JP2001128071A

JP2001128071A - デジタルカメラ

Info

Publication number: JP2001128071A
Application number: JP30162099A
Authority: JP
Inventors: Shuji Ono; 修司小野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影方向や視野角を変化可能な複眼の光学系
を有するデジタルカメラを提供する。【解決手段】本発明のデジタルカメラは、複数の微小
窓を含む採光部２１０と複数の受光素子を含む受光部２
２０とを有する撮像ユニット２０と、前記微小窓に対す
る前記受光素子の相対位置を変化させる位置制御部２４
０を有する撮像制御ユニット４０と、デジタル画像デー
タを処理する処理ユニット６０と、デジタル画像を表示
する表示ユニット１００と、ユーザが操作する操作ユニ
ット１１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカメラに
関する。本発明は、特に複眼の光学系を用いたデジタル
カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画素ごとに独立した光学系を有す
るいわゆる複眼のデジタルカメラは、いわゆる単眼のデ
ジタルカメラと比較して、焦点調節機構が不要、結像距
離が短いなどの利点がある。複眼のデジタルカメラとし
て、例えば特開平１０−１０７９７５号（公開日平成１
０年４月２４日）は、分解能や明るさを改善した複眼の
画像入力装置を開示している。焦点調節機構が不要で、
しかも結像距離が短いデジタルカメラは、装置全体を薄
型に形成させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、撮影方
向や視野角を変えたい場合には、光学系全体の方向を動
かすか、または撮影方向において前後に駆動するズーム
機構が必要であった。したがって、いくら光学系が薄型
であっても、光学系を駆動させるための空間が新たに必
要となり、デジタルカメラの薄型化や小型化が困難であ
った。

【０００４】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできるデジタルカメラを提供することを目的とす
る。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の
特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発
明のさらなる有利な具体例を規定する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の形態は、第一の平面上において複数
の微小窓を二次元的に配置した採光部と、前記第一の平
面に平行する第二の平面上に二次元的に配置した、複数
の前記微小窓のそれぞれから入射する光を受けて電気信
号を出力する複数の受光素子を有する受光部と、前記採
光部と前記受光部とを平行に保持したまま、前記微小窓
の前記受光素子に対する相対位置を変化させる位置制御
部と、前記受光部から受け取る前記電気信号を処理して
デジタル画像データを出力する撮像信号処理部と、前記
撮像信号処理部から受け取るデジタル画像データを処理
する処理ユニットとを備える。

【０００６】前記採光部は、複数の前記微小窓として複
数のマイクロレンズを前記第一の平面上に二次元的に配
置したマイクロレンズアレイであってもよい。前記採光
部は、複数の前記微小窓として複数のピンホールを前記
第一の平面上に二次元的に配置したピンホールアレイで
あってもよい。

【０００７】前記位置制御部は、複数の前記微小窓のピ
ッチを固定したまま、前記微小窓の前記受光素子に対す
る相対位置を変化させる手段を有してもよい。前記位置
制御部は、前記採光部において複数の前記微小窓を配置
した領域の面積を変化させる手段を有してもよい。前記
位置制御部は、複数の前記微小窓のピッチを均等な倍率
で変化させる手段を有してもよい。前記位置制御部は、
複数の前記微小窓のピッチを不均等な倍率で変化させる
手段を有してもよい。前記採光部は、複数の前記微小窓
を支持する、弾性部材で伸縮自在に形成された支持体を
さらに有してもよい。

【０００８】前記位置制御部は、複数の前記受光素子の
ピッチを固定したまま、前記受光素子の前記微小窓に対
する相対位置を変化させる手段を有してもよい。前記位
置制御部は、前記受光部において複数の前記受光素子を
配置した領域の面積を変化させる手段を有してもよい。
前記位置制御部は、複数の前記受光素子のピッチを均等
な倍率で変化させる手段を有してもよい。前記位置制御
部は、複数の前記受光素子のピッチを不均等な倍率で変
化させる手段を有してもよい。前記受光部は、複数の前
記受光素子を支持する、弾性部材で伸縮自在に形成され
た支持体をさらに有してもよい。

【０００９】前記位置制御部は、前記微小窓と前記受光
素子との距離を変化させる手段をさらに有してもよい。
複数の前記微小窓の各々に対して複数の前記受光素子が
設けられており、前記位置制御部は、複数の前記微小窓
の各々に対応する複数の前記受光素子のうち、いずれの
受光素子から前記電気信号を出力させるかを制御するこ
とによって、前記受光素子の前記微小窓に対する相対位
置を変化させる手段を有してもよい。複数の前記受光素
子の各々に対して複数の前記微小窓が設けられており、
前記位置制御部は、複数の前記受光素子の各々に対応す
る複数の前記微小窓のうち、いずれの微小窓から光を入
射させるかを制御することによって、前記受光素子に対
する前記微小窓の相対位置を変化させる手段を有しても
よい。

【００１０】なお上記の発明の概要は、本発明の必要な
特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群の
サブコンビネーションもまた発明となりうる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲
に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中
で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決
手段に必須であるとは限らない。

【００１２】以下に説明する本発明のデジタルカメラ
は、各実施形態において一般的なデジタル画像撮影に用
いられるほか、例えばマシンビジョンや監視カメラとし
て用いてもよい。デジタルカメラには、デジタルスチル
カメラやデジタルビデオカメラが含まれる。以下、本発
明の第１実施形態を説明する。図１は実施の形態に係る
デジタルカメラ１０の構成を示す。このデジタルカメラ
１０は、主に撮像ユニット２０、撮像制御ユニット４
０、処理ユニット６０、表示ユニット１００、および操
作ユニット１１０を含む。

【００１３】撮像ユニット２０は、撮影および結像に関
する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット２０
はまず、映像を取り込んで処理を施す採光部２１０、受
光部２２０、および撮像信号処理部３２を含む。採光部
２１０は、平面上に二次元的に配置された複数の微小窓
（図示せず）を有する。採光部２１０により、被写体像
が受光部２２０の受光面上に結像される。受光部２２０
は、平面上に二次元的に配置された複数の受光素子（図
示せず）を有する。採光部２１０の平面と受光部２２０
の平面とは平行に保たれる。結像された被写体像の光量
に応じ、受光部２２０の各受光素子に電荷が蓄積される
（以下その電荷を「蓄積電荷」という）。蓄積電荷は、
リードゲートパルスによってシフトレジスタ（図示せ
ず）に読み出され、レジスタ転送パルスによって電圧信
号として順次読み出される。受光素子２２２には、例え
ばＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられる。

【００１４】デジタルカメラ１０は一般に電子シャッタ
機能を有するので、機械式シャッタは必須ではない。電
子シャッタ機能を実現するために、受光部２２０にシャ
ッタゲートを介してシャッタドレインが設けられる。シ
ャッタゲートを駆動すると蓄積電荷がシャッタドレイン
に掃き出される。シャッタゲートの制御により、各受光
素子に電荷を蓄積するための時間、すなわちシャッタス
ピードを制御できる。

【００１５】受光部２２０から出力される電気信号、す
なわちアナログ信号は撮像信号処理部３２でＲ、Ｇ、Ｂ
成分に色分解され、まずホワイトバランスが調整され
る。つづいて撮像信号処理部３２はガンマ補正を行い、
必要なタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を順次Ａ／Ｄ変換
し、その結果得られたデジタルの画像データ（以下単に
「デジタル画像データ」とよぶ）を処理ユニット６０へ
出力する。

【００１６】撮像ユニット２０はさらに、ファインダ３
４とストロボ３６を有する。ファインダ３４には図示し
ないＬＣＤを内装してもよく、その場合、後述のメイン
ＣＰＵ６２等からの各種情報をファインダ３４内に表示
できる。ストロボ３６は、コンデンサ（図示せず）に蓄
えられたエネルギが放電管３６ａに供給されたときそれ
が発光することで機能する。

【００１７】撮像制御ユニット４０は、位置制御部２４
０、撮像系ＣＰＵ５０、測距センサ５２、および測光セ
ンサ５４をもつ。位置制御部２４０は、ステッピングモ
ータ等の駆動手段を有する。後述のレリーズスイッチ１
１４の押下に応じ、測距センサ５２は被写体までの距離
を測定し、測光センサ５４は被写体輝度を測定する。測
定された距離のデータ（以下単に「測距データ」とい
う）および被写体輝度のデータ（以下単に「測光デー
タ」という）は撮像系ＣＰＵ５０へ送られる。撮像系Ｃ
ＰＵ５０は、ユーザから指示されたズーム倍率等の撮影
情報に基づき、位置制御部２４０による制御を介して採
光部２１０のズーム倍率の調整を行う。撮像系ＣＰＵ５
０は、１画像フレームのＲＧＢのデジタル信号積算値、
すなわちＡＥ情報に基づいてシャッタスピードを決定す
る。決定された値にしたがい、撮像系ＣＰＵ５０は受光
部２２０の電子シャッタ機能を制御する。

【００１８】撮像系ＣＰＵ５０はまた、測光データに基
づいてストロボ３６の発光を制御する。ユーザが映像の
取込を指示したとき、受光部２２０が電荷蓄積を開始
し、測光データから計算されたシャッタ時間の経過後、
蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ出力される。

【００１９】処理ユニット６０は、撮像信号処理部３２
から受け取るデジタル画像データを処理する。ここでい
う処理には、デジタル画像を処理する行程を含むほか、
単にデータをメモリに格納する行程も含む。処理ユニッ
ト６０は、デジタルカメラ１０全体、とくに処理ユニッ
ト６０自身を制御するメインＣＰＵ６２と、これによっ
て制御されるメモリ制御部６４、ＹＣ処理部７０、オプ
ション装置制御部７４、圧縮伸張処理部７８、通信Ｉ／
Ｆ部８０を有する。メインＣＰＵ６２は、シリアル通信
などにより、撮像系ＣＰＵ５０との間で必要な情報をや
りとりする。メインＣＰＵ６２の動作クロックは、クロ
ック発生器８８から与えられる。クロック発生器８８
は、撮像系ＣＰＵ５０、表示ユニット１００に対しても
それぞれ異なる周波数のクロックを提供する。

【００２０】メインＣＰＵ６２には、キャラクタ生成部
８４とタイマ８６が併設されている。タイマ８６は電池
でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。
このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時
刻情報がメインＣＰＵ６２に与えられる。キャラクタ生
成部８４は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生
し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。

【００２１】メモリ制御部６４は、不揮発性メモリ６６
とメインメモリ６８を制御する。不揮発性メモリ６６
は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去およびプログラム可能な
ＲＯＭ）やＦＬＡＳＨメモリなどで構成され、ユーザに
よる設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ１
０の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されてい
る。不揮発性メモリ６６には、場合によりメインＣＰＵ
６２のブートプログラムやシステムプログラムなどが格
納されてもよい。一方、メインメモリ６８は一般にＤＲ
ＡＭのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成さ
れる。メインメモリ６８は、撮像ユニット２０から出力
されたデータを格納するフレームメモリとしての機能、
各種プログラムをロードするシステムメモリとしての機
能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮発性
メモリ６６とメインメモリ６８は、処理ユニット６０内
外の各部とメインバス８２を介してデータのやりとりを
行う。

【００２２】ＹＣ処理部７０は、デジタル画像データに
ＹＣ変換を施し、輝度信号Ｙと色差（クロマ）信号Ｂ−
Ｙ、Ｒ−Ｙを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制
御部６４によってメインメモリ６８に一旦格納される。
圧縮伸張処理部７８はメインメモリ６８から順次輝度信
号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮され
たデータ（以下単に「圧縮データ」という）は、オプシ
ョン装置制御部７４を介してオプション装置７６の一種
であるメモリカードへ書き込まれる。

【００２３】処理ユニット６０はさらにエンコーダ７２
をもつ。エンコーダ７２は輝度信号と色差信号を入力
し、これらをビデオ信号（ＮＴＳＣやＰＡＬ信号）に変
換してビデオ出力端子９０から出力する。オプション装
置７６に記録されたデータからビデオ信号を生成する場
合、そのデータはまずオプション装置制御部７４を介し
て圧縮伸張処理部７８へ与えられる。つづいて、圧縮伸
張処理部７８で必要な伸張処理が施されたデータはエン
コーダ７２によってビデオ信号へ変換される。

【００２４】オプション装置制御部７４は、オプション
装置７６に認められる信号仕様およびメインバス８２の
バス仕様にしたがい、メインバス８２とオプション装置
７６の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変
換などを行う。デジタルカメラ１０は、オプション装置
７６として前述のメモリカードのほかに、例えばフロッ
ピーディスク等の磁気記録媒体をサポートしてもよい。
また、デジタルカメラ１０は、オプション装置７６とし
て例えばＰＣＭＣＩＡ準拠の標準的なＩ／Ｏカードをサ
ポートしてもよい。その場合、オプション装置制御部７
４は、ＰＣＭＣＩＡ用バス制御ＬＳＩなどで構成しても
よい。電源制御回路９４は、オプション装置７６の電源
を制御する。

【００２５】通信Ｉ／Ｆ部８０は、デジタルカメラ１０
がサポートする通信仕様、例えばＵＳＢ、ＲＳ−２３２
Ｃ、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換等
の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ部８０は、必要に応じてドラ
イバＩＣを含み、ネットワークを含む外部機器とコネク
タ９２を介して通信する。そうした標準的な仕様のほか
に、例えばプリンタ等の外部機器との間で独自のＩ／Ｆ
によるデータ授受を行う構成としてもよい。

【００２６】表示ユニット１００は、ＬＣＤモニタ１０
２とＬＣＤパネル１０４を有する。それらはＬＣＤドラ
イバであるモニタドライバ１０６、パネルドライバ１０
８によってそれぞれ制御される。ＬＣＤモニタ１０２
は、例えば２インチ程度の大きさでカメラ背面に設けら
れ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍
率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体
画像などを表示する。ＬＣＤパネル１０４は例えば小さ
な白黒ＬＣＤでカメラ上面に設けられ、画質（ＦＩＮＥ
／ＮＯＲＭＡＬ／ＢＡＳＩＣなど）、ストロボ発光／発
光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情
報を簡易的に表示する。

【００２７】操作ユニット１１０は、ユーザがデジタル
カメラ１０の動作やそのモードなどを設定または指示す
るために必要な機構および電気部材を含む。パワースイ
ッチ１１２は、デジタルカメラ１０の電源のオンオフを
決める。レリーズスイッチ１１４は、半押しと全押しの
二段階押し込み構造になっている。一例として、半押し
で測距動作や測光動作がロックし、全押しで撮影画像の
取込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メ
インメモリ６８、オプション装置７６等に記録される。
ズームスイッチ１１８は、ズーム倍率を決める。操作ユ
ニット１１０はこれらのスイッチの他、回転式のモード
ダイヤルや十字キーなどによる設定を受け付けてもよ
く、それらは図１において機能設定部１１６と総称され
ている。操作ユニット１１０で指定できる動作または機
能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効
果」、「印画」、「決定／保存」、「表示切換」等があ
る。

【００２８】以上の構成による主な動作は以下の通りで
ある。まず、デジタルカメラ１０のパワースイッチ１１
２がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メイン
ＣＰＵ６２は、機能設定部１１６の状態を読み込むこと
で、デジタルカメラ１０が撮影モードにあるか再生モー
ドにあるかを判断する。

【００２９】カメラが撮影モードにあるとき、メインＣ
ＰＵ６２はレリーズスイッチ１１４の半押し状態を監視
する。半押し状態が検出されたとき、メインＣＰＵ６２
は測光センサ５４および測距センサ５２からそれぞれ測
光データと測距データを得る。得られたデータに基づい
て撮像制御ユニット４０が動作し、採光部２１０や受光
部２２０の制御が行われる。制御が完了すると、ＬＣＤ
モニタ１０２に「スタンバイ」などの文字を表示してユ
ーザにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッチ１１４
の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ１１４が全
押しされると、所定のシャッタスピードで受光部２２０
の蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ掃き出される。撮像
信号処理部３２による処理の結果生成されたデジタル画
像データはメインバス８２へ出力される。デジタル画像
データは一旦メインメモリ６８へ格納され、この後ＹＣ
処理部７０と圧縮伸張処理部７８で処理を受け、オプシ
ョン装置制御部７４を経由してオプション装置７６へ記
録される。記録された画像は、フリーズされた状態でし
ばらくＬＣＤモニタ１０２に表示され、ユーザは撮影画
像を知ることができる。以上で一連の撮影動作が完了す
る。

【００３０】一方、デジタルカメラ１０が再生モードの
場合、メインＣＰＵ６２は、メモリ制御部６４を介して
メインメモリ６８から最後に撮影した画像を読み出し、
これを表示ユニット１００のＬＣＤモニタ１０２へ表示
する。この状態でユーザが機能設定部１１６にて「順送
り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画像
の前後に撮影された画像が読み出され、ＬＣＤモニタ１
０２へ表示される。

【００３１】図２は、第１実施形態における採光部２１
０の部分拡大正面図である。本実施形態における採光部
２１０は、複数の微小窓として複数のマイクロレンズ２
１２を平面上に二次元的に配置したマイクロレンズアレ
イである。マイクロレンズ２１２は、微小な対物レンズ
であり、被写体から受ける光が入射される。採光部２１
０は、複数のマイクロレンズ２１２を支持する支持体２
１８をさらに有してもよい。支持体２１８を弾性部材に
より伸縮自在に形成してもよい。弾性部材は、例えば合
成樹脂であってもよい。この場合、位置制御部は弾性部
材からなる支持体２１８を部分的または全体的に引っ張
るなどして伸縮させる機構を有してもよい。

【００３２】本実施形態においては、複数のマイクロレ
ンズ２１２が一定のピッチで隣り合っている。ここでい
うピッチとは、隣接する複数のマイクロレンズ２１２の
各々の中心間距離を示す。受光素子２２２には、対応す
るマイクロレンズ２１２以外からは光２３０が入射され
ない。そのための構造として、例えば複数のマイクロレ
ンズ２１２のピッチ、または複数の受光素子２２２のピ
ッチを十分に離すことにより、他のマイクロレンズ２１
２から光２３０が入射されなくしてもよい。他の形態と
しては、例えば、複数のマイクロレンズ２１２間、また
は複数の受光素子２２２間に、他のマイクロレンズ２１
２からの光を遮断する仕切を設けてもよい。

【００３３】図３は、第１実施形態において採光部２１
０および受光部２２０の標準的な状態を示す断面図であ
る。採光部２１０は、複数のマイクロレンズ２１２を含
む。受光部２２０は、複数の受光素子２２２を含む。被
写体から受ける光２３０は、複数のマイクロレンズ２１
２のぞれぞれを通って、複数の受光素子２２２に入射す
る。複数の受光素子は、複数のマイクロレンズ２１２の
それぞれから入射する光を受けて電気信号を出力する。
複数の受光素子２２２が出力する一画素の画像信号を合
成することにより、一つの被写体画像が得られる。一つ
の受光素子２２２に一つのマイクロレンズ２１２が対応
するので、一画素につき一つのマイクロレンズ２１２が
対応することとなる。

【００３４】図に示すように、複数のマイクロレンズ２
１２のピッチと、複数の受光素子２２２のピッチとが等
しい場合、一様なサンプリング密度で被写体画像を得る
ことができる。また、複数の受光素子２２２は、複数の
マイクロレンズ２１２の光軸上に位置するので、受光素
子２２２が受ける光２３０の経路はマイクロレンズ２１
２の光軸と一致する。したがって、受光部２２０は、デ
ジタルカメラ真正面の被写体画像を得ることができる。

【００３５】図４は、パン動作を示す採光部２１０およ
び受光部２２０の断面図である。ここでいうパン動作と
は、デジタルカメラの撮影方向を水平方向または垂直方
向に移動させることを示す。位置制御部は、複数のマイ
クロレンズ２１２のピッチを固定したまま、受光素子２
２２に対するマイクロレンズ２１２の相対位置を変化さ
せる。図に示す通り、複数のマイクロレンズ２１２の光
軸位置を、対応する複数の受光素子２２２の位置より右
方向へ均等にシフトさせた場合、右前方の被写体から受
ける光２３０が採光部２１０を通って受光部２２０に入
射する。したがって、得られる被写体画像、すなわち撮
影方向は、真正面から右前方へと移り変わる。このよう
に、位置制御部がマイクロレンズ２１２の位置をシフト
させることにより撮影方向を変化させることができる。

【００３６】他の形態としては、位置制御部が、複数の
受光素子２２２のピッチを固定したまま受光素子２２２
の位置を移動させることによってマイクロレンズ２１２
に対する受光素子２２２の相対位置を変化させてもよ
い。この場合も、マイクロレンズ２１２の位置をシフト
させる場合と同様に撮影方向が変化する。

【００３７】このように、位置制御部により複数の受光
素子２２２に対する複数のマイクロレンズ２１２の相対
位置を均等に変化させることにより、光学系全体の向き
を変えずに撮影方向を変化させることができる。したが
って、光学系全体の向きを変える機構のない薄型のカメ
ラにおいても自由に撮影方向を変化させることができ
る。

【００３８】図５は、ズームイン動作を示す採光部２１
０および受光部２２０の断面図である。ここでいうズー
ムイン動作とは、受光部２２０に結像する被写体像を迅
速に拡大することを示す。位置制御部は、採光部２１０
において複数のマイクロレンズ２１２を配置した領域の
面積を変化させる。このとき位置制御部は、複数のマイ
クロレンズ２１２のピッチを均等な倍率で変化させて配
置面積を変えてもよい。すなわち、複数のマイクロレン
ズ２１２のピッチを一様に狭めると、複数のマイクロレ
ンズ２１２の配置面積が狭まる。

【００３９】図に示す通り、採光部２１０における複数
のマイクロレンズ２１２の配置面積を狭くすると、受光
素子２２２が受ける光２３０の入射角が変化して採光部
２１０の視野角が狭くなる。そして、被写体像のサンプ
リング密度が一様に高くなるので、被写体像がズームイ
ンされる。このように、位置制御部が採光部２１０にお
ける複数のマイクロレンズ２１２の配置面積を狭めるこ
とにより、採光部２１０を撮影方向に前後に動かすこと
なくズーム動作を実現することができる。したがって、
ズーム機構を設けない薄型のカメラにおいてもズームが
可能となる。

【００４０】図６は、ズームアウト動作を示す採光部２
１０および受光部２２０の断面図である。ここでいうズ
ームアウト動作とは、受光部２２０に結像する被写体像
を迅速に縮小することを示す。位置制御部は、採光部２
１０において複数のマイクロレンズ２１２を配置した領
域の面積を変化させる。このとき位置制御部は、複数の
マイクロレンズ２１２のピッチを均等な倍率で変化させ
てもよい。すなわち、複数のマイクロレンズ２１２のピ
ッチを一様に広げると、複数のマイクロレンズ２１２の
配置面積が広まる。

【００４１】図に示す通り、採光部２１０における複数
のマイクロレンズ２１２の配置面積を広げると、受光素
子２２２が受ける光２３０の入射角が変化して採光部２
１０の視野角が広くなる。そして、被写体像のサンプリ
ング密度が一様に低くなるので、被写体像がズームアウ
トされる。このように、位置制御部が採光部２１０にお
ける複数のマイクロレンズ２１２の配置面積を広げるこ
とにより、採光部２１０を撮影方向に前後に動かすこと
なくズーム動作を実現することができる。したがって、
ズーム機構を設けない薄型のカメラにおいてもズームが
可能となる。

【００４２】他の形態としては、位置制御部は、受光部
２２０において複数の受光素子２２２を配置した領域の
面積を変化させてもよい。また位置制御部は、複数の受
光素子２２２のピッチを均等な倍率で変化させてもよ
い。位置制御部によるこれらの制御によっても、ズーム
動作を実現することができる。

【００４３】図７は、サンプリング密度調整動作を示す
採光部２１０および受光部２２０の断面図である。ここ
でいうサンプリング調整動作とは、被写体における画像
サンプリング密度を部分的に変化させて不均等にするこ
とを示す。例えば、被写体において部分的にサンプリン
グ密度を高めた場合、その部分からは高精細な画像が得
られる。本実施形態における位置制御部は、複数のマイ
クロレンズ２１２のピッチを不均等な倍率で変化させ
る。すなわち、位置制御部は、複数のマイクロレンズ２
１２のピッチが不均等になるように変化させる。

【００４４】図に示す通り、採光部２１０においてピッ
チを狭めた部分のマイクロレンズ２１２により得られる
被写体画像は、サンプリング密度が高くなるので高精細
な画像となる。このように、位置制御部が複数のマイク
ロレンズ２１２のピッチを不均等に変化させることによ
り、被写体画像のサンプリング密度を部分的に変化させ
ることができる。

【００４５】他の形態においては、位置制御部は、複数
の受光素子２２２のピッチを不均等な倍率で変化させて
もよい。このような位置制御部による制御によっても、
サンプリング密度調整動作を実現することができる。

【００４６】次に、第２実施形態を説明する。図８は、
本実施形態におけるパン動作を示す採光部２１０および
受光部２２０の拡大断面図である。本実施形態における
位置制御部は、複数の受光素子２２２のピッチを固定し
たまま、複数のマイクロレンズ２１２に対する複数の受
光素子２２２の相対位置を変化させる。図に示す通り、
複数の受光素子２２２の位置を、対応する複数のマイク
ロレンズ２１２の光軸位置より左方向へ均等にシフトさ
せた場合、右前方の被写体から受ける光２３０が採光部
２１０を通って受光部２２０に入射される。したがっ
て、得られる被写体画像、すなわち撮影方向は、真正面
から右前方へと移り変わる。このように、位置制御部が
受光素子２２２の位置を変化させることにより、光学系
全体の向きを変えずに撮影方向を変化させることができ
る。

【００４７】受光部２２０は、複数の受光素子２２２を
支持する支持体２２４をさらに有してもよい。支持体２
２４を弾性部材により伸縮自在に形成してもよい。弾性
部材は、例えば合成樹脂であってもよい。この場合、位
置制御部は弾性部材からなる支持体２２４を部分的また
は全体的に引っ張るなどして伸縮させる機構を有しても
よい。

【００４８】次に、第３実施形態を説明する。図９は、
本実施形態におけるズームイン動作を示す採光部２１０
および受光部２２０の拡大断面図である。本実施形態の
位置制御部は、採光部２１０と受光部２２０との距離を
変化させる。まず、受光素子２２２の位置が、図に示す
通り、対応するマイクロレンズ２１２の光軸から外れた
状態にある。次いで、位置制御部が受光部２２０の位置
を採光部２１０から遠ざける方向で移動させると、対応
するマイクロレンズ２１２と受光素子２２２との位置の
ずれ方は小さくなる。したがって、受光素子２２２が受
ける光２３０の入射角が浅くなるので、採光部２１０の
視野角が狭くなりズームイン動作が実現される。

【００４９】他の形態としては、位置制御部が採光部２
１０を受光部２２０から遠ざける方向で移動させること
によりズームイン動作を実現してもよい。また、複数の
マイクロレンズ２１２に対する複数の受光素子２２２の
相対位置が均等にシフトされた状態において、位置制御
部が採光部２１０と受光部２２０との距離を変化させた
場合、受光素子２２２が受ける光２３０の入射角が一様
に変化するのでパン動作が実現される。

【００５０】次に、第４実施形態を説明する。図１０
は、本実施形態におけるパン動作を示す採光部２１０お
よび受光部２２０の拡大断面図である。本実施形態にお
いては、複数のマイクロレンズ２１２の各々に対して複
数の受光素子２２２が設けられている。すなわち、複数
のマイクロレンズ２１２と複数の受光素子２２２とが、
一対多の対応関係を有する。一つのマイクロレンズ２１
２を通る光２３０は、複数の受光素子２２２により受光
可能である。

【００５１】位置制御部は、一つのマイクロレンズ２１
２に対応する複数の受光素子２２２のうち、いずれの受
光素子２２２から電気信号を出力させるかを制御するこ
とにより、マイクロレンズ２１２に対する受光素子２２
２の相対位置を変化させる。ここで、位置制御部がマイ
クロレンズ２１２の光軸上に位置する受光素子２２２か
ら電気信号を出力させる場合、得られる一画素の情報は
マイクロレンズ２１２の光軸上の微小領域を示す。この
とき、受光素子２２２が受ける光２３０の入射角はゼロ
である。次いで、電気信号を出力させる受光素子２２２
を他の受光素子２２２に変更すると、これら２つの受光
素子２２２間の距離に応じて受光素子２２２が受ける光
２３０の入射角が深くなる。したがって、例えば、位置
制御部が複数の受光素子２２２のピッチを固定したま
ま、マイクロレンズ２１２に対する受光素子２２２の相
対位置を変化させた場合、撮影方向が変化してパン動作
が実現される。

【００５２】このように、位置制御部が、電気信号を出
力させる受光素子２２２を他の受光素子２２２に変える
ことにより、マイクロレンズ２１２に対する受光素子２
２２の相対位置を変化させることと等しい効果が得られ
る。したがって、信号出力させる受光素子２２２の選び
方によって、第１実施形態にいうパン動作のみならず、
ズームイン動作、ズームアウト動作、サンプリング調整
動作も実現できる。

【００５３】次に、第５実施形態を説明する。図１１
は、本実施形態におけるパン動作を示す採光部２１０お
よび受光部２２０の拡大断面図である。本実施形態にお
いては、複数の受光素子２２２の各々に対して複数のマ
イクロレンズ２１２を設ける。すなわち、複数のマイク
ロレンズ２１２と複数の受光素子２２２とが、多対一の
対応関係を有する。一つの受光素子２２２は、複数のマ
イクロレンズ２１２から受光可能である。そして、位置
制御部は、複数の受光素子２２２の各々に対応する複数
のマイクロレンズ２１２のうち、いずれのマイクロレン
ズから光を入射させるかを制御することによって、受光
素子２２２に対するマイクロレンズ２１２の相対位置を
変化させてもよい。例えば、複数のマイクロレンズ２１
２を通る光のうちいずれかを遮断するシャッタを設けて
もよい。

【００５４】位置制御部が、光を通すマイクロレンズ２
１２を他のマイクロレンズ２１２に変更することによ
り、受光素子２２２に対するマイクロレンズ２１２の相
対位置を変化させることと等しい効果が得られる。した
がって、光を通すマイクロレンズ２１２の選び方によっ
て、パン動作、ズームイン動作、ズームアウト動作、サ
ンプリング調整動作を実現できる。

【００５５】次に、第６実施形態を説明する。図１２
は、本実施形態における採光部２１０の部分拡大平面図
である。本実施形態における採光部２１０は、複数の微
小窓として複数のピンホール２１４を第一の平面上に二
次元的に配置したピンホールアレイである。ピンホール
２１４は、微小な絞り孔であり、被写体から受ける光を
絞る。採光部２１０は、複数のピンホール２１４を支持
する支持体２１８をさらに有してもよい。支持体２１８
を弾性部材により伸縮自在に形成してもよい。弾性部材
としては、例えば合成樹脂であってもよい。

【００５６】他の形態においては、複数のピンホール２
１４の中に複数のマイクロレンズをはめ込んでもよい。
この場合、マイクロレンズをはめ込まないピンホールア
レイと比べて受光部２２０に受光させる光量を増やすこ
とができる。

【００５７】図１３は、本実施形態における採光部２１
０および受光部２２０の断面図である。複数のピンホー
ル２１４は、第１実施形態における複数のマイクロレン
ズ２１２と同様に、微小窓として機能する。位置制御部
は、第１実施形態におけるマイクロレンズ２１２または
受光素子２２２の制御と同様に、採光部２１０と受光部
２２０とを平行に保持したまま、複数の受光素子２２２
に対する複数のピンホール２１４の相対位置を変化させ
る。そして、位置制御部による制御の仕方によって、デ
ジタルカメラのパン動作、ズームイン動作、ズームアウ
ト動作、サンプリング密度調整動作を実現できる。

【００５８】以上のように、第１〜６実施形態によれ
ば、位置制御部がマイクロレンズ２１２または受光素子
２２２の位置を制御するので、パン動作、ズームイン動
作、ズームアウト動作、サンプリング密度調整動作を実
現することができる。

【００５９】また、位置制御部により複数の受光素子２
２２に対する複数のマイクロレンズ２１２の相対位置を
均等に変化させることにより、光学系全体の向きを変え
ずに撮影方向を変化させることができる。したがって、
光学系全体の向きを変える機構のない薄型のカメラにお
いても自由に撮影方向を変化させることができる。

【００６０】また、位置制御部が採光部２１０における
複数のマイクロレンズ２１２の配置面積を狭めることに
より、採光部２１０を撮影方向に前後に動かすことなく
ズーム動作を実現することができる。したがって、ズー
ム機構を設けない薄型のカメラにおいてもズームが可能
となる。

【００６１】また、位置制御部が採光部２１０における
複数のマイクロレンズ２１２の配置面積を広げることに
より、採光部２１０を撮影方向に前後に動かすことなく
ズーム動作を実現することができる。したがって、ズー
ム機構を設けない薄型のカメラにおいてもズームが可能
となる。

【００６２】位置制御部が複数のマイクロレンズ２１２
のピッチを不均等に変化させることにより、被写体画像
のサンプリング密度を部分的に変化させることができ
る。

【００６３】また、第２実施形態においては、位置制御
部が受光素子２２２の位置を変化させることにより、光
学系全体の向きを変えずに撮影方向を変化させることが
できる。

【００６４】また、第３実施形態においては、位置制御
部が受光部２２０の位置を採光部２１０から遠ざける方
向で移動させると、対応するマイクロレンズ２１２と受
光素子２２２との位置のずれ方は小さくなる。したがっ
て、受光素子２２２が受ける光２３０の入射角が浅くな
るので、採光部２１０の視野角が狭くなりズームイン動
作が実現される。

【００６５】また、複数のマイクロレンズ２１２に対す
る複数の受光素子２２２の相対位置が均等にシフトされ
た状態において、位置制御部が採光部２１０と受光部２
２０との距離を変化させた場合、受光素子２２２が受け
る光２３０の入射角が一様に変化するのでパン動作が実
現される。

【００６６】また、第４実施形態においては、位置制御
部により受光部２２０から信号出力させる受光素子２２
２の選び方によって、パン動作、ズームイン動作、ズー
ムアウト動作、サンプリング調整動作を実現することが
できる。

【００６７】また、第５実施形態においては、位置制御
部により光を通すマイクロレンズ２１２の選び方によっ
て、パン動作、ズームイン動作、ズームアウト動作、サ
ンプリング調整動作を実現することができる。

【００６８】また、第６実施形態においては、位置制御
部がピンホールアレイを用いた採光部２１０の位置を制
御することにより、パン動作、ズームイン動作、ズーム
アウト動作、サンプリング調整動作を実現することがで
きる。

【００６９】以上、本発明を実施の形態を用いて説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又
は改良を加えることができることが当業者に明らかであ
る。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術
的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から
明らかである。

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、複眼の光学系を有するカメラにおいて撮影方
向等を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタルカメラ１０の構成を示す。

【図２】第１実施形態における採光部２１０の部分拡大
正面図である。

【図３】第１実施形態において採光部２１０および受光
部２２０の標準的な状態を示す断面図である。

【図４】パン動作を示す採光部２１０および受光部２２
０の断面図である。

【図５】ズームイン動作を示す採光部２１０および受光
部２２０の断面図である。

【図６】ズームアウト動作を示す採光部２１０および受
光部２２０の断面図である。

【図７】サンプリング密度調整動作を示す光採光部２１
０および受光部２２０の断面図である。

【図８】第２実施形態におけるパン動作を示す採光部２
１０および受光部２２０の拡大断面図である。

【図９】第３実施形態におけるズームイン動作を示す採
光部２１０および受光部２２０の拡大断面図である。

【図１０】第４実施形態におけるパン動作を示す採光部
２１０および受光部２２０の拡大断面図である。

【図１１】第５実施形態におけるパン動作を示す採光部
２１０および受光部２２０の拡大断面図である。

【図１２】第６実施形態における採光部２１０の部分拡
大正面図である。

【図１３】第６実施形態における採光部２１０および受
光部２２０の断面図である。

【符号の説明】

１０デジタルカメラ２０撮像ユニット３２撮像信号処理部４０撮像制御ユニット５０撮像系ＣＰＵ６０処理ユニット６２メインＣＰＵ１００表示ユニット１１０操作ユニット２１０採光部２１２マイクロレンズ２１４ピンホール２１８支持体２２０受光部２２２受光素子２２４支持体２３０光２４０位置制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の平面上において複数の微小窓を二
次元的に配置した採光部と、前記第一の平面に平行する第二の平面上に二次元的に配
置した、複数の前記微小窓のそれぞれから入射する光を
受けて電気信号を出力する複数の受光素子を有する受光
部と、前記採光部と前記受光部とを平行に保持したまま、前記
受光素子に対する前記微小窓の相対位置を変化させる位
置制御部と、前記受光部から受け取る前記電気信号を処理してデジタ
ル画像データを出力する撮像信号処理部と、前記撮像信号処理部から受け取るデジタル画像データを
処理する処理ユニットとを備えることを特徴とするデジ
タルカメラ。
【請求項２】前記採光部は、複数の前記微小窓として
複数のマイクロレンズを前記第一の平面上に二次元的に
配置したマイクロレンズアレイであることを特徴とする
請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】前記採光部は、複数の前記微小窓として
複数のピンホールを前記第一の平面上に二次元的に配置
したピンホールアレイであることを特徴とする請求項１
に記載のデジタルカメラ。
【請求項４】前記位置制御部は、複数の前記微小窓の
ピッチを固定したまま、前記受光素子に対する前記微小
窓の相対位置を変化させる手段を有することを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のデジタルカメラ。
【請求項５】前記位置制御部は、前記採光部において
複数の前記微小窓を配置した領域の面積を変化させる手
段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載のデジタルカメラ。
【請求項６】前記位置制御部は、複数の前記微小窓の
ピッチを均等な倍率で変化させる手段を有することを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデジタルカ
メラ。
【請求項７】前記位置制御部は、複数の前記微小窓の
ピッチを不均等な倍率で変化させる手段を有することを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデジタル
カメラ。
【請求項８】前記採光部は、複数の前記微小窓を支持
する、弾性部材で伸縮自在に形成された支持体をさらに
有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記
載のデジタルカメラ。
【請求項９】前記位置制御部は、複数の前記受光素子
のピッチを固定したまま、前記微小窓に対する前記受光
素子の相対位置を変化させる手段を有することを特徴と
する請求項１乃至８のいずれかに記載のデジタルカメ
ラ。
【請求項１０】前記位置制御部は、前記受光部におい
て複数の前記受光素子を配置した領域の面積を変化させ
る手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいず
れかに記載のデジタルカメラ。
【請求項１１】前記位置制御部は、複数の前記受光素
子のピッチを均等な倍率で変化させる手段を有すること
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のデジ
タルカメラ。
【請求項１２】前記位置制御部は、複数の前記受光素
子のピッチを不均等な倍率で変化させる手段を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のデ
ジタルカメラ。
【請求項１３】前記受光部は、複数の前記受光素子を
支持する、弾性部材で伸縮自在に形成された支持体をさ
らに有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれ
かに記載のデジタルカメラ。
【請求項１４】前記位置制御部は、前記微小窓と前記
受光素子との距離を変化させる手段をさらに有すること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のデジ
タルカメラ。
【請求項１５】複数の前記微小窓の各々に対して複数
の前記受光素子が設けられており、前記位置制御部は、複数の前記微小窓の各々に対応する
複数の前記受光素子のうち、いずれの受光素子から前記
電気信号を出力させるかを制御することによって、前記
微小窓に対する前記受光素子の相対位置を変化させる手
段を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれ
かに記載のデジタルカメラ。
【請求項１６】複数の前記受光素子の各々に対して複
数の前記微小窓が設けられており、前記位置制御部は、複数の前記受光素子の各々に対応す
る複数の前記微小窓のうち、いずれの微小窓から光を入
射させるかを制御することによって、前記受光素子に対
する前記微小窓の相対位置を変化させる手段を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のデ
ジタルカメラ。