JP2019219597A - Optical device - Google Patents

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Abstract

To enable fast focusing without requiring an image sensor suitable for a lens.SOLUTION: An optical device of the present invention comprises: a lens having defined thereon a plurality of lens regions corresponding to distance to an object to be focused on; and a limiting member configured to allow only the rays passing through one of the plurality of lens regions to reach an image sensor, the limiting member capable of changing the lens region for the rays entering the image sensor to pass through.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学装置に関する。   The present invention relates to an optical device.

従来、撮像装置では特定の被写体に焦点を合わせるため、レンズ内のピントレンズを光軸に沿って移動したり、映像センサを光軸に沿って移動してレンズとの距離を可変にしたりしている。
図24に示す撮像装置200は、被写体側レンズ14と像側レンズ15との間にあるピントレンズ19をピントレンズ駆動手段26によって光軸21に沿って移動させる。これにより、遠方被写体16に焦点を合わせて図20に示す遠方合焦画像を得たり、近方被写体18に焦点を合わせて図21に示す近傍合焦画像を得たり、中間距離被写体17に焦点を合わせて図22に示す中間合焦画像を得たりすることができる。
図25に示す撮像装置200は、映像センサ13を映像センサ移動手段27によって光軸21に沿って移動させる。これにより、遠方被写体16に焦点を合わせたり、中間距離被写体17に焦点を合わせたり、近方被写体18に焦点を合わせたりすることができる。
Conventionally, in order to focus on a specific subject in an imaging device, a focus lens in the lens is moved along an optical axis, or an image sensor is moved along an optical axis to change a distance from the lens. I have.
In the imaging apparatus 200 shown in FIG. 24, the focus lens 19 between the subject side lens 14 and the image side lens 15 is moved along the optical axis 21 by the focus lens driving unit 26. This makes it possible to focus on the distant subject 16 to obtain a far-in-focus image shown in FIG. 20, focus on the near subject 18 to obtain a near-focus image shown in FIG. To obtain the intermediate in-focus image shown in FIG.
The imaging device 200 shown in FIG. 25 moves the image sensor 13 along the optical axis 21 by the image sensor moving means 27. Thereby, it is possible to focus on the distant subject 16, focus on the intermediate distance subject 17, and focus on the near subject 18.

非特許文献1には、「Light Field Photography」という手法が開示されている。本手法によれば、複数の被写体の合焦画像を得るために撮像を複数回行う必要はなく、レンズ又は映像センサを移動させる必要がない。
特許文献1には、合焦距離が長い領域(遠合焦領域)と合焦距離が短い領域(近合焦領域)とを有する撮影レンズと、撮像素子とを有する撮像装置が開示されている。特許文献1の撮像素子は、遠合焦領域、近合焦領域の何れかを通過した光束を瞳分割して選択的に受光する複数の受光センサを有する。
Non-Patent Document 1 discloses a technique called “Light Field Photography”. According to the present method, it is not necessary to perform image capturing a plurality of times to obtain in-focus images of a plurality of subjects, and it is not necessary to move a lens or a video sensor.
Patent Literature 1 discloses an imaging device including an imaging lens having an area with a long focusing distance (far focusing area) and an area with a short focusing distance (near focusing area), and an imaging element. . The image sensor of Patent Literature 1 has a plurality of light receiving sensors that pupil-divide a light beam that has passed through either a far focusing area or a near focusing area and selectively receive light.

特許第5647751号公報Japanese Patent No. 5647751

Ren Ng、「Digital Light Field Photography」、Stanford大学 Computer Science研究科 博士論文、2006年7月Ren Ng, "Digital Light Field Photography", Doctoral Dissertation, Graduate School of Computer Science, Stanford University, July 2006

しかしながら、ピントレンズ又は映像センサを光軸に沿って移動する撮像装置の場合、質量を持ったピントレンズ又は映像センサを移動させるために、焦点を合わせるために所定の時間がかかる。また、非特許文献1の技術では、撮像の後に被写体に合焦した画像を得るために、撮像データに画像処理を施す必要があり、画像処理を実行するために所定の時間がかかる。また、特許文献1の技術では、撮影レンズに応じた撮像センサが必要となる。   However, in the case of an imaging device that moves the focus lens or the image sensor along the optical axis, it takes a predetermined time to focus the image so that the focus lens or the image sensor having a mass is moved. In the technique of Non-Patent Document 1, it is necessary to perform image processing on image data in order to obtain an image focused on a subject after imaging, and it takes a predetermined time to execute the image processing. Further, in the technique of Patent Document 1, an image sensor corresponding to a photographing lens is required.

本発明の光学装置は、焦点を合わせる被写体までの距離に応じた複数のレンズ領域が定められたレンズと、前記複数のレンズ領域の何れかを透過した光のみを撮像センサに入射させ、前記撮像センサに入射する光が透過する前記レンズのレンズ領域を変更可能な制限部材と、を有する。   The optical apparatus according to the present invention includes a lens in which a plurality of lens areas are determined according to a distance to a subject to be focused, and only light transmitted through any one of the plurality of lens areas is incident on an imaging sensor, and the imaging is performed. A limiting member capable of changing a lens area of the lens through which light incident on the sensor is transmitted.

本発明によれば、レンズに応じた撮像センサを必要とすることなく、高速に合焦することができる。   According to the present invention, focusing can be performed at high speed without requiring an imaging sensor corresponding to a lens.

撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 光軸方向から見た多焦点レンズの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a multifocal lens viewed from an optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た多焦点レンズの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a multifocal lens viewed from an optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 第1のレンズ保持部材の構成の一例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a configuration of a first lens holding member. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像画像の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a captured image. 撮像画像の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a captured image. 撮像画像の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a captured image. 光軸方向から見た自由形状開口絞りの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a free-form aperture stop as viewed from the optical axis direction. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device. 撮像装置の構成等の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の撮像装置100の構成等の一例を示す図である。撮像装置100は、被写体側レンズ14と、多焦点レンズ11aと、自由形状開口絞り12と、像側レンズ15と、映像センサ13と、撮像装置制御部22と、焦点制御部24と、を有する。撮像装置100は、光学装置の一例である。
映像センサ13は、例えばCCD又はCMOSイメージセンサであり、映像センサ13に入射した光に応じた信号を出力する。映像センサ13は、撮像センサの一例である。
被写体側レンズ14は、被写体側に配置されるレンズである。
像側レンズ15は、映像センサ13側に配置されるレンズである。
撮像装置100は、多焦点レンズ11aと自由形状開口絞り12とを取り去って、被写体側レンズ14と像側レンズ15と映像センサ13とで構成された場合に、無限遠に焦点が合うように構成されている。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration and the like of an imaging device 100 according to the first embodiment. The imaging device 100 includes a subject-side lens 14, a multifocal lens 11a, a free-form aperture stop 12, an image-side lens 15, an image sensor 13, an imaging device control unit 22, and a focus control unit 24. . The imaging device 100 is an example of an optical device.
The image sensor 13 is, for example, a CCD or CMOS image sensor, and outputs a signal corresponding to light incident on the image sensor 13. The image sensor 13 is an example of an image sensor.
The subject side lens 14 is a lens arranged on the subject side.
The image side lens 15 is a lens arranged on the image sensor 13 side.
The imaging apparatus 100 is configured such that the multifocal lens 11a and the free-form aperture stop 12 are removed, and when the imaging apparatus 100 includes the subject-side lens 14, the image-side lens 15, and the image sensor 13, focus is set at infinity. Have been.

多焦点レンズ11aは、不均一なパワーを持つレンズである。レンズのパワーは、焦点距離の逆数で表される値である。多焦点レンズ11aは、被写体側レンズ14と像側レンズ15との間に配置される。
図2を参照して、多焦点レンズ11aについてより具体的に説明する。図2は、多焦点レンズ11aの光軸21方向から見た多焦点レンズ11aの一例を示す図である。以降の説明では、各図で示すように、光軸21に垂直な定められた方向をX軸とする。図2等の各図でX軸を示す矢印が向く方向を+X方向(プラスX方向)、その反対方向を−X方向(マイナスX方向)とする。
多焦点レンズ11aは、光軸21方向から見た場合に、−X方向側の端部(図2では上方の端部)が最もパワーが小さく、+X方向側の端部(図2では下方の端部)が最もパワーが大きい。そして、多焦点レンズ11aは、−X方向側の端部から+X方向側の端部の方向に進むにつれて、パワーが連続的に変化して大きくなる。多焦点レンズ11aは、第1のパワーの位置と第1のパワーより大きい第2のパワーの位置との間で連続的にパワーが変化する。
The multifocal lens 11a is a lens having uneven power. The power of the lens is a value represented by the reciprocal of the focal length. The multifocal lens 11a is disposed between the subject side lens 14 and the image side lens 15.
The multifocal lens 11a will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the multifocal lens 11a viewed from the optical axis 21 direction of the multifocal lens 11a. In the following description, a predetermined direction perpendicular to the optical axis 21 is defined as an X axis as shown in each drawing. In each of the drawings such as FIG. 2, the direction in which the arrow indicating the X axis points is the + X direction (plus X direction), and the opposite direction is the −X direction (minus X direction).
The multifocal lens 11a has the lowest power at the end on the −X direction side (upper end in FIG. 2) and the lower end on the + X direction side (lower end in FIG. 2) when viewed from the optical axis 21 direction. (End) has the highest power. The power of the multifocal lens 11a changes continuously and increases as it proceeds from the end on the −X direction side to the end on the + X direction side. The power of the multifocal lens 11a changes continuously between the position of the first power and the position of the second power which is larger than the first power.

多焦点レンズ11aには、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて複数のレンズ領域35が定められる。図2には、レンズ領域35として第1のレンズ領域35aから第3のレンズ領域35cまでの3つが示される。
第1のレンズ領域35aは、多焦点レンズ11aの+X方向側の端部を含む領域である。第2のレンズ領域35bは、多焦点レンズ11aの−X方向側の端部を含む領域である。第3のレンズ領域35cは、第1のレンズ領域35aと第2のレンズ領域35bとの間の領域である。3つのレンズ領域35のうち、第1のレンズ領域35aのパワーが最も大きく、第2のレンズ領域35bのパワーが最も小さい。
In the multifocal lens 11a, a plurality of lens areas 35 are defined according to the distance to the subject to be focused. FIG. 2 shows three lens regions 35 from a first lens region 35a to a third lens region 35c.
The first lens area 35a is an area including the end on the + X direction side of the multifocal lens 11a. The second lens area 35b is an area including the end on the −X direction side of the multifocal lens 11a. The third lens area 35c is an area between the first lens area 35a and the second lens area 35b. Of the three lens regions 35, the power of the first lens region 35a is the largest, and the power of the second lens region 35b is the smallest.

多焦点レンズ11aはパワーが不均一であるため、光が透過する多焦点レンズ11aのレンズ領域35に応じて、焦点が合う被写体が変わる。第1の実施形態では、第1のレンズ領域35aを透過した光で撮像すると、図1に示す3つの被写体のうちの撮像装置100から最も近い近方被写体18に焦点が合う。また、第2のレンズ領域35bを透過した光で撮像すると、3つの被写体のうちの撮像装置100から最も遠い遠方被写体16に焦点が合う。また、第3のレンズ領域35cを透過した光で撮像すると、近方被写体18と遠方被写体16との間にある中間距離被写体17に焦点が合う。   Since the power of the multifocal lens 11a is not uniform, the in-focus subject changes according to the lens area 35 of the multifocal lens 11a through which light passes. In the first embodiment, when an image is captured with light transmitted through the first lens area 35a, the closest subject 18 closest to the imaging device 100 among the three subjects illustrated in FIG. 1 is focused. Further, when an image is captured by light transmitted through the second lens area 35b, the far object 16 of the three objects farthest from the imaging device 100 is focused. Further, when an image is captured with light transmitted through the third lens area 35c, the intermediate subject 17 located between the near subject 18 and the far subject 16 is focused.

自由形状開口絞り12は、多焦点レンズ11aの光軸21上であって、多焦点レンズ11aよりも被写体側に、多焦点レンズ11aに隣接して配置される。また、自由形状開口絞り12は、被写体側レンズ14よりも多焦点レンズ11a側に配置される。自由形状開口絞り12は、焦点制御部24の制御に基づいて、透過領域33、及び、遮断領域34の位置、大きさ、及び、形状等を変更可能である。透過領域33は、光束を透過させる領域である。遮断領域34は、光束を透過させずに遮断する領域である。自由形状開口絞り12の透過領域33を通過した光束のみが多焦点レンズ11aに入射する。透過領域33は、第1の領域の一例である。遮断領域34は、第2の領域の一例である。
自由形状開口絞り12は、複数の液晶シャッタで構成される。より具体的には、自由形状開口絞り12は、複数の格子状に分割された領域を有し、それぞれに液晶シャッタが配置される。焦点制御部24によって、液晶シャッタごとに、光を透過させるか遮断させるかが制御される。この制御によって、自由形状開口絞り12の透過領域33、及び、透過領域33の位置、大きさ、及び、形状等が制御される。自由形状開口絞り12は、透過領域33に入射する光のみを光軸21の方向に進めることで、複数のレンズ領域35の何れかを透過した光のみを映像センサ13に入射させる。自由形状開口絞り12は、透過領域33を変更できるため、映像センサ13に入射する光が透過する多焦点レンズ11aのレンズ領域35を変更可能である。自由形状開口絞り12は、制限部材の一例である。
The free-form aperture stop 12 is arranged on the optical axis 21 of the multifocal lens 11a, closer to the subject than the multifocal lens 11a, and adjacent to the multifocal lens 11a. The free-form aperture stop 12 is arranged on the multifocal lens 11a side with respect to the subject-side lens 14. The free-form aperture stop 12 can change the position, size, shape, and the like of the transmission area 33 and the cut-off area 34 based on the control of the focus control unit 24. The transmission region 33 is a region through which a light beam is transmitted. The blocking region 34 is a region that blocks a light beam without transmitting it. Only the light beam that has passed through the transmission region 33 of the free-form aperture stop 12 enters the multifocal lens 11a. The transmission area 33 is an example of a first area. The blocking area 34 is an example of a second area.
The free-form aperture stop 12 includes a plurality of liquid crystal shutters. More specifically, the free-form aperture stop 12 has a plurality of areas divided into a lattice shape, and a liquid crystal shutter is disposed in each area. The focus control unit 24 controls whether light is transmitted or blocked for each liquid crystal shutter. Through this control, the transmission region 33 of the free-form aperture stop 12 and the position, size, shape, and the like of the transmission region 33 are controlled. The free-form aperture stop 12 advances only the light incident on the transmission area 33 in the direction of the optical axis 21 so that only the light transmitted through any of the plurality of lens areas 35 is incident on the image sensor 13. Since the free-form aperture stop 12 can change the transmission area 33, the lens area 35 of the multifocal lens 11a through which light incident on the image sensor 13 can be changed. The free-form aperture stop 12 is an example of a limiting member.

焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離に基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応させるよう制御する。透過領域33が焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応するとは、透過領域33を透過した光のみが焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に入射する、という条件を透過領域33が満たすことである。より具体的には、光軸21方向から見た場合に、透過領域33と被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35とが一致することである。焦点制御部24は、例えば、CPUと記憶媒体である記憶装置とにより構成される。焦点制御部24のCPUは、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで、焦点制御部24の各種の機能及び処理が実現される。焦点制御部24は、専用の回路等で実現されてもよい。   The focus control unit 24 corresponds to the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 based on the distance to the subject acquired from the imaging device control unit 22 or the like, with the lens area 35 determined according to the distance to the subject to be focused. Control to make it work. That the transmission region 33 corresponds to the lens region 35 determined according to the distance to the subject to be focused means that only light transmitted through the transmission region 33 enters the lens region 35 determined according to the distance to the subject to be focused. Is satisfied by the transmission region 33. More specifically, when viewed from the direction of the optical axis 21, the transmission region 33 and the lens region 35 determined according to the distance to the subject coincide. The focus control unit 24 includes, for example, a CPU and a storage device that is a storage medium. The CPU of the focus control unit 24 realizes various functions and processes of the focus control unit 24 by executing a program stored in the storage device. The focus control unit 24 may be realized by a dedicated circuit or the like.

図3から図6までを参照して、焦点制御部24によって制御される自由形状開口絞り12の透過領域33及び遮断領域34の例について説明する。図3から図6までは、それぞれ、光軸21方向から見た自由形状開口絞り12の一例を示す図である。
図3は、自由形状開口絞り12の全ての領域が透過領域33であり、遮断領域34が存在しない状態を示す。
図4は、自由形状開口絞り12の第1の絞り領域36aが透過領域33であり、その他が遮断領域34である状態を示す。第1の絞り領域36aは、自由形状開口絞り12の+X方向側の領域である。図4の透過領域33は、図2に示す第1のレンズ領域35aに対応する。
図5は、自由形状開口絞り12の第2の絞り領域36bが透過領域33であり、その他が遮断領域34である状態を示す。第2の絞り領域36bは、自由形状開口絞り12の−X方向側の領域である。図5の透過領域33は、図2に示す第2のレンズ領域35bに対応する。
図6は、自由形状開口絞り12の第3の絞り領域36cが透過領域33であり、その他が遮断領域34である状態を示す。第3の絞り領域36cは、自由形状開口絞り12のX方向の中央部分の領域である。図6の透過領域33は、図2に示す第3のレンズ領域35cに対応する。
With reference to FIGS. 3 to 6, examples of the transmission area 33 and the cutoff area 34 of the free-form aperture stop 12 controlled by the focus control unit 24 will be described. FIGS. 3 to 6 are views each showing an example of the free-form aperture stop 12 as viewed from the optical axis 21 direction.
FIG. 3 shows a state where the entire area of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the cut-off area 34 does not exist.
FIG. 4 shows a state where the first stop area 36 a of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the other is the cut-off area 34. The first stop area 36a is an area on the + X direction side of the free-form aperture stop 12. The transmission region 33 in FIG. 4 corresponds to the first lens region 35a shown in FIG.
FIG. 5 shows a state where the second stop area 36 b of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the other is the cutoff area 34. The second stop area 36b is an area on the −X direction side of the free-form aperture stop 12. The transmission area 33 in FIG. 5 corresponds to the second lens area 35b shown in FIG.
FIG. 6 shows a state in which the third stop area 36 c of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the other is the cut-off area 34. The third stop area 36c is an area at the center of the free-form aperture stop 12 in the X direction. The transmission region 33 in FIG. 6 corresponds to the third lens region 35c shown in FIG.

撮像装置制御部22は、撮像装置100の全体を制御する。撮像装置制御部22は、例えば、CPUと記憶媒体である記憶装置とにより構成される。CPUは、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで、撮像装置制御部22の各種の機能及び処理が実現される。撮像装置100が撮像する際、撮像装置制御部22は、映像センサ13の出力信号に基づいて撮像画像を生成する。撮像装置制御部22は、機能として画像生成部23を有する。画像生成部23は、映像センサ13の出力信号に基づいて撮像画像を生成する。   The imaging device control unit 22 controls the entire imaging device 100. The imaging device control unit 22 includes, for example, a CPU and a storage device that is a storage medium. The CPU executes the programs stored in the storage device to realize various functions and processes of the imaging device control unit 22. When the imaging device 100 captures an image, the imaging device control unit 22 generates a captured image based on an output signal of the video sensor 13. The imaging device control unit 22 has an image generation unit 23 as a function. The image generation unit 23 generates a captured image based on an output signal of the video sensor 13.

次に、図1を参照して、撮像装置100が撮像する際の動作について説明する。遠方被写体16と中間距離被写体17と近方被写体18とから出た光は、被写体側レンズ14に入射し、その後、自由形状開口絞り12と多焦点レンズ11aと像側レンズ15とを通って映像センサ13で結像される。この時、図3で示したように、自由形状開口絞り12の全ての領域が透過領域33になっていると、連続したパワーを持った多焦点レンズ11aの全ての部分を透過した光で映像センサ13に結像するため、3つの被写体は全てぼけた像となる。   Next, with reference to FIG. 1, an operation when the image capturing apparatus 100 captures an image will be described. Light emitted from the distant subject 16, the intermediate distance subject 17, and the near subject 18 enters the subject-side lens 14, and then passes through the free-form aperture stop 12, the multifocal lens 11 a, and the image-side lens 15. An image is formed by the sensor 13. At this time, as shown in FIG. 3, when the entire area of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33, an image is formed by light transmitted through all the parts of the multifocal lens 11a having continuous power. Since the image is formed on the sensor 13, all three subjects are blurred images.

次に、図4に示すように、焦点制御部24の制御により、自由形状開口絞り12の第1の絞り領域36aが透過領域33であり、第1の絞り領域36a以外の領域が遮断領域34となった状態での撮像について説明する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第1の絞り領域36aに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11aの第1のレンズ領域35aに入射する。そして、パワーの大きい第1のレンズ領域35aを透過した光のみが像側レンズ15を通過して映像センサ13で結像される。この結果、近方被写体18から出た光が映像センサ13で焦点が合った状態になる。したがって、画像生成部23が映像センサ13の出力信号に基づいて生成した撮像画像は、図21に示すように、近方被写体18に焦点が合った画像となる。   Next, as shown in FIG. 4, under the control of the focus control unit 24, the first stop area 36 a of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33, and the area other than the first stop area 36 a is the cut-off area 34. The imaging in the state described above will be described. In this state, of the light incident on the free-form aperture stop 12, only the light incident on the first stop area 36a passes through the free-form aperture stop 12, and the first lens area 35a of the multifocal lens 11a. Incident on. Then, only the light transmitted through the first lens area 35 a having a large power passes through the image side lens 15 and is imaged by the image sensor 13. As a result, the light emitted from the near subject 18 is focused on the image sensor 13. Therefore, the captured image generated by the image generation unit 23 based on the output signal of the video sensor 13 is an image in which the near subject 18 is focused, as shown in FIG.

次に、図5に示すように、焦点制御部24の制御により、自由形状開口絞り12の第2の絞り領域36bが透過領域33であり、第2の絞り領域36b以外の領域が遮断領域34となった状態での撮像について説明する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第2の絞り領域36bに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11aの第2のレンズ領域35bに入射する。そして、パワーの小さい第2のレンズ領域35bを透過した光のみが像側レンズ15を通過して映像センサ13で結像される。この結果、遠方被写体16から出た光が映像センサ13で焦点が合った状態になる。したがって、画像生成部23が、映像センサ13の出力信号に基づいて生成した撮像画像は、図20に示すように、遠方被写体16に焦点が合った画像となる。   Next, as shown in FIG. 5, under the control of the focus control unit 24, the second stop area 36 b of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33, and the area other than the second stop area 36 b is the blocking area 34. The imaging in the state described above will be described. In this state, of the light incident on the free-form aperture stop 12, only the light incident on the second stop area 36b passes through the free-form aperture stop 12, and the second lens area 35b of the multifocal lens 11a. Incident on. Then, only the light transmitted through the second lens area 35 b having a small power passes through the image side lens 15 and is imaged by the image sensor 13. As a result, the light emitted from the distant subject 16 is brought into focus by the image sensor 13. Therefore, the captured image generated by the image generation unit 23 based on the output signal of the video sensor 13 is an image in which the distant subject 16 is focused, as shown in FIG.

次に、図6に示すように、焦点制御部24の制御により、自由形状開口絞り12の第3の絞り領域36cが透過領域33であり、第3の絞り領域36c以外の領域が遮断領域34となった状態での撮像について説明する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第3の絞り領域36cに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11aの第3のレンズ領域35cに入射する。そして、第1のレンズ領域35aと第2のレンズ領域35bとの中間のパワーを持つ第3のレンズ領域35cを透過した光のみが像側レンズ15を通過して映像センサ13で結像される。この結果、中間距離被写体17から出た光が映像センサ13で焦点が合った状態になる。したがって、画像生成部23が、映像センサ13の出力信号に基づいて生成した撮像画像は、図22に示すように、中間距離被写体17に焦点が合った画像となる。   Next, as shown in FIG. 6, under the control of the focus control unit 24, the third stop area 36c of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33, and the area other than the third stop area 36c is the cutoff area 34. The imaging in the state described above will be described. In this state, of the light that has entered the free-form aperture stop 12, only the light that has entered the third stop area 36c passes through the free-form aperture stop 12, and the third lens area 35c of the multifocal lens 11a. Incident on. Then, only the light transmitted through the third lens region 35c having an intermediate power between the first lens region 35a and the second lens region 35b passes through the image-side lens 15 and is imaged by the image sensor 13. . As a result, the light emitted from the intermediate distance subject 17 is focused on the video sensor 13. Therefore, the captured image generated by the image generating unit 23 based on the output signal of the video sensor 13 is an image focused on the intermediate distance subject 17 as shown in FIG.

以上説明したように、第1の実施形態の撮像装置100は、自由形状開口絞り12と多焦点レンズ11aとを用いて、多焦点レンズ11a等のレンズ及び映像センサ13を光軸に沿って移動させることなく、希望の距離の被写体に焦点を合わせることができる。また、撮像装置100は、撮像後に特定の被写体に焦点を合わせるための画像処理をする必要がない。したがって、撮像装置100は、高速に被写体に焦点を合わせることができ、更に、被写体に焦点を合わせた画像を高速に得ることができる。また、撮像装置100は、特許文献1の技術と異なり、多焦点レンズ11aに応じた映像センサ13を用意する必要がない。   As described above, the imaging apparatus 100 of the first embodiment moves the lens such as the multifocal lens 11a and the image sensor 13 along the optical axis using the free-form aperture stop 12 and the multifocal lens 11a. Without focusing, it is possible to focus on a subject at a desired distance. Further, the imaging apparatus 100 does not need to perform image processing for focusing on a specific subject after imaging. Therefore, the imaging apparatus 100 can focus on the subject at high speed, and can obtain an image focused on the subject at high speed. Also, unlike the technique of Patent Document 1, the imaging device 100 does not need to prepare the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11a.

また、第1の実施形態の撮像装置100は、多焦点レンズ11a等のレンズ及び映像センサ13を光軸に沿って移動させることがない。したがって、撮像装置100は、レンズ及び映像センサ13の移動に伴う摩耗等が生じず、耐久性を確保できる。
また、自由形状開口絞り12は、液晶シャッタで構成される。したがって、自由形状開口絞り12の透過領域33及び遮断領域34の形状等を高速に制御できる。
Further, the imaging device 100 according to the first embodiment does not move the lens such as the multifocal lens 11a and the image sensor 13 along the optical axis. Therefore, the imaging device 100 does not suffer from abrasion or the like due to the movement of the lens and the image sensor 13, and can ensure durability.
The free-form aperture stop 12 is formed of a liquid crystal shutter. Therefore, the shapes and the like of the transmission area 33 and the cutoff area 34 of the free-form aperture stop 12 can be controlled at high speed.

また、非特許文献1に記載の「Light Field Photography」は求める画像の解像度に比べて数倍の解像度の映像センサを必要とする技術であり、コストアップになる。これに対して、第1の実施形態の撮像装置100は、画像の解像度に比べて数倍の解像度の映像センサを必要するものではなく、コストアップを抑制できる。
また、第1の実施形態の撮像装置100では、自由形状開口絞り12は透過領域33を制限して多焦点レンズ11aが必要とするパワーを持つレンズ領域35だけを透過した光を使って撮像することができる。したがって、焦点深度を拡張する技術のように、全ての被写体に焦点が合ってしまうことがない。
また、高速に様々な距離の被写体に焦点を合わせることができる。したがって、複数の被写体の追尾に有効である。
また、第1の実施形態の撮像装置100は、被写界深度を深くせずに、浅くしたまま撮影するができる。したがって、撮像装置100の撮像画像に基づいて、撮像装置100の被写体までの距離を測ることが可能であり、撮像装置100の撮像画像を、被写体の位置特定に使用できる。
Further, “Light Field Photography” described in Non-Patent Document 1 is a technique that requires a video sensor having a resolution several times as high as the resolution of an image to be obtained, resulting in an increase in cost. On the other hand, the imaging device 100 according to the first embodiment does not require a video sensor having a resolution several times higher than the resolution of an image, and can suppress an increase in cost.
In the imaging device 100 according to the first embodiment, the free-form aperture stop 12 restricts the transmission region 33 and captures an image using light transmitted only through the lens region 35 having the power required by the multifocal lens 11a. be able to. Therefore, unlike the technique of extending the depth of focus, all the objects are not focused.
In addition, it is possible to quickly focus on objects at various distances. Therefore, it is effective for tracking a plurality of subjects.
In addition, the imaging device 100 according to the first embodiment can shoot an image with a small depth of field without increasing the depth of field. Therefore, the distance to the subject of the imaging device 100 can be measured based on the image captured by the imaging device 100, and the captured image of the imaging device 100 can be used to specify the position of the subject.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第2の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
第2の実施形態の撮像装置100は、第1の実施形態の撮像装置100の多焦点レンズ11aとは異なる多焦点レンズ11bが使用される。図7を参照して、多焦点レンズ11bについて説明する。図7は、光軸21方向から見た多焦点レンズ11bの一例を示す図である。多焦点レンズ11bは、光軸21方向から多焦点レンズ11bを見た場合の光軸21を表す中心点においてパワーが最も小さく、光軸21を表す中心点から離れるにつれて連続的にパワーが大きくなる。
図7には、レンズ領域35として第4のレンズ領域35dから第6のレンズ領域35fまでの3つが示される。第4のレンズ領域35dは、多焦点レンズ11bの中心点を含む円状の領域である。第5のレンズ領域35eは、多焦点レンズ11bの外周縁を含むリング状の外周領域である。第6のレンズ領域35fは、第4のレンズ領域35dと第5のレンズ領域35eとの間のリング状の領域である。3つのレンズ領域35のうち、第4のレンズ領域35dのパワーが最も小さく、第5のレンズ領域35eのパワーが最も大きい。
(Second embodiment)
Next, an imaging device 100 according to a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
The imaging device 100 according to the second embodiment uses a multifocal lens 11b different from the multifocal lens 11a of the imaging device 100 according to the first embodiment. The multifocal lens 11b will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the multifocal lens 11b viewed from the optical axis 21 direction. The power of the multifocal lens 11b is the smallest at the center point representing the optical axis 21 when the multifocal lens 11b is viewed from the direction of the optical axis 21, and the power continuously increases as the distance from the center point representing the optical axis 21 increases. .
FIG. 7 shows three lens regions 35 from a fourth lens region 35d to a sixth lens region 35f. The fourth lens area 35d is a circular area including the center point of the multifocal lens 11b. The fifth lens area 35e is a ring-shaped outer peripheral area including the outer peripheral edge of the multifocal lens 11b. The sixth lens area 35f is a ring-shaped area between the fourth lens area 35d and the fifth lens area 35e. Of the three lens regions 35, the power of the fourth lens region 35d is the smallest, and the power of the fifth lens region 35e is the largest.

次に、図8から図10までを参照して、第2の実施形態の自由形状開口絞り12の透過領域33及び遮断領域34について説明する。図8から図10までは、それぞれ、光軸21方向から見た自由形状開口絞り12の一例を示す図である。
図8は、自由形状開口絞り12の第4の絞り領域36dが透過領域33であり、第4の絞り領域36d以外の領域が遮断領域34である状態を示す。第4の絞り領域36dは、中心点を含む円状の領域であり、図7に示す第4のレンズ領域35dに対応する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第4の絞り領域36dに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11bのパワーの小さい第4のレンズ領域35dに入射して映像センサ13で結像する。この結果、遠方被写体16から出た光が映像センサ13で焦点が合って、図20に示すように、遠方被写体16に焦点が合った撮像画像が生成される。
Next, with reference to FIGS. 8 to 10, the transmission region 33 and the cutoff region 34 of the free-form aperture stop 12 according to the second embodiment will be described. 8 to 10 are diagrams each showing an example of the free-form aperture stop 12 viewed from the optical axis 21 direction.
FIG. 8 shows a state in which the fourth stop area 36d of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the area other than the fourth stop area 36d is the cutoff area 34. The fourth stop area 36d is a circular area including the center point, and corresponds to the fourth lens area 35d shown in FIG. In this state, of the light incident on the free-form aperture stop 12, only the light incident on the fourth stop area 36d passes through the free-form aperture stop 12, and the fourth power of the multifocal lens 11b having a small power. The light enters the lens area 35 d and is imaged by the image sensor 13. As a result, the light emitted from the distant subject 16 is focused by the video sensor 13, and a captured image in which the distant subject 16 is focused is generated as shown in FIG.

図9は、自由形状開口絞り12の第5の絞り領域36eが透過領域33であり、第5の絞り領域36e以外の領域が遮断領域34である状態を示す。第5の絞り領域36eは、自由形状開口絞り12の外周縁を含む外周領域であり、図7に示す第5のレンズ領域35eに対応する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第5の絞り領域36eに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11bのパワーの大きい第5のレンズ領域35eに入射して映像センサ13で結像する。この結果、近方被写体18から出た光が映像センサ13で焦点が合って、図21に示すように、近方被写体18に焦点が合った撮像画像が生成される。   FIG. 9 shows a state where the fifth stop area 36 e of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the area other than the fifth stop area 36 e is the cut-off area 34. The fifth stop area 36e is an outer peripheral area including the outer peripheral edge of the free-form aperture stop 12, and corresponds to the fifth lens area 35e shown in FIG. In this state, of the light incident on the free-form aperture stop 12, only the light incident on the fifth stop area 36e passes through the free-form aperture stop 12, and the fifth power of the multifocal lens 11b is large. The light enters the lens area 35 e and is imaged by the image sensor 13. As a result, the light emitted from the near subject 18 is focused by the image sensor 13, and a captured image in which the near subject 18 is focused is generated as shown in FIG.

図10は、自由形状開口絞り12の第6の絞り領域36fが透過領域33であり、第6の絞り領域36f以外の領域が遮断領域34である状態を示す。第6の絞り領域36fは、第4の絞り領域36dと第5の絞り領域36eとの間のリング状の領域であり、図7に示す第6のレンズ領域35fに対応する。この状態の場合、自由形状開口絞り12に入射した光のうち、第6の絞り領域36fに入射した光のみが自由形状開口絞り12を透過して、多焦点レンズ11bの中間的なパワーを持つ第6のレンズ領域35fに入射して映像センサ13で結像する。この結果、中間距離被写体17から出た光が映像センサ13で焦点が合って、図22に示すように、中間距離被写体17に焦点が合った撮像画像が生成される。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、多焦点レンズ11bに応じた映像センサ13を必要とすることなく、高速に合焦することができる。
FIG. 10 shows a state where the sixth stop area 36f of the free-form aperture stop 12 is the transmission area 33 and the area other than the sixth stop area 36f is the cut-off area 34. The sixth stop area 36f is a ring-shaped area between the fourth stop area 36d and the fifth stop area 36e, and corresponds to the sixth lens area 35f shown in FIG. In this state, of the light incident on the free-form aperture stop 12, only the light incident on the sixth stop area 36f passes through the free-form aperture stop 12 and has an intermediate power of the multifocal lens 11b. The light enters the sixth lens area 35f and is imaged by the image sensor 13. As a result, the light emitted from the intermediate distance subject 17 is focused by the video sensor 13, and a captured image in which the intermediate distance subject 17 is focused is generated as shown in FIG.
According to the second embodiment, as in the first embodiment, focusing can be performed at high speed without requiring the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11b.

(第3、第4の実施形態)
次に、第3、第4の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第3、第4の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
図11に示す第3の実施形態の撮像装置100は、図1に示す第1の実施形態の撮像装置100と異なり、多焦点レンズ11aと自由形状開口絞り12とが像側レンズ15と映像センサ13との間に配置されている。
図12に示す第4の実施形態の撮像装置100は、図1に示す第1の実施形態の撮像装置100と異なり、多焦点レンズ11aと自由形状開口絞り12とが被写体側レンズ14よりも被写体側に配置されている。
第3、4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、多焦点レンズ11aに応じた映像センサ13を必要とすることなく、高速に合焦することができる。
(Third and fourth embodiments)
Next, the imaging device 100 according to the third and fourth embodiments will be described. In the following description of the third and fourth embodiments, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
The imaging device 100 according to the third embodiment shown in FIG. 11 is different from the imaging device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the multifocal lens 11a and the free-form aperture stop 12 include the image-side lens 15 and the 13.
The imaging device 100 according to the fourth embodiment illustrated in FIG. 12 differs from the imaging device 100 according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 in that the multifocal lens 11a and the free-form aperture stop 12 are closer to the subject than the subject-side lens 14. Is located on the side.
According to the third and fourth embodiments, as in the first embodiment, focusing can be performed at high speed without the need for the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11a.

(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第5の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
図13に示すように、第5の実施形態の撮像装置100は、第1の実施形態の撮像装置100の自由形状開口絞り12が自由形状反射板25に置き換えられている。
(Fifth embodiment)
Next, an imaging device 100 according to a fifth embodiment will be described. In the description of the fifth embodiment described below, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
As shown in FIG. 13, in the imaging device 100 according to the fifth embodiment, the free shape aperture stop 12 of the imaging device 100 according to the first embodiment is replaced with a free shape reflection plate 25.

自由形状反射板25は、自由形状反射板25に入射した光を反射させる。次に説明する自由形状反射板25の第1の反射領域によって光軸21が90°折り曲げられる。自由形状反射板25の第1の反射領域によって折り曲げられる前の光軸を第1の光軸21aと呼び、自由形状反射板25の第1の反射領域によって折り曲げられた後の光軸を第2の光軸21bと呼ぶ。
自由形状反射板25は、複数のDMD(Digital Micromirror Device、デジタルマイクロミラーデバイス)で構成される。より具体的には、自由形状反射板25は、複数の格子状に分割された領域を有し、それぞれにDMDが配置される。焦点制御部24によって、DMDごとに、光の反射方向が制御される。
自由形状反射板25には、第1の反射領域と第2の反射領域とが設けられる。第1の反射領域のDMDは、入射した光を多焦点レンズ11aの方向に反射させる。第2の反射領域のDMDは、入射した光を多焦点レンズ11a以外の方向に反射させる。第2の反射領域で反射した光は、映像センサ13に入らない。第2の反射領域は、自由形状反射板25の第2の反射領域以外の領域である。第1の反射領域と第2の反射領域とは、焦点制御部24の制御によって、位置、大きさ、及び、形状等が制御される。自由形状反射板25は、第1の反射領域に入射する光のみを光軸21の方向に進める。自由形状反射板25は、第1の反射領域を変更できるため、映像センサ13に入射する光が透過する多焦点レンズ11aのレンズ領域35を変更可能である。制限部材の一例である。第1の反射領域は、第1の領域の一例である。第2の反射領域は、第2の領域の一例である。
The free-form reflector 25 reflects light incident on the free-form reflector 25. The optical axis 21 is bent 90 ° by the first reflection area of the free-form reflection plate 25 described below. The optical axis before being bent by the first reflection area of the free-form reflector 25 is called a first optical axis 21a, and the optical axis after being bent by the first reflection area of the free-form reflector 25 is called a second optical axis. Of the optical axis 21b.
The free-form reflector 25 includes a plurality of DMDs (Digital Micromirror Devices, digital micromirror devices). More specifically, the free-form reflecting plate 25 has a plurality of regions divided into a lattice shape, and a DMD is arranged in each region. The focus control unit 24 controls the light reflection direction for each DMD.
The free-form reflector 25 is provided with a first reflection area and a second reflection area. The DMD in the first reflection area reflects the incident light toward the multifocal lens 11a. The DMD in the second reflection area reflects the incident light in a direction other than the multifocal lens 11a. Light reflected by the second reflection area does not enter the image sensor 13. The second reflection area is an area other than the second reflection area of the free-form reflection plate 25. The position, size, shape, and the like of the first reflection area and the second reflection area are controlled by the focus control unit 24. The free-form reflector 25 advances only light incident on the first reflection area in the direction of the optical axis 21. Since the free-form reflector 25 can change the first reflection area, it is possible to change the lens area 35 of the multifocal lens 11a through which light incident on the image sensor 13 passes. It is an example of a limiting member. The first reflection area is an example of a first area. The second reflection area is an example of a second area.

焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離に基づいて、自由形状反射板25の第1の反射領域を、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応させるよう制御する。第1の反射領域が焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応するとは、第1の反射領域で反射した光のみが焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に入射する、という条件を第1の反射領域が満たすことである。より具体的には、第2の光軸21b方向から見た場合に、第1の反射領域と被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35とが一致することである。   The focus control unit 24 adjusts the first reflection area of the free-form reflector 25 based on the distance to the subject obtained from the imaging device control unit 22 or the like, based on the distance to the subject to be focused. Is controlled to correspond to. The expression that the first reflection area corresponds to the lens area 35 determined according to the distance to the subject to be focused means that only the light reflected by the first reflection area is determined according to the distance to the subject to be focused. Is satisfied by the first reflection region. More specifically, when viewed from the direction of the second optical axis 21b, the first reflection area coincides with the lens area 35 determined according to the distance to the subject.

近方被写体18に焦点を合わせる場合、第1の反射領域は、焦点制御部24の制御により、図2に示す第1のレンズ領域35aに対応する自由形状反射板25の領域に設けられる。また、遠方被写体16に焦点を合わせる場合、第1の反射領域は、焦点制御部24の制御により、第2のレンズ領域35bに対応する自由形状反射板25の領域に設けられる。また、中間距離被写体17に焦点を合わせる場合、第1の反射領域は、焦点制御部24の制御により、第3のレンズ領域35cに対応する自由形状反射板25の領域に設けられる。これにより、第1の実施形態と同様に、それぞれの被写体に焦点が合った画像を生成できる。
第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、多焦点レンズ11aに応じた映像センサ13を必要とすることなく、高速に合焦することができる。
When focusing on the near subject 18, the first reflection area is provided in the area of the free-form reflection plate 25 corresponding to the first lens area 35a shown in FIG. When focusing on the distant subject 16, the first reflection area is provided in the area of the free-form reflection plate 25 corresponding to the second lens area 35 b under the control of the focus control unit 24. When focusing on the intermediate distance subject 17, the first reflection area is provided in the area of the free-form reflection plate 25 corresponding to the third lens area 35c under the control of the focus control unit 24. Thus, similarly to the first embodiment, an image in which each subject is focused can be generated.
According to the fifth embodiment, as in the first embodiment, focusing can be performed at high speed without the need for the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11a.

第5の実施形態の撮像装置100では、多焦点レンズ11aは、光軸21に沿って、自由形状反射板25よりも映像センサ13に配置される。しかし、多焦点レンズ11aは、光軸21に沿って、自由形状反射板25よりも被写体側に配置され、自由形状反射板25に隣接してもよい。言い換えると、自由形状反射板25は、光軸21に沿って、多焦点レンズ11aよりも映像センサ13側に配置されてもよい。この場合も、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離に基づいて、自由形状反射板25の第1の反射領域を、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応させるよう制御する。この場合、第1の反射領域がレンズ領域35に対応するとは、レンズ領域35を透過した光が入射する自由形状反射板25の領域が第1の反射領域になることである。そして、焦点制御部24は、第1の反射領域に入射した光が第1の反射領域で略90°反射して、第1の反射領域に入射した光が光軸21に沿って映像センサ13に入射するよう第1の反射領域のDMDを制御する。また、焦点制御部24は、第2の反射領域に入射した光が第2の反射領域で映像センサ13とは異なる方向に反射して、第2の反射領域に入射した光が映像センサ13に入射しないよう第2の反射領域のDMDを制御する。   In the imaging device 100 according to the fifth embodiment, the multifocal lens 11a is arranged on the image sensor 13 along the optical axis 21 rather than the free-form reflector 25. However, the multifocal lens 11a may be disposed closer to the subject than the free-form reflector 25 along the optical axis 21 and may be adjacent to the free-form reflector 25. In other words, the free-form reflecting plate 25 may be arranged along the optical axis 21 closer to the image sensor 13 than the multifocal lens 11a. Also in this case, the focus control unit 24 adjusts the first reflection area of the free-form reflector 25 according to the distance to the subject to be focused, based on the distance to the subject acquired from the imaging device control unit 22 or the like. Control is performed so as to correspond to the determined lens area 35. In this case, the expression that the first reflection area corresponds to the lens area 35 means that the area of the free-form reflection plate 25 on which light transmitted through the lens area 35 is incident becomes the first reflection area. Then, the focus control unit 24 reflects the light incident on the first reflection area at approximately 90 ° on the first reflection area, and the light incident on the first reflection area along the optical axis 21 along the image sensor 13. The DMD of the first reflection area is controlled so as to be incident on the first reflection area. Further, the focus control unit 24 reflects light incident on the second reflection area in a direction different from that of the image sensor 13 in the second reflection area, and transmits light incident on the second reflection area to the image sensor 13. The DMD of the second reflection area is controlled so as not to enter.

(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第6の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
図14に示すように、第6の実施形態の撮像装置100は、第1の実施形態の撮像装置100の被写体側レンズ14が第1のレンズ保持部材50に置き換えられており、像側レンズ15が第2のレンズ保持部材55に置き換えられている。
(Sixth embodiment)
Next, an imaging device 100 according to a sixth embodiment will be described. In the following description of the sixth embodiment, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
As shown in FIG. 14, the imaging device 100 according to the sixth embodiment is different from the imaging device 100 according to the first embodiment in that the subject side lens 14 of the imaging device 100 is replaced with a first lens holding member 50 and the image side lens 15 Is replaced by a second lens holding member 55.

第1のレンズ保持部材50は、広角被写体側レンズ51と望遠被写体側レンズ52とを保持する。広角被写体側レンズ51は望遠被写体側レンズ52より画角が広い。ここで、図15を参照して、第1のレンズ保持部材50について更に説明する。図15は、第1のレンズ保持部材50の構成の一例を示す斜視図である。広角被写体側レンズ51と望遠被写体側レンズ52とは、それぞれ、第1のレンズ保持部材50に設けられた穴に装着されている。また、第1のレンズ保持部材50には、回転軸53が設けられる。回転軸53は、図14に示すように、光軸21と平行に設けられる。第1のレンズ保持部材50は、不図示の機構で回転を止めることができる。第1のレンズ保持部材50は、撮像装置制御部22等の制御によって、光軸21を通る光の経路に広角被写体側レンズ51又は望遠被写体側レンズ52を配置する。より具体的には、第1のレンズ保持部材50は、撮像装置制御部22等の制御によって、広角被写体側レンズ51又は望遠被写体側レンズ52の中心が、光軸21に位置するように固定する。   The first lens holding member 50 holds a wide-angle subject side lens 51 and a telephoto subject side lens 52. The wide-angle object side lens 51 has a wider angle of view than the telephoto object side lens 52. Here, the first lens holding member 50 will be further described with reference to FIG. FIG. 15 is a perspective view showing an example of the configuration of the first lens holding member 50. The wide-angle subject-side lens 51 and the telephoto subject-side lens 52 are respectively mounted on holes provided in the first lens holding member 50. The first lens holding member 50 is provided with a rotation shaft 53. The rotation shaft 53 is provided in parallel with the optical axis 21 as shown in FIG. The rotation of the first lens holding member 50 can be stopped by a mechanism (not shown). The first lens holding member 50 arranges the wide-angle subject-side lens 51 or the telephoto subject-side lens 52 on the light path passing through the optical axis 21 under the control of the imaging device control unit 22 and the like. More specifically, the first lens holding member 50 is fixed such that the center of the wide-angle object side lens 51 or the telephoto object side lens 52 is positioned on the optical axis 21 under the control of the imaging device control unit 22 or the like. .

第2のレンズ保持部材55は、広角像側レンズ56と望遠像側レンズ57とを保持する。広角像側レンズ56は望遠像側レンズ57より画角が広い。第2のレンズ保持部材55の構成は、第1のレンズ保持部材50と同様である。第2のレンズ保持部材55は、撮像装置制御部22等の制御によって、回転軸58を中心に回転することで、光軸21を通る光の経路に広角像側レンズ56又は望遠像側レンズ57を配置する。より具体的には、第2のレンズ保持部材55は、撮像装置制御部22等の制御によって、広角像側レンズ56又は望遠像側レンズ57の中心が、光軸21に位置するように固定する。
第6の実施形態の撮像装置100では、第1のレンズ保持部材50と第2のレンズ保持部材55とを有することにより、1つの撮像装置で望遠と広角の2つの画角での撮像が可能となる。
The second lens holding member 55 holds a wide-angle image side lens 56 and a telephoto image side lens 57. The wide-angle image side lens 56 has a wider angle of view than the telephoto image side lens 57. The configuration of the second lens holding member 55 is the same as that of the first lens holding member 50. The second lens holding member 55 rotates around the rotation axis 58 under the control of the imaging device control unit 22 or the like, so that the wide-angle image side lens 56 or the telephoto image side lens 57 Place. More specifically, the second lens holding member 55 is fixed such that the center of the wide-angle image-side lens 56 or the telephoto image-side lens 57 is positioned on the optical axis 21 under the control of the imaging device control unit 22 and the like. .
The imaging device 100 according to the sixth embodiment includes the first lens holding member 50 and the second lens holding member 55, so that one imaging device can perform imaging at two angles of view, telephoto and wide-angle. It becomes.

第6の実施形態の撮像装置100では、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離と光軸21上に配置されたレンズの特性とに基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を制御する。
次に、図16を参照して、広角被写体側レンズ51と広角像側レンズ56とが光軸21に配置された場合に中間距離被写体17に焦点を合わせる場合の自由形状開口絞り12の状態について説明する。図16は、光軸21方向から見た自由形状開口絞り12の一例を示す図である。広角被写体側レンズ51と広角像側レンズ56とが光軸21に配置された場合に中間距離被写体17に焦点を合わせる場合、焦点制御部24は、自由形状開口絞り12の第7の絞り領域36gが透過領域33となるように自由形状開口絞り12を制御する。そして、第7の絞り領域36g以外が遮断領域34となるように自由形状開口絞り12を制御する。第7の絞り領域36gに対応する多焦点レンズ11aのレンズ領域35は、広角被写体側レンズ51と広角像側レンズ56とを使用した場合に、中間距離被写体17に焦点が合うためのパワーを持つ領域である。
In the imaging device 100 according to the sixth embodiment, the focus control unit 24 determines the free-form aperture based on the distance to the subject acquired from the imaging device control unit 22 and the like and the characteristics of the lens arranged on the optical axis 21. The transmission area 33 of the aperture 12 is controlled.
Next, with reference to FIG. 16, the state of the free-form aperture stop 12 when focusing on the intermediate distance subject 17 when the wide-angle subject side lens 51 and the wide-angle image side lens 56 are arranged on the optical axis 21. explain. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the free-form aperture stop 12 viewed from the optical axis 21 direction. When the wide-angle object-side lens 51 and the wide-angle image-side lens 56 are arranged on the optical axis 21, and when focusing on the intermediate distance object 17, the focus control unit 24 controls the seventh stop area 36 g of the free-form aperture stop 12. The free-form aperture stop 12 is controlled so that is a transmission area 33. Then, the free-form aperture stop 12 is controlled so that the area other than the seventh stop area 36 g becomes the cut-off area 34. The lens area 35 of the multifocal lens 11a corresponding to the seventh aperture area 36g has power for focusing on the intermediate distance subject 17 when the wide-angle subject side lens 51 and the wide-angle image side lens 56 are used. Area.

次に、図17を参照して、望遠被写体側レンズ52と望遠像側レンズ57とが光軸21に配置された場合に中間距離被写体17に焦点を合わせる場合の自由形状開口絞り12の状態について説明する。図17は、光軸21方向から見た自由形状開口絞り12の一例を示す図である。望遠被写体側レンズ52と望遠像側レンズ57とが光軸21に配置された場合に中間距離被写体17に焦点を合わせる場合、焦点制御部24は、自由形状開口絞り12の第8の絞り領域36hが透過領域33となるように自由形状開口絞り12を制御する。そして、第8の絞り領域36h以外が遮断領域34となるように自由形状開口絞り12を制御する。第8の絞り領域36hに対応する多焦点レンズ11aのレンズ領域35は、望遠被写体側レンズ52と望遠像側レンズ57とを使用した場合に、中間距離被写体17に焦点が合うためのパワーを持つ領域である。   Next, referring to FIG. 17, the state of the free-form aperture stop 12 when focusing on the intermediate distance subject 17 when the telephoto subject side lens 52 and the telephoto image side lens 57 are arranged on the optical axis 21. explain. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the free-form aperture stop 12 viewed from the optical axis 21 direction. When focusing on the intermediate distance subject 17 when the telephoto subject side lens 52 and the telephoto image side lens 57 are arranged on the optical axis 21, the focus control unit 24 controls the eighth stop area 36 h of the free-form aperture stop 12. The free-form aperture stop 12 is controlled so that is a transmission area 33. Then, the free-form aperture stop 12 is controlled so that the area other than the eighth stop area 36h becomes the cutoff area 34. The lens area 35 of the multifocal lens 11a corresponding to the eighth aperture area 36h has power for focusing on the intermediate distance subject 17 when the telephoto subject side lens 52 and the telephoto image side lens 57 are used. Area.

このように、第6の実施形態の焦点制御部24は、使用されるレンズの特性に応じて自由形状開口絞り12を制御する。したがって、第6の実施形態の撮像装置100では、異なる特性を持つ複数のレンズを使用した場合であっても、高速に被写体に焦点を合わせることができ、更に、被写体に焦点を合わせた画像を高速に得ることができる。また、第1の実施形態と同様に、多焦点レンズ11aに応じた映像センサ13を用意する必要がない。   As described above, the focus control unit 24 of the sixth embodiment controls the free-form aperture stop 12 according to the characteristics of the lens used. Therefore, in the imaging apparatus 100 according to the sixth embodiment, even when a plurality of lenses having different characteristics are used, it is possible to focus on the subject at high speed, and furthermore, to focus on the image focused on the subject. You can get fast. Further, similarly to the first embodiment, there is no need to prepare the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11a.

(第7、第8の実施形態)
次に、第7、第8の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第7、第8の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
図18に示す第7の実施形態の撮像装置100は、被写体側レンズ14がズームレンズ41を有することで、被写体側レンズ14はズーム機構を持つ。ズームレンズ41は、ズームレンズ移動手段42によって光軸21に沿って移動し、画角を望遠端から広角端に変化させられる。ズームレンズ移動手段42は、撮像装置制御部22の制御に基づいて、ズームレンズ41を移動させる。第7の実施形態の撮像装置100では、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離とズームレンズ41の状態とに基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を制御する。
第7の実施形態においても、第6の実施形態と同様にズームレンズ41の移動に伴って、自由形状開口絞り12の透過領域33を変化させて、何れかの被写体に焦点を合わせることができる。焦点制御部24は、ズームレンズ41の画角等に応じた透過領域33の位置、大きさ、及び、形状等を表すパターンを複数記憶しておいてもよく、ズームレンズ41の画角等に応じた透過領域33の位置、大きさ、及び、形状等を計算して取得してもよい。これにより、焦点制御部24は、ズームレンズ41のズーム途中で、例えば、遠方被写体16から近方被写体18に焦点を変更することも瞬時に可能となる。
(Seventh and eighth embodiments)
Next, imaging devices 100 according to the seventh and eighth embodiments will be described. In the following description of the seventh and eighth embodiments, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
In the imaging apparatus 100 according to the seventh embodiment shown in FIG. 18, the subject side lens 14 has a zoom lens 41, and the subject side lens 14 has a zoom mechanism. The zoom lens 41 is moved along the optical axis 21 by the zoom lens moving means 42 to change the angle of view from the telephoto end to the wide angle end. The zoom lens moving unit 42 moves the zoom lens 41 based on the control of the imaging device control unit 22. In the imaging device 100 according to the seventh embodiment, the focus control unit 24 determines the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 based on the distance to the subject acquired from the imaging device control unit 22 and the state of the zoom lens 41. Control.
Also in the seventh embodiment, as in the sixth embodiment, the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 can be changed with the movement of the zoom lens 41 to focus on any subject. . The focus control unit 24 may store a plurality of patterns representing the position, size, shape, and the like of the transmission region 33 according to the angle of view of the zoom lens 41 and the like. The position, size, shape, and the like of the transmission region 33 may be calculated and obtained. Accordingly, the focus control unit 24 can instantaneously change the focus from the distant subject 16 to the near subject 18 during the zooming of the zoom lens 41, for example.

図19に示す第8の実施形態の撮像装置100は、像側レンズ15がズームレンズ43を有することで、像側レンズ15はズーム機構を持つ。ズームレンズ43は、ズームレンズ移動手段44によって光軸21に沿って移動し、画角を望遠端から広角端に変化させられる。ズームレンズ移動手段44は、撮像装置制御部22の制御に基づいて、ズームレンズ43を移動させる。第8の実施形態の撮像装置100では、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離とズームレンズ43の状態とに基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を制御する。この場合でも、第7の実施形態と同様に、焦点制御部24は、ズームレンズ43のズーム途中で、例えば、遠方被写体16から近方被写体18に焦点を変更することも瞬時に可能となる。   In the imaging apparatus 100 according to the eighth embodiment shown in FIG. 19, the image side lens 15 has the zoom lens 43, and the image side lens 15 has a zoom mechanism. The zoom lens 43 is moved along the optical axis 21 by the zoom lens moving means 44 to change the angle of view from the telephoto end to the wide angle end. The zoom lens moving unit 44 moves the zoom lens 43 based on the control of the imaging device control unit 22. In the imaging device 100 according to the eighth embodiment, the focus control unit 24 determines the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 based on the distance to the subject acquired from the imaging device control unit 22 and the state of the zoom lens 43. Control. Also in this case, the focus control unit 24 can instantaneously change the focus from the distant subject 16 to the near subject 18 during the zooming of the zoom lens 43, as in the seventh embodiment.

(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態の撮像装置100について説明する。以下に記載する第9の実施形態の説明では、上述した第1の実施形態と共通する事項について説明を省略し、上述した第1の実施形態と異なる事項についての説明を行う。
第9の実施形態の撮像装置100は、ワイドダイナミックレンジ(以下WDRと記す)画像の撮像が可能である。WDR画像は、複数の画像を合成することで、疑似的にダイナミックレンジを大きくした画像である。
(Ninth embodiment)
Next, an imaging device 100 according to a ninth embodiment will be described. In the description of the ninth embodiment described below, description of matters common to the above-described first embodiment will be omitted, and matters different from the above-described first embodiment will be described.
The imaging device 100 according to the ninth embodiment can capture a wide dynamic range (hereinafter, referred to as WDR) image. The WDR image is an image in which a dynamic range is artificially enlarged by combining a plurality of images.

撮像装置100で撮像する際に、例えば屋内から窓越しに昼間の屋外を撮影した場合等、遠方の被写体の照度が高い場合に、図5に示すように、自由形状開口絞り12の透過領域33を第2の絞り領域36bに設ける場合を考える。この場合、遠方の被写体の照度が高いため、撮像画像において遠方の被写体が白とびすることがある。そこで、第9の実施形態の焦点制御部24は、被写体の照度が高い場合、被写体の照度が低い場合よりも、透過領域33が小さくなるように自由形状開口絞り12を制御する。   When the illuminance of a distant subject is high, for example, when taking an image from the indoor through a window during daytime when imaging with the imaging apparatus 100, as shown in FIG. Is provided in the second aperture region 36b. In this case, since the illuminance of the distant subject is high, the distant subject may be overexposed in the captured image. Therefore, the focus control unit 24 of the ninth embodiment controls the free-form aperture stop 12 so that the transmission area 33 is smaller when the illuminance of the subject is high than when the illuminance of the subject is low.

第9の実施形態の撮像装置100では、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離と被写体の照度とに基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を制御する。
ここで、図5と図23とを参照して、遠方被写体16の照度が、第1の照度と第1の照度より高い第2の照度の場合の自由形状開口絞り12について説明する。図23は、光軸21方向から見た自由形状開口絞り12の一例を示す図である。
遠方被写体16が第1の照度の場合、焦点制御部24は、図5に示すように、透過領域33を第2の絞り領域36bに設けられるよう焦点制御部24を制御する。
遠方被写体16が第2の照度の場合、焦点制御部24は、図23に示すように、透過領域33を第9の絞り領域36iに設けられるよう焦点制御部24を制御する。第9の絞り領域36iは、図5に示す第2の絞り領域36bに含まれる領域であり、第2の絞り領域36bよりも面積が小さい領域である。
このように、第9の実施形態の撮像装置100は、遠方被写体16の照度に応じて透過領域33の大きさが変化する。したがって、遠方被写体16の白とびが防止され、撮像画像で明瞭に遠方被写体16を確認することができる。
In the imaging device 100 according to the ninth embodiment, the focus control unit 24 controls the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 based on the distance to the subject and the illuminance of the subject obtained from the imaging device control unit 22 and the like. I do.
Here, the free-form aperture stop 12 in the case where the illuminance of the distant subject 16 is the first illuminance and the second illuminance higher than the first illuminance will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the free-form aperture stop 12 viewed from the optical axis 21 direction.
When the distant subject 16 has the first illuminance, the focus control unit 24 controls the focus control unit 24 so that the transmission area 33 is provided in the second aperture area 36b as shown in FIG.
When the distant subject 16 has the second illuminance, the focus control unit 24 controls the focus control unit 24 so that the transmission area 33 is provided in the ninth aperture area 36i as shown in FIG. The ninth aperture area 36i is an area included in the second aperture area 36b shown in FIG. 5, and has a smaller area than the second aperture area 36b.
As described above, in the imaging device 100 according to the ninth embodiment, the size of the transmission region 33 changes according to the illuminance of the distant subject 16. Therefore, overexposure of the distant subject 16 is prevented, and the distant subject 16 can be clearly seen in the captured image.

次に、遠方被写体16と同等の距離に、照度が低い第1の被写体と照度が高い第2の被写体とがある場合の撮像装置100の動作について説明する。
この場合、まず、焦点制御部24は、図5に示すように、透過領域33が第2の絞り領域36bに設けられるよう自由形状開口絞り12を制御する。そして、撮像装置制御部22は、撮像の制御を行う。これにより、第1の被写体に焦点が合い、第1の被写体が明瞭に映る画像を撮像して第1の撮像画像を取得する。また、焦点制御部24は、図23に示すように、透過領域33が第9の絞り領域36iに設けられるよう自由形状開口絞り12を制御する。これにより、透過領域33が第2の絞り領域36bに設けられた場合と比べて、自由形状開口絞り12を透過する光量が減少する。そして、撮像装置制御部22は、撮像の制御を行う。これにより、第2の被写体に焦点が合い、白とびせずに第2の被写体が明瞭に映る第2の撮像画像を取得する。そして、撮像装置制御部22は、従来のWDR処理と同様に、第1の撮像画像と第2の撮像画像とを合成することで、第1の被写体と第2の被写体とが明瞭に写されたWDR画像を生成できる。
Next, an operation of the imaging apparatus 100 in a case where there is a first subject with low illuminance and a second subject with high illuminance at the same distance as the distant subject 16 will be described.
In this case, first, as shown in FIG. 5, the focus control unit 24 controls the free-form aperture stop 12 so that the transmission area 33 is provided in the second stop area 36b. Then, the imaging device control unit 22 controls imaging. Thereby, the first subject is focused, and an image in which the first subject is clearly seen is captured to obtain a first captured image. Further, as shown in FIG. 23, the focus control unit 24 controls the free-form aperture stop 12 so that the transmission area 33 is provided in the ninth stop area 36i. This reduces the amount of light transmitted through the free-form aperture stop 12 as compared with the case where the transmission region 33 is provided in the second stop region 36b. Then, the imaging device control unit 22 controls imaging. As a result, a second captured image in which the second subject is focused and the second subject is clearly seen without overexposure is obtained. Then, similarly to the conventional WDR processing, the imaging device control unit 22 synthesizes the first captured image and the second captured image, so that the first subject and the second subject are clearly captured. A WDR image can be generated.

ここでは、遠方被写体16と同等の距離に2つの被写体がある例について説明したが、被写体の数は2つに限定されるものではない。また、遠方被写体16と同等の距離ではなく、他の距離に照度が異なる被写体がある場合や、異なる複数の距離に照度が異なる被写体が複数ある場合も、同様に、WDR画像を生成できる。より具体的には、焦点制御部24は、被写体の距離や照度に応じて自由形状開口絞り12の透過領域33の位置、大きさ、及び、形状等を制御しながら撮像装置制御部22が撮像の制御を行い、撮像装置制御部22が撮像画像を合成する。これにより、被写体が明瞭に写されたWDR画像を生成できる。   Here, an example in which there are two subjects at the same distance as the distant subject 16 has been described, but the number of subjects is not limited to two. Also, when there is a subject having different illuminances at other distances, not at the same distance as the distant subject 16, or when there are a plurality of subjects having different illuminances at different distances, a WDR image can be generated similarly. More specifically, the focus control unit 24 controls the imaging device control unit 22 while controlling the position, size, shape, and the like of the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 according to the distance and illuminance of the subject. Is performed, and the imaging device control unit 22 combines the captured images. As a result, a WDR image in which the subject is clearly captured can be generated.

また、図2に示す多焦点レンズ11aを有する撮像装置100について説明したが、撮像装置100は、図2に示す多焦点レンズ11aが図7に示す多焦点レンズ11bに置き換えられてもよい。この場合であっても、焦点制御部24は、被写体の距離や照度に応じて自由形状開口絞り12の透過領域33の位置、大きさ、及び、形状等を制御しながら撮像する。そして、撮像装置制御部22が撮像画像を合成することで、被写体が明瞭に写されたWDR画像を生成できる。   In addition, the imaging device 100 having the multifocal lens 11a illustrated in FIG. 2 has been described. However, in the imaging device 100, the multifocal lens 11a illustrated in FIG. 2 may be replaced with the multifocal lens 11b illustrated in FIG. Even in this case, the focus control unit 24 performs imaging while controlling the position, size, shape, and the like of the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 according to the distance and illuminance of the subject. Then, the imaging device control unit 22 combines the captured images to generate a WDR image in which the subject is clearly captured.

従来、WDR画像は、複数の異なるシャッタ速度で連続して撮影された画像を合成することで取得される。しかしながら、従来は、フォーカス移動に時間がかかるため、異なった距離にある複数の被写体に焦点を合わせてWDR画像を取得することは困難であった。一方、第9の実施形態の撮像装置100によれば、異なった距離にある複数の被写体に焦点を合わせたWDR画像の取得が可能である。
また、第9の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、多焦点レンズ11aに応じた映像センサ13を必要とすることなく、高速に合焦することができる。
Conventionally, a WDR image is obtained by combining images continuously photographed at a plurality of different shutter speeds. However, conventionally, since it takes time to move the focus, it has been difficult to acquire a WDR image by focusing on a plurality of subjects at different distances. On the other hand, according to the imaging device 100 of the ninth embodiment, it is possible to acquire WDR images focused on a plurality of subjects at different distances.
According to the ninth embodiment, as in the first embodiment, focusing can be performed at high speed without the need for the image sensor 13 corresponding to the multifocal lens 11a.

(変形例)
上記の各実施形態の撮像装置100は監視カメラであってもよい。撮像装置100は、高速に様々な距離の被写体に焦点を合わせることができるため、監視カメラとしても有効に使用できる。
また、撮像装置制御部22が焦点制御部24の機能を有していてもよい。また、上記の各実施形態において、多焦点レンズ11aに換えて図7に示す多焦点レンズ11bを使用してもよい。また、上記の各実施形態の自由形状開口絞り12を有する撮像装置100は、第5の実施形態で説明したように、自由形状開口絞り12が自由形状反射板25に置き換えられていてもよい。
(Modification)
The imaging device 100 of each of the above embodiments may be a monitoring camera. Since the imaging device 100 can focus on objects at various distances at high speed, it can be effectively used as a surveillance camera.
Further, the imaging device control unit 22 may have the function of the focus control unit 24. In each of the above embodiments, the multifocal lens 11b shown in FIG. 7 may be used instead of the multifocal lens 11a. In the imaging device 100 having the free-form aperture stop 12 of each of the above embodiments, the free-form aperture stop 12 may be replaced with the free-form reflector 25 as described in the fifth embodiment.

上記の多焦点レンズ11a又は11bを有する実施形態の撮像装置100では、自由形状開口絞り12は、多焦点レンズ11a又は11bよりも被写体側に配置される。しかし、自由形状開口絞り12は多焦点レンズ11a又は11bよりも映像センサ13側に配置され、多焦点レンズ11a又は11bに隣接してもよい。この場合も、焦点制御部24は、撮像装置制御部22等から取得する被写体までの距離に基づいて、自由形状開口絞り12の透過領域33を、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35に対応させるよう制御する。この場合、透過領域33がレンズ領域35に対応するとは、焦点を合わせる被写体までの距離に応じて定まるレンズ領域35を透過した光が入射する自由形状開口絞り12の領域が、透過領域33になることである。   In the imaging apparatus 100 according to the embodiment having the above-described multifocal lens 11a or 11b, the free-form aperture stop 12 is disposed closer to the subject than the multifocal lens 11a or 11b. However, the free-form aperture stop 12 may be disposed closer to the image sensor 13 than the multifocal lens 11a or 11b, and may be adjacent to the multifocal lens 11a or 11b. Also in this case, the focus control unit 24 sets the transmission area 33 of the free-form aperture stop 12 based on the distance to the subject obtained from the imaging device control unit 22 or the like to a lens determined according to the distance to the subject to be focused. Control is performed so as to correspond to the area 35. In this case, that the transmission area 33 corresponds to the lens area 35 means that the area of the free-form aperture stop 12 where the light transmitted through the lens area 35 determined according to the distance to the subject to be focused enters the transmission area 33. That is.

(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus read and execute the program. It can also be realized by the following processing. Further, it can be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、上記の実施形態や変形例を任意に組み合わせてもよい。   As described above, the present invention has been described with the embodiment. However, the above embodiment is merely an example of the embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is interpreted in a limited manner. It must not be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features. Further, the above embodiments and modifications may be arbitrarily combined.

以上、上述した実施形態によれば、レンズに応じた撮像センサを必要とすることなく、高速に合焦することができる。   As described above, according to the above-described embodiment, focusing can be performed at high speed without requiring an imaging sensor corresponding to a lens.

100 撮像装置
11a 多焦点レンズ
11b 多焦点レンズ
12 自由形状開口絞り
13 映像センサ
14 被写体側レンズ
15 像側レンズ
22 撮像装置制御部
24 焦点制御部
REFERENCE SIGNS LIST 100 imaging device 11a multifocal lens 11b multifocal lens 12 free-form aperture stop 13 image sensor 14 subject-side lens 15 image-side lens 22 imaging device controller 24 focus controller

Claims (13)

焦点を合わせる被写体までの距離に応じた複数のレンズ領域が定められたレンズと、
前記複数のレンズ領域の何れかを透過した光のみを撮像センサに入射させ、前記撮像センサに入射する光が透過する前記レンズのレンズ領域を変更可能な制限部材と、
を有する光学装置。
A lens in which a plurality of lens areas are determined according to a distance to a subject to be focused;
Limiting member capable of changing only the light transmitted through any of the plurality of lens areas to the image sensor, and changing the lens area of the lens through which the light incident on the image sensor is transmitted,
An optical device having:
前記制限部材は、前記レンズの光軸上に配置され、変更可能な第1の領域と前記第1の領域以外の第2の領域とを有し、前記第1の領域に入射する光のみを前記レンズの光軸の方向に進めることで、前記複数のレンズ領域の何れかを透過した光のみを前記撮像センサに入射させる請求項1記載の光学装置。   The restriction member is disposed on the optical axis of the lens, has a first region that can be changed, and a second region other than the first region, and restricts only light incident on the first region. The optical device according to claim 1, wherein only light transmitted through any of the plurality of lens regions is incident on the image sensor by advancing in a direction of an optical axis of the lens. 前記制限部材は、複数の液晶シャッタを有し、前記第1の領域の液晶シャッタは光を透過し、前記第2の領域の液晶シャッタは光を遮断する請求項2記載の光学装置。   The optical device according to claim 2, wherein the restricting member has a plurality of liquid crystal shutters, and the liquid crystal shutter in the first area transmits light, and the liquid crystal shutter in the second area blocks light. 前記制限部材は、前記レンズよりも被写体側に配置され、前記第1の領域を透過した光が前記レンズに入射する請求項2又は3記載の光学装置。   The optical device according to claim 2, wherein the restricting member is disposed closer to a subject than the lens, and light transmitted through the first region is incident on the lens. 前記制限部材は、前記第1の領域に入射した光を前記レンズの方向に反射させて前記レンズの光軸を折り曲げ、前記第2の領域に入射した光を前記レンズの方向とは異なる方向に反射させる請求項2記載の光学装置。   The restricting member reflects the light incident on the first area in the direction of the lens, folds the optical axis of the lens, and directs the light incident on the second area in a direction different from the direction of the lens. The optical device according to claim 2, which reflects light. 前記制限部材は、複数のデジタルマイクロミラーデバイスを有し、前記第1の領域のデジタルマイクロミラーデバイスは光を前記レンズの方向に反射させ、前記第2の領域のデジタルマイクロミラーデバイスは前記レンズの方向とは異なる方向に反射させる請求項5記載の光学装置。   The restriction member has a plurality of digital micromirror devices, the first area of digital micromirror devices reflects light in the direction of the lens, and the second area of digital micromirror devices of the lens. 6. The optical device according to claim 5, wherein the light is reflected in a direction different from the direction. 焦点を合わせる被写体までの距離に基づいて、前記第1の領域の位置と大きさとを制御する制御手段を更に有する請求項2乃至6何れか1項記載の光学装置。   The optical device according to claim 2, further comprising a control unit configured to control a position and a size of the first area based on a distance to a subject to be focused. 前記制御手段は、焦点を合わせる被写体までの距離と、更に被写体の照度とに基づいて、前記第1の領域の位置と大きさとを制御する請求項7記載の光学装置。   The optical device according to claim 7, wherein the control unit controls a position and a size of the first area based on a distance to a subject to be focused and illuminance of the subject. 前記制御手段は、被写体の照度が第1の照度より高い第2の照度の場合、前記第1の照度の場合よりも前記第1の領域が小さくなるよう制御する請求項7又は8記載の光学装置。   9. The optical device according to claim 7, wherein the control unit controls the first area to be smaller when the illuminance of the subject is the second illuminance higher than the first illuminance than when the illuminance of the subject is the first illuminance. 10. apparatus. 前記制御手段は、焦点を合わせる被写体までの距離と、更に前記レンズの光軸上に配置されたレンズの特性とに基づいて、前記第1の領域の位置と大きさとを制御する請求項7乃至9何れか1項記載の光学装置。   The control unit controls a position and a size of the first area based on a distance to a subject to be focused and characteristics of a lens disposed on an optical axis of the lens. 10. The optical device according to any one of claims 9 to 10. 前記レンズとは異なる位置で複数の他のレンズを保持するレンズ保持部材を更に有し、
前記レンズ保持部材は、前記複数の他のレンズの中の何れかの他のレンズを、前記レンズの光軸上に配置する請求項1乃至10何れか1項記載の光学装置。
A lens holding member that holds a plurality of other lenses at positions different from the lens,
The optical device according to claim 1, wherein the lens holding member arranges any one of the plurality of other lenses on an optical axis of the lens.
前記レンズは、第1のパワーの位置と前記第1のパワーより大きい第2のパワーの位置との間で連続的にパワーが変化する請求項1乃至11何れか1項記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 1 to 11, wherein the power of the lens continuously changes between a position of a first power and a position of a second power larger than the first power. 前記撮像センサと、
前記撮像センサの出力信号に基づいて画像を生成する生成手段と、
を更に有する請求項1乃至12何れか1項記載の光学装置。
The image sensor;
Generating means for generating an image based on an output signal of the image sensor,
The optical device according to claim 1, further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022059279A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-24 株式会社ジャパンディスプレイ Camera module

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