撮像装置
【課題】多様な特性を有する画像を同時に撮像する。
【解決手段】撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させる。
【解決手段】撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に多様な画質の画像を同時に取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に撮像レンズは、各種収差をできるだけ補正し、よりシャープな画像を撮影できるように設計されている。その一方で、ソフト描写の効果を出した撮影を行いたい場合もある。このような撮影を行う場合、ソフトフォーカスレンズやソフトフォーカスフィルタを用いることが知られている。
【０００３】
ソフトフォーカスレンズは、球面収差などの収差を適当に残すことで、鮮鋭な像の周囲にやわらかな感じのにじみを作り、ソフトフォーカス効果を得るレンズである。またソフトフォーカスフィルタは、レンズ前面に取り付けられることで、撮像レンズにより結合された像の先鋭度を低下させ、ソフト描写の効果を出す光学フィルタである。
【０００４】
しかしながら、ソフトフォーカスレンズを用いる場合には、通常のレンズからソフトフォーカスレンズに交換する必要がある。またソフトフォーカスフィルタを用いる場合も、フィルタを取り付ける必要がある。
【０００５】
したがって、レンズ交換やフィルタ取り付けをしている間にシャッタチャンスを逃すことがある。また、ソフトフォーカスレンズは、レンズ交換のできないコンパクトカメラには使用できない。またコンパクトカメラでは、フィルタの取り付け部も備えられていないことが一般的であり、ソフトフォーカスフィルタを取り付けることもできない。
【０００６】
このような課題に対し、特許文献１には、正屈折力の第一レンズ群及び正屈折力の第二レンズ群を前後に配した通常撮影レンズの光学系に対して、一のソフトフォーカス形成レンズを追加又は置換することにより、光学系全体の球面収差が、開放Ｆ値の三倍以上の絞り領域で所定の収差以下となり、かつ開放で所定の収差以上となるように設定したソフトフォーカスレンズが開示されている。
【０００７】
この技術によれば、開放Ｆ値の三倍以上の絞り領域では球面収差が極めて小さくなり、開放における球面収差はある像高付近から急激にアンダー側に振れるので、絞りを切り替えるだけで、シャープな描写とソフトな描写を切り替えることができる。
【０００８】
また特許文献２には、正の誘電異方性のネマチック液晶と、この液晶の常光線屈折率のほぼ同じ屈折率を有する高分子とを互いに分散配向させた調光層を透明電極が形成された一対の透明基板間に挟持されて液晶素子を形成してなり、該液晶素子に電圧を印加することによりソフトフォーカス効果を付与する可変ソフトフォーカスフィルタが開示されている。
【０００９】
この技術によれば、必要なときにだけ拡散状態が実現でき、通常の使用時には透明状態とすることができるため、シャープな描写とソフトな描写を瞬時に切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３０１８８３号公報
【特許文献２】特開平１０−４８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２の技術においても、シャープな画像とソフトフォーカスの画像を同時に撮像することはできない。したがって、両方の画像を撮像するためには、時分割で撮像する必要がある。
【００１２】
また、ソフトフォーカスに限らず、異なる特殊効果を有する複数の画像を同時に撮像することはできないという課題があった。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる空間周波数特性やクロスフィルタ特性を有する画像を同時に取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、複数の異なる空間周波数特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【００１６】
前記画像生成部は、前記射出瞳のいずれの瞳領域を通過した被写体光により前記被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の受光素子の撮像信号を用いて、前記被写体の画像を生成することが好ましい。
【００１７】
これにより、被写体に適した多様な画像を生成することができる。
【００１８】
前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であってもよい。
【００１９】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００２０】
前記プリズム要素は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、前記撮像装置は、前記結像レンズの光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することにより、複数の前記プリズム要素にそれぞれ対応する前記受光素子の受光する光束の向きを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
これにより、受光素子に対応する空間周波数特性を高速に切り替えることができる。
【００２２】
前記第１液体および前記第２液体を保持するプリズムハウジングと、前記プリズムハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第１液体が充填される第１領域と前記第２液体が充填される第２領域とに分割する仕切板とをさらに有し、前記仕切板には、複数の前記液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、前記制御部は、前記複数の貫通孔のそれぞれの第１側面部における前記液体界面の位置および第１側面部に対向する第２側面部における前記液体界面の位置を制御することにより、前記光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することが好ましい。
【００２３】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００２４】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含む瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を略直交させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を傾斜させてもよい。
【００２５】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００２６】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第１の傾きに傾斜させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない他の瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第２の傾きに傾斜させてもよい。
【００２７】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００２８】
前記複数の貫通孔のうち少なくともいずれかの貫通孔は、互いに厚さが異なる前記第１側面部および前記第２側面部を持ち、前記制御部は、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、前記光軸に対する前記液体界面を異なる傾きに切り替えることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【００２９】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００３０】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、前記仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、前記列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、前記第１仕切部は、前記光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持ち、前記第２仕切部は、前記光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持ち、前記複数の貫通孔は、前記第１仕切部の側面部と、前記第１仕切部に隣り合う前記第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成され、前記第１仕切部および前記第２仕切部の前記第１液体側は略同一平面を形成し、前記制御部は、前記光軸に対する前記液体界面の傾きを前記行方向に互いに異ならせるべく、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態に制御することが好ましい。
【００３１】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００３２】
前記制御部は、前記第１液体を保持する領域の内圧を制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御してもよい。
【００３３】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００３４】
前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであってもよい。
【００３５】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００３６】
前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であってもよい。
【００３７】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００３８】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有してもよい。
【００３９】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４０】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、前記複数の受光素子に対応して設けられ、前記異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタを複数有してもよい。
【００４１】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４２】
前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させてもよい。
【００４３】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４４】
前記撮像光学系は、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形領域及び円環形状領域毎に空間周波数が異なり、前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であってもよい。
【００４５】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４６】
前記撮像光学系は、前記結像レンズが領域毎に異なる空間周波数特性を持つことが好ましい。
【００４７】
これにより、被写体に適したボケ味の画像を生成することができる。
【００４８】
前記撮像光学系は、領域毎に異なる空間周波数特性を持つ光学フィルタを有してもよい。
【００４９】
これにより、被写体に適したボケ味の画像を生成することができる。
【００５０】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なるクロスフィルタ特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする。
【００５１】
本発明によれば、複数の異なるクロスフィルタ特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、複数の異なる空間周波数特性やクロスフィルタ特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す図である。
【図４】被写界深度が拡大された合成画像５５０を生成する処理の一例を模式的に示す図である。
【図５】偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。
【図６】仕切板２４２の変形例を示す図である。
【図７】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図８】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図９】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図１０】撮像装置１０１０の他のブロック構成の一例を示す図である。
【図１１】マイクロレンズ１５２ａと、マイクロレンズ１５２ａに対応して設けられた複数の受光素子１１６２ａの一例を示す模式図である。
【図１２】撮像装置１０１０の受光ユニットを拡大して示した模式図である。
【図１３】撮像装置１１１０の他のブロック構成の一例を示す図である。
【図１４】撮像装置１１１０の変形例を示す図である。
【図１５】レンズ系の他の一例を模式的に示す図である。
【図１６】撮像装置１２１０のブロック構成の一例を模式的に示す図
【図１７】遮光マスクの形状を示す斜視図
【図１８】レンズ系、マイクロレンズ、遮光マスク、受光素子を模式的に示す俯瞰図
【図１９】受光ユニットの一例を模式的に示す図
【図２０】受光ユニットの一例を模式的に示す図
【図２１】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２２】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２３】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２４】レンズに入射した光を分離して画像信号として取り出す様子を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００５５】
図１は、撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す。本実施形態に係る撮像装置１０は、空間周波数特性（ボケ味）が異なる画像を撮像する機能を提供する。特に、撮像装置１０に係る光学構成は、固定の撮像レンズ（結像レンズ）を用いて当該機能をコンパクトに実装できる撮像装置を提供する。撮像装置１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０、制御部１８０および画像記録部１９０を備える。受光ユニット２０は、光学装置１１５および受光部１６０を有する。
【００５６】
レンズ系１００は、単一の撮像用のレンズ系である。レンズ系１００は、１以上のレンズ１１０を備える。レンズ系１００を通過した被写体光は、光学装置１１５を通過して、受光部１６０によって受光される。
【００５７】
レンズ系１００は、入射した光が通過する領域毎に異なるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性を持つレンズ系である。例えば、レンズ系１００は、領域毎に異なるＭＴＦ特性を有するレンズ系１００ａを有していてもよい。本図では、ＭＴＦ特性の違いを分かり易く例示するため、レンズ１１０ａの対物側の光学面が、領域毎に異なるＭＴＦ特性を与えるとした。レンズ系１００は、レンズ系全体で異なるＭＴＦ特性を与える光路が存在すればよく、ＭＴＦ特性の違いが特定のレンズの特定の光学面によって提供されなくてよい。
【００５８】
光学装置１１５は、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光、瞳領域１２２ｂを通過した光および瞳領域１２２ｃを通過した光を、受光部１６０上の異なる領域に受光させる。受光部１６０は、当該異なる領域で受光した光による信号を画像信号として画像生成部１７０に供給する。画像生成部１７０は、当該画像信号から、異なるボケ味の画像を生成する。画像記録部１９０は、画像生成部１７０が生成した画像を記録する。画像記録部１９０は、不揮発性メモリに当該画像を記録してよい。当該不揮発性メモリは、画像記録部１９０が有してよい。また、当該不揮発性メモリは、撮像装置１０に対して着脱可能に設けられた外部メモリであってよい。画像記録部１９０は、撮像装置１０の外部に画像を出力してもよい。
【００５９】
光学装置１１５は、偏向部１４０およびマイクロレンズ部１５０を有する。偏向部１４０は、偏向光学要素の一例としての複数のプリズム要素１４２ａ〜ｃを含む。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃを含む。受光部１６０は、複数の受光素子１６２ａ〜ｃを有する。本図では、説明を分かり易くするために、３個の受光素子１６２ａ〜ｃ、３個のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃ、３個のプリズム要素１４２ａ〜ｃを図示しているが、これらの光学要素をそれぞれ３個しか有さないことを示しているわけではない。被写体を撮像すべく任意の数を各光学要素が有することはいうまでもない。複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃを、マイクロレンズ１５２または複数のマイクロレンズ１５２と総称する場合がある。また、複数の受光素子１６２ａ〜ｃを、受光素子１６２または複数の受光素子１６２と総称する場合がある。他の光学要素も同様に、符号の添え字を省略することで光学要素を総称する場合がある。
【００６０】
複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子を形成してよい。複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子の他、ＣＣＤ型撮像素子などの固体撮像素子を形成してよい。
【００６１】
マイクロレンズ１５２は、複数の受光素子１６２にそれぞれ対応して設けられる。複数のマイクロレンズ１５２は、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。例示したマイクロレンズ１５２ａ〜ｃは、それぞれ受光素子１６２ａ〜ｃに対応して設けられる。マイクロレンズ１５２ａは、レンズ系１００により結像された被写体光を再結像して、受光素子１６２ａに受光させる。同様に、マイクロレンズ１５２ｂ、ｃは、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、それぞれ受光素子１６２ｂ、ｃに受光させる。マイクロレンズ１５２は、受光素子１６２のそれぞれへの光束が通過する射出瞳１２０の大きさを制限する。例えば、マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。例えばマイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の１／４以下の面積の領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる屈折力を有することができる。
【００６２】
プリズム要素１４２は、複数の受光素子１６２に対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２、および、受光素子１６２は、互いに一対一に対応して設けられる。例えば、プリズム要素１４２ａは、マイクロレンズ１５２ａおよび受光素子１６２ａに対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２のうちの互いに対応する光学要素の組は、符号の添え字ａ〜ｃで区別される。
【００６３】
プリズム要素１４２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる光学要素の一例である。具体的には、プリズム要素１４２ａは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ａを通過した被写体光１３０ａを、マイクロレンズ１５２ａを介して受光素子１６２ａに受光させる。また、プリズム要素１４２ｂは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｂを通過した被写体光１３０ｂを、マイクロレンズ１５２ｂを介して受光素子１６２ｂに受光させる。一方、プリズム要素１４２ｃは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｃを通過した被写体光１３０ｃを、マイクロレンズ１５２ｃを介して受光素子１６２ｃに受光させる。
【００６４】
具体的には、プリズム要素１４２ａ〜ｃは、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過した被写体光１３０ａ〜ｃを、それぞれ受光素子１６２ａ〜ｃに受光させるプリズム角を持つ。瞳領域１２２ａを通過し受光素子１６２ａに入射する被写体光１３０ａ、瞳領域１２２ｂを通過し受光素子１６２ｂに入射する被写体光１３０ｂ、および、瞳領域１２２ｃを通過し受光素子１６２ｃに入射する被写体光１３０ｃは、レンズ１１０ａの互いに異なる光学面を通過する。このため、受光素子１６２ａ〜ｃは、レンズ系１００のうちのＭＴＦ特性が互いに異なる領域を通過した光を受光する。
【００６５】
このように、プリズム要素１４２は、レンズ１１０の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、複数の受光素子１６２のうちの対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。具体的には、複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ａを含む複数の第１プリズム要素は、レンズ１１０の第１ＭＴＦ特性を持つ領域および瞳領域１２２ａを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ｂを含む複数の第２プリズム要素は、レンズ１１０の第２ＭＴＦ特性を持つ領域および射出瞳１２０における瞳領域１２２ｂを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ｃを含む複数の第３プリズム要素は、レンズ１１０の第３ＭＴＦ特性を持つ領域および瞳領域１２２ｃを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。
【００６６】
受光素子１６２は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像生成部１７０に出力する。画像生成部１７０は、複数の受光素子１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１７０は、受光素子１６２から供給された撮像信号から、異なるボケ味の画像を示す画像信号を生成する。本例では、受光素子１６２ａ〜ｃが受光できる光は、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過したものに制限される。したがって、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｂを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第２ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｃを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第３ボケ味の画像の信号を生成する。なお、これらの画像の信号を、ボケ味を用いてそれぞれ第１ボケ味画像、第２ボケ味画像および第３ボケ味画像と呼ぶ場合がある。
【００６７】
画像生成部１７０は、異なるボケ味の画像を組み合わせて１つの画像を生成してもよい。例えば、主要被写体についてはボケの無い鮮明な像とし、主要被写体以外をボケ味の大きい像として１つの画像を生成する。このように、異なるボケ味の画像を組み合わせて１つの画像を生成することで、撮像装置１０は様々な表現の画像を生成することができる。なお、画像生成部１７０は、異なるボケ味の画像をそれぞれ別個の画像として生成してもよい。このように、光学装置１１５によれば、単一のレンズ系１００を用いて、ボケ味が異なる画像をワンショットで得ることができる。また、レンズ系１００を駆動させないので、コンパクトな撮像装置を提供できる。
【００６８】
撮像装置１０は、カメラ機能付きの携帯電話、デジタルカメラなどの撮像機器であってよい。なお、レンズ系１００、光学装置１１５および受光部１６０の、画像生成部１７０および制御部１８０の機能ブロックを、撮像機器用の撮像デバイスとして提供してよい。例えば、撮像デバイスは、撮像機器に組み込まれる撮像モジュールであってよい。
【００６９】
なお、本図では、受光素子１６２がマイクロレンズ１５２の作用により射出瞳１２０のうちの特定の部分領域を通過した光を受光することを分かり易く示すことを目的として、射出瞳１２０のうちの瞳領域１２２ａ〜ｃを白ヌキで示した。そして、瞳領域１２２ａ〜ｃ以外の領域を、斜線で示した。このことは、瞳領域１２２ａ〜ｃ以外の領域を被写体光が通過しないことを示すものではない。
【００７０】
なお、制御部１８０は、偏向部１４０が被写体光を偏向させる向きを制御する。例えば、制御部１８０は、プリズム要素１４２のプリズム角を制御する。偏向部１４０による偏向の向きを制御部１８０が制御することより、例えば、各受光素子にいずれの瞳領域を通過する光を受光させるかを制御することができる。制御部１８０による具体的な制御内容については後述する。
【００７１】
図２は、偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成の一例を模式的に示す。本例において、偏向部１４０が有する複数のプリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる液体の界面で形成される液体プリズム要素である。プリズム要素１４２のプリズム角は、液体界面の角度で定まる。
【００７２】
偏向部１４０は、第１液体および第２液体を保持するハウジング２００、仕切板２４２、駆動部２９０を有する。仕切板２４２は、ハウジング２００の内部を、レンズ系１００の光軸に沿って第１液体が充填される第１液体領域２１０と第２液体が充填される第２液体領域２２０とに分割する。第１液体と第２液体は、屈折率が互いに異なり、かつ、水と油のように接触状態において互いに混合しない性質を持つ。第１液体および第２液体の組み合わせとして、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）および純水を例示することができる。ここでは第２液体の屈折率よりも第１液体の屈折率の方が大きいとする。また、第１液体および第２液体のそれぞれの密度は実質的に等しいことが好ましい。
【００７３】
仕切板２４２には、複数のプリズム要素１４２ａ〜ｄが形成される位置に対応して複数の貫通孔２５０ａ〜ｄが形成される。図１に例示したプリズム要素１４２ａ〜ｃは、それぞれ貫通孔２５０ａ〜ｃが形成された位置に形成される。ハウジング２００の物体側の面または像側の面から見た貫通孔２５０の形状は、正方形、長方形、台形、円または楕円等であってよく、その他の種々の形状であってよい。
【００７４】
ハウジング２００の物体側の面および像側の面には、ガラスなどの透光性の材料で形成された透光部が形成される。透光部は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２に対応する位置に形成され、被写体光は物体側の面に形成された透光部、貫通孔２５０、像側の面に形成された透光部を通過して、対応するマイクロレンズ１５２に入射する。なお、ハウジング２００の物体側の面および像側の全面が、ガラスなどの透明な材料から形成されてもよい。
【００７５】
仕切板２４２は、仕切部２４０−１〜５を含む。貫通孔２５０は、対向する仕切部２４０の間の空間で形成される。仕切部２４０は第１液体と第２液体とを接触させない。第１液体および第２液体は、貫通孔２５０内で互いに接触して、プリズム要素１４２となる界面を形成する。
【００７６】
貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａ（第１側面部に相当）および側面部２５４ａ（第２側面部に相当）を持つ。側面部２５２ａおよび側面部２５４ａは、それぞれ仕切部２４０−１および仕切部２４０−２の対向する側面部である。側面部２５２ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持ち、側面部２５４ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持つ。つまり、貫通孔２５０ａは、厚さの異なる仕切板２４２の側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを含む側面に包囲されて形成される。例えば、貫通孔２５０ａが四角形の開口を持つ場合、貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａと、側面部２５４ａと、側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを結合する２の側面部とにより包囲されて形成される。ここでは第２の厚さが第１の厚さより大きいとする。
【００７７】
貫通孔２５０ｂは、側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂを持つ。側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂは、それぞれ仕切部２４０−２および仕切部２４０−３の対向する側面部である。側面部２５２ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持ち、側面部２５４ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さを持つ。第３の厚さは、第１の厚さより大きく第２の厚さより小さいとする。貫通孔２５０ａとは異なり、貫通孔２５０ｂは、複数の貫通孔２５０が並ぶ方向に、第１の厚さの側面部２５２ｂ、第３の厚さの側面部２５４ｂを順に有する。その他の点は、貫通孔２５０ａと同様であるので説明を省略する。
【００７８】
貫通孔２５０ｃは、側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃを持つ。側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃは、それぞれ仕切部２４０−３および仕切部２４０−４の対向する側面部である。貫通孔２５０ｃは、第３の厚さを有する側面部２５２ｃと、第４の厚さを有する側面部２５４ｃとにより形成される。第４の厚さは、第１の厚さより小さいとする。ここで、第２の厚さと第３の厚さとの差は、第３の厚さと第４の厚さとの差とは異なるとする。
【００７９】
貫通孔２５０ｄは、貫通孔２５０ａと同様の形状を持つ。貫通孔２５０ｄは、第１の厚さを有する側面部２５２ｄと、第２の厚さを有する側面部２５４ｄとにより形成される。側面部２５２ｄおよび側面部２５４ｄは、それぞれ仕切部２４０−４および仕切部２４０−５によって提供される。仕切部２４０−４は、一方の側に第４の厚さの側面部２５４ｃを持ち、他方の側に第１の厚さの側面部２５２ｄを持つ。本例では貫通孔２５０ｄまでしか例示していないが、仕切板２４２には、貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃがこの順で等間隔に繰り返して一列に形成される。
【００８０】
第１液体領域２１０に充填された第１液体の圧力を特定の圧力にすると、当該圧力に応じて、液体の圧力差と表面張力とが釣り合うように平面状の界面が形成される。各貫通孔２５０内において第２液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう第１液体の圧力を第１圧力にすると、プリズム要素２８２のように本図の破線で示す液体界面が形成される。具体的には、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第１液体領域２１０側の端部と側面部２５４の第１液体領域２１０側の端部で液体界面が担持される。仕切板２４２は第１液体側において略平面状の端面を持つ。すなわち、仕切部２４０のそれぞれの第１液体側は略同一平面を形成する。当該端面はハウジング２００の像側と平行であるので、破線で示す液体界面は、プリズム効果を実質的に有さない。
【００８１】
一方、各貫通孔２５０内において第１液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう、第１液体の圧力を第１圧力より高めて第２圧力にすると、液体界面の位置は第２液体側に移動して、プリズム要素２８１のように本図の実線で示す液体界面が形成される。例えば、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第２液体領域２２０側の端部および側面部２５４の第２液体領域２２０側の端部に液体界面が担持される。この液体界面の傾きは、各貫通孔２５０を形成する側面部の厚さに応じた傾きになる。したがって、この状態では、異なる３種類の角度のプリズム角を持つプリズムが順に繰り返し形成されたプリズム列が形成される。
【００８２】
マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成について説明する。複数のマイクロレンズ１５２は、複数の貫通孔２５０に対応して透明基板上に設けられる。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、遮光部２６２、および、複数の受光素子１６２を有する。複数のカラーフィルタ２６０および複数の受光素子１６２は、貫通孔２５０に対応して設けられる。すなわち、マイクロレンズ１５２、カラーフィルタ２６０および受光素子１６２は、複数の貫通孔２５０に対応してそれぞれ設けられる。
【００８３】
カラーフィルタ２６０は、対応する貫通孔２５０およびマイクロレンズ１５２を通過した被写体光のうち、予め定められた波長域の光を選択的に透過して対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。カラーフィルタ２６０は、赤に属する波長域の光を透過するカラーフィルタ、緑に属する波長域の光を透過するカラーフィルタ、青に属する波長域の光を透過するカラーフィルタのいずれかであってよい。カラーフィルタ２６０は、カラー画像を撮像すべく、予め定められたパターンで受光素子１６２に配列される。
【００８４】
遮光部２６２は、隣接画素との間の干渉を防ぐべく、複数の受光素子１６２のそれぞれの受光開口を画定する開口２６４が、複数の受光素子１６２のそれぞれに対応する位置に形成されている。被写体光は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２、カラーフィルタ２６０を通じて受光素子１６２に向かう。複数の受光素子１６２は、対応する開口２６４を通過した光をそれぞれ受光して、光電変換により撮像信号を形成する電圧信号をそれぞれ生成する。
【００８５】
本図の破線で示した液体界面が形成されている状態では、当該液体界面はプリズム効果を有しない。このため、この状態では、受光素子１６２は、射出瞳１２０のうちの光軸を中心とする領域を通過した光を受光する。したがって、複数の受光素子１６２によって形成される画像は、レンズ系１００の光軸近傍領域が持つＭＴＦ特性に基づくボケ味の画像となる。この場合、１つのＭＴＦ特性での撮影となるが、高解像度の画像を得ることができる。
【００８６】
本図の実線で示した液体界面が形成されている状態では、貫通孔２５０ａ〜ｃには、異なるプリズム角を持つ液体界面が形成される。したがって、この状態では、受光素子１６２ａ〜ｃが受光する光束の向きは、射出瞳１２０の互いに異なる瞳領域１２２に向けられる。ここでは、貫通孔２５０ａに形成される液体界面、貫通孔２５０ｂに形成される液体界面および貫通孔２５０ｃに形成される液体界面が、それぞれ図１で例示したプリズム要素１４２ａ、プリズム要素１４２ｂおよびプリズム要素１４２ｃを形成する。この状態では、複数のＭＴＦ特性に基づく複数のボケ味の画像を得ることができる。
【００８７】
このように、プリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素である。制御部１８０は、複数のプリズム要素１４２にそれぞれ対応する受光素子１６２の受光する光束の向きを制御すべく、レンズ系１００の光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。具体的には、制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部２５２における液体界面の位置および側面部２５２に対向する側面部２５４における液体界面の位置を制御することにより、光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。
【００８８】
例えば、制御部１８０は、第１液体領域２１０に連通する液体領域２３０内の圧力を制御することにより、第１液体の圧力を制御する。具体的には、ハウジング２００は、液体領域２３０内の第１液体に接する弾性面２８０を持つ。また、偏向部１４０は、液体領域２３０の体積を制御すべく弾性面２８０を変位させる駆動部２９０を有する。駆動部２９０としては、圧電素子を有することができる。圧電素子はピエゾ素子であってよい。制御部１８０は、圧電素子に印加する電圧を制御して圧電素子の形状を変化させ、それにより弾性面２８０に当接する先端部を紙面左右方向に変位させる。
【００８９】
制御部１８０は、第１液体と第２液体の界面を貫通孔２５０の側面部に沿って物体側の方向に移動させる場合には、液体領域２３０の体積が減少する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が高まり、液体界面は物体側の方向に移動する。制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部に沿って像側方向に液体界面を移動させる場合には、液体領域２３０の体積が増加する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が低下して、液体界面は像側の方向に移動する。
【００９０】
本例の偏向部１４０のように、制御部１８０が液体領域２１０の内圧を制御することにより、貫通孔２５０の側面部２５２での液体界面の位置および当該側面部２５２に対向する側面部２５４での液体界面の位置が制御され、したがって光軸に対する液体界面の傾きが制御される。すなわち、制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、プリズム要素１４２の傾きを制御することができる。特に本例の仕切板２４２のように、制御部１８０が仕切部２４０の両側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、光軸に対する液体界面が異なる傾きに切り替えられる。本例の偏向部１４０によれば、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含む瞳領域を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を略直交させ、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を傾斜させることができる。液体領域２１０の内圧を制御することにより受光素子１６２の受光する光束の向きを高速に制御することができるので、多ＭＴＦの撮影と高解像度の撮影とを高速に切り替えることができる。
【００９１】
図３は、光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す。本図は、図２の仕切板２４２を切断した模式断面を例示する。被写体光は紙面に向かって進行するとし、参照のために受光素子１６２の位置を破線で模式的に示した。図示されるように、仕切板２４２には貫通孔２５０がマトリクス状に形成される。受光素子１６２も貫通孔２５０に対応する位置に設けられる。すなわち、貫通孔２５０および複数の受光素子１６２はマトリクス状に配置される。貫通孔２５０および受光素子１６２は、行方向３５０および列方向３６０に略等間隔で設けられる。
【００９２】
具体的には、仕切部２４０−１、仕切部２４０−２、仕切部２４０−３および仕切部２４０−４は、列方向３６０に延伸する部材である。これらの行の間は、行方向３５０に延伸する部材で仕切られる。これにより、貫通孔２５０ａ〜ｄの他に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が、複数形成される。例えば、貫通孔２５０ａを先頭とする行、貫通孔２５０ｅを先頭とする行、貫通孔２５０ｆを先頭とする行に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が形成される。
【００９３】
図２に関連して説明したように、仕切部２４０−１は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を側部に持つ。また、仕切部２４０−２は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−３は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−４は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第４の厚さの側面部と第１の厚さの側面部とを側部に持つ。つまり、仕切板２４２は、対向する側面部の間で厚さの差を呈する仕切部を持つ。また、隣り合う貫通孔２５０の間で当該厚さの差が異なるよう、２種類以上の仕切部が順次に形成される。これにより、行方向３５０に互いに異なるプリズム角を提供する貫通孔２５０が複数の行に順次に配置される。
【００９４】
本図では３種類の傾きを持つプリズム角を同時に形成すべく３種類の仕切部を形成する仕切板２４２を例示した。２種類以上のプリズム角度を同時に形成する場合は、２種類の仕切部が交互に形成されるようにすればよい。つまり、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持つ第１仕切部と、光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ第２仕切部とによって、貫通孔２５０が形成されればよい。具体的には、貫通孔２５０は、第１仕切部の側面部と、第１仕切部に隣り合う第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成される。そして、制御部１８０が、仕切部２４０の側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態に制御することで、光軸に対する液体界面の傾きを列方向３６０に互いに異ならせることができる。
【００９５】
また、貫通孔２５０ａ〜ｄは、液体領域２１０を介して連通している。液体領域２１０は複数の領域に区画されていてもよいが、区画されていなくてもよい。液体領域２１０が区画されている場合、区画された複数の液体領域２１０に対応してそれぞれ駆動部が設けられ、各駆動部は対応する液体領域２１０内の第１液体の圧力を制御する。本図の例では、行毎に駆動部２９０、駆動部２９１、駆動部２９２が設けられる。これにより、１の駆動部で第１液体領域の内圧を制御する場合と比較して、速やかにプリズム要素を制御することができる。なお、液体領域２１０が複数の領域に区画されておらず全貫通孔が液体領域２１０で連通している場合でも、駆動部を複数設けてもよい。すなわち、第１液体領域２１０の内圧を、複数の駆動部で制御してもよい。
【００９６】
図４は、合成画像５５０を生成する処理の一例を模式的に示す。第１ボケ味画像５１０、第２ボケ味画像５２０、第３ボケ味画像５３０は、画像生成部１７０が生成した異なるボケ味の画像の一例であり、それぞれ第１ＭＴＦ特性の第１光学面、第２ＭＴＦ特性の第２光学面および第３ＭＴＦ特性の第３光学面を通過した光による画像とする。
【００９７】
第１ボケ味画像５１０には、被写体像５１２、５１４、および５１６が含まれる。また第２ボケ味画像５２０には、被写体像５２２、５２４、および５２６が含まれる。同様に、第３ボケ味画像５３０には、被写体像５３２、５３４、および５３６が含まれる。
【００９８】
被写体像５１２、５２２、および５３２は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。また、被写体像５１４、５２４、および５３４は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。同様に、被写体像５１６、５２６、および５３６は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。
【００９９】
画像生成部１７０は、これらの被写体像を用いて合成画像５５０を生成する。これにより、それぞれの被写体に適したボケ味を選択した合成画像５５０を生成することができる。図４の例では、第１ボケ味画像５１０の被写体像５１２、第２ボケ味画像５２０の被写体像５２４、および第３ボケ味画像５３０の被写体像５３６を用いて合成画像５５０を生成している。どの被写体についてどのボケ味画像の被写体像を用いるかは、ユーザが自由に設定できるように構成すればよい。また、撮像装置１０が自動的に判断してもよい。
【０１００】
このように、画像生成部１７０は、射出瞳１２０のいずれの瞳領域１２２を通過した被写体光により被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域１２２を通過した被写体光を受光する複数の受光素子１６２の撮像信号を用いて、被写体の画像を生成する。すなわち、被写体ごとにボケ味を選択することができる。このとき、画像生成部１７０は、２以上の瞳領域１２２を選択してよい。すなわち、画像生成部１７０は、受光部１６０の位置に結像する被写体光が通過する瞳領域１２２を少なくとも１つ選択する。
【０１０１】
図５は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す。図２に例示した偏向部１４０は、第１状態で射出瞳１２０の異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができ、第２状態では射出瞳１２０の１つの瞳領域を通過する光束で撮像することができる。本例の偏向部１４０は、液体界面の状態として三の状態を有し、それぞれの状態で異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができる構成を有する。特に、第１液体側および第２液体側における仕切板２４２の面形状および貫通孔２５０を形成する側面部の構成が、図２に例示した仕切板２４２とは異なる。ここでは、その差異を中心に説明する。
【０１０２】
本例の貫通孔２５０ａは、仕切部６４０−１が有する第１の厚さの側面部６４２ａと、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４４ａとによって形成される。第４の厚さは、第２の厚さよりも厚い。また、本例の貫通孔２５０ａにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２に例示した貫通孔２５０ａの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つ。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ａにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ａは、受光素子１６２ａが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ｃと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１０３】
本例の貫通孔２５０ｂは、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４２ｂと、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。仕切部６４０−２と仕切部６４０−３とは、光軸方向に同位置に位置する。このため、第２液体側の端点および第１液体側の端点の双方で、光軸に垂直な界面が形成される。したがって、貫通孔２５０ｂに形成される界面は、受光部１６０ｂが受光する光を、射出瞳１２０の光軸近傍領域を通過したものに制限する。
【０１０４】
本例の貫通孔２５０ｃは、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４２ｃと、仕切部６４０−４が有する第１の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。本例の貫通孔２５０ｃにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２に例示した貫通孔２５０ｃの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つとする。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｃが受光する光を瞳領域１２２ｃを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ｃにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ｃは、受光素子１６２ｃが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ａと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１０５】
貫通孔２５０ｄは、仕切部６４０−３が有する第１の厚さの側面部６４２ｄと、仕切部６４０−５が有する第４の厚さの側面部６４４ｄとによって形成される。仕切部６４０−５は、仕切部６４０−２と同様の部材とする。このため、貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素は、貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素と同様となるので、説明を省略する。
【０１０６】
また、本例の仕切板２４２によれば、プリズム要素６８０−２のように本図の一点鎖線で示したプリズム要素が形成される。一点鎖線で示したプリズム要素は、プリズム要素６８０−１のような実線で示したプリズム角よりも傾斜が小さく、プリズム要素６８０−３のような破線で示したプリズム角よりも傾斜が大きいプリズム角を持つ。本図の一点鎖線で示したプリズム要素を安定して保持する構成については、図６に関連して説明する。
【０１０７】
制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、本例の実線、破線、一点鎖線のいずれかの状態に液体界面の傾きを制御することができる。すなわち、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第１の傾きに傾斜させ、射出瞳１２０における光軸を含まない他の瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第２の傾きに傾斜させる。
【０１０８】
本例の偏向部１４０によれば、本図の実線、一点鎖線および破線で示したように、液体界面は三の状態に制御することができる。このため、異なる組み合わせのプリズム角で撮像することができる。すなわち、各プリズム角に対応する瞳領域のＭＴＦ特性に基づくボケ味画像を取得することができる。
【０１０９】
図６は、仕切板２４２の変形例を示す。図５に例示した仕切板２４２の、特に図５のＢ部を取り上げて、仕切板２４２の変形例を説明する。
【０１１０】
側面部６４２ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７００および突起部７０１が形成される。側面部６４４ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７０２、突起部７０３および突起部７０４が形成される。いずれの突起部も、液体界面がトラップされる程度の厚みを有する。突起部７０３は、光軸方向において、突起部７００よりも液体領域２２０側に位置する。
【０１１１】
第１状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、液体領域２２０側の端部の突起部７０２の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−１となる。第２状態では、液体領域２１０側の端部の突起部７０１の先端と、液体領域２１０側の端部の突起部７０４の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−３となる。第３状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、側面部６４４ａの突起部７０３の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−２となる。
【０１１２】
本例によると、側面部６４２ａおよび側面部６４４ａが突起部を有しているので、液体界面が当該突起部の先端にトラップされやすくなる。そのため、プリズム角の制御を安定して行うことができる。
【０１１３】
本例では、図５のＢ部を取り上げて、貫通孔２５０ａに形成される突起部を説明した。仕切板２４２が有する全ての貫通孔２５０に意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよく、図１から図５にかけて説明した仕切板２４２の貫通孔２５０にも、意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよいことはいうまでもない。
【０１１４】
このように、制御部１８０は、レンズ１１０ａが有するＭＴＦ特性に基づいて、被写体光が受光部１６０に結像するよう、受光部１６０に受光させる瞳領域１２２の組み合わせを選択する。具体的には、制御部１８０は、対応する受光素子１６２が受光する光束の向きを、受光部１６０の位置に結像する被写体光が通過する瞳領域１２２に指向させるべく、プリズム界面の傾きを制御する。また、制御部１８０は、レンズ１１０ａが有するＭＴＦ特性に基づいて、いずれの瞳領域１２２を通過した光で撮像するかを制御することができる。
【０１１５】
図７は、他の偏向光学要素を備える受光ユニット２０の一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ９５２を含む。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、複数の受光素子１６２および遮光部２６２を含む。本例の受光ユニット２０は、図１から８にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、マイクロレンズ９５２を偏向光学要素として有する。ここでは、図１から８にかけて説明した受光ユニット２０との差異を中心に説明する。
【０１１６】
マイクロレンズ９５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例においても、マイクロレンズ９５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。したがって、受光素子１６２が受光することができる光束の大きさは、射出瞳１２０の一部範囲を通過するものに制限される。本例の受光ユニット２０では、マイクロレンズ９５２の光軸が、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。本例において、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２の近傍に位置する遮光部２６２に形成された受光開口の中心であってよい。
【０１１７】
マイクロレンズ９５２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。マイクロレンズ９５２の屈折力および偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、マイクロレンズ９５２ａは、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。同様に、マイクロレンズ９５２ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ａおよびｃが受光開口を通じて受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。マイクロレンズ９５２ｄは、マイクロレンズ９５２ａと同様、受光素子１６２ｄが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。このように、複数のマイクロレンズ９５２は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、光軸を受光素子１６２の受光開口に対して偏倚して設けられる。
【０１１８】
なお、図１から図７にかけて説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２は、ＭＴＦ特性の差が無視できる程度に瞳の広さを制限できればよい。したがって、制御部１８０は、ＭＴＦ特性の差が無視できる程度に瞳の広さを制限するべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を制御してよい。このとき、制御部１８０は、ＭＴＦ特性毎に瞳の広さを異なる広さに制限すべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を制御してよい。
【０１１９】
図８は、他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１０５２を含む。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、遮光部１０６０および遮光部１０７０、複数の受光素子１６２および遮光部２６２を含む。本例の受光ユニット２０は、図１から８にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、遮光部１０６０および遮光部１０７０を偏向光学要素として有する。ここでは、図１から８にかけて説明した受光ユニット２０との差異を中心に説明する。
【０１２０】
マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例では、マイクロレンズ１０５２は、射出瞳１２０の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１０５２が有する屈折力は、図１から図７に関連して説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２が有する屈折力よりも小さくてよい。本例の受光ユニット２０では、遮光部１０６０および遮光部１０７０にはそれぞれ開口１０６２および開口１０７２が形成されている。マイクロレンズ１０５２により受光素子１６２に向けて集光される光のうち、開口１０６２および開口１０７２を通過した一部の光が、遮光部２６２に形成された受光開口を通じて受光素子１６２に入射する。
【０１２１】
開口１０６２および開口１０７２は、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において互いに偏倚して設けられる。開口１０６２および開口１０７２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの位置が設計されている。開口１０６２および開口１０７２の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、開口１０６２および開口１０７２は、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。受光素子１６２ｂ〜ｄに対応する開口も同様であるので、説明を省略する。このように、遮光部１０６０および遮光部１０７０は、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有する。
【０１２２】
遮光部１０６０および遮光部１０７０ではなく、遮光部２６２が、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有していてもよい。
【０１２３】
図９は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、遮光部２６２の開口１２６４を偏向光学要素として有する。
【０１２４】
マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例では、マイクロレンズ１０５２は、射出瞳１２０の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１０５２が有する屈折力は、図１から９に関連して説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２が有する屈折力よりも小さくてよい。
【０１２５】
本例の受光ユニット２０では、遮光部２６２の開口１２６４が、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。ここでは、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。
【０１２６】
開口１２６４は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。開口１２６４の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、開口１２６４ａは、受光素子１６２ａが受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。同様に、開口１２６４ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ａおよびｃが受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。開口１２６４ｄは、開口１２６４ａと同様、受光素子１６２ｄが受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。このように、遮光部２６２の複数の開口１２６４は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。
【０１２７】
このように、遮光部２６２は、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有する。
【０１２８】
図１０は、撮像装置１０１０の他のブロック構成の一例を示す。本例の撮像装置１０１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。
【０１２９】
レンズ系１００は、図１から図６にかけて説明したレンズ系１００と同様の構成を有し、例えば、累進屈折力レンズであるレンズ系１００ａを有している。
【０１３０】
受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向部１４０に替えて、受光部１６０に偏向光学要素を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２を有するとともに、偏向光学要素として１つのマイクロレンズ１５２に対して受光素子群１１６２が対応して設けられている。すなわち、マイクロレンズ１５２ａに対応して受光素子群１１６２ａが、マイクロレンズ１５２ｂに対応して受光素子群１１６２ｂが、マイクロレンズ１５２ｃに対応して受光素子群１１６２ｃが設けられている。
【０１３１】
図１１は、レンズ系１００側から見たマイクロレンズ１５２と、マイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の一例を示す模式図である。同図に示すように、１つのマイクロレンズ１５２には、１つの受光素子群１１６２が対応して配置されており、受光素子群１１６２は、９個の受光素子１１６２−１ａ、１ｂ、１ｃ、１１６２−２ａ、２ｂ、２ｃ、１１６２−３ａ、３ｂ、３ｃから構成されている。
【０１３２】
なお、受光素子群を構成する受光素子の数は９個に限定されるものではなく、適宜決めればよい。このように、複数の受光素子単位毎にマイクロレンズ１５２が設けられている。マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の各領域を通過した光を、対応する受光素子１１６２−１ａ〜３ｃにそれぞれ受光させる大きさの屈折力を持つ。
【０１３３】
図１２は、撮像装置１０１０の受光ユニットを拡大して示した模式図である。同図に示すように、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−１（第１の受光素子に相当）に受光される。
【０１３４】
また、瞳領域１２２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−２（第２の受光素子に相当）に受光される。
【０１３５】
同様に、瞳領域１２２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−３に受光される。
【０１３６】
このように、マイクロレンズが撮像用レンズの瞳と複数の受光セルとを結像関係を結ぶことで、各々の受光素子が受光する光は、レンズ１１０の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過したものに制限される。
【０１３７】
受光素子群１１６２の各受光素子は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像生成部１７０に出力する。画像生成部１７０は、複数の受光素子群１１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１７０は、受光素子群１１６２から供給された撮像信号から、異なるボケ味の画像を示す画像信号を生成する。本例では、受光素子群１１６２の各受光素子１１６２−１、２、３が受光できる光は、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過したものに制限される。したがって、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する受光素子１１６２−１の撮像信号から、第１ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｂを通過した光を受光する受光素子１１６２−２の撮像信号から、第２ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｃを通過した光を受光する受光素子１１６２−３の撮像信号から、第３ボケ味の画像の信号を生成する。
【０１３８】
本例では、マイクロレンズが射出瞳の３つの領域を通過した光を、縦方向に３つの受光素子に入射させる例を示している。マイクロレンズが指向する射出瞳の３つの領域は、ＭＴＦ特性が異なる撮像レンズ領域に対応する。このため、３つの異なるボケ味の画像を、同時に、独立に、並列に得ることができる。
【０１３９】
図１３は、撮像装置１１１０の他のブロック構成の一例を示す。本例の撮像装置１１１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０、偏光フィルタ部１１４０および受光部１６０を有する。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向部１４０に替えて、偏光フィルタ部１１４０を偏向光学要素として有する。受光部１６０は、図１から図６にかけて説明した受光部１６０と同様の構成を持つので、説明を省略する。ここでは、図１から８にかけて説明した撮像装置１０との差異を中心に説明する。
【０１４０】
本例の撮像装置１１１０では、レンズ系１００は、レンズ１１０および偏光フィルタ部１１３０を有する。偏光フィルタ部１１３０は、射出瞳の近傍に設けられる。偏光フィルタ部１１３０は、レンズ系１００の射出瞳における異なる瞳領域に対応して設けられた第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４を持つ。第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４には、それぞれ対応する瞳領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４は、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。直交する偏光成分の組み合わせとしては、偏光方位が互いに直交する直線偏光成分を例示することができる。直交する偏光成分の組み合わせとして、他にも右回り円偏光成分と左回り円偏光成分との組み合わせを例示することができる。
【０１４１】
マイクロレンズ部１５０は複数のマイクロレンズ１５２を有する。本例では、マイクロレンズ１５２は、射出瞳の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１５２が有する屈折力は、図１から図７に関連して説明したマイクロレンズが有する屈折力よりも小さくてよい。偏光フィルタ部１１４０は、複数の受光素子１６２に対応して設けられた複数の偏光フィルタ１１４２を持つ。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ａは、第２偏光フィルタ１１３４が透過する偏光成分を通過させ、第１偏光フィルタ１１３２が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂは、第１偏光フィルタ１１３２が透過する偏光成分を通過させ、第２偏光フィルタ１１３４が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ部１１４０は、偏光フィルタ１１４２ａおよび偏光フィルタ１１４２ｂの組を複数有する。
【０１４２】
受光素子１６２は、対応する偏光フィルタ１１４２が通過した光を受光する。具体的には、受光素子１６２ａは、偏光フィルタ１１４２ａが通過した光を受光する。受光素子１６２ｂは、偏光フィルタ１１４２ｂが通過した光を受光する。したがって、受光素子１６２ａが受光する光は、第２偏光フィルタ１１３４を通過したものに制限される。受光素子１６２ｂが受光する光は、第１偏光フィルタ１１３２を通過したものに制限される。このため、受光素子１６２ａと受光素子１６２ｂとは、レンズ系１００の互いに異なるＭＴＦ特性を持つ光学面を通過した光を受光する。画像生成部１７０は、受光素子１６２ａなど第２偏光フィルタ１１３４を通過した光を受光した受光素子１６２から第１ボケ味の画像を生成する。また、画像生成部１７０は、受光素子１６２ｂなど第１偏光フィルタ１１３２を通過した光を受光した受光素子１６２から第２ボケ味の画像を生成する。本例の撮像装置１１１０によっても、ボケ味が異なる画像を撮像することができる。
【０１４３】
このように、本例の撮像装置１１１０は、複数の瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４と、複数の受光素子１６２に対応して設けられ、異なる偏光成分をそれぞれ透過する偏光フィルタ１１４２ａおよびｂをそれぞれ複数有する。
【０１４４】
図１４は、撮像装置１１１０の変形例を示す。図１３で例示した撮像装置１１１０では２種類のボケ味で撮像することができるのに対して、本例の撮像装置１１１０は、４種類のボケ味で撮像することができる構成を有する。ここでは本例の撮像装置１１１０の構成を、主としてレンズ系１００の構成の相違を中心に説明する。
【０１４５】
レンズ系１００は、図１３の偏光フィルタ部１１３０に替えて、レンズ系１００の射出瞳１２２０の近傍に設けられた偏光フィルタ部１２３０を有する。偏光フィルタ部１２３０は、第１偏光フィルタ１２３２ａ、第１偏光フィルタ１２３２ｂ、第２偏光フィルタ１２３４ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂを有する。
【０１４６】
第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、射出瞳１２２０における瞳領域１２２２ａにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。
【０１４７】
第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、射出瞳１２２０における瞳領域１２２２ｂにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。
【０１４８】
本例の撮像装置１１１０が有する受光部１６０に向かう光束は、瞳領域１２２２ａおよび瞳領域１２２２ｂのいずれか一方を通過したものに制限される。例えば、図１から図６に関連して説明したように、プリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図７に関連して説明したように、マイクロレンズ１５２の偏倚によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図８に関連して説明したように、受光部１６０に向かう光束を遮光部によって制限することができる。また、図１２に関連して説明したように、受光部１６０において、1つのマイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の複数の受光素子によって、受光部１６０に入射した光束を制限することができる。
【０１４９】
瞳領域１２２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過したものに制限される。
【０１５０】
また、瞳領域１２２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過したものに制限される。
【０１５１】
本例では、偏向光学要素によって、瞳領域１２２２ａと瞳領域１２２２ｂのように２以上の瞳領域に分割される。そして、分割された瞳領域は、少なくとも一方の瞳領域が偏光フィルタでさらに分割される。つまり、撮像装置１１１０は、偏向光学要素および偏光フィルタの組み合わせにより３以上の異なる瞳領域を通じて別個に撮像することができる。このため、３以上の異なるＭＴＦ特性で撮像することができる。
【０１５２】
図１３および図１４に関連して、偏光フィルタによって瞳領域を分割する形態を説明したが、図１３および図１４に例示した偏光フィルタに替えて波長フィルタを用いることができる。すなわち、撮像装置１１１０は、複数の瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、複数の受光素子１６２に対応して設けられ、異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタをそれぞれ複数有してよい。波長フィルタとして、赤の波長域に属する２以上の部分波長域の光をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタ、緑の波長域に属する２以上の部分波長域をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタ、青の波長域に属する２以上の部分波長域をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタを用いてよい。この場合、各ボケ味の画像は、赤の波長域、緑の波長域および青の波長域のそれぞれから選択された３つの部分波長域の光により形成し得る。このように、波長フィルタによっても瞳領域を制限しつつカラー画像を撮像することができる。
【０１５３】
図１５は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なるレンズ系を光軸方向から見た模式図である。ここで、図１５（ａ）は、図１から図１４に関連して説明したレンズ系１００の一例である。同図に示すレンズ系１００は、各領域のＭＴＦ特性が非対称のレンズ系となっている。同図において、領域１０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域であり、それぞれレンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａ、瞳領域１２２ｂおよび瞳領域１２２ｃと対応している。なお、どの領域にどのようなＭＴＦ特性を持たせるかは、適宜決定することができる。
【０１５４】
また、図１５（ｂ）は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なる他のレンズ系の模式図である。図１５（ｂ）において、領域１３０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１３０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１３０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域である。このように、図１５（ｂ）に示すレンズ系１３００は、光軸からの距離に応じてＭＴＦ特性が異なるが、光軸から等距離の光学面は等しいＭＴＦ特性を与える回転対称型である。レンズ系１３００は、ＭＴＦ特性がいわば同心円状に分布しているといえる。
【０１５５】
図１６は、レンズ系１３００を有する撮像装置１２１０のブロック構成の一例を模式的に示す。ここで、レンズ系１３００の射出瞳２２２０の円環形状の瞳領域２２２２ａには領域１３０５ａが、円環形状の瞳領域２２２２ｂには領域１３０５ｂが、中央の円形状の瞳領域２２２２ｃには領域１３０５ｃが、それぞれ対応している。したがって、レンズ系１３００を通過した被写体光のうち、レンズ系１３００の射出瞳２２２０の瞳領域２２２２ａを通過した光は第１ＭＴＦ特性、瞳領域２２２２ｂを通過した光は第２ＭＴＦ特性、瞳領域１２２ｃを通過した光は第３ＭＴＦ特性、をそれぞれ有する光となっている。
【０１５６】
本例のレンズ系１３００では、受光素子１６２が受光する被写体光は、レンズ系１３００の射出瞳２２２０のうち、光軸から異なる距離に位置する部分瞳領域２２２ａ〜ｃのいずれかの瞳領域を通過したものに制限される。瞳領域の制限は、図１から図１４に関連して説明したような偏向光学要素によって実現される。例えば、図１から図６に関連して説明したように、プリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図７に関連して説明したように、マイクロレンズ１５２の偏倚によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図８、１１に関連して説明したように、受光部１６０に向かう光束を遮光部によって制限することができる。また、図１２に関連して説明したように、受光部１６０において、1つのマイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の複数の受光素子によって、受光部１６０に入射した光束を制限することができる。
【０１５７】
また、図１７に示す遮光マスクによって、受光部１６０に入射した光束を制限することもできる。
【０１５８】
図１７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ各受光素子の受光面上に形成される遮光マスク２２６２−１、遮光マスク２２６２−２、及び遮光マスク２２６２−３の形状を示す斜視図である。遮光マスク２２６２−１の開口部は、領域１３０５ｃと相似形状となっており、受光素子１６２の中心部のみに受光させる形状となっている。また遮光マスク２２６２−２の開口部は、領域１３０５ｂと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−１の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。さらに遮光マスク２２６２−３の開口部は、領域１３０５ａと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−２の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。
【０１５９】
図１８は、レンズ系１３００、各マイクロレンズ１０５２ａ〜１０５２ｃ、各遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３、及び各受光素子１６２ａ〜１６２ｃを模式的に示す俯瞰図である。また図１９は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【０１６０】
本例の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図１９の例では、マイクロレンズ１０５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１０５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１０５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１０５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１０５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。
【０１６１】
また、受光素子１６２ａの受光面上には遮光部２２６２ａが、受光素子１６２ｂの受光面上には遮光部２２６２ｂが、受光素子１６２ｃの受光面上には遮光部２２６２ｃが、対応して形成されている。ここで、遮光部２２６２ａは遮光マスク２２６２−１の形状、遮光部２２６２ｂは遮光マスク２２６２−２の形状、遮光部２２６２ｃは遮光マスク２２６２−３の形状の遮光部となっている。
【０１６２】
さらに受光素子１６２ｄの受光面上には、遮光部２２６２ｄが形成されている。この遮光部２２６２ｄは、遮光部２２６２ａと同様に遮光マスク２２６２−１の形状となっている。図では省略されているが、遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３は、各受光素子１６２の受光面上に所定の規則に従って繰り返して配置される。
【０１６３】
各マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１３２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、マイクロレンズ１０５２ａを通過した光は、遮光マスク２２６２−１の形状を有する遮光部２２６２ａにより瞳領域２２２２ａを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、第１ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１６４】
同様に、遮光マスク２２６２−２の形状の遮光部２２６２ｂにより、マイクロレンズ１０５２ｂを通過した光のうち、瞳領域２２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。また遮光マスク２２６２−３の形状の遮光部２２６２ｃにより、マイクロレンズ１０５２ｃを通過した光のうち、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには第２ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光され、受光素子１６２ｃには、第３ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１６５】
このように、遮光部２６２の複数の遮光マスク２２６２は、それぞれ予め定められた瞳領域２２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、レンズ系１３００の各ＭＴＦ特性の領域と相似形状に設けられる。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ画像、第２ボケ画像、第３ボケ画像を得ることができる。
【０１６６】
さらに、それぞれ焦点距離の異なるマイクロレンズを用いて、受光部１６０に入射した光束を制限することもできる。
【０１６７】
図２０は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図２０の例では、マイクロレンズ１２５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１２５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１２５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１２５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１２５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。
【０１６８】
また、各受光素子１６２の受光面上には、遮光部２３６２が配置されている。遮光部２３６２は、図１７（ｂ）に示す遮光マスク２２６２−２と同様に、円形状の遮光マスク及び円環形状の遮光マスクからなり、円環形状の開口部を有している。この開口部の幅は、適切に光束を制限できるように、適宜決定することができる。
【０１６９】
ここで、各マイクロレンズ１２５２は、それぞれ異なる焦点距離を有している。図２０の例では、マイクロレンズ１２５２ａの焦点距離は第１の焦点距離ｆ１であり、受光素子１６２ａの受光面上に焦点位置を有している。また、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点距離は、第１の焦点距離ｆ１よりも短い第２の焦点距離ｆ２であり、受光素子１６２ｂの受光面よりも手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。また、マイクロレンズ１２５２ｃの焦点距離は、第２の焦点距離ｆ２よりも短い第３の焦点距離ｆ３あり、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点位置よりもさらに手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。
【０１７０】
さらにマイクロレンズ１２５２ｄは、マイクロレンズ１２５２ａと同様に構成されており、マイクロレンズ１２５２ｄの焦点距離は第１の焦点距離ｆ１となっている。図では省略されているが、第１の焦点距離ｆ１、第２の焦点距離ｆ２、及び第３の焦点距離ｆ３を有する各マイクロレンズ１２５２は、所定の規則に従って繰り返して配置される。
【０１７１】
次に、各マイクロレンズ１２５２に入射した光と対応する受光素子１６２が受光する光の関係について説明する。図２１は、第１の焦点距離ｆ１を有するマイクロレンズ１２５２ａに入射した光と受光素子１６２ａが受光する光の関係を示す図である。
【０１７２】
マイクロレンズ１２５２ａには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２３２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２１（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。同様に、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光も、図２１（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。
【０１７３】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光は、図２１（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ａに入射する。
【０１７４】
このように、マイクロレンズ１２５２ａを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ａ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ａを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、第１ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１７５】
図２２は、第２の焦点距離ｆ２有するマイクロレンズ１２５２ｂに入射した光と受光素子１６２ｂが受光する光の関係を示す図である。
【０１７６】
マイクロレンズ１２５２ｂには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２２（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。
【０１７７】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光は、図２２（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｂに入射する。
【０１７８】
また、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光は、図２２（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。
【０１７９】
このように、マイクロレンズ１２５２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｂ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ｂを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには、第２ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１８０】
図２３は、第３の焦点距離ｆ３するマイクロレンズ１２５２ｃに入射した光と受光素子１６２ｃが受光する光の関係を示す図である。
【０１８１】
マイクロレンズ１２５２ｃには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２３（ａ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｃに入射する。
【０１８２】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光は、図２３（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。同様に、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光も、図２３（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。
【０１８３】
このように、マイクロレンズ１２５２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｃ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ｃを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ｃを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｃには、第３ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１８４】
以上のように、それぞれ予め定められた瞳領域２２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、各マイクロレンズ１２５２の焦点距離が設定され、遮光部２３６２が配置される。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ画像、第２ボケ画像、第３ボケ画像を得ることができる。
【０１８５】
このように、本例のレンズ系１３００によっても、光軸からの距離に応じて異なるＭＴＦ特性を持つので、ボケ味が異なる複数の画像を撮像することができる。
【０１８６】
図１５の説明に戻り、図１５（ｃ）に示すレンズ系１４００において、領域１４０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１４０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域である。レンズ系１４００では、レンズ系の全領域のうち略円形状の一部分だけが領域１４０５ｂとなっており、それ以外の領域は領域１４０５ａとなっている。
【０１８７】
また、図１５（ｄ）に示すレンズ系１５００においては、レンズ系の領域が２次元の直線で十文字に分割されている。ここで、領域１５０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｄは第４ＭＴＦ特性を有する領域である。さらに、図１５（ｅ）に示すレンズ系１６００では、半径と方位を併用して分割されており、レンズ系の領域のうち中央部分の略円形の領域であって第１ＭＴＦ特性を有する領域１６０５ａの他、その他の領域が４等分された第２ＭＴＦ領域１６０５ｂ、第３ＭＴＦ領域１６０５ｃ、第４ＭＴＦ領域１６０５ｄ、第５ＭＴＦ領域１６０５ｅからなる。このように、ＭＴＦ特性が異なる領域は、自由に配置することができる。また、各ＭＴＦ特性の領域は、面積が異なっていてもよい。
【０１８８】
さらに、図１から図１５において、ＭＴＦ特性が不連続に変化するレンズ系を取り上げて説明したが、ＭＴＦ特性が連続的に変化するレンズ系を、図１から図１５にかけて説明した撮像装置のレンズ系として採用することもできる。
【０１８９】
図２４は、レンズに入射した光を分離して画像信号として取り出す様子を模式的に示した図である。
【０１９０】
図２４（ａ）は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なるレンズ系１００と、瞳領域毎に光束を制限して受光する受光ユニット２０と、ＭＴＦ特性毎の画像信号から異なるボケ味の画像を生成可能な画像生成部１７０を示している。このレンズ系１００は、意図的にレンズ周辺のＭＴＦを落とした設計となっている。
【０１９１】
また図２４（ｂ）は、通常のレンズ系１７００と、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なる光学フィルタ１７１０と、ＭＴＦ特性毎の画像信号から異なるボケ味の画像を生成可能な画像生成部１７０を示している。このように、通常のレンズ系１４００と領域毎にＭＴＦ特性が異なる光学フィルタとから光学系を構成しても、これまで説明してきたようにボケ味が異なる複数の画像を同時に撮像することが可能である。光学フィルタ１７１０は、レンズ効果を併せ持っていてもよい。
【０１９２】
なお、図１〜図２４において、入射した光が通過する領域毎に特性が異なる一例として空間周波数（ＭＴＦ特性）が異なる場合を説明したが、領域毎に特性が異なり、この特性により多様な画像を同時に撮像できればよい。例えば、領域毎に偏光特性や減光特性、クロスフィルタ特性が異なるレンズ系を用いることができる。
【０１９３】
クロスフィルタとは、透明な光学ガラスの表面に溝を形成することで、被写体の輝度の高い部分を中心とした光のすじ（光条）を発生させるものである。クロスフィルタ特性としては、光のすじの強弱、方位（０度／９０度や、４５度／１３５度等）、形状（十字、６方位等）が考えられる。
【０１９４】
一例として、図１５（ｄ）に示すレンズ系１５００のように領域を分割し、領域１５０５ａはクロスフィルタ特性無し、領域１５０５ｂはクロスフィルタ強度弱、領域１５０５ｃはクロスフィルタ特性中、領域１５０５ｄはクロスフィルタ強度強、のように領域毎にクロスフィルタ特性を異ならせてもよい。
【０１９５】
その他の例として、図１５（ｅ）に示すレンズ系１６００のように領域を分割し、領域１６０５ａはクロスフィルタ特性無し、領域１６０５ｂは強度が強で方位が０度／９０度、領域１６０５ｃは強度が弱で方位が４５度／１３５度、領域１６０５ｄは強度が強で方位が４５度／１３５度、領域１６０５ｂは強度が弱で方位が０度／９０度、のように、領域毎にクロスフィルタ特性を異ならせてもよい。どの領域にどのようなクロスフィルタ特性を持たせるのかは、適宜決定することができる。
【０１９６】
このようなレンズ系を図１〜図２４に関連して説明した撮像装置に適用することで、クロスフィルタ特性の異なる画像を同時に撮像することができる。
【０１９７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１９８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１９９】
１０、１０１０、１１１０、１２１０…撮像装置、２０…受光ユニット、１００、１３００、１４００、１５００…レンズ系、１１０、１３１０…レンズ、１１５…光学装置、１２０、１２２０、１３２０、２２２０…射出瞳、１２２、２２２２…瞳領域、１３０…被写体光、１４０…偏向部、１４２…プリズム要素、１５０…マイクロレンズ部、１５２、９５２、１０５２、１２５２…マイクロレンズ、１６０…受光部、１６２、１１６２−１、２、３…受光素子、１７０…画像生成部、１８０…制御部、１９０…画像記録部、２００…ハウジング、２１０、２２０、２３０…液体領域、２４０、６４０…仕切部、２４２…仕切板、２５０…貫通孔、２５２、２５４、６４２、６４４…側面部、２６０…カラーフィルタ、２６２…遮光部、２６４、１２６４…開口、２８１、２８２、６８０…プリズム要素、２９０、２９１、２９２…駆動部、２８０…弾性面、３５０…行方向、３６０…列方向、４００…像面、５１０…第１ボケ味画像、５２０…第２ボケ味画像、５３０…第３ボケ味画像、５５０…合成画像、５１２、５２２、５３２、５５２…近距離被写体像、５１４、５２４、５３４、５５４…中距離被写体像、５１６、５２６、５３６、５５６…遠距離被写体像、７００、７０１、７０２、７０３、７０４…突起部、１０６０、１０７０…遮光部、１０６２、１０７２…開口、１１３０、１１４０…偏光フィルタ部、１１３２…第１偏光フィルタ、１１３４…第２偏光フィルタ、１１４２…偏光フィルタ、１１６２、２１６２…受光素子群、１２３２…第１偏光フィルタ、１２３４…第２偏光フィルタ、１２３０…偏光フィルタ部、１３２２…部分瞳領域、２２６２、２２６３…遮光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に多様な画質の画像を同時に取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に撮像レンズは、各種収差をできるだけ補正し、よりシャープな画像を撮影できるように設計されている。その一方で、ソフト描写の効果を出した撮影を行いたい場合もある。このような撮影を行う場合、ソフトフォーカスレンズやソフトフォーカスフィルタを用いることが知られている。
【０００３】
ソフトフォーカスレンズは、球面収差などの収差を適当に残すことで、鮮鋭な像の周囲にやわらかな感じのにじみを作り、ソフトフォーカス効果を得るレンズである。またソフトフォーカスフィルタは、レンズ前面に取り付けられることで、撮像レンズにより結合された像の先鋭度を低下させ、ソフト描写の効果を出す光学フィルタである。
【０００４】
しかしながら、ソフトフォーカスレンズを用いる場合には、通常のレンズからソフトフォーカスレンズに交換する必要がある。またソフトフォーカスフィルタを用いる場合も、フィルタを取り付ける必要がある。
【０００５】
したがって、レンズ交換やフィルタ取り付けをしている間にシャッタチャンスを逃すことがある。また、ソフトフォーカスレンズは、レンズ交換のできないコンパクトカメラには使用できない。またコンパクトカメラでは、フィルタの取り付け部も備えられていないことが一般的であり、ソフトフォーカスフィルタを取り付けることもできない。
【０００６】
このような課題に対し、特許文献１には、正屈折力の第一レンズ群及び正屈折力の第二レンズ群を前後に配した通常撮影レンズの光学系に対して、一のソフトフォーカス形成レンズを追加又は置換することにより、光学系全体の球面収差が、開放Ｆ値の三倍以上の絞り領域で所定の収差以下となり、かつ開放で所定の収差以上となるように設定したソフトフォーカスレンズが開示されている。
【０００７】
この技術によれば、開放Ｆ値の三倍以上の絞り領域では球面収差が極めて小さくなり、開放における球面収差はある像高付近から急激にアンダー側に振れるので、絞りを切り替えるだけで、シャープな描写とソフトな描写を切り替えることができる。
【０００８】
また特許文献２には、正の誘電異方性のネマチック液晶と、この液晶の常光線屈折率のほぼ同じ屈折率を有する高分子とを互いに分散配向させた調光層を透明電極が形成された一対の透明基板間に挟持されて液晶素子を形成してなり、該液晶素子に電圧を印加することによりソフトフォーカス効果を付与する可変ソフトフォーカスフィルタが開示されている。
【０００９】
この技術によれば、必要なときにだけ拡散状態が実現でき、通常の使用時には透明状態とすることができるため、シャープな描写とソフトな描写を瞬時に切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３０１８８３号公報
【特許文献２】特開平１０−４８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２の技術においても、シャープな画像とソフトフォーカスの画像を同時に撮像することはできない。したがって、両方の画像を撮像するためには、時分割で撮像する必要がある。
【００１２】
また、ソフトフォーカスに限らず、異なる特殊効果を有する複数の画像を同時に撮像することはできないという課題があった。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる空間周波数特性やクロスフィルタ特性を有する画像を同時に取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、複数の異なる空間周波数特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【００１６】
前記画像生成部は、前記射出瞳のいずれの瞳領域を通過した被写体光により前記被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の受光素子の撮像信号を用いて、前記被写体の画像を生成することが好ましい。
【００１７】
これにより、被写体に適した多様な画像を生成することができる。
【００１８】
前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であってもよい。
【００１９】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００２０】
前記プリズム要素は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、前記撮像装置は、前記結像レンズの光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することにより、複数の前記プリズム要素にそれぞれ対応する前記受光素子の受光する光束の向きを制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
これにより、受光素子に対応する空間周波数特性を高速に切り替えることができる。
【００２２】
前記第１液体および前記第２液体を保持するプリズムハウジングと、前記プリズムハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第１液体が充填される第１領域と前記第２液体が充填される第２領域とに分割する仕切板とをさらに有し、前記仕切板には、複数の前記液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、前記制御部は、前記複数の貫通孔のそれぞれの第１側面部における前記液体界面の位置および第１側面部に対向する第２側面部における前記液体界面の位置を制御することにより、前記光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することが好ましい。
【００２３】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００２４】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含む瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を略直交させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を傾斜させてもよい。
【００２５】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００２６】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第１の傾きに傾斜させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない他の瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第２の傾きに傾斜させてもよい。
【００２７】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００２８】
前記複数の貫通孔のうち少なくともいずれかの貫通孔は、互いに厚さが異なる前記第１側面部および前記第２側面部を持ち、前記制御部は、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、前記光軸に対する前記液体界面を異なる傾きに切り替えることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【００２９】
これにより、適切に受光素子に受光させる光を切り替えることができる。
【００３０】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、前記仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、前記列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、前記第１仕切部は、前記光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持ち、前記第２仕切部は、前記光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持ち、前記複数の貫通孔は、前記第１仕切部の側面部と、前記第１仕切部に隣り合う前記第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成され、前記第１仕切部および前記第２仕切部の前記第１液体側は略同一平面を形成し、前記制御部は、前記光軸に対する前記液体界面の傾きを前記行方向に互いに異ならせるべく、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態に制御することが好ましい。
【００３１】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００３２】
前記制御部は、前記第１液体を保持する領域の内圧を制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御してもよい。
【００３３】
これにより、適切にプリズム界面の傾きを制御することができる。
【００３４】
前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであってもよい。
【００３５】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００３６】
前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であってもよい。
【００３７】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００３８】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有してもよい。
【００３９】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４０】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、前記複数の受光素子に対応して設けられ、前記異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタを複数有してもよい。
【００４１】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４２】
前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させてもよい。
【００４３】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４４】
前記撮像光学系は、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形領域及び円環形状領域毎に空間周波数が異なり、前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であってもよい。
【００４５】
これにより、適切に予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させることができる。
【００４６】
前記撮像光学系は、前記結像レンズが領域毎に異なる空間周波数特性を持つことが好ましい。
【００４７】
これにより、被写体に適したボケ味の画像を生成することができる。
【００４８】
前記撮像光学系は、領域毎に異なる空間周波数特性を持つ光学フィルタを有してもよい。
【００４９】
これにより、被写体に適したボケ味の画像を生成することができる。
【００５０】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なるクロスフィルタ特性を持つ撮像光学系と、受光素子を複数有する受光部と、複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と備え、前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする。
【００５１】
本発明によれば、複数の異なるクロスフィルタ特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、複数の異なる空間周波数特性やクロスフィルタ特性を有する画像を、同時に、かつ独立に分離した画像データとして取得することができる。これにより、従来は不可能であった同期撮影や動画撮影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す図である。
【図４】被写界深度が拡大された合成画像５５０を生成する処理の一例を模式的に示す図である。
【図５】偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す図である。
【図６】仕切板２４２の変形例を示す図である。
【図７】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図８】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図９】他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す図である。
【図１０】撮像装置１０１０の他のブロック構成の一例を示す図である。
【図１１】マイクロレンズ１５２ａと、マイクロレンズ１５２ａに対応して設けられた複数の受光素子１１６２ａの一例を示す模式図である。
【図１２】撮像装置１０１０の受光ユニットを拡大して示した模式図である。
【図１３】撮像装置１１１０の他のブロック構成の一例を示す図である。
【図１４】撮像装置１１１０の変形例を示す図である。
【図１５】レンズ系の他の一例を模式的に示す図である。
【図１６】撮像装置１２１０のブロック構成の一例を模式的に示す図
【図１７】遮光マスクの形状を示す斜視図
【図１８】レンズ系、マイクロレンズ、遮光マスク、受光素子を模式的に示す俯瞰図
【図１９】受光ユニットの一例を模式的に示す図
【図２０】受光ユニットの一例を模式的に示す図
【図２１】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２２】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２３】マイクロレンズに入射した光と受光素子が受光する光の関係を示す図
【図２４】レンズに入射した光を分離して画像信号として取り出す様子を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００５５】
図１は、撮像装置１０のブロック構成の一例を模式的に示す。本実施形態に係る撮像装置１０は、空間周波数特性（ボケ味）が異なる画像を撮像する機能を提供する。特に、撮像装置１０に係る光学構成は、固定の撮像レンズ（結像レンズ）を用いて当該機能をコンパクトに実装できる撮像装置を提供する。撮像装置１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０、制御部１８０および画像記録部１９０を備える。受光ユニット２０は、光学装置１１５および受光部１６０を有する。
【００５６】
レンズ系１００は、単一の撮像用のレンズ系である。レンズ系１００は、１以上のレンズ１１０を備える。レンズ系１００を通過した被写体光は、光学装置１１５を通過して、受光部１６０によって受光される。
【００５７】
レンズ系１００は、入射した光が通過する領域毎に異なるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性を持つレンズ系である。例えば、レンズ系１００は、領域毎に異なるＭＴＦ特性を有するレンズ系１００ａを有していてもよい。本図では、ＭＴＦ特性の違いを分かり易く例示するため、レンズ１１０ａの対物側の光学面が、領域毎に異なるＭＴＦ特性を与えるとした。レンズ系１００は、レンズ系全体で異なるＭＴＦ特性を与える光路が存在すればよく、ＭＴＦ特性の違いが特定のレンズの特定の光学面によって提供されなくてよい。
【００５８】
光学装置１１５は、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光、瞳領域１２２ｂを通過した光および瞳領域１２２ｃを通過した光を、受光部１６０上の異なる領域に受光させる。受光部１６０は、当該異なる領域で受光した光による信号を画像信号として画像生成部１７０に供給する。画像生成部１７０は、当該画像信号から、異なるボケ味の画像を生成する。画像記録部１９０は、画像生成部１７０が生成した画像を記録する。画像記録部１９０は、不揮発性メモリに当該画像を記録してよい。当該不揮発性メモリは、画像記録部１９０が有してよい。また、当該不揮発性メモリは、撮像装置１０に対して着脱可能に設けられた外部メモリであってよい。画像記録部１９０は、撮像装置１０の外部に画像を出力してもよい。
【００５９】
光学装置１１５は、偏向部１４０およびマイクロレンズ部１５０を有する。偏向部１４０は、偏向光学要素の一例としての複数のプリズム要素１４２ａ〜ｃを含む。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃを含む。受光部１６０は、複数の受光素子１６２ａ〜ｃを有する。本図では、説明を分かり易くするために、３個の受光素子１６２ａ〜ｃ、３個のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃ、３個のプリズム要素１４２ａ〜ｃを図示しているが、これらの光学要素をそれぞれ３個しか有さないことを示しているわけではない。被写体を撮像すべく任意の数を各光学要素が有することはいうまでもない。複数のマイクロレンズ１５２ａ〜ｃを、マイクロレンズ１５２または複数のマイクロレンズ１５２と総称する場合がある。また、複数の受光素子１６２ａ〜ｃを、受光素子１６２または複数の受光素子１６２と総称する場合がある。他の光学要素も同様に、符号の添え字を省略することで光学要素を総称する場合がある。
【００６０】
複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子を形成してよい。複数の受光素子１６２は、ＭＯＳ型撮像素子の他、ＣＣＤ型撮像素子などの固体撮像素子を形成してよい。
【００６１】
マイクロレンズ１５２は、複数の受光素子１６２にそれぞれ対応して設けられる。複数のマイクロレンズ１５２は、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。例示したマイクロレンズ１５２ａ〜ｃは、それぞれ受光素子１６２ａ〜ｃに対応して設けられる。マイクロレンズ１５２ａは、レンズ系１００により結像された被写体光を再結像して、受光素子１６２ａに受光させる。同様に、マイクロレンズ１５２ｂ、ｃは、レンズ系１００により結像された被写体光をそれぞれ再結像して、それぞれ受光素子１６２ｂ、ｃに受光させる。マイクロレンズ１５２は、受光素子１６２のそれぞれへの光束が通過する射出瞳１２０の大きさを制限する。例えば、マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。例えばマイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の１／４以下の面積の領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる屈折力を有することができる。
【００６２】
プリズム要素１４２は、複数の受光素子１６２に対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２、および、受光素子１６２は、互いに一対一に対応して設けられる。例えば、プリズム要素１４２ａは、マイクロレンズ１５２ａおよび受光素子１６２ａに対応して設けられる。プリズム要素１４２、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２のうちの互いに対応する光学要素の組は、符号の添え字ａ〜ｃで区別される。
【００６３】
プリズム要素１４２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる光学要素の一例である。具体的には、プリズム要素１４２ａは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ａを通過した被写体光１３０ａを、マイクロレンズ１５２ａを介して受光素子１６２ａに受光させる。また、プリズム要素１４２ｂは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｂを通過した被写体光１３０ｂを、マイクロレンズ１５２ｂを介して受光素子１６２ｂに受光させる。一方、プリズム要素１４２ｃは、レンズ系１００の射出瞳１２０における瞳領域１２２ｃを通過した被写体光１３０ｃを、マイクロレンズ１５２ｃを介して受光素子１６２ｃに受光させる。
【００６４】
具体的には、プリズム要素１４２ａ〜ｃは、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過した被写体光１３０ａ〜ｃを、それぞれ受光素子１６２ａ〜ｃに受光させるプリズム角を持つ。瞳領域１２２ａを通過し受光素子１６２ａに入射する被写体光１３０ａ、瞳領域１２２ｂを通過し受光素子１６２ｂに入射する被写体光１３０ｂ、および、瞳領域１２２ｃを通過し受光素子１６２ｃに入射する被写体光１３０ｃは、レンズ１１０ａの互いに異なる光学面を通過する。このため、受光素子１６２ａ〜ｃは、レンズ系１００のうちのＭＴＦ特性が互いに異なる領域を通過した光を受光する。
【００６５】
このように、プリズム要素１４２は、レンズ１１０の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を、複数の受光素子１６２のうちの対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。具体的には、複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ａを含む複数の第１プリズム要素は、レンズ１１０の第１ＭＴＦ特性を持つ領域および瞳領域１２２ａを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ｂを含む複数の第２プリズム要素は、レンズ１１０の第２ＭＴＦ特性を持つ領域および射出瞳１２０における瞳領域１２２ｂを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。複数のプリズム要素１４２のうちのプリズム要素１４２ｃを含む複数の第３プリズム要素は、レンズ１１０の第３ＭＴＦ特性を持つ領域および瞳領域１２２ｃを通過する被写体光を、対応する受光素子１６２へ入射させる。
【００６６】
受光素子１６２は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像生成部１７０に出力する。画像生成部１７０は、複数の受光素子１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１７０は、受光素子１６２から供給された撮像信号から、異なるボケ味の画像を示す画像信号を生成する。本例では、受光素子１６２ａ〜ｃが受光できる光は、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過したものに制限される。したがって、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｂを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第２ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｃを通過した光を受光する一部の受光素子１６２の撮像信号から、第３ボケ味の画像の信号を生成する。なお、これらの画像の信号を、ボケ味を用いてそれぞれ第１ボケ味画像、第２ボケ味画像および第３ボケ味画像と呼ぶ場合がある。
【００６７】
画像生成部１７０は、異なるボケ味の画像を組み合わせて１つの画像を生成してもよい。例えば、主要被写体についてはボケの無い鮮明な像とし、主要被写体以外をボケ味の大きい像として１つの画像を生成する。このように、異なるボケ味の画像を組み合わせて１つの画像を生成することで、撮像装置１０は様々な表現の画像を生成することができる。なお、画像生成部１７０は、異なるボケ味の画像をそれぞれ別個の画像として生成してもよい。このように、光学装置１１５によれば、単一のレンズ系１００を用いて、ボケ味が異なる画像をワンショットで得ることができる。また、レンズ系１００を駆動させないので、コンパクトな撮像装置を提供できる。
【００６８】
撮像装置１０は、カメラ機能付きの携帯電話、デジタルカメラなどの撮像機器であってよい。なお、レンズ系１００、光学装置１１５および受光部１６０の、画像生成部１７０および制御部１８０の機能ブロックを、撮像機器用の撮像デバイスとして提供してよい。例えば、撮像デバイスは、撮像機器に組み込まれる撮像モジュールであってよい。
【００６９】
なお、本図では、受光素子１６２がマイクロレンズ１５２の作用により射出瞳１２０のうちの特定の部分領域を通過した光を受光することを分かり易く示すことを目的として、射出瞳１２０のうちの瞳領域１２２ａ〜ｃを白ヌキで示した。そして、瞳領域１２２ａ〜ｃ以外の領域を、斜線で示した。このことは、瞳領域１２２ａ〜ｃ以外の領域を被写体光が通過しないことを示すものではない。
【００７０】
なお、制御部１８０は、偏向部１４０が被写体光を偏向させる向きを制御する。例えば、制御部１８０は、プリズム要素１４２のプリズム角を制御する。偏向部１４０による偏向の向きを制御部１８０が制御することより、例えば、各受光素子にいずれの瞳領域を通過する光を受光させるかを制御することができる。制御部１８０による具体的な制御内容については後述する。
【００７１】
図２は、偏向部１４０、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成の一例を模式的に示す。本例において、偏向部１４０が有する複数のプリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる液体の界面で形成される液体プリズム要素である。プリズム要素１４２のプリズム角は、液体界面の角度で定まる。
【００７２】
偏向部１４０は、第１液体および第２液体を保持するハウジング２００、仕切板２４２、駆動部２９０を有する。仕切板２４２は、ハウジング２００の内部を、レンズ系１００の光軸に沿って第１液体が充填される第１液体領域２１０と第２液体が充填される第２液体領域２２０とに分割する。第１液体と第２液体は、屈折率が互いに異なり、かつ、水と油のように接触状態において互いに混合しない性質を持つ。第１液体および第２液体の組み合わせとして、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）および純水を例示することができる。ここでは第２液体の屈折率よりも第１液体の屈折率の方が大きいとする。また、第１液体および第２液体のそれぞれの密度は実質的に等しいことが好ましい。
【００７３】
仕切板２４２には、複数のプリズム要素１４２ａ〜ｄが形成される位置に対応して複数の貫通孔２５０ａ〜ｄが形成される。図１に例示したプリズム要素１４２ａ〜ｃは、それぞれ貫通孔２５０ａ〜ｃが形成された位置に形成される。ハウジング２００の物体側の面または像側の面から見た貫通孔２５０の形状は、正方形、長方形、台形、円または楕円等であってよく、その他の種々の形状であってよい。
【００７４】
ハウジング２００の物体側の面および像側の面には、ガラスなどの透光性の材料で形成された透光部が形成される。透光部は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２および受光素子１６２に対応する位置に形成され、被写体光は物体側の面に形成された透光部、貫通孔２５０、像側の面に形成された透光部を通過して、対応するマイクロレンズ１５２に入射する。なお、ハウジング２００の物体側の面および像側の全面が、ガラスなどの透明な材料から形成されてもよい。
【００７５】
仕切板２４２は、仕切部２４０−１〜５を含む。貫通孔２５０は、対向する仕切部２４０の間の空間で形成される。仕切部２４０は第１液体と第２液体とを接触させない。第１液体および第２液体は、貫通孔２５０内で互いに接触して、プリズム要素１４２となる界面を形成する。
【００７６】
貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａ（第１側面部に相当）および側面部２５４ａ（第２側面部に相当）を持つ。側面部２５２ａおよび側面部２５４ａは、それぞれ仕切部２４０−１および仕切部２４０−２の対向する側面部である。側面部２５２ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さを持ち、側面部２５４ａは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持つ。つまり、貫通孔２５０ａは、厚さの異なる仕切板２４２の側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを含む側面に包囲されて形成される。例えば、貫通孔２５０ａが四角形の開口を持つ場合、貫通孔２５０ａは、側面部２５２ａと、側面部２５４ａと、側面部２５２ａおよび側面部２５４ａを結合する２の側面部とにより包囲されて形成される。ここでは第２の厚さが第１の厚さより大きいとする。
【００７７】
貫通孔２５０ｂは、側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂを持つ。側面部２５２ｂおよび側面部２５４ｂは、それぞれ仕切部２４０−２および仕切部２４０−３の対向する側面部である。側面部２５２ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さを持ち、側面部２５４ｂは、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さを持つ。第３の厚さは、第１の厚さより大きく第２の厚さより小さいとする。貫通孔２５０ａとは異なり、貫通孔２５０ｂは、複数の貫通孔２５０が並ぶ方向に、第１の厚さの側面部２５２ｂ、第３の厚さの側面部２５４ｂを順に有する。その他の点は、貫通孔２５０ａと同様であるので説明を省略する。
【００７８】
貫通孔２５０ｃは、側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃを持つ。側面部２５２ｃおよび側面部２５４ｃは、それぞれ仕切部２４０−３および仕切部２４０−４の対向する側面部である。貫通孔２５０ｃは、第３の厚さを有する側面部２５２ｃと、第４の厚さを有する側面部２５４ｃとにより形成される。第４の厚さは、第１の厚さより小さいとする。ここで、第２の厚さと第３の厚さとの差は、第３の厚さと第４の厚さとの差とは異なるとする。
【００７９】
貫通孔２５０ｄは、貫通孔２５０ａと同様の形状を持つ。貫通孔２５０ｄは、第１の厚さを有する側面部２５２ｄと、第２の厚さを有する側面部２５４ｄとにより形成される。側面部２５２ｄおよび側面部２５４ｄは、それぞれ仕切部２４０−４および仕切部２４０−５によって提供される。仕切部２４０−４は、一方の側に第４の厚さの側面部２５４ｃを持ち、他方の側に第１の厚さの側面部２５２ｄを持つ。本例では貫通孔２５０ｄまでしか例示していないが、仕切板２４２には、貫通孔２５０ａ、貫通孔２５０ｂ、貫通孔２５０ｃがこの順で等間隔に繰り返して一列に形成される。
【００８０】
第１液体領域２１０に充填された第１液体の圧力を特定の圧力にすると、当該圧力に応じて、液体の圧力差と表面張力とが釣り合うように平面状の界面が形成される。各貫通孔２５０内において第２液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう第１液体の圧力を第１圧力にすると、プリズム要素２８２のように本図の破線で示す液体界面が形成される。具体的には、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第１液体領域２１０側の端部と側面部２５４の第１液体領域２１０側の端部で液体界面が担持される。仕切板２４２は第１液体側において略平面状の端面を持つ。すなわち、仕切部２４０のそれぞれの第１液体側は略同一平面を形成する。当該端面はハウジング２００の像側と平行であるので、破線で示す液体界面は、プリズム効果を実質的に有さない。
【００８１】
一方、各貫通孔２５０内において第１液体が充填された状態で釣り合った状態となるよう、第１液体の圧力を第１圧力より高めて第２圧力にすると、液体界面の位置は第２液体側に移動して、プリズム要素２８１のように本図の実線で示す液体界面が形成される。例えば、各貫通孔２５０において、側面部２５２の第２液体領域２２０側の端部および側面部２５４の第２液体領域２２０側の端部に液体界面が担持される。この液体界面の傾きは、各貫通孔２５０を形成する側面部の厚さに応じた傾きになる。したがって、この状態では、異なる３種類の角度のプリズム角を持つプリズムが順に繰り返し形成されたプリズム列が形成される。
【００８２】
マイクロレンズ部１５０および受光部１６０の構成について説明する。複数のマイクロレンズ１５２は、複数の貫通孔２５０に対応して透明基板上に設けられる。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、遮光部２６２、および、複数の受光素子１６２を有する。複数のカラーフィルタ２６０および複数の受光素子１６２は、貫通孔２５０に対応して設けられる。すなわち、マイクロレンズ１５２、カラーフィルタ２６０および受光素子１６２は、複数の貫通孔２５０に対応してそれぞれ設けられる。
【００８３】
カラーフィルタ２６０は、対応する貫通孔２５０およびマイクロレンズ１５２を通過した被写体光のうち、予め定められた波長域の光を選択的に透過して対応する受光素子１６２にそれぞれ受光させる。カラーフィルタ２６０は、赤に属する波長域の光を透過するカラーフィルタ、緑に属する波長域の光を透過するカラーフィルタ、青に属する波長域の光を透過するカラーフィルタのいずれかであってよい。カラーフィルタ２６０は、カラー画像を撮像すべく、予め定められたパターンで受光素子１６２に配列される。
【００８４】
遮光部２６２は、隣接画素との間の干渉を防ぐべく、複数の受光素子１６２のそれぞれの受光開口を画定する開口２６４が、複数の受光素子１６２のそれぞれに対応する位置に形成されている。被写体光は、貫通孔２５０、マイクロレンズ１５２、カラーフィルタ２６０を通じて受光素子１６２に向かう。複数の受光素子１６２は、対応する開口２６４を通過した光をそれぞれ受光して、光電変換により撮像信号を形成する電圧信号をそれぞれ生成する。
【００８５】
本図の破線で示した液体界面が形成されている状態では、当該液体界面はプリズム効果を有しない。このため、この状態では、受光素子１６２は、射出瞳１２０のうちの光軸を中心とする領域を通過した光を受光する。したがって、複数の受光素子１６２によって形成される画像は、レンズ系１００の光軸近傍領域が持つＭＴＦ特性に基づくボケ味の画像となる。この場合、１つのＭＴＦ特性での撮影となるが、高解像度の画像を得ることができる。
【００８６】
本図の実線で示した液体界面が形成されている状態では、貫通孔２５０ａ〜ｃには、異なるプリズム角を持つ液体界面が形成される。したがって、この状態では、受光素子１６２ａ〜ｃが受光する光束の向きは、射出瞳１２０の互いに異なる瞳領域１２２に向けられる。ここでは、貫通孔２５０ａに形成される液体界面、貫通孔２５０ｂに形成される液体界面および貫通孔２５０ｃに形成される液体界面が、それぞれ図１で例示したプリズム要素１４２ａ、プリズム要素１４２ｂおよびプリズム要素１４２ｃを形成する。この状態では、複数のＭＴＦ特性に基づく複数のボケ味の画像を得ることができる。
【００８７】
このように、プリズム要素１４２は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素である。制御部１８０は、複数のプリズム要素１４２にそれぞれ対応する受光素子１６２の受光する光束の向きを制御すべく、レンズ系１００の光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。具体的には、制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部２５２における液体界面の位置および側面部２５２に対向する側面部２５４における液体界面の位置を制御することにより、光軸に対するプリズム界面の傾きを制御する。
【００８８】
例えば、制御部１８０は、第１液体領域２１０に連通する液体領域２３０内の圧力を制御することにより、第１液体の圧力を制御する。具体的には、ハウジング２００は、液体領域２３０内の第１液体に接する弾性面２８０を持つ。また、偏向部１４０は、液体領域２３０の体積を制御すべく弾性面２８０を変位させる駆動部２９０を有する。駆動部２９０としては、圧電素子を有することができる。圧電素子はピエゾ素子であってよい。制御部１８０は、圧電素子に印加する電圧を制御して圧電素子の形状を変化させ、それにより弾性面２８０に当接する先端部を紙面左右方向に変位させる。
【００８９】
制御部１８０は、第１液体と第２液体の界面を貫通孔２５０の側面部に沿って物体側の方向に移動させる場合には、液体領域２３０の体積が減少する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が高まり、液体界面は物体側の方向に移動する。制御部１８０は、貫通孔２５０の側面部に沿って像側方向に液体界面を移動させる場合には、液体領域２３０の体積が増加する方向に駆動部２９０の先端部を変位させる。これにより、第１液体の内圧が低下して、液体界面は像側の方向に移動する。
【００９０】
本例の偏向部１４０のように、制御部１８０が液体領域２１０の内圧を制御することにより、貫通孔２５０の側面部２５２での液体界面の位置および当該側面部２５２に対向する側面部２５４での液体界面の位置が制御され、したがって光軸に対する液体界面の傾きが制御される。すなわち、制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、プリズム要素１４２の傾きを制御することができる。特に本例の仕切板２４２のように、制御部１８０が仕切部２４０の両側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、光軸に対する液体界面が異なる傾きに切り替えられる。本例の偏向部１４０によれば、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含む瞳領域を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を略直交させ、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を傾斜させることができる。液体領域２１０の内圧を制御することにより受光素子１６２の受光する光束の向きを高速に制御することができるので、多ＭＴＦの撮影と高解像度の撮影とを高速に切り替えることができる。
【００９１】
図３は、光軸に垂直な面で偏向部１４０を切断した模式断面を示す。本図は、図２の仕切板２４２を切断した模式断面を例示する。被写体光は紙面に向かって進行するとし、参照のために受光素子１６２の位置を破線で模式的に示した。図示されるように、仕切板２４２には貫通孔２５０がマトリクス状に形成される。受光素子１６２も貫通孔２５０に対応する位置に設けられる。すなわち、貫通孔２５０および複数の受光素子１６２はマトリクス状に配置される。貫通孔２５０および受光素子１６２は、行方向３５０および列方向３６０に略等間隔で設けられる。
【００９２】
具体的には、仕切部２４０−１、仕切部２４０−２、仕切部２４０−３および仕切部２４０−４は、列方向３６０に延伸する部材である。これらの行の間は、行方向３５０に延伸する部材で仕切られる。これにより、貫通孔２５０ａ〜ｄの他に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が、複数形成される。例えば、貫通孔２５０ａを先頭とする行、貫通孔２５０ｅを先頭とする行、貫通孔２５０ｆを先頭とする行に、行方向３５０に並ぶ貫通孔の列が形成される。
【００９３】
図２に関連して説明したように、仕切部２４０−１は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を側部に持つ。また、仕切部２４０−２は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−３は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第３の厚さの側面部を両側部に持つ。仕切部２４０−４は、レンズ系１００の光軸方向に沿って第４の厚さの側面部と第１の厚さの側面部とを側部に持つ。つまり、仕切板２４２は、対向する側面部の間で厚さの差を呈する仕切部を持つ。また、隣り合う貫通孔２５０の間で当該厚さの差が異なるよう、２種類以上の仕切部が順次に形成される。これにより、行方向３５０に互いに異なるプリズム角を提供する貫通孔２５０が複数の行に順次に配置される。
【００９４】
本図では３種類の傾きを持つプリズム角を同時に形成すべく３種類の仕切部を形成する仕切板２４２を例示した。２種類以上のプリズム角度を同時に形成する場合は、２種類の仕切部が交互に形成されるようにすればよい。つまり、レンズ系１００の光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持つ第１仕切部と、光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持つ第２仕切部とによって、貫通孔２５０が形成されればよい。具体的には、貫通孔２５０は、第１仕切部の側面部と、第１仕切部に隣り合う第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成される。そして、制御部１８０が、仕切部２４０の側面部で囲まれる領域内に第１液体が充填された状態に制御することで、光軸に対する液体界面の傾きを列方向３６０に互いに異ならせることができる。
【００９５】
また、貫通孔２５０ａ〜ｄは、液体領域２１０を介して連通している。液体領域２１０は複数の領域に区画されていてもよいが、区画されていなくてもよい。液体領域２１０が区画されている場合、区画された複数の液体領域２１０に対応してそれぞれ駆動部が設けられ、各駆動部は対応する液体領域２１０内の第１液体の圧力を制御する。本図の例では、行毎に駆動部２９０、駆動部２９１、駆動部２９２が設けられる。これにより、１の駆動部で第１液体領域の内圧を制御する場合と比較して、速やかにプリズム要素を制御することができる。なお、液体領域２１０が複数の領域に区画されておらず全貫通孔が液体領域２１０で連通している場合でも、駆動部を複数設けてもよい。すなわち、第１液体領域２１０の内圧を、複数の駆動部で制御してもよい。
【００９６】
図４は、合成画像５５０を生成する処理の一例を模式的に示す。第１ボケ味画像５１０、第２ボケ味画像５２０、第３ボケ味画像５３０は、画像生成部１７０が生成した異なるボケ味の画像の一例であり、それぞれ第１ＭＴＦ特性の第１光学面、第２ＭＴＦ特性の第２光学面および第３ＭＴＦ特性の第３光学面を通過した光による画像とする。
【００９７】
第１ボケ味画像５１０には、被写体像５１２、５１４、および５１６が含まれる。また第２ボケ味画像５２０には、被写体像５２２、５２４、および５２６が含まれる。同様に、第３ボケ味画像５３０には、被写体像５３２、５３４、および５３６が含まれる。
【００９８】
被写体像５１２、５２２、および５３２は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。また、被写体像５１４、５２４、および５３４は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。同様に、被写体像５１６、５２６、および５３６は、同一被写体による被写体像であり、それぞれボケ味が異なる。
【００９９】
画像生成部１７０は、これらの被写体像を用いて合成画像５５０を生成する。これにより、それぞれの被写体に適したボケ味を選択した合成画像５５０を生成することができる。図４の例では、第１ボケ味画像５１０の被写体像５１２、第２ボケ味画像５２０の被写体像５２４、および第３ボケ味画像５３０の被写体像５３６を用いて合成画像５５０を生成している。どの被写体についてどのボケ味画像の被写体像を用いるかは、ユーザが自由に設定できるように構成すればよい。また、撮像装置１０が自動的に判断してもよい。
【０１００】
このように、画像生成部１７０は、射出瞳１２０のいずれの瞳領域１２２を通過した被写体光により被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域１２２を通過した被写体光を受光する複数の受光素子１６２の撮像信号を用いて、被写体の画像を生成する。すなわち、被写体ごとにボケ味を選択することができる。このとき、画像生成部１７０は、２以上の瞳領域１２２を選択してよい。すなわち、画像生成部１７０は、受光部１６０の位置に結像する被写体光が通過する瞳領域１２２を少なくとも１つ選択する。
【０１０１】
図５は、偏向部１４０の構成の他の一例を模式的に示す。図２に例示した偏向部１４０は、第１状態で射出瞳１２０の異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができ、第２状態では射出瞳１２０の１つの瞳領域を通過する光束で撮像することができる。本例の偏向部１４０は、液体界面の状態として三の状態を有し、それぞれの状態で異なる３つの瞳領域を通過する光束でそれぞれ撮像することができる構成を有する。特に、第１液体側および第２液体側における仕切板２４２の面形状および貫通孔２５０を形成する側面部の構成が、図２に例示した仕切板２４２とは異なる。ここでは、その差異を中心に説明する。
【０１０２】
本例の貫通孔２５０ａは、仕切部６４０−１が有する第１の厚さの側面部６４２ａと、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４４ａとによって形成される。第４の厚さは、第２の厚さよりも厚い。また、本例の貫通孔２５０ａにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２に例示した貫通孔２５０ａの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つ。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ａが受光する光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ａにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ａは、受光素子１６２ａが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ｃと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１０３】
本例の貫通孔２５０ｂは、仕切部６４０−２が有する第４の厚さの側面部６４２ｂと、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。仕切部６４０−２と仕切部６４０−３とは、光軸方向に同位置に位置する。このため、第２液体側の端点および第１液体側の端点の双方で、光軸に垂直な界面が形成される。したがって、貫通孔２５０ｂに形成される界面は、受光部１６０ｂが受光する光を、射出瞳１２０の光軸近傍領域を通過したものに制限する。
【０１０４】
本例の貫通孔２５０ｃは、仕切部６４０−３が有する第４の厚さの側面部６４２ｃと、仕切部６４０−４が有する第１の厚さの側面部６４４ｂとによって形成される。本例の貫通孔２５０ｃにおいて、両側面部の第２液体側の端点を結ぶ界面は、図２に例示した貫通孔２５０ｃの第２液体側で形成される界面と同じプリズム角を持つとする。したがって、当該界面で形成されるプリズム要素は、受光素子１６２ｃが受光する光を瞳領域１２２ｃを通過したものに制限する。そして、本図の破線で示されるように、本例の貫通孔２５０ｃにおいて両側面部の第１液体側の端点を結ぶ界面は、光軸に垂直面から傾斜したプリズム角を持つ。当該プリズム角を持つプリズム要素１４２ｃは、受光素子１６２ｃが受光する光を、射出瞳１２０において光軸近傍領域と瞳領域１２２ａと間の瞳領域を通過したものに制限する。
【０１０５】
貫通孔２５０ｄは、仕切部６４０−３が有する第１の厚さの側面部６４２ｄと、仕切部６４０−５が有する第４の厚さの側面部６４４ｄとによって形成される。仕切部６４０−５は、仕切部６４０−２と同様の部材とする。このため、貫通孔２５０ｄに形成されるプリズム要素は、貫通孔２５０ａに形成されるプリズム要素と同様となるので、説明を省略する。
【０１０６】
また、本例の仕切板２４２によれば、プリズム要素６８０−２のように本図の一点鎖線で示したプリズム要素が形成される。一点鎖線で示したプリズム要素は、プリズム要素６８０−１のような実線で示したプリズム角よりも傾斜が小さく、プリズム要素６８０−３のような破線で示したプリズム角よりも傾斜が大きいプリズム角を持つ。本図の一点鎖線で示したプリズム要素を安定して保持する構成については、図６に関連して説明する。
【０１０７】
制御部１８０は、液体領域２１０の内圧を制御することにより、本例の実線、破線、一点鎖線のいずれかの状態に液体界面の傾きを制御することができる。すなわち、制御部１８０は、射出瞳１２０における光軸を含まない瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第１の傾きに傾斜させ、射出瞳１２０における光軸を含まない他の瞳領域１２２を通過した被写体光１３０を受光素子１６２に受光させる場合に、光軸に対して液体界面を第２の傾きに傾斜させる。
【０１０８】
本例の偏向部１４０によれば、本図の実線、一点鎖線および破線で示したように、液体界面は三の状態に制御することができる。このため、異なる組み合わせのプリズム角で撮像することができる。すなわち、各プリズム角に対応する瞳領域のＭＴＦ特性に基づくボケ味画像を取得することができる。
【０１０９】
図６は、仕切板２４２の変形例を示す。図５に例示した仕切板２４２の、特に図５のＢ部を取り上げて、仕切板２４２の変形例を説明する。
【０１１０】
側面部６４２ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７００および突起部７０１が形成される。側面部６４４ａには、貫通孔２５０ａの内側に向かう突起部７０２、突起部７０３および突起部７０４が形成される。いずれの突起部も、液体界面がトラップされる程度の厚みを有する。突起部７０３は、光軸方向において、突起部７００よりも液体領域２２０側に位置する。
【０１１１】
第１状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、液体領域２２０側の端部の突起部７０２の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−１となる。第２状態では、液体領域２１０側の端部の突起部７０１の先端と、液体領域２１０側の端部の突起部７０４の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−３となる。第３状態では、液体領域２２０側の端部の突起部７００の先端と、側面部６４４ａの突起部７０３の先端との間に界面が形成されて、プリズム要素６８０−２となる。
【０１１２】
本例によると、側面部６４２ａおよび側面部６４４ａが突起部を有しているので、液体界面が当該突起部の先端にトラップされやすくなる。そのため、プリズム角の制御を安定して行うことができる。
【０１１３】
本例では、図５のＢ部を取り上げて、貫通孔２５０ａに形成される突起部を説明した。仕切板２４２が有する全ての貫通孔２５０に意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよく、図１から図５にかけて説明した仕切板２４２の貫通孔２５０にも、意図した位置に界面をトラップさせるべく突起部を形成してよいことはいうまでもない。
【０１１４】
このように、制御部１８０は、レンズ１１０ａが有するＭＴＦ特性に基づいて、被写体光が受光部１６０に結像するよう、受光部１６０に受光させる瞳領域１２２の組み合わせを選択する。具体的には、制御部１８０は、対応する受光素子１６２が受光する光束の向きを、受光部１６０の位置に結像する被写体光が通過する瞳領域１２２に指向させるべく、プリズム界面の傾きを制御する。また、制御部１８０は、レンズ１１０ａが有するＭＴＦ特性に基づいて、いずれの瞳領域１２２を通過した光で撮像するかを制御することができる。
【０１１５】
図７は、他の偏向光学要素を備える受光ユニット２０の一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ９５２を含む。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、複数の受光素子１６２および遮光部２６２を含む。本例の受光ユニット２０は、図１から８にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、マイクロレンズ９５２を偏向光学要素として有する。ここでは、図１から８にかけて説明した受光ユニット２０との差異を中心に説明する。
【０１１６】
マイクロレンズ９５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例においても、マイクロレンズ９５２は、射出瞳１２０の一部領域を通過した光を各受光素子１６２に受光させる大きさの屈折力を持つ。したがって、受光素子１６２が受光することができる光束の大きさは、射出瞳１２０の一部範囲を通過するものに制限される。本例の受光ユニット２０では、マイクロレンズ９５２の光軸が、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。本例において、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２の近傍に位置する遮光部２６２に形成された受光開口の中心であってよい。
【０１１７】
マイクロレンズ９５２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。マイクロレンズ９５２の屈折力および偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、マイクロレンズ９５２ａは、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。同様に、マイクロレンズ９５２ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ａおよびｃが受光開口を通じて受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。マイクロレンズ９５２ｄは、マイクロレンズ９５２ａと同様、受光素子１６２ｄが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。このように、複数のマイクロレンズ９５２は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、光軸を受光素子１６２の受光開口に対して偏倚して設けられる。
【０１１８】
なお、図１から図７にかけて説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２は、ＭＴＦ特性の差が無視できる程度に瞳の広さを制限できればよい。したがって、制御部１８０は、ＭＴＦ特性の差が無視できる程度に瞳の広さを制限するべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を制御してよい。このとき、制御部１８０は、ＭＴＦ特性毎に瞳の広さを異なる広さに制限すべく、マイクロレンズ１５２の屈折力を制御してよい。
【０１１９】
図８は、他の偏向光学要素を備える受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１０５２を含む。受光部１６０は、複数のカラーフィルタ２６０、遮光部１０６０および遮光部１０７０、複数の受光素子１６２および遮光部２６２を含む。本例の受光ユニット２０は、図１から８にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、遮光部１０６０および遮光部１０７０を偏向光学要素として有する。ここでは、図１から８にかけて説明した受光ユニット２０との差異を中心に説明する。
【０１２０】
マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例では、マイクロレンズ１０５２は、射出瞳１２０の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１０５２が有する屈折力は、図１から図７に関連して説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２が有する屈折力よりも小さくてよい。本例の受光ユニット２０では、遮光部１０６０および遮光部１０７０にはそれぞれ開口１０６２および開口１０７２が形成されている。マイクロレンズ１０５２により受光素子１６２に向けて集光される光のうち、開口１０６２および開口１０７２を通過した一部の光が、遮光部２６２に形成された受光開口を通じて受光素子１６２に入射する。
【０１２１】
開口１０６２および開口１０７２は、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において互いに偏倚して設けられる。開口１０６２および開口１０７２は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの位置が設計されている。開口１０６２および開口１０７２の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、開口１０６２および開口１０７２は、受光素子１６２ａが受光開口を通じて受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。受光素子１６２ｂ〜ｄに対応する開口も同様であるので、説明を省略する。このように、遮光部１０６０および遮光部１０７０は、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有する。
【０１２２】
遮光部１０６０および遮光部１０７０ではなく、遮光部２６２が、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有していてもよい。
【０１２３】
図９は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向光学要素としてのプリズム要素１４２に替えて、遮光部２６２の開口１２６４を偏向光学要素として有する。
【０１２４】
マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１２０の略全面を通過した光が入射する。本例では、マイクロレンズ１０５２は、射出瞳１２０の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１０５２が有する屈折力は、図１から９に関連して説明したマイクロレンズ１５２またはマイクロレンズ９５２が有する屈折力よりも小さくてよい。
【０１２５】
本例の受光ユニット２０では、遮光部２６２の開口１２６４が、レンズ系１００の光軸に垂直な面内において受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。ここでは、受光素子１６２の中心位置とは、受光素子１６２が受光し光電変換に利用できる光が通過する領域の中心位置とする。
【０１２６】
開口１２６４は、予め定められた瞳領域１２２を通過した光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、それぞれの偏倚量が設計されている。開口１２６４の偏倚により、受光素子１６２が受光することができる光束は、射出瞳１２０の一部領域を通過したものに制限される。本例では、開口１２６４ａは、受光素子１６２ａが受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。同様に、開口１２６４ｂおよびｃは、対応する受光素子１６２ａおよびｃが受光できる光を、それぞれ瞳領域１２２ｂおよびｃを通過したものに制限する。開口１２６４ｄは、開口１２６４ａと同様、受光素子１６２ｄが受光できる光を瞳領域１２２ａを通過したものに制限する。このように、遮光部２６２の複数の開口１２６４は、それぞれ予め定められた瞳領域１２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、受光素子１６２の中心位置に対し偏倚して設けられる。
【０１２７】
このように、遮光部２６２は、対応する受光素子１６２に対し予め定められた瞳領域１２２への指向性を持つ開口を有する。
【０１２８】
図１０は、撮像装置１０１０の他のブロック構成の一例を示す。本例の撮像装置１０１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。
【０１２９】
レンズ系１００は、図１から図６にかけて説明したレンズ系１００と同様の構成を有し、例えば、累進屈折力レンズであるレンズ系１００ａを有している。
【０１３０】
受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０および受光部１６０を有する。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向部１４０に替えて、受光部１６０に偏向光学要素を有する。マイクロレンズ部１５０は、複数のマイクロレンズ１５２を有するとともに、偏向光学要素として１つのマイクロレンズ１５２に対して受光素子群１１６２が対応して設けられている。すなわち、マイクロレンズ１５２ａに対応して受光素子群１１６２ａが、マイクロレンズ１５２ｂに対応して受光素子群１１６２ｂが、マイクロレンズ１５２ｃに対応して受光素子群１１６２ｃが設けられている。
【０１３１】
図１１は、レンズ系１００側から見たマイクロレンズ１５２と、マイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の一例を示す模式図である。同図に示すように、１つのマイクロレンズ１５２には、１つの受光素子群１１６２が対応して配置されており、受光素子群１１６２は、９個の受光素子１１６２−１ａ、１ｂ、１ｃ、１１６２−２ａ、２ｂ、２ｃ、１１６２−３ａ、３ｂ、３ｃから構成されている。
【０１３２】
なお、受光素子群を構成する受光素子の数は９個に限定されるものではなく、適宜決めればよい。このように、複数の受光素子単位毎にマイクロレンズ１５２が設けられている。マイクロレンズ１５２は、射出瞳１２０の各領域を通過した光を、対応する受光素子１１６２−１ａ〜３ｃにそれぞれ受光させる大きさの屈折力を持つ。
【０１３３】
図１２は、撮像装置１０１０の受光ユニットを拡大して示した模式図である。同図に示すように、レンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−１（第１の受光素子に相当）に受光される。
【０１３４】
また、瞳領域１２２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−２（第２の受光素子に相当）に受光される。
【０１３５】
同様に、瞳領域１２２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１５２により、受光素子１１６２−３に受光される。
【０１３６】
このように、マイクロレンズが撮像用レンズの瞳と複数の受光セルとを結像関係を結ぶことで、各々の受光素子が受光する光は、レンズ１１０の射出瞳１２０における予め定められた瞳領域１２２を通過したものに制限される。
【０１３７】
受光素子群１１６２の各受光素子は、受光量に応じた強度の撮像信号を、画像生成部１７０に出力する。画像生成部１７０は、複数の受光素子群１１６２の撮像信号から、被写体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１７０は、受光素子群１１６２から供給された撮像信号から、異なるボケ味の画像を示す画像信号を生成する。本例では、受光素子群１１６２の各受光素子１１６２−１、２、３が受光できる光は、それぞれ瞳領域１２２ａ〜ｃを通過したものに制限される。したがって、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ａを通過した光を受光する受光素子１１６２−１の撮像信号から、第１ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｂを通過した光を受光する受光素子１１６２−２の撮像信号から、第２ボケ味の画像の信号を生成する。また、画像生成部１７０は、瞳領域１２２ｃを通過した光を受光する受光素子１１６２−３の撮像信号から、第３ボケ味の画像の信号を生成する。
【０１３８】
本例では、マイクロレンズが射出瞳の３つの領域を通過した光を、縦方向に３つの受光素子に入射させる例を示している。マイクロレンズが指向する射出瞳の３つの領域は、ＭＴＦ特性が異なる撮像レンズ領域に対応する。このため、３つの異なるボケ味の画像を、同時に、独立に、並列に得ることができる。
【０１３９】
図１３は、撮像装置１１１０の他のブロック構成の一例を示す。本例の撮像装置１１１０は、レンズ系１００、受光ユニット２０、画像生成部１７０および画像記録部１９０を備える。受光ユニット２０は、マイクロレンズ部１５０、偏光フィルタ部１１４０および受光部１６０を有する。本例の受光ユニット２０は、図１から図６にかけて説明した偏向部１４０に替えて、偏光フィルタ部１１４０を偏向光学要素として有する。受光部１６０は、図１から図６にかけて説明した受光部１６０と同様の構成を持つので、説明を省略する。ここでは、図１から８にかけて説明した撮像装置１０との差異を中心に説明する。
【０１４０】
本例の撮像装置１１１０では、レンズ系１００は、レンズ１１０および偏光フィルタ部１１３０を有する。偏光フィルタ部１１３０は、射出瞳の近傍に設けられる。偏光フィルタ部１１３０は、レンズ系１００の射出瞳における異なる瞳領域に対応して設けられた第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４を持つ。第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４には、それぞれ対応する瞳領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４は、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。直交する偏光成分の組み合わせとしては、偏光方位が互いに直交する直線偏光成分を例示することができる。直交する偏光成分の組み合わせとして、他にも右回り円偏光成分と左回り円偏光成分との組み合わせを例示することができる。
【０１４１】
マイクロレンズ部１５０は複数のマイクロレンズ１５２を有する。本例では、マイクロレンズ１５２は、射出瞳の略全面を通過した光を受光素子１６２に向けて集光する大きさの屈折力を持つ。マイクロレンズ１５２が有する屈折力は、図１から図７に関連して説明したマイクロレンズが有する屈折力よりも小さくてよい。偏光フィルタ部１１４０は、複数の受光素子１６２に対応して設けられた複数の偏光フィルタ１１４２を持つ。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ａは、第２偏光フィルタ１１３４が透過する偏光成分を通過させ、第１偏光フィルタ１１３２が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ１１４２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂは、第１偏光フィルタ１１３２が透過する偏光成分を通過させ、第２偏光フィルタ１１３４が通過する偏光成分を通過させない。偏光フィルタ部１１４０は、偏光フィルタ１１４２ａおよび偏光フィルタ１１４２ｂの組を複数有する。
【０１４２】
受光素子１６２は、対応する偏光フィルタ１１４２が通過した光を受光する。具体的には、受光素子１６２ａは、偏光フィルタ１１４２ａが通過した光を受光する。受光素子１６２ｂは、偏光フィルタ１１４２ｂが通過した光を受光する。したがって、受光素子１６２ａが受光する光は、第２偏光フィルタ１１３４を通過したものに制限される。受光素子１６２ｂが受光する光は、第１偏光フィルタ１１３２を通過したものに制限される。このため、受光素子１６２ａと受光素子１６２ｂとは、レンズ系１００の互いに異なるＭＴＦ特性を持つ光学面を通過した光を受光する。画像生成部１７０は、受光素子１６２ａなど第２偏光フィルタ１１３４を通過した光を受光した受光素子１６２から第１ボケ味の画像を生成する。また、画像生成部１７０は、受光素子１６２ｂなど第１偏光フィルタ１１３２を通過した光を受光した受光素子１６２から第２ボケ味の画像を生成する。本例の撮像装置１１１０によっても、ボケ味が異なる画像を撮像することができる。
【０１４３】
このように、本例の撮像装置１１１０は、複数の瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタ１１３２および第２偏光フィルタ１１３４と、複数の受光素子１６２に対応して設けられ、異なる偏光成分をそれぞれ透過する偏光フィルタ１１４２ａおよびｂをそれぞれ複数有する。
【０１４４】
図１４は、撮像装置１１１０の変形例を示す。図１３で例示した撮像装置１１１０では２種類のボケ味で撮像することができるのに対して、本例の撮像装置１１１０は、４種類のボケ味で撮像することができる構成を有する。ここでは本例の撮像装置１１１０の構成を、主としてレンズ系１００の構成の相違を中心に説明する。
【０１４５】
レンズ系１００は、図１３の偏光フィルタ部１１３０に替えて、レンズ系１００の射出瞳１２２０の近傍に設けられた偏光フィルタ部１２３０を有する。偏光フィルタ部１２３０は、第１偏光フィルタ１２３２ａ、第１偏光フィルタ１２３２ｂ、第２偏光フィルタ１２３４ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂを有する。
【０１４６】
第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、射出瞳１２２０における瞳領域１２２２ａにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ａおよび第２偏光フィルタ１２３４ａは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。
【０１４７】
第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、射出瞳１２２０における瞳領域１２２２ｂにおける異なる領域に対応して設けられる。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂには、それぞれ対応する領域を通過した光が入射する。第１偏光フィルタ１２３２ｂおよび第２偏光フィルタ１２３４ｂは、それぞれ互いに直交する偏光成分を選択的に通過する。
【０１４８】
本例の撮像装置１１１０が有する受光部１６０に向かう光束は、瞳領域１２２２ａおよび瞳領域１２２２ｂのいずれか一方を通過したものに制限される。例えば、図１から図６に関連して説明したように、プリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図７に関連して説明したように、マイクロレンズ１５２の偏倚によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図８に関連して説明したように、受光部１６０に向かう光束を遮光部によって制限することができる。また、図１２に関連して説明したように、受光部１６０において、1つのマイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の複数の受光素子によって、受光部１６０に入射した光束を制限することができる。
【０１４９】
瞳領域１２２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ａを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ａを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ａを通過したものに制限される。
【０１５０】
また、瞳領域１２２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ａに対応して設けられた受光素子１６２は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第１偏光フィルタ１２３２ｂを通過したものに制限される。一方、瞳領域１２２２ｂを通過した光を受光する受光素子１６２のうち、偏光フィルタ１１４２ｂに対応して設けられた受光素子１６２は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過した光を受光することができる。したがって、当該受光素子１６２が受光する光は、第２偏光フィルタ１２３４ｂを通過したものに制限される。
【０１５１】
本例では、偏向光学要素によって、瞳領域１２２２ａと瞳領域１２２２ｂのように２以上の瞳領域に分割される。そして、分割された瞳領域は、少なくとも一方の瞳領域が偏光フィルタでさらに分割される。つまり、撮像装置１１１０は、偏向光学要素および偏光フィルタの組み合わせにより３以上の異なる瞳領域を通じて別個に撮像することができる。このため、３以上の異なるＭＴＦ特性で撮像することができる。
【０１５２】
図１３および図１４に関連して、偏光フィルタによって瞳領域を分割する形態を説明したが、図１３および図１４に例示した偏光フィルタに替えて波長フィルタを用いることができる。すなわち、撮像装置１１１０は、複数の瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、複数の受光素子１６２に対応して設けられ、異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタをそれぞれ複数有してよい。波長フィルタとして、赤の波長域に属する２以上の部分波長域の光をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタ、緑の波長域に属する２以上の部分波長域をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタ、青の波長域に属する２以上の部分波長域をそれぞれ透過する２以上の波長フィルタを用いてよい。この場合、各ボケ味の画像は、赤の波長域、緑の波長域および青の波長域のそれぞれから選択された３つの部分波長域の光により形成し得る。このように、波長フィルタによっても瞳領域を制限しつつカラー画像を撮像することができる。
【０１５３】
図１５は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なるレンズ系を光軸方向から見た模式図である。ここで、図１５（ａ）は、図１から図１４に関連して説明したレンズ系１００の一例である。同図に示すレンズ系１００は、各領域のＭＴＦ特性が非対称のレンズ系となっている。同図において、領域１０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域であり、それぞれレンズ系１００の射出瞳１２０の瞳領域１２２ａ、瞳領域１２２ｂおよび瞳領域１２２ｃと対応している。なお、どの領域にどのようなＭＴＦ特性を持たせるかは、適宜決定することができる。
【０１５４】
また、図１５（ｂ）は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なる他のレンズ系の模式図である。図１５（ｂ）において、領域１３０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１３０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１３０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域である。このように、図１５（ｂ）に示すレンズ系１３００は、光軸からの距離に応じてＭＴＦ特性が異なるが、光軸から等距離の光学面は等しいＭＴＦ特性を与える回転対称型である。レンズ系１３００は、ＭＴＦ特性がいわば同心円状に分布しているといえる。
【０１５５】
図１６は、レンズ系１３００を有する撮像装置１２１０のブロック構成の一例を模式的に示す。ここで、レンズ系１３００の射出瞳２２２０の円環形状の瞳領域２２２２ａには領域１３０５ａが、円環形状の瞳領域２２２２ｂには領域１３０５ｂが、中央の円形状の瞳領域２２２２ｃには領域１３０５ｃが、それぞれ対応している。したがって、レンズ系１３００を通過した被写体光のうち、レンズ系１３００の射出瞳２２２０の瞳領域２２２２ａを通過した光は第１ＭＴＦ特性、瞳領域２２２２ｂを通過した光は第２ＭＴＦ特性、瞳領域１２２ｃを通過した光は第３ＭＴＦ特性、をそれぞれ有する光となっている。
【０１５６】
本例のレンズ系１３００では、受光素子１６２が受光する被写体光は、レンズ系１３００の射出瞳２２２０のうち、光軸から異なる距離に位置する部分瞳領域２２２ａ〜ｃのいずれかの瞳領域を通過したものに制限される。瞳領域の制限は、図１から図１４に関連して説明したような偏向光学要素によって実現される。例えば、図１から図６に関連して説明したように、プリズム要素１４２およびマイクロレンズ１５２によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図７に関連して説明したように、マイクロレンズ１５２の偏倚によって、受光部１６０に向かう光束を制限することができる。また、図８、１１に関連して説明したように、受光部１６０に向かう光束を遮光部によって制限することができる。また、図１２に関連して説明したように、受光部１６０において、1つのマイクロレンズ１５２に対応して設けられた受光素子群１１６２の複数の受光素子によって、受光部１６０に入射した光束を制限することができる。
【０１５７】
また、図１７に示す遮光マスクによって、受光部１６０に入射した光束を制限することもできる。
【０１５８】
図１７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ各受光素子の受光面上に形成される遮光マスク２２６２−１、遮光マスク２２６２−２、及び遮光マスク２２６２−３の形状を示す斜視図である。遮光マスク２２６２−１の開口部は、領域１３０５ｃと相似形状となっており、受光素子１６２の中心部のみに受光させる形状となっている。また遮光マスク２２６２−２の開口部は、領域１３０５ｂと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−１の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。さらに遮光マスク２２６２−３の開口部は、領域１３０５ａと相似形状となっており、遮光マスク２２６２−２の開口部の周辺部分に相当する円環形状部のみに受光させる形状となっている。
【０１５９】
図１８は、レンズ系１３００、各マイクロレンズ１０５２ａ〜１０５２ｃ、各遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３、及び各受光素子１６２ａ〜１６２ｃを模式的に示す俯瞰図である。また図１９は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【０１６０】
本例の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図１９の例では、マイクロレンズ１０５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１０５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１０５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１０５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１０５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。
【０１６１】
また、受光素子１６２ａの受光面上には遮光部２２６２ａが、受光素子１６２ｂの受光面上には遮光部２２６２ｂが、受光素子１６２ｃの受光面上には遮光部２２６２ｃが、対応して形成されている。ここで、遮光部２２６２ａは遮光マスク２２６２−１の形状、遮光部２２６２ｂは遮光マスク２２６２−２の形状、遮光部２２６２ｃは遮光マスク２２６２−３の形状の遮光部となっている。
【０１６２】
さらに受光素子１６２ｄの受光面上には、遮光部２２６２ｄが形成されている。この遮光部２２６２ｄは、遮光部２２６２ａと同様に遮光マスク２２６２−１の形状となっている。図では省略されているが、遮光マスク２２６２−１〜２２６２−３は、各受光素子１６２の受光面上に所定の規則に従って繰り返して配置される。
【０１６３】
各マイクロレンズ１０５２には、射出瞳１３２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、マイクロレンズ１０５２ａを通過した光は、遮光マスク２２６２−１の形状を有する遮光部２２６２ａにより瞳領域２２２２ａを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、第１ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１６４】
同様に、遮光マスク２２６２−２の形状の遮光部２２６２ｂにより、マイクロレンズ１０５２ｂを通過した光のうち、瞳領域２２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。また遮光マスク２２６２−３の形状の遮光部２２６２ｃにより、マイクロレンズ１０５２ｃを通過した光のうち、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには第２ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光され、受光素子１６２ｃには、第３ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１６５】
このように、遮光部２６２の複数の遮光マスク２２６２は、それぞれ予め定められた瞳領域２２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、レンズ系１３００の各ＭＴＦ特性の領域と相似形状に設けられる。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ画像、第２ボケ画像、第３ボケ画像を得ることができる。
【０１６６】
さらに、それぞれ焦点距離の異なるマイクロレンズを用いて、受光部１６０に入射した光束を制限することもできる。
【０１６７】
図２０は、本例の受光ユニットの一例を模式的に示す。本例の受光ユニット２０は、１つのマイクロレンズに対応して１つの受光素子が備えられている。図２０の例では、マイクロレンズ１２５２ａに対応して受光素子１６２ａ、マイクロレンズ１２５２ｂに対応して受光素子１６２ｂ、マイクロレンズ１２５２ｃに対応して受光素子１６２ｃ、マイクロレンズ１２５２ｄに対応して受光素子１６２ｄがそれぞれ配置されている。なお、各マイクロレンズ１２５２の中心位置と各受光素子１６２の中心位置とは、一致するように配置されている。
【０１６８】
また、各受光素子１６２の受光面上には、遮光部２３６２が配置されている。遮光部２３６２は、図１７（ｂ）に示す遮光マスク２２６２−２と同様に、円形状の遮光マスク及び円環形状の遮光マスクからなり、円環形状の開口部を有している。この開口部の幅は、適切に光束を制限できるように、適宜決定することができる。
【０１６９】
ここで、各マイクロレンズ１２５２は、それぞれ異なる焦点距離を有している。図２０の例では、マイクロレンズ１２５２ａの焦点距離は第１の焦点距離ｆ１であり、受光素子１６２ａの受光面上に焦点位置を有している。また、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点距離は、第１の焦点距離ｆ１よりも短い第２の焦点距離ｆ２であり、受光素子１６２ｂの受光面よりも手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。また、マイクロレンズ１２５２ｃの焦点距離は、第２の焦点距離ｆ２よりも短い第３の焦点距離ｆ３あり、マイクロレンズ１２５２ｂの焦点位置よりもさらに手前（マイクロレンズ側）に焦点位置を有する。
【０１７０】
さらにマイクロレンズ１２５２ｄは、マイクロレンズ１２５２ａと同様に構成されており、マイクロレンズ１２５２ｄの焦点距離は第１の焦点距離ｆ１となっている。図では省略されているが、第１の焦点距離ｆ１、第２の焦点距離ｆ２、及び第３の焦点距離ｆ３を有する各マイクロレンズ１２５２は、所定の規則に従って繰り返して配置される。
【０１７１】
次に、各マイクロレンズ１２５２に入射した光と対応する受光素子１６２が受光する光の関係について説明する。図２１は、第１の焦点距離ｆ１を有するマイクロレンズ１２５２ａに入射した光と受光素子１６２ａが受光する光の関係を示す図である。
【０１７２】
マイクロレンズ１２５２ａには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２３２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２１（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。同様に、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光も、図２１（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ａには入射しない。
【０１７３】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光は、図２１（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ａに入射する。
【０１７４】
このように、マイクロレンズ１２５２ａを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ａ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ａを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ａを通過した光のみが受光素子１６２ａに受光される。したがって、受光素子１６２ａには、第１ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１７５】
図２２は、第２の焦点距離ｆ２有するマイクロレンズ１２５２ｂに入射した光と受光素子１６２ｂが受光する光の関係を示す図である。
【０１７６】
マイクロレンズ１２５２ｂには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２２（ａ）に示すように、遮光部２３６２の中央の円形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。
【０１７７】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光は、図２２（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｂに入射する。
【０１７８】
また、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光は、図２２（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｂには入射しない。
【０１７９】
このように、マイクロレンズ１２５２ｂを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｂ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ｂを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ｂを通過した光のみが受光素子１６２ｂに受光される。したがって、受光素子１６２ｂには、第２ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１８０】
図２３は、第３の焦点距離ｆ３するマイクロレンズ１２５２ｃに入射した光と受光素子１６２ｃが受光する光の関係を示す図である。
【０１８１】
マイクロレンズ１２５２ｃには、射出瞳２２２０の略全面を通過した光が入射する。ここで、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｃを通過した光は、図２３（ａ）に示すように、遮光部２３６２の開口部から受光素子１６２ｃに入射する。
【０１８２】
これに対し、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ｂを通過した光は、図２３（ｂ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。同様に、射出瞳２２２０のうち瞳領域２２２２ａを通過した光も、図２３（ｃ）に示すように、遮光部２３６２の円環形状の遮光マスクにより制限され、受光素子１６２ｃには入射しない。
【０１８３】
このように、マイクロレンズ１２５２ｃを通過した光は、マイクロレンズ１２５２ｃ及び遮光部２３６２により瞳領域２２２２ｃを通過した光のみに制限され、瞳領域２２２２ｃを通過した光のみが受光素子１６２ｃに受光される。したがって、受光素子１６２ｃには、第３ＭＴＦ特性を有する被写体光のみが受光される。
【０１８４】
以上のように、それぞれ予め定められた瞳領域２２２２を通過した被写体光を対応する受光素子１６２に受光させるべく、各マイクロレンズ１２５２の焦点距離が設定され、遮光部２３６２が配置される。これにより、画像生成部１７０は、各受光素子１６２の撮像信号から、第１ボケ画像、第２ボケ画像、第３ボケ画像を得ることができる。
【０１８５】
このように、本例のレンズ系１３００によっても、光軸からの距離に応じて異なるＭＴＦ特性を持つので、ボケ味が異なる複数の画像を撮像することができる。
【０１８６】
図１５の説明に戻り、図１５（ｃ）に示すレンズ系１４００において、領域１４０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１４０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域である。レンズ系１４００では、レンズ系の全領域のうち略円形状の一部分だけが領域１４０５ｂとなっており、それ以外の領域は領域１４０５ａとなっている。
【０１８７】
また、図１５（ｄ）に示すレンズ系１５００においては、レンズ系の領域が２次元の直線で十文字に分割されている。ここで、領域１５０５ａは第１ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｂは第２ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｃは第３ＭＴＦ特性を有する領域、領域１５０５ｄは第４ＭＴＦ特性を有する領域である。さらに、図１５（ｅ）に示すレンズ系１６００では、半径と方位を併用して分割されており、レンズ系の領域のうち中央部分の略円形の領域であって第１ＭＴＦ特性を有する領域１６０５ａの他、その他の領域が４等分された第２ＭＴＦ領域１６０５ｂ、第３ＭＴＦ領域１６０５ｃ、第４ＭＴＦ領域１６０５ｄ、第５ＭＴＦ領域１６０５ｅからなる。このように、ＭＴＦ特性が異なる領域は、自由に配置することができる。また、各ＭＴＦ特性の領域は、面積が異なっていてもよい。
【０１８８】
さらに、図１から図１５において、ＭＴＦ特性が不連続に変化するレンズ系を取り上げて説明したが、ＭＴＦ特性が連続的に変化するレンズ系を、図１から図１５にかけて説明した撮像装置のレンズ系として採用することもできる。
【０１８９】
図２４は、レンズに入射した光を分離して画像信号として取り出す様子を模式的に示した図である。
【０１９０】
図２４（ａ）は、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なるレンズ系１００と、瞳領域毎に光束を制限して受光する受光ユニット２０と、ＭＴＦ特性毎の画像信号から異なるボケ味の画像を生成可能な画像生成部１７０を示している。このレンズ系１００は、意図的にレンズ周辺のＭＴＦを落とした設計となっている。
【０１９１】
また図２４（ｂ）は、通常のレンズ系１７００と、入射した光が通過する領域毎にＭＴＦ特性が異なる光学フィルタ１７１０と、ＭＴＦ特性毎の画像信号から異なるボケ味の画像を生成可能な画像生成部１７０を示している。このように、通常のレンズ系１４００と領域毎にＭＴＦ特性が異なる光学フィルタとから光学系を構成しても、これまで説明してきたようにボケ味が異なる複数の画像を同時に撮像することが可能である。光学フィルタ１７１０は、レンズ効果を併せ持っていてもよい。
【０１９２】
なお、図１〜図２４において、入射した光が通過する領域毎に特性が異なる一例として空間周波数（ＭＴＦ特性）が異なる場合を説明したが、領域毎に特性が異なり、この特性により多様な画像を同時に撮像できればよい。例えば、領域毎に偏光特性や減光特性、クロスフィルタ特性が異なるレンズ系を用いることができる。
【０１９３】
クロスフィルタとは、透明な光学ガラスの表面に溝を形成することで、被写体の輝度の高い部分を中心とした光のすじ（光条）を発生させるものである。クロスフィルタ特性としては、光のすじの強弱、方位（０度／９０度や、４５度／１３５度等）、形状（十字、６方位等）が考えられる。
【０１９４】
一例として、図１５（ｄ）に示すレンズ系１５００のように領域を分割し、領域１５０５ａはクロスフィルタ特性無し、領域１５０５ｂはクロスフィルタ強度弱、領域１５０５ｃはクロスフィルタ特性中、領域１５０５ｄはクロスフィルタ強度強、のように領域毎にクロスフィルタ特性を異ならせてもよい。
【０１９５】
その他の例として、図１５（ｅ）に示すレンズ系１６００のように領域を分割し、領域１６０５ａはクロスフィルタ特性無し、領域１６０５ｂは強度が強で方位が０度／９０度、領域１６０５ｃは強度が弱で方位が４５度／１３５度、領域１６０５ｄは強度が強で方位が４５度／１３５度、領域１６０５ｂは強度が弱で方位が０度／９０度、のように、領域毎にクロスフィルタ特性を異ならせてもよい。どの領域にどのようなクロスフィルタ特性を持たせるのかは、適宜決定することができる。
【０１９６】
このようなレンズ系を図１〜図２４に関連して説明した撮像装置に適用することで、クロスフィルタ特性の異なる画像を同時に撮像することができる。
【０１９７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１９８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１９９】
１０、１０１０、１１１０、１２１０…撮像装置、２０…受光ユニット、１００、１３００、１４００、１５００…レンズ系、１１０、１３１０…レンズ、１１５…光学装置、１２０、１２２０、１３２０、２２２０…射出瞳、１２２、２２２２…瞳領域、１３０…被写体光、１４０…偏向部、１４２…プリズム要素、１５０…マイクロレンズ部、１５２、９５２、１０５２、１２５２…マイクロレンズ、１６０…受光部、１６２、１１６２−１、２、３…受光素子、１７０…画像生成部、１８０…制御部、１９０…画像記録部、２００…ハウジング、２１０、２２０、２３０…液体領域、２４０、６４０…仕切部、２４２…仕切板、２５０…貫通孔、２５２、２５４、６４２、６４４…側面部、２６０…カラーフィルタ、２６２…遮光部、２６４、１２６４…開口、２８１、２８２、６８０…プリズム要素、２９０、２９１、２９２…駆動部、２８０…弾性面、３５０…行方向、３６０…列方向、４００…像面、５１０…第１ボケ味画像、５２０…第２ボケ味画像、５３０…第３ボケ味画像、５５０…合成画像、５１２、５２２、５３２、５５２…近距離被写体像、５１４、５２４、５３４、５５４…中距離被写体像、５１６、５２６、５３６、５５６…遠距離被写体像、７００、７０１、７０２、７０３、７０４…突起部、１０６０、１０７０…遮光部、１０６２、１０７２…開口、１１３０、１１４０…偏光フィルタ部、１１３２…第１偏光フィルタ、１１３４…第２偏光フィルタ、１１４２…偏光フィルタ、１１６２、２１６２…受光素子群、１２３２…第１偏光フィルタ、１２３４…第２偏光フィルタ、１２３０…偏光フィルタ部、１３２２…部分瞳領域、２２６２、２２６３…遮光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、
受光素子を複数有する受光部と、
複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、
前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、
前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記射出瞳のいずれの瞳領域を通過した被写体光により前記被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の受光素子の撮像信号を用いて、前記被写体の画像を生成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】
前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記プリズム要素は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、
前記撮像装置は、
前記結像レンズの光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することにより、複数の前記プリズム要素にそれぞれ対応する前記受光素子の受光する光束の向きを制御する制御部をさらに備え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】
前記第１液体および前記第２液体を保持するプリズムハウジングと、
前記プリズムハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第１液体が充填される第１領域と前記第２液体が充填される第２領域とに分割する仕切板と、をさらに有し、
前記仕切板には、複数の前記液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、
前記制御部は、前記複数の貫通孔のそれぞれの第１側面部における前記液体界面の位置および第１側面部に対向する第２側面部における前記液体界面の位置を制御することにより、前記光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御す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】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含む瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を略直交させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を傾斜させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第１の傾きに傾斜させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない他の瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第２の傾きに傾斜させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の貫通孔のうち少なくともいずれかの貫通孔は、互いに厚さが異なる前記第１側面部および前記第２側面部を持ち、
前記制御部は、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、前記光軸に対する前記液体界面を異なる傾きに切り替えることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、
前記仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、前記列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、
前記第１仕切部は、前記光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持ち、
前記第２仕切部は、前記光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持ち、
前記複数の貫通孔は、前記第１仕切部の側面部と、前記第１仕切部に隣り合う前記第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成され、
前記第１仕切部および前記第２仕切部の前記第１液体側は略同一平面を形成し、
前記制御部は、前記光軸に対する前記液体界面の傾きを前記行方向に互いに異ならせるべく、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態に制御することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１液体を保持する領域の内圧を制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、前記複数の受光素子に対応して設けられ、前記異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタを複数有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記撮像光学系は、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形領域及び円環形状領域毎に空間周波数が異なり、
前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記撮像光学系は、前記結像レンズが領域毎に異なる空間周波数特性を持つことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記撮像光学系は、領域毎に異なる空間周波数特性を持つ光学フィルタを有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なるクロスフィルタ特性を持つ撮像光学系と、
受光素子を複数有する受光部と、
複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、
前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、
前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なる空間周波数特性を持つ撮像光学系と、
受光素子を複数有する受光部と、
複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、
前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、
前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記射出瞳のいずれの瞳領域を通過した被写体光により前記被写体の画像を生成すべきかを選択し、選択した瞳領域を通過した被写体光を受光する複数の受光素子の撮像信号を用いて、前記被写体の画像を生成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】
前記複数の光学要素はそれぞれ、前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を対応する受光素子に受光させるプリズム要素であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記プリズム要素は、屈折率が互いに異なる第１液体と第２液体との間の液体界面でプリズム界面が形成される液体プリズム要素であり、
前記撮像装置は、
前記結像レンズの光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御することにより、複数の前記プリズム要素にそれぞれ対応する前記受光素子の受光する光束の向きを制御する制御部をさらに備え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】
前記第１液体および前記第２液体を保持するプリズムハウジングと、
前記プリズムハウジングの内部を、前記光軸に沿って前記第１液体が充填される第１領域と前記第２液体が充填される第２領域とに分割する仕切板と、をさらに有し、
前記仕切板には、複数の前記液体プリズム要素が形成される位置に対応して複数の貫通孔が形成され、
前記制御部は、前記複数の貫通孔のそれぞれの第１側面部における前記液体界面の位置および第１側面部に対向する第２側面部における前記液体界面の位置を制御することにより、前記光軸に対する前記プリズム界面の傾きを制御す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】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含む瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を略直交させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を傾斜させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記射出瞳における前記光軸を含まない瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第１の傾きに傾斜させ、前記射出瞳における前記光軸を含まない他の瞳領域を通過した被写体光を前記受光素子に受光させる場合に、前記光軸に対して前記液体界面を第２の傾きに傾斜させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の貫通孔のうち少なくともいずれかの貫通孔は、互いに厚さが異なる前記第１側面部および前記第２側面部を持ち、
前記制御部は、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態と、当該領域内に第２液体が充填された状態との間で切り替えることにより、前記光軸に対する前記液体界面を異なる傾きに切り替えることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の受光素子はマトリクス状に配置され、
前記仕切板は、列方向に延伸する第１仕切部と、前記列方向に延伸する第２仕切部とが、行方向に交互に設けられて形成され、
前記第１仕切部は、前記光軸方向に沿って第１の厚さの側面部を両側部に持ち、
前記第２仕切部は、前記光軸方向に沿って第２の厚さの側面部を両側部に持ち、
前記複数の貫通孔は、前記第１仕切部の側面部と、前記第１仕切部に隣り合う前記第２仕切部の側面部とによりそれぞれ形成され、
前記第１仕切部および前記第２仕切部の前記第１液体側は略同一平面を形成し、
前記制御部は、前記光軸に対する前記液体界面の傾きを前記行方向に互いに異ならせるべく、前記第１側面部と前記第２側面部とで囲まれる領域内に前記第１液体が充填された状態に制御することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１液体を保持する領域の内圧を制御することにより、前記光軸に対する前記界面の傾きを制御することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の光学要素は、それぞれ前記予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する前記受光素子に受光させるべく光軸を前記受光素子の受光開口に対して偏倚して設けられたマイクロレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記複数の光学要素はそれぞれ、対応する受光素子に対し前記予め定められた瞳領域への指向性を持つ開口が形成された遮光要素であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる偏光成分を透過する第１偏光フィルタと、前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記異なる偏光成分をそれぞれ透過する第２偏光フィルタとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記複数の光学要素は、複数の前記瞳領域において互いに異なる波長成分を透過する第１波長フィルタと、前記複数の受光素子に対応して設けられ、前記異なる波長成分をそれぞれ透過する第２波長フィルタを複数有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の光学要素の各光学要素は、複数の受光素子単位毎に設けられたマイクロレンズであり、前記結像レンズの第１の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を第１の受光素子へ入射させ、前記結像レンズの第２の空間周波数特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を第２の受光素子へ入射させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記撮像光学系は、前記結像レンズの中心からの距離により区分された円形領域及び円環形状領域毎に空間周波数が異なり、
前記複数の光学要素は、焦点距離をそれぞれ異ならせたマイクロレンズと円環形状の開口を形成する遮光要素であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記撮像光学系は、前記結像レンズが領域毎に異なる空間周波数特性を持つことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記撮像光学系は、領域毎に異なる空間周波数特性を持つ光学フィルタを有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
結像レンズを含む撮像光学系であって、入射した光が通過する領域毎に異なるクロスフィルタ特性を持つ撮像光学系と、
受光素子を複数有する受光部と、
複数の前記受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記結像レンズの射出瞳における予め定められた瞳領域を通過した被写体光を、対応する受光素子にそれぞれ受光させる複数の光学要素と、
前記複数の受光素子の撮像信号から、被写体の画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記複数の光学要素のうちの複数の第１光学要素は、前記結像レンズの第１のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第１瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させ、
前記複数の光学要素のうちの複数の第２光学要素は、前記結像レンズの第２のクロスフィルタ特性を持つ領域および前記射出瞳における第２瞳領域を通過する被写体光を、対応する受光素子へ入射させることを特徴とする撮像装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２４７６４４（Ｐ２０１２−２４７６４４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９５３１（Ｐ２０１１−１１９５３１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]