撮像装置
【課題】撮像モードの切替を行うことが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】熱供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無に応じて、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させる。熱供給がなされている場合には、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側に変位するため、マイクロレンズアレイ１２において撮像レンズ１１からの入射光が屈折され、撮像素子１３上に集光する。熱供給がなされていない場合には、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３が互いに近接したままであるため、入射光が屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達する。撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替が可能となる。
【解決手段】熱供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無に応じて、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させる。熱供給がなされている場合には、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側に変位するため、マイクロレンズアレイ１２において撮像レンズ１１からの入射光が屈折され、撮像素子１３上に集光する。熱供給がなされていない場合には、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３が互いに近接したままであるため、入射光が屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達する。撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な撮像装置が提案され、開発されている。また、撮像して得られた撮像データに対し、所定の画像処理を施して出力するようにした撮像装置も提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１および非特許文献１には、「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いた撮像装置が提案されている。この撮像装置は、撮像レンズと、マイクロレンズアレイと、受光素子と、画像処理部とから構成され、受光素子から得られる撮像データが、受光面における光の強度分布に加えてその光の進行方向の情報をも含むようになっている。そして画像処理部において、任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０６／０３９４８６号パンフレット
【非特許文献１】Ren.Ng、他７名，「Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera」，Stanford Tech Report CTSR 2005-02
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記手法を利用した撮像装置を構成した場合、この手法を用いない通常の高解像度の撮像モードと、この手法を用いて画像の再構築を行う撮像モードとを、適宜切り替えて使用することが考えられる。したがって、そのような撮像モードの切替が可能な撮像装置の提案が望まれる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、撮像モードの切替を行うことが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像装置は、撮像レンズと、受光した光に基づいて撮像データを生成する撮像素子と、この撮像素子から得られた撮像データに対して画像処理を施すための画像処理部と、複数のマイクロレンズを有すると共に上記撮像レンズと撮像素子との間に配置されたマイクロレンズアレイ部と、このマイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部とを備えたものである。
【０００８】
本発明の撮像装置では、駆動部の作用により、マイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離が変化するため、例えばこの相対距離がマイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一となった場合には、マイクロレンズアレイにおいて撮像レンズからの入射光が屈折され、撮像素子上に集光する。また、例えばマイクロレンズアレイ部と撮像素子とが近接している場合には、撮像レンズからの入射光は屈折されず、そのまま撮像素子へ到達する。したがって、マイクロレンズアレイへの入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替が可能となる。
【０００９】
本発明の撮像装置では、上記画像処理部および駆動部を制御する制御部を備え、この制御部が、第１の撮像モードでは、駆動部によってマイクロレンズアレイ部と撮像素子とを近接させると共に画像処理部による画像処理を停止させ、第２の撮像モードでは、駆動部によって上記相対距離をマイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一にさせると共に上記画像処理を実行するように制御する構成とすることができる。このように構成した場合、第１の撮像モードが、マイクロレンズアレイへの入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとなり、第２の撮像モードが、入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードとなる。
【００１０】
本発明の撮像装置では、上記マイクロレンズが、第２の撮像モードでの作動距離がより長くなるような向きで配置されているのが好ましい。そのように構成した場合、第１の撮像モードの際に、各マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズから見て撮像素子のより後方に位置することになるため、撮像レンズからの入射光がより屈折されにくくなり、撮像画像の解像度の低下がより抑えられる。したがって、撮像画像および画像処理後の画像の画質がより向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像装置によれば、マイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部を設けるようにしたので、例えば、マイクロレンズアレイへの入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の全体構成を表したものである。この撮像装置１は、撮像対象物２を撮像して撮像データＤoutを出力するものであり、撮像レンズ１１と、撮像ユニット部１５と、画像処理部１４と、撮像素子駆動部１６と、制御部１７とから構成されている。
【００１４】
撮像レンズ１１は、撮像対象物を撮像するためのメインレンズであり、例えば、ビデオカメラやスチルカメラ等で使用される一般的な撮像レンズにより構成される。
【００１５】
撮像ユニット部１５は、撮像を行う際の撮像機能を担う部分であり、マイクロレンズアレイ１２と、撮像素子１３と、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂとを含んで構成されている。なお、この撮像ユニット部１５の詳細構成については、後述する。
【００１６】
撮像素子駆動部１６は、撮像素子１３を駆動してその受光動作の制御を行うものである。
【００１７】
画像処理部１４は、後述する画像処理撮像モードの際に、撮像素子１３で得られた撮像データに対して所定の画像処理を施し、撮像データＤoutとして出力するものである。具体的には、例えば「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いたリフォーカス（Refocusing）演算処理を行い、これにより任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。
【００１８】
制御部１７は、画像処理部１４、撮像素子駆動部１６および後述する撮像ユニット１５内の熱供給部（熱供給部１９Ａ，１９Ｂ）の動作を制御するものである。具体的には、撮像素子駆動部１６の駆動動作を適宜制御すると共に、詳細は後述するが、後述する２つの撮像モードに応じて、画像処理部１４および撮像ユニット１５（具体的には、後述する熱供給部１９Ａ，１９Ｂ）の動作を制御するようになっている。なお、制御部１７は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。
【００１９】
次に、図２および図３を参照して、撮像ユニット部１５の詳細構成について説明する。ここで、図２は、撮像ユニット部１５の詳細構成を断面図で表したものであり、図３は、この撮像ユニット部１５内のバイメタル１８Ａの詳細構成を断面図で表したものである。
【００２０】
この撮像ユニット部１５では、筐体１０内に、マイクロレンズアレイ１２、撮像素子１３、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂが配置されている。
【００２１】
マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズ１２Ａがマトリクス状に配列してなり、光軸方向に沿って撮像素子１３と互いに近接（好ましくは密着）するように配置されている。なお、このマイクロレンズアレイ１２は、図１に示したように、後述する画像処理撮像モードの際に撮像レンズ１１の焦点面（図１中の符号ｆ１は、撮像レンズ１１の焦点距離を表している）に配置されるようになっている。
【００２２】
撮像素子１３は、光を受光して撮像データを生成するものであり、例えば、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）などにより構成される。なお、この撮像素子１３は、図１に示したように、後述する画像処理撮像モードの際に、マイクロレンズアレイ１２の焦点面（図中の符号ｆ２は、マイクロレンズアレイ１２の焦点距離を表している）に配置されるようになっている。
【００２３】
バイメタル１８Ａ，１８Ｂはそれぞれ、例えば図３（Ａ）に示したように、互いに熱膨張率の異なる２つの金属板１８Ａ１，１８Ａ２が積層されてなり、それらの端部が支持部１８Ａ０によって支持されるようになっている。なお、金属板１８Ａ１は、例えばインバー（鉄とニッケルとの合金）などにより構成され、金属板１８Ａ２は、例えば、鉄とニッケルとの合金にマンガンやクロム、銅などを添加した合金などにより構成される。
【００２４】
熱供給部１９Ａ，１９Ｂはそれぞれ、バイメタル１８Ａ，１８Ｂの近傍、具体的には、熱膨張率がより高い金属板側（この場合、金属板１８Ａ２等のマイクロレンズアレイ１２とは反対側）の近傍に配置されている。このような構成により、例えば図３（Ｂ）に示したように、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱供給部１９Ａ，１９Ｂからそれぞれ所定の熱量Ｑが供給されると、２つの金属板の熱膨張率の違いに起因してバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化し、より熱膨張率の小さい金属板側（例えば、金属板１８Ａ１等の側）にバイメタル１８Ａ，１８Ｂが反るようになっている。よって、詳細は後述するが、このような熱供給の有無（または大きさ）に応じて、２つの撮像モード（通常の高解像度での撮像モード（以下、通常撮像モードという。）および画像処理部１４による画像処理を施す撮像モード（以下、画像処理撮像モードという。））間の切替がなされるようになっている。なお、これら熱供給部１９Ａ，１９Ｂおよび上記バイメタル１８Ａ，１８Ｂが、本発明における「駆動部」の一具体例に対応する。
【００２５】
次に、図１〜図６を参照して、本実施の形態の撮像装置１の動作について詳細に説明する。ここで、図４は、撮像ユニット部１５の作用を説明するための断面構成であり、図４（Ａ）は、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱を供給していない場合（通常撮像モード時）のものを、図４（Ｂ）は、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱を供給している場合（画像処理撮像モード時）のものを表している。
【００２６】
この撮像装置１では、撮像レンズ１１による撮像対象物２の像は、マイクロレンズアレイ１２上に結像する。そしてマイクロレンズアレイ１２への入射光線がこのマイクロレンズアレイ１２を介して撮像素子１３へ到達し、撮像素子駆動部１６による駆動動作に従って、撮像素子１３から撮像データが得られる。
【００２７】
ここで、撮像ユニット部１５では、熱供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無（または熱供給量の大きさ）に応じて、前述のようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化し、これによりマイクロレンズアレイ１２が光軸方向に変位する。
【００２８】
具体的には、供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされていない場合、図３（Ａ）に示したようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状は変化しないため、例えば図４（Ａ）に示したように、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３は互いに近接（または密着）したままである。したがって、撮像レンズ１１からの入射光はマイクロレンズアレイ１２において屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達することになる。
【００２９】
一方、供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされている場合、図３（Ｂ）に示したようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化して反り生じるため、例えば図４（Ｂ）中の符号Ｐ１で示したように、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側（撮像レンズ１１側）に変位し、これによりマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化し、マイクロレンズアレイ１２が筐体１０に近接（または密着）するようになる。ここで、このようにマイクロレンズアレイ１２が筐体１０に近接（または密着）する位置となった場合、前述（図１）のようにマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離がマイクロレンズアレイ１２の焦点距離ｆ２と一致（または略同一）となるように設定されているため、撮像レンズ１１からの入射光がマイクロレンズアレイ１２において屈折され、撮像素子１３上に集光する。
【００３０】
また、制御部１７は、通常撮像モード（第１の撮像モード）の際には、熱供給部１９Ａ，１９Ｂによる熱供給が停止するように制御する。よって、この通常撮像モードの際には、撮像レンズ１１による像がそのまま撮像素子１３へ到達し、通常の高解像度による撮像データが得られる。
【００３１】
一方、画像処理撮像モード（第２の撮像モード）の際には、制御部１７は、熱供給部１９Ａ，１９Ｂによる熱供給がなされるように制御する。よってこの画像処理撮像モードの際には、マイクロレンズアレイ１２への入射光が、撮像素子１３上に集光される。
【００３２】
次に、撮像素子１３で得られた撮像データは、画像処理部１４へ入力する。そして画像処理部１４では、制御部１７の制御に応じて、この撮像データに対して所定の画像処理（例えば、前述のリフォーカス演算処理）を施し、これにより撮像データＤoutが出力される。
【００３３】
具体的には、通常撮像モードの際には、制御部１７は、画像処理部１４による画像処理が停止するように制御し、その結果、入力した撮像データがそのまま撮像データＤoutとして出力される。
【００３４】
一方、画像処理モードの際には、制御部１７は、画像処理部１４による画像処理がなされるように制御し、その結果、入力した撮像データに対して所定の画像処理が施され、撮像データＤoutとして出力される。
【００３５】
ここで、図５および図６を参照して、画像処理部１４による画像処理の一例（上記リフォーカス演算処理）について詳細に説明する。
【００３６】
まず、図５に示したように、撮像レンズ１１の撮像レンズ面上において直交座標系（ｕ，ｖ）を、撮像素子１３の撮像面上において直交座標系（ｘ，ｙ）をそれぞれ考え、撮像レンズ１１の撮像レンズ面と撮像素子１３の撮像面との距離をＦとすると、図中に示したような撮像レンズ１１および撮像素子１３を通る光線は、４次元関数ＬＦ（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）で表されるため、光線の位置情報に加え、光線の進行方向が保持された状態で表される。
【００３７】
そしてこの場合、図６に示したように、撮像レンズ面１１０、撮像面１３０およびリフォーカス面１２０間の位置関係を設定（Ｆ’＝αＦとなるようにリフォーカス面１２０を設定）した場合、リフォーカス面１２０上の座標（ｓ，ｔ）の撮像面１３０上における検出強度ＬＦ’は、以下の（１）式のように表される。また、リフォーカス面１２０で得られるイメージＥＦ’（ｓ，ｔ）は、上記検出強度ＬＦ’をレンズ口径に関して積分したものとなるので、以下の（２）式のように表される。したがって、この（２）式からリフォーカス演算を行うことにより、画像処理後の撮像データＤoutに基づいて、任意の視点や方向からの観察画像が再構築されるようになっている。
【００３８】
【数１】
【００３９】
このようにして本実施の形態では、熱供給部１９Ａ，１９Ｂの作用、具体的にはバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無（または大きさ）に応じて、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化する。すなわち、例えばバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされている場合には、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側に変位するため、この相対距離がマイクロレンズアレイ１２の焦点距離ｆ２と一致（または略同一）となり、その結果、マイクロレンズアレイ１２において撮像レンズ１１からの入射光が屈折され、撮像素子１３上に集光する。また、例えばバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされていない場合には、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３は互いに近接（または密着）したままであるため、撮像レンズ１１からの入射光はマイクロレンズアレイ１２において屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達する。したがって、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、撮像モードの切替が可能となる。
【００４０】
以上のように本実施の形態では、撮像ユニット部１５内のバイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂによって、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させるようにしたので、例えば、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の撮像装置は、第１の実施の形態で説明した撮像装置１において、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂを含む撮像ユニット部１５の代わりに、一対の圧電アクチュエータを含む撮像ユニット部を設けるようにしたものである。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る撮像ユニット部（撮像ユニット部２５）の断面構成を表すものである。この撮像ユニット部２５は、第１の実施の形態で説明した撮像装置１５において、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂの代わりに一対の圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂを有すると共に、一対の熱供給部１９Ａ，１９Ｂの代わりに一対の電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを有している。
【００４３】
圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂはそれぞれ、例えば図８（Ａ）に示したように、互いに異なる２つの圧電素子２８Ａ１，２８Ａ２が積層されてなり、それらの端部が支持部２８Ａ０によって支持されるようになっている。なお、これら圧電素子２８Ａ１，２８Ａ２はそれぞれ、例えば、チタン酸ジルコン酸塩（通称ＰＺＴ）や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などにより構成される。
【００４４】
電圧供給部２９Ａ，２９Ｂはそれぞれ、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの近傍に配置されている。そして第１の実施の形態のバイメタル１８Ａ，１８Ｂと同様に、例えば図８（Ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂに対して電圧供給部２９Ａ，２９Ｂからそれぞれ所定の電圧Ｖが供給されると、２つの圧電素子２８Ａ，２８Ｂの圧電特性の違いに起因して圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの形状が変化し、反るようになっている。なお、これら電圧供給部２９Ａ，２９Ｂおよび上記圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂが、本発明における「駆動部」の一具体例に対応する。
【００４５】
このような構成により本実施の形態では、例えば図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様に、電圧供給部２９Ａ，２９Ｂから圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂへの電圧供給の有無（または大きさ）に応じてマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化するため、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、通常撮像モードと画像処理撮像モードと間の切替が可能となる。よって、第１の実施の形態と同様に、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【００４６】
以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２内の各マイクロレンズ１２Ａにおいて、その両面が凸面であって曲率が等しい場合について説明したが、各マイクロレンズの形状はこれには限られない。ただし、そのようにマイクロレンズの両面の曲率が異なっている場合には、撮像レンズ１１側の面の曲率よりも撮像素子１３側の面の曲率のほうが大きくなるようにマイクロレンズを配置するのが好ましい。具体的には、例えば図１０（Ａ）に示したマイクロレンズアレイ１２１のように、各マイクロレンズ１２１Ａの凸面を撮像レンズ１１側に配置するよりも、例えば図１０（Ｂ）に示したマイクロレンズアレイ１２２のように、各マイクロレンズ１２２Ａの凸面を撮像素子１３側に配置するのが好ましい。より一般的には、液体レンズや張り合わせレンズ（複合レンズ）の場合も考慮すると、例えば図１０（Ａ）のように、マイクロレンズアレイ１２１が矢印Ｐ５のように光軸方向に変位して画像処理撮像モードとなっている際の作動距離がより短くなる（作動距離：Ｌ１）配置よりも、例えば図１０（Ｂ）のように、マイクロレンズアレイ１２２が矢印Ｐ６のように光軸方向に変位して画像処理撮像モードとなっている際の作動距離がより長くなる（作動距離：Ｌ２）配置のほうが好ましい。各マイクロレンズを後者のように配置した場合、通常撮像モードの際に、各マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズから見て撮像素子１３のより後方に位置することになるため、撮像レンズ１１からの入射光がより屈折されにくくなり、撮像画像の解像度の低下がより抑えられるからである。したがって、そのように構成した場合、撮像画像および画像処理後の画像の画質をより向上させることが可能となる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、図４（Ａ），（Ｂ）および図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、マイクロレンズアレイ１２の撮像素子１３側に配置し、熱供給または電圧供給がないときに通常撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるときに画像処理撮像モードとなる場合について説明したが、例えば図１１（Ａ），（Ｂ）に示した撮像ユニット部１５Ａのように、逆に、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、マイクロレンズアレイ１２の撮像素子１３とは反対側に配置し、熱供給または電圧供給がないとき（図１１（Ａ））に画像処理撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるとき（図１１（Ｂ））に通常撮像モードとなるようにしてもよい。このように構成した場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２を光軸方向に変位させることによってマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させる場合について説明したが、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）に示した撮像ユニット部１５Ｂのように、撮像素子１３の端部（上端および下端）の近傍（具体的には、撮像素子１３のマイクロレンズアレイ１２とは反対側）にバイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを配置し、撮像素子１３を光軸方向に変位させることによってマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させるようにしてもよい。このように構成した場合、熱供給または電圧供給がないとき（図１２（Ａ））に画像処理撮像モードとなり、熱供給または電圧供給があるとき（図１１（Ｂ））に通常撮像モードとなる。このように構成した場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。なお、この場合においても、図１２（Ａ），（Ｂ）に示した配置とは逆に、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、撮像素子１３のマイクロレンズアレイ１２側に配置し、熱供給または電圧供給がないときに通常撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるときに画像処理撮像モードとなるようにしてもよい。
【００５０】
また、これまでは、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂに対して電圧供給を行う電圧供給部が撮像ユニット部２５内（具体的には、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの近傍）に配置されている場合について説明したが、このような電圧供給部を撮像ユニット部２５の外部に配置するようにしてもよい。そのように構成した場合、撮像ユニット部の構成をより簡素化および小型化することが可能となる。
【００５１】
さらに、上記実施の形態では、画像処理部１４における画像処理方法の一例として、「Light Field Photography」を利用したリフォーカス演算処理について説明したが、画像処理部１４における画像処理方法としてはこれには限られず、他の画像処理方法としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像ユニット部の詳細構成を表す断面図である。
【図３】図２に示したバイメタルの詳細構成を説明するための断面図である。
【図４】図１に示した撮像ユニット部の作用を説明するための断面図である。
【図５】画像処理撮像モード時の画像処理の一例を説明するための模式斜視図である。
【図６】画像処理撮像モード時の画像処理の一例を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る撮像ユニット部の構成を表す断面図である。
【図８】図７に示した圧電アクチュエータの詳細構成を説明するための断面図である。
【図９】図７に示した撮像ユニット部の作用を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の変形例に係るマイクロレンズアレイの構成例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る撮像ユニット部の構成および作用を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の他の変形例に係る撮像ユニット部の構成および作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…撮像装置、１０…筐体、１１…撮像レンズ、１１０…撮像レンズ面、１２，１２１，１２２…マイクロレンズアレイ、１２Ａ，１２１Ａ，１２２Ａ…マイクロレンズ、１２０…リフォーカス面、１３…撮像素子、１３０…撮像面、１４…画像処理部、１５，１５Ａ，１５Ｂ…撮像ユニット部、１６…撮像素子駆動部、１７…制御部、１８Ａ，１８Ｂ…バイメタル、１８Ａ０…支持部、１８Ａ１，１８Ａ２…金属板、１９Ａ，１９Ｂ…熱供給部、１９Ａ０…支持部、１９Ａ１，１９Ａ２…圧電素子、２…撮像対象物、２８Ａ，２８Ｂ…圧電アクチュエータ、２９Ａ，２９Ｂ…電圧供給部、ｆ１，ｆ２…焦点距離、Ｄout…撮像データ、Ｑ…熱量、Ｖ…電圧、Ｌ１，Ｌ２…作動距離。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な撮像装置が提案され、開発されている。また、撮像して得られた撮像データに対し、所定の画像処理を施して出力するようにした撮像装置も提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１および非特許文献１には、「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いた撮像装置が提案されている。この撮像装置は、撮像レンズと、マイクロレンズアレイと、受光素子と、画像処理部とから構成され、受光素子から得られる撮像データが、受光面における光の強度分布に加えてその光の進行方向の情報をも含むようになっている。そして画像処理部において、任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０６／０３９４８６号パンフレット
【非特許文献１】Ren.Ng、他７名，「Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera」，Stanford Tech Report CTSR 2005-02
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記手法を利用した撮像装置を構成した場合、この手法を用いない通常の高解像度の撮像モードと、この手法を用いて画像の再構築を行う撮像モードとを、適宜切り替えて使用することが考えられる。したがって、そのような撮像モードの切替が可能な撮像装置の提案が望まれる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、撮像モードの切替を行うことが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像装置は、撮像レンズと、受光した光に基づいて撮像データを生成する撮像素子と、この撮像素子から得られた撮像データに対して画像処理を施すための画像処理部と、複数のマイクロレンズを有すると共に上記撮像レンズと撮像素子との間に配置されたマイクロレンズアレイ部と、このマイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部とを備えたものである。
【０００８】
本発明の撮像装置では、駆動部の作用により、マイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離が変化するため、例えばこの相対距離がマイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一となった場合には、マイクロレンズアレイにおいて撮像レンズからの入射光が屈折され、撮像素子上に集光する。また、例えばマイクロレンズアレイ部と撮像素子とが近接している場合には、撮像レンズからの入射光は屈折されず、そのまま撮像素子へ到達する。したがって、マイクロレンズアレイへの入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替が可能となる。
【０００９】
本発明の撮像装置では、上記画像処理部および駆動部を制御する制御部を備え、この制御部が、第１の撮像モードでは、駆動部によってマイクロレンズアレイ部と撮像素子とを近接させると共に画像処理部による画像処理を停止させ、第２の撮像モードでは、駆動部によって上記相対距離をマイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一にさせると共に上記画像処理を実行するように制御する構成とすることができる。このように構成した場合、第１の撮像モードが、マイクロレンズアレイへの入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとなり、第２の撮像モードが、入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードとなる。
【００１０】
本発明の撮像装置では、上記マイクロレンズが、第２の撮像モードでの作動距離がより長くなるような向きで配置されているのが好ましい。そのように構成した場合、第１の撮像モードの際に、各マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズから見て撮像素子のより後方に位置することになるため、撮像レンズからの入射光がより屈折されにくくなり、撮像画像の解像度の低下がより抑えられる。したがって、撮像画像および画像処理後の画像の画質がより向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像装置によれば、マイクロレンズアレイ部と撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部を設けるようにしたので、例えば、マイクロレンズアレイへの入射光を撮像素子上に集光させて得られた撮像データに画像処理を施す撮像モードと、入射光をそのまま撮像素子に到達させて撮像データを得る撮像モードとの間で、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の全体構成を表したものである。この撮像装置１は、撮像対象物２を撮像して撮像データＤoutを出力するものであり、撮像レンズ１１と、撮像ユニット部１５と、画像処理部１４と、撮像素子駆動部１６と、制御部１７とから構成されている。
【００１４】
撮像レンズ１１は、撮像対象物を撮像するためのメインレンズであり、例えば、ビデオカメラやスチルカメラ等で使用される一般的な撮像レンズにより構成される。
【００１５】
撮像ユニット部１５は、撮像を行う際の撮像機能を担う部分であり、マイクロレンズアレイ１２と、撮像素子１３と、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂとを含んで構成されている。なお、この撮像ユニット部１５の詳細構成については、後述する。
【００１６】
撮像素子駆動部１６は、撮像素子１３を駆動してその受光動作の制御を行うものである。
【００１７】
画像処理部１４は、後述する画像処理撮像モードの際に、撮像素子１３で得られた撮像データに対して所定の画像処理を施し、撮像データＤoutとして出力するものである。具体的には、例えば「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いたリフォーカス（Refocusing）演算処理を行い、これにより任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。
【００１８】
制御部１７は、画像処理部１４、撮像素子駆動部１６および後述する撮像ユニット１５内の熱供給部（熱供給部１９Ａ，１９Ｂ）の動作を制御するものである。具体的には、撮像素子駆動部１６の駆動動作を適宜制御すると共に、詳細は後述するが、後述する２つの撮像モードに応じて、画像処理部１４および撮像ユニット１５（具体的には、後述する熱供給部１９Ａ，１９Ｂ）の動作を制御するようになっている。なお、制御部１７は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。
【００１９】
次に、図２および図３を参照して、撮像ユニット部１５の詳細構成について説明する。ここで、図２は、撮像ユニット部１５の詳細構成を断面図で表したものであり、図３は、この撮像ユニット部１５内のバイメタル１８Ａの詳細構成を断面図で表したものである。
【００２０】
この撮像ユニット部１５では、筐体１０内に、マイクロレンズアレイ１２、撮像素子１３、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂが配置されている。
【００２１】
マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズ１２Ａがマトリクス状に配列してなり、光軸方向に沿って撮像素子１３と互いに近接（好ましくは密着）するように配置されている。なお、このマイクロレンズアレイ１２は、図１に示したように、後述する画像処理撮像モードの際に撮像レンズ１１の焦点面（図１中の符号ｆ１は、撮像レンズ１１の焦点距離を表している）に配置されるようになっている。
【００２２】
撮像素子１３は、光を受光して撮像データを生成するものであり、例えば、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）などにより構成される。なお、この撮像素子１３は、図１に示したように、後述する画像処理撮像モードの際に、マイクロレンズアレイ１２の焦点面（図中の符号ｆ２は、マイクロレンズアレイ１２の焦点距離を表している）に配置されるようになっている。
【００２３】
バイメタル１８Ａ，１８Ｂはそれぞれ、例えば図３（Ａ）に示したように、互いに熱膨張率の異なる２つの金属板１８Ａ１，１８Ａ２が積層されてなり、それらの端部が支持部１８Ａ０によって支持されるようになっている。なお、金属板１８Ａ１は、例えばインバー（鉄とニッケルとの合金）などにより構成され、金属板１８Ａ２は、例えば、鉄とニッケルとの合金にマンガンやクロム、銅などを添加した合金などにより構成される。
【００２４】
熱供給部１９Ａ，１９Ｂはそれぞれ、バイメタル１８Ａ，１８Ｂの近傍、具体的には、熱膨張率がより高い金属板側（この場合、金属板１８Ａ２等のマイクロレンズアレイ１２とは反対側）の近傍に配置されている。このような構成により、例えば図３（Ｂ）に示したように、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱供給部１９Ａ，１９Ｂからそれぞれ所定の熱量Ｑが供給されると、２つの金属板の熱膨張率の違いに起因してバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化し、より熱膨張率の小さい金属板側（例えば、金属板１８Ａ１等の側）にバイメタル１８Ａ，１８Ｂが反るようになっている。よって、詳細は後述するが、このような熱供給の有無（または大きさ）に応じて、２つの撮像モード（通常の高解像度での撮像モード（以下、通常撮像モードという。）および画像処理部１４による画像処理を施す撮像モード（以下、画像処理撮像モードという。））間の切替がなされるようになっている。なお、これら熱供給部１９Ａ，１９Ｂおよび上記バイメタル１８Ａ，１８Ｂが、本発明における「駆動部」の一具体例に対応する。
【００２５】
次に、図１〜図６を参照して、本実施の形態の撮像装置１の動作について詳細に説明する。ここで、図４は、撮像ユニット部１５の作用を説明するための断面構成であり、図４（Ａ）は、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱を供給していない場合（通常撮像モード時）のものを、図４（Ｂ）は、バイメタル１８Ａ，１８Ｂに対して熱を供給している場合（画像処理撮像モード時）のものを表している。
【００２６】
この撮像装置１では、撮像レンズ１１による撮像対象物２の像は、マイクロレンズアレイ１２上に結像する。そしてマイクロレンズアレイ１２への入射光線がこのマイクロレンズアレイ１２を介して撮像素子１３へ到達し、撮像素子駆動部１６による駆動動作に従って、撮像素子１３から撮像データが得られる。
【００２７】
ここで、撮像ユニット部１５では、熱供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無（または熱供給量の大きさ）に応じて、前述のようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化し、これによりマイクロレンズアレイ１２が光軸方向に変位する。
【００２８】
具体的には、供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされていない場合、図３（Ａ）に示したようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状は変化しないため、例えば図４（Ａ）に示したように、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３は互いに近接（または密着）したままである。したがって、撮像レンズ１１からの入射光はマイクロレンズアレイ１２において屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達することになる。
【００２９】
一方、供給部１９Ａ，１９Ｂからバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされている場合、図３（Ｂ）に示したようにバイメタル１８Ａ，１８Ｂの形状が変化して反り生じるため、例えば図４（Ｂ）中の符号Ｐ１で示したように、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側（撮像レンズ１１側）に変位し、これによりマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化し、マイクロレンズアレイ１２が筐体１０に近接（または密着）するようになる。ここで、このようにマイクロレンズアレイ１２が筐体１０に近接（または密着）する位置となった場合、前述（図１）のようにマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離がマイクロレンズアレイ１２の焦点距離ｆ２と一致（または略同一）となるように設定されているため、撮像レンズ１１からの入射光がマイクロレンズアレイ１２において屈折され、撮像素子１３上に集光する。
【００３０】
また、制御部１７は、通常撮像モード（第１の撮像モード）の際には、熱供給部１９Ａ，１９Ｂによる熱供給が停止するように制御する。よって、この通常撮像モードの際には、撮像レンズ１１による像がそのまま撮像素子１３へ到達し、通常の高解像度による撮像データが得られる。
【００３１】
一方、画像処理撮像モード（第２の撮像モード）の際には、制御部１７は、熱供給部１９Ａ，１９Ｂによる熱供給がなされるように制御する。よってこの画像処理撮像モードの際には、マイクロレンズアレイ１２への入射光が、撮像素子１３上に集光される。
【００３２】
次に、撮像素子１３で得られた撮像データは、画像処理部１４へ入力する。そして画像処理部１４では、制御部１７の制御に応じて、この撮像データに対して所定の画像処理（例えば、前述のリフォーカス演算処理）を施し、これにより撮像データＤoutが出力される。
【００３３】
具体的には、通常撮像モードの際には、制御部１７は、画像処理部１４による画像処理が停止するように制御し、その結果、入力した撮像データがそのまま撮像データＤoutとして出力される。
【００３４】
一方、画像処理モードの際には、制御部１７は、画像処理部１４による画像処理がなされるように制御し、その結果、入力した撮像データに対して所定の画像処理が施され、撮像データＤoutとして出力される。
【００３５】
ここで、図５および図６を参照して、画像処理部１４による画像処理の一例（上記リフォーカス演算処理）について詳細に説明する。
【００３６】
まず、図５に示したように、撮像レンズ１１の撮像レンズ面上において直交座標系（ｕ，ｖ）を、撮像素子１３の撮像面上において直交座標系（ｘ，ｙ）をそれぞれ考え、撮像レンズ１１の撮像レンズ面と撮像素子１３の撮像面との距離をＦとすると、図中に示したような撮像レンズ１１および撮像素子１３を通る光線は、４次元関数ＬＦ（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）で表されるため、光線の位置情報に加え、光線の進行方向が保持された状態で表される。
【００３７】
そしてこの場合、図６に示したように、撮像レンズ面１１０、撮像面１３０およびリフォーカス面１２０間の位置関係を設定（Ｆ’＝αＦとなるようにリフォーカス面１２０を設定）した場合、リフォーカス面１２０上の座標（ｓ，ｔ）の撮像面１３０上における検出強度ＬＦ’は、以下の（１）式のように表される。また、リフォーカス面１２０で得られるイメージＥＦ’（ｓ，ｔ）は、上記検出強度ＬＦ’をレンズ口径に関して積分したものとなるので、以下の（２）式のように表される。したがって、この（２）式からリフォーカス演算を行うことにより、画像処理後の撮像データＤoutに基づいて、任意の視点や方向からの観察画像が再構築されるようになっている。
【００３８】
【数１】
【００３９】
このようにして本実施の形態では、熱供給部１９Ａ，１９Ｂの作用、具体的にはバイメタル１８Ａ，１８Ｂへの熱供給の有無（または大きさ）に応じて、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化する。すなわち、例えばバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされている場合には、マイクロレンズアレイ１２が光軸方向に沿って撮像素子１３とは反対側に変位するため、この相対距離がマイクロレンズアレイ１２の焦点距離ｆ２と一致（または略同一）となり、その結果、マイクロレンズアレイ１２において撮像レンズ１１からの入射光が屈折され、撮像素子１３上に集光する。また、例えばバイメタル１８Ａ，１８Ｂへ熱供給がなされていない場合には、マイクロレンズアレイ１２および撮像素子１３は互いに近接（または密着）したままであるため、撮像レンズ１１からの入射光はマイクロレンズアレイ１２において屈折されず、そのまま撮像素子１３へ到達する。したがって、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、撮像モードの切替が可能となる。
【００４０】
以上のように本実施の形態では、撮像ユニット部１５内のバイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂによって、マイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させるようにしたので、例えば、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の撮像装置は、第１の実施の形態で説明した撮像装置１において、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂを含む撮像ユニット部１５の代わりに、一対の圧電アクチュエータを含む撮像ユニット部を設けるようにしたものである。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る撮像ユニット部（撮像ユニット部２５）の断面構成を表すものである。この撮像ユニット部２５は、第１の実施の形態で説明した撮像装置１５において、一対のバイメタル１８Ａ，１８Ｂの代わりに一対の圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂを有すると共に、一対の熱供給部１９Ａ，１９Ｂの代わりに一対の電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを有している。
【００４３】
圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂはそれぞれ、例えば図８（Ａ）に示したように、互いに異なる２つの圧電素子２８Ａ１，２８Ａ２が積層されてなり、それらの端部が支持部２８Ａ０によって支持されるようになっている。なお、これら圧電素子２８Ａ１，２８Ａ２はそれぞれ、例えば、チタン酸ジルコン酸塩（通称ＰＺＴ）や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などにより構成される。
【００４４】
電圧供給部２９Ａ，２９Ｂはそれぞれ、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの近傍に配置されている。そして第１の実施の形態のバイメタル１８Ａ，１８Ｂと同様に、例えば図８（Ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂに対して電圧供給部２９Ａ，２９Ｂからそれぞれ所定の電圧Ｖが供給されると、２つの圧電素子２８Ａ，２８Ｂの圧電特性の違いに起因して圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの形状が変化し、反るようになっている。なお、これら電圧供給部２９Ａ，２９Ｂおよび上記圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂが、本発明における「駆動部」の一具体例に対応する。
【００４５】
このような構成により本実施の形態では、例えば図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示したように、第１の実施の形態と同様に、電圧供給部２９Ａ，２９Ｂから圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂへの電圧供給の有無（または大きさ）に応じてマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離が変化するため、マイクロレンズアレイ１２への入射光を撮像素子１３上に集光させて得られた撮像データに所定の画像処理を施す撮像モード（画像処理撮像モード）と、入射光をそのまま撮像素子１３に到達させて撮像データを得る撮像モード（通常撮像モード）との間で、通常撮像モードと画像処理撮像モードと間の切替が可能となる。よって、第１の実施の形態と同様に、撮像モードの切替を行うことが可能となる。
【００４６】
以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２内の各マイクロレンズ１２Ａにおいて、その両面が凸面であって曲率が等しい場合について説明したが、各マイクロレンズの形状はこれには限られない。ただし、そのようにマイクロレンズの両面の曲率が異なっている場合には、撮像レンズ１１側の面の曲率よりも撮像素子１３側の面の曲率のほうが大きくなるようにマイクロレンズを配置するのが好ましい。具体的には、例えば図１０（Ａ）に示したマイクロレンズアレイ１２１のように、各マイクロレンズ１２１Ａの凸面を撮像レンズ１１側に配置するよりも、例えば図１０（Ｂ）に示したマイクロレンズアレイ１２２のように、各マイクロレンズ１２２Ａの凸面を撮像素子１３側に配置するのが好ましい。より一般的には、液体レンズや張り合わせレンズ（複合レンズ）の場合も考慮すると、例えば図１０（Ａ）のように、マイクロレンズアレイ１２１が矢印Ｐ５のように光軸方向に変位して画像処理撮像モードとなっている際の作動距離がより短くなる（作動距離：Ｌ１）配置よりも、例えば図１０（Ｂ）のように、マイクロレンズアレイ１２２が矢印Ｐ６のように光軸方向に変位して画像処理撮像モードとなっている際の作動距離がより長くなる（作動距離：Ｌ２）配置のほうが好ましい。各マイクロレンズを後者のように配置した場合、通常撮像モードの際に、各マイクロレンズの焦点位置がマイクロレンズから見て撮像素子１３のより後方に位置することになるため、撮像レンズ１１からの入射光がより屈折されにくくなり、撮像画像の解像度の低下がより抑えられるからである。したがって、そのように構成した場合、撮像画像および画像処理後の画像の画質をより向上させることが可能となる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、図４（Ａ），（Ｂ）および図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、マイクロレンズアレイ１２の撮像素子１３側に配置し、熱供給または電圧供給がないときに通常撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるときに画像処理撮像モードとなる場合について説明したが、例えば図１１（Ａ），（Ｂ）に示した撮像ユニット部１５Ａのように、逆に、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、マイクロレンズアレイ１２の撮像素子１３とは反対側に配置し、熱供給または電圧供給がないとき（図１１（Ａ））に画像処理撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるとき（図１１（Ｂ））に通常撮像モードとなるようにしてもよい。このように構成した場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２を光軸方向に変位させることによってマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させる場合について説明したが、例えば図１２（Ａ），（Ｂ）に示した撮像ユニット部１５Ｂのように、撮像素子１３の端部（上端および下端）の近傍（具体的には、撮像素子１３のマイクロレンズアレイ１２とは反対側）にバイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを配置し、撮像素子１３を光軸方向に変位させることによってマイクロレンズアレイ１２と撮像素子１３との間の相対距離を変化させるようにしてもよい。このように構成した場合、熱供給または電圧供給がないとき（図１２（Ａ））に画像処理撮像モードとなり、熱供給または電圧供給があるとき（図１１（Ｂ））に通常撮像モードとなる。このように構成した場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。なお、この場合においても、図１２（Ａ），（Ｂ）に示した配置とは逆に、バイメタル１８Ａ，１８Ｂおよび熱供給部１９Ａ，１９Ｂや圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂおよび電圧供給部２９Ａ，２９Ｂを、撮像素子１３のマイクロレンズアレイ１２側に配置し、熱供給または電圧供給がないときに通常撮像モードとなると共に熱供給または電圧供給があるときに画像処理撮像モードとなるようにしてもよい。
【００５０】
また、これまでは、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂに対して電圧供給を行う電圧供給部が撮像ユニット部２５内（具体的には、圧電アクチュエータ２８Ａ，２８Ｂの近傍）に配置されている場合について説明したが、このような電圧供給部を撮像ユニット部２５の外部に配置するようにしてもよい。そのように構成した場合、撮像ユニット部の構成をより簡素化および小型化することが可能となる。
【００５１】
さらに、上記実施の形態では、画像処理部１４における画像処理方法の一例として、「Light Field Photography」を利用したリフォーカス演算処理について説明したが、画像処理部１４における画像処理方法としてはこれには限られず、他の画像処理方法としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像ユニット部の詳細構成を表す断面図である。
【図３】図２に示したバイメタルの詳細構成を説明するための断面図である。
【図４】図１に示した撮像ユニット部の作用を説明するための断面図である。
【図５】画像処理撮像モード時の画像処理の一例を説明するための模式斜視図である。
【図６】画像処理撮像モード時の画像処理の一例を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る撮像ユニット部の構成を表す断面図である。
【図８】図７に示した圧電アクチュエータの詳細構成を説明するための断面図である。
【図９】図７に示した撮像ユニット部の作用を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の変形例に係るマイクロレンズアレイの構成例を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る撮像ユニット部の構成および作用を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の他の変形例に係る撮像ユニット部の構成および作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…撮像装置、１０…筐体、１１…撮像レンズ、１１０…撮像レンズ面、１２，１２１，１２２…マイクロレンズアレイ、１２Ａ，１２１Ａ，１２２Ａ…マイクロレンズ、１２０…リフォーカス面、１３…撮像素子、１３０…撮像面、１４…画像処理部、１５，１５Ａ，１５Ｂ…撮像ユニット部、１６…撮像素子駆動部、１７…制御部、１８Ａ，１８Ｂ…バイメタル、１８Ａ０…支持部、１８Ａ１，１８Ａ２…金属板、１９Ａ，１９Ｂ…熱供給部、１９Ａ０…支持部、１９Ａ１，１９Ａ２…圧電素子、２…撮像対象物、２８Ａ，２８Ｂ…圧電アクチュエータ、２９Ａ，２９Ｂ…電圧供給部、ｆ１，ｆ２…焦点距離、Ｄout…撮像データ、Ｑ…熱量、Ｖ…電圧、Ｌ１，Ｌ２…作動距離。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズと、
受光した光に基づいて撮像データを生成する撮像素子と、
前記撮像素子から得られた撮像データに対して画像処理を施すための画像処理部と、
複数のマイクロレンズを有すると共に前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置されたマイクロレンズアレイ部と、
前記マイクロレンズアレイ部と前記撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理部および前記駆動部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、第１の撮像モードでは、前記駆動部によって前記マイクロレンズアレイ部と前記撮像素子とを近接させると共に前記画像処理部による画像処理を停止させ、第２の撮像モードでは、前記駆動部によって前記相対距離を前記マイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一にさせると共に前記画像処理を実行するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズは、前記第２の撮像モードでの作動距離がより長くなるような向きで配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、前記撮像レンズ側の面の曲率よりも前記撮像素子側の面の曲率のほうが大きくなるように配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズは、前記撮像素子側に凸面を有する凸レンズである
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記マイクロレンズアレイ部を光軸方向に変位させることにより、前記相対距離を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記撮像素子を光軸方向に変位させることにより、前記相対距離を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動部は、
前記マイクロレンズアレイ部または前記撮像素子の端部に配置されたバイメタル部と、
前記バイメタル部に対して熱を供給する熱供給部とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記駆動部は、
前記マイクロレンズアレイ部または前記撮像素子の端部に配置された圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに対して電圧を供給する電圧供給部とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１】
撮像レンズと、
受光した光に基づいて撮像データを生成する撮像素子と、
前記撮像素子から得られた撮像データに対して画像処理を施すための画像処理部と、
複数のマイクロレンズを有すると共に前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置されたマイクロレンズアレイ部と、
前記マイクロレンズアレイ部と前記撮像素子との間の相対距離を変化させる駆動部と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理部および前記駆動部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、第１の撮像モードでは、前記駆動部によって前記マイクロレンズアレイ部と前記撮像素子とを近接させると共に前記画像処理部による画像処理を停止させ、第２の撮像モードでは、前記駆動部によって前記相対距離を前記マイクロレンズアレイ部の焦点距離と略同一にさせると共に前記画像処理を実行するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズは、前記第２の撮像モードでの作動距離がより長くなるような向きで配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、前記撮像レンズ側の面の曲率よりも前記撮像素子側の面の曲率のほうが大きくなるように配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズは、前記撮像素子側に凸面を有する凸レンズである
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記マイクロレンズアレイ部を光軸方向に変位させることにより、前記相対距離を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記撮像素子を光軸方向に変位させることにより、前記相対距離を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動部は、
前記マイクロレンズアレイ部または前記撮像素子の端部に配置されたバイメタル部と、
前記バイメタル部に対して熱を供給する熱供給部とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記駆動部は、
前記マイクロレンズアレイ部または前記撮像素子の端部に配置された圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータに対して電圧を供給する電圧供給部とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１７２３４７（Ｐ２００８−１７２３４７Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６３３（Ｐ２００７−１６３３）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]