JP2009206922A - 複眼撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複眼撮像装置において各撮像ユニットによって撮像される個眼像が実質的に同一になることを防止して再構成画像の精細度を高める。
【解決手段】複眼撮像装置１の撮像装置本体２は、９個の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３と、各光学レンズによって形成される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３を撮像する固体撮像素子５とを備える。各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３と、対応した個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３を撮像する固体撮像素子５の区分された領域とを１つの撮像ユニットＵとしたとき、各撮像ユニットＵ毎に光学的撮像条件がランダムに異なっている。具体的には、９個の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３がランダムな値になるように設定されており、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３同士の固体撮像素子５の面に平行な方向に沿った間隔が、隣接する光学レンズの組毎にランダムな量になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は複眼撮像装置に関する。

従来から、微小な光学レンズが縦横に複数配置された光学レンズアレイと、該光学レンズアレイの各光学レンズによってそれぞれ形成された対象物の個眼像を撮像する固体撮像素子とを備え、撮像された複数の個眼像から再構成画像を生成する複眼撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この複眼撮像装置１００では、図９に示すように、光学レンズアレイ１０１と固体撮像素子１０２との間に仕切り隔壁１０３を設けることにより各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３によって集光された光が互いに干渉することなく固体撮像素子１０２に到達し、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３毎に精細度の高い個眼像を形成し、ひいては高精細の１枚の再構成画像を得ることができるようになっている。なお、以下の説明において、１つの光学レンズ（例えば光学レンズＬ３１）と、当該光学レンズによって形成される１つの個眼像を撮像する固体撮像素子１０２の領域とを撮像ユニットＵと称する（図９の二点鎖線参照）。

ここで複数の個眼像から精細度の高い再構成画像が生成される理由について説明する。上記複眼撮像装置１００において固体撮像素子１０２上に形成される各個眼像は、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が光学レンズアレイ１０１上で縦横に分散配置されていることから、対象物に対して僅かずつ異なった角度から見た像（視差を持った像）になっている。従って、その僅かずつ異なった個眼像を多数用いることによって、より多くの情報量に基づいて再構成画像を生成することができ、再構成画像の精細度を各個眼像の精細度以上に向上させることができる。

ところが、上記の複眼撮像装置１００では、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が一定の間隔で規則的に配置されていることから、複眼撮像装置１００と対象物との間隔が後述する所定の距離であるときや、対象物が無限遠の距離にあるときには、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３によって形成される個眼像が実質的に同一のものになってしまう場合が生じる。この場合には、再構成画像を生成するために寄与する情報量が減少するので再構成画像の精細度を個々の個眼像の精細度よりも大きく向上させることができなくなる。

個眼像が実質的に同一のものになる場合について、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）は立設した複眼撮像装置１００の正面の所定距離に対象物Ｔが配置されたときの各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３による集光の態様を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の１０Ｂ部分を拡大して示したものである。なお、図１０（ｂ）においては、図９中の左端列の３個の光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１が示されている。各光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１によって集光されて固体撮像素子１０２の各画素へ到達する光の軌跡が、光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１毎に、上から順に実線、粗い点線、及び細かい点線で示される。具体的には、例えば光学レンズＬ１１について、最上方からの光ｈ１は光学レンズＬ１１を通って最下方位置の画素ｇ８に集光され、同様にｎ番目の光ｈｎは画素ｇ（９−ｎ）に集光され、最下方からの光ｈ８は最上位置の画素ｇ１に集光される。

いま、複眼撮像装置１００の前方の所定位置に対象物Ｔがある場合、対象物ＴのＰ１点からの光は、光学レンズＬ１１に対して光ｈ２として集光され画素ｇ７によって撮像されると同時に、光学レンズＬ３１に対しては光ｈ１として集光され画素ｇ８によって撮像される。従って、撮像ユニットＵ１１の画素ｇ７によって撮像されたＰ１点の像と、撮像ユニットＵ３１の画素ｇ８によって撮像されたＰ１点の像は同一になる。このように図１０（ａ）において光の軌跡ｈ１、ｈ２、ｈ３が交差する位置にある点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・）は、異なった撮像ユニットＵによって同一の像として撮像される。このことから光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が規則正しく配置される従来装置の場合には、光の軌跡ｈ１、ｈ２、ｈ３が交差する点が集中して発生する平面（仮想平面）が生じ、この仮想平面に対象物があるときに実質的に同一の個眼像が生じることが理解される。また、図１０（ａ）に示す対象物Ｔの位置以外にも、例えば位置ａにも光の軌跡ｈ１、ｈ２、ｈ３が交差する点が集中する仮想平面が生じる。

さらに、図１０（ａ）に示されるように、各光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１へ集光される光の軌跡ｈ１、ｈ２、ｈ３はそれぞれ平行になるので、対象物Ｔが無限遠に配置されたときに、全ての撮像ユニットＵにより撮像された個眼像は視差を有しない同一の像になり対象物Ｔの距離を求めることができなくなる。

一方、対象物が無限遠に配置された場合の再構成画像の精細度の低下を解消するために、各撮像ユニットの光学レンズと固体撮像素子との間の位置関係を一定量ずつずらして配置した複眼撮像装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−６１１０９号公報 特開２００４−１４６６１９号公報

ところが、上記特許文献２に記載の複眼撮像装置は、光学レンズと固体撮像素子との間の位置関係が一定量ずつずらして配置されているために、再構成画像の精細度を充分に改善することができない。具体的には、上記特許文献２に記載の複眼撮像装置では、光学レンズが一平面上に規則正しく縦横に配置され、固体撮像素子の画素の配置が固体撮像素子の面に平行な方向に沿って一定量ずつずらして配置されているために（規則性を有するために）、対象物の同一の点からの光が異なった撮像ユニットに同一の像として形成される現象の発生確率は、光学レンズと固体撮像素子との位置関係が一定である場合に比べて一定程度低減されるものの、大きく低減されることはない。従って、特許文献２に記載された複眼撮像装置における再構成画像の精細度を向上させる効果は限定的なものに留まる。

そこで、本発明は、複眼撮像装置において各撮像ユニットによって撮像される個眼像が実質的に同一のものになることを防止して再構成画像の精細度を容易に高めることができる複眼撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光学レンズを介して形成した対象物の個眼像を固体撮像素子によって撮像する撮像ユニットが複数個集積して配置され、前記撮像ユニットによりそれぞれ撮像された複数の個眼像から再構成画像を生成する複眼撮像装置において、無限遠にある対象物を撮像したときに前記各撮像ユニットが撮像する個眼像が全て異なった像になるように前記撮像ユニットの光学的撮像条件を撮像ユニット毎にランダムに異ならせたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の複眼撮像装置において、前記各光学レンズの間隔を前記固体撮像素子の面に平行な方向に沿って隣接する光学レンズの組毎にランダムな量だけずらすことによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の複眼撮像装置において、前記撮像ユニットの光学レンズの光軸を撮像ユニット毎にランダムな角度で傾けることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の複眼撮像装置において、前記撮像ユニットの光学レンズの焦点距離を撮像ユニット毎にランダムな距離とすることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１の複眼撮像装置において、前記撮像ユニットの光学レンズの歪みを撮像ユニット毎にランダムに異なったものに成すことによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の複眼撮像装置において、前記撮像ユニットの固体撮像素子の画素配列を撮像ユニット毎にランダムに異なったものとすることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする。

本発明によれば、撮像ユニットの光学的撮像条件を撮像ユニット毎にランダムに異ならせたので、各撮像ユニットによって撮像される個眼像が実質的に同一の像になることを防止することができて再構成画像の精細度を容易に高めることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る複眼撮像装置について、図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態の複眼撮像装置１は、図１に示されるように、対象物からの光を集光して撮像する撮像装置本体２と、撮像装置本体２にＡＤコンバータ３を介して接続され、撮像装置本体２から出力される画像情報（複数の個眼像）から１つの再構成画像を生成する画像処理装置４とを備える。

撮像装置本体２は、対象物からの光を集光する９個の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３と、各光学レンズのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３と、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３によってそれぞれ形成される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３を撮像するプレート状の固体撮像素子５と、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３と固体撮像素子５の間に設けられる隔壁部材６とを備える。

各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３と、光学レンズによって形成される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３を撮像する固体撮像素子５の区分された領域とを１つの撮像ユニットＵとすると、撮像装置本体２は、集積された９個の撮像ユニットＵ１１、Ｕ１２・・Ｕ３３から構成されていると捉えることができる。隔壁部材６は、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３から固体撮像素子５へと向かう光が各撮像ユニットＵ同士の間で干渉しないように光の進行方向を規制する。なお、本実施形態では撮像装置本体２は、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が９個であって９個の撮像ユニットＵ１１、Ｕ１２・・Ｕ３３から構成されているが、実際にはさらに多数の撮像ユニットから構成される。

光学レンズのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３は平面視が正方形のブロック部材であり、厚みが当該ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３によって保持される光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離に応じて設定されている。具体的には、ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の厚みｔは、当該ホルダによって支持された光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３がその焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３に形成する個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３が固体撮像素子５の表面に一致するように設定されている。換言すると、各ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の厚みｔは、支持する光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が固体撮像素子５の表面から当該光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の固有の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３だけ離れた位置に支持するように設定されている。

また、本実施形態の複眼撮像装置１では９個の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３がランダムな値になるように設定されており、光学レンズのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の厚みｔもそのランダムな焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３に応じた値に設定されている。ランダムな焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３とは、単に不規則な値であるだけではなく、例えば乱数表、乱数発生機等によって発生される物理乱数に基づいたランダムな値である。

なお、上記のように厚みｔが種々に異なった値に設定された光学レンズのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３は、９個分が一体となるように接着材によって接着して製造してもよいし、図２に示すように、９個のホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３が収納できる大きさ及び形状に形成された枠体７に集積して嵌め込んだ後、接着して製造してもよい。枠体７の底面には各ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の落下を防止し位置決めを容易にする桟部７ａを有することが好ましい。このような枠体７を用いることによって多くのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３を、底面を揃えて集積することができる。

さらに、各ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３に保持された光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の平面視における位置は、９個の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３が図１に示されるように集積された状態で、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の固体撮像素子５の面に平行な方向に沿った間隔が、隣接する光学レンズの組毎にランダムな量になる位置になっている。具体的には、図３に示されるように、各ホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３を保持する位置が平面視方向（固体撮像素子５の面に平行な方向）においてホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３毎に異なっており、結果的に隣接するホルダの光学レンズ同士の間隔ｄがランダムな距離になっている。

例えば、図３の中央のホルダＨ２２に支持された光学レンズＬ２２に着目すると、光学レンズＬ２２と該光学レンズＬ２２に隣接する４つの光学レンズＬ１２、Ｌ２１、Ｌ２３、Ｌ３２との間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は、ランダムな値になっている。同様に、その他の隣接する組毎の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３間の間隔ｄもランダムな距離になっている。また、ここでいうランダムな距離も、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３と同様に単に不規則な値であるだけではなく、例えば乱数表、乱数発生機等によって発生される物理乱数に基づいたランダムな値である。

図１に戻って画像処理装置４について説明する。本実施形態の画像処理装置４は、マイクロプロセッサ８と、マイクロプロセッサ８の動作プログラム等を格納したＲＯＭ９と、画像データ等を一時的に記憶するＲＡＭ１１と、大規模容量のメモリ１２とを備え、マイクロプロセッサ８は、撮像装置本体２から取込んだ９個の個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３の画像情報に基づいて再構成画像を作成し、液晶パネル等の表示装置１３へ表示する。マイクロプロセッサ８が実行する複数の個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３から再構成画像を作成する処理手順は、特許文献１に記載された手順と同様な公知の手順を用いることができる。一例を簡単に説明すると、マイクロプロセッサ８は、まず固体撮像素子５によって撮像された９個の個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３をディジタルの画像情報として取込み、各個眼像に基づいて画素毎の距離を算出し（距離画像を作成し）、算出した距離画像に基づいて各個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３を画素毎に再配置して再構成画像を作成する。

以上のように、本実施形態の複眼撮像装置１では、撮像ユニットＵ毎に光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３がランダムに異なっていると共に、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３同士の間隔ｄ（ｄ１、ｄ２・・）がランダムな値になっているので、固体撮像素子５によって撮像される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３が対象物の配置位置に係らず異なったものになる。このことについて図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図４（ａ）は、本実施形態の複眼撮像装置１の正面に対象物Ｔが配置されたときの各光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１による集光の態様を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の４Ｂ部分を拡大して示したものである。

各光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１によって集光されて固体撮像素子５の各画素ｇ１、ｇ２・・ｇ８へ到達する光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８が、光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１毎に、上から順に実線、粗い点線、及び細かい点線で示される。なお、図４（ｂ）は側面視で表わしているので、図１中の左端列の３個の光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１のみが示されている。

ここで、本実施形態の複眼撮像装置１では、撮像ユニットＵ毎に光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１の焦点距離ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１がランダムに異なっていると共に、光学レンズ同士の間隔ｄがランダムな値になっているので、各光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８の水平方向に対する角度が各撮像ユニットＵ毎にランダムに異なると共に、各光学レンズＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１への収束点が図４（ａ）における左右方向にランダムにずれる。これによって、図４（ａ）に示されるように、各光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８は互いに平行にならず、軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８同士が交差する点の水平方向の位置が分散される。

また、各光ｈ１、ｈ２・・ｈ８が画素ｇ１、ｇ２・・ｇ８へと入射する態様についても各撮像ユニットＵ毎にランダムに変化する。例えば、撮像ユニットＵ１１については最上位の光ｈ１が画素ｇ８に入射し、最下位の光ｈ８が画素ｇ１に入射するが、撮像ユニットＵ２１については最上位の光ｈ１が下から２番目の画素ｇ７に入射し、最下位の光ｈ８が画素ｇ０に入射する等の変化が生じる。

さらに、図４（ａ）において複眼撮像装置１の前方に対象物Ｔがある具体的な場合を想定すると、複眼撮像装置１からいずれの距離に対象物Ｔを配置してもその表面に光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８が交差する点が多数生じることはないことが分かる。このことから各撮像ユニットＵ１１、Ｕ１２・・Ｕ３３によって撮像された個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３が互いに異なるものになることが理解される。

次に、本実施形態の複眼撮像装置１を用いて所定の距離に配置した画像を撮像した実験結果について、図５及び図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図５は本実験装置の配置を示す。立姿勢で設置した複眼撮像装置１の前方３ｍの位置に対象画像ＴＰを、複眼撮像装置１に正対するように設けた。対象画像ＴＰからの光が各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３によって集光されて、固体撮像素子５上に９個の個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３として形成され、固体撮像素子５がそれら個眼像を撮像した。画像処理装置４が９個の個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３から１枚の再構成画像を生成した。

図６（ａ）が対象画像ＴＰ（マントヒヒの顔面の拡大写真）を示し、図６（ｂ）が画像処理装置４によって再構成された画像を示す。この実験装置では対象画像ＴＰは複眼撮像装置１から実質的に無限遠の距離に相当する３ｍの位置に配置されているにも拘わらず鮮明な再構成画像が得られた。比較のために、光学レンズが光学レンズアレイ上に規則正しく縦横に配置され、各光学レンズの焦点距離も同一である従来の複眼撮像装置（図９に示されたもの）を用い、他の条件は同一に設定して撮像され再構成された画像を図６（ｃ）に示す。

再構成画像の元の画像に対する精細度をＰＳＮＲ（Peak Signal to Noise Ratio）法を用いて評価した結果、本実施形態の複眼撮像装置１によって得られた再構成画像（図６（ｂ））の対象画像に対するＰＳＮＲ値は２３．１ｄＢであり、従来の複眼撮像装置によって得られた再構成画像（図６（ｃ））の対象画像に対するＰＳＮＲ値は２０．７ｄＢであった。また、画像処理装置４によって再構成画像を生成する過程で作成される距離画像における距離の推定値の平均誤差は、本実施形態の複眼撮像装置１を用いて撮像した個眼像から作成した距離画像では３．９％と小さい値であったが、従来の複眼撮像装置を用いて撮像した個眼像から作成した距離画像では１３３．９％と非常に大きな値であった。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る複眼撮像装置について、図７を参照して説明する。本実施形態の複眼撮像装置１は、第１の実施形態と略同一の構成であり、第１の実施形態に対して次の点が異なる。すなわち、第１の実施形態では光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３がランダムに異なった値であると共に、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３同士の間隔ｄがランダムに異なった値に設定されることによって光学的撮像条件が撮像ユニットＵ毎に異なるように構成されたが、本実施形態では各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の光軸が撮像ユニットＵ毎にランダムな角度で傾斜することによって光学的撮像条件が撮像ユニットＵ毎に異なるように構成される。

具体的には、光学レンズのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ３３の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３を支持する形状が、図７に示されるように、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の光軸ｘ１１、ｘ１２・・ｘ３３の垂直軸ｖに対する傾き角度θ１１、θ１２・・θ３３がランダムな値になるように変形されている。この場合のランダムな値も単に不規則な値であるだけではなく、例えば乱数表、乱数発生機等によって発生される物理乱数に基づいたランダムな値である。なお、図７は図１における手前側の列の３個の光学レンズＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３部分について断面を示すものであり、他の光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ２３、及びそのホルダＨ１１、Ｈ１２・・Ｈ２３についても同様である。また、請求項２におけるように各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の光軸ｘ１１、ｘ１２・・ｘ３３との角度が撮像ユニットＵ毎に異なるという場合には、光軸ｘ１１、ｘ１２・・ｘ３３の垂直軸ｖの周りにおける回転角度が異なる場合も含む。

本実施形態の複眼撮像装置１でも第１の実施形態と同様に、複眼撮像装置１へと集光される光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８が互いに平行にはならず、光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８同士が交差する点の水平方向の位置が分散されるので、固体撮像素子５によって撮像される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３が全て異なったものになる。従って、より精細度の高い再構成画像を容易に作成することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る複眼撮像装置について、図８を参照して説明する。本実施形態の複眼撮像装置１は第１の実施形態に対して次の点が異なる。すなわち、本実施形態では光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３が同一であると共に、光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３同士の間隔ｄも同一に設定され、撮像ユニットＵ毎の光学的撮像条件の違いは、固体撮像素子５の画素ｇの配列をランダムにすることによって達成されている。具体的には、本実施形態における固体撮像素子５の画素ｇは、図８に示されるように、規則正しく縦横に配列されたものではなく、ランダムに配置されている。

本実施形態の複眼撮像装置１でも第１の実施形態と同様に、複眼撮像装置１へと集光される光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８が互いに平行にはならず、光の軌跡ｈ１、ｈ２・・ｈ８同士が交差する点の水平方向の位置が分散されるので、固体撮像素子５によって撮像される個眼像ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３が全て異なったものになる。

以上のように、撮像ユニットＵ毎の光学的撮像条件がランダムに異なるようにするための構成としては、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の間隔ｄをランダムな量だけずらしたもの（請求項２に対応）、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の焦点距離ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３をランダムな距離としたもの（請求項４に対応）、各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の光軸ｘ１１、ｘ１２・・ｘ３３をランダムな角度に傾けたもの（請求項３に対応）、固体撮像素子５の画素配列を撮像ユニットＵ毎にランダムに異ならせたもの（請求項６に対応）があるが、他にも例えば各光学レンズＬ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３の光学的歪みを撮像ユニットＵ毎にランダムに異ならせたもの（請求項５に対応）が可能であり、さらに、上記の構成を適宜組合せることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る複眼撮像装置の構成を示す図。 同複眼撮像装置における光学レンズを集積して配置する工程を示す斜視図。 同複眼撮像装置における光学レンズの配置を示す平面図。 （ａ）は同複眼撮像装置によって対象物からの光が集光される態様を示す側面図、（ｂ）は図４（ａ）の４Ｂ部の拡大側面図。 同複眼撮像装置を用いて対象画像を撮像するための実験装置の配置を示す図。 （ａ）は同複眼撮像装置を用いる撮像実験に使用された対象画像、（ｂ）は同複眼撮像装置を用いて撮像し再構成した画像、（ｃ）は従来の複眼撮像装置を用いて撮像し再構成した画像。 本発明の第２の実施形態に係る複眼撮像装置における光学レンズとホルダ部分を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係る複眼撮像装置における固体撮像素子を示す平面図。 従来の複眼撮像装置を示す斜視図。 （ａ）は従来の複眼撮像装置によって対象物からの光が集光される態様を示す側面図、（ｂ）は図１０（ａ）の１０Ｂ部の拡大側面図。

符号の説明

１ 複眼撮像装置
５ 固体撮像素子
Ｌ１１、Ｌ１２・・Ｌ３３ 光学レンズ
Ｕ１１、Ｕ１２・・Ｕ３３ 撮像ユニット
Ｔ 対象物
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ 間隔
ｆ１１、ｆ１２・・ｆ３３ 焦点距離
ｇ、ｇ１、ｇ２・・ｇ８ 画素
ｋ１１、ｋ１２・・ｋ３３ 個眼像
ｘ１１、ｘ１２・・ｘ３３ 光軸
θ１１、θ１２・・θ３３ 角度

Claims (6)

1. 光学レンズを介して形成した対象物の個眼像を固体撮像素子によって撮像する撮像ユニットが複数個集積して配置され、前記撮像ユニットによりそれぞれ撮像された複数の個眼像から再構成画像を生成する複眼撮像装置において、
   無限遠にある対象物を撮像したときに前記各撮像ユニットが撮像する個眼像が全て異なった像になるように前記撮像ユニットの光学的撮像条件を撮像ユニット毎にランダムに異ならせたことを特徴とする複眼撮像装置。
2. 前記各光学レンズの間隔を前記固体撮像素子の面に平行な方向に沿って隣接する光学レンズの組毎にランダムな量だけずらすことによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。
3. 前記撮像ユニットの光学レンズの光軸を撮像ユニット毎にランダムな角度で傾けることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。
4. 前記撮像ユニットの光学レンズの焦点距離を撮像ユニット毎にランダムな距離とすることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。
5. 前記撮像ユニットの光学レンズの歪みを撮像ユニット毎にランダムに異なったものに成すことによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。
6. 前記撮像ユニットの固体撮像素子の画素配列を撮像ユニット毎にランダムに異なったものとすることによって前記光学的撮像条件を撮像ユニット毎に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。