JP2003264721A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ系を軽量でコンパクトにしても良好な
画像が得られる撮像装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 撮像装置１０は、被写体を像として取り
込むレンズ系１２と、レンズ系１２を通過した光を２方
向に分けるハーフプリズム１４と、ハーフプリズム１４
からの光路長が互いに異なる位置にそれぞれ配置され、
ハーフプリズム１４で分けられた各光による像をそれぞ
れ撮像する第１撮像部１６及び第２撮像部１８と、これ
らの撮像部で撮像された各像を基に合成像を形成する合
成像形成部２０と、を有する。第１撮像部１６及び第２
撮像部１８で撮像された像のうちピントが合っている良
好な部分を合成像形成部２０が取り出して合成すること
により、良好な画像が得られる。従って、レンズ系１２
の構造を簡素にして薄型化、軽量化を行っても、周縁部
の画質劣化が少ない良好な画像を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体を撮像する
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体を撮像する撮像装置が多用されて
いる。この撮像装置は、一般に、被写体を像として取り
込むためのレンズ系（光学系）と、レンズ系の結像位置
に設けられた撮像部と、を有する。

【０００３】ところで、従来の撮像装置では、図９に示
すように、被写体を像として取りこむためのレンズ系８
２の構造を簡素にすると、レンズ系８２の結像位置が像
の中心部と周縁部とで異なり（すなわち、いわゆる像面
湾曲８３が大きくなり）、像の中心にピントを合わせて
撮像部８６を配置すると、周縁部の像がボケてしまう。

【０００４】このため、図１０に示すように、レンズ枚
数を増やしたレンズ系９２を設け、像面湾曲を小さくす
ることが行われている。

【０００５】しかし、多数のレンズを用いているので、
レンズ系の構造が大掛かりで重量が増大してしまう。こ
のため、軽量でコンパクトなレンズ系にすることが要望
されており、特に、近年めざましく普及しているデジタ
ルカメラではこの要望が強く出されていた。

【０００６】この対策として、図１１に示すように、２
つの撮像部を設け、被写体からの距離などに応じ、用い
る撮像部を切り替える撮像装置１００が、特開平１１−
１２２５３６に開示されている。しかし、この撮像装置
を用いても画質を充分に良好にすることが難しいことに
加え、片方の撮像部しか用いられず、部品を有効に利用
できていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮して、レンズ系を軽量でコンパクトにしても良好な
画像が得られる撮像装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被写体を像として取り込むレンズ系と、前記レンズ
系を通過した光を複数方向に分ける分割手段と、前記分
割手段からの光路長が互いに異なる位置にそれぞれ配置
され、前記分割手段で分けられた各光による像をそれぞ
れ撮像する複数の撮像部と、前記複数の撮像部で撮像さ
れた各像を基に合成像を形成する合成手段と、を有する
ことを特徴とする。

【０００９】撮像部としては、ＣＣＤアレイ素子が配列
されたものを用いることが多い。

【００１０】レンズ系から取り込まれた外部の光は、分
割手段によって複数方向に分けられ、分けられた各光に
よってそれぞれ撮像部に像が投影されて撮像される。こ
の像のうちピントが合っている良好な部分を合成手段が
取り出して合成することにより、良好な画像を得ること
ができる。

【００１１】従って、第１形態により、レンズ系の構造
を簡素にして薄型化、軽量化を行っても、周縁部の画質
劣化が少ない良好な画像を形成できる撮像装置が実現さ
れる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記分割手段が
ハーフプリズム又はビームスプリッタで構成されること
を特徴とする。

【００１３】これにより、分割手段を簡素にできると共
に、分割手段による光の減衰量を少なくできる。

【００１４】ところで、レンズ系の構造を簡素にする
と、中央部と周縁部とでは焦点位置が大きく異なり易
い。

【００１５】そこで、請求項３に記載の発明は、前記合
成手段は、中央部の像と周縁部の像とを合成して前記合
成像を形成することを特徴とする。

【００１６】これにより、撮像する際、レンズ系を移動
させて位置調整することにより、像の中央部に合わせた
焦点位置が１つの撮像部上で、像の周縁部に合わせた焦
点位置がもう１つの撮像部上となるように、各撮像部の
配置位置を予め設定しておくことが可能になる。従っ
て、レンズ系をコンパクトにしても、中央部と周縁部と
の両者が良好に撮像され、周縁部の画質劣化が少ない合
成像を得やすい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を挙げ、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１８】［第１形態］まず、第１形態について説明
する。図１に示すように、第１形態で説明する撮像装置
１０は、外部からの光を取り入れるためのレンズ系１２
と、レンズ系１２を通過した光を略直交する方向に分割
するハーフプリズム１４と、ハーフプリズム１４を通過
した光で撮像する第１撮像部１６と、ハーフプリズム１
４で反射された光で撮像する第２撮像部１８と、第１撮
像部１６及び第２撮像部１８で撮像された像を合成して
合成像を形成する合成像形成部２０と、を有する。

【００１９】第１撮像部１６及び第２撮像部１８は、何
れもＣＣＤアレイ素子として構成されている。また、レ
ンズ系１２はＡＦ（オートフォーカス）で駆動されるよ
うになっている。

【００２０】第１撮像部１６は、レンズ系１２の結像面
のうち光軸に近い部分、すなわち被写体として取り込ん
だ像の中心部に近い部分に合わせて配置され、第２撮像
部１８は、レンズ系１２の結像面のうち光軸から遠い部
分、すなわち像の周縁部に合わせて配置されている。す
なわち、レンズ系１２がＡＦにより移動した位置では、
像の中心部に近い部分についての焦点が第１撮像部１６
上に、像の周縁部に近い部分についての焦点が第２撮像
部１８上に、それぞれ位置するように配置されている。

【００２１】このため、ハーフプリズム１４と第１撮像
部１６との距離Ｌ１は、ハーフプリズム１４と第２撮像
部１８との距離Ｌ２に比べて長くされている。すなわ
ち、レンズ系１２とハーフプリズム１４との距離Ｌ０と
すると、図２に示すように、レンズ系１２から第１撮像
部１６までの距離 Ｌ０＋Ｌ１ が、レンズ系１２から第
２撮像部１８までの距離 Ｌ０＋Ｌ２に比べて長くされ
ている。

【００２２】合成像形成部２０は、図３に示すように、
第１撮像部１６で撮像された中心部及びその近くの像２
６を、第２撮像部１８で撮像された被写体全体の像２８
の上から重ねるようにして合成像３０を形成している。
また、第１撮像部１６、第２撮像部１８の平面寸法（縦
横の寸法）は、レンズ系１２の像面湾曲２２（図２参
照）に合わせられている。このため、第１撮像部１６で
は、投影された像を取り込む領域が、像の中心部及びそ
の近くのみに限定されており、第２撮像部１８に比べ、
撮像される領域が小さい（すなわち縦横の寸法が小さ
い）。

【００２３】また、撮像装置１０は、第１撮像部１６、
第２撮像部１８に投影される光の強度に基づいて、レン
ズ系１２を移動させる方向を自動的に決定する機能を備
えている。

【００２４】図４、図５を用いて具体的に説明すると、
レンズ系１２と第１撮像部１６の中心部１６Ｃ（図１参
照）との距離Ｘ１、レンズ系１２と第２撮像部１８の中
心部１８Ｃ（図１参照）との距離Ｘ２を横軸に、第１撮
像部１６の中心部１６Ｃの光の強度と、第２撮像部１８
の中心部１８Ｃの光の強度と、を縦軸に、それぞれとっ
たグラフ図を考える。Ｘ１＞Ｘ２であり、ＡＦさせる
際、特定の周波数の光の振幅（強度）についてＸ１とＸ
２とで比較することにより、Ｘ１での振幅が大きくなる
レンズ移動方向を割り出すことができる。この周波数の
光の振幅がＸ１で最大となるようにレンズ系１２を移動
させることにより合焦できるので、レンズ系１２を移動
すべき方向を自動的に割り出すことができる。つまり、
図４の場合、Ｘ１を大きくする方向、すなわちレンズ系
１２を第１撮像部１６から遠ざける方向に移動させれば
よく、また、図５の場合、Ｘ１を小さくする方向、すな
わちレンズ系１２を第１撮像部１６に近づける方向に移
動させればよい。

【００２５】これにより、ＡＦで焦点位置を決定する
際、レンズ系１２を移動可能な全範囲にわたって移動さ
せる必要がなく、ＡＦする際にレンズ系１２の位置を短
時間で設定することができる。このことは、連写で撮像
する際、極めて使い勝手が良くなるという大きな効果を
もたらす。

【００２６】以上、説明したように、第１形態によれ
ば、レンズ系１２のレンズ枚数を大幅に減らして像面湾
曲２２（図２参照）が大きくなっても、第１撮像部１６
及び第２撮像部１８を同時に利用して、周辺の画像劣化
が少ない良好な画像（合成像）を得ることができるコン
パクトな撮像装置１０が実現される。

【００２７】［第２形態］次に、第２形態について説明
する。図６に示すように、第２形態で説明する撮像装置
４０は、外部からの光を取り入れるためのレンズ系４２
と、レンズ系４２を通過した光を略直交する方向に分割
するビームスプリッタ４４、４５と、を備えている。ま
た、撮像装置４０は、ビームスプリッタ４４、４５を通
過した光で撮像する第１撮像部４６と、ビームスプリッ
タ４５で反射された光で撮像する第２撮像部４８と、ビ
ームスプリッタ４４で反射された光で撮像する第３撮像
部４９と、第１撮像部４６、第２撮像部４８、及び、第
３撮像部４９で撮像された像を合成して合成像を形成す
る合成像形成部５０と、を有する。

【００２８】第１〜第３撮像部は、何れもＣＣＤアレイ
素子として構成されている。また、第１〜第３撮像部に
到達する光量がどれも均等になるように、約３３％の反
射率を有するビームスプリッタ４４、４５を用いてい
る。

【００２９】第１撮像部４６は、レンズ系４２の結像面
のうち光軸すぐ近くの部分、すなわち像の中心部に合わ
せて配置され、第３撮像部４９は、レンズ系４２の結像
面のうち光軸から遠い部分、すなわち像の周縁部に合わ
せて配置され、第２撮像部４８は、レンズ系４２の結像
面のうち光軸から中程度離れた部分、すなわち上記の中
心部と周縁部との間の部分である中間部に合わせて配置
されている。すなわち、レンズ系４２がＡＦにより移動
した位置では、像の中心部についての焦点が第１撮像部
４６上に、像の中間部についての焦点が第２撮像部４８
上に、像の周縁部についての焦点が第３撮像部４９上
に、それぞれ位置するように配置されている。

【００３０】このため、レンズ系４２とビームスプリッ
タ４４との距離をＬ０、ビームスプリッタ４４とビーム
スプリッタ４５との距離をＬＢ、とすると、図７に示す
ように、レンズ系４２から第１撮像部４６までの距離
Ｌ０＋ＬＢ＋Ｌ１ と、レンズ系４２から第２撮像部４
８までの距離 Ｌ０＋ＬＢ＋Ｌ２ と、レンズ系４２から
第３撮像部４９までの距離 Ｌ０＋Ｌ３ と、の関係が、
（Ｌ０＋ＬＢ＋Ｌ１）＞（Ｌ０＋ＬＢ＋Ｌ２）＞（Ｌ０
＋Ｌ３）になっている。

【００３１】図８に示すように、合成像形成部５０は、
第３撮像部４９で撮像された被写体全体の像５９に、第
２撮像部４８で撮像された像５８を重ね、更に、第１撮
像部４６で撮像された像５６を重ねるようにして合成像
６０を形成している。このため、第３撮像部４９に比
べ、第２撮像部４８の縦横の寸法が小さく、更に、第２
撮像部４８に比べ、第１撮像部４６の縦横の寸法が小さ
くなっている。

【００３２】第２形態によれば、レンズ系４２の像面湾
曲４３（図７参照）が大きくても、第１形態に比べ、周
辺の画像劣化が更に少ない画像を得るコンパクトな撮像
装置４０が実現される。このことは、撮像装置で大きな
画像を形成する際、著しく大きな効果をもたらす。

【００３３】以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形
態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発
明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言う
までもない。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、以下の効
果を奏することができる。

【００３５】請求項１に記載の発明によれば、レンズ系
の構造を簡素にして薄型化、軽量化を行っても、周縁部
の画質劣化が少ない良好な画像を形成できる撮像装置が
実現される。

【００３６】請求項２に記載の発明によれば、分割手段
を簡素にできると共に、分割手段による光の減衰量を少
なくできる。

【００３７】請求項３に記載の発明によれば、レンズ系
をコンパクトにしても、中央部と周縁部との両者が良好
に撮像され、周縁部の画質劣化が少ない合成像を得やす
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態の撮像装置の構成図である。

【図２】第１形態の撮像装置で、像面湾曲に合わせて撮
像部を配置していることを示す模式図である。

【図３】第１形態の撮像装置を用いて画像を合成するこ
とを示す模式図である。

【図４】第１形態の撮像装置で、レンズ系の移動方向を
自動的に決定できることを示すグラフ図である。

【図５】第１形態の撮像装置で、レンズ系の移動方向を
自動的に決定できることを示すグラフ図である。

【図６】第２形態の撮像装置の構成図である。

【図７】第２形態の撮像装置で、像面湾曲に合わせて撮
像部を配置していることを示す模式図である。

【図８】第２形態の撮像装置を用いて画像を合成するこ
とを示す模式図である。

【図９】従来の撮像装置の構成図である。

【図１０】従来の撮像装置の構成図である。

【図１１】従来の撮像装置の構成図である。

【符号の説明】

１０ 撮像装置 １２ レンズ系 １４ ハーフプリズム １６ 第１撮像部（撮像部） １８ 第２撮像部（撮像部） ２０ 合成像形成部（合成手段） ２６ 像 ２８ 像 ３０ 合成像 ４０ 撮像装置 ４２ レンズ系 ４４ ビームスプリッタ ４５ ビームスプリッタ ４６ 第１撮像部（撮像部） ４８ 第２撮像部（撮像部） ４９ 第３撮像部（撮像部） ５０ 合成像形成部（合成手段） ５８ 像 ５９ 像 ６０ 合成像 ８２ レンズ系 ８６ 撮像部 ９２ レンズ系 １００ 撮像装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を像として取り込むレンズ系と、 前記レンズ系を通過した光を複数方向に分ける分割手段
   と、 前記分割手段からの光路長が互いに異なる位置にそれぞ
   れ配置され、前記分割手段で分けられた各光による像を
   それぞれ撮像する複数の撮像部と、 前記複数の撮像部で撮像された各像を基に合成像を形成
   する合成手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記分割手段がハーフプリズム又はビー
   ムスプリッタで構成されることを特徴とする請求項１に
   記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記合成手段は、中央部の像と周縁部の
   像とを合成して前記合成像を形成することを特徴とする
   請求項１又は２に記載の撮像装置。