(57)【要約】【課題】撮像素子の画素を有効に活用することのできるプレノプティックカメラ方式の撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０は、物体面からの光を集光する撮像レンズ１と、撮像レンズ１からの光を受ける複数のマイクロレンズ２ｍが配置されたマイクロレンズアレイ２と、複数のマイクロレンズ２ｍからの光に基づいて複数の焦点面画像を生成する撮像素子３と、絞り４とを備える。絞り４の開口形状は、各マイクロレンズに対応する撮像素子３の画素群の形状と相似になるように設計される。【選択図】図５
2009244662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の複数の焦点面画像を画像処理により生成可能な画像を撮影するための撮像装置であって、
前記物体からの物体光を集光する光学系と、
それぞれが前記光学系により集光された前記物体光を受ける複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの焦点距離の位置に配置された撮像素子とを備え、
前記撮像素子は、それぞれが互いに異なる前記マイクロレンズを透過する前記物体光を受ける複数の画素群に分割された複数の画素を含み、
前記光学系は、前記光学系の射出瞳形状を前記画素群の形状と相似にするための整形手段を含む、撮像装置。
【請求項２】
前記光学系のＦナンバーと、各前記マイクロレンズのＦナンバーとが等しい、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
各前記画素群に含まれる前記画素の数がｎ×ｎ個であり、
前記光学系の主平面と前記マイクロレンズアレイとの間隔Ｇと、各前記マイクロレンズの焦点距離ｆと、前記マイクロレンズアレイのレンズピッチｐと、前記撮像素子の素子ピッチｇが、
ｇ／ｐ  ＝  （１＋ｆ／Ｇ）／ｎ
の関係を満たす、請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記整形手段は、前記画素群の形状と相似の開口形状をもつ絞りである、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系は、複数のレンズを含み、
前記整形手段は、それぞれの開口形状が、前記光学系の射出瞳形状が前記画素群の形状と相似となるように設計されている、複数の絞りである、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記絞りは、前記絞りの中心位置をシフトする機構を含む、請求項４または５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記絞りは、前記開口形状が可変な可変絞りである、請求項４または５に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮像装置に関し、特に、マイクロレンズを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１において、プレノプティックカメラの原理を用いて、取得した画像データを再構成してリフォーカシングされた画像データを生成する、ライトフィールドカメラが提案されている。
【０００３】
図１は、非特許文献１で用いられている従来のプレノプティックカメラ１００の光学系の構成を示した図である。図１を参照して、従来のプレノプティックカメラ１００は、撮像レンズ１１と、マイクロレンズアレイ１２と、撮像素子１３とを備える。
【０００４】
撮像レンズ１１は、物体からの光（物体光）を集光する。マイクロレンズアレイ１２上には、二次元平面上にマイクロメータオーダのピッチでマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ,・・・が規則的に配置されている。なお、マイクロレンズアレイ１２は、撮像レンズ１１が物体像を結像する位置の近傍に配置される。撮像素子１３は、マイクロレンズアレイ１２を通して得られる物体像を取得する。
【０００５】
次に、プレノプティックカメラ１００で得られる画像の特徴を、図１〜４を用いて説明する。
【０００６】
ここでは、物体が図１に示す物体面Ａｋ、Ｂｋ、Ｃｋのそれぞれにある場合に得られる画像について説明する。図１において、物体面Ａｋは、マイクロレンズアレイ１２上で結像する、すなわち、物体面Ａｋと撮像レンズ１１との間の距離と、撮像レンズ１１とマイクロレンズアレイ１２との間の距離とは、結像関係にあるとする。物体面Ｂｋは、物体面Ａｋの位置よりも撮像レンズ１１側に位置している。物体面Ｃｋは、撮像レンズ１１から見て物体面Ａｋよりも遠い距離に位置している。
【０００７】
図１では、物体面Ａｋ上の点光源から出た光線は、撮像レンズ１１を通過後、マイクロレンズアレイ１２の１つのマイクロレンズ１２ａに集光する。マイクロレンズ１２ａに集光した光は、その後広がって、マイクロレンズアレイ１２の直後に配置されている撮像素子１３上の一部の領域に広がって検出される。
【０００８】
図２は、マイクロレンズアレイ１２に集光した光が撮像素子１３上の一部の領域に広がって検出される状態を示した図である。図２（ａ）は、図１において点光源が物体面Ａｋ上に位置する場合を示す。図２（ｂ）は、図１において点光源が物体面Ｂｋ上に位置する場合を示す。
【０００９】
図２（ａ）に示すように、点光源が物体面Ａｋにある場合、撮像素子１３の斜線部の画素１３ａにおいてマイクロレンズアレイ１２からの光が検出される。このように、点光源が物体面Ａｋにある場合、マイクロレンズ１２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ，・・・）に対応する撮像素子１３の画素領域は決まっている。
【００１０】
一方、物体面Ｂｋ上にある点光源から出た光線は、マイクロレンズアレイ１２上でスポットの広がった分布となる。図１では、物体面Ｂｋ上の点光源から出た光線は、撮像レンズ１１を通過後、マイクロレンズアレイ１２の複数のマイクロレンズ１２ａ〜１２ｅに入射する。マイクロレンズ１２ａ〜１２ｅに入射した光は、その後個々に収束または発散して、マイクロレンズアレイ１２の直後に配置されている撮像素子１３上の複数の一部領域において検出される。
【００１１】
図２（ｂ）に示すように、点光源が物体面Ｂｋにある場合、撮像素子１３の斜線部の複数の画素１３ｂ〜１３ｆにおいてマイクロレンズアレイ１２からの光が検出される。このように、点光源が物体面Ｂｋにある場合、マイクロレンズ１２ｍ（ｍ＝ａ〜ｅ）に対応する撮像素子１３の画素全てで光が検出されるわけではなく、対応する画素のうち、一部の画素領域にのみ光は入射する。
【００１２】
図３は、撮像レンズ１１の光軸近傍に位置するマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｄ上を通った光が撮像素子１３のどの画素に入射するかを示す図である。図３では、１マイクロレンズあたり、１０×１０の画素が割り当てられている。図３の（ａ）〜（ｃ）において、斜線部は、光の入射する部分である。
【００１３】
図３（ａ）は、撮像レンズ１１から見て物体面Ａｋよりも距離の近い物体面Ｂｋ上の点光源から出た光線がマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｄを通って撮像素子１３に入射する様子を示す。図３（ａ）に示すように、物体面Ｂｋ上の点光源から出た光線は、マイクロレンズ１２ａに対応する方形領域１４１の他に、マイクロレンズ１２ｂ，１２ｄに対応する領域１４２，１４３の中の画素で検出される。
【００１４】
図３（ｂ）は、物体面Ａｋ上の点光源から出た光線がマイクロレンズ１２ａを通って撮像素子１３に入射する様子を示す。図３（ｂ）に示すように、物体面Ａｋ上の点光源から出た光線は、マイクロレンズ１２ａに対応する円形領域１４４の中の画素で検出される。
【００１５】
図３（ｃ）は、撮像レンズ１１から見て物体面Ａｋよりも距離の遠い物体面Ｃｋ上の点光源から出た光線がマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｄを通って撮像素子１３に入射する様子を示す。図３（ｃ）に示すように、物体面Ｃｋ上の点光源から出た光線は、マイクロレンズ１２ａに対応する方形領域１４５の他に、マイクロレンズ１２ｂ，１２ｄに対応する領域１４６，１４７の中の画素で検出される。
【００１６】
図３（ａ）と図３（ｃ）とを比較すると、物体面Ｂｋでの領域１４２，１４３は方形領域１４１に近い側に分布するのに対し、物体面Ｃｋでの領域１４６，１４７は方形領域１４５から遠い側に分布することが分かる。このように、マイクロレンズアレイ１２の共役面である物体面Ａｋから近いか遠いかで、撮像素子１３上で検出される光の分布の状態が変化する。
【００１７】
図３で説明した光の分布特性により、プレノプティックカメラ方式による撮像装置では、撮像素子１３の各画素は、光線の輝度値だけではなく、光線の方向の情報をも表わす。このことを図４を参照して、説明しておく。図４は、マイクロレンズアレイ１２に垂直方向および斜め方向から光線が入射した場合の撮像素子１３上の画素の状態を示した図である。
【００１８】
たとえば、図４の画素１３０ａ，１３０ｂは、それぞれ、実線の光線Ｌａおよび破線の光線Ｌｂの方向からマイクロレンズ１２ａに入射する光線の輝度値を記録していると考えることができる。それぞれの画素によって検出される光は、撮像素子１３上の点と、マイクロレンズアレイ１２上の点とを結ぶ直線（ベクトル）として記述される。
【００１９】
被写体である物体からの構成が撮像素子１３上のどの位置の画素に入射するかは、プレノプティックカメラ１００の光学系のパラメータによって決定される。したがって、当該光学系のパラメータ情報が既知であれば、各画素で検出される光の方向を決めることができる。これにより、プレノプティックカメラ１００のマイクロレンズアレイ１２の位置以外の焦点面（仮想焦点面）での画像を、画素配列の再構成によって一意的に取得することが可能となる。
【非特許文献１】レン・Ｎｇ（Ren Ng）  外５名、「携帯型プレノプティックカメラを備えた光電界写真技術（Light Field Photography with a Hand-held Plenoptic Camera）」、スタンフォード・テクニカルレポート（Stanford Tech Report）、ＣＴＳＲ２００５−０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従来のプレノプティックカメラ１００では、図３に示すように、各マイクロレンズには、矩形形状の画素群が割り当てられる。しかし、実際に撮像される光スポット形状は、図３に示すように円形である。このため、光が入射しない画素が生じ、撮像素子の画素を有効に活用できていない。
【００２１】
それゆえに、この発明の目的は、撮像素子の画素を有効に活用することのできるプレノプティックカメラ方式の撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
１つの局面に係る本願発明は、物体の複数の焦点面画像を画像処理により生成可能な画像を撮影するための撮像装置であって、物体からの物体光を集光する光学系と、それぞれが光学系により集光された物体光を受ける複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの焦点距離の位置に配置された撮像素子とを備え、撮像素子は、それぞれが互いに異なるマイクロレンズを透過する物体光を受ける複数の画素群に分割された複数の画素を含み、光学系は、光学系の射出瞳形状を画素群の形状と相似にするための整形手段を含む。
【００２３】
好ましくは、光学系のＦナンバーと、各マイクロレンズのＦナンバーとが等しい。
好ましくは、各画素群に含まれる画素の数がｎ×ｎ個であり、光学系の主平面とマイクロレンズアレイとの間隔Ｇと、各マイクロレンズの焦点距離ｆと、マイクロレンズアレイのレンズピッチｐと、撮像素子の素子ピッチｇが、  ｇ／ｐ  ＝  （１＋ｆ／Ｇ）／ｎ  の関係を満たす。
【００２４】
好ましくは、整形手段は、画素群の形状と相似の開口形状をもつ絞りである。
好ましくは、光学系は、複数のレンズを含み、整形手段は、それぞれの開口形状が、光学系の射出瞳形状が画素群の形状と相似となるように設計されている、複数の絞りである。
【００２５】
好ましくは、絞りは、絞りの中心位置をシフトする機構を含む。
好ましくは、絞りは、開口形状が可変な可変絞りである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、プレノプティックカメラ方式の撮像装置において、撮像素子上の画素を有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２８】
図５は、この発明の実施の形態に係る撮像装置１０の光学系の概略的な構成を示した図である。図５を参照して、撮像装置１０は、撮像レンズ１と、マイクロレンズアレイ２と、撮像素子３と、絞り４とを備える。
【００２９】
撮像レンズ１は、物体光を集光する。図５に示すように、撮像レンズ１の径をＨと表わすことにする。
【００３０】
マイクロレンズアレイ２には、２次元平面上にマイクロメータオーダのピッチでマイクロレンズ２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ，・・・）が規則的に配置されている。本実施の形態においては、碁盤目状に配置されているものとする。すなわち、マイクロレンズアレイ２上でのマイクロレンズ２ｍの中心は、各軸がｘおよびｙ方向に平行な格子の交点に形成されてものとする。したがって、各マイクロレンズの占める領域は矩形形状になる。特に、各マイクロレンズの占める領域が正方形で、画素のｘおよびｙ方向のピッチが同じ場合には、撮像素子３上の画素群は、ｎ×ｎ個の画素から構成される正方形となる。ただし、マイクロレンズの配置は、これに限られるものではない。例えば、ハニカム状にマイクロレンズが配置されていてもよい。
【００３１】
物体面Ａｋとマイクロレンズアレイ２との位置は共役関係にあり、物体像はマイクロレンズアレイ２上で結像する。図５において、物体面Ａｋと撮像レンズ１との間隔をＤ、撮像レンズ１とマイクロレンズアレイ２との間隔をＧ、撮像レンズ１の焦点距離をｆとすると、結像関係の式から、次の式（１）の関係が成り立つ。
【００３２】
１／Ｄ  ＋  １／Ｇ  ＝  １／ｆ                                  （１）
撮像装置１０は、撮像レンズ１およびマイクロレンズアレイ２を通した像を撮像素子３によって取得する。撮像素子３は、マイクロレンズアレイ２においてレンズ形状が形成されている面から、マイクロレンズ２ｍの焦点距離だけ離れた位置に配置される。撮像素子３は複数の画素を含む。そして、複数の画素は、各々が各マイクロレンズに対応する複数の画素群に分割される。
【００３３】
絞り４は、物体光を整形する。本実施の形態に係る絞り４の開口形状は図６に示すように、通常用いられる丸型とは異なり、矩形であるとする。また、開口の横および縦の一辺の方向はそれぞれｘ、ｙ方向に沿うように配置する。この絞り４の開口部の対角方向の長さは、撮像レンズ１の径より小さく、撮像レンズ１を通過する光束の開口絞りとして作用する。
【００３４】
絞り４の開口部が上述のような形状であることにより、撮像素子３の画素を有効に利用することができる。このことを図７を参照して説明する。図７は、絞り４がある場合とない場合のそれぞれにおける、撮像素子３への光の入射の様子を示す図である。
【００３５】
図７（ａ）は、絞り４がない場合の、撮像素子３への光の入射の様子を示す図である。撮像レンズ１を通過した光７２は、マイクロレンズ２ｍを通って、撮像素子３に入射する。したがって、撮像素子３上の光７４は、撮像レンズ１を通過した光７２と相似形状、すなわち円形となる。
【００３６】
一方、図７（ｂ）は、絞り４がある場合の、撮像素子３への光の入射の様子を示す図である。撮像レンズ１および絞り４を通過した光７６は、マイクロレンズ２ｍを通って、撮像素子３に入射する。したがって、撮像素子３上の光７８は、撮像レンズ１および絞り４を通過した光７６と相似形状、すなわち矩形状となる。よって、画素を有効に利用することができる。
【００３７】
なお、絞り４の開口形状は正方形に限るものではない。例えば、この形はマイクロレンズの配置がハニカム状に形成されている場合には、１マイクロレンズに対応する画素群の領域は六角形となる。この場合、絞り４の開口形状もこれにあわせて六角形とする。また、画素群領域が他の形状であってもそれに合わせて開口の形状を設定する。
【００３８】
このように、マイクロレンズアレイ２に形成された１つのマイクロレンズ２ｍに対応する撮像素子上の画素群の占める領域と相似な形状の開口部をもつ絞り４を用いることにより、画素の有効利用を実現できる。
【００３９】
また、撮像素子の画素を有効に活用することができるため、取得した画像のコントラストが明確になる。よって、再構成した画像を複数生成した場合、合焦、非合焦の識別精度が向上する。
【００４０】
さらに、撮像レンズ１と絞り４によって構成される光学系（撮像レンズ光学系とよぶ）の実効的なＦナンバーを、マイクロレンズ２ｍのＦナンバーに一致させることによって、１つのマイクロレンズ２ｍに対応する画素群をより有効に活用することができる。
【００４１】
図８は、マイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍと撮像レンズ光学系のＦナンバーＦＮとの大小関係による撮像素子３への光の入射状態の違いを説明するための図である。
【００４２】
図８（ａ）は、マイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍが撮像レンズ光学系のＦナンバーＦＮよりも小さい（ＦＮｍ＜ＦＮ）場合を示した図である。この場合、図８（ａ）に示すように、撮像素子３上の一部の画素において、隣り合うマイクロレンズを通過してきた光が重なり合ってしまう。具体的には、図８（ａ）の撮像素子３は、斜線部３１，３２の画素において、異なるマイクロレンズ２ｍからの光が重なって検出される。
【００４３】
前述したように、撮像素子３のそれぞれの画素は、特定方向の光を検出する役割を果たす。しかしながら、上記のように光が重なって検出される場合、異なる２つの方向から入射する光線を同時に検出することになり、光線の情報を特定することができなくなる。よって、このようにマイクロレンズ２ｍおよび撮像レンズ光学系のＦナンバーを定めると、画像の再構成に不具合が生じる。
【００４４】
図８（ｃ）は、マイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍが撮像レンズ１のＦナンバーＦＮよりも大きい（ＦＮｍ＞ＦＮ）場合を示した図である。この場合、図８（ａ）のように光が重なって検出されるのは避けることができる。しかしながら、図８（ｃ）の場合、撮像素子３上の一部の画素に光が入射しなくなる。具体的には、図８（ｃ）の撮像素子３は、斜線部４１，４２の画素において、マイクロレンズ２ｍからの光が入射しない。すなわち、この場合、撮像素子３の画素を有効に利用できていないことになる。
【００４５】
図８（ｂ）は、被写体の物体が有限の距離にある場合において、マイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍが撮像レンズ１の像側ＦナンバーＦＮと等しい（ＦＮｍ＝ＦＮ）場合を示した図である。この場合、図８（ｂ）に示すように、撮像素子３上の一部の画素において光が重なったり入射しなかったりすることがない。このとき、撮像素子３の画素を最も有効に使うことができる。
【００４６】
ところで、各マイクロレンズ２ｍのレンズ径をＨｍとし、各マイクロレンズ２ｍのＦナンバーをＦＮｍとすると、各マイクロレンズ２ｍの焦点距離ｆｍは、次の式（２）で表わされる。
【００４７】
ｆｍ  ＝  Ｈｍ・ＦＮｍ                                          （２）
一方、再び図５を参照して、撮像レンズ１の倍率βは、β＝Ｇ／Ｄと表わされる。さらに、撮像レンズ１の主点と瞳面との位置差が物体までの距離に比べて無視できるという条件下では、撮像レンズ光学系の実効的なＦナンバーは、ＦＮ（１＋β）と表わされる。
【００４８】
よって、撮像レンズ光学系の実効的なＦナンバーＦＮ（１＋β）とマイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍとが一致している場合、
ｆｍ  ＝  Ｈｍ・ＦＮｍ
＝  Ｈｍ・ＦＮ（１＋β）                                  （３）
を満たす。逆に、式（３）を満たすように、マイクロレンズ２ｍの焦点距離ｆｍを設定し、撮像素子３をマイクロレンズアレイ２から当該焦点距離ｆｍだけ離して配置すれば、画素を有効に利用できる。
【００４９】
特に、レンズ径Ｈｍとレンズピッチｐとが等しいマイクロレンズアレイ２を用いる場合は、次の式（４）を満たすようにマイクロレンズ２ｍの焦点距離ｆｍを設定し、撮像素子３をマイクロレンズアレイ２から当該焦点距離ｆｍだけ離して配置すればよい。
【００５０】
ｆｍ  ＝  Ｈｍ・ＦＮｍ
＝  ｐ・ＦＮ（１＋β）                                    （４）
このようなマイクロレンズアレイ２を用いることは、物体光を有効に用いるために好ましい。
【００５１】
なお、撮像レンズ１と絞り４を一つの撮像レンズ光学系として考えたとき、撮像レンズ光学系の径は絞り４の開口が矩形のため方向により異なり（例えば、ｘ（ｙ）方向と対角方向で異なり）、撮像レンズ光学系のＦナンバーの値も方向により異なる。しかし、マイクロレンズの形状も矩形であり、マイクロレンズのＦナンバーの値も、撮像レンズ光学系のＦナンバーの値と同様に方向により異なる。したがって、方向によらず、式（３）が画素を有効利用するための条件式となる。
【００５２】
さらに、マイクロレンズアレイ２の所定の方向（格子状にマイクロレンズが配置されている場合、ｘ方向またはｙ方向）のレンズピッチｐと、対応する撮像素子の所定の方向の画素ピッチｇとは、各マイクロレンズ２ｍに割り当てられた画素群の所定の方向の画素数をｎとして、次の式（５）を満たすことが望ましい。
【００５３】
ｇ／ｐ  ＝  （１＋ｆ／Ｇ）／ｎ                                （５）
以下、この理由について説明する。本撮像装置１０では、撮像レンズ１を通過した対象物体からの光は、マイクロレンズアレイ２上の各マイクロレンズを介して撮像素子３に入射する。ところで、周辺部にある各マイクロレンズの光軸は、撮像レンズの光軸と一致しない。したがって、周辺部のマイクロレンズを通して撮像される画像の中心は、マイクロレンズの光軸からずれる。このずれは、マイクロレンズアレイ２の周辺部により近い（つまり、撮像レンズ１の光軸から、より離れた位置にある）マイクロレンズほど大きくなる。よって、各マイクロレンズの真後ろに位置し、マイクロレンズと同面積の領域の画素を、各マイクロレンズに割り当てると、各マイクロレンズに割り当てられた画素に、各マイクロレンズを透過した光が入射しないこととなり、正確な再構成画像が得られないという問題が生じる。
【００５４】
図９を参照しつつ、このことについて詳しく説明する。図９（ａ）は、撮像レンズ１の光軸上にあるマイクロレンズを通過する光の光路と、撮像レンズ１の光軸から離れた位置にあるマイクロレンズを通過する光の光路とを示した図である。撮像レンズ１の光軸上にあるマイクロレンズを通過する光は、撮像素子３の領域１０００に入射する。撮像レンズ１の光軸から離れた位置にあるマイクロレンズを通過する光は、撮像素子３の領域１０１０に入射する。
【００５５】
図９（ｂ）は、撮像レンズ１の光軸上にあるマイクロレンズを通過する光の光路の拡大図である。この光は、図９（ｂ）に示されるようにマイクロレンズの真後ろの領域に入射する。
【００５６】
一方、図９（ｃ）は、撮像レンズ１の光軸から離れた位置にあるマイクロレンズを透過する光の光路の拡大図である。この光は、図９（ｃ）に示すように、マイクロレンズの真後ろの領域には入射しない。よって、マイクロレンズの真後ろの領域に含まれる画素を、マイクロレンズに対応する画素とすることは、不適切である。
【００５７】
この影響を低減するためには、画素群に入射する光の軸の傾きを考慮して、各マイクロレンズに対応する画素群の大きさを定めればよい。上の式（５）にしたがえば、例えば、図９（ｄ）に示すように、適切な画素群を設定できる。このようにすることで、各マイクロレンズに対応する画素が明確になり、良好な再構成画像を得ることができる。
【００５８】
ところで、式（３）（４）から分かるように、撮像レンズ光学系のＦナンバーの適切な値は、撮像レンズ１とマイクロレンズアレイ２との位置関係などの光学系パラメータの変更によって変化する。このような変化に対応できるように、絞り４は、開口の大きさを調節することができる機構を備える可変絞りであるとする。図６に示すように、絞り４は、可動の羽根４ａおよび羽根４ｂとを備える。羽根４ａおよび羽根４ｂを対角方向に移動させることで、開口の大きさを変更できる。ただし、開口形状を変化させることができれば、この可変方式にかぎるものではない。
【００５９】
また、絞りの位置をシフトさせることによって、撮像装置の組立て時などに起因する画素ずれによる画素使用効率の低減を抑えることができる。これについて説明する。
【００６０】
本方式のカメラは、撮像素子３の画素の再配置によって異なる焦点面の画像を生成する。このとき撮像素子３上の各画素はひとつのマイクロレンズアレイ２を通過する光だけを受光することになる。しかしながら、マイクロレンズアレイ２と撮像素子３の取り付け方によっては、１つのマイクロレンズ２ｍからの光スポットの領域Ｋと対応する画素群Ｌの範囲が図１０のようにずれてしまう場合がある。このとき、画素群の領域の最外周の画素に、隣のマイクロレンズからの画素を含むことになるため、正確な再構成像が得られないという問題が生じる。
【００６１】
これを避けるための１つの方法として、マイクロレンズアレイ２の各マイクロレンズに対応する画素群の位置を、１画素の精度で組立て調整することが考えられる。しかし、この方法では、組立て時に大きな負荷がかかる。また、たとえ１画素の精度で組み立てたとしても、撮像レンズ光学系の中心位置とマイクロレンズアレイ２と撮像素子３の中心位置のずれがある場合には、図１０に示すような変位がおきる場合がある。この様な場合、最外周画素は計算に用いることができないため、得られる光線の情報が制限され、ひいては再構成できる焦点面画像の数が制限されるなどの影響を受ける。
【００６２】
このような組立て時の課題を避けるために、絞り４は、中心位置を調整できる機構を備えていてもよい。絞り４の中心位置を調整することにより、撮像素子３上に生成される像の位置をシフトさせることができるので、カメラを組立てた後にも撮像素子３の画素群に正確に一つのマイクロレンズからの光を入射させることが可能になり、すべての画素を有効に利用できるようになる。
【００６３】
また、撮像レンズを支持する支持体に、絞り４の機能を持たせてもよい。つまり、支持体により、周囲の不要な光を遮るようにすることもできる。絞りとレンズ支持の機能を一体とすることで、部材の削減や組立て時の工程を減らすことが可能になる。
【００６４】
なお、物体光をマイクロレンズに集光するための光学系（撮像光学系とよぶ）は、図５に示すものに限られるわけではない。
【００６５】
例えば、撮像レンズ１と絞り４の位置関係が逆、すなわち、撮像レンズ１から見て被写体側に絞り４が配置されていてもよい。
【００６６】
あるいは、撮像光学系は、複数のレンズを含むものであってもよい。撮像光学系が複数のレンズを含む場合、絞り４と各レンズとの位置関係は、特に限られるものではない。
【００６７】
さらに、複数のレンズと複数の絞りを含む撮像光学系を用いてもよい。レンズ系が複雑な場合には、１つの絞りの開口だけでは、撮像光学系の最終的な瞳形状（射出瞳）を画素群と相似にできない場合がある。複数の絞りを用いれば、そのような場合にも、所望の開口形状をつくることができる。
【００６８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】非特許文献１で用いられている従来のプレノプティックカメラ１００の光学系の構成を示した図である。
【図２】マイクロレンズアレイ１２に集光した光が撮像素子１３上の一部の領域に広がって検出される状態を示した図である。
【図３】マイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｄ上での集光状態および撮像素子１３に光が入射する画素の状態を示した図である。
【図４】マイクロレンズアレイ１２に垂直方向および斜め方向から光線が入射した場合の撮像素子１３上の画素の状態を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態による撮像装置１０の光学系の概略的な構成を示した図である。
【図６】この発明の実施の形態による絞り４の開口形状を示した図である。
【図７】絞り４がある場合とない場合のそれぞれにおける、撮像素子３への光の入射の様子を説明するための図である。
【図８】マイクロレンズ２ｍのＦナンバーＦＮｍと撮像レンズ１のＦナンバーＦＮとの大小関係による撮像素子３への光の入射状態の違いを説明するための図である。
【図９】物体光が入射する画素領域を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態によるマイクロレンズを通して撮像素子３上に形成されるスポットとマイクロレンズに割り当てられた画素群のずれを示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，１１  撮像レンズ、２，１２  マイクロレンズアレイ、２ｍ，１２ａ〜１２ｅ，１２ｍ  マイクロレンズ、３，１３  撮像素子、１０  撮像装置、１００  プレノプティックカメラ。
【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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