JP2014066897A - 領域分割レンズ及びプレノプティックカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】プレノプティックカメラの光学系のメインレンズを領域分割レンズとして構成した場合であっても、イメージセンサの受光面を効率よく利用可能にする。
【解決手段】領域分割レンズ１２−１は、レンズ部１２ａ〜１２ｄに分割されて構成され、各レンズ部１２ａ〜１２ｄは、正三角形の３つの頂点と中心の位置に配置される。また、各レンズ部１２ａ〜１２ｄは、イメージセンサ１６に投影される各レンズ部に対応する瞳像が、以下の関係になるように配置される。各レンズ部１２ａ〜１２ｄを通過し、アレイレンズを介してイメージセンサ１６に投影される瞳像（アレイレンズの一つのレンズに対応する４つの瞳像（網掛け円））は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影される。これにより、イメージセンサ１６上で各瞳像の信号が混信せず、かつイメージセンサ１６の受光面を効率よく利用することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は領域分割レンズ及びプレノプティックカメラに関し、特にメインレンズの領域分割された瞳（レンズ開口部）の分割パターンの最適化の技術に関する。

図１６に示すようにプレノプティックカメラは、メインレンズ１と、撮像素子（イメージセンサ）３の前面側に配置されたアレイレンズ２とからなる光学系を有している。

ここで、メインレンズ１の瞳の大きさをＡ、メインレンズ１とアレイレンズ２との間隔をａ１、アレイレンズ２とイメージセンサ３との間隔をｂ１、アレイレンズ２の焦点距離をｆａとすると、アレイレンズ２によるメインレンズ１の瞳像の大きさＳは、次式で表すことができる。

［数１］
Ｓ＝Ｐ＝Ａ（ｂ１／ａ１）
１／ｆａ＝１／ａ１＋１／ｂ１
瞳の大きさとピッチ（間隔）とを整合させると、所望の大きさＳ（瞳像のピッチＰ）の瞳像が得られ、イメージセンサ３上に各瞳像を目一杯詰め込むことができ、イメージセンサ３の受光面を有効に利用することができる。

イメージセンサ３の受光面をより高密度に利用するために、図１７に示すように瞳像を２次元６方格子状に配置する工夫もなされている。

特許文献１には、この種のプレノプティックカメラにおいて、イメージセンサの受光面を有効に活用するために、絞りの開口形状を、各アレイレンズに対応するイメージセンサ上の瞳像の形状と相似になるように設計している。

また、特許文献２には、イメージセンサの受光面上で各アレイレンズによるメインレンズの瞳像が重ならないようにすることが重要である旨の記載がある（特許文献２の段落［００１０］）。

特開２００９−２４４６６２号公報 特開２０１０−０２２３０号公報

この種のプレノプティックカメラの光学系において、メインレンズを複数の領域に分割した領域分割レンズとして構成し、分割した各レンズ部を個別に駆動して被写体距離（合焦距離）が異なる複数の被写体に合焦した複数の画像を同時に取得する場合や、分割した各レンズ部に異なる光学特性（例えば、焦点距離）をもたせ、異なる特性の画像を同時に取得する場合について考察する。尚、メインレンズとして領領域分割レンズを適用したプレノプティックカメラの光学系は公知ではない。

［課題１］
＜メインレンズ直径を大きくしたい＞
いま、図１８及び図１９に示すように４つの領域に分割された領域分割レンズ４を、プレノプティックカメラの光学系のメインレンズとして適用する場合を考える。

解像性能を上げたり、領域分割レンズ４の各レンズ部に対応する各瞳像の視差量を大きくとるためには、メインレンズ直径を大きくすることが好ましい。

メインレンズ直径を大きくすると、アレイレンズ２による領域分割レンズ４の瞳像の隣接領域同士が、イメージセンサ３上で重なり（図１９（Ｂ）参照）、信号が混信するという問題があり、メインレンズ径を大きくすることができない。

［課題２］
＜領域分割レンズの各レンズ部の間に隙間を設けたい＞
図２０に示す領域分割レンズ５は、メインレンズ中央部を避けてレンズ部が配置されている。このように領域分割レンズ５の各レンズ部の間に隙間を設けることにより、各レンズ部を別々に保持したり、駆動するためのメカ機構を設置するスペースを確保することができる。

図２１（ａ）及び図２２（ａ）は、それぞれ領域分割レンズ５の正面図の一例である。

メインレンズ中央部を避けて各レンズ部が配置された領域分割レンズ５の場合、図２１（ｂ）及び図２２（ｂ）に示すようにイメージセンサ３の受光面に利用されない領域（ムダ）が生じるという問題がある。

一方、図２３（ａ）に示すように焦点距離（曲率Ｒ_１〜Ｒ_４）の異なる扇形形状のレンズをぴったり合わせて組み立てることができればよいが、図２３（ｂ）に示すように実際には各レンズの保持部Ｈ_１〜Ｈ_４は片持ちにならざるを得ず、製造適性や耐衝撃特性が確保できず、現実的でない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プレノプティックカメラの光学系のメインレンズを領域分割レンズとして構成した場合であっても、イメージセンサの受光面を効率よく利用することができる領域分割レンズ及びプレノプティックカメラ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本発明の一の態様に係る発明は、領域分割レンズと、二次元状に配列された光電変換素子により構成される複数の画素を有するイメージセンサの入射面側に配設されたアレイレンズとからなるプレノプティックカメラの光学系を構成する領域分割レンズであって、領域分割レンズは、３つ以上の複数のレンズ部を有し、アレイレンズによりイメージセンサ上に結像される領域分割レンズの最外周が互いに重なり、複数のレンズ部は、撮影光軸を中心とする多角形の少なくとも各頂点の位置に、各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置され、複数のレンズ部を通過し、アレイレンズによりイメージセンサ上に結像される、アレイレンズの各レンズに対応する瞳像が、イメージセンサ上で重複しないように複数のレンズ部が配置されて構成されている。

本発明の一の態様によれば、領域分割レンズは、３つ以上の複数のレンズ部に分割されて構成され、アレイレンズによりイメージセンサ上に結像される領域分割レンズの最外周は互いに重なる関係になっている。尚、領域分割レンズの最外周が互いに重なる関係になっても良いように複数のレンズ部の配置を工夫している。

各レンズ部は、撮影光軸を中心とする多角形の少なくとも各頂点の位置に、各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置される。これにより、複数のレンズ部には隙間を形成することができる。

また、複数のレンズ部は、イメージセンサに投影される各レンズ部に対応する瞳像が、以下の関係になるように配置されている。各レンズ部を通過し、アレイレンズを介してイメージセンサに投影される瞳像は、イメージセンサ上で重複しないように投影される。これにより、イメージセンサ上で各瞳像の信号が混信せず、かつイメージセンサの受光面を効率よく利用することができる。

本発明の他の態様に係る領域分割レンズにおいて、アレイレンズの各レンズに対応する瞳像が、記イメージセンサ上で重複せず、かつ入れ子になる位置関係で結像されるように、複数のレンズ部が配置されることが好ましい。領域分割レンズの最外周が互いに重なる関係にあっても、複数の瞳像がイメージセンサ上で入れ子になる位置関係で結像されることにより、瞳像がイメージセンサ上で重複せず、かつイメージセンサの受光面を効率よく利用できるようにしている。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、複数のレンズ部は、それぞれ点対称の外径形状を有することが好ましい。瞳像をイメージセンサ上で入れ子の位置関係になるように蜜に投影するためには、複数のレンズ部は点対称の外径形状を有することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、領域分割レンズは、４つのレンズ部を有し、４つのレンズ部は、正三角形の３つの頂点とその中心とに各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、４つのレンズ部は、それぞれ近接して配置され、又はそれぞれ一定の隙間が生じるように配置されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、領域分割レンズは、３つのレンズ部を有し、３つのレンズ部は、正三角形の３つの頂点に各レンズ部の中心の投影位置がくるように、且つそれぞれ一定の隙間が生じるように配置されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、４つのレンズ部の外径形状は、円形又は正六角形であることが好ましい。正三角形の各頂点及び中心にレンズ部を配置する場合、イメージセンサの受光面の利用効率の最適化を図るなら、円形よりも正六角形の方がよりよい（イメージセンサ上の瞳像間に隙間が空かない）。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、領域分割レンズは、４つのレンズ部を有し、４つのレンズ部は、正四角形の４つの頂点に各レンズ部の中心の投影位置がくるように、且つそれぞれ一定の隙間が生じるように配置されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、４つのレンズ部の外径形状は、円形又は正方形であることが好ましい。正四角形の各頂点にレンズ部を配置する場合、イメージセンサの受光面の利用効率の最適化を図るなら、円形よりも正方形の方がよりよい。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、複数のレンズ部は、それぞれ焦点距離が異なることが好ましい。これにより、焦点距離の異なる複数の画像を同時に撮像することができる。

本発明の更に他の態様に係る領域分割レンズにおいて、複数のレンズ部を撮影光軸方向にそれぞれ移動自在に保持する複数のレンズ保持部と、複数のレンズ保持部にそれぞれ駆動力を伝達し、複数のレンズ部を撮影光軸方向にそれぞれ移動させる複数のレンズ駆動部と、を有することが好ましい。これにより、複数のレンズ部をそれぞれ独立して撮影光軸方向に移動させることができ、個別に焦点調整（合焦制御）を行うことができる。

本発明の更に他の態様に係るプレノプティックカメラは、上記構成の領域分割レンズと、二次元状に配列された光電変換素子により構成される複数の画素を有するイメージセンサと、イメージセンサの入射面側に配設されたアレイレンズと、を備えている。

本発明によれば、プレノプティックカメラの光学系のメインレンズを領域分割レンズとして構成した場合であっても、領域分割レンズを構成する複数のレンズ部の分割パターン形状の最適化を図るようにしたため、複数のレンズ部を保持するスペースを確保することができ、かつイメージセンサの受光面を効率よく利用することができる。

本発明に係るプレノプティックカメラの外観斜視図 図１に示したプレノプティックカメラの内部構成の実施形態を示すブロック図 領域分割レンズの第１の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第１の実施形態の変形例を説明するために用いた図 領域分割レンズの第２の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第３の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第４の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第５の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第６の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第７の実施形態を説明するために用いた図 領域分割レンズの第７の実施形態の変形例を説明するために用いた図 領域分割レンズの製造方法の一例を説明するために用いた図 レンズ保持／駆動ユニットの実施形態を示す断面図 プレノプティックカメラの他の実施形態であるスマートフォンの外観図 スマートフォンの要部構成を示すブロック図 従来のプレノプティックカメラの光学系を示す図 従来のプレノプティックカメラの光学系によりイメージセンサ上に投影される瞳像を示す図 メインレンズとして領域分割レンズを有するプレノプティックカメラの光学系を示す図 瞳像の隣接領域同士がイメージセンサ上で重なる様子を示す図ることができない。 レンズ部の間に隙間を設けた領域分割レンズを有するプレノプティックカメラの光学系を示す図 図２０に示したプレノプティックカメラの光学系の課題を説明するために用いた図 図２０に示したプレノプティックカメラの光学系の課題を説明するために用いた他の図 領域分割レンズの各レンズ部を駆動する場合の課題を説明するために用いた図

以下、添付図面に従って本発明に係る領域分割レンズ及びプレノプティックカメラの実施の形態について説明する。

＜プレノプティックカメラの外観＞
図１は本発明に係るプレノプティックカメラの外観斜視図である。図１に示すように、プレノプティックカメラ１０の前面にはメインレンズ（領域分割レンズ）１２、ストロボ１８等が配置され、上面にはシャッタボタン３８−１が設けられている。Ｌ１は、領域分割レンズ１２−１の撮影光軸を表す。

図２はプレノプティックカメラ１０の内部構成の実施形態を示すブロック図である。

このプレノプティックカメラ１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、領域分割レンズ１２−１とＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子（イメージセンサ）１６との間にアレイレンズ１４が設けられ、いわゆるプレノプティックカメラの撮影光学系を有している。装置全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。

プレノプティックカメラ１０には、シャッタボタン３８−１、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ＢＡＣＫキー等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいてプレノプティックカメラ１０の各回路を制御し、例えば、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ（ＬＣＤ）３０の表示制御などを行う。

シャッタボタン３８−１（図１）は、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にＯＮするＳ１スイッチと、全押し時にＯＮするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。モードダイヤルは、静止画を撮影するオート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物、風景、夜景等のシーンポジション、及び動画を撮影する動画モードのいずれかを選択する選択手段である。

再生ボタンは、撮影記録した静止画又は動画を液晶モニタ３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。ＭＥＮＵ／ＯＫキーは、液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キーは、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。また、十字キーの上／下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。ＢＡＣＫキーは、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、あるいは１つ前の操作状態に戻らせるときなどに使用される。

撮影モード時において、被写体光は、領域分割レンズ１２、アレイレンズ１４を介してＣＭＯＳ型の撮像素子（イメージセンサ）１６の受光面に結像される。

［領域分割レンズの第１の実施形態］
図３（ａ）は、領域分割レンズの第１の実施形態を示す正面図である。

図３（ａ）に示すように領域分割レンズ１２−１は、メインレンズ瞳開口（最外周の円）内に分割された４つレンズ部１２ａ〜１２ｄが配置されて構成されている。

４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点と中心の位置に、各レンズ部１２ａ〜１２ｄの中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている。尚、正三角形の中心に配置されるレンズ部１２ｄは、正三角形に内接している。

また、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ合焦特性（例えば、焦点距離）が異なるものが好ましい。尚、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄとしては、それぞれ同じ焦点距離のレンズを使用し、それぞれ光軸方向の異なる位置に配置することにより、合焦距離の異なるレンズとしてもよい。

図３（ｂ）は、領域分割レンズ１２−１及びアレイレンズ１４によってイメージセンサ１６上に投影されるメインレンズ開口（各レンズ部１２ａ〜１２ｄ）に対応する瞳像を示す図であり、アレイレンズ１４のうちの一つのレンズによって、イメージセンサ１６上に投影される４つの瞳像を網掛け円で示している。

また、図３（ｃ）は、領域分割レンズ１２−１及びアレイレンズ１４の各レンズによって、イメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部１２ａ〜１２ｄに対応する瞳像（円形の像）を示している。図３（ｃ）に示すように各瞳像は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影（結像）される。

即ち、図１６で説明したようにメインレンズ１の開口に対応する瞳像の大きさＳは、［数１］式により決定される。図３（ｂ）に示した大きな白円は、メインレンズ開口（領域分割レンズ１２の最外周）に対応する瞳像の大きさである。本発明では、領域分割レンズ１２の最外周を大きくし、最外周に対応するイメージセンサ１６上に投影される白円が、隣接領域同士で重なるようにする。ここで、領域分割レンズ１２の最外周は、レンズ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外接円に対応している。

但し、領域分割レンズ１２は、図３（ａ）に示すように４つのレンズ部１２ａ〜１ｄのみが開口となるため、イメージセンサ１６上に投影される各レンズ部１２ａ〜１ｄに対応する瞳像は、互いに重ならないようにすることができる（図３（ｃ）参照）。

これにより、各瞳像の信号が混信せず、かつイメージセンサ１６の受光面を効率よく利用することができる。

また、領域分割レンズ１２の各レンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ撮影光軸方向に移動自在に保持され、レンズ駆動部３４によりそれぞれ個別に撮影光軸方向に移動できるように構成されている。尚、領域分割レンズのレンズ保持機能の詳細については後述する。

図２に戻って、イメージセンサ１６は、多数の光電変換素子（受光セル）が二次元配列されており、各受光セルの受光面に結像された被写体像は、その入射光量に応じた量の信号電圧（または電荷）に変換される。尚、イメージセンサ１６は、受光セル毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが配設されている。

イメージセンサ１６に蓄積された信号電圧（または電荷）は、受光セルそのもの、もしくは付設されたキャパシタで蓄えられる。蓄えられた信号電圧（または電荷）は、センサ制御部３２により、Ｘ−Ｙアドレス方式を用いたＭＯＳ型撮像素子（いわゆるＣＭＯＳセンサ）の手法を用いて、画素位置の選択とともに読み出される。

イメージセンサ１６から読み出された撮像信号（電圧信号）は、相関二重サンプリング処理（イメージセンサの出力信号に含まれるノイズ（特に熱雑音）等を軽減することを目的として、イメージセンサ１６の１画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとることにより正確な画素データを得る処理）により画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２１に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２１は、順次入力するＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して画像入力コントローラ２２に出力する。尚、ＭＯＳ型のイメージセンサでは、Ａ／Ｄ変換器が内蔵されているものがあり、この場合、イメージセンサ１６から直接Ｒ、Ｇ、Ｂのデジタル信号が出力される。

また、イメージセンサ１６に結像された領域分割レンズ１２の４つのレンズ部１２ａ〜１ｄの各合焦特性に対応する４枚の画像データ(1)〜(4)は、イメージセンサ１６から画素位置を選択して画素データを読み出すことにより取得することができるが、イメージセンサ１６から全ての画素データを読み出してメモリ(SDRAM)４８に一時的に記憶し、メモリ４８から合焦特性の異なる４つの画像データを抽出するようにしてもよい。

デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、輝度データＹ及び色差データＣｒ，Ｃｂの生成処理（ＹＣ処理）等の所定の信号処理を行う。

画像処理部２５で処理され画像データは、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）５０に入力される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタ３０に出力され、これにより被写体像が液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。この場合、合焦特性の異なる４つの画像を、同時に表示するようにしてもよいし、いずれか１つの画像を表示するようにしてもよい。

操作部３８のシャッタボタン３８−１の第１段階の押下（半押し）があると、ＣＰＵ４０は、自動露出（ＡＥ）動作を開始させ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２１から出力される画像データは、オートフォーカス（ＡＦ）検出部４２に取り込まれる。

ＡＦ検出部４２は、合焦特性に対応する４つの画像のそれぞれのＡＦ領域の画像信号の高周波成分を積算し、各積算値を４つの画像のＡＦ評価値としてＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＦ検出部４３から入力する各ＡＦ評価値が、ピーク値となるようにレンズ駆動部３４を介して、領域分割レンズ１２の各レンズ部１２ａ〜１２ｄのレンズ位置を制御するコントラストＡＦによる合焦制御を行う。

また、ＣＰＵ４０は、操作部３８のシャッタボタン３８−１の半押しがあると、ＡＥ動作を開始させ、Ａ／Ｄ変換器２１から出力される画像データは、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。ＡＥ検出部４４では、４つの画像のうちのいずれか１つの画像信号を積算することにより平均測光を行い、又は画面中央部の画像信号に大きな重み付け係数を掛けて積算することにより中央重点測光を行う。ＡＥ検出部４４により積算された積算値は、ＣＰＵ４０に出力される。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影Ｅｖ値に基づいて図示しない絞りの絞り値を決定し、その決定した絞り値に基づいて絞りを制御したり、イメージセンサ１６から出力される画像信号のゲイン制御を行う。

操作部３８のシャッタボタン３８−１の第２段階の押下（全押し）があると、上記のようにしてＡＦ制御及びＡＥ制御された４つの画像(1)〜(4)は、イメージセンサ１６から読み出され、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してメモリ(SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory)４８に入力され、一時的に記憶される。メモリ４８に一時的に記憶された４つの画像の画像データは、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、デジタル信号処理部２４で処理され画像データは、ＶＲＡＭ５０に入力される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データは、ビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタ３０に出力される。

また、メモリ４８に一時的に記憶された画像データは、デジタル信号処理部２４及び画像処理部２５により適宜読み出され、ここで画像データの輝度データＹ及び色差データＣｒ，Ｃｂの生成処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、再びメモリ４８に記憶される。

メモリ４８に記憶されたＹＣデータは、それぞれ圧縮伸張処理部２６に出力され、JPEG (joint photographic experts group)などの所定の圧縮処理が実行されたのち、メディア・コントローラ５２を介してメモリカード５４に記録される。これにより、合焦特性の異なる４枚の画像を同時に撮影し、記録することができる。

［領域分割レンズの第１の実施形態の変形例］
図４は、図３（ａ）に示した領域分割レンズの変形例を示す図である。

図４に示すように第１の実施形態の変形例の領域分割レンズは、４つのレンズ部の外径形状が、図３（ａ）に示した第１の実施形態と相違する。

即ち、第１の実施形態の変形例の領域分割レンズは、４つのレンズ部の外径形状が正六角形であり、且つ４つのレンズ部が互いに隙間なく配置されている。

正三角形の各頂点及び中心の位置にそれぞれレンズ部を配置する場合、イメージセンサ１６の受光面の利用効率の最適化を図るなら、第１の実施形態の円形よりも正六角形の方が好ましく、これによりイメージセンサ１６に投影される瞳像間に隙間が空かないようにすることができる。

［領域分割レンズの第２の実施形態］
図５（ａ）は、領域分割レンズの第２の実施形態を示す正面図である。

図５（ａ）に示すように領域分割レンズ１２−２は、図３に示した第１の実施形態と同様に４つレンズ部１２ａ〜１２ｄから構成されている。また、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点と中心の位置に、各レンズ部１２ａ〜１２ｄの中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている点で、第１の実施形態と共通している。

一方、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ一定の隙間をもって配置されている点で、第１の実施形態と相違する。

図５（ｂ）は、領域分割レンズ１２−２及びアレイレンズ１４によってイメージセンサ１６上に投影される各レンズ部１２ａ〜１２ｄに対応する瞳像を示す図である。図５（ｂ）からも明らかなように、正三角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部１２ａ〜１２ｄは、正三角形の各辺の方向において、レンズ部の直径の２倍の隙間をもって配置されている。

図５（ｃ）は、領域分割レンズ１２−２及びアレイレンズ１４の各レンズによって、イメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部１２ａ〜１２ｄに対応する瞳像を示している。図５（ｃ）に示すように各瞳像は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影（結像）される。

第２の実施形態の領域分割レンズ１２−２によれば、各レンズ部１２ａ〜１２ｄの直径に対する各レンズ部の間隔の比を、第１の実施形態よりも大きくすることができ、これにより各レンズ部を駆動するためのメカ機構のスペースを確保しやすくなる。

［領域分割レンズの第３の実施形態］
図６（ａ）は、領域分割レンズの第３の実施形態を示す正面図である。

図６（ａ）に示すように領域分割レンズ１２−３は、メインレンズ瞳開口内に分割された３つレンズ部１２ａ〜１２ｃが配置されて構成されている。

３つレンズ部１２ａ〜１２ｃは、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点の位置に、各レンズ部１２ａ〜１２ｃの中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている。

また、３つレンズ部１２ａ〜１２ｃは、それぞれ合焦特性（例えば、焦点距離）が異なるものが好ましい。尚、３つレンズ部１２ａ〜１２ｃとしては、それぞれ同じ焦点距離のレンズを使用し、それぞれ光軸方向の異なる位置に配置することにより、合焦距離の異なるレンズとしてもよい。

図６（ｂ）は、領域分割レンズ１２−３及びアレイレンズ１４によってイメージセンサ１６上に投影されるメインレンズ開口（各レンズ部１２ａ〜１２ｃ）に対応する瞳像を示す図であり、アレイレンズ１４のうちの一つのレンズによって、イメージセンサ１６上に投影される３つの瞳像を網かけ円で示している。

また、図６（ｃ）は、領域分割レンズ１２−３及びアレイレンズ１４の各レンズによって、イメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部１２ａ〜１２ｃに対応する瞳像（円形の像）を示している。図６（ｃ）に示すように各瞳像は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影（結像）される。

第３の実施形態の領域分割レンズ１２−３によれば、正三角形の中心位置のレンズ部が配置されていないため、各レンズ部１２ａ〜１２ｃの間のスペースを、第１、第２の実施形態に比べて大きくとることができる。

尚、領域分割レンズ１２−３のレンズ部１２ａ、１２ｂを結ぶ方向は、イメージセンサ１６の水平方向に対して僅かに傾いており、レンズ部１２ａに対応するイメージセンサ１６上の瞳像と、レンズ部１２ｂに対応するイメージセンサ１６上の瞳像とは、２次元６方格子状の瞳像の隣接する列にくるように投影される。

また、図６（ｂ）からも明らかなように、正三角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部１２ａ〜１２ｃは、正三角形の各辺の方向において、レンズ部の直径の２倍よりも大きく、かつ３倍よりも小さい隙間をもって配置されている。

［領域分割レンズの第４の実施形態］
図７（ａ）は、領域分割レンズの第４の実施形態を示す正面図である。

図７（ａ）に示すように領域分割レンズ１２−４は、図６に示した第３の実施形態と同様に３つレンズ部１２ａ〜１２ｃから構成されている。また、３つレンズ部１２ａ〜１２ｃは、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点の位置に、各レンズ部１２ａ〜１２ｃの中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている点で、第３の実施形態と共通している。

一方、領域分割レンズ１２−４は、３つレンズ部１２ａ〜１２ｃの傾き、及びレンズ部の間の間隔が、第３の実施形態と相違する。

図７（ｂ）は、領域分割レンズ１２−４及びアレイレンズ１４によってイメージセンサ１６上に投影される各レンズ部１２ａ〜１２ｃに対応する瞳像を示す図である。図７（ｂ）からも明らかなように、領域分割レンズ１２−４のレンズ部１２ａ、１２ｂを結ぶ方向は、イメージセンサ１６の水平方向と一致している。また、正三角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部１２ａ〜１２ｃは、正三角形の各辺の方向において、レンズ部の直径の３倍の隙間をもって配置されている。

図７（ｃ）は、領域分割レンズ１２−４及びアレイレンズ１４の各レンズによって、イメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部１２ａ〜１２ｃに対応する瞳像を示している。図７（ｃ）に示すように各瞳像は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影（結像）される。

第４の実施形態の領域分割レンズ１２−４によれば、各レンズ部１２ａ〜１２ｃの直径に対する各レンズ部の間隔の比を、第３の実施形態よりも大きくすることができ、これにより各レンズ部を駆動するためのメカ機構のスペースを確保しやすくなる。

［領域分割レンズの第５の実施形態］
図８は、第５の実施形態の領域分割レンズによってイメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部に対応する瞳像を示している。

第５の実施形態の領域分割レンズは、図６に示した第３の実施形態の領域分割レンズ１２−３の変形例であり、第３の実施形態と同様に３つレンズ部から構成されている。また、３つレンズ部は、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点の位置に、各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている点で、第３の実施形態と共通している。

一方、図８に示す第５の実施形態の領域分割レンズは、３つレンズ部の傾き角、及びレンズ部の間の間隔が、第３の実施形態と相違する。

図８からも明らかなように、正三角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部は、正三角形の各辺の方向において、レンズ部の直径よりも大きく、かつ直径の２倍よりも小さい隙間をもって配置されている。

［領域分割レンズの第６の実施形態］
図９は、第６の実施形態の領域分割レンズによってイメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部に対応する瞳像を示している。

第６の実施形態の領域分割レンズは、図７に示した第４の実施形態の領域分割レンズ１２−４の変形例であり、第４の実施形態と同様に３つレンズ部から構成されている。また、３つレンズ部は、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点の位置に、各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている点で、第４の実施形態と共通している。

一方、図９に示す第６の実施形態の領域分割レンズは、３つレンズ部の間の間隔が、第４の実施形態と相違する。

図９からも明らかなように、正三角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部は、正三角形の各辺の方向において、レンズ部の直径の２倍の隙間をもって配置されている。

［領域分割レンズの第７の実施形態］
図１０（ａ）は、領域分割レンズの第７の実施形態を示す正面図である。

図１０（ａ）に示すように領域分割レンズ１２−７は、メインレンズ瞳開口内に分割された４つレンズ部１２ａ〜１２ｄが配置されて構成されている。

４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ同じ大きさの円形の外径形状を有し、撮影光軸を中心とする正四角形の各頂点の位置に、各レンズ部１２ａ〜１２ｄの中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置されている。

また、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄは、それぞれ合焦特性（例えば、焦点距離）が異なるものが好ましい。尚、４つレンズ部１２ａ〜１２ｄとしては、それぞれ同じ焦点距離のレンズを使用し、それぞれ光軸方向の異なる位置に配置することにより、合焦距離の異なるレンズとしてもよい。

図１０（ｂ）は、領域分割レンズ１２−７及びアレイレンズ１４によってイメージセンサ１６上に投影されるメインレンズ開口（各レンズ部１２ａ〜１２ｄ）に対応する瞳像を示す図であり、アレイレンズ１４のうちの一つのレンズによって、イメージセンサ１６上に投影される４つの瞳像を網かけ円で示している。

また、図１０（ｂ）からも明らかなように、正四角形の各頂点の位置に配置されるレンズ部１２ａ〜１２ｄは、正四角形の各辺の方向において、レンズ部の直径の２倍の隙間をもって配置されている。

図１０（ｃ）は、領域分割レンズ１２−７及びアレイレンズ１４の各レンズによって、イメージセンサ１６上に投影される、各レンズ部１２ａ〜１２ｄに対応する瞳像（円形の像）を示している。図１０（ｃ）に示すように各瞳像は、イメージセンサ１６上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影（結像）される。

これにより、各瞳像の信号が混信せず、かつイメージセンサ１６の受光面を効率よく利用することができる。

尚、領域分割レンズ１２−７のレンズ部１２ａ、１２ｂを結ぶ方向は、イメージセンサ１６の水平方向に対して４５°傾いている。また、図１０（ｂ）に示すように、各レンズ部１２ａ〜１２ｄに対応するイメージセンサ１６上の瞳像は、４５°傾いた２次元正方格子状に配列される。

［領域分割レンズの第７の実施形態の変形例］
図１１は、図１０（ａ）に示した領域分割レンズの変形例を示す図である。

図１１に示すように第７の実施形態の変形例の領域分割レンズは、４つのレンズ部の外径形状が、図１０（ａ）に示した第７の実施形態と相違する。

即ち、第７の実施形態の変形例の領域分割レンズは、４つのレンズ部の外径形状が正方形（菱形）である。

正四角形の各頂点の位置にそれぞれレンズ部を配置する場合、イメージセンサ１６の受光面の利用効率の最適化を図るなら、第７の実施形態の円形よりも正方形の方が好ましく、これによりイメージセンサ１６に投影される瞳像間に隙間が空かないようにすることができる。

［領域分割レンズの製造方法］
図１２は、図１０（ａ）に示した第７の実施形態の領域分割レンズ１２−７の製造工程を示す図である。

まず、それぞれ焦点距離（曲率Ｒ_１〜Ｒ_４）の異なる４つレンズを準備する（図１２（ａ））。

次に、図１２（ａ）に示した４つレンズから、領域分割レンズ１２−７を構成する外径形状が円形の４つのレンズ部１２ａ〜１２ｄをそれぞれ切り出す（図１２（ｂ））。

切り出した４つのレンズ部１２ａ〜１２ｄを、それぞれレンズ保持／駆動ユニット１００ａ〜１００ｄに取り付ける。そして、レンズ部１２ａ〜１２ｄが取り付けられたレンズ保持／駆動ユニット１００ａ〜１００ｄを、更に正四角形の各頂点の位置に開口が形成されたレンズ保持部材１１０の各開口（図示せず）の位置に配置固定する（図１２（ｃ））。

以上のようにして領域分割レンズ１２−７を製造することができる。

レンズ保持／駆動ユニット１００ａ〜１００ｄは、それぞれレンズ部１２ａ〜１２ｄを保持するとともに、保持したレンズ部を撮影光軸方向に移動させることができるものであり、既存のものを適用することができる。

＜レンズ保持／駆動ユニット＞
図１３は、レンズ保持／駆動ユニット１００ａの実施形態を示す断面図である。

このレンズ保持／駆動ユニット１００ａは、主としてレンズ保持部１１０と、レンズ保持部１１０を撮影光軸方向に移動させるレンズ駆動部１２０とから構成されている。

レンズ保持部１１０は、レンズ部１２ａを保持する円筒状の部材から構成されており、その周囲にコイル１２１が取り付けられている。

また、レンズ保持部１１０は、板ばね１２２、１２３によりユニット本体（ベース部１２４、ヨーク１２５）に対して撮影光軸方向（図１３上の上下方向）に移動自在に取り付けられている。尚、図１３は、レンズ保持部１１０の底面が、板ばね１２２、１２３の付勢力によりベース部１２４に当接している状態に関して示している。

レンズ駆動部１２０は、コイル１２１、板ばね１２２、１２３、ヨーク１２５及びマグネット１２６により構成さている。

レンズ駆動部１２０は、マグネット１２６により磁界が発生するヨーク１２５内にコイル１２１が配置されており、コイル１２１に電流を流すことにより発生する力によって、板ばね１２２、１２３の付勢力に抗してコイル１２１（レンズ保持部１１０）を撮影光軸方向に移動させることができる。

プレノプティックカメラ１０の他の実施形態としては、例えば、カメラ機能を有する携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機が挙げられる。以下、スマートフォンを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜スマートフォンの構成＞
図１４は、プレノプティックカメラ１０の他の実施形態であるスマートフォン５００の外観を示すものである。図１４に示すスマートフォン５００は、平板状の筐体５０２を有し、筐体５０２の一方の面に表示部としての表示パネル５２１と、入力部としての操作パネル５２２とが一体となった表示入力部５２０を備えている。また、筐体５０２は、スピーカ５３１と、マイクロホン５３２、操作部５４０と、カメラ部５４１とを備えている。尚、筐体５０２の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。

図１５は、図１４に示すスマートフォン５００の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部５１０と、表示入力部５２０と、通話部５３０と、操作部５４０と、カメラ部５４１と、記憶部５５０と、外部入出力部５６０と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信部５７０と、モーションセンサ部５８０と、電源部５９０と、主制御部５０１とを備える。また、スマートフォン５００の主たる機能として、基地局装置ＢＳと移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部５１０は、主制御部５０１の指示に従って、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部５２０は、主制御部５０１の制御により、画像（静止画及び動画）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達すると共に、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル５２１と、操作パネル５２２とを備える。生成された３Ｄ画像を鑑賞する場合には、表示パネル５２１は、３Ｄ表示パネルであることが好ましい。

表示パネル５２１は、LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro-Luminescence Display)などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル５２２は、表示パネル５２１の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部５０１に出力する。次いで、主制御部５０１は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル５２１上の操作位置（座標）を検出する。

図１４に示すように、スマートフォン５００の表示パネル５２１と操作パネル５２２とは一体となって表示入力部５２０を構成しているが、操作パネル５２２が表示パネル５２１を完全に覆うような配置となっている。この配置を採用した場合、操作パネル５２２は、表示パネル５２１外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル５２２は、表示パネル５２１に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル５２１に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

尚、表示領域の大きさと表示パネル５２１の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要はない。また、操作パネル５２２が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体５０２の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル５２２で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部５３０は、スピーカ５３１やマイクロホン５３２を備え、マイクロホン５３２を通じて入力されたユーザの音声を主制御部５０１にて処理可能な音声データに変換して主制御部５０１に出力したり、無線通信部５１０あるいは外部入出力部５６０により受信された音声データを復号してスピーカ５３１から出力するものである。また、図１４に示すように、例えば、スピーカ５３１を表示入力部５２０が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン５３２を筐体５０２の側面に搭載することができる。

操作部５４０は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、操作部５４０は、スマートフォン５００の筐体５０２の表示部の下部、下側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部５５０は、主制御部５０１の制御プログラムや制御データ、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部５５０は、スマートフォン内蔵の内部記憶部５５１と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部５５２により構成される。尚、記憶部５５０を構成するそれぞれの内部記憶部５５１と外部記憶部５５２は、フラッシュメモリタイプ（flash memory type）、ハードディスクタイプ（hard disk type）、マルチメディアカードマイクロタイプ（multimedia card micro type）、カードタイプのメモリ（例えば、Micro SD（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部５６０は、スマートフォン５００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、IEEE1394など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Bluetooth）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、赤外線通信（Infrared Data Association：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wideband）（登録商標）、ジグビー（ZigBee）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン５００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Memory card）やＳＩＭ(Subscriber Identity Module Card)／ＵＩＭ(User Identity Module Card)カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Input/Output）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるPDA、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン５００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン５００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部５７０は、主制御部５０１の指示に従って、GPS衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン５００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部５７０は、無線通信部５１０や外部入出力部５６０（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できるときには、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部５８０は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部５０１の指示に従って、スマートフォン５００の物理的な動きを検出する。スマートフォン５００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン５００の動く方向や加速度が検出される。この検出結果は、主制御部５０１に出力されるものである。

電源部５９０は、主制御部５０１の指示に従って、スマートフォン５００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部５０１は、マイクロプロセッサを備え、記憶部５５０が記憶する制御プログラムや制御データに従って動作し、スマートフォン５００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部５０１は、無線通信部５１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部５５０が記憶するアプリケーションソフトウェアに従って主制御部５０１が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部５６０を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Webページを閲覧するWebブラウジング機能などがある。

また、主制御部５０１は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部５２０に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部５０１が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部５２０に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部５０１は、表示パネル５２１に対する表示制御と、操作部５４０、操作パネル５２２を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。

表示制御の実行により、主制御部５０１は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成するためのウィンドウを表示する。尚、スクロールバーとは、表示パネル５２１の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部５０１は、操作部５４０を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル５２２を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部５０１は、操作パネル５２２に対する操作位置が、表示パネル５２１に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル５２１に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル５２２の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部５０１は、操作パネル５２２に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部５４１は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge-Coupled Device)などの撮像素子を用いて電子撮影するデジタルカメラである。このカメラ部５４１に前述したプレノプティックカメラ１０を適用することができる。複数のレンズ部を有する領域分割レンズとアレイレンズとを組み合わせたプレノプティックカメラの光学系とイメージセンサとにより、合焦特性の異なる複数の画像を同時に撮像することができる。

また、カメラ部５４１は、主制御部５０１の制御により、撮像によって得た画像データを、例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)などの圧縮した画像データに変換し、記憶部５５０に記録したり、外部入出力部５６０や無線通信部５１０を通じて出力することができる。図１４に示すにスマートフォン５００において、カメラ部５４１は表示入力部５２０と同じ面に搭載されているが、カメラ部５４１の搭載位置はこれに限らず、表示入力部５２０の背面に搭載されてもよいし、あるいは、複数のカメラ部５４１が搭載されてもよい。尚、複数のカメラ部５４１が搭載されている場合には、撮影に供するカメラ部５４１を切り替えて単独にて撮影したり、あるいは、複数のカメラ部５４１を同時に使用して撮影することもできる。

また、カメラ部５４１はスマートフォン５００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル５２１にカメラ部５４１で取得した画像を表示することや、操作パネル５２２の操作入力のひとつとして、カメラ部５４１の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部５７０が位置を検出する際に、カメラ部５４１からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部５４１からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、あるいは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン５００のカメラ部５４１の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部５４１からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

［その他］
領域分割レンズを構成する複数のレンズ部の数は、本実施形態の３個又は４個に限定されず、３個以上あればよい。また、複数のレンズ部の外径形状は、本実施形態の円形、正六角形及び正四角形（菱形）に限らず、点対称の外径形状を有していればよい。

本実施形態では、撮影光軸を中心とする正三角形の各頂点とその中心の位置、又は正三角形の各頂点の位置、あるいは正方形の各頂点の位置に各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置するようにしたが、これに限らず、他の正多角形の各頂点、あるいは二等辺三角形等の多角形の各頂点の位置に各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置するようにしてもよい。要は、各レンズ部に対応する瞳像が、イメージセンサ上で重複せず、かつ入れ子になる関係で蜜に投影できるように、各レンズ部の外径形状、及び各レンズ部の配置がなされていればよい。

また、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０…プレノプティックカメラ、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、１２−７…領域分割レンズ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…レンズ部、１４…アレイレンズ、１６…イメージセンサ、３２…センサ制御部、３４…レンズ駆動部、２４…デジタル信号処理部、２５…画像処理部、４０…中央処理装置（ＣＰＵ）

Claims (12)

1. 領域分割レンズと、二次元状に配列された光電変換素子により構成される複数の画素を有するイメージセンサの入射面側に配設されたアレイレンズとからなるプレノプティックカメラの光学系を構成する前記領域分割レンズであって、
   前記領域分割レンズは、３つ以上の複数のレンズ部を有し、
   前記アレイレンズにより前記イメージセンサ上に結像される前記領域分割レンズの最外周が互いに重なり、
   前記複数のレンズ部は、撮影光軸を中心とする多角形の少なくとも各頂点の位置に、各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置され、
   前記複数のレンズ部を通過し、前記アレイレンズにより前記イメージセンサ上に結像される、前記アレイレンズの各レンズに対応する瞳像が、前記イメージセンサ上で重複しないように前記複数のレンズ部が配置されてなる領域分割レンズ。
2. 前記アレイレンズの各レンズに対応する瞳像が、前記イメージセンサ上で重複せず、かつ入れ子になる位置関係で結像されるように、前記複数のレンズ部が配置されてなる請求項１に記載の領域分割レンズ。
3. 前記複数のレンズ部は、それぞれ点対称の外径形状を有する請求項１又は２に記載の領域分割レンズ。
4. 前記領域分割レンズは、４つのレンズ部を有し、
   前記４つのレンズ部は、正三角形の３つの頂点とその中心とに各レンズ部の中心の投影位置がくるようにそれぞれ配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の領域分割レンズ。
5. 前記４つのレンズ部は、それぞれ近接して配置され、又はそれぞれ一定の隙間が生じるように配置される請求項４に記載の領域分割レンズ。
6. 前記領域分割レンズは、３つのレンズ部を有し、
   前記３つのレンズ部は、正三角形の３つの頂点に各レンズ部の中心の投影位置がくるように、且つそれぞれ一定の隙間が生じるように配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の領域分割レンズ。
7. 前記４つのレンズ部の外径形状は、円形又は正六角形である請求項４又は５に記載の領域分割レンズ。
8. 前記領域分割レンズは、４つのレンズ部を有し、
   前記４つのレンズ部は、正四角形の４つの頂点に各レンズ部の中心の投影位置がくるように、且つそれぞれ一定の隙間が生じるように配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の領域分割レンズ。
9. 前記４つのレンズ部の外径形状は、円形又は正方形である請求項８に記載の領域分割レンズ。
10. 前記複数のレンズ部は、それぞれ焦点距離が異なる請求項１から９のいずれか１項に記載の領域分割レンズ。
11. 前記複数のレンズ部を撮影光軸方向にそれぞれ移動自在に保持する複数のレンズ保持部と、
    前記複数のレンズ保持部にそれぞれ駆動力を伝達し、前記複数のレンズ部を撮影光軸方向にそれぞれ移動させる複数のレンズ駆動部と、
    を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の領域分割レンズ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の領域分割レンズと、
    二次元状に配列された光電変換素子により構成される複数の画素を有する前記イメージセンサと、
    前記イメージセンサの入射面側に配設されたアレイレンズと、
    を備えたプレノプティックカメラ。