JP2008167154A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus easily suppressing generation of cross talk in using an array-like optical element for imaging. <P>SOLUTION: A liquid crystal shutter array 10 including a plurality of liquid crystal shutters arranged corresponding to each micro lens 12A is arranged at one side (between the micro lens array 12 and an imaging lens 11) of the micro lens array 12. In addition, passage and blocking of an imaging beam traveling toward an image pickup device 13 are switched by each micro lens 12A by the liquid crystal shutter array 10. Overlap of beams on the image pickup device 13 is suppressed by image forming light beams by each micro lens 12A. An aperture array 18 having a plurality of apertures 18A may be positioned instead of liquid crystal shutter array 10. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus using a microlens array.

従来より、様々な撮像装置が提案され、開発されている。また、撮像して得られた撮像データに対し、所定の画像処理を施して出力するようにした撮像装置も提案されている。   Conventionally, various imaging devices have been proposed and developed. There has also been proposed an imaging apparatus that performs predetermined image processing on imaging data obtained by imaging and outputs the data.

例えば、特許文献1および非特許文献1には、「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いた撮像装置が提案されている。これは、例えば図19に示した撮像装置100のように、撮像対象物131を撮像するためのメインレンズである撮像レンズ111と、複数のマイクロレンズ112Aがアレイ化されたマイクロレンズアレイ112と、撮像素子113と、画像処理部(図示せず)とから構成され、撮像素子113から得られる撮像データが、受光面における光の強度分布に加えてその光の進行方向の情報をも含むようになっている。そして画像処理部において、任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。   For example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 propose an imaging apparatus using a technique called “Light Field Photography”. For example, like the imaging device 100 shown in FIG. 19, an imaging lens 111 that is a main lens for imaging the imaging target 131, a microlens array 112 in which a plurality of microlenses 112A are arrayed, The imaging element 113 and an image processing unit (not shown) are configured so that imaging data obtained from the imaging element 113 includes information on the light traveling direction in addition to the light intensity distribution on the light receiving surface. It has become. In the image processing unit, an observation image from an arbitrary viewpoint or direction can be reconstructed.

また、例えば特許文献2および非特許文献2には、マイクロレンズアレイ等および画像処理を利用した撮像装置の他の例として、超薄型の複眼光学系を用いた「Compound Eye」と呼ばれる手法による撮像装置が提案されている。これは、例えば図20に示した撮像装置200のように、複数のマイクロレンズ222Aを有するマイクロレンズアレイ222と、撮像素子223と、画像処理部(図示せず)とから構成され、撮像対象物232がマイクロレンズアレイ222によって撮像素子223上に結像されると共に、各マイクロレンズ222Aからの撮像画像が複数の撮像画素(例えば、n×n個(n:2以上の整数))で受光されるようになっている。そしてこのようにして撮影して得られた撮像画像は、各マイクロレンズ222Aの位置において観察される画像をn×nの解像度で撮影した場合に等しく、上記特許文献2に示された手法を用いて素子出力を並べ替えると共に画素補間処理を施すことで、解像度の高い再構成画像が得られるようになっている。   Further, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 2 disclose a technique called “Compound Eye” using an ultra-thin compound eye optical system as another example of an imaging device using a microlens array or the like and image processing. An imaging device has been proposed. This is configured by a microlens array 222 having a plurality of microlenses 222A, an image sensor 223, and an image processing unit (not shown), for example, as in the imaging device 200 shown in FIG. 232 is imaged on the image sensor 223 by the microlens array 222, and a captured image from each microlens 222A is received by a plurality of imaging pixels (for example, n × n (n: integer of 2 or more)). It has become so. The captured image obtained by photographing in this way is equal to the case where an image observed at the position of each microlens 222A is photographed at an n × n resolution, and the method disclosed in Patent Document 2 is used. By rearranging the element outputs and performing pixel interpolation processing, a reconstructed image with high resolution can be obtained.

国際公開第06/039486号パンフレットInternational Publication No. 06/039486 Pamphlet 特許第3699921号公報Japanese Patent No. 3699921 Ren.Ng、他7名,「Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera」,Stanford Tech Report CTSR 2005-02Ren.Ng and 7 others, “Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera”, Stanford Tech Report CTSR 2005-02 Y.Kitamura、他10名「Reconstruction of High-Resolution Image on a Compound-Eye Image-Capturing System」,Appl. Opt. 2004年、第43巻,p.1719−1727Y. Kitamura and 10 others “Reconstruction of High-Resolution Image on a Compound-Eye Image-Capturing System”, Appl. Opt. 2004, Vol. 43, p. 1719-1727

ところで、上記した「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いた撮像装置では、メインレンズ(例えば、撮像レンズ111)とマイクロレンズアレイ(例えば、マイクロレンズアレイ112)との間でFナンバーを互いに一致させる必要性があることが、上記特許文献1に記載されている。これは、メインレンズのFナンバーがマイクロレンズアレイのFナンバーよりも小さい場合(F(ML)<F(MLA)の場合)には、例えば図21(A)中の符号P101〜P103に示したように、隣接するマイクロレンズ112Aによる撮像光線間で重なりが生じ、これによりクロストークが発生するため、再構成画像の画質が劣化してしまうからである。また、逆にメインレンズのFナンバーがマイクロレンズアレイのFナンバーよりも大きい場合(F(ML)>F(MLA)の場合)には、例えば図21(B)中の符号P104〜P106に示したように、マイクロレンズ112Aによる撮像光線が受光されない撮像画素が生じるため、撮像画素を十分に利用することができず、再構成画像の解像度が低下してしまうからである。これらのうちでも特に、前者のクロストークの発生に関しては、観察画像の情報の一部が失われてしまうことになるため、発生しないように改善する必要がある。しかしながら、上記特許文献1や非特許文献1では、具体的な改善方法については何ら記載されていないため、この点についての改善方法が望まれている。   By the way, in the imaging apparatus using the technique called “Light Field Photography” described above, the F-numbers are made to coincide between the main lens (for example, the imaging lens 111) and the microlens array (for example, the microlens array 112). The necessity is described in the above-mentioned Patent Document 1. For example, when the F number of the main lens is smaller than the F number of the microlens array (in the case of F (ML) <F (MLA)), for example, the reference numbers P101 to P103 in FIG. As described above, the overlap occurs between the imaged light beams by the adjacent microlenses 112A, and this causes crosstalk, so that the image quality of the reconstructed image is deteriorated. On the other hand, when the F number of the main lens is larger than the F number of the microlens array (when F (ML)> F (MLA)), for example, the reference numbers P104 to P106 in FIG. As described above, an imaging pixel in which the imaging light beam from the microlens 112A is not received is generated, so that the imaging pixel cannot be sufficiently used, and the resolution of the reconstructed image is lowered. Among these, in particular, regarding the occurrence of the former crosstalk, a part of the information of the observation image is lost, so it is necessary to improve so as not to occur. However, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 do not describe any specific improvement method, so an improvement method for this point is desired.

一方、上記した「Compound Eye」と呼ばれる手法による撮像装置では、例えば図20に示した撮像装置200のように、個々のマイクロレンズ222Aには開口制限が設けられていないため、そのままでは必然的に撮像素子223上でクロストークが発生してしまい、その結果、再生画像の解像度が著しく低下してしまうことになる。上記非特許文献2では、例えば図20に示したように、マイクロレンズアレイ222と撮像素子223の間に、シグナル・セパレータと呼ばれる遮光体221を配置することで、クロストークの問題を解決する手法が提案されている。しかしながら、そのような遮光体を一体化して形成するのが困難であることや、遮光体内で入射光線の反射を完全に防ぐことは困難であり漏れ光が生じしまうことなどから、実際にはクロストークの発生を回避するのは困難であり、より現実的な改善方法が望まれる。   On the other hand, in the above-described imaging apparatus called “Compound Eye”, as in the imaging apparatus 200 shown in FIG. 20, for example, each microlens 222A is not provided with an aperture restriction, so that it is necessarily left as it is. Crosstalk occurs on the image sensor 223, and as a result, the resolution of the reproduced image is significantly reduced. In Non-Patent Document 2, for example, as shown in FIG. 20, a technique for solving the problem of crosstalk by arranging a light-shielding body 221 called a signal separator between a microlens array 222 and an image sensor 223. Has been proposed. However, since it is difficult to integrally form such a light shield, and since it is difficult to completely prevent reflection of incident light within the light shield, leakage light is generated. It is difficult to avoid the occurrence of talk, and a more realistic improvement method is desired.

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、アレイ状の光学素子を用いた撮像の際に、クロストークの発生を容易に抑えることが可能な撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of easily suppressing the occurrence of crosstalk during imaging using an arrayed optical element. is there.

本発明の撮像装置は、複数の結像素子を2次元アレイ状に配列してなる結像素子アレイ部と、各結像素子による結像光を複数の撮像画素で受光するように配置された撮像素子と、上記結像素子アレイ部の少なくとも一方側に配置され、撮像素子へ向かう撮像光線の通過および遮断を結像素子単位で切替可能な切替手段と、この切替手段による切替動作を制御する制御部とを備えたものである。   The imaging device of the present invention is arranged so that a plurality of imaging elements are arrayed in a two-dimensional array, and imaging light from each imaging element is received by a plurality of imaging pixels. An image sensor and a switching unit that is disposed on at least one side of the imaging element array unit and that can switch the passage and blocking of the imaging light beam toward the image sensor for each imaging element, and controls the switching operation by the switching unit And a control unit.

本発明の撮像装置では、結像素子アレイ部内の各結像素子による結像光が、撮像素子内の複数の撮像画素で受光される。その際、結像素子アレイ部の少なくとも一方側に配置された切替手段によって、撮像素子へ向かう撮像光線の通過および遮断が、結像素子単位で切り替えられる。したがって、各結像素子による結像光同士で、撮像素子上での光線の重なりが抑えられる。   In the imaging apparatus of the present invention, the imaging light from each imaging element in the imaging element array unit is received by a plurality of imaging pixels in the imaging element. At that time, the switching means arranged on at least one side of the imaging element array unit switches the passage and blocking of the imaging light beam toward the imaging element for each imaging element. Therefore, the overlapping of light rays on the image pickup element can be suppressed between the image forming lights by the respective image forming elements.

本発明の撮像装置によれば、結像素子アレイ部の少なくとも一方側に切替手段を配置すると共に、この切替手段によって、撮像素子へ向かう撮像光線の通過および遮断を結像素子単位で切り替えるようにしたので、各結像素子による結像光同士で、撮像素子上での光線の重なりを抑えることができる。よって、アレイ状の光学素子を用いた撮像の際に、クロストークの発生を容易に抑えることが可能となる。   According to the imaging apparatus of the present invention, the switching unit is disposed on at least one side of the imaging element array unit, and the switching unit switches the passage and blocking of the imaging light beam toward the imaging element in units of imaging elements. Therefore, it is possible to suppress the overlapping of light rays on the image pickup element between the image forming lights by the respective image forming elements. Therefore, it is possible to easily suppress the occurrence of crosstalk during imaging using an arrayed optical element.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置(撮像装置1)の全体構成を表したものである。この撮像装置1は、撮像対象物31を撮像して撮像データDoutを出力するものであり、撮像レンズ11と、液晶シャッターアレイ10と、マイクロレンズアレイ12と、撮像素子13と、画像処理部14と、液晶シャッターアレイ駆動部15と、撮像素子駆動部16と、制御部17とから構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows the overall configuration of an imaging apparatus (imaging apparatus 1) according to a first embodiment of the present invention. The imaging device 1 captures an imaging target 31 and outputs imaging data Dout, and includes an imaging lens 11, a liquid crystal shutter array 10, a microlens array 12, an imaging element 13, and an image processing unit 14. And a liquid crystal shutter array driving unit 15, an image sensor driving unit 16, and a control unit 17.

撮像レンズ11は、撮像対象物31を撮像するためのメインレンズであり、例えば、ビデオカメラやスチルカメラ等で使用される一般的な撮像レンズにより構成される。   The imaging lens 11 is a main lens for imaging the imaging target 31, and is configured by a general imaging lens used in a video camera, a still camera, or the like, for example.

マイクロレンズアレイ12は、複数のマイクロレンズ12Aがマトリクス状(2次元アレイ状)に配列してなり、撮像レンズ11の焦点面(図中の符号f1は、撮像レンズ11の焦点距離を表している)に配置されている。なお、このマイクロレンズ12Aが本発明における「結像素子」の一具体例に対応し、マイクロレンズアレイ12が本発明における「結像素子アレイ部」の一具体例に対応する。   The microlens array 12 includes a plurality of microlenses 12A arranged in a matrix (two-dimensional array), and the focal plane of the imaging lens 11 (reference numeral f1 in the drawing represents the focal length of the imaging lens 11). ). The microlens 12A corresponds to a specific example of “imaging element” in the present invention, and the microlens array 12 corresponds to a specific example of “imaging element array section” in the present invention.

撮像素子13は、マイクロレンズアレイ12からの光を受光して撮像データを生成するものであり、マイクロレンズアレイ12の焦点面(図中の符号f2は、マイクロレンズアレイ12の焦点距離を表している)に配置されている。この撮像素子13は、例えば、マトリクス状(2次元アレイ状)に配列された複数のCCD(Charge Coupled Device;電荷結合素子)などにより構成される。なお、各CCD等により、撮像の際の単位画素である撮像画素が構成されるようになっている。   The image pickup device 13 receives light from the microlens array 12 and generates image pickup data. The focal plane of the microlens array 12 (reference numeral f2 in the figure represents the focal length of the microlens array 12). Arranged). The imaging element 13 is configured by, for example, a plurality of CCDs (Charge Coupled Devices) arranged in a matrix (two-dimensional array). Each CCD or the like constitutes an imaging pixel that is a unit pixel at the time of imaging.

液晶シャッターアレイ10は、マイクロレンズアレイ12の一方側、具体的にはマイクロレンズアレイ12と撮像レンズ11との間に配置され、撮像素子13へ向かう撮像光線の通過および遮断をマイクロレンズ12A単位で切り替えることができるようになっている。なお、この液晶シャッターアレイ10の詳細構成については、後述する。   The liquid crystal shutter array 10 is disposed on one side of the microlens array 12, specifically, between the microlens array 12 and the imaging lens 11, and passes and blocks the imaging light beam toward the imaging element 13 in units of microlenses 12A. It can be switched. The detailed configuration of the liquid crystal shutter array 10 will be described later.

液晶シャッターアレイ駆動部15は、液晶シャッターアレイ10を駆動してその切替動作の制御を行うものである。具体的には、液晶シャッターアレイ10に含まれる各液晶シャッターに対する印加電圧の大きさを変化させることにより、液晶シャッターアレイ10の切替動作を制御するようになっている。また、撮像素子駆動部16は、撮像素子13を駆動してその受光動作の制御を行うものである。   The liquid crystal shutter array drive unit 15 controls the switching operation by driving the liquid crystal shutter array 10. Specifically, the switching operation of the liquid crystal shutter array 10 is controlled by changing the magnitude of the voltage applied to each liquid crystal shutter included in the liquid crystal shutter array 10. The image sensor driving unit 16 controls the light receiving operation by driving the image sensor 13.

画像処理部14は、撮像素子13で得られた撮像データに対して所定の画像処理を施し、撮像データDoutとして出力するものである。具体的には、例えば「Light Field Photography」と呼ばれる手法を用いたリフォーカス(Refocusing)演算処理を行い、これにより任意の視点や方向からの観察画像を再構築できるようになっている。   The image processing unit 14 performs predetermined image processing on the image data obtained by the image sensor 13 and outputs the image data as image data Dout. Specifically, for example, a refocusing calculation process using a technique called “Light Field Photography” is performed, whereby an observation image from an arbitrary viewpoint or direction can be reconstructed.

制御部17は、画像処理部14、液晶シャッターアレイ駆動部15および撮像素子駆動部16の動作を制御するものである。具体的には、撮像素子駆動部16の駆動動作および液晶シャッターアレイ駆動部10の駆動動作を適宜制御すると共に、画像処理部14の動作を制御するようになっている。なお、制御部17は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。なお、この制御部17および前述の液晶シャッターアレイ駆動部15が、本発明における「制御部」の一具体例に対応する。   The control unit 17 controls operations of the image processing unit 14, the liquid crystal shutter array driving unit 15, and the image sensor driving unit 16. Specifically, the driving operation of the image sensor driving unit 16 and the driving operation of the liquid crystal shutter array driving unit 10 are appropriately controlled, and the operation of the image processing unit 14 is controlled. The control unit 17 is configured by a microcomputer, for example. The controller 17 and the liquid crystal shutter array driver 15 described above correspond to a specific example of “a controller” in the present invention.

次に、図2および図3を参照して、液晶シャッターアレイ10の詳細構成について説明する。ここで、図2は、撮像装置1の一部(具体的には、撮像レンズ11、液晶シャッターアレイ10、マイクロレンズアレイ12および撮像素子13)を拡大して斜視図で表したものであり、図3(A)は、液晶シャッターアレイ10の断面構成を表したものである。   Next, the detailed configuration of the liquid crystal shutter array 10 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part of the imaging apparatus 1 (specifically, the imaging lens 11, the liquid crystal shutter array 10, the microlens array 12, and the imaging element 13). FIG. 3A shows a cross-sectional configuration of the liquid crystal shutter array 10.

図2に示したように、この液晶シャッターアレイ10では、複数の液晶シャッターが、マイクロレンズアレイ12内の各マイクロレンズ12Aに対応してマトリクス状(2次元アレイ状)に配列されている。これら複数の液晶シャッターはそれぞれ、前述した撮像光線の切替動作の際の単位領域である切替領域を構成し、詳細は後述するが、この切替動作は切替領域間で周期的に行われるようになっている。また、この切替動作の各周期において、例えば図2中の切替領域10Bのように、撮像光線L1が液晶シャッターを通過する通過切替領域と、図2中の切替領域10Aのように、撮像光線L2が液晶シャッターに遮断される遮断切替領域とが、互いに千鳥状の配置となると共に、詳細は後述するが、各周期間において、通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わるようになっている。   As shown in FIG. 2, in the liquid crystal shutter array 10, a plurality of liquid crystal shutters are arranged in a matrix (two-dimensional array) corresponding to each microlens 12 </ b> A in the microlens array 12. Each of the plurality of liquid crystal shutters constitutes a switching area, which is a unit area in the above-described imaging light beam switching operation, and the switching operation is periodically performed between the switching areas, as will be described in detail later. ing. Further, in each cycle of the switching operation, for example, a switching region 10B in which the imaging light beam L1 passes through the liquid crystal shutter as in the switching region 10B in FIG. 2, and an imaging light beam L2 in the switching region 10A in FIG. The cut-off switching areas where the liquid crystal shutters are cut off are arranged in a staggered manner, and the pass switching area and the cut-off switching area are interchanged between each cycle, as will be described in detail later.

また、図3(A)に示したように、液晶シャッターアレイ10では、対向する一対の基板101,106間に液晶層104が形成され、この液晶層104と基板101,106との間には、電極102,105および配向膜103A,103Bが形成されている。また、基板101,106における液晶層104の反対側(外側)には、偏光フィルタ107A,107Bが形成されている。   As shown in FIG. 3A, in the liquid crystal shutter array 10, a liquid crystal layer 104 is formed between a pair of opposing substrates 101 and 106, and the liquid crystal layer 104 is interposed between the substrates 101 and 106. Electrodes 102 and 105 and alignment films 103A and 103B are formed. Polarizing filters 107A and 107B are formed on the opposite sides (outside) of the liquid crystal layer 104 on the substrates 101 and 106, respectively.

基板101,106は、それぞれ、例えばガラス基板などの透明基板により構成され、入射光線を透過可能となっている。電極102,105には、液晶シャッターアレイ駆動部15から電圧が供給される。これら電極102,105は、それぞれ、例えばITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウムスズ)などの透明電極により構成され、基板101,106と同様に、入射光線を透過可能となっている。配向膜103A,103Bは、液晶層104内の液晶分子の配向方向を一律に揃えるためのものであり、本実施の形態では、配向膜103Aと配向膜103Bとの間で、液晶分子に対する配向方向が、形成面内で互いに直交するようになっている。液晶層104は、例えばネマティック液晶などの液晶材料により構成され、電極101,106間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向方向が変化するようになっている。   Each of the substrates 101 and 106 is made of a transparent substrate such as a glass substrate, and can transmit incident light. A voltage is supplied to the electrodes 102 and 105 from the liquid crystal shutter array driving unit 15. Each of the electrodes 102 and 105 is configured by a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide), and can transmit incident light as in the case of the substrates 101 and 106. The alignment films 103A and 103B are for uniformly aligning the alignment directions of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 104. In this embodiment, the alignment directions for the liquid crystal molecules are between the alignment films 103A and 103B. However, they are orthogonal to each other in the formation plane. The liquid crystal layer 104 is made of, for example, a liquid crystal material such as nematic liquid crystal, and the alignment direction of the liquid crystal molecules changes according to the voltage applied between the electrodes 101 and 106.

偏光フィルム107A,107Bはそれぞれ、入射光線のうち、所定の偏光軸に沿った方向の偏光を選択的に通過させるものである。このうち、偏光フィルム107Aは、例えば図3(B)に示したように、切替領域10A,10Bの差異によらず、各液晶シャッターに共通の偏光軸(この場合、図中の左右方向)を有している。一方、偏光フィルム107Bでは、例えば図3(C)に示したように、切替領域10Aと切替領域10Bとの間で、液晶シャッターの偏光軸が互いに直交するようになっている。具体的には、例えばこの場合、切替領域10Aには、偏光フィルム107における対応領域の偏光軸と同じ方向に沿った偏光軸(この場合、図中の左右方向)が存在し、切替領域10Bには、偏光フィルム107における対応領域の偏光軸と直交する方向に沿った偏光軸が存在するようになっている。このような構成により液晶シャッターアレイ10では、詳細は後述するが、切替領域10A,10B間で互いに異なる切替動作がなされると共に、電極102,105間への印加電圧の有無(または大きさ)に応じて、それらの切替動作が互いに変化する(互いに入れ替わる)ようになっている。   Each of the polarizing films 107A and 107B selectively transmits polarized light in a direction along a predetermined polarization axis among incident light rays. Among these, as shown in FIG. 3B, for example, the polarizing film 107A has a polarization axis common to the liquid crystal shutters (in this case, the horizontal direction in the figure) regardless of the difference between the switching areas 10A and 10B. Have. On the other hand, in the polarizing film 107B, for example, as shown in FIG. 3C, the polarization axes of the liquid crystal shutters are orthogonal to each other between the switching region 10A and the switching region 10B. Specifically, for example, in this case, the switching region 10A has a polarization axis (in this case, the horizontal direction in the figure) along the same direction as the polarization axis of the corresponding region in the polarizing film 107, and the switching region 10B has In the polarizing film 107, there is a polarization axis along a direction orthogonal to the polarization axis of the corresponding region. Although the liquid crystal shutter array 10 having such a configuration will be described in detail later, different switching operations are performed between the switching regions 10A and 10B, and the presence or absence (or magnitude) of the voltage applied between the electrodes 102 and 105 is determined. Accordingly, the switching operations are changed (changed) with each other.

次に、図1〜図7を参照して、本実施の形態の撮像装置1の動作について詳細に説明する。   Next, the operation of the imaging apparatus 1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

まず、図1および図4,図5を参照して、撮像装置1の基本動作について説明する。   First, the basic operation of the imaging apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5.

この撮像装置1では、撮像レンズ11による撮像対象物31の像は、マイクロレンズアレイ12上に結像する。そしてマイクロレンズアレイ12への入射光線がこのマイクロレンズアレイ12を介して撮像素子13へ到達し、撮像素子駆動部16による駆動動作に従って、撮像素子13から撮像データが得られる。   In the imaging apparatus 1, an image of the imaging target 31 by the imaging lens 11 is formed on the microlens array 12. Light rays incident on the microlens array 12 reach the image sensor 13 via the microlens array 12, and image data is obtained from the image sensor 13 in accordance with the drive operation by the image sensor drive unit 16.

次に、撮像素子13で得られた撮像データは、画像処理部14へ入力する。そして画像処理部14では、制御部17の制御に応じて、この撮像データに対して所定の画像処理が施され、これにより撮像データDoutが出力される。   Next, the imaging data obtained by the imaging element 13 is input to the image processing unit 14. In the image processing unit 14, predetermined image processing is performed on the imaging data in accordance with the control of the control unit 17, thereby outputting imaging data Dout.

ここで、図4および図5を参照して、画像処理部14による画像処理の一例(リフォーカス演算処理)について詳細に説明する。   Here, an example of image processing (refocus calculation processing) by the image processing unit 14 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

まず、図4に示したように、撮像レンズ11の撮像レンズ面上において直交座標系(u,v)を、撮像素子13の撮像面上において直交座標系(x,y)をそれぞれ考え、撮像レンズ11の撮像レンズ面と撮像素子13の撮像面との距離をFとすると、図中に示したような撮像レンズ11および撮像素子13を通る光線は、4次元関数L(x,y,u,v)で表されるため、光線の位置情報に加え、光線の進行方向が保持された状態で表される。 First, as shown in FIG. 4, an orthogonal coordinate system (u, v) is considered on the imaging lens surface of the imaging lens 11, and an orthogonal coordinate system (x, y) is considered on the imaging surface of the imaging element 13. Assuming that the distance between the imaging lens surface of the lens 11 and the imaging surface of the imaging device 13 is F, the light beam passing through the imaging lens 11 and the imaging device 13 as shown in the figure is a four-dimensional function L F (x, y, Since it is expressed by u, v), it is expressed in a state where the traveling direction of the light beam is held in addition to the position information of the light beam.

そしてこの場合、図5に示したように、撮像レンズ面110、撮像面130およびリフォーカス面120間の位置関係を設定(F’=αFとなるようにリフォーカス面120を設定)した場合、リフォーカス面120上の座標(s,t)の撮像面130上における検出強度LF’は、以下の(1)式のように表される。また、リフォーカス面120で得られるイメージEF’(s,t)は、上記検出強度LF’をレンズ口径に関して積分したものとなるので、以下の(2)式のように表される。したがって、この(2)式からリフォーカス演算を行うことにより、画像処理後の撮像データDoutに基づいて、任意の視点や方向からの観察画像が再構築されるようになっている。 In this case, as shown in FIG. 5, when the positional relationship among the imaging lens surface 110, the imaging surface 130, and the refocus surface 120 is set (the refocus surface 120 is set so that F ′ = αF), The detected intensity LF of the coordinates (s, t) on the refocus plane 120 on the imaging plane 130 is expressed by the following equation (1). Further, the image E F ′ (s, t) obtained on the refocus plane 120 is obtained by integrating the detected intensity L F ′ with respect to the lens aperture, and is represented by the following equation (2). Therefore, by performing the refocus calculation from the equation (2), an observation image from an arbitrary viewpoint or direction is reconstructed based on the imaging data Dout after the image processing.

Figure 2008167154
Figure 2008167154

次に、図3,図6および図7を参照して、本発明の特徴的部分の1つである、液晶シャッターアレイ10による撮像光線の切替動作について詳細に説明する。ここで、図6は、液晶シャッターアレイ10の作用を説明するためのものであり、各液晶シャッターと各マイクロレンズ12Aとを重ね合わせた平面図で表している。また、図7は、液晶シャッターアレイ10の作用を断面図で表したものである。なお、図6(A)および図7(A)は、液晶シャッターアレイ駆動部15によって電極102,105間に電圧が印加されていない場合(または所定の閾値電圧よりも印加電圧が低い場合)のものを、図6(B)および図7(B)は、液晶シャッターアレイ駆動部15によって電極102,105間に電圧が印加されている場合(または所定の閾値電圧よりも印加電圧が高い場合)のものを、それぞれ表している。   Next, with reference to FIGS. 3, 6, and 7, an imaging light beam switching operation by the liquid crystal shutter array 10, which is one of the characteristic parts of the present invention, will be described in detail. Here, FIG. 6 is for explaining the operation of the liquid crystal shutter array 10, and is represented by a plan view in which each liquid crystal shutter and each microlens 12A are overlapped. FIG. 7 is a sectional view showing the operation of the liquid crystal shutter array 10. 6A and 7A show the case where no voltage is applied between the electrodes 102 and 105 by the liquid crystal shutter array driving unit 15 (or when the applied voltage is lower than a predetermined threshold voltage). FIG. 6B and FIG. 7B show the case where a voltage is applied between the electrodes 102 and 105 by the liquid crystal shutter array driving unit 15 (or when the applied voltage is higher than a predetermined threshold voltage). Represents each one.

まず、図6(A)および図7(A)に示したように、電極102,105間に電圧が印加されていない場合には、偏光フィルタ107に対して撮像レンズ11の撮像光線が入射すると、図3(B)に示したように左右方向の偏光が選択的に通過すると共に、その左右方向の偏光は、液晶層104において偏光方向が90度変化するように変調され、上下方向の偏光となって偏光フィルタ107Bへ到達する。すると、図3(C)に示したように、偏光フィルタ107Bでは、切替領域10A,10Bにおいて偏光軸が互いに直交しているため、図6(A)に示したように、切替領域10Aでは、偏光フィルム107Bにおいて上下方向の偏光(撮像光線)が遮断される一方、切替領域10Bでは、上下方向の偏光(撮像光線)が偏光フィルム107Bを通過する。ここで、切替領域10Aおよび切替領域10Bは互いに千鳥状に配置されているため、例えば図7(A)に示したように、偏光フィルム107Bを通過した撮像光線同士で、撮像素子13上での重なり(図面の上下左右方向に互いに隣接する光線同士の重なり)が抑えられる(この場合、重なりが回避されている)。   First, as shown in FIGS. 6A and 7A, when no voltage is applied between the electrodes 102 and 105, the imaging light beam of the imaging lens 11 enters the polarizing filter 107. As shown in FIG. 3B, the polarized light in the horizontal direction is selectively transmitted, and the polarized light in the horizontal direction is modulated so that the polarization direction is changed by 90 degrees in the liquid crystal layer 104. And reaches the polarizing filter 107B. Then, as illustrated in FIG. 3C, in the polarization filter 107B, the polarization axes are orthogonal to each other in the switching regions 10A and 10B. Therefore, in the switching region 10A, as illustrated in FIG. In the polarizing film 107B, the vertically polarized light (imaging light beam) is blocked, while in the switching region 10B, the vertically polarized light (imaging light beam) passes through the polarizing film 107B. Here, since the switching region 10A and the switching region 10B are arranged in a staggered manner, for example, as shown in FIG. 7A, the imaging light beams that have passed through the polarizing film 107B are reflected on the imaging device 13. Overlap (overlap of rays adjacent to each other in the vertical and horizontal directions of the drawing) is suppressed (in this case, overlap is avoided).

一方、図6(B)および図7(B)に示したように、電極102,105間に電圧が印加されている場合には、偏光フィルタ107に対して撮像レンズ11の撮像光線が入射すると、図3(B)に示したように左右方向の偏光が選択的に通過すると共に、その左右方向の偏光は、液晶層104において偏光方向が変調されず、左右方向の偏光のまま、偏光フィルタ107Bへ到達する。したがって、電圧を印加していない場合とは逆に、図6(B)に示したように、切替領域10Bでは、偏光フィルム107Bにおいて左右方向の偏光(撮像光線)が遮断される一方、切替領域10Aでは、左右方向の偏光(撮像光線)が偏光フィルム107Bを通過する。また、この場合も例えば図7(B)に示したように、偏光フィルム107Bを通過した撮像光線同士で、撮像素子13上での重なりが抑えられる(この場合、重なりが回避されている)。   On the other hand, as shown in FIGS. 6B and 7B, when a voltage is applied between the electrodes 102 and 105, the imaging light beam of the imaging lens 11 enters the polarizing filter 107. As shown in FIG. 3B, the polarized light in the left-right direction selectively passes through, and the polarized light in the left-right direction is not modulated in the liquid crystal layer 104, and remains the polarized light in the left-right direction. Reach 107B. Therefore, contrary to the case where no voltage is applied, as shown in FIG. 6B, in the switching region 10B, the polarized light (imaging light beam) in the horizontal direction is blocked in the polarizing film 107B, while the switching region In 10A, left-right polarized light (imaging light beam) passes through the polarizing film 107B. Also in this case, for example, as shown in FIG. 7B, the overlapping of the imaging light rays that have passed through the polarizing film 107B on the imaging element 13 is suppressed (in this case, the overlapping is avoided).

そして、制御部17および液晶シャッターアレイ駆動部15によって、このように電極102,105間に電圧が印加されていない周期と電極102,105間に電圧が印加されている周期とが周期的に行われる(入れ替わる)ように制御され、これにより、撮像対象物32の撮像動作が2回(電圧が印加されていない場合と、電圧が印加されていない場合との2回)必要となるものの、撮像素子13上において、常に撮像光線同士の重なり合いが抑えられるようになる。   The control unit 17 and the liquid crystal shutter array driving unit 15 periodically perform a period in which no voltage is applied between the electrodes 102 and 105 and a period in which a voltage is applied between the electrodes 102 and 105 in this manner. In this way, the imaging operation of the imaging object 32 is required to be performed twice (two times when no voltage is applied and two times when no voltage is applied). On the element 13, the overlapping of the imaging light rays is always suppressed.

以上のように本実施の形態では、マイクロレンズアレイ12の一方側(マイクロレンズアレイ12と撮像レンズ11との間)に、各マイクロレンズ12Aに対応して配列された複数の液晶シャッターを含む液晶シャッターアレイ10を配置すると共に、この液晶シャッターアレイ10によって、撮像素子13へ向かう撮像光線の通過および遮断をマイクロレンズ12A単位で切り替えるようにしたので、各マイクロレンズ12Aによる結像光同士で、撮像素子13上での光線の重なりを抑えることができる。よって、アレイ状の光学素子(この場合、マイクロレンズアレイ12)を用いた撮像の際に、クロストークの発生を容易に抑えることが可能となる。よって、撮像画像、ひいては画像処理部14による画像処理後の再構築画像の画質を向上させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, a liquid crystal including a plurality of liquid crystal shutters arranged corresponding to each microlens 12A on one side of the microlens array 12 (between the microlens array 12 and the imaging lens 11). Since the shutter array 10 is disposed and the liquid crystal shutter array 10 is used to switch the passage and blocking of the imaging light beam toward the image sensor 13 in units of the microlenses 12A, the imaging light by the microlenses 12A is imaged with each other. Overlapping of light rays on the element 13 can be suppressed. Therefore, it is possible to easily suppress the occurrence of crosstalk during imaging using the arrayed optical element (in this case, the microlens array 12). Therefore, it is possible to improve the image quality of the captured image, and thus the reconstructed image after the image processing by the image processing unit 14.

また、液晶シャッターアレイ10において、撮像光線が通過する通過切替領域と、撮像光線が遮断される遮断切替領域とが互いに千鳥状の配置となると共に、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに周期的に変化する(入れ替わる)ようにしたので、複数回(この場合、2回)の撮像動作が必要となるものの、撮像素子13上において、常に撮像光線同士の重なりを抑えることができる。よって、撮像画像および再構築画像の画質をより向上させることが可能となる。   Further, in the liquid crystal shutter array 10, the passage switching region through which the imaging light beam passes and the blocking switching region through which the imaging light beam is blocked are arranged in a staggered manner, and the passage switching region and the blocking switching region between each cycle. Are periodically changed (replaced), so that multiple imaging operations (in this case, two times) are required, but it is possible to always suppress overlapping of the imaging light beams on the imaging device 13. . Therefore, the image quality of the captured image and the reconstructed image can be further improved.

また、例えば図8に示したように、切替領域10Aまたは切替領域10Bを通過した撮像光線同士が受光素子13上で重なり合わない範囲内(クロストークが発生しない範囲内)で、各マイクロレンズ12Aによる結像光の受光に対して割り当てられた撮像素子13内の撮像画素の数が大きくなる(増加する)ように設定した場合には、増加した撮像画素数(この場合、撮像画素数が2倍に増加)を、奥行き方向や視差方向への分解能向上に役立てることができる。よって、そのように構成した場合には、画像処理部14において画像処理した後の再構築画像の画質をさらに向上させることが可能となる。   Further, for example, as shown in FIG. 8, each microlens 12 </ b> A is within a range where imaging light beams that have passed through the switching region 10 </ b> A or the switching region 10 </ b> B do not overlap on the light receiving element 13 (within a range in which crosstalk does not occur). When the setting is made so that the number of imaging pixels in the imaging device 13 allocated to the reception of the imaging light by (1) increases (increases), the increased number of imaging pixels (in this case, the number of imaging pixels is 2). Can be used to improve the resolution in the depth direction and the parallax direction. Therefore, in such a configuration, the image quality of the reconstructed image after image processing in the image processing unit 14 can be further improved.

さらに、例えば図9に示したマイクロレンズアレイ12B(複数のマイクロレンズ12Cを有する)および液晶シャッターアレイ10Cのように、切替領域10Aまたは切替領域10Bを通過した撮像光線同士が受光素子13上で重なり合わない範囲内(クロストークが発生しない範囲内)で、マイクロレンズアレイ12内のマイクロレンズ12Aの数および液晶シャッターアレイ10内の液晶シャッター(切替領域10A,10B)の数が大きくなる(増加する)ように設定した場合には、撮像画像の解像度を増加させることができ、この場合、最大で2倍の解像度とすることができる。よって、そのように構成した場合、撮像画像および再構築画像の画質をさらに向上させることが可能となる。   Further, for example, like the microlens array 12B (having a plurality of microlenses 12C) and the liquid crystal shutter array 10C illustrated in FIG. 9, the imaging light beams that have passed through the switching region 10A or the switching region 10B overlap on the light receiving element 13. Within a range that does not match (within a range in which crosstalk does not occur), the number of microlenses 12A in the microlens array 12 and the number of liquid crystal shutters (switching areas 10A and 10B) in the liquid crystal shutter array 10 increase (increase). ), The resolution of the captured image can be increased. In this case, the resolution can be doubled at the maximum. Therefore, in such a configuration, the image quality of the captured image and the reconstructed image can be further improved.

[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、第1の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as the component in 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

図10は、本実施の形態に係る撮像装置(撮像装置1A)の全体構成を表すものである。この撮像装置1Aは、第1の実施の形態で説明した撮像装置1において、液晶シャッターアレイ10の代わりに複数の開口部18Aを有する開口アレイ18を設けると共に、液晶シャッターアレイ駆動部15の代わりに開口アレイ駆動部19を設けるようにしたものである。   FIG. 10 illustrates the overall configuration of the imaging apparatus (imaging apparatus 1A) according to the present embodiment. This imaging device 1A is provided with an aperture array 18 having a plurality of apertures 18A instead of the liquid crystal shutter array 10 in the imaging device 1 described in the first embodiment, and in place of the liquid crystal shutter array driving unit 15. An aperture array driving unit 19 is provided.

開口アレイ18では、例えば図11(A)に示したように、各開口部18Aが、各マイクロレンズ12Aに対応すると共に千鳥状に配列されている。また、この場合には開口部18Aの配列パターンが、図面上の左右方向に一列分、最下端に余分に設けられている。なお、この余分な配列パターンを、最上端に設けるようにしてもよい。また、開口アレイ18が、本発明における「切替手段」の一具体例に対応する。   In the aperture array 18, for example, as shown in FIG. 11A, the apertures 18A correspond to the microlenses 12A and are arranged in a staggered manner. Further, in this case, an array pattern of the openings 18A is provided in one row in the left-right direction on the drawing and extra at the lowermost end. Note that this extra arrangement pattern may be provided at the uppermost end. The aperture array 18 corresponds to a specific example of “switching means” in the present invention.

開口アレイ駆動部19は、開口アレイ18を駆動してその切替動作の制御を行うものである。具体的には、マイクロレンズアレイ12に対する開口アレイ18の相対位置(面内方向の相対位置)を変位させることにより、開口アレイ10の切替動作を制御するようになっている。なお、この開口アレイ駆動部19および制御部17が、本発明における「制御部」の一具体例に対応する。   The aperture array driving unit 19 controls the switching operation by driving the aperture array 18. Specifically, the switching operation of the aperture array 10 is controlled by displacing the relative position (relative position in the in-plane direction) of the aperture array 18 with respect to the microlens array 12. The aperture array drive unit 19 and the control unit 17 correspond to a specific example of “control unit” in the present invention.

次に、図10および図11を参照して、本実施の形態の撮像装置1Aにおける特徴的な動作である、開口アレイ18による撮像光線の切替動作について詳細に説明する。ここで、図11は、開口アレイ18の作用を説明するためのものであり、各開口部18Aと各マイクロレンズ12Aとを重ね合わせた平面図で表している。なお、撮像装置1Aの基本動作(撮像動作)については、第1の実施の形態で説明した撮像装置1のものと同様であるので、説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the switching operation of the imaging light beam by the aperture array 18 which is a characteristic operation in the imaging apparatus 1A of the present embodiment will be described in detail. Here, FIG. 11 is for explaining the operation of the aperture array 18, and is represented by a plan view in which the apertures 18A and the microlenses 12A are overlapped. Note that the basic operation (imaging operation) of the imaging apparatus 1A is the same as that of the imaging apparatus 1 described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

本実施の形態の撮像装置1Aでは、マイクロレンズアレイ12に対する開口アレイ18の(面内方向の)相対位置が例えば図11(A)に示したようになっている場合、開口部18Aが設けられている切替領域は、通過切替領域として機能し、撮像レンズ11による撮像光線が開口アレイ18を通過する一方、開口部18Aが設けられていない切替領域が、遮断切替領域として機能し、撮像レンズ11による撮像光線が開口アレイ18で遮断される。また、開口部18Aは、開口アレイ18上で千鳥状に配置されている。したがって、第1の実施の形態と同様に、開口部18Aを通過した撮像光線同士で、撮像素子13上での重なり(図面の上下左右方向に互いに隣接する光線同士の重なり)が抑えられる(この場合、重なりが回避されている)。   In the imaging apparatus 1A of the present embodiment, when the relative position (in the in-plane direction) of the aperture array 18 with respect to the microlens array 12 is as shown in FIG. 11A, for example, the aperture 18A is provided. The switching area that functions as a passage switching area, and the imaging light beam from the imaging lens 11 passes through the aperture array 18, while the switching area that is not provided with the opening 18A functions as a blocking switching area. The imaging light beam is blocked by the aperture array 18. The openings 18A are arranged in a staggered pattern on the opening array 18. Therefore, as in the first embodiment, the overlapping of the imaging light rays that have passed through the opening 18A on the imaging element 13 (the overlapping of the light rays adjacent to each other in the vertical and horizontal directions in the drawing) is suppressed (this). If overlap is avoided).

一方、開口アレイ駆動部19および制御部17によって開口アレイ18が面内の上方向に変位され、マイクロレンズアレイ12に対する開口アレイ18の(面内方向の)相対位置が例えば図11(B)に示したようになると、開口アレイ18において開口部18Aが千鳥状に配列されているため、各マイクロレンズ12Aに対し、通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わる。したがって、この場合も開口部18Aを通過した撮像光線同士で、撮像素子13上での重なり(図面の上下左右方向に互いに隣接する光線同士の重なり)が抑えられる(この場合、重なりが回避されている)。   On the other hand, the aperture array drive unit 19 and the control unit 17 displace the aperture array 18 upward in the plane, and the relative position (in the plane) of the aperture array 18 with respect to the microlens array 12 is, for example, as shown in FIG. As shown, since the openings 18A are arranged in a staggered pattern in the opening array 18, the pass switching region and the blocking switching region are interchanged with each other for each microlens 12A. Therefore, in this case as well, the imaging light beams that have passed through the opening 18A can be prevented from overlapping on the image sensor 13 (the overlapping of the light beams adjacent to each other in the vertical and horizontal directions in the drawing) (in this case, the overlapping is avoided). )

また、制御部17および開口アレイ駆動部19によって、開口アレイ18が上下方向に周期的に変位するように制御され、これにより、撮像対象物32の撮像動作が2回(図11(A)の配置での撮像と図11(B)の配置での撮像の2回)必要となるものの、撮像素子13上において、常に撮像光線同士の重なり合いが抑えられるようになる。   Further, the control unit 17 and the aperture array driving unit 19 are controlled so that the aperture array 18 is periodically displaced in the vertical direction, whereby the imaging operation of the imaging object 32 is performed twice (FIG. 11A). Although it is necessary to perform the imaging in the arrangement and the imaging in the arrangement of FIG. 11B twice, the overlapping of the imaging light rays is always suppressed on the imaging element 13.

以上のように本実施の形態では、マイクロレンズアレイ12の一方側(マイクロレンズアレイ12と撮像レンズ11との間)に、各マイクロレンズ12Aに対応して配列された複数の開口部18Aを含む開口アレイ18を配置すると共に、この開口アレイ18によって、撮像素子13へ向かう撮像光線の通過および遮断をマイクロレンズ12A単位で切り替えるようにしたので、第1の実施の形態と同様に、各マイクロレンズ12Aによる結像光同士で、撮像素子13上での光線の重なりを抑えることができる。よって、アレイ状の光学素子(この場合、マイクロレンズアレイ12)を用いた撮像の際に、クロストークの発生を容易に抑えることが可能となる。よって、撮像画像、ひいては画像処理部14による画像処理後の再構築画像の画質を向上させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, one side of microlens array 12 (between microlens array 12 and imaging lens 11) includes a plurality of openings 18A arranged corresponding to each microlens 12A. The aperture array 18 is arranged, and the aperture array 18 is used to switch the passage and blocking of the imaging light beam toward the image sensor 13 in units of microlenses 12A. Therefore, each microlens is the same as in the first embodiment. Overlapping of light rays on the image sensor 13 can be suppressed between the imaged lights by 12A. Therefore, it is possible to easily suppress the occurrence of crosstalk during imaging using the arrayed optical element (in this case, the microlens array 12). Therefore, it is possible to improve the image quality of the captured image, and thus the reconstructed image after the image processing by the image processing unit 14.

また、開口アレイ18において開口部18Aを千鳥状に配置することにより、通過切替領域と遮断切替領域とが互いに千鳥状の配置となると共に、開口アレイ18を上下方向に周期的に変位させることにより、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに周期的に変化する(入れ替わる)ようにしたので、第1の実施の形態と同様に、複数回(この場合、2回)の撮像動作が必要となるものの、撮像素子13上において、常に撮像光線同士の重なりを抑えることができる。よって、撮像画像および再構築画像の画質をより向上させることが可能となる。   Further, by arranging the openings 18A in a staggered pattern in the aperture array 18, the passage switching area and the blocking switching area are arranged in a staggered pattern, and the aperture array 18 is periodically displaced in the vertical direction. Since the pass switching area and the cut-off switching area are periodically changed (replaced) between each cycle, the imaging operation is performed a plurality of times (in this case, twice) as in the first embodiment. However, it is possible to always suppress the overlapping of the imaging light rays on the image sensor 13. Therefore, the image quality of the captured image and the reconstructed image can be further improved.

さらに、例えば第1の実施の形態における図8や図9の場合と同様に、開口部18Aを通過した撮像光線同士が受光素子13上で重なり合わない範囲内(クロストークが発生しない範囲内)で、各マイクロレンズ12Aによる結像光の受光に対して割り当てられた撮像素子13内の撮像画素の数が大きくなる(増加する)ように設定したり、マイクロレンズアレイ12内のマイクロレンズ12Aの数および開口アレイ18内の開口部18Aの数が大きくなる(増加する)ように設定した場合には、第1の実施の形態と同様に、画質をさらに向上させることが可能となる。   Further, for example, as in the case of FIGS. 8 and 9 in the first embodiment, the imaging light beams that have passed through the opening 18A do not overlap on the light receiving element 13 (within a range in which crosstalk does not occur). Thus, the number of image pickup pixels in the image pickup device 13 assigned to the reception of the imaging light by each microlens 12A is set to increase (increase) or the microlens 12A in the microlens array 12 is set. When the number and the number of openings 18A in the aperture array 18 are set to increase (increase), the image quality can be further improved as in the first embodiment.

なお、図11(A)および図11(B)では、開口アレイ18において開口部18Aの余分な配列パターンを最下端または最上端に設けると共に、マイクロレンズアレイ12に対して開口アレイ18を面内の上下方向に周期的に変位させるようにした場合について説明したが、例えば図12(A)および図12(B)に示した開口アレイ18B(千鳥状に配置された複数の開口部18Cを有する)のように、開口アレイ18Bにおいて開口部18Cの余分な配列パターンを最左端または最右端に設けると共に、マイクロレンズアレイ12に対して開口アレイ18Bを面内の左右方向に周期的に変位させるようにしてもよい。このように構成した場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   11A and 11B, an extra array pattern of the openings 18A is provided at the lowermost end or the uppermost end in the opening array 18, and the opening array 18 is in-plane with respect to the microlens array 12. However, for example, the aperture array 18B shown in FIGS. 12A and 12B has a plurality of apertures 18C arranged in a staggered manner. In the aperture array 18B, an extra array pattern of the openings 18C is provided at the leftmost end or the rightmost end, and the aperture array 18B is periodically displaced in the horizontal direction in the plane with respect to the microlens array 12. It may be. Even when configured in this manner, the same effects as in the present embodiment can be obtained.

また、本実施の形態の開口アレイでは、開口部の形状が矩形状となっている場合について説明したが、例えば図13(A)に示した開口アレイ18D(複数の開口部18Eを有する)や、図13(B)に示した開口アレイ18F(複数の開口部18Gを有する)のように、各マイクロレンズ12Aの形状に合わせて開口部の形状が円形状となるようにすると共に、これらの開口アレイを上下方向(図13(A)に示した例)や左右方向(図13(B)に示した例)に周期的に変位させるようにしてもよい。これらのように構成した場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the opening array of the present embodiment, the case where the shape of the opening is rectangular has been described. For example, the opening array 18D (having a plurality of openings 18E) illustrated in FIG. As shown in the aperture array 18F (having a plurality of apertures 18G) shown in FIG. 13B, the apertures are formed in a circular shape in accordance with the shape of each microlens 12A. The aperture array may be periodically displaced in the vertical direction (example shown in FIG. 13A) or in the left-right direction (example shown in FIG. 13B). Even when configured as described above, the same effects as in the present embodiment can be obtained.

以上、第1および第2の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   Although the present invention has been described with reference to the first and second embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ12ならびに液晶シャッターアレイまたは開口アレイにおいて、各マイクロレンズ12Aや各切替領域がマトリクス状に配列されている場合について説明したが、各マイクロレンズ12Aや各切替領域が2次元アレイ状に配列されている場合の他の配列例として、例えば図14(A)に示した液晶シャッターアレイ10Dや、例えば図14(B)に示した開口アレイ18Hのように、各切替領域が六角形状となっていると共に、各マイクロレンズ12Aおよび各切替領域が最密状の配列となるようにしてもよい。具体的には、液晶シャッターアレイ10Dでは、3つの切替領域(例えば、切替領域10E〜10G)によって1つの切替グループ領域が構成されると共に、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わる(通過切替領域が、例えば切替領域10E、切替領域10Fおよび切替領域10Gの順に周期的に変化する)ようになっている。また、開口アレイ18Hでは、1つの開口切替領域である開口部18Iが設けられた切替領域と、2つの遮断切替領域とによって1つの切替グループ領域が構成されると共に、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わる(例えば、図14(B)中の矢印で示したように開口部18Iの位置が変位するように、開口アレイ18Hが面内で周期的に変位する)ようになっている。このように構成した場合、上記実施の形態における効果に加え、3回の撮像動作が必要となるものの、マイクロレンズアレイ12内のマイクロレンズ12Aの数を増やすことができると共に、1つの通過切替領域を囲む切替領域を全て遮断切替領域とすることができる。よって、各マイクロレンズ12Aや各切替領域がマトリクス状に配列されており、1つの通過領域に対して上下左右に隣接する切替領域が遮断領域となる上記実施の形態と比べ、各マイクロレンズ12Aによる結像光同士で、撮像素子13上での光線の重なりをより抑えることができ、撮像画像および再構築画像の画質をより向上させることが可能となる。   For example, in the above-described embodiment, the case where each microlens 12A and each switching region are arranged in a matrix in the microlens array 12 and the liquid crystal shutter array or the aperture array has been described. As another example of arrangement when the regions are arranged in a two-dimensional array, for example, a liquid crystal shutter array 10D shown in FIG. 14A or an aperture array 18H shown in FIG. Each switching area may have a hexagonal shape, and each microlens 12A and each switching area may be in a close-packed arrangement. Specifically, in the liquid crystal shutter array 10D, one switching group region is configured by three switching regions (for example, the switching regions 10E to 10G), and the passing switching region and the blocking switching region are mutually connected during each period. The passage switching area is changed periodically, for example, in the order of the switching area 10E, the switching area 10F, and the switching area 10G. Further, in the opening array 18H, one switching group region is configured by the switching region provided with the opening 18I that is one opening switching region and the two blocking switching regions, and the passage switching region between each cycle. And the cut-off switching area are interchanged (for example, the opening array 18H is periodically displaced in the plane so that the position of the opening 18I is displaced as indicated by an arrow in FIG. 14B). It has become. When configured in this way, in addition to the effects of the above-described embodiment, three imaging operations are required, but the number of microlenses 12A in the microlens array 12 can be increased and one pass switching region All the switching areas surrounding the can be set as the cutoff switching area. Therefore, each microlens 12A and each switching area are arranged in a matrix, and each microlens 12A has a switching area adjacent to a single passing area in the vertical and horizontal directions as a blocking area. It is possible to further suppress the overlapping of the light rays on the image sensor 13 between the imaging lights, and to further improve the image quality of the captured image and the reconstructed image.

また、上記実施の形態では、液晶シャッターアレイまたは開口アレイにおいて、各周期ごとに通過切替領域が千鳥状の配列となるようにすると共に、各周期間でその通過切替領域が入れ替わるようになっている場合について説明したが、より一般的には、切替動作の各周期において1つの通過切替領域と複数の遮断切替領域とから1つの切替グループ領域が構成されると共に、各周期間で各切替グループ領域内の通過切替領域の位置が、切替グループ領域間で互いに隣接しないようにして周期的に変位することとなるようにしてもよい。具体的には、例えば図15(A)に示した液晶シャッターアレイ10Hや、例えば図15(B)に示した開口アレイ18Jのように、4つの切替領域によって1つの切替グループが構成されると共に、各切替グループ領域内の通過切替領域の位置が、図中の矢印のように周期的に変位するようにしてもよい。具体的には、液晶シャッターアレイ10Hでは、4つの切替領域(例えば、切替領域10I1〜10I4)によって1つの切替グループ領域10Iが構成されると共に、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わる(通過切替領域が、例えば切替領域10I1、切替領域10I2、切替領域I3および切替領域10I4の順に周期的に変化する)ようになっている。また、開口アレイ18Jでは、1つの開口切替領域である開口部18Kが設けられた切替領域と、3つの遮断切替領域とによって1つの切替グループ領域が構成されると共に、各周期間で通過切替領域と遮断切替領域とが互いに入れ替わる(例えば、図15(B)中の矢印で示したように開口部18Kの位置が変位するように、開口アレイ18Jが面内で周期的に変位する)ようになっている。このように構成した場合、上記実施の形態における効果に加え、複数回(図15の場合、4回)の撮像動作が必要となるものの、1つの通過切替領域を囲む切替領域を全て遮断切替領域とすることができる。よって、1つの通過領域に対して上下左右に隣接する切替領域が遮断領域となる上記実施の形態と比べ、各マイクロレンズ12Aによる結像光同士で、撮像素子13上での光線の重なりをより抑えることができ、撮像画像および再構築画像の画質をより向上させることが可能となる。   In the above embodiment, in the liquid crystal shutter array or the aperture array, the pass switching areas are arranged in a staggered pattern every period, and the pass switching areas are switched between the periods. Although the case has been described, more generally, one switching group region is configured from one passage switching region and a plurality of cutoff switching regions in each cycle of the switching operation, and each switching group region is between each cycle. The positions of the passage switching areas may be periodically displaced so as not to be adjacent to each other between the switching group areas. Specifically, for example, a liquid crystal shutter array 10H shown in FIG. 15A and an aperture array 18J shown in FIG. The position of the passage switching area in each switching group area may be periodically displaced as indicated by the arrows in the figure. Specifically, in the liquid crystal shutter array 10H, one switching group region 10I is configured by four switching regions (for example, the switching regions 10I1 to 10I4), and a passing switching region and a blocking switching region are provided between each cycle. They are switched to each other (the passage switching area changes periodically in the order of, for example, the switching area 10I1, the switching area 10I2, the switching area I3, and the switching area 10I4). Further, in the opening array 18J, one switching group region is configured by the switching region provided with the opening 18K which is one opening switching region and the three blocking switching regions, and the passage switching region between the periods. And the cut-off switching area are interchanged (for example, the opening array 18J is periodically displaced in the plane so that the position of the opening 18K is displaced as indicated by the arrow in FIG. 15B). It has become. When configured in this way, in addition to the effects in the above-described embodiment, a plurality of imaging operations (four times in the case of FIG. 15) are required, but all switching regions surrounding one passage switching region are all blocked switching regions. It can be. Therefore, compared to the above-described embodiment in which the switching region adjacent to the upper, lower, left, and right with respect to one passing region is the blocking region, the overlapping of the light rays on the image pickup device 13 between the imaged light by each microlens 12A is further increased. Thus, the image quality of the captured image and the reconstructed image can be further improved.

また、上記実施の形態では、マイクロレンズアレイ12の一方側(具体的には、撮像レンズ11とマイクロレンズアレイ12との間)に液晶シャッターアレイや開口アレイを設けるようにした場合について説明したが、これら液晶シャッターアレイや開口アレイは、マイクロレンズアレイ12に対する光軸方向に沿った少なくとも一方側に設けるようにすればよい。具体的には、例えば図16に示した撮像装置1Bのように、液晶シャッターアレイ10Jをマイクロレンズアレイ12と撮像素子13との間に設けるようにしてもよく、また、例えば図17に示した撮像装置1Cのように、マイクロレンズアレイ12の両端側に液晶シャッターアレイ(液晶シャッターアレイ10K1,10K2)を設けるようにしてもよい。前者(図16)の場合、上記実施の形態と同様の効果を得ることができるが、撮像光の一部を遮断するという観点からは、できるだけマイクロレンズアレイ12の近くに液晶シャッターアレイを配置するのが好ましい。また、後者(図17)の場合、撮像レンズ11による撮像光線の一部を2重に遮断することができるため、上記実施の形態と比べ、各マイクロレンズ12Aによる結像光同士で、撮像素子13上での光線の重なりをより抑えることができ、撮像画像および再構築画像の画質をより向上させることが可能となる。   In the above embodiment, the case where the liquid crystal shutter array or the aperture array is provided on one side of the micro lens array 12 (specifically, between the imaging lens 11 and the micro lens array 12) has been described. The liquid crystal shutter array and the aperture array may be provided on at least one side along the optical axis direction with respect to the microlens array 12. Specifically, the liquid crystal shutter array 10J may be provided between the microlens array 12 and the image sensor 13 as in the image pickup apparatus 1B shown in FIG. 16, for example, as shown in FIG. Like the imaging device 1C, liquid crystal shutter arrays (liquid crystal shutter arrays 10K1 and 10K2) may be provided on both ends of the microlens array 12. In the former case (FIG. 16), the same effect as in the above embodiment can be obtained. However, from the viewpoint of blocking part of the imaging light, a liquid crystal shutter array is arranged as close to the microlens array 12 as possible. Is preferred. Further, in the latter case (FIG. 17), part of the imaging light beam by the imaging lens 11 can be double blocked, so that the imaging light by the microlenses 12A is compared with the imaging element in comparison with the above embodiment. It is possible to further suppress the overlapping of light rays on the image 13, and to further improve the image quality of the captured image and the reconstructed image.

また、上記実施の形態では、結像素子の一例としてマイクロレンズ12Aを挙げ、結像素子アレイ部がマイクロレンズアレイ12により構成されている場合について説明したが、例えば、結像特性を有する液晶レンズや、結像特性を有する回折格子などの結像素子によって、結像素子アレイ部を構成するようにしてもよい。結像特性を有する液晶レンズによって構成した場合、上記実施の形態における効果に加え、分光特性を持たせた撮像を行うことが可能となる。また、結像特性を有する回折格子によって構成した場合、色収差の問題が生じるため、特に撮像光線が単色光である場合に適した撮像装置となるが、結像素子をマイクロレンズによって構成した上記実施の形態と比べ、結像素子アレイ部をより薄型化することができると共に、より安価に製造することができる。   In the above-described embodiment, the microlens 12A is exemplified as an example of the imaging element, and the case where the imaging element array unit is configured by the microlens array 12 has been described. For example, a liquid crystal lens having imaging characteristics Alternatively, the imaging element array unit may be configured by imaging elements such as a diffraction grating having imaging characteristics. When configured with a liquid crystal lens having imaging characteristics, it is possible to perform imaging with spectral characteristics in addition to the effects of the above embodiment. In addition, since a problem of chromatic aberration occurs when a diffraction grating having imaging characteristics is formed, the imaging apparatus is suitable particularly when the imaging light beam is monochromatic light. Compared to the above configuration, the imaging element array portion can be made thinner and can be manufactured at a lower cost.

さらに、上記実施の形態では、画像処理部14における画像処理方法の一例として、「Light Field Photography」を利用したリフォーカス演算処理について説明したが、画像処理部14における画像処理方法としてはこれには限られず、他の画像処理方法としてもよい。また、図20に示した従来の撮像装置200(「Compound Eye」を利用した撮像装置)において、上記実施の形態で説明した液晶シャッターアレイや開口アレイを設けるようにしてもよい。具体的には、例えば図18に示した撮像装置2のように、撮像対象物32を撮像するため複数のマイクロレンズ22Aを有するマイクロレンズアレイ22と、撮像素子23と、所定の画像処理を行う画像処理部(図示せず)と、液晶シャッターアレイ10(または開口アレイ18)とを設けるようにしてもよい。このように構成した場合、上記実施の形態と同様に、各マイクロレンズ22Aによる結像光同士で、撮像素子23上での光線の重なりをより抑えることができる。よって、図20に示した従来の撮像装置200と比べ、容易にクロストークの発生を抑え、再構築画像の画質を向上させることが可能となる。   Furthermore, in the above embodiment, the refocus calculation process using “Light Field Photography” has been described as an example of the image processing method in the image processing unit 14, but the image processing method in the image processing unit 14 is not limited to this. The image processing method is not limited and may be other image processing methods. Further, in the conventional imaging device 200 (imaging device using “Compound Eye”) shown in FIG. 20, the liquid crystal shutter array and the aperture array described in the above embodiment may be provided. Specifically, for example, like the imaging device 2 illustrated in FIG. 18, predetermined image processing is performed with the microlens array 22 having a plurality of microlenses 22 </ b> A and the imaging element 23 in order to image the imaging target 32. An image processing unit (not shown) and the liquid crystal shutter array 10 (or the aperture array 18) may be provided. When configured in this manner, similar to the above-described embodiment, the overlapping of light rays on the image sensor 23 can be further suppressed between the imaged light beams formed by the microlenses 22A. Therefore, compared to the conventional imaging apparatus 200 shown in FIG. 20, it is possible to easily suppress the occurrence of crosstalk and improve the image quality of the reconstructed image.

本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した撮像装置の一部を拡大して表した斜視図である。It is the perspective view which expanded and represented a part of imaging device shown in FIG. 図1に示した液晶シャッターアレイの構成を説明するための断面図および模式図である。FIG. 2 is a cross-sectional view and a schematic view for explaining the configuration of the liquid crystal shutter array shown in FIG. 1. 図1に示した撮像装置における画像処理の一例を説明するための模式斜視図である。It is a model perspective view for demonstrating an example of the image process in the imaging device shown in FIG. 図1に示した撮像装置における画像処理の一例を説明するための模式断面図である。It is a schematic cross section for demonstrating an example of the image process in the imaging device shown in FIG. 図3に示した液晶シャッターアレイの作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the effect | action of the liquid-crystal shutter array shown in FIG. 図3に示した液晶シャッターアレイの作用を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an effect | action of the liquid-crystal shutter array shown in FIG. 第1の実施の形態の変形例に係る液晶シャッターアレイの作用について説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the effect | action of the liquid-crystal shutter array which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の他の変形例に係る液晶シャッターアレイおよびマイクロレンズアレイの構成および作用について説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure and effect | action of the liquid-crystal shutter array and microlens array which concern on the other modification of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図10に示した開口アレイの作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating an effect | action of the opening array shown in FIG. 第2の実施の形態の変形例に係る開口アレイの作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the effect | action of the opening array which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の他の変形例に係る開口アレイの構成および作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structure and effect | action of an opening array which concern on the other modification of 2nd Embodiment. 本発明の変形例に係る液晶シャッターアレイおよび開口アレイの構成および作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structure and effect | action of a liquid-crystal shutter array and opening array which concern on the modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る液晶シャッターアレイおよび開口アレイの構成および作用を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the structure and effect | action of the liquid-crystal shutter array and opening array which concern on the other modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the imaging device which concerns on the other modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る撮像装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the imaging device which concerns on the other modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る撮像装置の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the imaging device which concerns on the other modification of this invention. 従来の撮像装置の構成例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structural example of the conventional imaging device. 従来の撮像装置の他の構成例を表す斜視図である。It is a perspective view showing the other structural example of the conventional imaging device. 図19に示した従来の撮像装置の作用を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an effect | action of the conventional imaging device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A〜1C,2…撮像装置、10,10C,10D,10H,10J,10K1,10K2…液晶シャッターアレイ、10A,10B,10E〜10G,10I1〜10I4…液晶シャッター、10I…切替グループ、101,106…基板、102,105…電極、103A,103B…配向膜、104…液晶層、107A,107B…変更フィルタ、11…撮像レンズ、110…撮像レンズ面、12,12B,22…マイクロレンズアレイ、12A,12C,22A…マイクロレンズ、120…リフォーカス面、13,23…撮像素子、130…撮像面、14…画像処理部、15,15B,15C…液晶シャッターアレイ駆動部、16…撮像素子駆動部、17…制御部、18,18B,18D,18F,18H,18J…開口アレイ、18A,18C,18E,18G,18I,18K…開口部、19…開口アレイ駆動部、31,32…撮像対象物、f1,f2…焦点距離、Dout…撮像データ、L1,L2,L4…光線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A-1C, 2 ... Imaging device 10, 10C, 10D, 10H, 10J, 10K1, 10K2 ... Liquid crystal shutter array, 10A, 10B, 10E-10G, 10I1-10I4 ... Liquid crystal shutter, 10I ... Switching group, 101 , 106 ... Substrate, 102, 105 ... Electrode, 103A, 103B ... Alignment film, 104 ... Liquid crystal layer, 107A, 107B ... Change filter, 11 ... Imaging lens, 110 ... Imaging lens surface, 12, 12B, 22 ... Micro lens array , 12A, 12C, 22A ... microlens, 120 ... refocus plane, 13, 23 ... imaging element, 130 ... imaging plane, 14 ... image processing unit, 15, 15B, 15C ... liquid crystal shutter array driving unit, 16 ... imaging element Drive unit, 17 ... control unit, 18, 18B, 18D, 18F, 18H, 18J ... opening array 18A, 18C, 18E, 18G, 18I, 18K ... opening, 19 ... opening array driver, 31, 32 imaged object, f1, f2 ... focal length, Dout ... imaging data, L1, L2, L4 ... light.

Claims (12)

複数の結像素子を2次元のアレイ状に配列してなる結像素子アレイ部と、
各結像素子による結像光を複数の撮像画素で受光するように配置された撮像素子と、
前記結像素子アレイ部の少なくとも一方側に配置され、前記撮像素子へ向かう撮像光線の通過および遮断を前記結像素子単位で切替可能な切替手段と、
前記切替手段による切替動作を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
An imaging element array unit formed by arranging a plurality of imaging elements in a two-dimensional array;
An imaging device arranged to receive the imaging light from each imaging device by a plurality of imaging pixels;
Switching means arranged on at least one side of the imaging element array section and capable of switching the imaging light beam passing and blocking toward the imaging element in units of the imaging element;
An image pickup apparatus comprising: a control unit that controls a switching operation by the switching unit.
前記切替手段は、前記結像素子に対応した配置であると共に前記切替動作の単位領域である複数の切替領域を有し、
前記制御部は、前記切替動作が前記切替領域間で周期的に行われるように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The switching means has a plurality of switching areas which are arrangement corresponding to the imaging elements and are unit areas of the switching operation,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control so that the switching operation is periodically performed between the switching regions.
前記制御部は、前記切替動作の各周期において前記撮像光線が通過する通過切替領域と前記撮像光線が遮断される遮断切替領域とが互いに千鳥状の配置となると共に、各周期間で前記通過切替領域と前記遮断切替領域とが互いに入れ替わることとなるように、切替動作を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The control unit has a staggered arrangement of a passage switching region through which the imaging light beam passes and a blocking switching region through which the imaging light beam is blocked in each cycle of the switching operation, and the passage switching between each cycle. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the switching operation is controlled so that the area and the cutoff switching area are switched with each other.
前記制御部は、前記切替動作の各周期において前記撮像光線が通過する1つの通過切替領域と前記撮像光線が遮断される複数の遮断切替領域とから1つの切替グループ領域が構成されると共に、各周期間で各切替グループ領域内の前記通過切替領域の位置が、切替グループ領域間で互いに隣接しないようにして周期的に変位することとなるように、切替動作を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The control unit includes one switching group region composed of one passing switching region through which the imaging light beam passes and a plurality of blocking switching regions in which the imaging light beam is blocked in each cycle of the switching operation. The switching operation is controlled so that the position of the pass switching area in each switching group area is periodically displaced so as not to be adjacent to each other between the switching group areas during the period. Item 3. The imaging device according to Item 2.
前記切替手段は、前記結像素子に対応して配列された複数の液晶シャッターを含む液晶シャッターアレイであり、
前記制御手段は、前記液晶シャッターに対する印加電圧の大きさを変化させることにより、前記切替動作を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The switching means is a liquid crystal shutter array including a plurality of liquid crystal shutters arranged corresponding to the imaging elements,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the switching operation by changing a magnitude of an applied voltage to the liquid crystal shutter.
前記切替手段は、前記結像素子に対応して配列された複数の開口部を有する開口アレイであり、
前記制御手段は、前記結像素子アレイ部に対する前記開口アレイの相対位置を変位させることにより、前記切替動作を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The switching means is an aperture array having a plurality of apertures arranged corresponding to the imaging elements,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the switching operation by displacing a relative position of the aperture array with respect to the imaging element array unit.
前記切替手段が、前記結像素子アレイ部の両側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the switching unit is disposed on both sides of the imaging element array unit.
前記切替手段を通過した撮像光線が対応する結像素子間で互いに重ならない範囲内で、各結像素子による結像光の受光に対して割り当てられた前記撮像画素の数が大きくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
Setting is made so that the number of the imaging pixels allocated to the reception of the imaging light by each imaging element increases within a range in which the imaging light beams that have passed through the switching means do not overlap each other between the corresponding imaging elements. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
前記切替手段を通過した光線が対応する結像素子間で互いに重ならない範囲内で、前記結像素子アレイ部内の結像素子の数が大きくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The number of imaging elements in the imaging element array section is set to be large within a range in which light beams that have passed through the switching means do not overlap with each other between corresponding imaging elements. The imaging apparatus according to 1.
前記結像素子アレイ部が、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に記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein the imaging element array unit is a microlens array.
前記結像素子が、結像特性を有する液晶レンズである
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging element is a liquid crystal lens having imaging characteristics.
前記結像素子が、結像特性を有する回折素子である
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging element is a diffraction element having imaging characteristics.
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