CN103141082A - 成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于适于通过图像形成透镜对物体进行成像的成像设备的成像装置包括：具有多个光接收元件的光接收部；具有多个微透镜的微透镜部，所述多个微透镜分别设置为对应于所述多个光接收元件以使对应的光接收元件接收通过图像形成透镜的物体光束；控制部，该控制部适于控制所述多个微透镜的形状，以控制图像形成透镜的出射光瞳中的、将由所述多个光接收元件中的每一个接收的光束所通过的光瞳区域；和图像信号产生部，该图像信号产生部适于基于所述多个光接收元件的成像信号产生物体的图像的图像信号。

Description

成像装置
技术领域
本发明涉及成像装置。
背景技术
关于设置在图像传感器附近的光学元件，例如已知在专利文献1和专利文献2公开的技术。
专利文献1公开了一种视差图像输出设备，其适于选择性成像通过形成外面的图像的图像形成装置中的不同的位置的信息，将图像信息转换成图像数据串，并存储转换的图像数据串。根据专利文献1的技术，可以捕获来自不同的视点的多个图像。
专利文献2公开了一种数码相机，其适于通过偏转装置将入射光通量偏转到两个方向，采用图像传感器借助于光通量检测两个图像，基于从检测到的图像位置获得的图像偏移量计算由成像透镜对物像的调焦状态，并将成像透镜移动至焦点位置。根据专利文献2的技术，可以通过一次图像检测操作快速地执行聚焦调整。
然而，在专利文献1的技术中，光瞳在空间上由微透镜和用于入射在普通图像形成透镜上的光通量的光接收单元分开，并且仅存在单个焦点。因此，需要调焦机构来获得具有不同焦距的图像。在专利文献2的情况中也需要调焦机构。
如果将调焦机构结合在成像透镜中以获取具有不同焦距的图像，则出现使驱动单元变大的问题。
作为该问题的解决方案，专利文献3公开了一种成像光学***，其中成像透镜***中的一个或两个透镜表面在与光轴同轴的内区域和外区域之间具有曲率差，并且其满足0.3≤f2/f1≤0.9，其中f1表示具有外区域的曲率的整个***的焦距，f2表示具有内区域的曲率的整个***的焦距。
而且，专利文献4公开了用于采用流体棱镜切换具有不同焦距的两个透镜区域的多焦点透镜的焦点的技术。
根据专利文献3和专利文献4中的技术，可以在不采用调焦机构的情况下获得具有不同焦距的图像。
{引用列表}
{专利文献}
{专利文献1}
日本专利No.3753201
{专利文献2}
日本专利申请特许公开No.2005-164983
{专利文献3}
日本专利申请特许公开No.2003-270526
{专利文献4}
日本专利申请特许公开No.2007-193020
发明内容
要解决的技术问题
需要尽可能地不仅利用调焦而且利用照相透镜具有的各种光学性质。
技术方案
为了解决上述问题，本发明的一个方面是一种用于适于通过图像形成透镜对物体进行成像的成像设备的成像装置，包括：具有多个光接收元件的光接收部；具有多个微透镜的微透镜部，所述多个微透镜分别设置为对应于所述多个光接收元件以使对应的光接收元件接收通过图像形成透镜的物体光束；控制部，该控制部适于控制所述多个微透镜的形状，以控制图像形成透镜的出射光瞳中的、将由所述多个光接收元件中的每一个接收的光束所通过的光瞳区域；和图像信号产生部，该图像信号产生部适于基于所述多个光接收元件的成像信号产生物体的图像的图像信号。
所述多个微透镜中的每一个可以为由折射率彼此不同的第一流体和第二流体之间的界面形成的流体微透镜，并且控制部可以通过控制所述界面的形状控制所述多个微透镜的形状。
控制部可以将微透镜的形状控制为从具有第一屈光力的形状改变为具有大于第一屈光力的第二屈光力的形状，从而限制将由所述多个光接收元件接收的光束所通过的光瞳区域的尺寸。
成像装置还可以包括具有多个第一偏转光学元件的偏转部，第一偏转光学元件设置为分别对应于所述多个光接收元件中的多个第一光接收元件，使得在所述多个微透镜被控制为具有第二屈光力的形状时对应的第一光接收元件经由对应的微透镜接收通过出射光瞳中的第一光瞳区域的物体光束。
偏转部还可以包括多个第二偏转光学元件，第二偏转光学元件设置为分别对应于所述多个光接收元件中的多个第二光接收元件，使得在所述多个微透镜被控制为具有第二屈光力的形状时对应的第二光接收元件经由对应的微透镜接收通过出射光瞳中的第二光瞳区域的物体光束。
所述多个第一偏转光学元件和所述多个第二偏转光学元件中的每一个可以为由折射率彼此不同的第三流体和第四流体之间的界面形成的流体棱镜元件，该流体棱镜元件形成棱镜界面，并且控制部可以在第一成像模式和第二成像模式之间进行切换，第一成像模式适于通过在控制棱镜界面垂直于图像形成透镜的光轴的同时将所述多个微透镜控制为具有第一屈光力的形状而进行成像，第二成像模式适于通过在控制棱镜界面相对于图像形成透镜的光轴倾斜的同时将所述多个微透镜控制为具有第二屈光力的形状而进行成像。
在获取不同视点的图像的情况中，控制部可以将成像模式控制为第二成像模式，并且图像信号产生部可以基于所述多个第一光接收元件的成像信号和所述多个第二光接收元件的成像信号产生不同视点的图像的图像信号。
图像形成透镜可以为在每个区域中具有不同焦距的透镜，使得通过图像形成透镜的具有第一焦距的区域的物体光束通过第一光瞳区域，而通过图像形成透镜的具有第二焦距的区域的物体光束通过第二光瞳区域，在对具有不同焦距的物体进行成像的情况中，控制部可以将成像模式控制为第二成像模式，并且图像信号产生部可以基于所述多个第一光接收元件的成像信号和所述多个第二光接收元件的成像信号产生具有第一焦距的图像和具有第二焦距的图像的图像信号。
微透镜部可以具有：透镜壳体，该透镜壳体适于在其中保持第一流体和第二流体；和分隔板，该分隔板适于将透镜壳体的内部分隔成由第一流体填充的第一流体区域和由第二流体填充的第二流体区域，其中分隔板具有对应于所述多个光接收元件形成的多个通孔，所述多个微透镜由所述多个通孔中的每一个中的第一流体和第二流体之间的界面形成，并且控制部通过控制第一流体区域的内部压力控制微透镜的形状。
偏转部可以具有：棱镜壳体，该棱镜壳体适于保持第三流体和第四流体；和分隔板，该分隔板适于将棱镜壳体的内部沿所述光轴分隔成由第三流体填充的第三流体区域和由第四流体填充的第四流体区域，其中分隔板具有对应于形成所述多个流体棱镜元件的位置形成的多个通孔，并且控制部通过采用第三流体区域的内部压力控制棱镜界面在所述多个通孔的第一侧向部中的位置和棱镜界面在与第一侧向部相对的第二侧向部中的位置，控制棱镜界面相对于光轴的倾度。
将注意到，前述发明内容未包括本发明的所有所需要的特性。在本发明中也可以包括这些特性组的子组合。
有益效果
根据本发明，不仅可以利用调焦而且根据微透镜具有的各种光学性质获得图像。
附图说明
图1为示意性地示出成像设备10的方框结构的一种示例的视图。
图2为示意性地示出处于另一种成像模式的光学装置115的一种示例的视图。
图3为示意性地示出处于又一种成像模式的光学装置115的一种示例的视图。
图4为示意性地示出偏转部140和微透镜部150的配置的一种示例的视图。
图5为示出偏转部140的沿着垂直于光轴的平面获得的示意性横截面的视图。
图6为示意性地示出由成像设备10产生的图像的一种示例的视图。
图7为示意性地示出偏转部140的配置的另一种示例的视图。
图8为示意性地示出成像设备80的方框结构的一种示例的视图。
图9为示意性地示出成像设备80中的偏转部140的配置的一种示例的视图。
图10为示意性地示出光接收部160和物体之间的图像形成关系的视图。
图11为示意性地示出用于产生合成图像1150的一种处理示例的视图。
图12为示意性地示出偏转部140的配置的另一种示例的视图。
图13为示出分隔板242的修改示例的视图。
图14为示意性地示出使得能够进行图像形成的物***置的一种示例的视图。
图15为示意性地示出透镜***的另一种示例的视图。
具体实施方式
虽然以下将通过本发明的实施例描述本发明，但应当理解，接下来的实施例不限制由权利要求限定的本发明。还应当理解，并不是在实施例中描述的特性的所有组合对本发明的技术方案来说都必然是必不可少的。
图1示意性地示出成像设备10的方框结构的一种示例。根据本实施例的成像设备10提供可以利用照相透镜具有的多种光学性质的装置。成像设备10包括透镜***100、光学装置115、光接收部160、图像信号产生部170、控制部180和图像记录部190。成像设备10可以为成像装备，如具有相机功能的移动电话和数码相机。将注意到，包括透镜***100、光学装置115、光接收部160、图像信号产生部170和控制部180的功能块可以被设置为用于成像设备10的成像装置。该成像装置可以为成像装备中内置的成像模块。
透镜***100为单个图像形成透镜***，其对来自物体的光束进行成像。透镜***100包括一个或多个透镜110。通过透镜***100的物体光束在由光接收部160接收之前通过光学装置115。
光学装置115具有偏转部140和微透镜部150。偏转部140包括作为偏转光学元件的一种示例的多个棱镜元件142a-142d。微透镜部150包括多个微透镜152a-152d。光接收部160具有多个光接收元件162a-162d。在该附图中，为了便于理解，图示了四个光接收元件162a-162d、四个微透镜152a-152d和四个棱镜元件142a-142d，虽然该附图没有必要表示仅分别设置四个光学元件。自然应当理解，可以设置任意数量的光学元件用于获取物体的图像。多个所述微透镜152a-152d可以称为微透镜152或多个所述微透镜152。所述多个光接收元件162a-162d通常也可以称为光接收元件162或所述多个光接收元件162。类似地，通常也可以以省略附图标记后缀的方式用附图标记提及其它光学元件。
所述多个光接收元件162可以形成MOS型图像传感器。所述多个光接收元件162可以形成除MOS型图像传感器之外的固态图像传感器，如CCD型图像传感器。
微透镜152被设置为每一个对应于所述多个光接收元件162。多个所述微透镜152使对应的光接收元件162接收通过透镜***100的物体光束。更具体地，多个所述微透镜152重新成像由透镜***100成像的物体光束，对应的光接收元件162形成为接收图像。图示的微透镜152a-152d被设置为每一个对应于光接收元件162a-162d。微透镜152a重新成像由透镜***100成像的物体光束，光接收元件162a形成为接收图像。类似地，微透镜152b-152d分别地重新地成像由透镜***100成像的物体光束，光接收元件162b-162d形成为接收图像。
微透镜152可以调整用作透镜的光学表面的形状。例如，微透镜152可以将光学表面的形状从具有第一屈光力的形状改变至具有大于第一屈光力的第二屈光力的形状。在该附图中，以实线示意性地示出具有第二屈光力的形状，以虚线示意性地示出具有第一屈光力的形状。
当控制微透镜152处于具有第二屈光力的状态中时，微透镜152将每个光接收元件162可以接收的光束限制为通过出射光瞳120的局部区域的光束。例如，当控制微透镜152处于具有第二屈光力的状态中时，微透镜152可以使每个光接收元件162接收通过具有出射光瞳120的1/4或更小的面积的区域的光束。当控制微透镜152处于具有第一屈光力的状态中时，微透镜152可以使每个光接收元件162接收通过出射光瞳120的大于其中控制微透镜152处于具有第二屈光力的状态中的情况中的区域的区域的光束。例如，当控制微透镜152处于具有第一屈光力的状态中时，微透镜152可以使每个接收元件162接收通过具有大于出射光瞳120的1/4的面积的区域的光束。控制部180控制微透镜152的形状以控制到达每个光接收元件162的光通量通过的出射光瞳120的尺寸。因此，不仅可以通过调焦而且可以根据微透镜152具有的各种光学性质获得图像。
棱镜元件142被设置为对应于所述多个光接收元件162。棱镜元件142，微透镜152和光接收元件162是以一一对应的关系设置的。例如，棱镜元件142a设置为对应于微透镜152a和光接收元件162a。在棱镜元件142，微透镜152和光接收元件162中，通过添加至彼此相关的一组光学元件的附图标记的后缀″a″至″d″区分彼此相关的该组光学元件。
棱镜元件142可以调整用作棱镜的光学表面的形状。例如，棱镜元件142可以沿透镜***100的光轴方向改变至少一个光学表面的角度。光学表面的角度可以称为棱镜角。在该附图中，当两个光学表面都成垂直于光轴的形状时，即，当不产生棱镜效应时，以实线示意性地示出棱镜元件142。当一个光学表面成倾斜于垂直于光轴的平面的形状时，以虚线示意性地示出棱镜元件142。
当控制棱镜元件142成没有棱镜效应的形状时，棱镜元件142使光接收元件162接收围绕出射光瞳120的光轴通过光瞳区域的光束。如上所述，光瞳区域的尺寸由微透镜152的屈光力控制。通过控制棱镜元件142的棱镜角，可以由棱镜元件142控制出射光瞳120上的光瞳区域的位置。更具体地，当控制棱镜元件142处于具有棱镜效应的状态中时，棱镜元件142可以使光接收元件162接收通过出射光瞳120上的在对应于棱镜角的位置附近的区域的光束。因此，棱镜元件142可以控制将由光接收元件162接收的光通量的方向。通过控制棱镜元件142的光学表面的倾度，控制部180可以控制到达光接收元件162的光通量通过的出射光瞳120的位置。
参照该附图，给出其中控制棱镜元件142不具有如实线所示的棱镜效应且控制微透镜152具有第二屈光力的状态的描述。用于在这种状态中成像的模式称为高分辨率成像模式。由于如上所述棱镜元件142不具有棱镜效应，因此可以由光接收元件162接收的光束所通过的光瞳区域是围绕出射光瞳120上的光轴的区域。相反，由于微透镜152具有第二屈光力，将由微透镜152接收的光束限于通过相对小的光瞳区域的光束。因此，入射在光接收元件162中的光通量变窄至通过包括光轴的相对小的中心光瞳区域123的光通量。
根据这种成像模式，光学装置115可以使用透镜***100的低像差部分，以便将来自物体的高空间频域中的信号很好地传递至光接收部160。而且，可以增强成像***的MTF特性。因此，可以提供高分辨率图像。而且，由于可以获得等同于在其中通过变窄图像形成透镜110的光瞳获得图像的状态中产生的效果的效果，因此可以扩大景深。
光接收元件162将具有对应于光接收量的强度的成像信号输出到图像信号产生部170。图像信号产生部170基于从光接收元件162传递的成像信号产生指示借助于通过光轴附近的光束产生的图像的图像信号。图像记录部190获取由图像信号产生部170产生的图像信号并将该图像信号记录为图像数据。图像记录部190可以将图像数据记录在非易失性存储器中。图像记录部190可以具有非易失性存储器。非易失性存储器也可以为可分离地设置在成像设备10上的外部存储器。图像记录部190可以将图像数据输出到成像设备10的外面。通过由图像信号产生部170产生的图像信号指示的图像和由图像记录部190中记录的图像数据记录的图像可以简单地称为图像。
将注意到，在本附图中，为了易理解地示出光接收元件162由于微透镜152和棱镜元件142的功能而接收通过出射光瞳120的中心光瞳区域123的光束的目的，以黑白空间图示中心光瞳区域123。以斜线图示除中心光瞳区域123之外的区域。在随后的附图中，为了易理解地示出光接收元件162接收通过出射光瞳120的具体局部区域的光束的目的，可以以黑白空间图示出射光瞳120中的具体局部区域，并且可以以斜线图示其它区域。这并不意味着物体光束不通过出射光瞳120的斜线区域。
图2示意性地示出处于另一种成像模式的光学装置115的一种示例。该示例示出适于以高利用率利用物体光束用于成像的一种模式示例。该示例的光学装置115的光学性质不同于图1中的光学装置115之处在于，微透镜152具有小于第二屈光力的第一屈光力。
在具有第一屈光力的状态中，微透镜152可以使光接收元件162接收通过相对宽范围的出射光瞳120，即，例如基本上通过出射光瞳120的整个表面的光束。为了表示到达光接收元件162的光通量在本质上不受限制；在该附图中以黑白空间图示出射光瞳120的整个表面。在具有第一屈光力的情况中，微透镜152将到达光接收元件162中包括的光电转换区域附近的区域的物体光束聚焦至光电转换部。因此，与其中微透镜152不具有透镜效应的情况相比，可以有效地利用入射在光接收部160上的物体光束用于成像。
根据这种成像模式，为了成像，光学装置115可以利用来自物体的光束而不限制光束的量。这使得与成像光束中的信号成分相比能够相对地减少噪声成分。在其中未特别地聚焦物体的图像区域中，图像信号成分平滑地变化，这使得噪声更加明显。然而，根据这种成像模式，关于未聚焦的图像区域，可以将更大量的光传递至光接收元件162。因此，在这种成像模式中，可以增强SN比，并且可以获得具有少量噪声的高清晰度图像。这种成像模式称为低噪声成像模式。
因此，控制部180控制多个所述微透镜152的形状以控制透镜***100的出射光瞳中的、将由所述多个光接收元件162中的每一个接收的光束所通过的光瞳区域。更具体地，控制部180可以控制微透镜152的形状从具有第一屈光力的形状改变至具有大于第一屈光力的第二屈光力的形状，从而限制将由所述多个光接收元件162接收的光束所通过的光瞳区域的尺寸。
图3示意性地示出处于又一种成像模式的光学装置115的一种示例。该示例为作为用于获取多视图图像的成像模式的多视图成像模式的一种示例。该示例的光学装置115的光学性质与图2中示出的光学装置115不同之处在于，棱镜元件142具有相对于垂直于光轴的平面倾斜的光学表面。
棱镜元件142a具有使光接收元件162a经由微透镜152a接收通过透镜***100的出射光瞳120中的左光瞳区域124的物体光束130a的棱镜角。而且，棱镜元件142c具有使光接收元件162c经由微透镜152c接收通过透镜***100的出射光瞳120中的左光瞳区域124的物体光束130c的棱镜角。同时，棱镜元件142b具有使光接收元件162b经由微透镜152接收通过透镜***100的出射光瞳120中的右光瞳区域122的物体光束130b的棱镜角。棱镜元件142d也具有使光接收元件162d经由微透镜152d接收通过透镜***100的出射光瞳120中的右光瞳区域122的物体光束130d。
因此，光接收元件162a和162c可以接收的光束限于通过左光瞳区域124的光束，而光接收元件162b和162d可以接收的光束限于通过右光瞳区域122的光束。因此，图像信号产生部170基于来自光接收元件162的一部分，像接收通过左光瞳区域124的光束的光接收元件162a和162c的成像信号产生左视图图像的图像信号。图像信号产生部170还基于来自光接收元件162的一部分，像接收通过右光瞳区域122的光束的光接收元件162b和162d的成像信号产生右视图图像的图像信号。
将注意到，左光瞳区域124和右光瞳区域122分别是第一光瞳区域和第二光瞳区域的一种示例。第一光瞳区域和第二光瞳区域不限于图示的右光瞳区域122和左光瞳区域124。第一光瞳区域和第二光瞳区域应当只是出射光瞳120中彼此独立的区域。当第一光瞳区域为不包括光轴的位置的区域时，第二光瞳区域可以包括或可以不包括光轴的位置，只要它是不同于第一光瞳区域的区域。
更具体地，偏转部140具有多个第一偏转光学元件，其适于在多个所述微透镜152被控制为处于具有第二屈光力的形状的情况中使所述多个光接收元件162中的对应的第一光接收元件经由对应的微透镜152分别接收通过出射光瞳120中的第一光瞳区域的物体光束130。而且，偏转部140具有多个第二偏转光学元件，其适于在多个所述微透镜152被控制为处于具有第二屈光力的形状的情况中使所述多个光接收元件162中的对应的第二光接收元件经由对应的微透镜152分别接收通过出射光瞳120中的第二光瞳区域的物体光束130。
在使第二光接收元件接收通过光轴附近的光瞳区域，如中心光瞳区域123的光束的情况中，对应于第二光接收元件的棱镜元件142的形状可以形成具有不具有棱镜效应的形状，如图2所示。还能够采用被构造为不具有对应于第二光接收元件的棱镜元件142的偏转部140。
在获取不同视点的图像的情况中，控制部180控制成像模式为如图中所示的多视图成像模式。图像信号产生部170基于多个所述第一光接收元件的成像信号和多个所述第二光接收元件的成像信号产生不同视点的图像的图像信号。
根据这种成像模式，微透镜152的屈光力限制可以由所述多个光接收元件162接收的光束所通过的光瞳的尺寸。由于棱镜元件142可以控制可以由每个光接收元件162接收的光束所通过的光瞳区域的位置，因此可以适当地分开光瞳区域。因此，光学装置115可以采用单个透镜***100在单次拍摄中获得左视图图像和右视图图像。这使得能够实现多视图照相功能的紧凑安装。
图4示意性地示出偏转部140和微透镜部150的配置的一种示例。该示例是用于实施参照图1-3描述的三种成像模式的配置的一种示例。在该示例中，偏转部140中包括的多个棱镜元件142是由折射率彼此不同的流体的界面形成的流体棱镜元件。棱镜元件142的棱镜角由流体界面的角度限定。
偏转部140具有：适于保持第一流体和第二流体的壳体200；分隔板242；和驱动部290。分隔板242沿着透镜***100的光轴将壳体200的内部分隔成用第一流体填充的第一流体区域210和用第二流体填充的第二流体区域220。第一流体和第二流体的折射率彼此不同并具有像水和油一样在接触状态中彼此不混溶的性质。第一流体和第二流体的组合的示例包括PDMS(聚二甲基硅氧烷，Poly-Dimethyl-Siloxane)和纯水的组合。在这里，假设第一流体的折射率大于第二流体。优选地，第一流体和第二流体的密度大致相同。
分隔板242具有对应于形成多个棱镜元件142a-142d的位置形成的多个通孔250a-250d。棱镜元件142a-142d形成在分别形成通孔250a-250d的位置处。从壳体200的物体侧或图像侧观看通孔250的形状可以为正方形、矩形、梯形、圆形、椭圆形等，并且可以为其它多种形状。
由诸如玻璃之类的透明材料制成的透明部形成在壳体200的物体侧和图像侧。透明部形成在对应于通孔250、微透镜152和光接收元件162的位置，使得物体光束在入射在对应的微透镜152之前通过形成在物体侧表面上的透明部、通孔250和形成在图像侧的透明部。将注意到，壳体200的整个物体侧和图像侧可以由诸如玻璃之类的透明材料制成。
分隔板242包括分隔部240-1至240-5。通孔250由彼此相对的分隔部240之间的空间形成。分隔部240防止第一流体和第二流体之间的接触。第一流体和第二流体在通孔250内开始彼此接触并形成用作棱镜元件142的界面。
通孔250a具有侧表面部252a和侧表面部254a。侧表面部252a和侧表面部254a分别是彼此相对的分隔部240-1和分隔部240-2的侧表面部。侧表面部252a沿着透镜***100的光轴方向具有第一厚度，而侧表面部254a沿着透镜***100的光轴方向具有第二厚度。简言之，通孔250a形成为由包括厚度彼此不同的分隔板242的侧表面部252a和侧表面部254a的侧表面包围。例如，当通孔250a具有正方形开口时，通孔250a形成为由侧表面部252a、侧表面部254a、以及连接侧表面部252a和第二侧表面部254a的两个侧表面部包围。在这里，假设第二厚度大于第二厚度。
通孔250b具有侧表面部252b和侧表面部254b。侧表面部252b和侧表面部254b分别是彼此相对的分隔部240-2和分隔部240-3的侧表面部。侧表面部252b沿着透镜***100的光轴方向具有第一厚度，而侧表面部254b沿着透镜***100的光轴方向具有第二厚度。与通孔250a不同，通孔250b沿设置多个通孔250的方向顺序地具有带有第一厚度的侧表面部252b和带有第二厚度的侧表面部254b。由于其它方面与通孔250a相同，因此省略它们的描述。
通孔250c具有侧表面部252c和侧表面部254c。侧表面部252c和侧表面部254c分别是彼此相对的分隔部240-3和分隔部240-4的侧表面部。侧表面部252c沿着透镜***100的光轴方向具有第一厚度，而侧表面部254c沿着透镜***100的光轴方向具有第二厚度。通孔250d具有侧表面部252d和侧表面部254d。侧表面部252d和侧表面部254d分别是彼此相对的分隔部240-4和分隔部240-5的侧表面部。类似于通孔250b的形状的通孔250d沿着透镜***100的光轴方向具有第二厚度，而侧表面部254d沿着透镜***100的光轴方向具有第一厚度。简言之，分隔板242具有由以重复方式交替形成的、具有通孔250a的形状的通孔和具有通孔250b的形状的通孔构成的通孔列。
当第一流体区域210中填充的第一流体的压力被设置为处于具体压力时，形成对应于该压力的平面界面，以便平衡流体和表面张力之间的压力差。当第一流体的压力被设置为处于第一压力以在其中第二流体填充在每个通孔250中的状态中被平衡时，形成在附图中以虚线示出的流体界面，像棱镜元件282。例如，该界面在每个通孔250中由侧表面部252a在流体区域210侧的端部和第二侧表面部254a在流体区域210侧的端部支撑。
由于分隔板242在第一流体侧具有平面端面，并且该端面平行于图像侧壳体200，因此以虚线示出的界面基本上没有棱镜效应。因此，光接收元件162可以接收通过出射光瞳120的在光轴周围的区域的光束。在以图1和2中描述的成像模式进行成像时，控制部180应当只控制流体区域210的压力，以便将该界面维持成在该附图中以虚线示出的形状。
相反，当第一流体的压力从第一压力增加至第二压力以在第一流体填充在每个通孔250中的状态中被平衡时，界面的位置移动至第二流体侧，并且形成在附图中以实线示出的界面，像棱镜元件281。例如，该界面在每个通孔250a中由侧表面部252a在第二流体区域220侧的端部和分隔板242a在流体区域210侧的端部支撑。该界面具有对应于侧表面部的形成每个通孔250的厚度的倾度。假设通孔250a中的界面的倾度和通孔250b中的界面的倾度分别称为第一倾度和第二倾度，则形成其中具有第一倾度的棱镜角和具有第二倾度的棱镜角交替重复的棱镜柱。因此，控制部180可以通过控制保持第一流体的流体区域210的内部压力控制该界面相对于光轴的倾度。
当形成棱镜柱时，由于微透镜152和棱镜元件的功能，对应于通孔250a和通孔250c的光接收元件162a和光接收元件162c接收通过左光瞳区域124的光束。相反，对应于通孔250b和通孔250d的光接收元件162b和光接收元件162d接收通过右光瞳区域122的光束。因此，图像信号产生部170可以通过以交替方式选择光接收元件来产生图像信号而产生右视图图像和左视图图像。
控制部180通过控制与第一流体区域210连通的流体区域230内的压力控制第一流体的压力。更具体地，壳体200具有与流体区域230内的第一流体接触的弹性表面280。而且，偏转部140具有适于移位弹性表面280以控制流体区域230的体积的驱动部290。作为驱动部290，可以设置压电元件。压电元件可以为压电装置。控制部180控制施加至压电元件的电压以改变压电元件的形状，以便沿伸缩方向298移位压电元件的与弹性表面280接触的顶端。
在沿着通孔250的侧表面部将第一流体和第二流体之间的界面移向物体侧的情况中，控制部180沿减小流体区域230的体积的方向移动驱动部290的顶端。结果，第一流体的内部压力增加并且界面移向物体侧。在沿着通孔250的侧表面部将第一流体和第二流体之间的界面移向图像侧的情况中，控制部180沿增加流体区域230的体积的方向移动驱动部290的顶端。结果，第一流体的内部压力降低并且界面移向图像侧。
因此，控制部180可以采用流体区域210的内部压力控制界面在通孔250的第一侧向部中的位置和界面在与第一侧向部相对的第二侧向部中的位置，从而控制界面相对于光轴的倾度，其结果是可以控制棱镜元件的倾度。
在该示例中给出微透镜部150的结构的描述。在该示例中，微透镜部150中包括的多个所述微透镜152为由折射率彼此不同的流体之间的界面形成的流体微透镜。微透镜152的屈光力由界面的形状限定。
微透镜部150具有：适于保持第一流体和第二流体的壳体400；分隔板442；和驱动部490。壳体400的物体侧和壳体200的图像侧可以一体地形成。分隔板442沿着透镜***100的光轴将壳体400分隔成由第一流体填充的第一流体区域310和由第二流体填充的第二流体区域320。虽然棱镜元件142的界面和微透镜152的界面可以由相同的流体组合形成，如在该示例中一样，但自然应当理解，不同的流体组合可以用于棱镜元件142和微透镜152。
由诸如玻璃之类的透明材料制成的透明部形成在壳体400的物体侧和图像侧，如在壳体200中一样。像分隔板242一样，分隔板442具有对应于形成所述多个光接收元件162的位置形成的多个通孔。多个所述微透镜152可以由多个所述通孔中的每一个中的第一流体和第二流体之间的界面形成。将注意到，以与棱镜元件142的界面相同的工艺形成微透镜152的界面。因此，以专注于与偏转部140的差异的方式给出微透镜部150的结构的描述。
分隔板442包括分隔部440-1至440-5。第一流体和第二流体在比分隔板442更靠近流体区域320的一侧开始彼此接触，并且形成用作微透镜152的界面。与分隔板242不同，分隔板442沿光轴方向可以具有相同的厚度。分隔板442至少在流体区域320侧具有与垂直于光轴的平面平行的表面。
如在棱镜元件142的情况中一样，通过控制流体区域310的内部压力，控制微透镜152的形状。假设形成在流体区域320侧的通孔的两端上的平面界面的压力称为标准压力，则流体区域310中填充的第一流体被维持在标准压力或更高。当第一流体的压力形成为大于标准压力，形成在该附图中如由虚线示出的界面。简言之，当界面的位置由流体区域320侧的通孔的两端支撑时，形成拱形界面，从而在通孔的中心附近在物体侧具有顶点。在在该附图中以虚线示出的状态中，多个所述微透镜152分别具有第一屈光力。
如果所述压力增加的更高，则形成该附图中以实线示出的界面。简言之，当界面的位置由流体区域320侧的通孔的两端支撑时，形成拱形界面，从而在通孔中具有靠近物体侧定位的顶点。在在该附图中以实线示出的状态中，多个所述微透镜152分别具有第二屈光力。
在以图2中描述的成像模式进行成像的情况中，控制部180应当只控制流体区域310的压力，以便将界面维持成在该附图中以虚线示出的形状。在以图1和3中描述的成像模式进行成像的情况中，控制部180应当只控制流体区域310的压力，以便将界面维持成在该附图中以实线示出的形状。
控制部180通过控制与流体区域310连通的流体区域330内的压力控制壳体400中的第一流体的压力。与在壳体200的情况中一样，壳体400具有与流体区域330内的第一流体接触的弹性表面。而且，微透镜部150具有适于移位弹性表面以控制流体区域330的体积的驱动部490。驱动部490可以具有与驱动部290相同功能和操作。控制部180通过使驱动部490移位壳体400中形成的弹性表面控制流体区域310的内部压力，如在控制驱动部290的情况中一样。通过使驱动部490减小流体区域330的体积，控制部180控制界面的形状从该附图中的虚线的形状改变成实线的形状。
因此，控制部180可以通过控制界面的形状控制多个所述微透镜152的形状。更具体地，控制部180可以通过控制流体区域310的内部压力控制多个所述微透镜152的形状。
在该示例中给出光接收部160的结构的描述。光接收部160具有多个滤色器260、遮光部262和所述多个光接收元件162。所述多个滤色器260对应于所述多个光接收元件162设置。每个滤色器260选择性传输通过对应的棱镜元件142和微透镜152的物体光束中具有预定波长带的物体光束，并使对应的光接收元件162接收该光束。
为了防止相邻像素之间的干扰，遮光部262具有划分所述多个光接收元件162的各个光接收开口的开口，该开口形成在对应于所述多个光接收元件162中的每一个的位置处。所述多个光接收元件162分别接收通过对应的开口的光束并产生通过光电转换形成成像信号的电压信号。
在这里，在以图2中示出的成像模式进行成像的情况中，控制部180在控制棱镜元件142的界面垂直于透镜***100的光轴的同时将多个所述微透镜152的形状控制为具有第一屈光力的形状，并露出光接收部160。在以图1中示出的成像模式进行成像的情况中，控制部180在将多个所述微透镜152的形状控制为具有第二屈光力的形状的同时控制棱镜元件142的界面垂直于透镜***100的光轴，并露出光接收部160。在以图3中示出的成像模式进行成像的情况中，控制部180在控制棱镜元件142的界面相对于透镜***100的光轴倾斜的同时将多个所述微透镜152的形状控制为具有第二屈光力的形状，并在该状态中露出光接收部160。控制部180使得能够通过至少在这三种成像模式中的两种成像模式之间进行切换获取图像。
图5示出偏转部140的沿着垂直于光轴的平面截取的示意性横截面。该图显示图4的横截面AA。假设物体光束向着页面行进，其中以虚线示意性地示出光接收元件162的位置，用作参考。如在该图中所示，分隔板242具有形成矩阵形式的通孔250。光接收元件162还设置在对应于通孔250的位置处。更具体地，通孔250和所述多个光接收元件162被布置成矩阵形式。通孔250和光接收元件162沿行方向350和列方向360以大致相等的间距设置。
更具体地，分隔部240-1，分隔部240-2，分隔部240-3和分隔部240-4为延伸列方向360延伸的部件。这些列之间的空间由沿行方向350的部件分隔。结果，除了通孔250a-250d之外，还形成沿行方向350的多列通孔。例如，沿行方向350排列的多列通孔形成在以通孔250a开始的行中，在以通孔250e开始的行中，和在以通孔250f开始的行中。
如参照图4描述的那样，分隔部240-1在侧面具有带有沿着透镜***100的光轴方向的第一厚度的侧表面部。分隔部240-2在两个侧面上具有带有沿着透镜***100的光轴方向的第二厚度的侧表面部。分隔部240-3在两个侧面上具有沿着透镜***100的光轴方向的第一厚度的侧表面部。分隔部240-4在两个侧面上具有带有沿着透镜***100的光轴方向的第二厚度的侧表面部。简言之，分隔板242具有沿行方向350交替定位的分隔部240，分隔部240具有厚度不同的侧表面部。结果，具有第一棱镜角的多个棱镜元件和具有第二棱镜角的多个棱镜元件交替地布置成多行。
因此，通孔250由第一分隔部和第二分隔部形成，第一分隔部在两个侧面上具有带有沿着透镜***100的光轴方向的第一厚度的侧表面部，第二分隔部在两个侧面上具有带有沿着透镜***100的光轴方向的第二厚度的侧表面部。更具体地，每个通孔250由第一分隔部的侧表面部和邻近第一分隔部的第二分隔部的侧表面部形成。
而且，通孔250a-250d经由流体区域210连通。虽然可以将流体区域210划分成多个区域，但也没有必要划分流体区域210。当划分流体区域210时，驱动部设置到间隔开的所述多个流体区域210中的每一个，并且每个驱动部控制对应的流体区域210内的第一流体的压力。在该附图中的示例中，驱动部290、驱动部291和驱动部292被设置用于每一行。结果，与其中由一个驱动部控制第一流体区域的内部压力的情况相比，可以迅速地控制棱镜元件。即使在其中流体区域210未被划分成多个区域并且所有通孔都在流体区域210中连通的情况中，也可以设置多个驱动部。也就是说，可以由多个驱动部控制第一流体区域210的内部压力。
将注意到，通孔以矩阵形式形成在微透镜部150的分隔板442中，如在分隔板242的情况中一样。微透镜部150的流体区域310也可以被划分成多个区域，并且可以对应于间隔开的所述多个流体区域310中的每一个设置驱动部，如在流体区域210中的情况中一样。即使在其中流体区域310未被划分成多个区域并且所有通孔都在流体区域310中连通的情况中，也可以设置多个驱动部。将注意到，微透镜部150的流体区域310可以在每一行或每一列中被划分成多块。流体区域310也可以被划分成包括多行和/或多列的多个块。控制部180可以进行控制使得微透镜152具有在每一个块中不同的屈光力。例如，控制部180可以进行控制使得微透镜152的屈光力在来自未被聚焦的物体的光束通过的一个或多个块中比在来自聚焦物体的光束通过的一个或多个块中小。这使得能够产生在聚焦物体区域中具有高分辨率和在未聚焦背景区域中具有低噪声的图像。
图6示出由成像设备10产生的图像的一种示例。成像设备10通过以图3中示出的多视图成像模式进行成像产生右视图图像410和左视图图像420。右视图图像410包括为远离成像设备10定位的长距离物体的图像的长距离物像414和为比长距离物体更近地定位的短距离物体的图像的短距离物像412。左视图图像420包括为长距离物体的图像的长距离物像424和为短距离物体的图像的短距离物像422。
长距离物像414为长距离物体的由接收通过右光瞳区域122的光束的光接收元件162形成的图像，而长距离物像424为长距离物体的由接收通过左光瞳区域124的光束的光接收元件162形成的图像。在图像区域中，长距离物像414形成在从形成长距离物像424的位置向左移位的位置处。
当短距离物像412像长距离物像414一样形成在从形成长距离物像424的位置向左移位的位置处时，短距离物像412从短距离物像422的位置极大地移位定位。因此，当右视图图像410和左视图图像420呈现到观察者的右眼和左眼时，比由透镜***100聚焦的物体更靠近成像设备10定位的物体看起来好像它存在于更靠近观察者的前侧的位置处。结果，成像设备10可以通过多视图成像模式提供带有距离感觉的立体图像。
当棱镜元件142的棱镜角设为0时，多视图成像模式改变至高分辨率成像模式。在高分辨率成像模式中，由通过中心光瞳区域123的光通量形成的图像被形成，以便获得在某种意义上具有作为视点的中心的图像。因此，当长距离物体和距离物体在实际空间中定位在关于成像设备10的左右方向的中心处时，它们的图像，短距离物像432和长距离物像434形成在中央视图图像430中沿水平方向的中心处。
当微透镜152的屈光力减小至第一屈光力时，多视图成像模式改变至低噪声成像模式。在低噪声成像模式中，像高分辨率成像模式一样，获得在某种意义上具有作为视点的中心的中央视图图像450。在中央视图图像450中，可以产生噪声被抑制的短距离物像452和长距离物像454。
因此，通过控制光学装置115，控制部180可以通过切换成像模式获得图像。控制压力使得能够以非常高的速度改变由流体界面形成的棱镜元件142和微透镜152的形状。因此，可以在以非常高的速度切换成像模式的情况下获得图像。
将注意到，图像记录部190可以将从多视图图像获得的右视图图像410和左视图图像420记录为立体图像。例如，图像记录部190可以合并右视图图像410和左视图图像420并通过视差屏蔽***将它们记录为立体图像。
将注意到，图像记录部190可以采用至少被包括在中央视图图像430和中央视图图像450中的一个中的短距离物像，以由至少在右视图图像410和左视图图像420中的一个中形成的短距离物像产生高清晰度短距离物像，并且可以记录高清晰度短距离物像。图像记录部190可以采用至少被包括在中央视图图像430和中央视图图像450中的一个中的长距离物像，以由至少在右视图图像410和左视图图像420中的一个中形成的长距离物像产生高清晰度长距离物像，并且可以记录高清晰度长距离物像。因此，图像记录部190可以采用至少被包括在中央视图图像430和中央视图图像450中的一个中的具体物像，以由至少在右视图图像410和左视图图像420中的一个中形成的具体物像产生高清晰度具体物像，并且可以记录高清晰度具体物像。即使在在黑暗环境下获取多视图图像、获取模糊的物体的多视图图像、获取物体的包括高空间频率成分的图像的情况中，控制部180通过切换至高分辨率成像模式或低噪声成像模式，并将在所获得的中央视图图像450或中央视图图像430中形成的物像与右视图图像410和左视图图像420合成而获得图像，以便可以从右视图图像410和左视图图像420中形成的图像产生高清晰度物像并记录该高清晰度物像。因此，成像设备10可以提供高清晰度多视图图像。
图7示意性地示出偏转部140的结构的另一种示例。采用图4中示出的偏转部140，可以在其中通孔250填充有第一流体的第一状态中获得右视图图像和左视图图像，并且可以在通孔250填充有第二流体的第二状态中获得中央视图图像。在该附图中示出的偏转部140-1与图4中示出的偏转部140不同之处在于具有在第一状态中获取左视图图像的结构。更具体地，分隔板242中形成的通孔250的形状不同于图4中的偏转部140中的通孔的形状。因此，在此主要描述该差异。
通孔250a-250d由分隔部540中包括的厚度不同的侧表面部形成。更具体地，通孔250a由分隔部540-1中包括的具有第一厚度的侧表面部552a和分隔部540-2中包括的具有第二厚度的侧表面部554a形成。通孔250b-250d类似地由分隔部540-2至540-5中分别包括的具有第一厚度的侧表面部和具有第二厚度的侧表面部形成。
分隔部540-1至540-5在第一流体侧的侧表面大致定位在相同的平面中，如在图2中示出的分隔部240-1至240-5的情况中一样。简言之，分隔板242具有在第一流体侧的平面端面。
当控制第一流体的压力使得第一流体和第二流体在通孔250填充有第一流体的状态中平衡时，形成采用实线示出的界面，如同棱镜元件581。更具体地，具有相同棱镜角的棱镜元件142形成在通孔250中。该棱镜角与在图4的示例中的通孔250a和250c中形成的棱镜角相同。因此，在通孔250填充有第一流体的情况中，可以由光接收元件162接收的光束被限于通过左光瞳区域124的光束。在该状态中，可以采用光接收部160中包括的光接收元件162获取左视图图像。因此，变得能够通过有效地使用光接收部160中包括的光接收元件162的同时获得的高分辨率左视图图像。
在其中在通孔250填充有第二流体的状态中流体被平衡的情况中，形成与图4中的虚线示出的界面相同的像棱镜元件582一样的界面。因此，可以由光接收部160中包括的光接收元件162获取中央视图图像。当获取中央视图图像时，如上所述控制微透镜152的屈光力的大小使得能够在用于获取高分辨率中央视图图像的模式和用于获取低噪声中央视图图像的模式之间进行选择。
图8示意性地示出成像设备80的方框结构的一种示例。根据成像设备80，可以提供具有有效的深景深的成像设备。成像设备80包括透镜***100、光学装置115和光接收部160。虽然成像设备80具有以与在前文中描述的图像信号产生部170、控制部180和图像记录部190相同的方式起作用和运行的功能块，但省略该功能块本身的图示，并且代替的是，图示与其它功能块相关的连接。
成像设备80不同于上述成像设备10，特别是在透镜***100的图像形成特性和光学装置115的内部结构方面。给出与成像设备10不同的功能或操作差异的描述。透镜***100为具有在每个区域中不同的焦距的透镜。例如，透镜***100可以具有为渐进折射透镜的透镜***100a。在该附图中，为便于理解焦距的差异，透镜110a的物体侧光学表面提供在每个区域中不同的焦距。它足以构造透镜***100使得赋予不同焦距的光路由作为整体的透镜***提供，并且因此没有必要由具体透镜的具体光学表面提供焦距的差异。
成像设备80具有景深增加成像模式，其为用于提供有效深景深的成像模式。在该附图中以实线示出棱镜元件142和微透镜152在以景深增加成像模式进行成像的情况中的形状。在景深增加成像模式中，控制部180控制微透镜152成具有第二屈光力的形状。控制部180还提供具有使单独的光接收元件162接收通过透镜***100的出射光瞳120中的两个或更多个光瞳区域的光束的棱镜角的棱镜元件142。
更具体地，棱镜元件142a具有使光接收元件162a接收通过光瞳区域822a的物体光束130a的棱镜角。棱镜元件142b具有使光接收元件162b接收通过光瞳区域822b的物体光束130b的棱镜角。棱镜元件142c具有使光接收元件162c接收通过光瞳区域822c的物体光束130c的棱镜角。通过光瞳区域822b并入射到光接收元件162a中的物体光束130a、通过光瞳区域822b并入射到光接收元件162b中的物体光束130b、和通过光瞳区域822c并入射到光接收元件162c中的物体光束130c将通过透镜110a的彼此不同的光学表面。因此，光接收部160可以采用通过透镜***100的焦距不同的区域的各个光束获取同一物体的图像。
在这里，假设通过透镜***100的具有第一焦距的区域的物体光束130通过光瞳区域822a。还假设通过透镜***100的具有第二焦距的区域的物体光束130通过光瞳区域822b，并且通过透镜***100的具有第三焦距的区域的物体光束130通过光瞳区域822c。
图像信号产生部170基于来自光接收元件162的一部分，像来自接收通过光瞳区域822a的光束的光接收元件162a的成像信号产生对应于第一焦距的图像的信号。图像信号产生部170还基于来自光接收元件162的一部分，像来自接收通过光瞳区域822b的光束的光接收元件162b的成像信号产生对应于第二焦距的图像的图像信号。图像信号产生部170还基于来自光接收元件162的一部分，像来自接收通过光瞳区域822c的光束的光接收元件162c的成像信号产生对应于第三焦距的图像的图像信号。
图像信号产生部170可以通过合并所产生的具有不同焦距的图像产生一个图像。图像记录部190记录在图像信号产生部170中产生的图像。成像设备80可以提供定位在对应于光瞳区域822a-822c中的任意一个的透镜元件的景深内的物体的清晰图像。因此，成像设备80可以具有有效的深景深。
在该示例的景深增加成像模式中，光接收元件162形成选择性地接收通过三个光瞳区域中的具体光瞳区域的光束。出射光瞳120的划分数量不限于三个，并且可以为任何数量，只要它为两个或更多个。因此，在对具有不同焦距的物体进行成像的情况中，控制部180在控制偏转部140的棱镜界面相对于透镜***100的光轴倾斜的同时将多个所述微透镜152的形状控制为具有第二屈光力的形状。图像信号产生部170随后基于多个第一光接收元件的成像信号和多个第二光接收元件的成像信号产生具有第一焦距的图像和具有第二焦距的图像的图像信号。
将注意到，除了景深增加成像模式之外，成像设备80还具有对应于参照图1至7陈述的高分辨率成像模式的成像模式。在该附图中以虚线示出处于这种成像模式的棱镜元件142的棱镜角。在这种成像模式中，仅须以与参照图1至7陈述的高分辨率成像模式相同的方式控制光学装置115，并且因此在此省略对光学装置115的描述。
图9示意性地示出成像设备80中的偏转部140的结构的一种示例。该示例为用于实施参照图1描述的两种成像模式的结构的一种示例。如参照图4和其它附图描述的那样，在该示例中在偏转部140中包括的多个棱镜元件142为由第一流体和第二流体之间的界面形成的流体棱镜元件。其结构与图4中描述的组成部件相同的组成部件由与图4中的附图标记相同的附图标记指示，并且除了它们的差异之外，将省略对它们的描述。
采用图4中示出的偏转部140，可以通过在其中可以获取右视图图像和左视图图像的第一状态和其中可以获取中央视图图像的第二状态之间切换棱镜界面获取图像。更具体地，根据图4中示出的偏转部140的结构，可以在第一状态中同时获取两视点图像。在该示例中的偏转部140与图4中示出的偏转部140的不同之处在于具有在第一状态中同时获取三视点的图像的结构。特别地，分隔板242在第二流体侧的表面形状不同于图4中示出的分隔板242的表面形状。在此以专注于与图4中示出的分隔板242的差异的方式给出描述。
分隔部940-1和分隔部940-2对应于图4中示出的分隔板242中的分隔部240-1和分隔部240-2。更具体地，分隔部940-1的侧表面部942a具有第一厚度，分隔部940-2的侧表面部944a具有第二厚度。假设该附图中的通孔250a为具有与图4中示出的通孔250a相同形状的通孔。
在该示例的分隔板242中，通孔250b由具有第二厚度的侧表面部942b和具有第三厚度的侧表面部944b形成。假设第三厚度大于第一厚度且小于第二厚度。侧表面部942b和侧表面部944b分别由分隔部940-2和分隔部940-3提供。
在该示例的分隔板242中，通孔250c由具有第三厚度的侧表面部942c和具有第四厚度的侧表面部944c形成。假设第四厚度小于第一厚度。侧表面部942c和侧表面部944c分别由分隔部940-3和分隔部940-4提供。在这里，假设第二厚度和第三厚度之间的厚度差不同于第三厚度和第四厚度之间的厚度差。这使得能够区分由分隔部240b形成和由分隔部240c形成的棱镜角。
通孔250d具有与通孔250a相同的形状。通孔250d由具有第一厚度的侧表面部942d和具有第二厚度的侧表面部944d形成。侧表面部942d和侧表面部944d分别由分隔部940-4和分隔部940-5提供。分隔部940-4包括在一侧的具有第二厚度的侧表面部942c和在另一侧的具有第一厚度的侧表面部944d。
在第一状态中，形成像棱镜元件981一样的界面，如由实线示出的那样。通孔250a、通孔250b和通孔250c中形成的棱镜元件具有彼此不同的棱镜角。更具体地，通孔250a中形成的棱镜元件142a具有使光接收元件162a接收通过光瞳区域822a的物体光束的棱镜角。通孔250b中形成的棱镜元件142a具有使光接收元件162b接收通过光瞳区域822b的物体光束的棱镜角。而且，通孔250c中形成的棱镜元件142c具有使光接收元件162c接收通过光瞳区域822a的光束的棱镜角。因此，变得能够将由对应的光接收元件162a-162c接收的光束限制为通过出射光瞳120的彼此不同的光瞳区域。
在第二状态中，形成像棱镜元件982一样的界面，如由垂直于光轴的虚线示出的那样。因此，成像设备80可以用由该界面形成的棱镜元件142以高分辨率成像模式获取图像。
图10示意性地示出光接收部160和物体之间的图像形成关系。附图标记P1，P2和P3分别指示短距离物体、中距离物体和长距离物体的位置。来自位置P3的光束通过提供长焦距的透镜110a的第三光学表面和光瞳区域822a，并在为光接收部160的位置的图像表面1000上形成图像。来自位置P2的光束通过提供中焦距的透镜110b的第二光学表面和光瞳区域822b，并在图像表面1000上形成图像。来自位置P2的光束通过提供短焦距的透镜110a的第一光学表面和光瞳区域822c，并在图像表面1000上形成图像。
因此，成像设备80可以产生定位在下述景深中的任一个内的物体的聚焦图像：透镜***100关于通过光瞳区域822a的景深；透镜***100关于通过光瞳区域822b的景深；和透镜***100关于通过光瞳区域822c的景深。当透镜***100关于通过光瞳区域822b的景深的前端呈现为比透镜***100关于通过光瞳区域822c的景深的后端更靠近成像设备80侧，并且透镜***100关于通过光瞳区域822a的景深呈现为比透镜***100关于通过光瞳区域822b的景深的后端更靠近成像设备80侧时，成像设备80可以产生存在于关于位置P1的景深的前端和关于位置P3的景深的后端之间的范围内的物体的聚焦图像。因此，根据透镜***100和光学装置115，可以扩大有效景深。
图11示意性地示出产生具有扩大的景深的合成图像1150的一种处理示例。作为由图像信号产生部170产生的具有不同焦距的图像的一种示例的短焦图像1110、中焦图像1120和长焦图像1130是由分别通过用于短焦距的第一光学表面、用于中焦距的第二光学表面和用于长焦距的第三光学表面的光束形成的图像。
短焦图像1110包括短距离物像1112、中距离物像1114和长距离物像1116，短距离物像1112为存在于离成像设备80具有短距离的位置P1处的短距离物体的图像，中距离物像1114为存在于离成像设备80具有中距离的位置P2处的中距离物体的图像，长距离物像1116为存在于离成像设备80具有长距离的位置P3处的长距离物体的图像。用于短焦距的第一光学表面可以对来自光接收部160上的短距离位置P1的物体光束进行成像。因此，短距离物像1112是短距离物像1112、中距离物像1114和长距离物像1116中最清晰的图像。
中焦图像1120包括为短距离物体的图像的短距离物像1122、为中距离物体的图像的中距离物像1124和为长距离物体的图像的长距离物像1126。用于中焦距的第二光学表面可以对来自光接收部160上的中距离位置P2的物体光束进行成像。因此，中距离物像1124是短距离物像1122、中距离物像1124和长距离物像1126中最清晰的图像。
长焦图像1130包括为短距离物体的图像的短距离物像1132、为中距离物体的图像的中距离物像1134和为长距离物体的图像的长距离物像1136。用于长焦距的第三光学表面可以对来自光接收部160上的长距离位置P3的物体光束进行成像。因此，长距离物像1136是短距离物像1132、中距离物像1134和长距离物像1136中最清晰的图像。将注意到，物像的清晰度在该附图中由线的细度表示。
图像信号产生部170通过使用短距离物像1112、中距离物像1124和长距离物像1136产生合成图像1150。结果，变得能够产生包括短距离物像1152、中距离物像1154和长距离物像1156的合成图像1150，短距离物像1152、中距离物像1154和长距离物像1156中的每一个都是清晰图像。将注意到，通过用于最长焦距的第三光学表面形成的长焦图像1130是短焦图像1110、中焦图像1120和长焦图像1130中具有最高放大倍率的图像。图像信号产生部170在合成之前修正对应于每个光学表面的焦距的每个物像的放大倍率。图像信号产生部170可以根据长焦图像1130的放大倍率修正短距离物像1112和中距离物像1124的放大倍率，并且可以将它们与长焦图像1130合成在一起。
将会注意到，由通过不同光瞳表面的光束形成的图像形成在根据它们的焦点状态和物体距离偏移的位置处，如参照图6描述的那样。为便于理解，示出短焦图像1110、中焦图像1120和长焦图像1130中的各个物像，它们的偏移被强调。图像信号产生部170可以产生合成图像1150，其中物像分别对应于聚焦度最高的短距离物像1112的位置、聚焦度最高的中距离物像1124的位置和聚焦度最高的长距离物像1136的位置定位在合成图像1150中。结果，图像信号产生部170可以产生合成图像1150，其中移位视点受到影响，并且清晰度降低。
图12为示意性地示出偏转部140的结构的另一种示例的视图。图9中示出的偏转部140能够在第一状态中采用通过出射光瞳120中的三个不同的光瞳区域的光通量获取图像，并且能够在第二状态中采用通过出射光瞳120中的一个光瞳区域的光通量获取图像。该示例的偏转部140被构造为具有作为流体界面的状态的三种状态，并能够在这些状态中的每一个采用通过三个不同光瞳区域的光通量获取图像。特别地，分隔板242在第一流体侧和第二流体侧的表面形状以及形成通孔250的侧表面部的结构不同于图9中示出的分隔板242的那些表面形状和结构。在此将以专注于差异的方式给出描述。
该示例的通孔250a由分隔部640-1中包括的具有第一厚度的侧表面部642a和分隔部640-2中包括的具有第四厚度的侧表面部644a形成。假设第四厚度大于第二厚度。在该示例的通孔250a中，通过连接第二流体侧上的两个侧表面部的端点形成的界面具有与形成在图9中示出的第二流体侧的通孔250a的界面相同的棱镜角。因此，由该界面形成的棱镜元件将由光接收元件162a接收的光束限制为通过光瞳区域822a的光束。如该附图中的虚线所示，通过连接该示例的通孔250a中的第一流体侧上的两个侧表面部的端点形成的界面具有从垂直于光轴的平面倾斜的棱镜角。具有这种棱镜角的棱镜元件142a将由光接收元件162a接收的光束限制为通过出射光瞳120中的在光轴的中心和光瞳区域822c之间的光瞳区域的光束。
该示例的通孔250b由分隔部640-2中包括的具有第四厚度的侧表面部642b和分隔部640-3中包括的具有第四厚度的侧表面部644b形成。分隔部640-2和分隔部640-3沿光轴方向定位在相同的位置处。因此，垂直于光轴的界面形成在第二流体侧的端点和第一流体侧的端点二者上。因此，通孔250b中形成的界面将由光接收部160b接收的光束限制为通过在出射光瞳120中的光轴附近的区域的光束。
该示例的通孔250c由分隔部640-3中包括的具有第四厚度的侧表面部642c和分隔部640-4中包括的具有第一厚度的侧表面部644c形成。在该示例的通孔250c中，通过连接第二流体侧上的两个侧表面部的端点形成的界面具有与形成在图9中示出的第二流体侧的通孔250c的界面相同的棱镜角。因此，由该界面形成的棱镜元件将由光接收元件162c接收的光束限制为通过光瞳区域822c的光束。如该附图中的虚线所示，在该示例的通孔250c中，通过连接第一流体侧上的两个侧表面部的端点形成的界面具有从垂直于光轴的平面倾斜的棱镜角。具有这种棱镜角的棱镜元件142c将由光接收元件162c接收的光束限制为通过出射光瞳120中的在光轴的中心和光瞳区域822a之间的光瞳区域的光束。
通孔250d由分隔部640-3中包括的具有第一厚度的侧表面部642d和分隔部640-5中包括的具有第四厚度的侧表面部644d形成。分隔部640-5为与分隔部640-2相同的部件。因此，通孔250d中形成的棱镜元件类似于通孔250a中形成的棱镜元件。
而且，根据该示例的分隔板242，形成在该附图中以虚点线示出的棱镜元件，如棱镜元件680-2。以虚点线示出的棱镜元件具有棱镜角，该棱镜角的倾度小于以实线示出的如在棱镜元件680-1中的棱镜角的倾度且大于以虚线示出的如在棱镜元件680-3中的棱镜角的倾度。参照图13描述用于稳定地保持在该附图中以虚点线示出的棱镜元件的结构。
根据该示例的偏转部140，可以在如在该附图中以实线、虚点线和虚线示出的三种状态中控制流体界面。这使得能够获得具有棱镜角的不同组合的图像。参照图14描述在三种界面状态中获得的景深。
图13示出分隔板242的修改示例。通过专注于图12中示出的分隔板242并且特别地专注于图12中的B部分描述分隔板242的修改示例。
在侧表面部642a中形成有向着通孔250a的内部突出的突出部700和突出部701。在侧表面部644a中形成有向着通孔250a的内部突出的突出部702、突出部703和突出部704。所有的突出部都具有大到足以捕获流体界面的厚度。突出部703沿光轴方向比突出部700更靠近流体区域220定位。
在第一状态中，界面形成在突出部700的为流体区域220侧的端部的顶端和突出部702的为流体区域220侧的端部的顶端之间，并且这用作棱镜元件680-1。在第二状态中，界面形成在突出部701的为流体区域210侧的端部的顶端和突出部704的为流体区域210侧的端部的顶端之间，并且这用作棱镜元件680-3。在第三状态中，界面形成在突出部700的为流体区域220侧的端部的顶端和侧表面部644a的突出部703的顶端之间，并且这用作棱镜元件680-2。
根据本示例，侧表面部642a和侧表面部644a具有突出部，使得流体界面容易由这些突出部的顶端捕获。这使得能够稳定地控制棱镜角。
在该示例中关注于图12中的B部分，并且描述通孔250a中形成的突出部。自然应当理解，突出部可以形成在分隔板242中包括的所有通孔250的预期位置处以捕获界面，并且突出部也可以形成在参照图1至11描述的分隔板242的通孔250的任何示例中的预期位置处以捕获界面。
图14示意性地示出使得能够在棱镜元件142的三种状态中的每一种进行图像形成的物***置的一种示例。光接收元件162可以接收的光通量的焦距可以由通孔250a、通孔250b和通孔250c形成的界面确定，并且从而确定光接收部160上的使得能够进行图像形成的物***置。因此，在该附图中，使得能够进行图像形成的物***置由添加至通孔250的附图标记的后缀表示。
成像设备80采用参照图12和13描述的棱镜元件142的三种状态作为景深不同的成像模式。更具体地，它们用作大景深模式、中景深模式和小景深模式。如参照图12说明的那样，根据通孔250b中形成的界面，在所有状态中由通过光轴附近的光瞳区域的光通量形成物像。因此，在通孔250b中的界面中，使得能够进行图像形成的物***置在任一种模式中都是恒定的。
大景深模式对应于其中形成在图12中以实线示出的界面的状态。通孔250a和通孔250c中形成的界面具有倾度相对大的棱镜角。因此，根据通孔250a中形成的棱镜元件，来自相对远的物***置a的物体光束在光接收部160上被成像。而且，根据通孔250c中形成的棱镜元件，来自相对近的物***置c的物体光束在光接收部160上被成像。
中景深模式对应于其中形成在图12中以虚点线示出的界面的状态。通孔250a和通孔250c中形成的界面形成其倾度小于大景深模式的倾度的棱镜。因此，物***置a定位成比大景深模式中的物***置a更靠近成像设备80。而且，物***置c定位成比大景深模式中的物***置c更远。
小景深模式对应于其中形成在图12中以点线示出的界面的状态。通孔250a和通孔250c中形成的界面形成其倾度被反转且远小于中景深模式的倾度的棱镜。因此，物***置c定位成比中景深模式中的物***置a更靠近成像设备80。而且，物***置a定位成比大景深模式中的物***置c更远。
因此，当物***于相对大的距离范围中时，成像设备80以大景深模式获取图像并进行图11中示出的合成处理，以便可以获得清晰的物像。与此相反，当物体集中在小的距离范围中时，成像设备80以小景深模式获取图像并进行图11中示出的合成处理，以便可以获得清晰的物像。当物***于某个距离范围中时，成像设备80以中景深模式获取图像并进行图11中示出的合成处理，以便可以获得清晰的物像。因此，成像设备80可以基于离需要被分辨的物体的距离选择任一种成像模式。成像设备80可以基于来自成像设备80的用户的指示选择任一种成像模式，并且可以基于物体上的距离测量信息选择任一种成像模式。
成像设备80还可以通过在大景深模式、中景深模式和小景深模式中切换多个模式而多次获取图像。成像设备10还从通过切换模式获得的多个图像选择聚焦度最高的物像，并且可以如图11中所示的那样合成它们。这使得能够提供通过极小的距离分辨能力聚焦的物像。
图15为示意性地示出透镜***的另一种示例的视图。该示例示出参照图8至14描述的透镜***100的另一种示例。在一个示例中透镜***100的透镜110a被构造为渐进折射透镜。该示例的透镜***1300中包括的透镜1310a提供根据离光轴的距离而不同但在位于离光轴相等距离处的光学表面上相等的焦距。透镜***1300具有在某种意义上是同心地分布的屈光力。该示例的透镜***1300在光轴的中心处具有短焦距并且随着远离光轴而具有较长的焦距。
在该示例的透镜***1300中，由光接收元件162接收的物体光束限于通过透镜***1300的出射光瞳1320中的局部光瞳区域1322a-1322c中的任一个光瞳区域的光束，该光瞳区域定位在离光轴的不同距离处。更具体地，偏转部140中包括的棱镜元件142a-142c的棱镜角被控制为分别使对应的光接收元件162接收来自各个局部光瞳区域1322a-1322c的光束的角度。由于偏转部140的用于控制棱镜元件142的棱镜角的结构和具体控制细节类似于参照图8至14描述的结构和具体细节，因此省略对它们的描述。
如参照图1至14描述那样，该示例的透镜***1300的有效景深也可以增加。而且，在图1至15中，已经通过关注于其焦距连续地变化的透镜***给出了描述，虽然其焦距不连续地变化的透镜***可以用作成像设备80的透镜***。它具有这样的能力：微透镜部150中包括的微透镜152可以将光瞳的宽度限制到焦距差可忽略的程度。因此，控制部180可以控制微透镜152的屈光力以将光瞳的宽度限制到焦距差可忽略的程度。控制部180可以根据对应的棱镜元件142的棱镜角控制微透镜152的屈光力，以便根据每个焦距将光瞳的宽度限制到不同。
虽然已经使用实施例描述了本发明，但本发明的技术范围不限于在实施例中描述的范围。对本领域技术人员来说明显的是，多种配置或修改可以应用所公开的实施例。根据权利要求的描述明白的是，结合这种配置和修改的结构也应当被结合在本发明的技术范围内。
应当主要，为采用″在先″和″在......之前″之类的措词具体地阐述诸如权利要求、说明书和附图中示出的设备、***程序和方法中的诸如操作、程序、步骤和阶段之类的每种处理的执行顺序，并且除非在先处理的输出用在后续处理中，否则可以以任意顺序执行它们。即使为方便其间通过采用诸如″首先″和″接下来″之类的措词描述权利要求、说明书和附图中的操作流程，这并不意味着应当以此顺序执行该操作流程。
{附图标记列表}
10，80成像设备，100，1300透镜***，110，1310透镜，115光学装置，120，1320出射光瞳，122右光瞳区域，123中心光瞳区域，124左光瞳区域，130物体光束，140偏转部，142棱镜元件，150微透镜部，152微透镜，160光接收部，162光接收元件，170图像信号产生部，180控制部，190图像记录部，200，400壳体，210，220，230，310，320，330流体区域，240，440，540，640，940分隔部，242，442分隔板，250通孔，252，254，552，554，642，644，942，944侧表面部，260滤色器，262遮光部，281，282，581，582，981，982，680棱镜元件，290，291，292，490驱动部，298伸缩方向，280弹性表面，350行方向，360列方向，410右视图图像，412，422，432，452短距离物像，414，424，434，454长距离图像，420左视图图像，430，450中央视图图像，700，701，702，703，704突出部，822光瞳区域，1000图像表面，1110短焦图像，1120中焦图像，1130长焦图像，1112，1122，1132，1152短距离物像，1114，1124，1134，1154中距离物像，1116，1126，1136，1156长距离图像，1150合成图像，1322局部光瞳区域

Claims (10)

1.一种成像装置，该成像装置用于适于通过图像形成透镜对物体进行成像的成像设备，该成像装置包括：
具有多个光接收元件的光接收部；
具有多个微透镜的微透镜部，所述多个微透镜分别设置为对应于所述多个光接收元件以使对应的光接收元件接收通过图像形成透镜的物体光束；
控制部，该控制部适于控制所述多个微透镜的形状，以控制图像形成透镜的出射光瞳中的、将由所述多个光接收元件中的每一个接收的光束所通过的光瞳区域；和
图像信号产生部，该图像信号产生部适于基于所述多个光接收元件的成像信号产生物体的图像的图像信号。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个微透镜中的每一个为由折射率彼此不同的第一流体和第二流体之间的界面形成的流体微透镜，并且
控制部通过控制所述界面的形状控制所述多个微透镜的形状。
3.根据权利要求1或2所述的成像装置，其中
控制部将微透镜的形状控制为从具有第一屈光力的形状改变为具有大于第一屈光力的第二屈光力的形状，从而限制将由所述多个光接收元件接收的光束所通过的光瞳区域的尺寸。
4.根据权利要求3所述的成像装置，还包括：
具有多个第一偏转光学元件的偏转部，第一偏转光学元件设置为分别对应于所述多个光接收元件中的多个第一光接收元件，使得在所述多个微透镜被控制为具有第二屈光力的形状时对应的第一光接收元件经由对应的微透镜接收通过出射光瞳中的第一光瞳区域的物体光束。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中
偏转部还包括多个第二偏转光学元件，第二偏转光学元件设置为分别对应于所述多个光接收元件中的多个第二光接收元件，使得在所述多个微透镜被控制为具有第二屈光力的形状时对应的第二光接收元件经由对应的微透镜接收通过出射光瞳中的第二光瞳区域的物体光束。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其中
所述多个第一偏转光学元件和所述多个第二偏转光学元件中的每一个为由折射率彼此不同的第三流体和第四流体之间的界面形成的流体棱镜元件，该流体棱镜元件形成棱镜界面，并且
控制部在第一成像模式和第二成像模式之间进行切换，第一成像模式适于通过在控制棱镜界面垂直于图像形成透镜的光轴的同时将所述多个微透镜控制为具有第一屈光力的形状而进行成像，第二成像模式适于通过在控制棱镜界面相对于图像形成透镜的光轴倾斜的同时将所述多个微透镜控制为具有第二屈光力的形状而进行成像。
7.根据权利要求6所述的成像装置，其中
在获取不同视点的图像的情况下，控制部将成像模式控制为第二成像模式，并且
图像信号产生部基于所述多个第一光接收元件的成像信号和所述多个第二光接收元件的成像信号产生不同视点的图像的图像信号。
8.根据权利要求6所述的成像装置，其中
图像形成透镜为在每个区域中具有不同焦距的透镜，使得通过图像形成透镜的具有第一焦距的区域的物体光束通过第一光瞳区域，而通过图像形成透镜的具有第二焦距的区域的物体光束通过第二光瞳区域，
在对具有不同焦距的物体进行成像的情况下，控制部将成像模式控制为第二成像模式，并且
图像信号产生部基于所述多个第一光接收元件的成像信号和所述多个第二光接收元件的成像信号产生具有第一焦距的图像和具有第二焦距的图像的图像信号。
9.根据权利要求2所述的成像装置，其中
微透镜部具有：
透镜壳体，该透镜壳体适于在其中保持第一流体和第二流体；和
分隔板，该分隔板适于将透镜壳体的内部分隔成由第一流体填充的第一流体区域和由第二流体填充的第二流体区域，其中
分隔板具有对应于所述多个光接收元件形成的多个通孔，
所述多个微透镜由所述多个通孔中的每一个中的第一流体和第二流体之间的界面形成，并且
控制部通过控制第一流体区域的内部压力控制微透镜的形状。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的成像装置，其中
偏转部具有：
棱镜壳体，该棱镜壳体适于保持第三流体和第四流体；和
分隔板，该分隔板适于将棱镜壳体的内部沿所述光轴分隔成由第三流体填充的第三流体区域和由第四流体填充的第四流体区域，其中
分隔板具有对应于形成所述多个流体棱镜元件的位置形成的多个通孔，并且
控制部通过采用第三流体区域的内部压力控制棱镜界面在所述多个通孔的第一侧向部中的位置和棱镜界面在与第一侧向部相对的第二侧向部中的位置，控制棱镜界面相对于光轴的倾度。
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