JP2002232789A - Imaging method and imaging apparatus - Google Patents
Imaging method and imaging apparatusInfo
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- JP2002232789A JP2002232789A JP2001028347A JP2001028347A JP2002232789A JP 2002232789 A JP2002232789 A JP 2002232789A JP 2001028347 A JP2001028347 A JP 2001028347A JP 2001028347 A JP2001028347 A JP 2001028347A JP 2002232789 A JP2002232789 A JP 2002232789A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像方法及び撮像
装置に関する。The present invention relates to an imaging method and an imaging apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の撮像装置は、単一のレンズとその
後方に配置された単一の受光素子とから構成されてい
た。そして、所定の物体からの画像情報は、前記レンズ
を介して前記受光素子に焦点を合わせることによって得
ていた。したがって、前記レンズと前記所定の物体との
距離に応じて前記レンズの焦点位置が変化するために、
前記レンズを前記受光素子に対して上下方向に移動さ
せ、前記所定の物体からの画像情報の焦点を常に前記受
光素子の受光面に一致させる必要があった。2. Description of the Related Art A conventional image pickup apparatus comprises a single lens and a single light receiving element disposed behind the lens. Then, image information from a predetermined object has been obtained by focusing on the light receiving element via the lens. Therefore, since the focal position of the lens changes according to the distance between the lens and the predetermined object,
It is necessary to move the lens up and down with respect to the light receiving element so that the focus of image information from the predetermined object always coincides with the light receiving surface of the light receiving element.
【０００３】しかしながら、このような従来の撮像装置
では、上述した上下方向移動を実現するために駆動手段
などの種々の機構が必要となる。また、このような種々
の機構を必要とするために、撮像装置が大型化及び複雑
化してしまうという問題もあった。そして、これらの問
題に付随して画像処理に長時間を要するようになるとい
う問題も生じていた。[0003] However, such a conventional imaging apparatus requires various mechanisms such as driving means to realize the above-described vertical movement. In addition, since such various mechanisms are required, there is a problem that the imaging apparatus becomes large and complicated. Along with these problems, there has also been a problem that image processing takes a long time.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、複数のマイクロレンズと複数の受光素子とを用い
た新規な撮像方法、及び撮像装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel imaging method and an imaging apparatus using a plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の撮像方法（第１の撮像方法）は、複数のマイク
ロレンズと、これら複数のマイクロレンズ後方の、前記
複数のマイクロレンズそれぞれの焦点位置において、前
記複数のマイクロレンズそれぞれと対応させて複数の受
光素子を配列し、所定の物体の各部分からの画像を前記
複数のマイクロレンズを介して前記複数の受光素子のそ
れぞれにおいて受光するとともに、隣接した前記受光素
子における前記画像の重複部分を前記隣接した受光素子
の少なくとも一方を走査させることによって除去し、前
記所定の物体の画像を得るようにしたことを特徴とす
る。In order to achieve the above object,
The imaging method (first imaging method) of the present invention includes a plurality of microlenses and a plurality of microlenses at the focal positions of the plurality of microlenses behind the plurality of microlenses, each of which corresponds to each of the plurality of microlenses. Arrange the light receiving elements, while receiving the image from each part of the predetermined object in each of the plurality of light receiving elements through the plurality of micro lenses, the overlapping portion of the image in the adjacent light receiving element At least one of the adjacent light receiving elements is removed by scanning, and an image of the predetermined object is obtained.
【０００６】また、本発明の撮像装置は、複数のマイク
ロレンズと、これら複数のマイクロレンズ後方の、前記
マイクロレンズそれぞれの焦点位置において、前記複数
のマイクロレンズそれぞれと対応するように配列された
複数の受光素子と、隣接した前記受光素子間の、所定の
物体の各部分から受光した画像の重複部分を除去するた
めの走査手段とを具えることを特徴とする。Further, the image pickup apparatus of the present invention comprises a plurality of microlenses, and a plurality of microlenses arranged behind the plurality of microlenses at the focal positions of the microlenses so as to correspond to the plurality of microlenses, respectively. And scanning means for removing an overlapping portion of an image received from each portion of a predetermined object between adjacent light receiving devices.
【０００７】本発明の撮像方法及び撮像装置によれば、
複数のマイクロレンズと、これら複数のマイクロレンズ
後方の焦点位置において、前記複数のマイクロレンズの
それぞれと対応するように配列された複数の受光素子と
を用いて、目的とする物体の画像情報を得る。したがっ
て、前記物体の広範囲に亘る画像情報を得ることができ
る。According to the imaging method and the imaging apparatus of the present invention,
Using a plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements arranged to correspond to each of the plurality of microlenses at a focal position behind the plurality of microlenses, image information of a target object is obtained. . Therefore, image information over a wide range of the object can be obtained.
【０００８】この場合において、前記複数の受光素子の
隣接したもの同士の間においては、重複した画像情報を
得る場合がある。このため、前記隣接した受光素子の一
方、あるいは両方を、例えば水平方向に移動するように
走査させることによって、受光した画像情報の端部が一
致するようにして前記重複した画像情報を除去する。こ
れによって、前記複数の受光素子全体において、前記物
体の画像を得ることができる。In this case, overlapping image information may be obtained between adjacent ones of the plurality of light receiving elements. For this reason, by scanning one or both of the adjacent light receiving elements so as to move, for example, in the horizontal direction, the overlapped image information is removed so that the ends of the received image information match. Thus, an image of the object can be obtained from the entire plurality of light receiving elements.
【０００９】また、本発明の撮像方法及び撮像装置の好
ましい態様においては、前記複数の受光素子を透明なも
のから構成し、前記複数のマイクロレンズの後方におい
て多段に配列する。これによって、前記複数のマイクロ
レンズに対して前記物体の距離が変化した場合において
も、多段に配列された前記複数の透明受光素子のいずれ
かの段に配列されたものに対して焦点が合致し、結像さ
せることができるようになる。したがって、前記物体が
前記複数のマイクロレンズから離隔している場合、及び
接近している場合のいずれにおいても、前記物体の画像
を結像させることができる。In a preferred aspect of the imaging method and the imaging apparatus according to the present invention, the plurality of light receiving elements are made of a transparent material, and are arranged in multiple stages behind the plurality of micro lenses. Thereby, even when the distance of the object with respect to the plurality of microlenses changes, the focal point is aligned with any of the plurality of transparent light receiving elements arranged in multiple stages. Image can be formed. Therefore, an image of the object can be formed both when the object is separated from the plurality of microlenses and when the object is approached.
【００１０】そして、隣接する列に属する、前記結像し
た透明光学素子の重複画像部分を、前述したように、こ
れら透明受光素子の少なくとも一方を、例えば水平方向
に走査させることによって前記画像の前記重複部分を除
去し、前記物体の像を得ることができる。Then, as described above, at least one of the transparent light receiving elements is scanned, for example, in a horizontal direction with respect to the overlapped image portion of the imaged transparent optical elements belonging to the adjacent column, thereby forming the image of the image. The overlap can be removed to obtain an image of the object.
【００１１】さらに、本発明の撮像方法及び撮像装置の
他の好ましい態様においては、前記受光素子を階段状の
主面を有するように構成し、前記主面の各段に受光部を
設置する。そして、前記複数のマイクロレンズと前記複
数の受光素子とを相対運動させることにより、前記受光
素子の前記受光部が、対応する前記マイクロレンズを通
じて前記物体の各部分からの画像を受光するようにす
る。Further, in another preferred aspect of the imaging method and the imaging apparatus according to the present invention, the light receiving element is configured to have a stepped main surface, and a light receiving section is provided at each step of the main surface. Then, by causing the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements to relatively move, the light receiving unit of the light receiving element receives an image from each portion of the object through the corresponding microlens. .
【００１２】この場合においては、上述した好ましい態
様と同様に、前記受光素子の前記主面の、いずれかの段
に配置された受光部において前記物体からの画像の焦点
が合致するようになる。したがって、前述したように、
前記物体が前記複数のマイクロレンズから離隔している
場合、及び接近している場合のいずれにおいても、前記
物体の画像を受光することができる。そして、この場合
においても、隣接する受光素子間における前記画像の重
複部分を、前記隣接する受光素子の少なくとも一方を、
例えば水平方向に走査させることによって除去すること
ができ、前記物体の像を得ることができる。In this case, as in the preferred embodiment described above, the focus of the image from the object coincides with the light receiving portion arranged on any one of the main surfaces of the light receiving element. Therefore, as mentioned above,
An image of the object can be received regardless of whether the object is away from or close to the plurality of microlenses. And also in this case, the overlapping portion of the image between the adjacent light receiving elements, at least one of the adjacent light receiving elements,
For example, it can be removed by scanning in the horizontal direction, and an image of the object can be obtained.
【００１３】なお、本発明の撮像方法においては、隣接
した受光素子間の画像の重複度合いから前記物体までの
距離を計測することができる。すなわち、前記複数のマ
イクロレンズ及び前記複数の受光素子それぞれの位置が
固定されている場合においては、前記複数のマイクロレ
ンズと前記物体との間の距離が変化することによって、
前記隣接した受光素子間の画像の重複度合いが変化す
る。したがって、この重複度合いをモニタリングし、所
定の演算処理を施すことにより、前記物体までの距離を
計測することができる。In the imaging method according to the present invention, the distance to the object can be measured from the degree of overlap of images between adjacent light receiving elements. That is, when the positions of the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements are fixed, by changing the distance between the plurality of microlenses and the object,
The degree of image overlap between the adjacent light receiving elements changes. Therefore, the distance to the object can be measured by monitoring the degree of overlap and performing predetermined arithmetic processing.
【００１４】また、得られた複数の画像重複部分より複
数の距離情報を得、これら複数の距離情報に対して演算
処理を施すことにより、前記物体の３次元画像を得るこ
ともできる。Further, a plurality of distance information is obtained from a plurality of obtained image overlapping portions, and arithmetic processing is performed on the plurality of distance information, whereby a three-dimensional image of the object can be obtained.
【００１５】また、本発明の撮像方法（第２の撮像方
法）は、複数のマイクロレンズと、これら複数のマイク
ロレンズ後方の、前記複数のマイクロレンズそれぞれの
焦点位置において、前記複数のマイクロレンズそれぞれ
と対応させて複数の受光素子を配列し、所定の物体の各
部分からの画像を前記複数のマイクロレンズを介して前
記複数の受光素子のそれぞれにおいて受光するととも
に、隣接した前記受光素子の、前記画像の重複部分にお
ける画像情報の和信号又は平均信号を演算し、前記画像
の前記重複部分を除去して、前記所定の物体の画像を得
るようにしたことを特徴とする。[0015] The imaging method (second imaging method) of the present invention may further comprise a plurality of microlenses and a plurality of microlenses at respective focal positions behind the plurality of microlenses. Arrange a plurality of light receiving elements in correspondence with, and receive an image from each part of the predetermined object in each of the plurality of light receiving elements via the plurality of micro lenses, of the adjacent light receiving elements, A sum signal or an average signal of image information in an overlapping portion of the image is calculated, and the overlapping portion of the image is removed to obtain an image of the predetermined object.
【００１６】すなわち、本発明の第２の撮像方法は、画
像の重複部分における画像情報の和信号又は平均信号を
演算し、重複部分を互いに重畳させることによって物体
の画像を得るものである。That is, the second imaging method of the present invention is to obtain an image of an object by calculating a sum signal or an average signal of image information in an overlapping portion of an image and superimposing the overlapping portion on each other.
【００１７】本発明の第２の撮像方法においても、前記
複数の受光素子を透明なものから構成し、前記複数のマ
イクロレンズの後方において多段に配列することができ
る。この場合においても、物体との距離の大小にかかわ
らず、前記複数の透明光学素子のいずれかにおいて前記
物体からの画像を結像させることができる。In the second imaging method according to the present invention, the plurality of light receiving elements can be made of a transparent material, and can be arranged in multiple stages behind the plurality of micro lenses. Also in this case, an image from the object can be formed on any of the plurality of transparent optical elements regardless of the distance to the object.
【００１８】また、前記受光素子を階段状の主面を有す
るように構成し、前記主面の各段に受光部を設置し、前
記複数のマイクロレンズと前記複数の受光素子とを相対
運動させることもできる。この場合においても、物体と
の距離の大小にかかわらず、前記受光部のいずれにおい
て前記物体画像を結像させることができる。Further, the light receiving element is constituted so as to have a stepped main surface, and a light receiving portion is provided at each step of the main surface, and the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements are relatively moved. You can also. Also in this case, the object image can be formed at any of the light receiving units regardless of the distance to the object.
【００１９】なお、物体との距離についても、上記本発
明の第１の撮像方法と同様にして計測することができ、
前記物体の３次元画像についても同様にして得ることが
できる。The distance to the object can be measured in the same manner as in the first imaging method of the present invention.
A three-dimensional image of the object can be obtained in a similar manner.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の撮像装置
の一例を示す概念図である。また、図２は、本発明の第
１の撮像方法を説明するための図である。なお、図１に
示す撮像装置については、本発明の撮像方法をも併せて
説明すべく、実際のものと異なり概念的に描写したもの
であり、図２においても撮像装置の構成自体は極めて概
念的に描写している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of the imaging device of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the first imaging method of the present invention. The imaging device shown in FIG. 1 is conceptually different from the actual one in order to also explain the imaging method of the present invention, and the configuration itself of the imaging device is extremely conceptual in FIG. It is described in a typical way.
【００２１】図１に示す撮像装置は、複数のマイクロレ
ンズ１〜５と、これら複数のマイクロレンズ後方の、前
記複数のマイクロレンズ１〜５それぞれの焦点位置にお
いて、前記複数のマイクロレンズ１〜５それぞれと対応
させて複数の受光素子１１〜１５とを具えている。The image pickup apparatus shown in FIG. 1 includes a plurality of microlenses 1 to 5 and a plurality of microlenses 1 to 5 at respective focal positions behind the plurality of microlenses 1 to 5. A plurality of light receiving elements 11 to 15 are provided corresponding to the respective light receiving elements.
【００２２】図１に示す撮像装置を用いた、本発明の第
１の撮像方法は以下のようにして実施する。なお、本実
施例においては、板状の物体２０を撮像する場合につい
て説明する。図１に示すように、受光素子１１は、マイ
クロレンズ１を介して物体２０のＡ１部分からの画像を
受光する。受光素子１２は、マイクロレンズ２を介して
物体２０のＡ２部分からの画像を受光する。同様に、受
光素子１３〜１５は、それぞれマイクロレンズ３〜５そ
れぞれを介して、物体２０のＡ３〜Ａ５それぞれの部分
からの画像を受光する。The first imaging method of the present invention using the imaging apparatus shown in FIG. 1 is carried out as follows. In this embodiment, a case where the plate-shaped object 20 is imaged will be described. As shown in FIG. 1, the light receiving element 11 receives an image from the A1 portion of the object 20 via the microlens 1. The light receiving element 12 receives an image from the A2 portion of the object 20 via the micro lens 2. Similarly, the light receiving elements 13 to 15 receive images from the respective portions A3 to A5 of the object 20 via the microlenses 3 to 5, respectively.
【００２３】物体２０のＡ１部分はＡ２部分と重複し、
Ａ２部分はＡ３部分と重複している。また、物体２０の
Ａ３部分はＡ４部分と重複し、Ａ４部分はＡ５部分と重
複している。したがって、受光素子１１〜１５で得た画
像ａ１〜ａ５も、上記重複に準じて互いに重複する。す
なわち、画像ａ１は画像ａ２と重複し、画像ａ２は画像
ａ３と重複する。また、画像ａ３は画像ａ４と重複し、
画像ａ４は画像ａ５と重複する。なお、重複部分は説明
の便宜上誇張して描いており、実際の重複部分の大きさ
は極めて微小である。The A1 portion of the object 20 overlaps the A2 portion,
The A2 part overlaps the A3 part. The A3 portion of the object 20 overlaps the A4 portion, and the A4 portion overlaps the A5 portion. Therefore, the images a1 to a5 obtained by the light receiving elements 11 to 15 also overlap each other according to the above overlap. That is, the image a1 overlaps the image a2, and the image a2 overlaps the image a3. Also, image a3 overlaps image a4,
Image a4 overlaps image a5. The overlapping portion is exaggerated for convenience of explanation, and the actual size of the overlapping portion is extremely small.
【００２４】したがって、本発明の撮像方法において
は、例えば受光素子１２〜１５を順次左水平方向に移動
する。そして、この水平方向の移動と、受光素子１１〜
１５からの信号の読み取りとを同期させる。すると、図
２に示すように、受光素子１１〜１５は、マイクロレン
ズ１〜５を介して、物体２０の連続したＢ１〜Ｂ５部分
に対応した連続した画像ｂ１〜ｂ５を得るようになる。
したがって、物体２０の画像を簡易に得ることができ
る。Therefore, in the imaging method of the present invention, for example, the light receiving elements 12 to 15 are sequentially moved in the left horizontal direction. Then, this horizontal movement and the light receiving elements 11 to 11
Synchronize the reading of the signal from F.15. Then, as shown in FIG. 2, the light receiving elements 11 to 15 obtain continuous images b1 to b5 corresponding to continuous B1 to B5 portions of the object 20 via the microlenses 1 to 5, respectively.
Therefore, an image of the object 20 can be easily obtained.
【００２５】また、上記撮像装置においては、複数のマ
イクロレンズ１〜５及びこれに対応した複数の受光素子
１１〜１５を有しているため、従来の単一レンズ及び単
一受光素子を用いた場合と比較して、広範囲の画像を受
光することができる。したがって、物体２０が比較的大
きい場合においても、その画像を比較的簡易に得ること
ができる。Further, since the above-mentioned image pickup apparatus has a plurality of microlenses 1 to 5 and a plurality of light receiving elements 11 to 15 corresponding thereto, a conventional single lens and a single light receiving element are used. As compared with the case, a wide range of images can be received. Therefore, even when the object 20 is relatively large, the image can be obtained relatively easily.
【００２６】また、図１において、画像ａ１〜ａ５の重
複部分の大きさは、物体２０とマイクロレンズ１〜５及
び受光素子１１〜１５との間の距離に関連して変化す
る。図１に示す撮像装置においては、物体２０とマイク
ロレンズ１〜５及び受光素子１１〜１５との間の距離が
大きくなれば、画像ａ１〜ａ５の重複部分の大きさは減
少し、物体２０とマイクロレンズ１〜５及び受光素子１
１〜１５との間の距離が小さくなれば、画像ａ１〜ａ５
の重複部分の大きさは増大する。In FIG. 1, the size of the overlapping portion of the images a1 to a5 varies depending on the distance between the object 20 and the microlenses 1 to 5 and the light receiving elements 11 to 15. In the imaging device shown in FIG. 1, if the distance between the object 20 and the microlenses 1 to 5 and the light receiving elements 11 to 15 increases, the size of the overlapping portion of the images a1 to a5 decreases, Micro lenses 1 to 5 and light receiving element 1
If the distance between 1 and 15 becomes smaller, the images a1 to a5
The size of the overlapped portion of is increased.
【００２７】したがって、これら重複部分の大きさ、す
なわち重複度合いから、マイクロレンズ１〜５あるいは
受光素子１１〜１５から物体２０までの距離を計測する
ことができる。また、このようにして複数の距離情報を
得、これらに対して所定の演算処理を施すことにより、
物体２０の３次元画像を得ることもできる。Therefore, the distance from the microlenses 1 to 5 or the light receiving elements 11 to 15 to the object 20 can be measured from the size of these overlapping portions, that is, the degree of overlapping. In addition, by obtaining a plurality of distance information in this way and performing predetermined arithmetic processing on these,
A three-dimensional image of the object 20 can also be obtained.
【００２８】図３は、本発明の撮像装置の好ましい態様
を示す概念図である。図３においては、図１及び図２同
様に、好ましい態様の特徴を明確に説明すべく、撮像装
置を概念的に示している。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a preferred embodiment of the imaging apparatus of the present invention. In FIG. 3, as in FIGS. 1 and 2, the image pickup apparatus is conceptually shown in order to clearly explain the features of the preferred embodiment.
【００２９】図３に示す撮像装置においては、マイクロ
レンズ１〜５の後方において、透明受光素子が多段に配
置されている。マイクロレンズ１の後方においては、透
明受光素子３１−１〜３１−３が３段で列をなして配置
されており、マイクロレンズ２の後方においては、透明
受光素子３２−１〜３２−３が３段で列をなして配置さ
れている。同様に、マイクロレンズ３、４、及び５の後
方においては、透明受光素子３３−１〜３３−３、３４
−１〜３４−３、及び３５−１〜３５−３がそれぞれ３
段で列をなして配置されている。In the image pickup apparatus shown in FIG. 3, behind the micro lenses 1 to 5, transparent light receiving elements are arranged in multiple stages. Behind the micro lens 1, the transparent light receiving elements 31-1 to 31-3 are arranged in a row in three stages, and behind the micro lens 2, the transparent light receiving elements 32-1 to 32-3 are arranged. They are arranged in three rows. Similarly, behind the micro lenses 3, 4, and 5, the transparent light receiving elements 33-1 to 33-3, 34
Each of -1 to 34-3 and 35-1 to 35-3 is 3
They are arranged in rows in columns.
【００３０】マイクロレンズ１〜５の焦点距離は、これ
らマイクロレンズと物体２０との間の距離によって変化
する。したがって、図３に示すように、例えば複数のマ
イクロレンズを例えば３段に配置することにより、マイ
クロレンズと物体との距離が変化した場合においても、
マイクロレンズの焦点距離は配置されたいずれかの段の
透明受光素子において焦点を結ばせることができる。The focal lengths of the microlenses 1 to 5 change depending on the distance between the microlenses and the object 20. Therefore, as shown in FIG. 3, for example, by arranging a plurality of microlenses in, for example, three stages, even when the distance between the microlens and the object changes,
The focal length of the microlens can be focused at any of the arranged transparent light receiving elements.
【００３１】例えば、物体２０とマイクロレンズ１〜５
との間の距離が大きい場合は、１段目に配置された透明
受光素子３１−１〜３５−１で結像し、物体２０とマイ
クロレンズ１〜５との間の距離が小さい場合は、３段目
に配置された透明受光素子３１−３〜３５−３で結像す
る。そして、物体２０とマイクロレンズ１〜５との間の
距離が中程度の場合は、２段目に配置された透明受光素
子３１−２〜３５−２で結像する。For example, the object 20 and the micro lenses 1 to 5
When the distance between the microlenses 1 to 5 is large, an image is formed by the transparent light receiving elements 31-1 to 31-1 arranged in the first stage, and when the distance between the object 20 and the microlenses 1 to 5 is small, An image is formed by the transparent light receiving elements 31-3 to 35-3 arranged in the third stage. When the distance between the object 20 and the micro lenses 1 to 5 is medium, an image is formed by the transparent light receiving elements 31-2 to 35-2 arranged in the second stage.
【００３２】この場合においても、各段の隣接する受光
素子間において重複した画像を得る場合がある。したが
って、上記図１及び図２で示したような操作を行うこと
によって重複画像を除去し、物体２０の画像を得ること
ができる。また、この場合においても、画像の重複度合
いから物体２０までの距離を計測することができ、複数
の距離情報に基づいて物体２０の３次元画像を得ること
もできる。Also in this case, an overlapped image may be obtained between adjacent light receiving elements in each stage. Therefore, by performing the operations shown in FIGS. 1 and 2, the duplicate image can be removed and the image of the object 20 can be obtained. Also in this case, the distance to the object 20 can be measured from the degree of overlap of the images, and a three-dimensional image of the object 20 can be obtained based on a plurality of pieces of distance information.
【００３３】なお、図３においては透明光学素子を３段
に配置した場合について示しているが、２段あるいは４
段以上に配置することもできる。FIG. 3 shows a case where the transparent optical elements are arranged in three stages, but two or four stages are used.
It can be arranged in more than steps.
【００３４】また、図３においては物体２０が平板状の
場合について示しているが、物体２０が凹凸の激しい形
状を呈する場合などにおいては、異なる段に配置された
透明光学素子において結像する場合も生じる。例えば、
透明光学素子３１−１、３２−３、３３−３、３４−
２、３５−１において結像する場合も生じる。Although FIG. 3 shows the case where the object 20 is a flat plate, when the object 20 has a shape with severe irregularities, the image is formed on the transparent optical elements arranged on different stages. Also occurs. For example,
Transparent optical elements 31-1, 32-3, 33-3, 34-
An image may be formed at 2, 35-1.
【００３５】この場合において、例えば、透明光学素子
３１−１及び３２−３は互いに異なる段に配置されては
いるが、これらの透明光学素子が配置された列全体とし
て見た場合においては、互いに隣接している。したがっ
て、上述したような水平方向の走査を透明光学素子３１
−１及び３２−３の少なくとも一方に施し、これら透明
光学素子間における重複画像を除去することによって、
目的とする物体の画像を得ることができる。透明光学素
子３３−３、３４−２、及び３５−１においても同様で
ある。In this case, for example, the transparent optical elements 31-1 and 32-3 are arranged at different stages from each other, but when viewed as an entire row in which these transparent optical elements are arranged, they are mutually different. Adjacent. Therefore, the horizontal scanning as described above is performed by the transparent optical element 31.
-1 and 32-3 to remove overlapping images between these transparent optical elements,
An image of the target object can be obtained. The same applies to the transparent optical elements 33-3, 34-2, and 35-1.
【００３６】図４は、本発明の撮像装置の他の好ましい
態様を示す概念図である。図４においても、図１及び図
２同様に、好ましい態様の特徴を明確に説明すべく、撮
像装置を概念的に示している。図４に示す撮像装置は、
図１に示す撮像装置と同様に、マイクロレンズ１〜５の
後方において、それぞれのマイクロレンズに対応するよ
うにして受光素子４１〜４５を具えている。各受光素子
の主面は階段状を呈しており、各段には受光部５０が設
けられている。FIG. 4 is a conceptual diagram showing another preferred embodiment of the imaging apparatus of the present invention. In FIG. 4, as in FIGS. 1 and 2, the imaging apparatus is conceptually shown in order to clearly explain the features of the preferred embodiment. The imaging device shown in FIG.
Like the imaging device shown in FIG. 1, light receiving elements 41 to 45 are provided behind the microlenses 1 to 5 so as to correspond to the respective microlenses. The main surface of each light receiving element has a stepped shape, and a light receiving section 50 is provided at each step.
【００３７】この場合においては、マイクロレンズ１〜
５と受光素子４１〜４５とを水平方向に相対運動させ
て、各マイクロレンズを透過してきた画像を各受光素子
に設けられた総ての受光部で受光できるようにする。例
えば、マイクロレンズ１を通過してきた画像を受光素子
４１の総ての受光部５０で受光するようにする。受光素
子の受光部は多段に形成されているため、上記図３で述
べたように、物体２０からの距離が変化した場合におい
ても、いずれかの段に配置された受光部５０によって結
像を得ることができる。In this case, the micro lenses 1 to
5 and the light receiving elements 41 to 45 are relatively moved in the horizontal direction so that an image transmitted through each microlens can be received by all light receiving sections provided in each light receiving element. For example, the image passing through the microlens 1 is received by all the light receiving units 50 of the light receiving element 41. Since the light receiving portions of the light receiving elements are formed in multiple stages, as described in FIG. 3 above, even when the distance from the object 20 changes, an image is formed by the light receiving portions 50 arranged in any of the stages. Obtainable.
【００３８】そして、隣接した受光素子間の重複画像
を、前記隣接した受光素子の少なくとも一方に対して上
述した走査運動を施して除去することにより、物体２０
の画像を得ることができるようになる。Then, the overlapping image between the adjacent light receiving elements is removed by performing the above-described scanning motion on at least one of the adjacent light receiving elements, thereby obtaining the object 20.
Image can be obtained.
【００３９】また、前述したようにして、画像重複部分
の重複度合いから物体２０までの距離を計測することが
でき、複数の距離情報から物体２０の３次元画像を演算
することもできる。In addition, as described above, the distance to the object 20 can be measured from the degree of overlap of the image overlap portion, and a three-dimensional image of the object 20 can be calculated from a plurality of pieces of distance information.
【００４０】本発明の第２の撮像方法においても、上述
した図１、図３及び図４に示す構成の撮像装置を用い
る。但し、この場合においては、図２に示すように受光
素子を走査させることなく、図１に示す状態において画
像ａ１〜ａ５それぞれの重複部分における画像情報の和
信号又は平均信号を演算する。そして、前記重複部分を
互いに重畳させることにより、目的とする物体２０の画
像を得る。In the second imaging method of the present invention, the imaging apparatus having the above-described configuration shown in FIGS. 1, 3 and 4 is used. However, in this case, the sum signal or the average signal of the image information in the overlapping portions of the images a1 to a5 is calculated in the state shown in FIG. 1 without scanning the light receiving element as shown in FIG. Then, an image of the target object 20 is obtained by superimposing the overlapping portions on each other.
【００４１】また、本発明の第２の撮像方法によれば、
例えば、物体２０が暗所に配置され、受光量が小さく鮮
明な画像が得られない場合においても、前述したよう
に、重複画像部分における画像情報の和信号又は平均信
号を演算しているので、前記画像情報を増幅させること
ができ、鮮明な画像を得ることができる。なお、第１の
撮像方法と同様に、第２の撮像方法においても、物体２
０までの距離を計測できるとともに、物体２０の３次元
画像を得ることができる。According to the second imaging method of the present invention,
For example, even when the object 20 is arranged in a dark place and the amount of received light is small and a clear image cannot be obtained, as described above, since the sum signal or the average signal of the image information in the overlapping image portion is calculated, The image information can be amplified, and a clear image can be obtained. Note that, like the first imaging method, the object 2 is also used in the second imaging method.
The distance to 0 can be measured, and a three-dimensional image of the object 20 can be obtained.
【００４２】図１〜図４に示す撮像装置において、マイ
クロレンズ及び受光素子は公知のものを使用することが
できる。また、走査手段についてもマイクロアクチェー
タなど公知の駆動手段を用いることができる。In the image pickup apparatus shown in FIGS. 1 to 4, known microlenses and light receiving elements can be used. Also, a known driving unit such as a microactuator can be used as the scanning unit.
【００４３】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。例えば、図１〜図４においては、平板状の物体の画
像を得る場合について説明しているが、本発明の撮像方
法及び撮像装置は、いかなる形状の物体に対しても用い
ることができる。As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and the present invention is not limited thereto. All modifications and changes are possible. For example, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where an image of a flat object is obtained, but the imaging method and the imaging apparatus of the present invention can be used for an object having any shape.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像方法
及び撮像装置によれば、極めて簡易な操作で目的とする
物体の画像を得ることができる。また、撮像装置の構成
についても簡易化及び小型化することができる。As described above, according to the imaging method and the imaging apparatus of the present invention, an image of a target object can be obtained by extremely simple operation. In addition, the configuration of the imaging device can be simplified and reduced in size.
【図１】 本発明の撮像装置の一例を示す概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an imaging device of the present invention.
【図２】 本発明の撮像方法を説明するための概念図で
ある。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an imaging method according to the present invention.
【図３】 本発明の撮像装置の好ましい態様を示す概略
図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a preferred embodiment of the imaging device of the present invention.
【図４】 本発明の撮像装置の他の好ましい態様を示す
概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another preferred embodiment of the imaging device of the present invention.
１、２、３、４、５ マイクロレンズ １１、１２、１３、１４、１５ 受光素子 ２０ （撮像すべき）物体 ３１−１〜３５−３ 透明受光素子 ４１、４２、４３、４４、４５ 受光素子 ５０ 受光部 1, 2, 3, 4, 5 Micro lens 11, 12, 13, 14, 15 Light receiving element 20 Object (to be imaged) 31-1 to 35-3 Transparent light receiving element 41, 42, 43, 44, 45 Light receiving element 50 Receiver
Claims (15)
マイクロレンズ後方の、前記複数のマイクロレンズそれ
ぞれの焦点位置において、前記複数のマイクロレンズそ
れぞれと対応させて複数の受光素子を配列し、所定の物
体の各部分からの画像を前記複数のマイクロレンズを介
して前記複数の受光素子のそれぞれにおいて受光すると
ともに、隣接した前記受光素子における前記画像の重複
部分を前記隣接した受光素子の少なくとも一方を走査さ
せることによって除去し、前記所定の物体の画像を得る
ようにしたことを特徴とする、撮像方法。A plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements arranged at a focal position of each of the plurality of microlenses behind the plurality of microlenses so as to correspond to each of the plurality of microlenses; An image from each part of the object is received by each of the plurality of light receiving elements via the plurality of micro lenses, and at least one of the adjacent light receiving elements scans an overlapping portion of the image in the adjacent light receiving element. An image of the predetermined object.
重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計測する
ようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の撮像方
法。2. The imaging method according to claim 1, wherein a distance to the predetermined object is measured based on a degree of overlap of the images on the plurality of light receiving elements.
マイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレン
ズそれぞれと対応するようにして複数の透明受光素子を
多段に配列し、所定の物体の各部分からの画像を前記複
数のマイクロレンズを介して前記複数の透明受光素子に
おいて受光し、各列毎に、段状に配置されたいずれかの
透明光学素子において結像させ、隣接した列に属する、
前記結像した透明光学素子における前記画像の重複部分
を、隣接した列に属する、前記結像した透明光学素子の
少なくとも一方を走査させることによって除去し、前記
所定の物体の画像を得るようにしたことを特徴とする、
撮像方法。3. A plurality of microlenses, and behind the plurality of microlenses, a plurality of transparent light receiving elements are arranged in multiple stages so as to correspond to the plurality of microlenses, respectively. An image is received by the plurality of transparent light-receiving elements via the plurality of microlenses, and for each column, an image is formed on any of the transparent optical elements arranged in a stepped manner, and belongs to an adjacent row.
Overlapping portions of the image in the imaged transparent optical element are removed by scanning at least one of the imaged transparent optical elements belonging to an adjacent row, so that an image of the predetermined object is obtained. Characterized by the fact that
Imaging method.
像の重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計測
するようにしたことを特徴とする、請求項３に記載の撮
像方法。4. The imaging method according to claim 3, wherein a distance to the predetermined object is measured based on a degree of overlap of the images on the plurality of transparent light receiving elements.
マイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレン
ズそれぞれと対応するようにして複数の受光素子を配列
し、前記複数の受光素子は、それぞれ階段状の主面を有
するとともに、この主面の各段において受光部を有し、
前記複数のマイクロレンズと前記複数の受光素子とを相
対運動させることにより、前記受光素子の前記受光部
が、所定の物体の各部分からの画像を対応する前記マイ
クロレンズを通じて受光し、いずれかの段に配置された
前記受光部に結像させるとともに、隣接した前記受光素
子における前記画像の重複部分を前記隣接した受光素子
の少なくとも一方を走査させることによって除去し、前
記所定の物体の画像を得るようにしたことを特徴とす
る、撮像方法。5. A plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements are arranged behind the plurality of microlenses so as to correspond to the plurality of microlenses, respectively, and the plurality of light receiving elements are each formed in a stepped shape. Having a main surface, and having a light receiving section at each stage of the main surface,
The relative movement of the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements causes the light receiving section of the light receiving element to receive an image from each part of a predetermined object through the corresponding micro lens, An image is formed on the light receiving sections arranged in a row, and an overlapping portion of the image in the adjacent light receiving element is removed by scanning at least one of the adjacent light receiving elements to obtain an image of the predetermined object. An imaging method characterized by doing so.
重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計測する
ようにしたことを特徴とする、請求項５に記載の撮像方
法。6. The imaging method according to claim 5, wherein a distance to the predetermined object is measured from a degree of overlap of the images on the plurality of light receiving elements.
マイクロレンズ後方の、前記複数のマイクロレンズそれ
ぞれの焦点位置において、前記複数のマイクロレンズそ
れぞれと対応させて複数の受光素子を配列し、所定の物
体の各部分からの画像を前記複数のマイクロレンズを介
して前記複数の受光素子のそれぞれにおいて受光すると
ともに、隣接した前記受光素子の、前記画像の重複部分
における画像情報の和信号又は平均信号を演算し、前記
画像の前記重複部分を除去して、前記所定の物体の画像
を得るようにしたことを特徴とする、撮像方法。7. A plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements are arranged at a focal position of each of the plurality of microlenses behind the plurality of microlenses so as to correspond to each of the plurality of microlenses. An image from each part of the object is received by each of the plurality of light receiving elements via the plurality of microlenses, and a sum signal or an average signal of image information of the adjacent light receiving elements in an overlapping portion of the image. An image capturing method, wherein an image of the predetermined object is obtained by calculating and removing the overlapping portion of the image.
重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計測する
ようにしたことを特徴とする、請求項７に記載の撮像方
法。8. The imaging method according to claim 7, wherein a distance to the predetermined object is measured based on a degree of overlap of the images on the plurality of light receiving elements.
マイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレン
ズそれぞれと対応するようにして複数の透明受光素子を
多段に配列し、所定の物体の各部分からの画像を前記複
数のマイクロレンズを介して前記複数の透明受光素子に
おいて受光し、各列毎に、段状に配置されたいずれかの
透明光学素子において結像させ、隣接した列に属する、
前記結像した透明光学素子における前記画像の重複部分
の画像情報に対する和信号又は平均信号を演算し、前記
画像の前記重複部分を除去して、前記所定の物体の画像
を得るようにしたことを特徴とする、撮像方法。9. A plurality of microlenses, and behind the plurality of microlenses, a plurality of transparent light receiving elements are arranged in multiple stages so as to correspond to the plurality of microlenses, respectively. An image is received by the plurality of transparent light-receiving elements via the plurality of microlenses, and for each column, an image is formed on any of the transparent optical elements arranged in a stepped manner, and belongs to an adjacent row.
A sum signal or an average signal for the image information of the overlapping portion of the image in the formed transparent optical element is calculated, and the overlapping portion of the image is removed to obtain an image of the predetermined object. Characteristic imaging method.
画像の重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計
測するようにしたことを特徴とする、請求項９に記載の
撮像方法。10. The imaging method according to claim 9, wherein a distance to the predetermined object is measured from a degree of overlap of the images on the plurality of transparent light receiving elements.
のマイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレ
ンズそれぞれと対応するようにして複数の受光素子を配
列し、前記複数の受光素子は、それぞれ階段状の主面を
有するとともに、この主面の各段において受光部を有
し、前記複数のマイクロレンズと前記複数の受光素子と
を相対運動させることにより、前記受光素子の前記受光
部が、所定の物体の各部分からの画像を対応する前記マ
イクロレンズを通じて受光し、いずれかの段に配置され
た前記受光部に結像させるとともに、隣接した前記受光
素子における前記画像の重複部分の画像情報に対する和
信号又は平均信号を演算し、前記画像の前記重複部分を
除去して、前記所定の物体の画像を得るようにしたこと
を特徴とする、撮像方法。11. A plurality of microlenses and a plurality of light receiving elements arranged behind the plurality of microlenses so as to correspond to the plurality of microlenses, respectively, wherein the plurality of light receiving elements are each formed in a stepped shape. It has a main surface, and has a light receiving portion at each stage of the main surface, and by causing the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements to move relative to each other, the light receiving portion of the light receiving element can be a predetermined object. The image from each part is received through the corresponding microlens and is formed on the light receiving unit arranged in any one of the stages, and the sum signal for the image information of the overlapping part of the image in the adjacent light receiving element Or calculating an average signal, removing the overlapping portion of the image to obtain an image of the predetermined object, Law.
の重複度合いから、前記所定の物体までの距離を計測す
るようにしたことを特徴とする、請求項１１に記載の撮
像方法。12. The imaging method according to claim 11, wherein a distance to the predetermined object is measured based on a degree of overlap of the images on the plurality of light receiving elements.
のマイクロレンズ後方の、前記マイクロレンズそれぞれ
の焦点位置において、前記複数のマイクロレンズそれぞ
れと対応するように配列された複数の受光素子と、隣接
した前記受光素子間の、所定の物体の各部分から受光し
た画像の重複部分を除去するための走査手段とを具える
ことを特徴とする、撮像装置。13. A plurality of microlenses, and a plurality of light receiving elements arranged so as to correspond to the plurality of microlenses at a focal position of each of the microlenses behind the plurality of microlenses, respectively. An image pickup apparatus, comprising: a scanning unit for removing an overlapping portion of an image received from each portion of a predetermined object between the light receiving elements.
のマイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレ
ンズそれぞれと対応するようにして多段に配置された複
数の透明受光素子とを具えることを特徴とする、撮像装
置。14. A semiconductor device comprising: a plurality of microlenses; and a plurality of transparent light receiving elements arranged in multiple stages behind the plurality of microlenses so as to correspond to the plurality of microlenses. , Imaging device.
のマイクロレンズ後方において、前記複数のマイクロレ
ンズそれぞれと対応するようにして配列された複数の受
光素子と、前記複数のマイクロレンズと前記複数の受光
素子とを相対運動させるための走査手段とを具え、前記
複数の受光素子は、それぞれ階段状の主面を有するとと
もに、この主面の各段において受光部を有することを特
徴とする、撮像装置。15. A plurality of microlenses, a plurality of light receiving elements arranged behind the plurality of microlenses so as to correspond to the plurality of microlenses, the plurality of microlenses and the plurality of light receiving elements, respectively. An image pickup apparatus, comprising: scanning means for relatively moving an element and the plurality of light receiving elements each having a stepped main surface and a light receiving section at each step of the main surface. .
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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