JP6217918B2 - アレイ状光学素子、撮像用部材、撮像素子、撮像装置および測距装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1の撮像装置Aを示す模式図である。本実施形態の撮像装置Aは、V0を光軸とするレンズ光学系Lと、レンズ光学系Lの焦点近傍に配置されたアレイ状光学素子Kと、撮像素子Nと、第1の信号処理部C1とを備える。
実施の形態2は、アレイ状光学素子を撮像面上に形成したという点で、実施の形態1と異なる。ここでは、本実施形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
実施の形態3は、領域D1と領域D2とが所定距離を介して離間しているという点で実施の形態1、2と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
実施の形態4は、絞りによって分離された領域D1とD2の位置を変更できるという点で実施の形態3と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態3と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
実施の形態5においては、絞りによって分離された領域D1とD2の位置をさらに高い分解能で変更できる。
本実施の形態6は、領域D1に光を入射させる第1Aの反射部材(反射面)および第1Bの反射部材(反射面)と、領域D2に光を入射させる第2Aの反射部材(反射面)および第2Bの反射部材(反射面)とをレンズ光学系Lとして備える点において、実施の形態1から5と異なる。ここでは、本実施形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態7は、レンズ光学系が対物レンズとリレー光学系で構成されているという点で、実施の形態1から6と異なる。ここでは、本実施形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
実施の形態8は、対象物までの距離を測定する信号処理部を有するという点で実施の形態1から7と異なる。
(数1)において、x、yは撮像面の座標であり、I0、I1はそれぞれ括弧内に示した座標における基準画像の輝度値と参照画像の輝度値である。
実施の形態1から8において、レンズ光学系Lの対物レンズL1は1枚で構成されているが、複数群または複数枚のレンズを備えていてもよい。
L レンズ光学系
L1 レンズ
D1、D2 領域
s、sv、sv’ 絞り
K アレイ状光学素子
N 撮像素子
Ni 撮像面
Ms 撮像素子上のマイクロレンズ
M1、M2、Md アレイ状光学素子における光学要素
P1A(B)〜P4A(B) 撮像素子上の受光素子
C1 第1の信号処理部
C2 第2の信号処理部
LL リレー光学系
LL1 第1のリレーレンズ
LL2 第2のリレーレンズ
Claims (23)
- 第1の領域と、前記第1の領域とは異なる位置に配置される第2の領域を有するレンズ光学系と、
前記レンズ光学系を通過した光が入射する第1の分光透過率特性を有するフィルタを備える複数の第1および第2の画素と、第2の分光透過率特性を有するフィルタを備える複数の第3の画素と、第3の分光透過率特性を有するフィルタを備える複数の第4の画素とを含む複数の画素および撮像面を有する撮像素子と、
前記レンズ光学系と前記撮像素子との間に配置され、複数の光学要素を有するアレイ状光学素子とを備え、
前記複数の画素は、第1の方向に1からl個(lは2以上の整数)の画素が配列した一行の画素群を構成し、第2の方向に1からm行目(mは2以上の整数)までのm行に配列されることにより、前記撮像面に配置され、
前記m行のうちj行目(1≦j<m)に配列されたl個の画素の前記第1の方向における中心の各位置は、j+1行目に配列されたl個の画素の前記第1の方向における中心の各位置と略同一であり、
前記複数の光学要素は、前記アレイ状光学素子の表面において、前記第2の方向に1からs個(sは2以上の整数)の光学要素が配列した一列の光学要素群が、前記第1の方向に1からt列目(tは2以上の整数)までのt列に配列され、前記t列のうちk列目(1≦k<t)に配置される光学要素の前記第2の方向における中心の位置は、k+1列目に配置される光学要素の前記第2の方向における中心の位置から、前記第2の方向にずれており、
前記撮像面には、前記複数の第1、第2、第3、第4の画素が、前記撮像面に、m行l列(l、mは2以上の整数)に配置され、
前記複数の光学要素のうちの1つが、前記撮像面における(p、q)、(p、q+1)、(p+1、q)、(p+1、q+1)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている場合(1≦p<l、1≦q<m)、前記複数の光学要素のうちの他の1つは、前記撮像面における(p+2、q+1)、(p+2、q+2)、(p+3、q+1)、(p+3、q+2)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている、撮像装置。 - 前記アレイ状光学素子の表面において、前記複数の光学要素のうち、前記第2の方向に隣接する2つの光学要素の前記第2の方向における中心間の距離をYとした場合、
前記k列目に配置される光学要素の前記第2の方向における中心の位置は、前記k+1列目における光学要素の前記第2の方向における中心の位置から、0.45Y以上0.55Y以下だけ前記第2の方向にずれている、請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の第1の画素は、第1Aおよび第1Bの画素を有し、前記複数の第2の画素は、第2Aおよび第2Bの画素を有し、前記複数の第3の画素は、第3Aおよび第3Bの画素を有し、前記複数の第4の画素は、第4Aおよび第4Bの画素を有し、
前記k列目における光学要素は、前記第1の領域を通過した光を前記第1Aの画素と前記第3Aの画素に入射させ、前記第2の領域を通過した光を前記第2Bの画素と前記第4Bの画素に入射させ、
前記k+1列目における光学要素は、前記第1の領域を通過した光を複数の第2Aの画素と前記第4Aの画素に入射させ、前記第2の領域を通過した光を前記第1Bの画素と前記第3Bの画素に入射させる、請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記第1A、第2A、第3A、および第4Aの画素の輝度情報を用いて第1のカラー画像を生成し、前記第1B、第2B、第3B、および第4Bの画素の輝度情報を用いて第2のカラー画像を生成する第1の信号処理部をさらに備える、請求項3に記載の撮像装置。
- 前記複数の光学要素のそれぞれは、1つまたは2つのマイクロレンズである、請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1、第2、第3および第4の画素は、ベイヤー配列によって配列されている、請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の領域および前記第2の領域は、前記レンズ光学系の光軸を境界中心として分けられた領域である、請求項1から6のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記複数の光学要素のそれぞれは、光軸に対して回転対称な形状を有する、請求項1から7のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記複数の光学要素のそれぞれは、シリンドリカル形状を有する、請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系は、像側テレセントリック光学系である、請求項1から9のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系は像側非テレセントリック光学系であって、
前記レンズ光学系の光軸外において前記アレイ状光学素子の配列を前記撮像素子の画素の配列に対してオフセットさせている、請求項1から10のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記アレイ状光学素子は前記撮像素子上に形成されている、請求項1から11のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記アレイ状光学素子と前記撮像素子との間に設けられたマイクロレンズをさらに備え、
前記アレイ状光学素子は、前記マイクロレンズを介して前記撮像素子上に形成されている、請求項12に記載の撮像装置。 - 前記レンズ光学系は、前記第1の領域および前記第2の領域の位置を変更する液晶シャッターアレイをさらに有する、請求項1から13のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系は、開口部における透過率が変化する液晶シャッターアレイをさらに有する、請求項1から13のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系は、前記第1の領域に光を入射させる第1Aの反射部材および第1Bの反射部材と、前記第2の領域に光を入射させる第2Aの反射部材および第2Bの反射部材とをさらに備える、請求項1から15のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系は、リレー光学系をさらに備える、請求項1から16のいずれかに記載の撮像装置。
- 請求項4に記載の撮像装置と、
前記第1のカラー画像と前記第2のカラー画像を用いて被写体までの距離を算出する第2の信号処理部とを備える、測距装置。 - 請求項3に記載の撮像装置と、
前記第1A、第2A、第3A、および第4Aの画素の輝度情報を用いて第1のカラー画像を生成し、前記第1B、第2B、第3B、および第4Bの画素の輝度情報を用いて第2のカラー画像を生成する信号処理装置とを備える、撮像システム。 - 撮像面を有する撮像素子と、前記撮像面に対向する表面に複数の光学要素を有するアレイ状光学素子とを備える撮像用部材であって、
前記撮像素子は、前記撮像面に、m行l列(l、mは2以上の整数)に配置された複数の画素を有し、
前記複数の光学要素のうちの1つが、前記撮像面における(p、q)、(p、q+1)、(p+1、q)、(p+1、q+1)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている場合(1≦p<l、1≦q<m)、前記複数の光学要素のうちの他の1つは、前記撮像面における(p+2、q+1)、(p+2、q+2)、(p+3、q+1)、(p+3、q+2)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている、撮像用部材。 - 撮像面を有する撮像部と、前記撮像面上に設けられ、複数の光学要素を有するアレイ状光学素子とを備える撮像素子であって、
前記撮像部は、前記撮像面に、m行l列(l、mは2以上の整数)に配置された複数の画素を有し、
前記複数の光学要素のうちの1つが、前記撮像面における(p、q)、(p、q+1)、(p+1、q)、(p+1、q+1)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている場合(1≦p<l、1≦q<m)、前記複数の光学要素のうちの他の1つは、前記撮像面における(p+2、q+1)、(p+2、q+2)、(p+3、q+1)、(p+3、q+2)の位置に配置される4つの画素に対応する位置に設けられている、撮像素子。 - 前記アレイ状光学素子と前記撮像素子との間に設けられたマイクロレンズをさらに備え、
前記アレイ状光学素子は、前記マイクロレンズを介して前記撮像部上に形成されている、請求項21に記載の撮像素子。 - 第1の領域と、前記第1の領域とは異なる位置に配置される第2の領域とを有するレンズ光学系と、
第1A、第2B、第3Aおよび第4Bの4つの画素が撮像面において2行2列に配置された第1の画素群と、第2A、第1B、第3Bおよび第4Aの4つの画素が、撮像面において2行2列に配置された第2の画素群とを有する撮像素子と、
前記レンズ光学系と前記撮像素子との間に配置され、複数の第1の光学要素と、複数の第2の光学要素とを有するアレイ状光学素子とを備え、
前記第1A、第2A、第1Bおよび第2Bの画素は、第1の分光透過率特性を有するフィルタを有し、前記第3Aおよび第3Bの画素は、第2の分光透過率特性を有するフィルタを有し、前記第4Aおよび第4Bの画素は、第3の分光透過率特性を有するフィルタを有し、
前記複数の第1の光学要素のそれぞれは、前記第1の領域を通過した光を前記第1Aの画素と前記第3Aの画素に入射させ、前記第2の領域を通過した光を前記第2Bの画素と前記第4Bの画素に入射させ、
前記複数の第2の光学要素のそれぞれは、前記第1の領域を通過した光を前記第2Aの画素と前記第4Aの画素に入射させ、前記第2の領域を通過した光を前記第1Bの画素と前記第3Bの画素に入射させる、撮像装置。
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