示の便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。【０１７８】
この時、例えば、誘電体製絶縁層６７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図６（ｂ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ６６２のような小口径の多数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。【０１７９】
この複眼用レンズ６６２を構成する１つ１つのマイクロレンズは左右対称形状であるので、電圧分布も１つ１つのマイクロレンズに対応して左右対称になっている。そして、１つ１つのマイクロレンズを構成する両端にかける電圧を高くすることで、上記電子濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層６７４との接触角が所定の角度である多数のマイクロレンズからなる複眼用レンズ６６２を形成することができ、この電圧を変化させることで、各複眼用レンズ６６２を構成するマイクロレンズの焦点距離等を変化させることができる。【０１８０】
次に、図７を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を移動させると共に、その液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、液体レンズ部１８２を構成する液体マイクロレンズの口径と数とを切り換える方法について説明をする。【０１８１】
図７（ａ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を比較的少なく使用し、誘電体製絶縁層７７４上に小さな（小口径の）複眼用レンズ７５２を数多く形成した状態を示す。なお、図７（ａ）の例では、口径が小さな複眼用レンズ７５２を９個だけ示しているが、レンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。【０１８２】
また、この複眼用レンズ７５２を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層７７４の外周部に移動させ、使用しない液体７５９としてプールする。図７（ａ）の例では、複眼用レンズ７５２を形成するために使用する液体は比較的少ないので、使用しない液体７５９は比較的多くなる。この液体を移動させる方法に関しては上記のとおりであるから、説明を省略する。【０１８３】
この時、例えば、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図７（ａ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ７５２のような小口径の多数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。この多数の液体マイクロレンズを形成する方法に関しては上記のとおりであるから、説明を省略する。【０１８４】
図７（ｂ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を比較的多く使用し、誘電体製絶縁層７７４上に比較的大きな（大口径の）複眼用レンズ７６２を比較的数少なく形成した状態を示す。なお、図７（ｂ）の例では、口径が大きな複眼用レンズ７６２を６個だけ示しているが、レンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。【０１８５】
また、この複眼用レンズ７６２を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層７７４の外周部に移動させ、使用しない液体７６９としてプールする。図７（ｂ）の例では、複眼用レンズ７６２を形成するために使用する液体は比較的多いので、使用しない液体７６９は比較的少ない。この液体を移動させる方法に関しても上記のとおりであるから、説明を省略する。【０１８６】
この時、例えば、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図７（ｂ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ７６２のような比較的大口径の比較的少数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。この比較的少数の液体マイクロレンズを形成する方法に関しても上記のとおりであるから、説明を省略する。【０１８７】
図７（ａ）と図７（ｂ）に示すような液体マイクロレンズの大きさ（口径）と数だけでなく、使用する液体の量を調節し、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を変化させることによって、どのような大きさ（口径）の液体マイクロレンズであっても、どのような数であっても、どのような焦点距離の液体マイクロレンズであっても、誘電体製絶縁層７７４上に形成することが可能である。【０１８８】
（実施の形態３）
次に、図８を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で液体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ部１８２の集光率を変化させ、感度の制御を行う方法について説明をする。【０１８９】
上記のとおり、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電磁的な制御によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液体量分布を変えることができる。【０１９０】
図８（ａ）は、このようにして、比較的多くの液体を内周部に集めた状態を表している。比較的多くの液体が内周部に集められているので、外周部に集められている使用しない液体８５９は比較的その量が少ない。【０１９１】
そして、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図８（ａ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ８５２に示すような比較的多くの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。【０１９２】
図８（ａ）に示すように、この複眼用レンズ８５２は、撮像素子１８６の比較的多くの部分（ほとんど全ての範囲）を覆っているので、この状態では比較的感度は高くなる。【０１９３】
また、図８（ｂ）は、このようにして、比較的少ない液体を内周部に集めた状態を表している。比較的少ない液体が内周部に集められているので、外周部に集められている使用しない液体８６９は比較的その量が多い。【０１９４】
そして、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図８（ｂ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ８６２に示すような比較的少ない数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。【０１９５】
図８（ｂ）に示すように、この複眼用レンズ８６２は、撮像素子１８６の比較的狭い範囲だけを覆っているので、この状態では比較的感度は低くなる。【０１９６】
このようにレンズ制御部１８４が制御することによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で液体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ部１８２の集光率を変化させ、感度の制御を行うことができる。【０１９７】
このようにして、液体レンズ部１８２を複眼用レンズとして使用する時であっても、単眼用レンズとして使用する時であっても、そのレンズが存在する撮像素子１８６の範囲を制御することができる。従って、液体レンズ部１８２を単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時においても、複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時においても、液体レンズ部１８２を透過して撮像素子１８６に照射される光量を制御することが可能になる。【０１９８】
次に、図９を参照して、液体レンズ部１８２の内周を厚くすることで内周の液体量を上げ、液体レンズ部１８２の内周の集光率を上げて内周部の感度を上げる方法と、液体レンズ部１８２の外周を厚くすることで外周の液体量を上げ、液体レンズ部１８２の外周の集光率を上げて外周部の感度を上げる方法について説明をする。【０１９９】
液体レンズ部１８２を構成する液体を、同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させ、内周と外周との間で液体量分布を変える方法に関しては上記と同様である。即ち、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電磁的な制御によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液体量分布を変えることができる。【０２００】
図９（ａ）は、このようにして、幾分多くの液体を使用しない液体８１９として撮像素子１８６が存在しない外周に集めた状態を示している。【０２０１】
幾分多くの液体が使用しない液体８１９として外周部に集められているので、撮像素子１８６が存在する領域に集められている液体は幾分その量が少ない。【０２０２】
そして、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図９（ａ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図９（ａ）に示すように、比較的口径が大きい複眼用レンズ８１１を液体レンズ部１８２の中心部に形成し、比較的口径が小さな複眼用レンズ８１２をその周囲で、使用しない液体８１９よりも内周部の撮像素子１８６が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。また、上記使用しない液体８１９の量や撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも図９（ａ）に示す例に限るものではない。【０２０３】
図９（ａ）に示すように、この液体レンズ部１８２は中央部を厚くし、外周を薄くすることによって、中央部の液体量を上げて外周部の液体量を下げ、中央部の集光率を上げて感度を上げると同時に、外周部の集光率を下げて感度を下げることができる。【０２０４】
このように形成した液体レンズ部１８２によって、トンネルに出入した時のような光量の変化が大きな場合でも、鮮明な映像を撮影することが可能になる。【０２０５】
また、図９（ｂ）は、このようにして、幾分少ない液体を使用しない液体８２９として撮像素子１８６が存在しない外周に集めた状態を示している。【０２０６】
幾分少ない液体が使用しない液体８２９として外周部に集められているので、撮像素子１８６が存在する領域に集められている液体は比較的その量が多い。【０２０７】
そして、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図９（ｂ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図９（ｂ）に示すように、比較的口径が小さい複眼用レンズ８２１を液体レンズ部１８２の中心部に形成し、比較的口径が大きな複眼用レンズ８２２をその周囲で、使用しない液体８２９よりも内周部の撮像素子１８６が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。また、上記使用しない液体８２９の量や撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも図９（ｂ）に示す例に限るものではない。【０２０８】
さらにまた、上記使用しない液体８１９と使用しない液体８２９の量や、上記図９（ａ）と図９（ｂ）に示す例における撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量の、どちらの方がどの程度多いかも、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも上の例に上げるとおりに限るものではない。【０２０９】
図９（ｂ）に示すように、この液体レンズ部１８２は中央部を薄くし、外周を厚くすることによって、中央部の液体量を下げて外周部の液体量を上げ、中央部の集光率を下げて感度を下げると同時に、外周部の集光率を上げて感度を上げることができる。【０２１０】
このように形成した液体レンズ部１８２によって、ワイド画像を撮影するような場合でも、撮像素子１８６の端や隅々まで、歪みのない映像を撮影することが可能になる。【０２１１】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、液体レンズ部１８２を構成する材料としては「液体」であるとして説明したが、この材料は必ずしも液体に限るものではなく、例えばゲル状の素材であったり、粉体や固体等の素材であっても電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせ等によって移動させることが可能なものであるならば、どのようなものであっても構わない。【０２１２】
また、電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせ等が行われて移動が必要な時にのみ、移動可能な状態になるものであっても構わない。【０２１３】
さらにまた、これらの液体レンズ部１８２を構成する材料を移動させる方式は、上記のように電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせの他、液体レンズ部１８２を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレンズの形状を変化させる方式であっても構わない。【０２１４】
このような液体レンズ部１８２を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレンズの形状を変化させる方式としては、例えば、液体レンズ部１８２の周辺の気圧や風圧を変化させたり、液体レンズ部１８２の周囲を他の液体で充填し、この周囲に充填された液体の圧力分布を変化させる方式等がある。【０２１５】
なお、図１４に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにしてもよい。これにより、小口径ではあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。更に、図１５に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、映像入力処理部１２１、及び映像入力処理部１２３は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正してもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。【０２１６】
また、図１６に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにしてもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。更に、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映像入力処理部１２１、及び映像入力処理部１２３は、重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正してもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。【０２１７】
また、図１７に示すように、液体レンズを覆う当該液体レンズの外側のフタ部は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されていてもよい。例えば、ＶａｒｉＯｐｔｉｃｓ社製の液体レンズは、液体レンズが水からなり、液体レンズを覆うフタ部が油である。これにより、これにより、分離境界面を形成することができるまた、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。これにより、相転移後は、重力による影響を固定にすることができる。【０２１８】
また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えていてもよい。これにより、レンズ配置を高速に行うことができる。【０２１９】
また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであってもよい。これにより、より省電力に維持できる。【０２２０】
また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであってもよい。これにより、より省電力に維持できる。【０２２１】
また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であってもよい。これにより、より省電力に維持できる。【０２２２】
また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなく、各レンズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能であってもよい。これにより、レンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場合にも対応できる。【０２２３】
また、液体レンズの単眼、或いは複眼への切り換えを行う切り換え部は、図１８に示すように、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置してもよい。これにより、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影することができる。【０２２４】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２５】
本発明によると、単眼レンズと複眼レンズとに切り換え可能な液体レンズを有し、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影することによって、複数のレンズを予め実装することなく、電磁的な制御部を実装するだけで複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。これによって、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。さらに、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することができるので、その産業上の利用可能性は極めて高い。
【図１】
2008016035.tif 000007
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズによる像を撮像素子上に結び、その像の情報を電子的に取得して記録するカメラ装置に関し、より特定的には、平面的な画像情報、及び立体的な画像情報の両方を取得することができると共に、静止画像、及び動画像のどちらか一方、或いは両方を取得し、記録することができるカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、平面的な画像情報と立体的な画像情報との両方を取得することのできるカメラ装置の一例には、例えば下記特許文献１に記載された３Ｄカメラがあった。
【０００３】
図１０に、２つのカメラヘッドである、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６を備えた、従来の３Ｄカメラ９１０の外観図を示し、図１１に、この３Ｄカメラ９１０の主要部のブロック構成図を示す。
【０００４】
固定ヘッド９１５は、３Ｄカメラ９１０の本体に対して固定しているが、移動ヘッド９１６は、移動ボタン９１２を操作することでスライドさせて移動することができる。図１０では、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を、移動ヘッド９１６として示している。一方、図１１では、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を移動ヘッド９１６として示し、移動可能な範囲の最も内側まで移動させた状態を移動ヘッド９１６’として示している。
【０００５】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは、それぞれ固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８を有している。この固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８とは、それぞれ後述するズームモータ９２６とズームモータ９２９によってズーム可能である。
【０００６】
また、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは、その間隔とは無関係に、互いに平行な光軸９３７と光軸９３８とを有している。さらに、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とはそれぞれ、撮像素子である電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを有している。固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６とは互いに実質的に同一のもので、光軸９３７と光軸９３８とに対して垂直な共通平面内に位置している。
【０００７】
移動ヘッド９１６は、光軸９３７と光軸９３８が互いに平行状態を維持し、かつ、２つの光軸に垂直な共通平面内に固定ヘッド９１５と共に位置しながら、スライドして移動可能であるように構成されている。
【０００８】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の間隔はユーザによって制御可能である。例えば、移動ヘッド９１６は、移動ヘッド９１６の上部に設置された移動ボタン９１２をユーザが指で押すことにより、スライドしながら機械的に移動させてもよい。或いは、移動ヘッド９１６に対してウォームギヤ接続されたダイヤル９１３をユーザが回転させることにより、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の間隔を調整してもよい。或いはまた、他の例においては、右移動ボタンと左移動ボタンのような電子制御式のボタンスイッチ等によってモータを回転させ、移動ヘッド９１６を移動させてもよい。
【０００９】
移動ヘッド９１６の位置は位置エンコーダ９２５によって計測され、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の視野及び焦点距離を決定するための回路である視覚フィードバック部９３２に入力される。位置エンコーダ９２５は、移動ヘッド９１６の位置を検出するためリニアポテンショメータを有している。或いは、他の例では、移動ヘッド９１６がステッパモータによって移動され、モータのステップ数をカウントすることでその位置を計測してもよい。
【００１０】
視覚フィードバック部９３２は、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の焦点距離を調整するためにズーム制御部９２４を制御し、ズーム制御部９２４はズームモータ９２６とズームモータ９２９を制御する。この時、焦点距離は互いに同じ値を維持するように制御される。
【００１１】
視覚フィードバック部９３２はまた、キャプチャされた像が表示される表示部９３３に関する詳細情報を表示部構成決定部９３０から受け取る。この情報は、例えば表示部９３３のスクリーンサイズや予定観察距離を示すプリセット値である。或いはこれらの情報は、ユーザが適切なデータを入力してもよい。
【００１２】
視覚フィードバック部９３２はさらに、被写体深度決定部９３１から被写体深度情報を受け取る。最も単純な構成としては、被写体深度決定部９３１は単に、遠点を無限遠に設定し、近点をカメラの最小焦点距離に設定してもよい。より高度な例では、例えばカメラがオートフォーカスタイプであるならば、オートフォーカスセンサによって１つ以上の深度範囲限界値が計測されてもよい。フレキシビリティを最大にするには、オートフォーカスセンサをキャプチャする画像中の最近点及び最遠点に向けることにより、正確に測定された距離データを視覚フィードバック部９３２に供給する。
【００１３】
ズーム制御部９２４は、ズームモータ９２６とズームモータ９２９を制御して固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８の焦点距離を調整するのに加えて、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６のカメラが、それぞれ許容条件内で動作しているか否かを示す情報を視覚的フィードバック部９３２に供給する。例えば、最大視差条件を越えてしまった時には、現在のカメラ設定でキャプチャされるであろう画像は不適切であることを視覚フィードバック部９３２に通知し、視覚フィードバック部９３２はこのことを表示部９３３に表示する情報によってユーザに通知する。同様に、キャプチャされた画像の深度が小さすぎる時には、良好に３Ｄ知覚されないことを示す表示を行ってもよい。
【００１４】
固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６の撮像素子によってキャプチャされた画像は、画像処理部９３４に送られ、画像処理部９３４は、ズーム制御部９２４や視覚フィードバック部９３２から送られたデータに基づいてキャプチャされた画像を処理し、表示部９３３に表示する。
【００１５】
或いは、固定式または着脱式のメモリ９３５に処理済みまたは処理前の画像を記憶し、着脱式のメモリ９３５の場合にはそのメモリ９３５を他の機器に移して画像を他の機器、例えばコンピュータや３次元プロジェクタに移動し、他の処理を行ったり立体表示することができる。
【００１６】
或いはまた、この３Ｄカメラ９１０が通信部（図示しない）を有している場合には、この通信部を使って画像を他の機器、例えばコンピュータや３次元プロジェクタに移動し、他の処理を行ったり立体表示することができる。
【００１７】
視覚フィードバック部９３２は、位置エンコーダ９２５から移動ヘッド９１６の位置及び固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔を示す情報を受け取る。また、視覚フィードバック部９３２は、ズーム制御部９２４から固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６のレンズの焦点距離を示す情報を受け取り、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔情報と合わせてカメラの視野を決定する。例えば、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６が最大の間隔を有するならば、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８は最も広い視野を有するようにその焦点距離が制御される。逆に、固定ヘッド９１５と移動ヘッド９１６間の間隔が最小に設定されるならば、固定ヘッドレンズ９１７と移動ヘッドレンズ９１８は利用可能な範囲内で最も狭い視野を有するように制御される。
【００１８】
また、従来の、液体をレンズ材料として使用し、電子的な制御によって焦点距離を変更することの可能な液体レンズには、下記特許文献２に記載された液体マイクロレンズがあった。
【００１９】
図１２に、この従来の液体マイクロレンズ９６０の断面図を示す。
【００２０】
液体マイクロレンズ９６０は、透明液体からなる小滴９６２を有し、その直径は、数ミクロンから数ミリメートルである。小滴９６２は、透明基板９６４の上に配置されている。透明基板９６４は、疎水性であるか、或いは疎水性のコーティング層を有している。従って、小滴９６２の透明基板９６４に対する界面張力は非常に強く、放置すれば小滴９６２は透明基板９６４上で「はじかれて」球形になろうとする。しかしながら、後述する電子濡れ性現象によって、小滴９６２と透明基板９６４との間に所定の電圧をかける電磁的な制御を行うことで、透明基板９６４に対する小滴９６２の界面張力を弱くし、小滴９６２の端部が透明基板９６４に対してなす角度がθであるレンズを構成することができる。
【００２１】
小滴９６２を構成する透明液体と透明基板９６４とは、波長が可視光線を含むある範囲の光に対して透明である。
【００２２】
この液体マイクロレンズ９６０に入射した透明基板９６４に対して垂直でかつ互いに平行な光９６６は、液体マイクロレンズ９６０を通過して、小滴９６２と透明基板９６４の接触面から距離ｆの焦点９６８に集光される。
【００２３】
小滴９６２と透明基板９６４との接触角「θ」は、次に示す界面張力「Ｙ」（通常メートルあたりミリニュートン（ｍＮ／ｍ）で測定される）によって決定される。
【００２４】
この液体マイクロレンズ９６０において、ＹS―Vを透明基板９６４と透明基板９６４を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力とし、ＹL―Vを小滴９６２と小滴９６２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力とし、ＹS―Lを透明基板９６４と小滴９６２との間の界面張力とすると、角度θは、数式１で表される。
【数１】
2008016035.tif 000025
【００２５】
また、小滴９６２の体積をＶとすると、小滴９６２の湾曲表面の曲率半径「Ｒ」は、数式２で表される。
【数２】
2008016035.tif 000026
【００２６】
液体マイクロレンズ９６０の焦点距離ｆは、半径Ｒと屈折率「ｎ」の関数である。
【００２７】
そこで、ｎLを小滴９６２の屈折率とし、ｎVを小滴９６２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）の屈折率とすると、焦点距離ｆは数式３で表される。
【数３】
2008016035.tif 000027
【００２８】
透明基板９６４の表面と裏面とは平行しているのでその屈折率は問題にならず、小滴９６２の体積Ｖ、小滴９６２の屈折率ｎL、小滴９６２を包囲する空気の屈折率ｎVを一定と仮定すると（通常、これらのＶ、ｎL、ｎVは一定であると考えられる）、液体マイクロレンズ９６０の焦点距離は接触角θだけの関数になる。
【００２９】
図１３は、電子濡れ性現象を示す概略図である。この電子濡れ性現象によって、導電性流体である小滴９７２と、誘電率「εγ」、厚さ「ｄ」である誘電体製絶縁層９７４との間の接触角θ1〜θ2を、可逆的に変更することができ、従って、焦点距離を可逆的に変更可能な液体マイクロレンズを提供することができる。
【００３０】
図１３に示すとおり、金属製電極９７６が誘電体製絶縁層９７４の下に配置され、誘電体製絶縁層９７４によって導電性流体の小滴９７２から絶縁されている。小滴９７２は、例えば小水滴であり、誘電体製絶縁層９７４は、例えばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）／Ｐａｒｙｌｅｎｅを素材として形成された薄膜もしくは薄板である。
【００３１】
小滴９７２と金属製電極９７６との間に電圧差が存在しなければ、小滴９７２は、小滴９７２の体積と接触角θ1によって規定される形状を維持する。ここで、接触角θ1は界面張力によって決定される。これは上で説明したとおりである。
【００３２】
上記のとおり、誘電体製絶縁層９７４は疎水性を有するので、小滴９７２は誘電体製絶縁層９７４上で「はじかれて」球形になろうとする。
【００３３】
破線で表す小滴９７８の形状は、電圧Ｖが金属製電極９７６と小滴９７２との間に加えられることによって、電子濡れ性現象を生じて、小滴９７２と誘電体製絶縁層９７４との疎水性が弱められ（親水性が強くなり）、小滴９７２が誘電体製絶縁層９７４に対して均等に拡散した状態を示している。この時の電圧Ｖは、数ボルトから数百ボルトの範囲であり、極性は関係しない。金属製電極９７６と小滴９７２との間にこの電圧Ｖが加えられることによって、接触角はθ1からθ2に低下する。θ1とθ2の差によって決定される拡散量は、電圧Ｖの関数であり、接触角θ2は数式４で表される。
【数４】
2008016035.tif 000028
【００３４】
数式４において、θ（Ｖ＝０）は、電圧が小滴９７２と金属製電極９７６との間にかけられていない時の、誘電体製絶縁層９７４と小滴９７２との間の接触角であり、ＹL―Vは、小滴９７２と小滴９７２を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力であり、εγは絶縁層の誘電率であり、ε0は真空の透磁率、８．８５×１０―12Ｆ／ｍである。
【００３５】
このような電子濡れ性の現象を利用して、焦点距離を可逆的に変更可能な液体マイクロレンズを作ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１４２１６６号公報
【特許文献２】特開２００３−０５０３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、このような従来の平面的な像と立体的な像の両方を取得することのできるカメラ装置では、１眼で平面的な像を取得するためと、複眼で立体的な像を取得するための、それぞれに個別のレンズが必要であったり、２つの視点間の間隔を変更するにはレンズを移動させる機構や部品の実装が必要であった。
【００３７】
そのために、メーカーは多くの部品を必要としたり、組み立て工数が増えたり、信頼性が低下したり、コストがかさむ等の課題があった。
【００３８】
ユーザにとっても、大きさや重量が増したり、使い勝手が悪くなったりするため、このようなカメラ普及の阻害要因になっていた。
【００３９】
また、上記のような液体マイクロレンズによって、レンズの焦点距離を電磁的な制御で可逆的に変化させることができるが、それだけでは必ずしも平面的な像と立体的な像とを取得することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明の第１の局面は、カメラ装置に向けられている。本発明は、単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、平面画像を撮影するために、液体レンズを単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、液体レンズを複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える。
【００４１】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。更に、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。
【００４２】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と光軸配置を変更することが好ましい。
【００４３】
これにより、１つの液体レンズによって複数視点から見た像を撮影することが可能になると共に、その視点数や視点位置を変更することもでき、平面画像だけでなく種々の立体画像をも撮影することが可能になる。
【００４４】
また、液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、光軸制御部は、当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれぞれに応じて、当該液体レンズの光軸方向を変更することが好ましい。
【００４５】
これにより、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と、液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズで撮影した像を正確に撮像素子上の適切な位置に結像させることが可能になる。
【００４６】
また、切り換え部は、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該液体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することが好ましい。
【００４７】
これにより、明るい周囲環境であっても暗い周囲環境であっても、最適に受光する光量を制御して最適な静止画像または動画像を撮影することが可能になる。
【００４８】
また、撮像素子と液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、移動部は、撮像素子と液体レンズとの間隔を制御することが好ましい。
【００４９】
これにより、液体レンズの焦点距離に対応させて液体レンズと撮像素子との間隔を最適に制御することができ、拡大縮小を含むズーム倍率を自由に変更して、最適な静止画像または動画像を撮影することが可能になる。
【００５０】
また、記録部を更に備え、記録部は、液体レンズによって撮影された動画像または静止画像の何れか或いは両方を記録することが好ましい。
【００５１】
これにより、平面画像または立体画像からなる静止画像及び動画像を撮影すると同時に、撮影したこれらの画像を記録し保存することが可能になり、記録保存した画像を後刻に読み出して再生したり利用したり、他の機器に移動して再生したり利用することも可能になる。
【００５２】
また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることが好ましい。
【００５３】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを構成することが可能になる。
【００５４】
また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、切り換え部は、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換えることが好ましい。
【００５５】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影して様々な立体映像を生成することが可能になる。
【００５６】
また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。
【００５７】
これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【００５８】
また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することが好ましい。
【００５９】
これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【００６０】
また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返して電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させる電磁制御部を更に備えることが好ましい。
【００６１】
これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【００６２】
また、液体レンズの外周部は、集光に使用されないことが好ましい。
【００６３】
これにより、液体レンズを構成する液体で集光や結像に使用しないものを外周部に配置し、より自由かつ柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換えたり、設定することが可能になる。
【００６４】
また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量分布を変えるように移動させることで、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度の制御を行うことが好ましい。
【００６５】
これにより、周囲環境の明暗の変化や撮影シーンの範囲や視野角等の変化に追随して、最適に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設定することが可能になる。
【００６６】
また、切り換え部は、外周部の液体量を下げることで液体レンズの外周部の集光率を下げて感度を下げることが好ましい。
【００６７】
これにより、例えばトンネルへの出入のような光量の変化が大きい時にも最適に適応して、最適な映像を撮影することが可能になる。
【００６８】
また、切り換え部は、液体レンズの外周部を薄くすることで、外周部の液体量を下げることが好ましい。
【００６９】
これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を下げるように制御することが可能になる。
【００７０】
また、切り換え部は、外周部の液体量を上げることで液体レンズの外周部の集光率を上げて感度を上げることが好ましい。
【００７１】
これにより、例えばワイド画像を撮影するような時にも、画面の端等の隅々まで歪みなく鮮明な映像を撮影することが可能になる。
【００７２】
また、切り換え部は、液体レンズの外周部を厚くすることで、外周部の液体量を上げることが好ましい。
【００７３】
これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を上げるように制御することが可能になる。
【００７４】
また、液体量分布は、液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させて液体レンズの形状が変わることで変化することが好ましい。
【００７５】
これにより、更に効率的かつ高速に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設定することが可能になる。
【００７６】
また、切り換え部は、液体レンズにおいて集光のために使用しない液体を当該液体レンズの集光に使用する領域の外側に移動させることが好ましい。
【００７７】
これにより、液体レンズを構成する液体の量の制約を受けることなく、より自由かつ柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換えたり、設定することが可能になる。
【００７８】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにすることが好ましい。
【００７９】
これにより、小口径ではあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。
【００８０】
また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、映像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することが好ましい。
【００８１】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
【００８２】
また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにすることが好ましい。
【００８３】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
【００８４】
また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映像入力処理部は、重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することが好ましい。
【００８５】
これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
【００８６】
また、液体レンズの外側は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されることが好ましい。
【００８７】
これにより、分離境界面を形成することができる。
【００８８】
また、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。
【００８９】
これにより、相転移後は、重力による影響を固定にすることができる。
【００９０】
また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。
【００９１】
これにより、レンズ配置を高速に行うことができる。
【００９２】
また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであることが好ましい。
【００９３】
これにより、より省電力に維持できる。
【００９４】
また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであることが好ましい。
【００９５】
これにより、より省電力に維持できる。
【００９６】
また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であることが好ましい。
【００９７】
これにより、より省電力に維持できる。
【００９８】
また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなく、各レンズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能なことが好ましい。
【００９９】
これにより、レンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場合にも対応できる。
【０１００】
また、切り換え部は、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置することが好ましい。
【０１０１】
これにより、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影することができる。
【０１０２】
本発明の第２の局面は、液体レンズに向けられている。本発明は、入射した光を屈折させる液体を備え、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換える。
【０１０３】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。
【０１０４】
また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換えることが好ましい。
【０１０５】
これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影して様々な立体映像を生成することが可能になる。
【０１０６】
また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。
【０１０７】
これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【０１０８】
また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによって移動することが好ましい。
【０１０９】
これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【０１１０】
また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返すことによって電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させることが好ましい。
【０１１１】
これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低いエネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
【０１１２】
本発明の第３の局面は、液体レンズを使用する撮像方法に向けられている。本発明は、液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、液体レンズを単眼レンズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切り換えた状態で立体画像を撮影する。
【０１１３】
これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる。また、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。
【発明の効果】
【０１１４】
本発明によると、複数のレンズや可動機構等を予め実装する必要がなく、電磁的な制御部を実装するだけで、複眼構造を有する３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。これによって、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。さらに、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。
【０１１５】
また、単眼のレンズを使って２次元平面画像を撮影するにも、複眼のレンズを使って３次元立体画像を撮影するにも、それぞれのために専用のレンズを実装する必要がない。さらに、予め複眼のレンズを実装しておき、２次元平面画像を撮影する時には１つのレンズしか使用しない方式に比較して、単眼のレンズとして使用して２次元平面画像を撮影する時の画質を低下させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１６】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明をする。
【０１１７】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態である３次元立体カメラ１００の主要部のブロック構成図を示す。この３次元立体カメラ１００は、例えば産業用、民生用、監視用、ロボット用、医療用、分析用、計測測定用、エンターテインメント用、その他、様々な目的に使用されるビデオムービーカメラやデジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）、静止画カメラや動画像撮影用のカメラとして使用することができる。
【０１１８】
この３次元立体カメラ１００は、そのレンズ部として１つの液体レンズ部１８２を有している。後述するように、この液体レンズ部１８２は上で説明した電子濡れ性現象を利用して、その焦点距離を可逆的に変更できると同時に、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして、切り換えて使用することができる。
【０１１９】
図２に、この液体レンズ部１８２を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして使用する状態の概略図を示す。
【０１２０】
図２（ａ）は、液体レンズ部１８２を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼の１つの大きなレンズとして使用する状態を示している。撮像素子１８６は、様々な材料・構成のフォトトランジスターやフォトダイオードやその他の各種光電素子が、２次元平面形状に各種の構造、例えば格子マトリクス、千鳥格子、ハニカム構造等で並んだ、２次元の平面画像を撮影することのできる撮像素子１８６である。例えば、１つのＣＣＤエリアイメージセンサ・チップや、ＣＭＯＳ−平面イメージセンサ等がこれに該当する。図２（ａ）〜図２（ｃ）の大きなひし形の四角形がこの撮像素子１８６であり、その中に多く並んだ小さなひし形の四角形が撮像素子１８６を構成するそれぞれのフォトトランジスターやフォトダイオードを表している。但し、この大きさや数は図示するための便宜上のもので、本発明がこのような大きさや数に限られるものではない。
【０１２１】
この撮像素子１８６は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）において同じものであり、図２に示す液体レンズ部１８２（ａ）〜液体レンズ部１８２（ｃ）と撮像素子１８６との間には、上記背景技術で説明した誘電体製絶縁層９７４や金属製電極９７６に相当するレンズ制御部１８４が存在するが、これについては後で詳細に説明をする。
【０１２２】
上記のとおり、この液体レンズ部１８２は、上記電子濡れ性現象を利用し、レンズ制御部１８４の制御によって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、１つの大きなレンズからなる単眼（図２（ａ））、２つのレンズからなる複眼（図２（ｂ））、４つのレンズからなる複眼（図２（ｃ））のように切り換えて使用することができる。この切り換え制御方法に関しても、後で詳細に説明をする。
【０１２３】
なお、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すレンズの構成や配置は一例に過ぎず、３つのレンズからなる複眼であっても構わないし、５つやそれ以上のレンズからなる複眼であっても構わない、また、２つのレンズからなる複眼の場合でも、必ずしも図２（ｂ）に示すように横水平方向に並んだ複眼に限るものではなく、縦垂直方向に並んだ複眼であっても構わないし、斜め方向に並んだ複眼であっても構わない。３つ、４つ、５つ以上のレンズからなる複眼の場合も同様である。
【０１２４】
このように、液体レンズ部１８２を切り換えることによって、撮像素子１８６上に、１つまたは複数の被写体の像を作ることができる。
【０１２５】
さらに、一例として図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す液体レンズ部１８２（ａ）、液体レンズ部１８２（ｂ）、液体レンズ部１８２（ｃ）の各液体レンズ部１８２の形状からも分るとおり、各液体レンズ部１８２を構成する１つまたは複数の液体マイクロレンズの口径は異なり、それぞれのマイクロレンズによって撮像素子１８６上に集光される光の量も異なるので、液体レンズ部１８２を単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズを透過して撮像素子１８６に照射される光量を制御することが可能である。
【０１２６】
また、後で詳細に説明するような電磁的な制御によって、図２（ａ）のように液体レンズ部１８２（ａ）を１つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、図２（ｂ）のように液体レンズ部１８２（ｂ）を２つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、図２（ｃ）のように液体レンズ部１８２（ｃ）を４つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、それぞれの場合に撮像素子１８６に照射される光量を自由に制御することが可能である。
【０１２７】
また、これも後で詳細に説明するように、液体レンズ部１８２を、１つのレンズからなる液体レンズ部１８２（ａ）として使用する場合と、液体レンズ部１８２を、２つの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２（ｂ）として使用する場合と、液体レンズ部１８２を、４つの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２（ｃ）として使用する場合において、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させることも変化させないことも可能である。この焦点距離を変化させるならば、撮影する画像のズームを制御することが可能になる。
【０１２８】
この場合には、液体レンズ部１８２と撮像素子１８６との間隔を、各液体マイクロレンズの焦点距離の変化と連動させて変更するように制御することが必要になる。この間隔の変更は、レンズ制御部１８４と連動したズーム制御部１８８の制御によって移動部１８９が実行し、移動部１８９における具体的な移動手段はモータやカム等によって実現することができる。
【０１２９】
また、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させない場合等では、液体レンズ部１８２と撮像素子１８６との間隔を固定式としても構わない。
【０１３０】
図３に、液体レンズ部１８２によって撮像素子１８６上に作られる像の例を示す。
【０１３１】
図３の例では、１つの液体レンズ部１８２を、レンズ制御部（図３には示さない）の制御によって、６つの液体マイクロレンズ（液体マイクロレンズ３５１〜液体マイクロレンズ３５６）として使用している。これによって被写体３０１の像を、撮像素子１８６の上に６つ（像３７１〜像３７６）作ることができる。なお、図３では、液体レンズ部１８２を縦方向に１列に並んだ６個の液体マイクロレンズとして使用しているが、これは図示する便宜上の一例であって、本発明がこのような使用に限るものでないことは、上記と同様である。また、図３では、１つの液体レンズ部１８２を使った液体マイクロレンズ３５１〜液体マイクロレンズ３５６だけで像が形成されるとしているが、実際にはより多くの液体レンズ（図３では示さない）や固定焦点レンズ（凸レンズや凹レンズ、球面レンズや非球面レンズを含む）（図３では示さない）が使われることもある。
【０１３２】
後で詳細に説明するように、この像３７１〜像３７６を処理して生成することができるのは、必ずしも静止画像だけに限るものではなく、動画像も可能であって、３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成することが可能である。また、３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成するには、最低２つの視点が異なる画像があれば充分ではあるが、より多くの異なる視点で撮影した画像を使用することで、より多様な３次元立体画像や３次元立体映像、３次元立体動画像等を生成することが可能になる。
【０１３３】
例えば、図２（ｂ）に示すように、液体レンズ部１８２（ｂ）が２つのレンズに分割されて使用されたとすると、撮像素子１８６には被写体の像が２つ作成され、この２つの像は、それぞれ映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３に入力される。
【０１３４】
上記のとおり、液体レンズ部１８２はより多くのレンズに分割されて使用されても構わないし、そのような時には、より多くの映像入力処理部を有していても構わない。
【０１３５】
但し、必ずしもこのようにレンズの数と同じ数の映像入力処理部が存在することは必須ではなく、より少ない映像入力処理部を兼用して、或いは時分割的に使用して、複数の映像入力情報を処理しても構わない。
【０１３６】
この実施の形態に示す例では、映像入力処理部１２１には映像データ１０２が入力され、映像入力処理部１２３には映像データ１０４が入力される。この映像データ１０２と映像データ１０４とは同じ被写体を異なる視点から、即ち、１つの液体レンズ部１８２を２つのレンズに分割して使用した時のそれぞれのレンズの位置から撮影した画像（静止画像または動画像）である。また、映像データ１０２と映像データ１０４とは必ずしも完全に同じ被写体であることは必要でなく、その一部だけが同じ被写体であっても構わない。この一部が同じ被写体であるとは、その撮影シーン（撮影領域）の一部が重複していることを意味している。
【０１３７】
映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３とで処理された映像データ１０２と映像データ１０４とは、ＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られ、そこで一旦蓄積され、ユーザインタフェース処理部１６５から送られてきたユーザの操作情報に基づいて、各種の処理が行われる。例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って行う操作例には、ＭＰＥＧ２、Ｈ．２６４等、コーデック方式の指定がある。ユーザがこのコーデック方式の指定を行った時には、指定されたコーデック方式を表す情報がユーザインタフェース処理部１６５からＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られ、ＡＶ制御バッファ処理部１２５はその情報に基づいてコーデックを行うよう、ＣＯＤＥＣ処理部１２７に対して指示をする。
【０１３８】
また、例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って行った操作の内容が映像の３次元録画を行うものであったと仮定する。この時には、一旦ＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られて蓄積された映像データ１０２と映像データ１０４とがＣＯＤＥＣ処理部１２７へ送られ、映像の３次元録画を行うために必要な所定の符号化処理が実行される。ここで実行される所定の符号化処理とは、例えば動画像データであったならばＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４等を始めとする動画像圧縮符号化であり、例えば静止画像データであったならばＪＰＥＧやＰＮＧ、ＧＩＦ、ＢＭＰ等を始めとする静止画像圧縮符号化である。
【０１３９】
この３次元立体カメラ１００の液体レンズ部１８２を、単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換え、２次元平面画像を撮影したり３次元立体画像を撮影したり、３次元動画像を撮影したり、或いは焦点距離を切り換えてズーム画像を撮影したりするための切り換えや、その指定も、このユーザインタフェース処理部１６５を使って行われる。ユーザがメニュー処理部１６３によって指定されたメニュー画面に従ってユーザインタフェース処理部１６５から入力した情報は、レンズ処理部１８４やＡＶ制御バッファ処理部１２５へ送られて、液体レンズ部１８２を単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換えたり、或いは焦点距離を切り換える等の必要な処理が実行される。
【０１４０】
ＣＯＤＥＣ処理部１２７で所定の符号化処理が行われた映像データ１０２と映像データ１０４とは、コンテンツ処理部１４２へ送られてストリーム化処理が実行される。ここでいうストリーム化処理とは、例えばパーシャル・トランスポート・ストリーム（以後、「パーシャルＴＳ」という）化を行う処理等である。なお、ここでいうパーシャルＴＳには、符号化処理が行われた動画像や静止画像データだけでなく、音声データや各種属性データや管理データや、その他、３次元立体画像を生成復元するために使われる各種コンテンツ付属情報を含むものであっても構わない。
【０１４１】
パーシャルＴＳ化された映像データ１０２と映像データ１０４とは、メディアアクセス処理部１６１を経て、情報記録メディア１６７に記録される。情報記録メディア１６７とは、例えばＳＤメモリカードを始めとする不揮発半導体メモリを使用した着脱可能なカード型の記録手段や、電池でバックアップされた半導体メモリを使用した着脱可能な記録手段や、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手段や、ＢＤ（ブルー・レイ・ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手段や、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）を使った磁気式で着脱不可能（固定式）な記録手段等である。但し、これらの記録手段はあくまでも一例であって、その他どのような記録手段であっても構わない。
【０１４２】
また、メディアアクセス処理部１６１とは、上記のような各種情報記録手段にアクセスするためのデバイスドライバと、これらの各種情報記録手段上にファイルシステムを構築し、それを制御し、利用するためのファイルシステム処理部等を含むものであっても構わない。
【０１４３】
一方、映像入力処理部１２１と映像入力処理部１２３からは、映像データ１０２と映像データ１０４とを入力した時のレンズ制御部１８４や液体レンズ部１８２の各種状態を表す動的機器情報、例えば、映像データ１０２と映像データ１０４とを撮影した時の液体レンズ部１８２の分割方法、分割数、分割されたそれぞれのレンズの中心位置、視野方向角、焦点距離、その他の各種情報が、動的機器情報管理部１２９へ送られる。これらそれぞれの情報は地球の緯度経度を座標軸とする絶対的な座標軸で表現された値でも構わないし、その他の各種局所的な座標軸で表現された相対的な値であっても構わない。
【０１４４】
レンズ制御部１８４の状態を示す情報、例えば、液体レンズ部１８２を単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換えて２次元平面画像を撮影したり３次元立体画像を撮影したり、３次元動画像を撮影したり、或いは焦点距離を切り換えてズーム画像を撮影した時のレンズ制御部１８４の状態を示す情報もまた、動的機器情報の一部として動的機器情報管理部１２９へ送られる。
【０１４５】
そして、これらの動的機器情報は、動的機器情報管理部１２９で一旦記憶され、必要に応じて取捨選択が行われることもあり、必要とされたものがコンテンツ付属情報処理部１４４へ送られ、コンテンツ付属情報処理部１４４では、これらの動的機器情報を、例えば上記パーシャルＴＳに含めて情報記録メディア１６７に記録するのに必要な処理が実行される。また、これらの動的機器情報は、必ずしも上記パーシャルＴＳに含まれるのではなく、パーシャルＴＳとは別に情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。
【０１４６】
静的機器情報管理部１４６では、３次元立体カメラ１００において、１つ或いは複数の像を撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報、例えば液体レンズ部１８２を構成する液体の屈折率、撮像素子１８６の画素数、画素ピッチ、その他の各種情報が記憶管理され、これらの情報もコンテンツ付属情報処理部１４４へ送られ、コンテンツ付属情報処理部１４４では、これらの静的機器情報を必要に応じて取捨選択を行うこともあり、必要とするものに対して、例えば上記パーシャルＴＳに含めて情報記録メディア１６７に記録するのに必要な処理が実行される。これらの静的機器情報も、必ずしも上記パーシャルＴＳに含まれるのではなく、パーシャルＴＳとは別に情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。
【０１４７】
また、この動的機器情報と静的機器情報とがパーシャルＴＳと別に記録される実施の形態では、パーシャルＴＳと動的機器情報と静的機器情報とは、１つのファイルとして情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、これらの幾つかが、別のファイルとして情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、１つのディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、別のディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、１つの情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わないし、別の情報記録メディア１６７に記録される実施の形態であっても構わない。また、この静的機器情報は、映像データ１０２と映像データ１０４とを撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報であって、通常撮影時には変化しない情報であるので、必ずしもパーシャルＴＳや動的機器情報と同時或いは相前後して情報記録メディア１６７に記録されるのではなく、予め情報記録メディア１６７に記録しておく実施の形態であっても構わないし、後で情報記録メディア１６７に記録する実施の形態であっても構わない。
【０１４８】
上記動的パラメータ情報と静的パラメータ情報とは、映像コンテンツに含まれる映像ストリームとその映像ストリームを撮影した時の視点とを対応付ける情報でもある。
【０１４９】
コンテンツ付属情報処理部１４４で処理された動的機器情報と静的機器情報とは、コンテンツ処理部１４２へ送られてパーシャルＴＳの中に組み込まれパーシャルＴＳの一部として、或いはパーシャルＴＳの中に組み込まれることはなく別のファイルとして、メディアアクセス処理部１６１へ送られ情報記録メディア１６７に記録される。
【０１５０】
メニュー処理部１６３は、この３次元立体カメラ１００のユーザがユーザインタフェース処理部１６５を使って操作を行う時に、その操作を助けるメニューやガイドの表示とそれに伴う処理を実行する。
【０１５１】
また、例えば、図２（ｂ）に示すように、液体レンズ部１８２（ｂ）を２つのレンズに分割して使用し、この２つのレンズを使って映像データ１０２と映像データ１０４とを取得する時には、レンズの向き、即ち光軸を制御して焦点を合わせる必要がある。この制御はレンズ制御部１８４によって実行される。
【０１５２】
レンズ制御部１８４の詳細を拡大して図４に示す。図４に示すように、レンズ制御部１８４を構成する金属製電極４７６は、複数の小電極に分割されている。
【０１５３】
図１３に示す従来の電子濡れ性現象を利用する液体マイクロレンズでは、金属製電極９７６は１つの電極であった。しかしながら、本発明の液体レンズ部１８２では、金属製電極４７６を多数の小電極に分割し、各小電極ごとにかける電圧を変えることで、光軸の制御やレンズの向き、焦点位置の制御等を実現することができる。
【０１５４】
例えば、図４に示すように、誘電体製絶縁層４７４の下に小さく分割された金属製電極４７６を１３個配置し、これらの各金属製電極４７６と小滴４７２との間にかける電圧を、図４に示すようにしたと仮定する。即ち、一番右端の２つの金属製電極４７６には電圧をかけず（０Ｖ）、その左隣の２つの金属製電極４７６には２Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には１Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には電圧をかけず（０Ｖ）、その左隣の１つの金属製電極４７６には１Ｖの電圧をかけ、その左隣の１つの金属製電極４７６には２Ｖの電圧をかけ、その左隣の２つの金属製電極４７６には３Ｖの電圧をかけ、一番左端の１つの金属製電極４７６には電圧をかけなかった（０Ｖ）とする。
【０１５５】
なお、図４では図示の便宜上、金属製電極４７６を１３個だけ記載しているが、実際にはもっと小さな電極をもっと多く配置することができる。また、各金属製電極４７６にかける電圧も、図４に電池の印で示すような離散的な値でなく、もっと連続的な値、或いは離散的な値であってももっとそのピッチが小さな値にすることができる。
【０１５６】
このような、各金属製電極４７６と小滴４７２との間の電圧の分布を、図４の下に「電極と液体間の電圧（分布図）」として示す。
【０１５７】
図４に示すように、小滴４７２の右側では比較的低い電圧をかけ、小滴４７２の左側では比較的高い電圧をかけることによって、小滴４７２の右の端面における誘電体製絶縁層４７４との接触角θ3と、小滴４７２の左の端面における誘電体製絶縁層４７４との接触角θ4とは、数式４で表され、θ4の方をθ3よりも小さくすることができる。
【０１５８】
これによって、小滴４７２によって作られる液体レンズ部１８２の光軸を、図４の垂直方向から傾いた方向に動かし、焦点位置も同様に光軸の傾きとは逆の方向に動かすことができる。
【０１５９】
（実施の形態２）
次に、レンズ制御部１８４の制御によって、液体レンズ部１８２を図２に示す液体レンズ部１８２（ａ）、液体レンズ部１８２（ｂ）、液体レンズ部１８２（ｃ）のように切り換える方法を説明する。
【０１６０】
液体レンズ部１８２に対して、このように単眼或いは複眼、或いは複眼のレンズ数を切り換えるには、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で移動させる制御や、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御や、レンズとして使用する液体を所定のレンズの形状や配置に従って分布させる必要がある。
【０１６１】
そこで最初に図５を参照して、誘電体製絶縁層５７４上の小滴５７１を、図５の右から左方向へ、順次小滴５７２、小滴５７３のように移動させる方法について説明をする。この小滴を移動させる方法によって、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。
【０１６２】
図５の小滴５７１は、図４の小滴４７２と同様に、小滴５７１の右側では比較的低い電圧をかけ、小滴５７１の左側では比較的高い電圧をかけることによって、小滴５７１の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ5の方を、小滴５７１の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ6よりも大きくした状態になっている。即ち、θ5＞θ6である。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７１の時」として実線で示す。即ち、小滴５７１では、その左端で電極と液体間の電圧は最も高く、右端では左端の電圧よりも低く、中央部では両端部からなだらかに０Ｖまで低下した電圧がかけられている。
【０１６３】
そして、次の状態では、電圧をかける範囲を僅かに左方向へシフトさせると共に、右側では比較的高い電圧をかけ、左側では比較的低い電圧をかけるように変化させる。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７２の時」として破線で示す。
【０１６４】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を変化させることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状は、小滴５７１の状態から小滴５７２として破線で示すように移動する。即ち、小滴５７２は、小滴５７１の状態から僅かに左方向へ移動すると共に、小滴５７２の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ6の方が、小滴５７２の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ5よりも小さい状態になる。即ち、前の状態では右の端面の接触角であったθ5が次の状態では左の端面の接触角になり、前の状態では左の端面の接触角であったθ6が次の状態では右の端面の接触角になる。
【０１６５】
さらに、次の状態では、電圧をかける範囲をさらに左方向へシフトさせると共に、右側では比較的低い電圧をかけ、左側では比較的高い電圧をかけるように変化させる。即ち、電圧の分布は最初の状態がそのまま左方向にシフトした状態になる。この時の、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、図５の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴５７３の時」として実線で示す。
【０１６６】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を変化させることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状は、図５に小滴５７３として実線で示すようになる。即ち、小滴５７３は、小滴５７２の状態からさらに左方向へ移動すると共に、小滴５７３の右の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ5の方が、小滴５７３の左の端面における誘電体製絶縁層５７４との接触角θ6よりも大きい状態になる。即ち、小滴５７３の形状は、最初の小滴５７１の形状がそのまま左方向にシフトした状態になる。
【０１６７】
このように、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えることによって、誘電体製絶縁層５７４の上方の液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、この液体を順次、小滴５７１、小滴５７２、小滴５７３・・・のように移動させることができる。
【０１６８】
このような電磁的な制御によって、液体レンズ部１８２を構成する誘電体製絶縁層５７４の上方の液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができる。或いは、内周部から外周部への液体の移動に際しては、このような電磁的な制御だけでなく、液体レンズ部１８２そのものを回転させることで生じる遠心力を使用したり、この遠心力と電磁的な制御とを併用することも可能である。このようにすることで、液体レンズ部１８２を構成する液体の移動をより高速化或いは高効率化することができる。
【０１６９】
このようにして、液体レンズ部１８２を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。
【０１７０】
次に、図６を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を移動させると共に、その液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、単眼用レンズ６６１と複眼用レンズ６６２とを切り換える方法を説明する。
【０１７１】
図６（ａ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を全て使用し、誘電体製絶縁層６７４上に１つの大きな単眼用レンズ６６１を構成した状態を示す。この単眼用レンズ６６１は、図２（ａ）に示す液体レンズ部１８２（ａ）に相当する。
【０１７２】
なお、この例では、液体レンズ部１８２を構成する液体を全て使用し、使用しない液体は存在しないと仮定しているが、一部、使用しない液体が存在する実施の形態であっても構わない。
【０１７３】
この時、例えば、誘電体製絶縁層６７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図６（ａ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、単眼用レンズ６６１のような大口径の１つの液体レンズ部１８２を構成することができる。即ち、この単眼用レンズ６６１は左右対称形状であるので、電圧分布も左右対称になっている。そして、両端にかける電圧を高くすることで、上記電子濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層６７４との接触角が所定の角度である単眼用レンズ６６１を形成することができ、この電圧を変化させることで、この単眼用レンズ６６１の焦点距離等を変化させることができる。
【０１７４】
図６（ｂ）には、液体レンズ部１８２を構成するために使用しない液体６６９を誘電体製絶縁層６７４の外周部に移動させ、それ以外の液体を使って、誘電体製絶縁層６７４上に多くの小さな複眼用レンズ６６２を構成した状態を示す。複眼用レンズ６６２によって構成される複眼レンズは、図２（ｃ）に示す複数のマイクロレンズから構成される液体レンズ部１８２（ｃ）のレンズ数をより多くしたものに相当する。
【０１７５】
なお、この例では、複眼用レンズとして小口径のレンズを９個だけ示しているが、この小口径のレンズの大きさや数は図示の便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。
【０１７６】
この時、例えば、誘電体製絶縁層６７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図６（ｂ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ６６２のような小口径の多数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。
【０１７７】
この複眼用レンズを構成する１つ１つのマイクロレンズである複眼用レンズ６６２は左右対称形状であるので、電圧分布も１つ１つのマイクロレンズに対応して左右対称になっている。そして、１つ１つのマイクロレンズを構成する両端にかける電圧を高くすることで、上記電子濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層６７４との接触角が所定の角度である多数のマイクロレンズである複眼用レンズ６６２からなる複眼用レンズを形成することができ、この電圧を変化させることで、各複眼用レンズ６６２を構成するマイクロレンズの焦点距離等を変化させることができる。
【０１７８】
次に、図７を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を移動させると共に、その液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、液体レンズ部１８２を構成する液体マイクロレンズの口径と数とを切り換える方法について説明をする。
【０１７９】
図７（ａ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を比較的少なく使用し、誘電体製絶縁層７７４上に小さな（小口径の）複眼用レンズ７５２を数多く形成した状態を示す。なお、図７（ａ）の例では、口径が小さな複眼用レンズ７５２を９個だけ示しているが、レンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。
【０１８０】
また、この複眼用レンズ７５２を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層７７４の外周部に移動させ、使用しない液体７５９としてプールする。図７（ａ）の例では、複眼用レンズ７５２を形成するために使用する液体は比較的少ないので、使用しない液体７５９は比較的多くなる。この液体を移動させる方法に関しては上記のとおりであるから、説明を省略する。
【０１８１】
この時、例えば、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図７（ａ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ７５２のような小口径の多数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。この多数の液体マイクロレンズを形成する方法に関しては上記のとおりであるから、説明を省略する。
【０１８２】
図７（ｂ）には、液体レンズ部１８２を構成する液体を比較的多く使用し、誘電体製絶縁層７７４上に比較的大きな（大口径の）複眼用レンズ７６２を比較的数少なく形成した状態を示す。なお、図７（ｂ）の例では、口径が大きな複眼用レンズ７６２を６個だけ示しているが、レンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさや数に限るものではない。
【０１８３】
また、この複眼用レンズ７６２を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層７７４の外周部に移動させ、使用しない液体７６９としてプールする。図７（ｂ）の例では、複眼用レンズ７６２を形成するために使用する液体は比較的多いので、使用しない液体７６９は比較的少ない。この液体を移動させる方法に関しても上記のとおりであるから、説明を省略する。
【０１８４】
この時、例えば、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図７（ｂ）の下の「電極と液体間の電圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ７６２のような比較的大口径の比較的少数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を構成することができる。この比較的少数の液体マイクロレンズを形成する方法に関しても上記のとおりであるから、説明を省略する。
【０１８５】
図７（ａ）と図７（ｂ）に示すような液体マイクロレンズの大きさ（口径）と数だけでなく、使用する液体の量を調節し、誘電体製絶縁層７７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を変化させることによって、どのような大きさ（口径）の液体マイクロレンズであっても、どのような数であっても、どのような焦点距離の液体マイクロレンズであっても、誘電体製絶縁層７７４上に形成することが可能である。
【０１８６】
（実施の形態３）
次に、図８を参照して、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で液体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ部１８２の集光率を変化させ、感度の制御を行う方法について説明をする。
【０１８７】
上記のとおり、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電磁的な制御によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液体量分布を変えることができる。
【０１８８】
図８（ａ）は、このようにして、比較的多くの液体を内周部に集めた状態を表している。比較的多くの液体が内周部に集められているので、外周部に集められている使用しない液体８５９は比較的その量が少ない。
【０１８９】
そして、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図８（ａ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ８５２に示すような比較的多くの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。
【０１９０】
図８（ａ）に示すように、この複眼用レンズ８５２は、撮像素子１８６の比較的多くの部分（ほとんど全ての範囲）を覆っているので、この状態では比較的感度は高くなる。
【０１９１】
また、図８（ｂ）は、このようにして、比較的少ない液体を内周部に集めた状態を表している。比較的少ない液体が内周部に集められているので、外周部に集められている使用しない液体８６９は比較的その量が多い。
【０１９２】
そして、誘電体製絶縁層８７４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図８（ｂ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ８６２に示すような比較的少ない数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部１８２を形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。
【０１９３】
図８（ｂ）に示すように、この複眼用レンズ８６２は、撮像素子１８６の比較的狭い範囲だけを覆っているので、この状態では比較的感度は低くなる。
【０１９４】
このようにレンズ制御部１８４が制御することによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を内周と外周との間で液体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ部１８２の集光率を変化させ、感度の制御を行うことができる。
【０１９５】
このようにして、液体レンズ部１８２を複眼用レンズとして使用する時であっても、単眼用レンズとして使用する時であっても、そのレンズが存在する撮像素子１８６の範囲を制御することができる。従って、液体レンズ部１８２を単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時においても、複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時においても、液体レンズ部１８２を透過して撮像素子１８６に照射される光量を制御することが可能になる。
【０１９６】
次に、図９を参照して、液体レンズ部１８２の内周を厚くすることで内周の液体量を上げ、液体レンズ部１８２の内周の集光率を上げて内周部の感度を上げる方法と、液体レンズ部１８２の外周を厚くすることで外周の液体量を上げ、液体レンズ部１８２の外周の集光率を上げて外周部の感度を上げる方法について説明をする。
【０１９７】
液体レンズ部１８２を構成する液体を、同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させ、内周と外周との間で液体量分布を変える方法に関しては上記と同様である。即ち、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電磁的な制御によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによって、液体レンズ部１８２を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液体量分布を変えることができる。
【０１９８】
図９（ａ）は、このようにして、幾分多くの液体を使用しない液体８１９として撮像素子１８６が存在しない外周に集めた状態を示している。
【０１９９】
幾分多くの液体が使用しない液体８１９として外周部に集められているので、撮像素子１８６が存在する領域に集められている液体は幾分その量が少ない。
【０２００】
そして、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図９（ａ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図９（ａ）に示すように、比較的口径が大きい複眼用レンズ８１１を液体レンズ部１８２の中心部に形成し、比較的口径が小さな複眼用レンズ８１２をその周囲で、使用しない液体８１９よりも内周部の撮像素子１８６が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。また、上記使用しない液体８１９の量や撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも図９（ａ）に示す例に限るものではない。
【０２０１】
図９（ａ）に示すように、この液体レンズ部１８２は中央部を厚くし、外周を薄くすることによって、中央部の液体量を上げて外周部の液体量を下げ、中央部の集光率を上げて感度を上げると同時に、外周部の集光率を下げて感度を下げることができる。
【０２０２】
このように形成した液体レンズ部１８２によって、トンネルに出入した時のような光量の変化が大きな場合でも、鮮明な映像を撮影することが可能になる。
【０２０３】
また、図９（ｂ）は、このようにして、幾分少ない液体を使用しない液体８２９として撮像素子１８６が存在しない外周に集めた状態を示している。
【０２０４】
幾分少ない液体が使用しない液体８２９として外周部に集められているので、撮像素子１８６が存在する領域に集められている液体は比較的その量が多い。
【０２０５】
そして、誘電体製絶縁層８１４の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図９（ｂ）の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図９（ｂ）に示すように、比較的口径が小さい複眼用レンズ８２１を液体レンズ部１８２の中心部に形成し、比較的口径が大きな複眼用レンズ８２２をその周囲で、使用しない液体８２９よりも内周部の撮像素子１８６が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限るものではない。また、上記使用しない液体８２９の量や撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも図９（ｂ）に示す例に限るものではない。
【０２０６】
さらにまた、上記使用しない液体８１９と使用しない液体８２９の量や、上記図９（ａ）と図９（ｂ）に示す例における撮像素子１８６が存在する領域に集められる液体の量の、どちらの方がどの程度多いかも、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決定されるもので、必ずしも上の例に上げるとおりに限るものではない。
【０２０７】
図９（ｂ）に示すように、この液体レンズ部１８２は中央部を薄くし、外周を厚くすることによって、中央部の液体量を下げて外周部の液体量を上げ、中央部の集光率を下げて感度を下げると同時に、外周部の集光率を上げて感度を上げることができる。
【０２０８】
このように形成した液体レンズ部１８２によって、ワイド画像を撮影するような場合でも、撮像素子１８６の端や隅々まで、歪みのない映像を撮影することが可能になる。
【０２０９】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、液体レンズ部１８２を構成する材料としては「液体」であるとして説明したが、この材料は必ずしも液体に限るものではなく、例えばゲル状の素材であったり、粉体や固体等の素材であっても電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせ等によって移動させることが可能なものであるならば、どのようなものであっても構わない。
【０２１０】
また、電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせ等が行われて移動が必要な時にのみ、移動可能な状態になるものであっても構わない。
【０２１１】
さらにまた、これらの液体レンズ部１８２を構成する材料を移動させる方式は、上記のように電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせの他、液体レンズ部１８２を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレンズの形状を変化させる方式であっても構わない。
【０２１２】
このような液体レンズ部１８２を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレンズの形状を変化させる方式としては、例えば、液体レンズ部１８２の周辺の気圧や風圧を変化させたり、液体レンズ部１８２の周囲を他の液体で充填し、この周囲に充填された液体の圧力分布を変化させる方式等がある。
【０２１３】
なお、図１４に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにしてもよい。これにより、小口径ではあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。更に、図１５に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、映像入力処理部１２１、及び映像入力処理部１２３は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正してもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
【０２１４】
また、図１６に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにしてもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。更に、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映像入力処理部１２１、及び映像入力処理部１２３は、重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正してもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
【０２１５】
また、図１７に示すように、液体レンズを覆う当該液体レンズの外側のフタ部は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されていてもよい。例えば、ＶａｒｉＯｐｔｉｃｓ社製の液体レンズは、液体レンズが水からなり、液体レンズを覆うフタ部が油である。これにより、これにより、分離境界面を形成することができるまた、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。これにより、相転移後は、重力による影響を固定にすることができる。
【０２１６】
また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えていてもよい。これにより、レンズ配置を高速に行うことができる。
【０２１７】
また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであってもよい。これにより、より省電力に維持できる。
【０２１８】
また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであってもよい。これにより、より省電力に維持できる。
【０２１９】
また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であってもよい。これにより、より省電力に維持できる。
【０２２０】
また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなく、各レンズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能であってもよい。これにより、レンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場合にも対応できる。
【０２２１】
また、液体レンズの単眼、或いは複眼への切り換えを行う切り換え部は、図１８に示すように、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置してもよい。これにより、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影することができる。
【０２２２】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２３】
本発明によると、単眼レンズと複眼レンズとに切り換え可能な液体レンズを有し、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影することによって、複数のレンズを予め実装することなく、電磁的な制御部を実装するだけで複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影することができる３次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。これによって、２次元平面画像の撮影と３次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。さらに、小型で軽量な３次元立体カメラ装置を提供することができるので、その産業上の利用可能性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１】本発明の実施の形態である３次元立体カメラの主要部のブロック構成図
【図２】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図
【図３】液体レンズ部によって撮像素子上に作られる像の例を示す図
【図４】レンズ制御部の詳細を拡大して示す図
【図５】液体レンズ部を構成する小滴を移動させる方法の例を示す図
【図６】液体レンズ部を単眼用レンズと複眼用レンズとに切り換える例を示す図
【図７】液体レンズ部を構成する液体マイクロレンズの口径と数を切り換える例を示す図
【図８】液体レンズ部の集光率を変化させて感度の制御を行う例を示す図
【図９】液体レンズ部の内周部と外周部の感度を切り換える例を示す図
【図１０】従来の３Ｄカメラの外観図
【図１１】従来の３Ｄカメラの主要部のブロック構成図
【図１２】従来の液体マイクロレンズの断面図
【図１３】電子濡れ性現象を示す概略図
【図１４】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図
【図１５】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図
【図１６】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図
【図１７】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す断面図
【図１８】液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態を示す概略図
【符号の説明】
【０２２５】
１００    ３次元立体カメラ
１０２，１０４    映像データ
１２１，１２３    映像入力処理部
１２５    ＡＶ制御バッファ処理部
１２７    ＣＯＤＥＣ処理部
１２９    動的機器情報管理部
１４２    コンテンツ処理部
１４４    コンテンツ付属情報処理部
１４６    静的機器情報管理部
１６１    メディアアクセス処理部
１６３    メニュー処理部
１６５    ユーザインタフェース処理部
１６７    情報記録メディア
１８２    液体レンズ部
１８４    レンズ制御部
１８６    撮像素子
１８８    ズーム制御部
１８９    移動部
３０１    被写体
３５１，３５２，３５３，３５４，３５５，３５６，９６０    液体マイクロレンズ
３７１，３７２，３７３，３７４，３７５，３７６    像
４７２，５７１，５７２，５７３，９６２，９７２    小滴
４７４，５７４，６７４，７７４，８１４，８７４，９７４    誘電体製絶縁層
４７６，９７６    金属製電極
６６１    単眼用レンズ
６６２，７５２，７６２，８１１，８１２，８２１，８２２，８５２，８６２    複眼用レンズ
６６９，７５９，７６９，８１９，８２９，８５９，８６９    使用しない液体
９１０    ３Ｄカメラ
９１２    移動ボタン
９１３    ダイヤル
９１５    固定ヘッド
９１６，９１６’    移動ヘッド
９１７    固定ヘッドレンズ
９１８    移動ヘッドレンズ
９２４    ズーム制御部
９２５    位置エンコーダ
９２６，９２９    ズームモータ
９３０    表示部構成決定部
９３１    被写体深度決定部
９３２    視覚フィードバック部
９３３    表示部
９３４    画像処理部
９３５    メモリ
９３７，９３８    光軸
９６４    透明基板
９６６    光
９６８    焦点
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ装置であって、
単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、
平面画像を撮影するために、前記液体レンズを単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、前記液体レンズを複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える、カメラ装置。
【請求項２】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と光軸配置を変更することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、
前記光軸制御部は、当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれぞれに応じて、当該液体レンズの光軸方向を変更することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記切り換え部は、前記液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該液体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項５】
撮像素子と前記液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、
前記移動部は、撮像素子と前記液体レンズとの間隔を制御することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項６】
電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返して電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させる電磁制御部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体を、前記液体レンズを回転させることで生じる遠心力と当該電磁的な制御とによって移動することによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記切り換え部は、前記液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量分布を変えるように同心円状に移動させることで、単眼レンズと複眼レンズとを切り換えるとともに、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度の制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記液体量分布は、前記液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させて前記液体レンズの形状が変わることで変化することを特徴とする、請求項７に記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにすることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項１０】
映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、
前記映像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項１１】
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重なることなく、撮像素子領域に外接するようにすることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項１２】
映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、
前記映像入力処理部は、前記重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項１３】
前記液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項１４】
電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返すことによって電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こさせることで当該液体を移動させることを特徴する、請求項６に記載の液体レンズ。
【請求項１５】
液体レンズを使用する撮像方法であって、
前記液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、
前記液体レンズを単眼レンズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、
前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた状態で立体画像を撮影する、撮像方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008016035.tif 000029
【図２】
2008016035.tif 000030
【図３】
2008016035.tif 000031
【図４】
2008016035.tif 000032
【図５】
2008016035.tif 000033
【図６】
2008016035.tif 000034
【図７】
2008016035.tif 000035
【図８】
2008016035.tif 000036
【図９】
2008016035.tif 000037
【図１０】
2008016035.tif 000038
【図１１】
2008016035.tif 000039
【図１２】
2008016035.tif 000040
【図１３】
2008016035.tif 000041
【図１４】
2008016035.tif 000042
【図１５】
2008016035.tif 000043
【図１６】
2008016035.tif 000044
【図１７】
2008016035.tif 000045
【図１８】
2008016035.tif 000046
【国際調査報告】
2008016035.tif 000047
2008016035.tif 000048
2008016035.tif 000049
2008016035.tif 000050