JP2000032354A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2000032354A
JP2000032354A JP10193847A JP19384798A JP2000032354A JP 2000032354 A JP2000032354 A JP 2000032354A JP 10193847 A JP10193847 A JP 10193847A JP 19384798 A JP19384798 A JP 19384798A JP 2000032354 A JP2000032354 A JP 2000032354A
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JP
Japan
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image
imaging
subject
output
light
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Application number
JP10193847A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seisuke Suzuki
清介 鈴木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device capable of being added with a high-grade image pickup function and being made thin in thickness. SOLUTION: Light L1 from an object is made incident to a light shielding plate 3 and passed through respective plural apertures 3a and afterwards, images are formed on plural area sensors 11 by plural microlenses 2a. In this case, the subject formed on each area sensor 11 is the entire image of the object. Therefore, the plural entire images of the object are picked up by the plural area sensors 11. Besides, plural optical systems composed of sections corresponding to optical paths from the apertures 3a of the light shielding plate 3 through the microlenses 2a to the area sensors 11 provided at a recessed part 1a are respectively independent and provide peculiar optical characteristics for each area sensor 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を撮像するた
めの撮像装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image pickup apparatus for picking up an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビデオカメラ等の撮像装置には、例え
ば、CCD(電荷結合素子)等の固体撮像素子を用いた
ものがある。この固体撮像素子を用いた撮像装置では、
一般的に、被写体像を単一の光学系を構成するレンズ部
によって固体撮像素子上に結像させて撮像を行う。この
ような装置の構造は、人間等の脊椎動物の眼の構造であ
る「単眼」に近いと言える。
2. Description of the Related Art Some imaging devices such as video cameras use a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). In an imaging device using this solid-state imaging device,
Generally, an image is formed by forming a subject image on a solid-state imaging device by a lens unit constituting a single optical system. The structure of such a device can be said to be close to a "monocular" which is the structure of a vertebrate eye such as a human.

【0003】この単眼の構造の撮像装置に対して、最近
では、昆虫の眼の構造である「複眼」を利用した撮像装
置が提案されている。この複眼による撮像装置は、単眼
による撮像装置と比べて光学系を小型にできるため装置
の薄型化を図ることができるという利点がある。この複
眼を利用した装置の例としては、例えば、「エレクトロ
ニクス1993.5月号p62−p65」に記載された
「パネル型イメージセンサ」と名付けられた装置があ
る。このパネル型イメージセンサは、フォトダイオード
が複数個配列されたフォトダイオードアレイと、複数の
フォトダイオードのそれぞれに対応するような位置に小
型のレンズが複数個配列されたレンズアレイと、フォト
ダイオードアレイとレンズアレイとの間に配置され、複
数の小型のレンズのそれぞれに対する絞りとなるピンホ
ールが複数個配列されたピンホールアレイとが層構造に
されたものである。このパネル型イメージセンサでは、
レンズアレイにおける個々の小型のレンズによって、被
写体からの部分的な光が個々のフォトダイオードに入射
する。フォトダイオードからは、入射した光に応じた信
号が出力される。このパネル型イメージセンサにおいて
は、複眼を構成する個々のフォトダイオードから出力さ
れる信号が、被写体の部分的な画像に対応し、複数のフ
ォトダイオードから出力される信号を合成して被写体の
全体像が得られることになる。
With respect to the imaging device having a single-eye structure, an imaging device using a “compound eye” which is an insect eye structure has recently been proposed. The imaging device using a compound eye has an advantage that the optical system can be made smaller in size as compared with the imaging device using a single eye, so that the device can be made thinner. As an example of the device using the compound eye, there is, for example, a device named “panel-type image sensor” described in “Electronics 1993. May, p62-p65”. This panel-type image sensor includes a photodiode array in which a plurality of photodiodes are arranged, a lens array in which a plurality of small lenses are arranged at positions corresponding to the plurality of photodiodes, and a photodiode array. A pinhole array in which a plurality of pinholes each serving as a stop for each of a plurality of small lenses are arranged between the lens array and the plurality of small lenses has a layered structure. In this panel type image sensor,
Partial light from the subject is incident on individual photodiodes by individual small lenses in the lens array. From the photodiode, a signal corresponding to the incident light is output. In this panel-type image sensor, signals output from individual photodiodes forming a compound eye correspond to partial images of a subject, and signals output from a plurality of photodiodes are combined to form an entire image of the subject. Is obtained.

【0004】なお、このような複眼の構造を利用した技
術は、他にもいくつか開示されており、例えば、特開平
1−280978号公報には、複眼による撮像機能を有
した撮像表示装置に関する技術が記載されている。ま
た、特開平8−10924号公報には、複眼による撮像
機能を有した画像入出力装置に関する技術が記載されて
いる。
Several other techniques using such a compound eye structure have been disclosed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-280978 relates to an image pickup display device having a compound eye image pickup function. The technology is described. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-10924 describes a technique relating to an image input / output device having an image pickup function with a compound eye.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の単眼
による撮像装置において、光学系のフォーカス調整を行
う場合や、ズーム機能を実現するためには、光学系を構
成するレンズの位置を移動させ、光学系の画角等を可変
にする方式が一般的である。しかしながら、レンズを移
動させるためには、機械的なレンズの移動機構が必要と
なるため、レンズ部の構成が大型化してしまい、これに
より、装置の薄型化の妨げになるという問題点があっ
た。
By the way, in the above-described monocular imaging apparatus, in order to adjust the focus of the optical system or to realize the zoom function, the position of a lens constituting the optical system is moved. A method of changing the angle of view of the optical system or the like is generally used. However, in order to move the lens, a mechanical lens moving mechanism is required, so that the configuration of the lens unit becomes large, which hinders a reduction in the thickness of the apparatus. .

【0006】また、複眼による撮像装置では、装置の薄
型化を図ることができるものの、レンズが装置に一体化
されているため、構造上、被写体に応じて撮像画角や焦
点距離等の光学特性を可変にすることが難しく、光学的
なフォーカス調整やズーム機能等の高度な撮像機能を付
加することはなされていなかった。このため、単眼によ
る撮像装置に比べて、単純な撮像機能しか実現できない
という問題点があった。更に、例えば、上述の「パネル
型イメージセンサ」では、1つのフォトダイオードに対
応して1つのレンズが設けられているため、レンズの有
効径が小さくなりすぎ、これにより、フォトダイオード
に入射する光量が制限されて、得られる画像が暗くなっ
てしまうという問題点があった。
In a compound eye imaging device, although the thickness of the device can be reduced, since the lens is integrated with the device, the optical characteristics such as the angle of view and the focal length are structurally different depending on the subject. It is difficult to make the variable, and advanced imaging functions such as an optical focus adjustment and a zoom function have not been added. For this reason, there is a problem that only a simple imaging function can be realized as compared with a monocular imaging device. Further, for example, in the above-mentioned “panel-type image sensor”, since one lens is provided corresponding to one photodiode, the effective diameter of the lens is too small, whereby the amount of light incident on the photodiode is reduced. Is limited, and the obtained image becomes dark.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高度な撮像機能を付加することが可
能であると共に、装置の薄型化を図ることができる撮像
装置を提供することにある。
[0007] The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of adding an advanced imaging function and reducing the thickness of the apparatus. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、それぞれが電気的に独立して駆動されると共に、そ
れぞれが被写体からの光に応じた信号を独立して出力す
る複数の撮像素子と、これら複数の撮像素子のそれぞれ
に対応した位置に設けられると共に、それぞれが被写体
からの光を、複数の撮像素子に対して固有の光学特性で
入射させる複数の光学系とを備えたものである。
An image pickup apparatus according to the present invention includes a plurality of image pickup devices each of which is independently electrically driven and each of which independently outputs a signal corresponding to light from a subject. And a plurality of optical systems provided at positions corresponding to each of the plurality of image sensors, each of which makes light from a subject incident on the plurality of image sensors with unique optical characteristics. .

【0009】本発明による撮像装置では、電気的に独立
して駆動される複数の撮像素子のそれぞれによって、被
写体からの光に応じた信号が独立して出力される。ま
た、複数の撮像素子に対応した位置に設けられる複数の
光学系のそれぞれによって、被写体からの光が、複数の
撮像素子に対して固有の光学特性で入射される。
In the imaging apparatus according to the present invention, a signal corresponding to light from a subject is independently output by each of the plurality of imaging elements which are electrically independently driven. Further, light from a subject is incident on the plurality of imaging elements with unique optical characteristics by each of the plurality of optical systems provided at positions corresponding to the plurality of imaging elements.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0011】[第1の実施の形態]まず、本発明の第1
の実施の形態について説明する。
[First Embodiment] First, the first embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described.

【0012】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
撮像装置の一構成例を示す断面図である。また、図2
は、図1に示した支持基板1の平面図であり、図3は、
図1に示したマイクロレンズアレイ2の平面図である。
なお、図1に示した撮像装置における支持基板1および
マイクロレンズアレイ2の断面は、それぞれ図2および
図3におけるA−A′線断面に相当する。図1に示した
ように、本実施の形態に係る撮像装置10は、支持基板
1と、この支持基板1の表面に積層されたマイクロレン
ズアレイ2と、このマイクロレンズアレイ2の表面に取
り付けられた遮光板3とを備えている。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a configuration of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a plan view of the support substrate 1 shown in FIG. 1, and FIG.
FIG. 2 is a plan view of the microlens array 2 shown in FIG.
The cross sections of the support substrate 1 and the microlens array 2 in the imaging device shown in FIG. 1 correspond to the cross sections taken along line AA ′ in FIGS. 2 and 3, respectively. As shown in FIG. 1, an imaging device 10 according to the present embodiment includes a support substrate 1, a microlens array 2 stacked on the surface of the support substrate 1, and a microlens array 2 attached to the surface of the microlens array 2. And a light shielding plate 3.

【0013】支持基板1の表面には、複数の凹部1a
が、垂直方向(図2におけるh方向)および水平方向
(図2におけるw方向)に2次元的に配置されている。
また、複数の凹部1a内のそれぞれの中央部には、CC
D等の撮像素子からなるエリアセンサ11が配置されて
いる。このようにエリアセンサ11が支持基板1の複数
の凹部1a内に配置されていることで、例えば、1つの
エリアセンサ11に対する入射光が、隣り合うエリアセ
ンサ11に入射してしまうことが防止されるようになっ
ている。
On the surface of the supporting substrate 1, a plurality of recesses 1a are provided.
Are two-dimensionally arranged in the vertical direction (h direction in FIG. 2) and the horizontal direction (w direction in FIG. 2).
In addition, CC is provided at the center of each of the plurality of recesses 1a.
An area sensor 11 composed of an image sensor such as D is arranged. By arranging the area sensors 11 in the plurality of recesses 1a of the support substrate 1 in this manner, for example, light incident on one area sensor 11 is prevented from being incident on an adjacent area sensor 11. It has become so.

【0014】マイクロレンズアレイ2は、光学的に透明
な部材からなり、その表面には、複数のエリアセンサ1
1のそれぞれに対応する位置に対向配置されることによ
り、その中心軸がエリアセンサ11の中心位置を通るよ
うに配置された複数のマイクロレンズ2aが形成されて
いる。マイクロレンズ2aは、球面または非球面によっ
て形成されている。
The micro lens array 2 is made of an optically transparent member, and has a plurality of area sensors 1 on its surface.
A plurality of microlenses 2a are formed so as to face each other at positions corresponding to the respective ones, so that their central axes pass through the central position of the area sensor 11. The micro lens 2a is formed by a spherical surface or an aspherical surface.

【0015】遮光板3には、複数のマイクロレンズ2a
のそれぞれに対応する位置に複数の開口3aが形成され
ている。遮光板3において、複数の開口3a以外の位置
に入射した光は遮断され、装置内に入射しないようにな
っている。複数の開口3aは、マイクロレンズ2aの光
学的な絞りに相当するものである。また、遮光板3にお
いて、複数の開口3aの少なくとも1つには、通常の撮
像には不要となる赤外域の光を除去する赤外カットフィ
ルタ3bが選択的に取り付けられている。赤外カットフ
ィルタ3bは、CCD等のエリアセンサ11が、赤外域
の光にも感度を有することを考慮して設けられたもので
ある。赤外カットフィルタ3bを選択的に取り付けてあ
ることで、通常撮像時には、赤外カットフィルタ3bに
よって赤外域の光が除去された光に基づいて、良好な画
像信号を生成することができる。また、赤外カットフィ
ルタ3bが取り付けられていない開口3aを通過した光
に基づいて画像信号を生成することで、例えば、暗闇に
適した赤外撮像を行うことが可能となる。なお、例え
ば、通常の撮像のみに装置を使用するのであれば、赤外
カットフィルタ3bを、全ての開口3aに設けてもいい
が、全ての開口3aに赤外カットフィルタ3bを設ける
と、光量の減衰量が多くなる虞があるので、部分的に設
けることが望ましい。また、赤外カットフィルタ3bは
装置の構成から省くこともできる。
The light shielding plate 3 has a plurality of micro lenses 2a.
A plurality of openings 3a are formed at positions corresponding to the above. In the light-shielding plate 3, light incident on positions other than the plurality of openings 3a is blocked so as not to enter the device. The plurality of openings 3a correspond to optical stops of the microlenses 2a. In the light shielding plate 3, at least one of the plurality of openings 3a is selectively provided with an infrared cut filter 3b for removing infrared light that is unnecessary for normal imaging. The infrared cut filter 3b is provided in consideration of the fact that the area sensor 11 such as a CCD has sensitivity to infrared light. By selectively attaching the infrared cut filter 3b, a good image signal can be generated based on the light from which the infrared light has been removed by the infrared cut filter 3b during normal imaging. Further, by generating an image signal based on light passing through the opening 3a to which the infrared cut filter 3b is not attached, for example, infrared imaging suitable for darkness can be performed. In addition, for example, if the apparatus is used only for normal imaging, the infrared cut filter 3b may be provided in all the openings 3a. Since there is a possibility that the amount of attenuation may increase, it is desirable to partially provide the attenuation. Further, the infrared cut filter 3b can be omitted from the configuration of the device.

【0016】本実施の形態では、被写体からの光L1
は、遮光板3に入射し、複数の開口3aのそれぞれを通
過した後、複数のマイクロレンズ2aのそれぞれによっ
て、複数のエリアセンサ11上に結像される。ここで、
個々のエリアセンサ11に結像される被写体像は、被写
体の全体像である。従って、本実施の形態では、複数の
エリアセンサ11によって、被写体の全体像が複数撮像
されることになる。なお、本実施の形態において、遮光
板3の開口3aから、マイクロレンズ2aを経て、凹部
1aに設けられたエリアセンサ11に至る光路に対応す
る部分が、本発明における光学系に対応するものであ
る。本実施の形態では、エリアセンサ11に対応して複
数の光学系が形成されている。これらの複数の光学系
は、それぞれ独立したものであり、それぞれエリアセン
サ11に対して固有の光学特性をもたらすものである。
In this embodiment, the light L1 from the subject
Is incident on the light shielding plate 3, passes through each of the plurality of openings 3a, and is imaged on the plurality of area sensors 11 by each of the plurality of microlenses 2a. here,
The subject image formed on each area sensor 11 is the entire image of the subject. Therefore, in the present embodiment, a plurality of whole images of the subject are captured by the plurality of area sensors 11. In the present embodiment, a portion corresponding to an optical path from the opening 3a of the light shielding plate 3 through the microlens 2a to the area sensor 11 provided in the concave portion 1a corresponds to the optical system in the present invention. is there. In the present embodiment, a plurality of optical systems are formed corresponding to the area sensor 11. These plurality of optical systems are independent from each other, and each provide a unique optical characteristic to the area sensor 11.

【0017】図4は、本実施の形態における光学系の光
学特性について説明するための説明図である。本実施の
形態において、複数のマイクロレンズ2aは、その設置
場所、例えば、図3におけるw方向において、場所によ
り光学特性の一つである焦点距離が異なっている。例え
ば、複数のマイクロレンズ2aは、図3におけるw方向
において、焦点距離f1 のマイクロレンズ2a1 と、焦
点距離f2 のマイクロレンズ2a2 と、焦点距離f3
マイクロレンズ2a3 と、焦点距離f4 のマイクロレン
ズ2a4 とが順番に配置されている。これらのマイクロ
レンズ2a1 ,2a2 ,2a3 ,2a4 に対応する位置
には、それぞれエリアセンサ111 ,112 ,113
114 が配置されている。ここで、図4の例では、複数
のマイクロレンズ2aの焦点距離を、表面の曲率を変え
ることで異ならせている。また、焦点距離f1 の値は、
例えば0.5mであり、焦点距離f2 の値は、例えば1
mである。また、焦点距離f3 の値は、例えば2mであ
り、焦点距離f4 の値は、例えば10mである。
FIG. 4 is an explanatory diagram for describing the optical characteristics of the optical system according to the present embodiment. In the present embodiment, the focal length, which is one of the optical characteristics, differs depending on the location of the plurality of microlenses 2a in the installation location, for example, in the w direction in FIG. For example, a plurality of micro lenses 2a, in w-direction in FIG. 3, a micro lens 2a 1 of focal length f 1, a microlens 2a 2 of the focal length f 2, a microlens 2a 3 a focal length f 3, a focal distance microlens 2a 4 of f 4 are arranged in order. At the positions corresponding to these micro lenses 2a 1 , 2a 2 , 2a 3 , 2a 4 , the area sensors 11 1 , 11 2 , 11 3 ,
11 4 are disposed. Here, in the example of FIG. 4, the focal lengths of the plurality of microlenses 2a are made different by changing the curvature of the surface. The value of the focal length f 1 is
For example, it is 0.5 m, and the value of the focal length f 2 is, for example, 1
m. The value of the focal length f 3 is, for example, 2 m, and the value of the focal length f 4 is, for example, 10 m.

【0018】なお、複数のマイクロレンズ2aの焦点距
離は、w方向に限らず、例えば、図3におけるh方向に
おいて異ならせるようにしてもよい。また、w方向およ
びh方向の双方において焦点距離を異ならせるようにし
てもよい。更に、異ならせる焦点距離は4つに限らず、
4つよりも多いまたは少ない数だけ焦点距離を異ならせ
るようにしてもよい。また、各焦点距離の値は、上述の
値に限定されるものではない。
The focal lengths of the plurality of microlenses 2a are not limited to the w direction but may be different in the h direction in FIG. Further, the focal lengths may be made different in both the w direction and the h direction. Furthermore, the focal lengths to be varied are not limited to four,
The focal lengths may differ by more or less than four. Further, the value of each focal length is not limited to the above value.

【0019】図5は、エリアセンサ11の一構成例を示
す説明図である。エリアセンサ11は、例えば、図5に
示したようないわゆるインタライン・トランスファ(I
T)方式のCCDによって構成されている。この場合、
エリアセンサ11は、行列状に配列された複数の受光部
12と、それぞれ1列分の受光部12に対して読み出し
ゲート16を介して接続された複数の垂直シフトレジス
タ13と、この垂直シフトレジスタ13の下端に接続さ
れた水平シフトレジスタ14と、この水平シフトレジス
タ14の一端に接続された出力部15とを備えている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the area sensor 11. The area sensor 11 is, for example, a so-called interline transfer (I
It is composed of a T) type CCD. in this case,
The area sensor 11 includes a plurality of light receiving units 12 arranged in a matrix, a plurality of vertical shift registers 13 connected to the light receiving units 12 for one column via the readout gate 16, respectively, A horizontal shift register 14 is connected to a lower end of the horizontal shift register 13, and an output unit 15 is connected to one end of the horizontal shift register 14.

【0020】図示しないが、このエリアセンサ11で
は、例えば、N型半導体基板に、P-層からなるオーバ
ーフローバリアが形成され、このオーバーフローバリア
上に、受光部12を構成するN+ 層からなる電荷蓄積部
と、垂直シフトレジスタ13を構成するN+ 層からなる
転送チャネルとが形成されている。電荷蓄積部と転送チ
ャネルとの間には、読み出しゲート16が形成されてい
る。隣接する画素間には、P+ 層からなるチャネルスト
ップが形成されている。更に、電荷蓄積部上には、P+
層からなるバーチャルゲートが形成されている。このエ
リアセンサ11では、後述のタイミング発生回路31か
ら出力される電子シャッタ信号SUBに基づいて、電荷
蓄積部に蓄積された信号電荷が基板に掃き捨てられ、電
子シャッタ機能が実現されるようになっている。
Although not shown, in the area sensor 11, for example, an overflow barrier composed of a P - layer is formed on an N-type semiconductor substrate, and an electric charge composed of an N + layer constituting the light receiving section 12 is formed on the overflow barrier. An accumulation unit and a transfer channel composed of an N + layer constituting the vertical shift register 13 are formed. A read gate 16 is formed between the charge storage section and the transfer channel. A channel stop composed of a P + layer is formed between adjacent pixels. Furthermore, P +
A virtual gate composed of layers is formed. In the area sensor 11, the signal charge stored in the charge storage section is swept away by the substrate based on an electronic shutter signal SUB output from a timing generation circuit 31 described later, thereby realizing an electronic shutter function. ing.

【0021】図6は、本実施の形態に係る撮像装置10
の回路構成を示すブロック図である。撮像装置10は、
ドライバ31aを内蔵し、図示しない同期信号発生回路
から出力される垂直同期信号VDおよび水平同期信号H
Dに基づいて、複数のエリアセンサ11のそれぞれに対
する各種の駆動用パルス信号を作成して供給するタイミ
ング発生回路31と、複数のエリアセンサ11に対応し
て設けられ、エリアセンサ11からの出力信号に対して
所定のアナログ信号処理を行う複数のアナログ信号処理
部32と、これら複数のアナログ信号処理部32からの
アナログ出力信号に対してアナログ・デジタル(以下、
A/Dという。)変換を行ってデジタル信号を出力する
複数のA/D変換回路33と、これら複数のA/D変換
回路33からのデジタル出力信号に対して所定のデジタ
ル信号処理を行って画像データを生成するデジタル信号
処理部34と、デジタル信号処理部34から出力される
画像データを一時的に記憶する画像メモリ35と、タイ
ミング発生回路31、デジタル信号処理部34および画
像メモリ35を含む装置の各構成要素の動作制御を行う
制御部36と、デジタル信号処理部34からのデジタル
画像信号に対してデジタル・アナログ(以下、D/Aと
いう。)変換を行って画像表示用のモニタ装置等にアナ
ログ信号からなる画像データVout1を出力するD/A変
換回路37と、デジタル信号処理部34からのデジタル
画像信号をコンピュータや各種記録媒体用の画像データ
out2として出力するインタフェース38とを備えてい
る。
FIG. 6 shows an image pickup apparatus 10 according to this embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of FIG. The imaging device 10
A vertical synchronizing signal VD and a horizontal synchronizing signal H output from a synchronizing signal generator (not shown)
D, a timing generation circuit 31 that creates and supplies various driving pulse signals to each of the plurality of area sensors 11, and an output signal from the area sensor 11 that is provided corresponding to the plurality of area sensors 11. And a plurality of analog signal processing units 32 for performing predetermined analog signal processing on the analog output signals from the plurality of analog signal processing units 32.
A / D. A) a plurality of A / D conversion circuits 33 for performing conversion and outputting digital signals; and performing predetermined digital signal processing on digital output signals from the plurality of A / D conversion circuits 33 to generate image data. A digital signal processing unit 34, an image memory 35 for temporarily storing image data output from the digital signal processing unit 34, and each component of an apparatus including the timing generation circuit 31, the digital signal processing unit 34, and the image memory 35 And a digital-to-analog (hereinafter, referred to as D / A) conversion of the digital image signal from the digital signal processing unit 34 to convert the analog signal to a monitor device for image display. becomes image and the D / a conversion circuit 37 for outputting data V out1, the digital image signal to a computer and various SL from the digital signal processing unit 34 And a interface 38 for output as image data V out2 of the medium.

【0022】制御部36には、デジタル信号処理部34
で行われる各種の画像処理の設定に関する外部からの指
示信号S1 が入力されるようになっている。なお、制御
部36は、例えば、CPU(中央処理装置)を含んで構
成されている。インタフェース38は、例えば、RS−
232CやSCSI(Small Computer System Interfac
e )による接続規格を満たすものである。
The control unit 36 includes a digital signal processing unit 34
An external instruction signal S1 relating to the setting of various image processings performed in step ( 1) is input. The control unit 36 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). The interface 38 is, for example, an RS-
232C and SCSI (Small Computer System Interface)
e) meet the connection standards.

【0023】タイミング発生回路31からエリアセンサ
11に供給される駆動用パルス信号としては、例えば、
垂直シフトレジスタ13の電荷転送のタイミング信号で
ある垂直シフトレジスタ用駆動パルスV、水平シフトレ
ジスタ14の電荷転送のタイミング信号である水平シフ
トレジスタ用駆動パルスH、電子シャッタ機能における
信号電荷掃き捨てを指示するための電子シャッタ信号S
UB、およびクロックパルスCK等が含まれている。な
お、ドライバ31aは、上記した信号のうち、例えば、
垂直シフトレジスタ用駆動パルスVと電子シャッタ信号
SUBを供給するようになっている。
The driving pulse signal supplied from the timing generation circuit 31 to the area sensor 11 includes, for example,
A drive pulse V for the vertical shift register which is a timing signal for charge transfer of the vertical shift register 13, a drive pulse H for a horizontal shift register which is a timing signal for charge transfer of the horizontal shift register 14, and an instruction to sweep out signal charges in the electronic shutter function. Electronic shutter signal S for
UB, a clock pulse CK, and the like. Note that the driver 31a outputs, for example,
The vertical shift register drive pulse V and the electronic shutter signal SUB are supplied.

【0024】アナログ信号処理部32は、図示しない
が、例えば、エリアセンサ11からの出力信号に対して
サンプルホールド(以下、S/Hという。)を行うため
のS/H回路や、このS/H回路によって波形整形され
た後の出力信号に対してCDS(相関2重サンプリン
グ)処理を行って出力信号に含まれるランダムノイズを
除去するCDS回路等を有している。
Although not shown, the analog signal processing section 32 includes, for example, an S / H circuit for performing a sample hold (hereinafter, referred to as S / H) on an output signal from the area sensor 11 and an S / H circuit for performing the S / H operation. It has a CDS circuit or the like that performs CDS (correlation double sampling) processing on the output signal after waveform shaping by the H circuit to remove random noise included in the output signal.

【0025】デジタル信号処理部34は、複数のエリア
センサ11から出力された複数の出力信号に対して、各
種の信号処理を行い、少なくとも1つの所定単位の画像
信号、例えば、単一フレームの画像信号を生成して出力
するようになっている。
The digital signal processor 34 performs various kinds of signal processing on a plurality of output signals output from the plurality of area sensors 11, and outputs at least one predetermined unit of image signal, for example, an image of a single frame. A signal is generated and output.

【0026】次に、図7ないし図11を参照して、本実
施の形態に係る撮像装置10における高度な撮像機能を
実現するための各種の処理を、撮像装置10の動作と共
に説明する。
Next, with reference to FIGS. 7 to 11, various processes for realizing an advanced imaging function in the imaging apparatus 10 according to the present embodiment will be described together with the operation of the imaging apparatus 10. FIG.

【0027】まず、撮像装置10において、解像度を向
上させるための処理について説明する。ここでは、図7
に示したように、本実施の形態に係る撮像装置10によ
って、例えば、撮像装置10から距離f3 の位置にある
2つの被写体O1,O2を撮像する場合について考え
る。なお、図7において、軸C0は撮像装置10の中心
軸であり、符号w1で示した線は、w方向において中心
軸C0を通る軸線である。被写体O1,O2は、中心軸
C0に対してw方向に等間隔離れた位置にある。
First, a process for improving the resolution in the imaging device 10 will be described. Here, FIG.
As shown in, by the imaging device 10 according to the present embodiment, for example, consider the case of imaging a two subjects O1, O2 with the imaging device 10 at a distance f 3. In FIG. 7, the axis C0 is the central axis of the imaging device 10, and the line indicated by reference numeral w1 is an axis passing through the central axis C0 in the w direction. The subjects O1 and O2 are located at equal intervals in the w direction with respect to the central axis C0.

【0028】図8は、図7に示した撮像条件において、
複数のエリアセンサ11から出力される信号の出力特性
を示すものである。この図において、縦軸はエリアセン
サ11からの信号の出力レベルを示し、横軸は、エリア
センサ11を構成する各画素のw方向の位置を示してい
る。また、この図において、(A)は、マイクロレンズ
2aが理想的な光学特性を有していると仮定した場合に
おけるエリアセンサ11からの出力特性を示している。
また、(B)〜(E)は、実際の撮像装置10に組み込
まれたエリアセンサ11から出力される信号の出力特性
を示すものである。すなわち、(B)は、焦点距離f4
のマイクロレンズ2a4 に対応した位置に設けられたエ
リアセンサ114 の出力特性を示している。また、
(C)は、焦点距離f3 のマイクロレンズ2a3 に対応
した位置に設けられたエリアセンサ113 の出力特性を
示している。(D)は、焦点距離f2 のマイクロレンズ
2a2に対応した位置に設けられたエリアセンサ112
の出力特性を示している。(E)は、焦点距離f1 のマ
イクロレンズ2a1 に対応した位置に設けられたエリア
センサ111 の出力特性を示している。ここで、エリア
センサ111 〜114 は、例えば、図7における軸線w
1に対応する位置に設けられているものである。
FIG. 8 shows an example of the imaging conditions shown in FIG.
3 shows output characteristics of signals output from a plurality of area sensors 11. In this figure, the vertical axis indicates the output level of the signal from the area sensor 11, and the horizontal axis indicates the position of each pixel constituting the area sensor 11 in the w direction. Also, in this figure, (A) shows the output characteristics from the area sensor 11 on the assumption that the microlens 2a has ideal optical characteristics.
(B) to (E) show the output characteristics of the signal output from the area sensor 11 incorporated in the actual imaging device 10. That is, (B) shows the focal length f 4
Shows the output characteristic of the micro-lens 2a 4 area sensor 11 provided at positions corresponding to the 4. Also,
(C) shows the output characteristic of the focal length f 3 of the micro lenses 2a 3 area sensor 11 provided at positions corresponding to the 3. (D) is a focal length f 2 of the micro lenses 2a 2 area sensor 11 provided at positions corresponding to the 2
Shows the output characteristics. (E) shows the output characteristic of the area sensor 11 1 provided at a position corresponding to the micro lenses 2a 1 of focal length f 1. Here, the area sensor 11 1 to 11 4, for example, the axis w in FIG. 7
1 is provided at a position corresponding to 1.

【0029】図8から分かるように、エリアセンサ11
からの信号の出力特性は、被写体O1,O2に対してジ
ャストフォーカスの光学特性が得られるエリアセンサ1
3の出力特性である図8(C)の場合が最も高い解像
度(分解能)を有し、次に図8(B)の場合が高い解像
度を有している。ところで、本実施の形態では、マイク
ロレンズ2aは単玉レンズの構成を採っているが、単玉
レンズの構成では、原理的に像面湾曲の補正を完全に行
うことができないため、図8(C)の場合であっても、
図8(A)のような理想的な出力特性を得ることはでき
ない。そこで、本実施の形態では、デジタル信号処理部
34において、所定の信号処理を施して解像度の向上を
図るようにしている。
As can be seen from FIG.
Output characteristics of the area sensor 1 which can obtain the optical characteristics of the just-focus with respect to the subjects O1 and O2.
1 has a 3 is output characteristic Figure 8 (C) if the highest resolution (resolution), then if shown in FIG. 8 (B) has a high resolution. By the way, in the present embodiment, the micro lens 2a has a single lens configuration. However, in the single lens configuration, correction of the field curvature cannot be performed completely in principle. Even in case C),
An ideal output characteristic as shown in FIG. 8A cannot be obtained. Therefore, in the present embodiment, the digital signal processing unit 34 performs predetermined signal processing to improve the resolution.

【0030】図9は、デジタル信号処理部34が、例え
ば、図8に示した特性の出力信号に対して行う信号処理
について説明するための説明図である。デジタル信号処
理部34は、まず、最も高い解像度を有する図8(C)
の出力信号から、2番目に高い解像度を有する図8
(B)の出力信号を減算する処理を行う。なお、ここで
の最も高い解像度を有する出力信号に対する減算処理の
対象は、図8(B)の出力信号に限らず、例えば、図8
(D)の出力信号であっても構わない。但し、解像力の
向上のためには、2番目に高い解像度の出力信号を減算
処理の対象にすることが望ましい。ここで、図9(A)
は、このような減算処理後の出力信号の特性を示す図で
ある。続いて、デジタル信号処理部34は、図9(A)
の出力信号に対して、図8(C)の出力信号を加算する
処理を行う。図9(B)は、このような加算処理後の出
力信号の特性を示す図である。以上のような信号処理を
行うことにより、元の出力信号(図8(C))と比較し
て高い解像度の信号を得ることができる。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining signal processing performed by the digital signal processing section 34 on an output signal having the characteristics shown in FIG. 8, for example. First, the digital signal processing unit 34 has the highest resolution shown in FIG.
8 having the second highest resolution from the output signal of FIG.
A process of subtracting the output signal of (B) is performed. Note that the object of the subtraction processing on the output signal having the highest resolution here is not limited to the output signal of FIG.
The output signal of (D) may be used. However, in order to improve the resolving power, it is desirable that the output signal having the second highest resolution is subjected to the subtraction processing. Here, FIG.
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of an output signal after such subtraction processing. Subsequently, the digital signal processing unit 34 is configured as shown in FIG.
The processing of adding the output signal of FIG. 8C to the output signal of FIG. FIG. 9B is a diagram illustrating characteristics of the output signal after such addition processing. By performing the above signal processing, a signal having a higher resolution than the original output signal (FIG. 8C) can be obtained.

【0031】なお、複数のエリアセンサ11からの出力
信号の解像度の判定に関しては、デジタル信号処理部3
4において、例えば、図8の出力信号に対して微分演算
を行うことで得られた値の絶対値を取り、更に積分して
コントラストに対応する積分値を求め、この値が大きい
ほど、解像度が高いと判定することができる。なお、こ
の判定はデジタル信号処理部34で行っても良いが、デ
ジタル信号処理部34では演算処理のみを行い、その判
定は制御部36で行うようにしてもよい。
The determination of the resolution of the output signals from the plurality of area sensors 11 is performed with respect to the digital signal processing unit 3.
In step 4, for example, the absolute value of the value obtained by performing a differential operation on the output signal of FIG. 8 is obtained, and further integrated to obtain an integrated value corresponding to the contrast. It can be determined to be high. Note that this determination may be performed by the digital signal processing unit 34, but the digital signal processing unit 34 may perform only arithmetic processing, and the determination may be performed by the control unit 36.

【0032】次に、図10を参照してエリアセンサ11
の出力信号のダイナミックレンジを拡大するための処理
について説明する。なお、図10において、縦軸はエリ
アセンサ11からの出力信号のレベルを示し、横軸は、
エリアセンサ11における被写体からの光による照度を
示している。また、図において、符号D1 ,D2 で示し
た範囲は、ダイナミックレンジの大きさに相当するもの
である。本実施の形態では、複数のエリアセンサ11の
それぞれにおいて、電子シャッタによる露光時間を独立
して変えることが可能となっており、これを利用してダ
イナミックレンジの拡大を図るようにしている。
Next, referring to FIG.
A process for expanding the dynamic range of the output signal will be described. In FIG. 10, the vertical axis indicates the level of the output signal from the area sensor 11, and the horizontal axis indicates
The illuminance by the light from the subject in the area sensor 11 is shown. In addition, in the drawing, the ranges indicated by reference numerals D 1 and D 2 correspond to the magnitude of the dynamic range. In the present embodiment, in each of the plurality of area sensors 11, the exposure time by the electronic shutter can be independently changed, and this is used to expand the dynamic range.

【0033】図10において、符号52は、通常時間
(例えば、1/60秒)の露光が行われた場合における
出力特性を示すものである。通常露光が行われた場合に
は、例えば、照度がE2のときに、エリアセンサ11の
出力値がV1 で飽和する。この場合、ダイナミックレン
ジの大きさはD1 となる。また、図10において、符号
53は、電子シャッタによる短時間(例えば、1/60
秒よりも短い時間)の露光が行われた場合における出力
特性を示すものである。短時間露光が行われた場合に
は、例えば、照度がE3(E3>E2)のときに、エリ
アセンサ11の出力値がV1 で飽和する。短時間露光の
場合には、通常露光の場合と比較して、飽和するまでの
照度に余裕があるものの、特に、低照度領域におけるS
/N比が低くなる。符号51は、通常時間の露光が行わ
れた複数のエリアセンサ11からの出力信号を積分して
合成した場合に得られる出力特性を示すものである。こ
の場合には、例えば、照度がE1(E1<E2)のとき
に、エリアセンサ11の出力値がV1で飽和する。ま
た、この場合には、通常時間の露光が行われたエリアセ
ンサ11の出力特性52の場合と比較して、飽和するま
での照度に余裕がないものの、特に、低照度領域におけ
るS/N比が大きくなる。
In FIG. 10, reference numeral 52 indicates output characteristics when exposure is performed for a normal time (for example, 1/60 second). If the normal exposure is performed, for example, the illuminance is at the E2, the output value of the area sensor 11 is saturated at V 1. In this case, the magnitude of the dynamic range becomes D 1. In FIG. 10, reference numeral 53 denotes a short time (for example, 1/60) by the electronic shutter.
4 shows output characteristics when exposure is performed for a time shorter than one second. Short time when the exposure is performed, for example, the illuminance is at the E3 (E3> E2), the output value of the area sensor 11 is saturated at V 1. In the case of the short-time exposure, although the illuminance before saturation is more than that in the case of the normal exposure, in particular, S
/ N ratio decreases. Reference numeral 51 indicates an output characteristic obtained when integrating output signals from a plurality of area sensors 11 that have been exposed for a normal time and combining the output signals. In this case, for example, the illuminance is at the E1 (E1 <E2), the output value of the area sensor 11 is saturated at V 1. Also, in this case, although there is no margin in the illuminance until saturation compared to the case of the output characteristic 52 of the area sensor 11 which has been exposed for the normal time, the S / N ratio in the low illuminance region is particularly large. Becomes larger.

【0034】本実施の形態では、上記のような露光時間
の違いによるエリアセンサ11の出力特性を考慮し、照
度に応じて、デジタル信号処理部34において行う画像
信号の生成に用いるエリアセンサ11の出力信号を選択
的に切り換えるようになっている。例えば、照度がE1
までの範囲では、通常時間の露光が行われた複数のエリ
アセンサ11からの出力信号を積分して合成した信号を
デジタル信号処理部34における画像信号の生成に用い
る。このとき、出力信号の合成処理はデジタル信号処理
部34にて行う。また、照度がE1からE2までの範囲
では、通常時間の露光が行われた単一のエリアセンサ1
1からの出力信号を画像信号の生成に用いる。更に、照
度がE2からE3までの範囲では、電子シャッタによる
短時間の露光が行われたエリアセンサ11からの出力信
号を画像信号の生成に用いる。このように照度に応じ
て、画像信号の生成に用いる出力信号を切り換えること
で、ダイナミックレンジ大きさが通常時の値D1からD2
に拡大され、例えば、明るい被写体に対して白飛び等を
起こさない撮像を行うことができると共に、暗い被写体
に対して高感度でS/N比の良好な撮像を行うことがで
きる。なお、出力信号の切り換え動作は、デジタル信号
処理部34または制御部36で行われる。
In the present embodiment, the output characteristics of the area sensor 11 due to the difference in exposure time as described above are taken into consideration, and the digital signal processing unit 34 uses the area sensor 11 to generate an image signal in accordance with the illuminance. The output signal is selectively switched. For example, if the illuminance is E1
In the range up to, a signal obtained by integrating output signals from the plurality of area sensors 11 that have been exposed for a normal time and combining them is used for generating an image signal in the digital signal processing unit 34. At this time, the output signal combining process is performed by the digital signal processing unit 34. When the illuminance is in the range from E1 to E2, a single area sensor 1 that has been exposed for a normal time is used.
1 is used to generate an image signal. Further, when the illuminance is in the range from E2 to E3, an output signal from the area sensor 11 that has been exposed for a short time by the electronic shutter is used for generating an image signal. By switching the output signal used to generate the image signal in accordance with the illuminance, the dynamic range size is changed from the normal value D 1 to D 2.
For example, it is possible to perform imaging without causing overexposure or the like for a bright subject, and perform imaging with high sensitivity and a good S / N ratio for a dark subject. The switching operation of the output signal is performed by the digital signal processing unit 34 or the control unit 36.

【0035】次に、図11を参照して、高速度撮影を実
現するための処理について説明する。本実施の形態で
は、複数のエリアセンサ11を、それぞれ異なるタイミ
ングで駆動すると共に、それぞれ異なるタイミングで被
写体からの光に応じた信号を出力することができるよう
になっている。本実施の形態では、この機能と電子シャ
ッタによる短時間露光の機能を利用して高速度撮影を実
現するようになっている。図11において、(A)〜
(F)は、それぞれ異なるエリアセンサ11に関する駆
動タイミングチャートを示している。このタイミングチ
ャートにおいて期間t1 は、エリアセンサ11におい
て、電子シャッタによる短時間露光が行われた場合にお
ける電荷の蓄積期間を示している。本実施の形態におい
て、この電荷の蓄積期間の1周期は、例えば、1フィー
ルド(1/60秒)の周期である。また、期間t2 は、
期間t1 で蓄積した電荷を出力している期間を示してい
る。
Next, a process for realizing high-speed shooting will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the plurality of area sensors 11 can be driven at different timings, and can output signals corresponding to light from the subject at different timings. In the present embodiment, high-speed imaging is realized by utilizing this function and the function of short-time exposure by an electronic shutter. In FIG. 11, (A)-
(F) shows a drive timing chart for each of the different area sensors 11. In this timing chart, a period t 1 indicates a charge accumulation period in the case where short exposure using the electronic shutter is performed in the area sensor 11. In the present embodiment, one cycle of the charge accumulation period is, for example, one field (1/60 second). The period t 2 is
Shows a period of outputting the electric charge accumulated in the period t 1.

【0036】本実施の形態では、高速度撮影を行う場合
には、電子シャッタによる短時間露光を、複数のエリア
センサ11の各々において、少しずつずらしたタイミン
グで行うようになっている。このとき、複数のエリアセ
ンサ11の各々からは、露光が行われたタイミングに応
じて少しずつずれた時間間隔で信号が出力される。この
ように、複数のエリアセンサ11の各々で、少しずつず
らしたタイミングで露光が行われることにより、単一の
エリアセンサ11のみによる信号の出力速度よりも高速
度で撮像を行うことができる。また、このように少しず
つタイミングをずらすことによって得られたエリアセン
サ11からの出力信号は、デジタル信号処理部34を経
て画像メモリ35に画像データとして一時的に記憶され
る。画像メモリ35に一時的に記憶された画像データ
は、デジタル信号処理部34を経て、各エリアセンサ1
1の駆動タイミングのずれ量よりも大きい時間間隔で出
力される。このように、各エリアセンサ11から出力さ
れた画像信号の出力時間間隔に対して、最終的にデジタ
ル信号処理部34から出力される画像データの出力時間
間隔を遅くすることで、高速度撮影による画像のスロー
再生が可能となる。
In this embodiment, when high-speed photography is performed, short-time exposure using an electronic shutter is performed in each of the plurality of area sensors 11 at timing slightly shifted. At this time, signals are output from each of the plurality of area sensors 11 at time intervals slightly shifted in accordance with the timing at which the exposure is performed. In this way, by performing the exposure at timing slightly shifted by each of the plurality of area sensors 11, it is possible to perform imaging at a higher speed than the signal output speed by only the single area sensor 11. The output signal from the area sensor 11 obtained by slightly shifting the timing in this manner is temporarily stored as image data in the image memory 35 via the digital signal processing unit 34. The image data temporarily stored in the image memory 35 passes through the digital signal
It is output at a time interval larger than the shift amount of the drive timing of No. 1. As described above, by delaying the output time interval of the image data finally output from the digital signal processing unit 34 with respect to the output time interval of the image signal output from each area sensor 11, high-speed shooting is achieved. Slow reproduction of an image becomes possible.

【0037】以上説明したように、本実施の形態に係る
撮像装置10によれば、それぞれが電気的に独立して駆
動されると共に、それぞれが被写体からの光に応じた信
号を独立して出力する複数のエリアセンサ11と、これ
ら複数のエリアセンサ11のそれぞれに対応した位置に
設けられると共に、それぞれが被写体からの光を複数の
エリアセンサ11に対して固有の光学特性で入射させる
複数の光学系とを有し、複数のエリアセンサ11から得
られた出力信号に対して撮影状況に応じた適切な信号処
理を行うようにしたので、従来の撮像装置のように、レ
ンズを移動させてフォーカス調整を行う必要がなく、機
械的なフォーカス調整機構を構成から省くことができ、
装置の薄型化を図ることができる。これにより、例え
ば、カード状の薄型の撮像装置を作製することができ
る。更に、デジタル信号処理部34において、撮影状況
に応じた適切な信号処理を行うようにしたので、高感度
でダイナミックレンジの高い画像信号を得ることができ
ると共に、高速度撮影等の高度な撮像機能を実現でき
る。
As described above, according to the imaging apparatus 10 of the present embodiment, each is driven electrically independently, and each independently outputs a signal corresponding to light from a subject. And a plurality of optics provided at positions corresponding to each of the plurality of area sensors 11 and each of which causes light from a subject to enter the plurality of area sensors 11 with unique optical characteristics. And performs appropriate signal processing on output signals obtained from the plurality of area sensors 11 in accordance with a shooting situation. Therefore, as in a conventional imaging apparatus, a lens is moved to focus. There is no need to make adjustments, mechanical focus adjustment mechanism can be omitted from the configuration,
The thickness of the device can be reduced. Thereby, for example, a card-shaped thin imaging device can be manufactured. Further, since the digital signal processing unit 34 performs appropriate signal processing according to the shooting situation, it is possible to obtain an image signal having a high sensitivity and a high dynamic range, and an advanced imaging function such as a high-speed shooting. Can be realized.

【0038】このように、本実施の形態に係る撮像装置
10によれば、高度な撮像機能を付加することが可能で
あると共に、装置の薄型化を図ることができる。
As described above, according to the imaging apparatus 10 of the present embodiment, it is possible to add an advanced imaging function and to reduce the thickness of the apparatus.

【0039】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で
は、上記第1の実施の形態における構成要素と同一の部
分には同一の符号を付し、その説明を省略してある。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0040】図12は、本発明の第2の実施の形態に係
る撮像装置の一構成例を示す説明図である。第1の実施
の形態では、装置の光学特性としてマイクロレンズ2a
の焦点距離を設置場所に応じて異ならせるようにした
が、本実施の形態では、マイクロレンズ2aとエリアセ
ンサ11との間の距離Z1を場所により異ならせること
により、複数のエリアセンサ11のそれぞれの撮像画角
を異ならせるようにしている。マイクロレンズ2aとエ
リアセンサ11との間の距離Z1は、例えば、エリアセ
ンサ11が配置される支持基板1の凹部1aの深さを場
所によって変えることにより、異ならせることができ
る。また、距離Z1は、マイクロレンズアレイ2におけ
るマイクロレンズ2aの形成位置の高さを場所によって
変えることにより、異ならせることができる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of an imaging device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the microlenses 2a
Is made different depending on the installation location, but in the present embodiment, the distance Z1 between the microlens 2a and the area sensor 11 is made different depending on the location, so that each of the plurality of area sensors 11 Are different from each other. The distance Z1 between the microlens 2a and the area sensor 11 can be made different, for example, by changing the depth of the concave portion 1a of the support substrate 1 on which the area sensor 11 is arranged depending on the location. The distance Z1 can be made different by changing the height of the formation position of the microlenses 2a in the microlens array 2 depending on the location.

【0041】本実施の形態では、例えば、複数のマイク
ロレンズ2aは、h方向(図3を参照)において、各エ
リアセンサ11の撮像画角が異なっている。例えば、本
実施の形態では、h方向において、撮像画角θ1のエリ
アセンサ1111と、撮像画角θ2 のエリアセンサ1112
と、撮像画角θ3のエリアセンサ1113と、撮像画角θ
4 のエリアセンサ1114とが順番に配置されている。エ
リアセンサ1111,1112,1113,1114に対応する
位置には、それぞれマイクロレンズ2a11,2a12,2
13,2a14が配置されている。マイクロレンズアレイ
2におけるマイクロレンズ2aの形成位置の高さは、マ
イクロレンズ2a11が最も低く、マイクロレンズ2a14
が最も高くなっている。また、支持基板1の凹部1aの
深さは、エリアセンサ1111が配置された部分が最も浅
く、エリアセンサ1114が配置された部分が最も深くな
っている。これにより、マイクロレンズ2aとエリアセ
ンサ11との間の距離Z1は、マイクロレンズ2a11
エリアセンサ1111との間の距離が最も小さく、マイク
ロレンズ2a14とエリアセンサ1114との間の距離が最
も大きくなる。従って撮像画角は、撮像画角θ1が最も
大きく、撮像画角θ4は最も小さくなる。
In the present embodiment, for example, the plurality of microlenses 2a have different imaging angles of view of the area sensors 11 in the h direction (see FIG. 3). For example, in the present embodiment, in the h direction, the area sensor 11 11 imaging angle theta 1, the area sensor 11 of the imaging angle theta 2 12
, An area sensor 11 13 having an imaging angle of view θ 3 , and an imaging angle of view θ
An area sensor 11 14 4 are arranged in order. At the positions corresponding to the area sensors 11 11 , 11 12 , 11 13 , 11 14 , the micro lenses 2a 11 , 2a 12 , 2
a 13 and 2a 14 are arranged. The height of the forming position of the microlens 2a in the microlens array 2, microlenses 2a 11 is the lowest, the micro lenses 2a 14
Is the highest. The depth of the recess 1a of the supporting substrate 1 is most shallow portion area sensor 11 11 is disposed, the portion area sensor 11 14 are arranged is deepest. Thus, the distance Z1 between the micro lenses 2a and the area sensor 11, the smallest distance between the micro lens 2a 11 and the area sensor 11 11, the distance between the micro lens 2a 14 and the area sensor 11 14 Is the largest. Thus the imaging angle of view, imaging angle theta 1 is largest, imaging angle theta 4 is the smallest.

【0042】なお、複数のマイクロレンズ2aの撮像画
角は、h方向に限らず、例えば、図3におけるw方向に
おいて異ならせるようにしてもよい。また、w方向およ
びh方向の双方において撮像画角を異ならせるようにし
てもよい。更に、異ならせる撮像画角は4つに限らず、
4つよりも多いまたは少ない数だけ撮像画角を異ならせ
るようにしてもよい。
The angle of view of the plurality of microlenses 2a is not limited to the h direction but may be different in the w direction in FIG. Further, the imaging angle of view may be made different in both the w direction and the h direction. Furthermore, the imaging angle of view to be varied is not limited to four,
The imaging angle of view may be different by more or less than four.

【0043】本実施の形態では、エリアセンサ1111
1112,1113,1114から、それぞれの撮像画角に応
じた信号が出力される。デジタル信号処理部34は、撮
影状況に応じて、エリアセンサ1111,1112,1
13,1114からの出力信号のうち、いずれか1つから
の出力信号を選択的に取得して画像信号を生成する。こ
のように、撮影状況に応じて、撮像画角に応じた出力信
号を適宜切り換えて使用することで、機械的なレンズ移
動機構を用いることなく、従来の単眼の撮像装置におけ
るズームレンズと同様のズーム機能を実現することがで
きる。なお、各マイクロレンズ2a11,2a12,2
13,2a14の焦点距離が同一であるとすれば、撮像画
角が最も大きいエリアセンサ1111がズームの望遠側に
相当し、撮像画角が最も小さいエリアセンサ1114がズ
ームの広角側に相当する。
In this embodiment, the area sensors 11 11 ,
From 11 12 , 11 13 , and 11 14 , signals corresponding to the respective angle of view are output. The digital signal processing unit 34 controls the area sensors 11 11 , 11 12 , 1 according to the shooting conditions.
1 13, 11 of the output signal from 14, to generate a selectively acquired by the image signal from any one of the output signal. As described above, by appropriately switching and using the output signal corresponding to the imaging angle of view according to the shooting situation, the same as the zoom lens in the conventional monocular imaging apparatus without using a mechanical lens moving mechanism. A zoom function can be realized. Each micro lens 2a 11 , 2a 12 , 2
If the focal length of a 13, 2a 14 are the same, corresponds to the telephoto side of the largest area sensor 11 11 zoom imaging angle, wide-angle side of the smallest area sensor 11 14 imaging angle zoom Is equivalent to

【0044】なお、本実施の形態では、光学特性として
撮像画角のみを変えるようにしたが、撮像画角を変える
と共に、第1の実施の形態と同様に、マイクロレンズ2
aの焦点距離を設置場所に応じて変えるようにしてもよ
い。光学特性として撮像画角と焦点距離とを変えること
で、機械的なレンズの移動を伴うことなく、ズーム機能
におけるフォーカス調整を行うことができる。これによ
り、画質劣化のないズーム機能を実現することができ
る。
In this embodiment, only the imaging angle of view is changed as the optical characteristic. However, the imaging angle of view is changed and the micro lens 2 is changed in the same manner as in the first embodiment.
The focal length a may be changed according to the installation location. By changing the imaging angle of view and the focal length as optical characteristics, focus adjustment in the zoom function can be performed without mechanical movement of the lens. As a result, a zoom function without image quality degradation can be realized.

【0045】以上説明したように、本実施の形態に係る
撮像装置によれば、撮像画角の異なるエリアセンサ11
からの出力信号を選択的に取得して画像信号を生成する
ようにしたので、機械的なレンズ移動機構を用いること
なく、ズーム機能を実現することができる。
As described above, according to the imaging apparatus of the present embodiment, the area sensors 11 having different imaging angles of view are provided.
Since the image signal is generated by selectively acquiring the output signal from the camera, the zoom function can be realized without using a mechanical lens moving mechanism.

【0046】なお、本実施の形態におけるその他の構
成、作用および効果については、第1の実施の形態と同
様である。
Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0047】[第3の実施の形態]次に、本発明の第3
の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で
は、上記第1の実施の形態における構成要素と同一の部
分には同一の符号を付し、その説明を省略してある。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0048】図13および図14は、本発明の第3の実
施の形態に係る撮像装置について説明するための説明図
である。本実施の形態は、画素の位置を少しずらして撮
像した複数の画像を合成することによって有効画素数を
増やし、画質を向上させるいわゆる「画素ずらし」によ
る画質向上技術を利用したものである。
FIGS. 13 and 14 are explanatory diagrams for explaining an image pickup apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, an image quality improvement technique by so-called “pixel shift” is used, in which the number of effective pixels is increased by synthesizing a plurality of images captured with slightly shifted pixel positions, thereby improving the image quality.

【0049】第1の実施の形態の撮像装置は、全てのマ
イクロレンズ2aに対して、その中心軸と各エリアセン
サ11の中心位置における法線とを一致させるようにし
て構成したが、本実施の形態の撮像装置は、図13に示
したように、第1の実施の形態と同様にレンズの中心軸
C1とエリアセンサ1121の中心位置とが一致するよう
に配置されたマイクロレンズ2a21を有すると共に、レ
ンズの中心軸C2とエリアセンサ1122の中心位置にお
ける法線C2′とをずらすようにして配置されたマイク
ロレンズ2a22を有して構成されている。マイクロレン
ズ2a22の中心軸C2は、エリアセンサ1122に結像さ
れる被写体像が、エリアセンサ1121に結像される被写
体像に対して、例えば、1/2画素分だけずれるように
法線C2′に対してずらされている。
The imaging apparatus according to the first embodiment is configured so that the center axis of all the microlenses 2a and the normal line at the center position of each area sensor 11 coincide with each other. the form image pickup apparatus, as shown in FIG. 13, the microlenses 2a 21 to the center position of the center axis C1 and the area sensor 11 21 as in the first embodiment the lens is arranged to coincide which has a is configured to have a micro-lens 2a 22 disposed so as to shift the normal C2 'at the center position of the center axis C2 and the area sensor 11 22 of the lens. Central axis C2 of the micro lenses 2a 22 is subject image formed on the area sensor 11 22, the subject image formed on the area sensor 11 21, for example, the law to be shifted by 1/2 pixels It is offset with respect to line C2 '.

【0050】図14は、このように配置されたマイクロ
レンズ2a21,2a22によってエリアセンサ1121,1
22に結像される被写体像61の違いを示した図であ
る。この図において、(A)には、エリアセンサ1121
の結像面が示されており、(B)には、エリアセンサ1
22の結像面が示されている。エリアセンサ1122に結
像される被写体像は、エリアセンサ1121に結像される
被写体像に対して、例えば、1/2画素分だけずれるよ
うになっている。エリアセンサ1121,1122は、この
ように互いに1/2画素分だけずれて結像された被写体
像に応じた信号を出力する。デジタル信号処理部34
は、エリアセンサ1121,1122からの2つの信号を合
成して1つの画像データを生成する。このように、1/
2画素分だけずれて結像された被写体像に応じた2つの
信号を合成することで、解像度が2倍に高められる。
FIG. 14 shows the area sensors 11 21 , 1 formed by the micro lenses 2 a 21 , 2 a 22 arranged as described above.
Is a diagram showing the difference of the object image 61 are imaged 1 22. In this figure, (A) shows the area sensor 11 21
(B) shows the area sensor 1
Imaging plane of the 1 22 is shown. Subject image formed on the area sensor 11 22, to the object image formed on the area sensor 11 21, for example, as shifted by 1/2 pixels. The area sensors 11 21 and 11 22 output signals corresponding to the subject image formed by being shifted from each other by 画素 pixel. Digital signal processing unit 34
Synthesizes two signals from the area sensors 11 21 and 11 22 to generate one image data. Thus, 1 /
By synthesizing two signals corresponding to the subject image formed by being shifted by two pixels, the resolution is doubled.

【0051】以上説明したように、本実施の形態に係る
撮像装置によれば、画素の位置を少しずらして撮像した
複数の信号を合成することによって、解像度を高めるこ
とができる。
As described above, according to the imaging apparatus of the present embodiment, the resolution can be increased by synthesizing a plurality of signals obtained by slightly shifting the positions of the pixels.

【0052】なお、本実施の形態におけるその他の構
成、作用および効果については、第1の実施の形態と同
様である。
Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0053】[第4の実施の形態]次に、本発明の第4
の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で
は、上記第1の実施の形態における構成要素と同一の部
分には同一の符号を付し、その説明を省略してある。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0054】本実施の形態の撮像装置は、ホログラフィ
を利用したホログラフィック・ステレオグラム(以下、
HSという。)用の画像データを生成することに用いら
れるものである。
The imaging apparatus according to the present embodiment uses a holographic stereogram (hereinafter, referred to as holographic stereogram) using holography.
Called HS. ) Is used for generating image data.

【0055】まず、図15を参照して、HSについての
概略を説明する。なお、以下では、横方向視差のみ(Ho
rizontal Parallax Only:以下、HPOともいう。)の
ワンステップHSについての説明を行う。HPO型ワン
ステップHSは、多数のスリット状のホログラム(要素
ホログラム)から構成されるものである。各要素ホログ
ラムには、液晶ライトバルブ等の表示手段に表示された
画像が非視差方向(上下方向)には投影されると共に、
視差方向(左右方向)には集光され、記録される。この
ような要素ホログラム露光をホログラム全面に行ってい
く。この結果、各要素ホログラムに記録されている画像
は、2次元の画像であるが、各要素ホログラムに露光す
る画像を適当な視差情報を持つものにすることで、全体
として横方向の視差を持つ立体像を得ることができる。
First, the outline of the HS will be described with reference to FIG. In the following, only the horizontal parallax (Ho
rizontal Parallax Only: Hereinafter also referred to as HPO. ) Will be described. The HPO one-step HS is composed of a large number of slit-shaped holograms (element holograms). On each element hologram, an image displayed on a display means such as a liquid crystal light valve is projected in a non-parallax direction (vertical direction).
Light is collected and recorded in the parallax direction (left-right direction). Such element hologram exposure is performed on the entire hologram. As a result, the image recorded on each element hologram is a two-dimensional image, but the image exposed on each element hologram has appropriate parallax information, so that the entire image has horizontal parallax. A three-dimensional image can be obtained.

【0056】ここで、液晶ライトバルブ等の表示手段に
表示する画像は、例えば、コンピュータ・グラフィック
スまたは実写画像から得られた複数の視差原画像をもと
に所定の画像処理を行って生成される。この場合、実写
の視差原画像は、例えば、1台のビデオカメラ等の撮像
装置を被写体の周りを移動させることで得ることができ
る。液晶ライトバルブ等の表示手段に表示する画像は、
ビデオカメラ等で撮影した視差原画像をもとに画像処理
を行うことで得られるが、この画像処理は、「Slice an
d Dice」とも呼ばれる方法によって行われる。この「Sl
ice and Dice」による画像処理は、図15に示したよう
に、複数の視差原画像61のそれぞれを視差方向(図の
w方向)にスリット状に分割し、その分割したものを異
なる視差原画像間で再構成して、単一の画像60とする
ものである。これにより、横視差のみのHS特有のひず
みを補正すると共に、被写体の立体像をホログラム上に
持ってくることで ぼけを低減する効果がある。
Here, the image to be displayed on the display means such as a liquid crystal light valve is generated by performing predetermined image processing based on a plurality of original parallax images obtained from, for example, computer graphics or a real image. You. In this case, the actual parallax original image can be obtained by moving an imaging device such as one video camera around the subject. The image displayed on the display means such as a liquid crystal light valve is
It can be obtained by performing image processing based on the original parallax image captured by a video camera or the like.
d Dice ”. This "Sl
As shown in FIG. 15, the image processing by “ice and Dice” divides each of the plurality of original parallax images 61 into a slit shape in the parallax direction (the w direction in FIG. The image is reconstructed into a single image 60. This has the effect of correcting distortion peculiar to HS, which is only horizontal parallax, and reducing blur by bringing a three-dimensional image of the subject onto the hologram.

【0057】本実施の形態の撮像装置は、上述のHPO
型ワンステップHSにおける視差原画像の撮影に用いら
れる。上述したように従来では、視差原画像の撮影を、
例えば、1台のビデオカメラを被写体の周りに移動させ
て行うようにしたが、本実施の形態の撮像装置では、複
数のエリアセンサ11を備えているので、装置を移動さ
せることなく、異なる視差方向の被写体像を同時に得る
ことができる。なお、従来では、1台のビデオカメラを
被写体の周りに移動させて複数の視差原画像を撮影する
ようにしていたため、得られた複数の視差原画像にリア
ルタイム性はない。
The image pickup apparatus according to the present embodiment uses the above-described HPO
It is used for capturing a parallax original image in the pattern one-step HS. Conventionally, as described above, the shooting of the original parallax image is
For example, one video camera is moved around a subject, but the imaging apparatus according to the present embodiment includes a plurality of area sensors 11 so that different parallaxes can be performed without moving the apparatus. The subject images in the directions can be obtained at the same time. Conventionally, one video camera is moved around a subject to capture a plurality of original parallax images, and thus the obtained plurality of original parallax images do not have real-time properties.

【0058】なお、第1の実施の形態では、複数のエリ
アセンサ11からの出力信号が、デジタル信号処理部3
4において所定の画像処理が施されることにより、最終
的に、例えば単一フレームの画像データとして出力され
るようになっていたが、本実施の形態では、複数のエリ
アセンサ11からの出力信号に基づいて、デジタル信号
処理部34において複数の画像データが生成されて出力
される。これにより、従来では不可能だったリアルタイ
ム性のある複数の視差原画像の取得が可能となる。
In the first embodiment, the output signals from the plurality of area sensors 11 are output to the digital signal processor 3.
4, the image data is finally output, for example, as image data of a single frame. However, in this embodiment, the output signals from the plurality of area sensors 11 are output. , A plurality of image data are generated and output in the digital signal processing unit 34. As a result, it is possible to acquire a plurality of original parallax images having real-time properties, which was impossible in the related art.

【0059】以上説明したように、本実施の形態に係る
撮像装置によれば、複数のエリアセンサ11からの出力
信号に基づいて、デジタル信号処理部34において複数
の画像データを生成して出力するようにしたので、HS
に用いられる複数の視差原画像をリアルタイムで得るこ
とができる。
As described above, according to the imaging apparatus of the present embodiment, the digital signal processing section 34 generates and outputs a plurality of image data based on the output signals from the plurality of area sensors 11. So, HS
Can be obtained in real time.

【0060】なお、本実施の形態におけるその他の構
成、作用および効果については、第1の実施の形態と同
様である。
Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0061】[第5の実施の形態]次に、本発明の第5
の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で
は、上記第1の実施の形態における構成要素と同一の部
分には同一の符号を付し、その説明を省略してある。
[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0062】本実施の形態の撮像装置は、ホログラフィ
を利用したインテグラル・フォトグラフィ用の画像デー
タを生成することに用いられるものである。インテグラ
ル・フォトグラフィは、もともとM.G.Lippmannにより提
案された3次元写真の撮影手法である。以下、本実施の
形態の撮像装置を利用したインテグラル・フォトグラフ
ィの撮影手法について説明する。
The imaging apparatus according to the present embodiment is used to generate image data for integral photography using holography. Integral photography is a three-dimensional photography method originally proposed by MGLippmann. Hereinafter, an imaging method of integral photography using the imaging device of the present embodiment will be described.

【0063】図16は、本実施の形態におけるインテグ
ラル・フォトグラフィを実現するための一構成例を示す
説明図である。インテグラル・フォトグラフィを実現す
るために、本実施の形態では、被写体71を撮影するた
めの撮像装置10Aと、この撮像装置10Aに複数の接
続線73によって接続され、撮像装置10Aで撮影され
た被写体71の画像を表示するディスプレイ70とを備
えている。撮像装置10Aの基本的な構成は、第1の実
施の形態の撮像装置10と同様である。但し、第1の実
施の形態では、複数のエリアセンサ11からの出力信号
が、デジタル信号処理部34において所定の画像処理が
施されることにより、最終的に、例えば単一フレームの
画像データとして出力されるようになっていたが、本実
施の形態では、複数のエリアセンサ11からの出力信号
に基づいて、デジタル信号処理部34において複数の画
像データが生成されて出力される。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a configuration for realizing integral photography in the present embodiment. In order to realize integral photography, in the present embodiment, an imaging device 10A for imaging the subject 71, and the imaging device 10A is connected to the imaging device 10A by a plurality of connection lines 73, and is captured by the imaging device 10A. And a display 70 for displaying an image of the subject 71. The basic configuration of the imaging device 10A is the same as that of the imaging device 10 of the first embodiment. However, in the first embodiment, the output signals from the plurality of area sensors 11 are subjected to predetermined image processing in the digital signal processing unit 34, so that the output signals finally become, for example, single-frame image data. Although output is performed, in the present embodiment, a plurality of image data is generated and output by the digital signal processing unit 34 based on output signals from the plurality of area sensors 11.

【0064】本実施の形態では、撮像装置10Aの複数
のエリアセンサ11のそれぞれに被写体71の像が結像
され、撮像される。ここで、複数のエリアセンサ11の
それぞれに結像される被写体像を要素画像と呼ぶ。撮像
装置10Aでは、複数のエリアセンサ11から被写体像
に応じた複数の信号が出力されると共に、この複数の出
力信号に基づいて、デジタル信号処理部34において所
定の画像処理が行われ、複数の要素画像の画像データが
生成されて出力される。こられの複数の要素画像の画像
データは、複数の接続線73によってディスプレイ70
に伝送される。ディスプレイ70では、撮像装置10A
で撮像された要素画像群を撮像時に対応する条件に基づ
いて表示する。ディスプレイ70によって撮像時の条件
に対応するように表示された要素画像群からの光によっ
て、撮像時の物体に対応する位置に立体像が再生され
る。従って、再生立体像をリアルタイムで観察すること
ができる。
In the present embodiment, an image of the subject 71 is formed on each of the plurality of area sensors 11 of the image pickup device 10A and is picked up. Here, a subject image formed on each of the plurality of area sensors 11 is called an element image. In the imaging device 10A, a plurality of signals corresponding to a subject image are output from the plurality of area sensors 11, and predetermined image processing is performed in the digital signal processing unit 34 based on the plurality of output signals, and a plurality of signals are output. Image data of the element image is generated and output. The image data of the plurality of element images is displayed on the display 70 by the plurality of connection lines 73.
Is transmitted to In the display 70, the imaging device 10A
Are displayed based on the conditions corresponding to the time of imaging. By the light from the group of element images displayed by the display 70 so as to correspond to the conditions at the time of imaging, a stereoscopic image is reproduced at a position corresponding to the object at the time of imaging. Therefore, a reproduced stereoscopic image can be observed in real time.

【0065】以上説明したように、本実施の形態に係る
撮像装置10Aによれば、複数のエリアセンサ11から
の出力信号に基づいて、デジタル信号処理部34におい
て複数の画像データを生成して出力するようにしたの
で、インテグラル・フォトグラフィ用の画像データを簡
単に得ることができる。
As described above, according to the imaging apparatus 10 A of the present embodiment, the digital signal processing section 34 generates and outputs a plurality of image data based on the output signals from the plurality of area sensors 11. As a result, image data for integral photography can be easily obtained.

【0066】なお、本実施の形態におけるその他の構
成、作用および効果については、第1の実施の形態と同
様である。
The other configurations, operations, and effects of this embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0067】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実
施の形態では、マイクロレンズ2aを、一つの面のみに
曲率を有する構造にしたが、このマイクロレンズ2aの
構造を複数のレンズ面を有する構造にしてもよい。ま
た、マイクロレンズ2aを、望遠鏡タイプの光学特性に
なるように構成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in each of the above embodiments, the micro lens 2a has a structure having a curvature on only one surface, but the structure of the micro lens 2a may be a structure having a plurality of lens surfaces. Further, the microlens 2a may be configured to have a telescope type optical characteristic.

【0068】図17および図18は、マイクロレンズ2
aの他の構成例を示すものである。図17で示したマイ
クロレンズ2aは、一方の面81(被写体からの光が入
射する面)を凸形状のレンズ面とすると共に、他方の面
82を凹形状のレンズ面にし、全体で集束系の光学特性
を有するように構成した例である。この場合には、一つ
の面のみに曲率を有する場合と比較して、例えば、収差
補正を行い易くなり、光学性能を向上させることができ
るという利点がある。また、図18で示したマイクロレ
ンズ2aは、一方の面83(被写体からの光が入射する
面)を凸形状のレンズ面とすると共に、他方の面84も
凸形状のレンズ面にすることにより、望遠鏡タイプの光
学特性を有するように構成した例である。
FIG. 17 and FIG.
13 shows another example of the configuration a. The micro lens 2a shown in FIG. 17 has one surface 81 (surface on which light from a subject enters) having a convex lens surface and the other surface 82 having a concave lens surface. It is an example configured to have the following optical characteristics. In this case, as compared with the case where only one surface has a curvature, for example, there is an advantage that it becomes easier to perform aberration correction and optical performance can be improved. The microlens 2a shown in FIG. 18 has one surface 83 (the surface on which light from a subject enters) having a convex lens surface and the other surface 84 having a convex lens surface. This is an example in which it is configured to have a telescope type optical characteristic.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし1
1のいずれかに記載の撮像装置によれば、電気的に独立
して駆動される複数の撮像素子のそれぞれによって、被
写体からの光に応じた信号が独立して出力されるように
すると共に、複数の撮像素子に対応した位置に設けられ
る複数の光学系のそれぞれによって、被写体からの光
が、複数の撮像素子に対して固有の光学特性で入射され
るようにしたので、高度な撮像機能を付加することが可
能であると共に、装置の薄型化を図ることができるとい
う効果を奏する。
As described above, claims 1 to 1
According to the imaging device of any one of the first to third aspects, a signal corresponding to light from a subject is independently output by each of the plurality of imaging elements that are electrically independently driven, By using a plurality of optical systems provided at positions corresponding to a plurality of image sensors, light from a subject is incident on the plurality of image sensors with unique optical characteristics. It is possible to provide an additional effect, and it is possible to reduce the thickness of the device.

【0070】また、請求項4記載の撮像装置によれば、
複数の撮像素子を、それぞれ異なるタイミングで駆動す
ると共に、それぞれ異なるタイミングで被写体からの光
に応じた信号を出力するようにしたので、例えば、電子
シャッタによる短時間露光の機能と組み合わせて、高速
度撮影を実現することが可能となるという効果を奏す
る。
According to the image pickup apparatus of the fourth aspect,
Since the plurality of image sensors are driven at different timings and output signals corresponding to light from the subject at different timings, for example, a high-speed There is an effect that shooting can be realized.

【0071】更に、請求項8記載の撮像装置によれば、
複数の光学系の少なくとも1つが、他とは異なる焦点距
離または撮像画角で、被写体からの光を複数の撮像素子
に対して入射するようにしたので、例えば、機械的なレ
ンズ移動機構を用いることなく、フォーカス調整の機能
やズーム機能を実現することが可能となるという効果を
奏する。
Further, according to the imaging device of the eighth aspect,
At least one of the plurality of optical systems is configured such that light from a subject is incident on the plurality of imaging elements at a different focal length or imaging angle of view from the other. For example, a mechanical lens moving mechanism is used. There is an effect that it is possible to realize a focus adjustment function and a zoom function without the need.

【0072】更に、請求項9記載の撮像装置によれば、
複数の撮像素子に結像されるそれぞれの被写体像が互い
に所定量だけずれて結像されるように、複数の光学系を
構成するようにしたので、被写体像が互いにずれて結像
された複数の撮像素子からの出力信号を合成して、解像
度を高めることが可能となるという効果を奏する。
Further, according to the imaging device of the ninth aspect,
Since a plurality of optical systems are configured so that the respective subject images formed on the plurality of image sensors are shifted from each other by a predetermined amount, a plurality of subject images shifted from each other are formed. Thus, it is possible to increase the resolution by synthesizing the output signals from the image pickup device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の一
構造例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structural example of an imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した撮像装置における支持基板の構造
を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a structure of a support substrate in the imaging device shown in FIG.

【図3】図1に示した撮像装置におけるマイクロレンズ
アレイの構造を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view illustrating a structure of a microlens array in the imaging device illustrated in FIG. 1;

【図4】図1に示した撮像装置における光学系の光学特
性について説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for describing optical characteristics of an optical system in the imaging device illustrated in FIG. 1;

【図5】図1に示した撮像装置におけるエリアセンサの
一構成例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an area sensor in the imaging device illustrated in FIG. 1;

【図6】図1に示した撮像装置の回路構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the imaging device illustrated in FIG. 1;

【図7】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の画
像処理技術を説明するための説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for describing an image processing technique of the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の画
像処理技術を説明するための他の説明図である。
FIG. 8 is another explanatory diagram for describing the image processing technique of the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の画
像処理技術を説明するための更に他の説明図である。
FIG. 9 is still another explanatory diagram for describing the image processing technique of the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置に
おけるダイナミックレンジの拡大技術を説明するための
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a technique of expanding a dynamic range in the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置に
おける高速度撮影の機能を説明するための説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram for describing a function of high-speed shooting in the imaging device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置の
一構成例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施の形態に係る撮像装置の
一構成例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施の形態に係る撮像装置の
特徴を説明するための説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram for describing features of an imaging device according to a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4の実施の形態に係る撮像装置が
利用されるホログラフィック・ステレオグラムを説明す
るための説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a holographic stereogram in which an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention is used.

【図16】本発明の第5の実施の形態に係る撮像装置が
利用されるインテグラル・フォトグラフィの手法を示す
説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an integral photography technique in which an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention is used.

【図17】本発明の撮像装置におけるマイクロレンズの
他の構成例を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the microlens in the imaging device of the present invention.

【図18】本発明の撮像装置におけるマイクロレンズの
更に他の構成例を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing still another configuration example of the microlens in the imaging device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…支持基板、2…マイクロレンズアレイ、2a…マイ
クロレンズ、3…遮光板、10…撮像装置、11…エリ
アセンサ、31…タイミング発生回路、34…デジタル
信号処理部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Support substrate, 2 ... Micro lens array, 2a ... Micro lens, 3 ... Light shielding plate, 10 ... Image pickup device, 11 ... Area sensor, 31 ... Timing generation circuit, 34 ... Digital signal processing part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA02 AA10 AB01 BA13 CA03 CA26 DB01 FA06 FA13 FA26 GC11 GD03 HA22 HA24 5C022 AA14 AB23 AB28 AB36 AB68 AC42 AC54 AC69 5C024 AA01 CA11 CA15 CA26 EA04 EA08 FA01 FA11 GA16 HA07 HA09 HA14 HA17 HA18 HA20 HA24 5C061 AA08 AB06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 4M118 AA02 AA10 AB01 BA13 CA03 CA26 DB01 FA06 FA13 FA26 GC11 GD03 HA22 HA24 5C022 AA14 AB23 AB28 AB36 AB68 AC42 AC54 AC69 5C024 AA01 CA11 CA15 CA26 EA04 EA08 FA01 FA11 GA16 HA07 HA09 HA14 HA18 HA20 HA24 5C061 AA08 AB06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれが電気的に独立して駆動される
と共に、それぞれが被写体からの光に応じた信号を独立
して出力する複数の撮像素子と、 これら複数の撮像素子のそれぞれに対応した位置に設け
られると共に、それぞれが被写体からの光を、前記複数
の撮像素子に対して固有の光学特性で入射させる複数の
光学系とを備えたことを特徴とする撮像装置。
1. A plurality of image sensors each of which is electrically independently driven, each independently outputs a signal corresponding to light from a subject, and a plurality of image sensors corresponding to each of the plurality of image sensors. And a plurality of optical systems, each of which is provided at a position, and which causes light from a subject to enter the plurality of imaging elements with unique optical characteristics.
【請求項2】 更に、前記複数の撮像素子からの複数の
出力信号に基づいて、少なくとも1つの所定単位の画像
信号を生成して出力する画像信号処理手段を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の撮像装置。
2. An image signal processing means for generating and outputting at least one predetermined unit of image signal based on a plurality of output signals from the plurality of image pickup devices. The imaging device according to 1.
【請求項3】 前記画像信号処理手段は、外部からの命
令に応じた画像処理を施して、前記画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
3. The image pickup apparatus according to claim 2, wherein said image signal processing means performs image processing according to an external command to generate said image signal.
【請求項4】 前記複数の撮像素子が、それぞれ異なる
タイミングで駆動され、それぞれ異なるタイミングで被
写体からの光に応じた信号を出力することを特徴とする
請求項1記載の撮像装置。
4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of imaging elements are driven at different timings and output signals corresponding to light from a subject at different timings.
【請求項5】 前記複数の撮像素子のそれぞれに対し
て、露光時間の異なる独立した電子シャッタ動作を行わ
せることが可能であることを特徴とする請求項1記載の
撮像装置。
5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein an independent electronic shutter operation with a different exposure time can be performed for each of the plurality of imaging elements.
【請求項6】 前記複数の光学系は、前記複数の撮像素
子のそれぞれに対向配置された複数のマイクロレンズを
含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of optical systems include a plurality of microlenses arranged to face each of the plurality of imaging elements.
【請求項7】 前記複数の光学系の少なくとも1つに
は、赤外域の光を除去する赤外線除去手段が選択的に付
加されていることを特徴とする請求項1記載の撮像装
置。
7. The imaging apparatus according to claim 1, wherein at least one of said plurality of optical systems is provided with an infrared ray removing means for selectively removing infrared light.
【請求項8】 前記複数の光学系の少なくとも1つは、
他とは異なる焦点距離または撮像画角で、被写体からの
光を前記複数の撮像素子に対して入射させることを特徴
とする請求項1記載の撮像装置。
8. At least one of the plurality of optical systems,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein light from a subject is incident on the plurality of imaging elements at a focal length or an imaging angle of view different from others.
【請求項9】 前記複数の撮像素子に結像されるそれぞ
れの被写体像が互いに所定量だけずれて結像されるよう
に、前記複数の光学系が構成されていることを特徴とす
る請求項1記載の撮像装置。
9. The plurality of optical systems are configured so that respective subject images formed on the plurality of image pickup devices are formed with a predetermined amount of shift from each other. The imaging device according to 1.
【請求項10】 前記複数の撮像素子からの複数の出力
信号に基づいて、ホログラフィを利用したホログラフィ
ック・ステレオグラム用の複数の画像データを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
10. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a plurality of image data for holographic stereogram using holography is generated based on a plurality of output signals from the plurality of imaging elements. .
【請求項11】 前記複数の撮像素子からの複数の出力
信号に基づいて、ホログラフィを利用したインテグラル
・フォトグラフィ用の複数の画像データを生成すること
を特徴とする請求項1記載の撮像装置。
11. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a plurality of image data for integral photography using holography is generated based on a plurality of output signals from the plurality of imaging elements. .
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