JP2023028357A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図ることのできる撮像装置を提供する。又は、単眼カメラを用いて立体像を撮影することのできる撮像装置を提供する。【解決手段】 撮像装置は、筐体５と、照明装置ＥＭと、少なくとも１つのレンズ２ａを有する光学系２と、液晶パネルＰＮＬと、光学系とともにカメラ１を構成する撮像素子３と、を備える。液晶パネルＰＮＬの入射光制御領域は、第１領域と、上記第１領域からずれて位置した第２領域と、上記第１領域及び上記第２領域以外の第３領域と、を有している。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、撮像装置に関する。

体内、管等の狭い空間の内部に挿入して使用される装置として、撮影装置が知られている。例えば、体内を撮影するための撮影装置として、内視鏡が知られている。内視鏡は、本体と、その本体に接続された接続ケーブルと、を有している。内視鏡を使用する際、内視鏡の本体を体内に挿入した後、接続ケーブルを体内にさらに挿入する前進動作や、接続ケーブルを体内から引き出す後退動作が行われる。

本体は、筒状の筐体と、筐体に収容された２つのカメラと、を有している。筐体は、一端面と、一端面の反対側の他端面と、を有している。筐体の一端面には、２つのカメラレンズを露出させるための２つの入射口が形成されている。筐体の他端面には接続ケーブルを通すための挿通口が形成され、接続ケーブルは筐体の内部にて２つのカメラとそれぞれ接続されている。上記の内視鏡は、２眼カメラを用いて体内を撮影することができ、立体画像や立体映像を撮影することができる。

特開２００５－３４６５４号公報 特表２０１４－５０２１７４号公報

本実施形態は、小型化を図ることのできる撮像装置を提供する。又は、単眼カメラを用いて立体像を撮影することのできる撮像装置を提供する。

一実施形態に係る撮像装置は、
中心軸線を含む筒状の形状と、前記中心軸線に沿った方向における一端面に開口した出射口及び入射口と、を有する筐体と、前記筐体に収容され、前記出射口に対向し、前記出射口を通して前記一端面の前方を照明する照明装置と、前記筐体に収容され、前記入射口に対向し、少なくとも１つのレンズを有する光学系と、前記光学系より前記筐体の外側の近傍に位置し、入射光制御領域を有し、前記一端面に垂直な方向からみた場合に前記入射口の全体及び前記光学系の全体をそれぞれ覆った液晶パネルと、前記筐体に収容され、前記光学系とともにカメラを構成し、前記筐体の外側から、前記入射口、前記液晶パネルの前記入射光制御領域、及び前記光学系を介して入射される光の情報を取得する撮像素子と、を備え、前記入射光制御領域は、第１領域と、前記第１領域からずれて位置した第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域以外の第３領域と、を有する。

また、一実施形態に係る撮像装置は、
中心軸線を含む筒状の形状と、前記中心軸線に沿った方向における一端面に開口した出射口及び入射口と、を有する筐体と、前記筐体に収容され、前記出射口に対向し、前記出射口を通して前記一端面の前方を照明する照明装置と、前記筐体に収容され、前記入射口に対向し、少なくとも１つのレンズを有する光学系と、前記光学系より前記筐体の外側の近傍に位置し、入射光制御領域を有し、前記一端面に垂直な方向からみた場合に前記入射口の全体及び前記光学系の全体をそれぞれ覆った液晶パネルと、前記筐体に収容され、前記光学系とともにカメラを構成し、前記筐体の外側から、前記入射口、前記液晶パネルの前記入射光制御領域、及び前記光学系を介して入射される光の情報を取得する撮像素子と、を備え、前記液晶パネルは、前記入射光制御領域を光制御パターンに切替え、前記光制御パターンに切替える際、前記入射光制御領域にて分散して位置した複数の第１領域を非透過状態に設定し、前記入射光制御領域のうち前記複数の第１領域以外の複数の第２領域を透過状態に設定する。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。 図２は、上記撮像装置を示す側面図である。 図３は、図２に示した本体の一部を示す断面図である。 図４は、図３に示した本体を一端面に垂直な方向からみた正面図である。 図５は、図１、図３及び図４に示した液晶パネルを示す平面図である。 図６は、図５に示した第１基板及び駆動回路を示す平面図である。 図７は、図５に示した第２基板を示す平面図である。 図８は、図５の線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った液晶パネルを示す断面図である。 図９は、上記液晶パネルを示す平面図であり、入射光制御領域が第１光制御パターンに設定されている状態を示す図である。 図１０は、上記液晶パネルを示す平面図であり、上記入射光制御領域が第２光制御パターンに設定されている状態を示す図である。 図１１は、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第１駆動方法を説明するための図であり、上記入射光制御領域に設定するパターンと、上記撮像装置のカメラの露光期間と、上記第１基板の複数の電極に印加する電圧の極性と、上記制御回路によって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。 図１２は、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第２駆動方法を説明するための図であり、上記パターンと、上記露光期間と、上記極性と、上記画像と、を示すタイミングチャートである。 図１３は、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第３駆動方法を説明するための図であり、上記パターンと、上記露光期間と、上記極性と、上記画像と、を示すタイミングチャートである。 図１４Ａは、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第４駆動方法を説明するための図であり、上記パターンと、上記露光期間と、上記極性と、上記画像と、を示すタイミングチャートである。 図１４Ｂは、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第４－１駆動方法を説明するための図であり、上記パターンと、上記露光期間と、上記極性と、上記画像と、を示すタイミングチャートである。 図１５は、上記第１の実施形態の撮像装置の制御回路による第５駆動方法を説明するための図であり、上記パターンと、上記露光期間と、上記極性と、上記画像と、を示すタイミングチャートである。 図１６は、第２の実施形態に係る撮像装置の液晶パネルを示す平面図である。 図１７は、図１６に示した第１基板及び駆動回路を示す平面図である。 図１８は、上記第２の実施形態に係る液晶パネルを示す平面図であり、入射光制御領域が光制御パターンに設定されている状態を示す図である。 図１９は、上記第２の実施形態の撮像装置の制御回路による第１駆動方法を説明するための図であり、上記入射光制御領域に設定するパターンと、上記撮像装置のカメラの露光期間と、上記第１基板の複数の電極に印加する電圧の極性と、上記制御回路によって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。 図２０は、上記第２の実施形態の撮像装置の制御回路による第２駆動方法を説明するための図であり、上記入射光制御領域に設定するパターンと、上記撮像装置のカメラの露光期間と、上記第１基板の複数の電極に印加する電圧の極性と、上記制御回路によって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。 図２１は、上記第２の実施形態の撮像装置の制御回路による第３駆動方法を説明するための図であり、上記入射光制御領域に設定するパターンと、上記撮像装置のカメラの露光期間と、上記第１基板の複数の電極に印加する電圧の極性と、上記制御回路によって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。 図２２は、上記第２の実施形態の一変形例に係る液晶パネルを示す平面図である。 図２３は、上記変形例に係る液晶パネルの第１基板及び駆動回路を示す平面図である。

以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１の実施形態）
まず、本第１の実施形態について説明する。図１は、本第１の実施形態の撮像装置１００を示すブロック図である。撮像装置１００は、体内、管等の狭い空間の内部に挿入して使用される。本第１の実施形態の撮像装置１００は、体内を撮影するための内視鏡である。

図１に示すように、撮像装置１００は、照明装置ＥＭと、カメラ１と、液晶パネルＰＮＬと、駆動回路ＤＣと、制御回路ＣＣと、記憶媒体ＳＭと、を備えている。制御回路ＣＣは、照明装置ＥＭ、液晶パネルＰＮＬ、カメラ１、及び記憶媒体ＳＭに接続されている。

駆動回路ＤＣは、液晶パネルＰＮＬに実装され、液晶パネルＰＮＬを介して制御回路ＣＣに接続されている。なお、撮像装置１００は、制御回路ＣＣ及び液晶パネルＰＮＬが駆動回路ＤＣを介して接続される電気系統を有してもよい。制御回路ＣＣは、駆動回路ＤＣ、液晶パネルＰＮＬ、照明装置ＥＭ、及びカメラ１の駆動を制御する。制御回路ＣＣは、カメラ１で検出したデータ（例えば、画像データ）を記憶媒体ＳＭに記憶させることができる。

図２は、撮像装置１００を示す側面図である。図２に示すように、撮像装置１００は、本体１０１と、本体１０１に接続された接続ケーブル１０２と、を有している。本体１０１は、筐体５を有している。筐体５は、中心軸線ＡＸを含む筒状の形状を有している。筐体５は、筒部６と、筒部６の一端を塞いだ端板７と、筒部６の他端を塞いだ端板８と、を有している。筒部６、端板７、及び端板８は、一体に形成されている。端板７，８は、それぞれ円形板である。

筐体５は、中心軸線ＡＸに沿った方向における一端に位置した一端面Ｓ１と、一端面Ｓ１の反対側の他端面Ｓ２と、を有している。端板７は一端面Ｓ１を持ち、端板８は他端面Ｓ２を持っている。端板８に貫通孔が形成され、他端面Ｓ２に上記貫通孔につながった挿通口Ｏｓが開口している。接続ケーブル１０２は、筐体５の挿通口Ｏｓを通り、筐体５に固定されている。

本実施形態において、上記制御回路ＣＣは筐体５の内部に位置し、接続ケーブル１０２は制御回路ＣＣに接続されている。なお、制御回路ＣＣは、筐体５の外側に位置してもよい。その場合、接続ケーブル１０２は、制御回路ＣＣと、照明装置ＥＭ、液晶パネルＰＮＬ、カメラ１等の電子部品と、を接続するものである。
撮像装置１００を使用する際、本体１０１を体内に挿入した後、接続ケーブル１０２を体内にさらに挿入する前進動作や、接続ケーブル１０２を体内から引き出す後退動作が行われる。

図３は、図２に示した本体１０１の一部を示す断面図である。図３に示すように、筐体５は、一端面Ｓ１に開口した出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉを有している。出射口Ｏｏは端板７に形成された貫通孔につながり、入射口Ｏｉは端板７に形成された別の貫通孔につながっている。本実施形態において、一端面Ｓ１は、平面であり、中心軸線ＡＸに垂直な平面に平行である。但し、一端面Ｓ１は、中心軸線ＡＸに垂直な平面に対して傾斜してもよい。

照明装置ＥＭは、筐体５に収容され、筐体５に固定されている。照明装置ＥＭは出射口Ｏｏに対向している。例えば、照明装置ＥＭは、端板７の一端面Ｓ１とは反対側の面に固定されている。照明装置ＥＭは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、白色の照明光（可視光）を出射する。照明装置ＥＭは、出射口Ｏｏを通して一端面Ｓ１の前方を照明するように構成されている。そのため、照明装置ＥＭは、カメラ１で撮影する被写体を照明することができる。

カメラ１は、光学系２及び撮像素子（イメージセンサ）３を有している。光学系２は、筐体５に収容され、筐体５に固定されている。光学系２は、少なくとも１つのレンズ２ａを有している。光学系２は入射口Ｏｉと対向している。
撮像素子３は、筐体５に収容され、筐体５に固定されている。撮像素子３の駆動は、図１に示した制御回路ＣＣにより制御される。光学系２は、入射口Ｏｉと撮像素子３との間に位置している。撮像素子３は、光学系２とともにカメラ１を構成している。なお、撮像素子３及び光学系２はモジュールに組立てられてもよく、その場合、上記モジュールが筐体５に収容され、筐体５に固定される。

液晶パネルＰＮＬは、光学系２より筐体５の外側の近傍に位置し、筐体５に固定されている。液晶パネルＰＮＬは入射口Ｏｉと対向している。なお、光学系２は、液晶パネルＰＮＬと撮像素子３との間に位置している。本実施形態において、液晶パネルＰＮＬは、筐体５に収容され、端板７の一端面Ｓ１とは反対側の面に固定されている。

端板７、液晶パネルＰＮＬ、光学系２、及び撮像素子３は、この順番で中心軸線ＡＸに沿った方向に並んでいる。撮像素子３は、筐体５の外側から、入射口Ｏｉ、液晶パネルＰＮＬの入射光制御領域、及び光学系２を介して入射される光の情報を取得することができる。なお、上記入射光制御領域の詳細については後述する。

図４は、図３に示した本体１０１を一端面Ｓ１に垂直な方向からみた正面図である。図中、中心軸線ＡＸを通る直線を一点鎖線で示している。
図４に示すように、出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉは、それぞれ円形の形状を有している。本実施形態において、出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉは、それぞれ真円の形状を有している。中心軸線ＡＸに平行な方向から出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉをみた場合、入射口Ｏｉのサイズは、出射口Ｏｏのサイズより大きい。

出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉは、一端面Ｓ１の直径方向ｄ１に並んでいる。そのため、出射口Ｏｏ及び入射口Ｏｉが直径方向ｄ１に並んでいない場合と比較し、一端面Ｓ１を縮小することができ、ひいては本体１０１の小型化を図ることができる。
また、撮像装置１００は単眼カメラで被写体を撮影するように構成されている。一端面Ｓ１に開口した入射口は、カメラ１用の１つの入射口Ｏｉである。一端面Ｓ１に複数の入射口を開口させる場合と比較し、一端面Ｓ１を縮小することができ、ひいては本体１０１の小型化を図ることができる。

照明装置ＥＭは、出射口Ｏｏの全体に対向している。液晶パネルＰＮＬは、互いに直交する方向Ｘ及び方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に平行な平面を有している。本実施形態において、Ｘ－Ｙ平面は、一端面Ｓ１と平行である。液晶パネルＰＮＬは、一端面Ｓ１に垂直な方向からみた場合に入射口Ｏｉの全体及び光学系２の全体をそれぞれ覆っている。
なお、光学系２は円形の形状を有し、光学系２（レンズ２ａ）の中心は中心軸線ＡＸから偏心している。液晶パネルＰＮＬのサイズは光学系２のサイズより大きい。

撮像装置１００は、配線基板Ｆをさらに備えている。配線基板Ｆは、例えばフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ： flexible printed circuit）で形成されている。配線基板Ｆは筐体５に収容されている。交差方向ｄ２に光学系２から外れた領域において、配線基板Ｆは、液晶パネルＰＮＬに連結されている。直径方向ｄ１に光学系２から外れた領域において配線基板Ｆが液晶パネルＰＮＬに連結されている場合と比較し、一端面Ｓ１を縮小することができ、ひいては本体１０１の小型化を図ることができる。

配線基板Ｆと液晶パネルＰＮＬとの接続には、例えば、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、液晶パネルＰＮＬの複数のパッドと、配線基板Ｆの複数のパッドとの電気的接続が確保され、配線基板Ｆが液晶パネルＰＮＬに固定される。
なお、交差方向ｄ２は直径方向ｄ１に交差する方向である。本実施形態において、交差方向ｄ２は直径方向ｄ１に直交している。但し、交差方向ｄ２は直径方向ｄ１に９０°以外の角度で交差してもよい。また、交差方向ｄ２は方向Ｘと平行であり、直径方向ｄ１は方向Ｙと平行である。

図５は、図１、図３及び図４に示した液晶パネルＰＮＬを示す平面図である。図５に示すように、液晶パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２とを有している。第２基板ＳＵＢ２は、円形の形状を有している。第１基板ＳＵＢ１は、第２基板ＳＵＢ２に完全に重なった円形部と、上記円形部から突出し、第２基板ＳＵＢ２に重なっていない突出部とを有している。

第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とが重なった領域において、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡと、遮光領域ＬＳＡとを有している。入射光制御領域ＰＣＡは、円形の形状を有している。遮光領域ＬＳＡは、入射光制御領域ＰＣＡの外側に位置し、円形枠状の形状を有している。図５において、遮光領域ＬＳＡにはドットパターンを付している。

入射光制御領域ＰＣＡは、第１領域ＴＡ１と、第１領域ＴＡ１からずれて位置した第２領域ＴＡ２と、第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２以外の第３領域ＴＡ３と、を有している。第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、楕円の形状を有している。但し、第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、楕円以外の円形としての真円や、円形以外の形状を有してもよい。

第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、サイズ（面積）及び形状に関して同一である。但し、第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、サイズ及び形状に関して互いに異なってもよい。

第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、方向Ｘから反時計回りに４５°傾斜した方向に間隔を空けて並べられている。第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、方向Ｘから反時計回りに４５°傾斜した方向に並べられていなくともよい。第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２のそれぞれの重心が入射光制御領域ＰＣＡの重心ＣＮからずれて位置し、第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２が互いに完全に重なっていなければよい。そのため、第１領域ＴＡ１及び第２領域ＴＡ２は、接してもよく、部分的に重なってもよい。なお、入射光制御領域ＰＣＡの重心ＣＮは、入射光制御領域ＰＣＡの中心である。

図６は、図５に示した第１基板ＳＵＢ１及び駆動回路ＤＣを示す平面図である。図６及び図５に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、基材１０と、第１電極Ｅ１と、第２電極Ｅ２と、第３電極Ｅ３と、導電層ＣＬと、複数の配線Ｌと、ＯＬＢ（outer lead bonding）の複数のパッドｐと、を有している。第１電極Ｅ１は第１領域ＴＡ１に位置し、第２電極Ｅ２は第２領域ＴＡ２に位置し、第３電極Ｅ３は第３領域ＴＡ３に位置している。第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３は、互いに絶縁距離を置いて設けられている。第３電極Ｅ３は、入射光制御領域ＰＣＡと遮光領域ＬＳＡとの境界を跨いで設けられている。

導電層ＣＬは、遮光領域ＬＳＡに位置し、第３電極Ｅ３に絶縁距離を置いて設けられている。複数のパッドｐは、基材１０の上方に設けられ、第２基板ＳＵＢ２と対向していない領域に並べられている。駆動回路ＤＣは、第１基板ＳＵＢ１に実装され、第２基板ＳＵＢ２と対向していない領域に位置している。複数の配線Ｌは、各々の電極Ｅと駆動回路ＤＣとを接続したり、各々のパッドｐと駆動回路ＤＣとを接続したり、導電層ＣＬとパッドｐとを接続したり、している。

駆動回路ＤＣは、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３を駆動する。なお、駆動回路ＤＣは、制御回路ＣＣに組込まれてもよい。その場合、各々の電極Ｅは、配線Ｌを介して対応するパッドｐに接続されていればよい。

図７は、図５に示した第２基板ＳＵＢ２を示す平面図である。図７に示すように、第２基板ＳＵＢ２は、基材２０と、遮光層ＳＬと、対向電極ＣＥと、を有している。対向電極ＣＥは、入射光制御領域ＰＣＡに位置している。対向電極ＣＥは、入射光制御領域ＰＣＡと遮光領域ＬＳＡとの境界を跨いで設けられている。

対向電極ＣＥは、遮光領域ＬＳＡに突出した突出部ＣＥＥを有している。突出部ＣＥＥは、平面視にて、第１基板ＳＵＢ１の導電層ＣＬに重なっている。突出部ＣＥＥは、図示しない導電材を介して導電層ＣＬに電気的に接続されている。これにより、制御回路ＣＣは、パッドｐ、配線Ｌ、導電層ＣＬ等を介して対向電極ＣＥにコモン電圧Ｖｃｏｍを印加することができる。

遮光層ＳＬは、遮光領域ＬＳＡに位置している。遮光層ＳＬは、円環の形状を有している。遮光層ＳＬの内周縁は、入射光制御領域ＰＣＡの輪郭と一致している。本実施形態において、入射光制御領域ＰＣＡに遮光層は設けられていない。但し、第１電極Ｅ１と第３電極Ｅ３との境界、及び第２電極Ｅ２と第３電極Ｅ３との境界に、それぞれ遮光層が設けられてもよい。

図８は、図５の線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った液晶パネルＰＮＬを示す断面図である。図８に示すように、液晶パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２の他に、液晶層ＬＣ、シール材ＳＥ、偏光板ＰＬ１、及び偏光板ＰＬ２を備えている。液晶パネルＰＮＬは、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モードに対応した構成を備えている。ここでの基板主面とは、Ｘ－Ｙ平面に平行な面である。又は、液晶パネルＰＮＬは、基板主面に沿った横電界を利用する表示モード、基板主面に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、さらには、上記の横電界、縦電界、及び傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応したいずれの構成を備えていてもよい。

シール材ＳＥは、遮光領域ＬＳＡに位置し、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とを接合している。液晶層ＬＣは、入射光制御領域ＰＣＡに位置し、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及びシール材ＳＥで囲まれた空間に形成されている。

第１基板ＳＵＢ１は、絶縁層１１，１２、配向膜ＡＬ１等をさらに備えている。第２基板ＳＵＢ２は、方向Ｚにて第１基板ＳＵＢ１と対向し、第１基板ＳＵＢ１に隙間を置いて配置され、透明層ＯＣ、配向膜ＡＬ２等をさらに備えている。基材１０及び基材２０は、ガラス基板や可撓性の樹脂基板などの透明基板である。

絶縁層１１は基材１０の上に設けられ、絶縁層１２は絶縁層１１の上に設けられている。なお、図６に示した配線Ｌは、例えば絶縁層１１と絶縁層１２との間に位置している。第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３は、絶縁層１２の上に設けられている。第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）等の透明な導電材料で形成されている。

なお、図６に示した導電層（ＣＬ）も、第１電極Ｅ１等と同様に、絶縁層１２の上に透明な導電材料で形成されている。配向膜ＡＬ１は、絶縁層１２、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３の上に形成され、導電層（ＣＬ）を覆っていない。

一方、第２基板ＳＵＢ２において、遮光層ＳＬ、透明層ＯＣ、対向電極ＣＥ、及び配向膜ＡＬ２は、基材２０の第１基板ＳＵＢ１側に順に形成されている。対向電極ＣＥは、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明な導電材料で形成されている。配向膜ＡＬ２は、対向電極ＣＥを覆っている。配向膜ＡＬ１，ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。

偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２は、少なくとも入射光制御領域ＰＣＡに位置し、第１基板ＳＵＢ１、液晶層ＬＣ、及び第２基板ＳＵＢ２を挟んでいる。なお、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡにて、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２以外の光学シートをさらに備えてもよい。

液晶パネルＰＮＬの方式は、オフ状態で光を遮蔽する、いわゆるノーマリーブラック方式である。
入射光制御領域ＰＣＡにおいて、電極Ｅと対向電極ＣＥとの間に電圧がかからない状態で、偏光板ＰＬ２（又は偏光板ＰＬ１）の透過容易軸に対して、液晶分子の配向軸（進相軸）が直交し、又は平行である。そのため、液晶層ＬＣに電圧がかからない状態では、液晶層ＬＣにおいて位相差が生じないため、偏光板ＰＬ２と偏光板ＰＬ１の透過容易軸が直交していることから光が遮蔽される（ノーマリーブラック方式）。

液晶パネルＰＮＬの方式は、オン状態で光を遮蔽する（オフ状態で光を透過させる）、いわゆるノーマリーホワイト方式であってもよい。入射光制御領域ＰＣＡでは、電極Ｅと対向電極ＣＥとの間に電圧がかからない状態で光が透過する（ノーマリーホワイト方式）。

図９は、液晶パネルＰＮＬを示す平面図であり、入射光制御領域ＰＣＡが第１光制御パターンＡに設定されている状態を示す図である。図１０は、液晶パネルＰＮＬを示す平面図であり、入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに設定されている状態を示す図である。

図９の入射光制御領域ＰＣＡにおいて、透過領域Ｔ１は第２領域ＴＡ２及び第３領域ＴＡ３であり、非透過領域Ｔ２は第１領域ＴＡ１である。
図１０の入射光制御領域ＰＣＡにおいて、透過領域Ｔ１は第１領域ＴＡ１及び第３領域ＴＡ３であり、非透過領域Ｔ２は第２領域ＴＡ２である。

図９及び図１０に示すように、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡと第２光制御パターンＢとの間で交互に切替えることができる。液晶パネルＰＮＬは、第１光制御パターンＡに切替える際、第１領域ＴＡ１を非透過状態に設定し、第２領域ＴＡ２及び第３領域ＴＡ３のそれぞれを透過状態に設定する。液晶パネルＰＮＬは、第２光制御パターンＢに切替える際、第２領域ＴＡ２を非透過状態に設定し、第１領域ＴＡ１及び第３領域ＴＡ３のそれぞれを透過状態に設定する。そのため、入射光制御領域ＰＣＡに、後述するＣＡＰを形成することができる。
ここで、非透過状態とは、可視光を遮蔽する遮光状態、又は上記透過状態より透過率の低い状態を言う。

図９、図１０、及び図３に示すように、制御回路ＣＣは、第１光制御パターンＡを持つ液晶パネルＰＮＬ、光学系２、及び撮像素子３にて被写体を第１撮影した第１画像情報を取得する。また、制御回路ＣＣは、第２光制御パターンＢを持つ液晶パネルＰＮＬ、光学系２、及び撮像素子３にて被写体を第２撮影した第２画像情報を取得する。これにより、制御回路ＣＣは、上記第１画像情報及び上記第２画像情報に基づいて、被写体の画像と、撮像素子３から被写体までの距離と、を導出することができる。

言い換えると、図９の入射光制御領域ＰＣＡと図１０の入射光制御領域ＰＣＡとは、互いにパターンの異なる一対の符号化開口（ＣＡＰ：Coded Aperture Pair）を形成している。そのため、上記カメラ１は、図９の符号化開口を透過した光の情報と、図１０の符号化開口を透過した光の情報と、を取得することができる。カメラ１で検出した光の情報は、カメラ１（撮像素子３）から被写体までの距離の情報を含んでいる。これにより、上述した制御回路ＣＣは、カメラ１で２種類（複数種類）撮影した画像（情報）に基づいて、カメラ１から被写体までの距離を導出（測定）することができる。

また、制御回路ＣＣは、被写体の画像情報と、カメラ１から被写体までの距離のデータと、を関連付けて記憶媒体ＳＭに記憶させることができる。
入射光制御領域ＰＣＡに形成する符号化開口のパターンは、カメラ１から被写体までの距離及び解像度の要求にあうように適宜選択可能である。

その他、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡ及び第２光制御パターンＢ以外に切替えることも可能である。
液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを光透過パターンＰＴｔに切替えたり、遮光パターンＰＴｓに切替えたり、することができる。液晶パネルＰＮＬは、光透過パターンＰＴｔに切替える際、第１領域ＴＡ１、第２領域ＴＡ２、及び第３領域ＴＡ３の全てを透過状態に設定する。液晶パネルＰＮＬは、遮光パターンＰＴｓに切替える際、第１領域ＴＡ１、第２領域ＴＡ２、及び第３領域ＴＡ３の全てを非透過状態に設定する。

例えば、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを、第１光制御パターンＡと、第２光制御パターンＢと、光透過パターンＰＴｔとの間で切替えることができる。制御回路ＣＣは、入射光制御領域ＰＣＡを光透過パターンＰＴｔに切替えた際にカメラ１にて被写体の画像情報を取得し、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡ及び第２光制御パターンＢに切替えた際にカメラ１にて距離のデータを取得し、上記画像情報と上記距離のデータとを関連付けることができる。
本実施形態の撮像装置１００は、上記のように構成されている。

次に、本実施形態の制御回路ＣＣによる複数の駆動方法について説明する。以下、複数の駆動方法の一部である、第１駆動方法、第２駆動方法、第３駆動方法、第４駆動方法、及び第５駆動方法について例示的に説明する。

（第１駆動方法）
まず、第１駆動方法について説明する。図１１は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第１駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１１に示すように、１フレーム期間Ｐｆは、カメラ１（撮像素子３）から被写体までの距離を導出するために必要な期間である。第１駆動方法において、１フレーム期間Ｐｆは、１／６０秒間であり、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡに切替えて行う１回の撮影と、入射光制御領域ＰＣＡを第２光制御パターンＢに切替えて行う１回の撮影と、を行う期間である。

入射光制御領域ＰＣＡのパターンに対応付けて、制御回路ＣＣは、カメラ１のシャッタを開く期間（カメラ１の露光期間）を調整している。制御回路ＣＣは、入射光制御領域ＰＣＡが第１光制御パターンＡに切替えられた期間にカメラ１のシャッタを開き、入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに切替えられた期間にカメラ１のシャッタを再び開いている。

入射光制御領域ＰＣＡの各々のパターンに対応するカメラ１の露光期間は、実質的に１／１２０秒間であり、１／２４０秒間である場合と比較して、撮像素子３に光を取り込む期間を長くとることができる。
制御回路ＣＣは、１フレーム期間Ｐｆに、カメラ１から被写体までの距離を導出することができ、被写体の一の画像を併せて導出することができる。

この第１駆動方法を連続する複数のフレーム期間Ｐｆに適用することで、カメラ１から被写体までの距離の変化、及び被写体（撮影対象）の変化を得ることができる。そのため、制御回路ＣＣは、距離の情報が付随した被写体の映像を得ることができる。

制御回路ＣＣは、対向電極ＣＥにコモン電圧Ｖｃｏｍを印加する。駆動回路ＤＣは、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３に、それぞれ制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、少なくとも第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２を対象に極性反転駆動を行う。少なくとも第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２に与える制御信号の極性は、１フレーム期間Ｐｆ毎に反転される。

液晶パネルＰＮＬの方式がノーマリーブラック方式である場合、駆動回路ＤＣは、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、及び第３電極Ｅ３の全てを対象に極性反転駆動を行う。ここで、コモン電圧Ｖｃｏｍより正の電圧レベルの制御信号を正極性制御信号、コモン電圧Ｖｃｏｍより負の電圧レベルの制御信号を負極性制御信号、コモン電圧Ｖｃｏｍと同一の電圧レベルの制御信号を基準制御信号、とする。

駆動回路ＤＣは、連続する２フレーム期間に行う次の事項（１）乃至（４）に沿った駆動を繰り返し行うことができる。
（１）駆動回路ＤＣは、第１電極Ｅ１に基準制御信号を与え、第２電極Ｅ２及び第３電極Ｅ３に正極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、正極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡに設定することができる。
（２）続いて、駆動回路ＤＣは、第２電極Ｅ２に基準制御信号を与え、第１電極Ｅ１及び第３電極Ｅ３に正極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、正極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを第２光制御パターンＢに切替えることができる。

（３）次いで、駆動回路ＤＣは、第１電極Ｅ１に基準制御信号を与え、第２電極Ｅ２及び第３電極Ｅ３に負極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、負極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡに切替えることができる。
（４）その後、駆動回路ＤＣは、第２電極Ｅ２に基準制御信号を与え、第１電極Ｅ１及び第３電極Ｅ３に負極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、負極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを第２光制御パターンＢに切替えることができる。
第１駆動方法の実施例では１フレーム期間Ｐｆを１／６０秒間としたが、１フレーム期間Ｐｆを１／１２０秒、または１／２４０秒としても良い。

（第２駆動方法）
次に、第２駆動方法について説明する。図１２は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第２駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１２に示すように、少なくとも第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２に与える制御信号の極性が２フレーム期間毎に反転される点で、第２駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。

（第３駆動方法）
次に、第３駆動方法について説明する。図１３は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第３駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１３に示すように、１フレーム期間Ｐｆが１／１２０秒間である点で、第３駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。入射光制御領域ＰＣＡの各々のパターンに対応するカメラ１の露光期間は、実質的に１／２４０秒間であり、１／１２０秒間である場合と比較して、撮像素子３に光を取り込む期間を短くすることができる。

撮像装置１００は、高フレームレートで被写体を撮影することができる。撮像装置１００は、撮像装置１００（本体１０１）の前進動作や後退動作により被写体（撮影対象）が変化する期間、鉗子を操作する期間等に要求されるフレームレートを得ることができる。仮に、カメラ１（撮像素子３）で露光不足が生じる場合、照明装置ＥＭの照度を高くして被写体を照らせばよい。これにより、カメラ１での露光不足を補うことができる。

（第４駆動方法）
次に、第４駆動方法について説明する。図１４Ａは、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第４駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１４Ａに示すように、１／６０秒毎に入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡと第２光制御パターンＢとの間で切替えている点と、少なくとも第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２に与える制御信号の極性が１／３０秒毎に反転される点で、第４駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。
任意の１フレーム期間Ｐｆの後半に入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに切替えられた場合、続く１フレーム期間Ｐｆの前半に入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに保持されてもよい。

（第４－１駆動方法）
次に、第４－１駆動方法について説明する。図１４Ｂは、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第４－１駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１４Ｂに示すように、１／１２０秒毎に入射光制御領域ＰＣＡを第１光制御パターンＡと第２光制御パターンＢとの間で切替えている点と、少なくとも第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２に与える制御信号の極性が１／６０秒毎に反転される点で、第４－１駆動方法は、上記第４駆動方法と相違している。また入射光制御領域ＰＣＡが第１光制御パターンＡ及び第２光制御パターンＢの何れに切替えられる場合も、カメラの露光は１回ずつ行われる点で、第４－１駆動方法は、上記第４駆動方法と相違している。

任意の１フレーム期間Ｐｆの後半に入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに切替えられた場合、続く１フレーム期間Ｐｆの前半に入射光制御領域ＰＣＡが第２光制御パターンＢに保持されてもよい。

（第５駆動方法）
次に、第５駆動方法について説明する。図１５は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第５駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図１５に示すように、各々の１フレーム期間Ｐｆにおいて、入射光制御領域ＰＣＡの各々のパターンに対応するカメラ１の露光期間が１／１２０秒より短く、かつ、露光間隔（撮影間隔）が狭い点で、第５駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。
撮像装置１００（本体１０１）の前進動作や後退動作が行われる期間に被写体を撮影しても、撮影した画像はぼやけ難い。そのため、制御回路ＣＣは、距離に関する精密な情報が付随した被写体の精細な映像を得ることができる。

上記のように構成された第１の実施形態に係る撮像装置１００によれば、撮像装置１００は、上述したＣＡＰを形成することのできる液晶パネルＰＮＬを備えている。そのため、撮像装置１００が単個のカメラ１を備えていても、カメラ１と液晶パネルＰＮＬと組み合わせることで、撮像素子３から被写体までの距離を測定することができ、撮像装置１００は被写体の立体画像や立体映像を撮影することができる。そのため、単眼カメラを用いて立体像を撮影することのできる撮像装置１００を得ることができる。

また、立体画像や立体映像を撮影するため、撮像装置１００は複眼カメラを備えていなくともよい。撮像装置１００が複眼カメラを備えている場合と比較し、本体１０１、ひいては撮像装置１００の小型化を図ることのできる撮像装置１００を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本第２の実施形態について説明する。撮像装置１００は、本第２の実施形態で説明する構成以外、上記第１の実施形態と同様に構成されている。図１６は、本実施形態に係る撮像装置１００の液晶パネルＰＮＬを示す平面図である。図１６において、遮光領域ＬＳＡにはドットパターンを付している。

図１６に示すように、液晶パネルＰＮＬの構成が上記第１の実施形態の液晶パネルの構成と相違している。入射光制御領域ＰＣＡは、入射光制御領域ＰＣＡにて分散して位置した複数の第１領域ＴＡ１と、入射光制御領域ＰＣＡのうち複数の第１領域ＴＡ１以外の複数の第２領域ＴＡ２と、を有している。入射光制御領域ＰＣＡにおいて、複数の第２領域ＴＡ２は纏まっていない。複数の第１領域ＴＡ１及び複数の第２領域ＴＡ２は、特定のパターンを形成している。入射光制御領域ＰＣＡは、四角形の形状を有しているが、円形等、四角形以外の形状を有してもよい。

図１７は、図１６に示した第１基板ＳＵＢ１及び駆動回路ＤＣを示す平面図である。図１７及び図１６に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、基材１０と、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂと、複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄと、導電層ＣＬと、複数の配線Ｌと、ＯＬＢ（outer lead bonding）の複数のパッドｐと、を有している。

各々の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂは、複数の第１領域ＴＡ１のうち対応する一の第１領域ＴＡ１に位置している。各々の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄは、複数の第２領域ＴＡ２のうち対応する一の第２領域ＴＡ２に位置している。第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄは、互いに絶縁距離を置いて設けられている。複数の配線Ｌは、各々の電極Ｅと駆動回路ＤＣとを接続したり、各々のパッドｐと駆動回路ＤＣとを接続したり、導電層ＣＬとパッドｐとを接続したり、している。

駆動回路ＤＣは、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄを駆動する。本実施形態においても、駆動回路ＤＣは、制御回路ＣＣに組込まれてもよい。その場合、各々の電極Ｅは、配線Ｌを介して対応するパッドｐに接続されていればよい。

図１８は、本実施形態に係る液晶パネルＰＮＬを示す平面図であり、入射光制御領域ＰＣＡが光制御パターンＣに設定されている状態を示す図である。
図１８に示すように、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣに切替える。液晶パネルＰＮＬは、光制御パターンＣに切替える際、複数の第１領域ＴＡ１のそれぞれを非透過状態に設定し、複数の第２領域ＴＡ２のそれぞれを透過状態に設定する。透過領域Ｔ１は複数の第２領域ＴＡ２であり、非透過領域Ｔ２は複数の第１領域ＴＡ１である。そのため、入射光制御領域ＰＣＡに、符号化開口（ＣＡ：Coded Aperture）を形成することができる。

図１８及び図３に示すように、制御回路ＣＣは、光制御パターンＣを持つ液晶パネルＰＮＬ、光学系２、及び撮像素子３にて被写体を撮影した画像情報を取得する。これにより、制御回路ＣＣは、上記画像情報に基づいて、被写体の画像と、撮像素子３から被写体までの距離と、を導出することができる。

言い換えると、カメラ１は、図１８に示す入射光制御領域ＰＣＡを透過した光の情報を取得する。図１８に示す特定のパターンを用いることで、例えば、上述した制御回路ＣＣは、カメラ１で１種類取得した情報に基づいて、カメラ１（撮像素子３）から被写体までの距離を導出することができる。

また、制御回路ＣＣは、被写体の画像情報と、カメラ１から被写体までの距離のデータと、を関連付けて記憶媒体ＳＭに記憶させることができる。
入射光制御領域ＰＣＡに形成する符号化開口のパターンは、カメラ１から被写体までの距離及び解像度の要求にあうように適宜選択可能である。

その他、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣ以外に切替えることも可能である。
液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを光透過パターンＰＴｔに切替えたり、遮光パターンＰＴｓに切替えたり、することができる。液晶パネルＰＮＬは、光透過パターンＰＴｔに切替える際、複数の第１領域ＴＡ１及び複数の第２領域ＴＡ２の全てを透過状態に設定する。液晶パネルＰＮＬは、遮光パターンＰＴｓに切替える際、複数の第１領域ＴＡ１及び複数の第２領域ＴＡ２の全てを非透過状態に設定する。

例えば、液晶パネルＰＮＬは、入射光制御領域ＰＣＡを、光制御パターンＣと、光透過パターンＰＴｔとの間で切替えることができる。制御回路ＣＣは、入射光制御領域ＰＣＡを光透過パターンＰＴｔに切替えた際にカメラ１にて被写体の画像情報を取得し、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣに切替えた際にカメラ１にて距離のデータを取得し、上記画像情報と上記距離のデータとを関連付けることができる。
本実施形態の撮像装置１００は、上記のように構成されている。

次に、本実施形態の制御回路ＣＣによる複数の駆動方法について説明する。以下、複数の駆動方法の一部である、第１駆動方法、第２駆動方法、及び第３駆動方法について例示的に説明する。

（第１駆動方法）
まず、第１駆動方法について説明する。図１９は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第１駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。 図１９に示すように、１フレーム期間Ｐｆは、カメラ１（撮像素子３）から被写体までの距離を導出するために必要な期間である。第１駆動方法において、１フレーム期間Ｐｆは、１／６０秒間であり、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣに切替えて行う１回の撮影を行う期間である。

各々の１フレーム期間Ｐｆに対応付けて、制御回路ＣＣは、カメラ１のシャッタを開く期間（カメラ１の露光期間）を調整している。制御回路ＣＣは、任意の１フレーム期間Ｐｆにカメラ１のシャッタを開き、続く別の１フレーム期間Ｐｆに移行した際にカメラ１のシャッタを再び開いている。

各々の１フレーム期間Ｐｆに対応するカメラ１の露光期間は、実質的に１／６０秒間であり、１／１２０秒間である場合と比較して、撮像素子３に光を取り込む期間を長くとることができる。
制御回路ＣＣは、１フレーム期間Ｐｆに、カメラ１から被写体までの距離を導出することができ、被写体の一の画像を併せて導出することができる。

この第１駆動方法を連続する複数のフレーム期間Ｐｆに適用することで、カメラ１から被写体までの距離の変化、及び被写体（撮影対象）の変化を得ることができる。そのため、制御回路ＣＣは、距離の情報が付随した被写体の映像を得ることができる。

制御回路ＣＣは、対向電極ＣＥにコモン電圧Ｖｃｏｍを印加する。駆動回路ＤＣは、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄに、それぞれ制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄの一方の複数の電極を対象に極性反転駆動を行う。少なくとも複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄの一方の複数の電極に与える制御信号の極性は、１フレーム期間Ｐｆ毎に反転される。
液晶パネルＰＮＬの方式がノーマリーブラック方式である場合、駆動回路ＤＣは、複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄを対象に極性反転駆動を行う。

駆動回路ＤＣは、連続する２フレーム期間に行う次の事項（１）及び（２）に沿った駆動を繰り返し行うことができる。
（１）駆動回路ＤＣは、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂに基準制御信号を与え、複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄに正極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、正極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣに設定することができる。
（２）続いて、駆動回路ＤＣは、複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂに引き続き基準制御信号を与え、複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄに負極性制御信号を与える。駆動回路ＤＣは、負極性制御信号等を出力し、入射光制御領域ＰＣＡを光制御パターンＣに設定した状態に保持することができる。

入射光制御領域ＰＣＡに形成する符号化開口は、１種類の光制御パターンＣである。複数の符号化開口の間で切替える必要は無い。そのため、低消費電力化を図ることができる。また、制御回路ＣＣは、光制御パターンＣを利用して取得した１種類の画像情報に基づいて、カメラ１から被写体までの距離を導出することができる。複数種類の画像情報に基づいて上記距離を導出する場合と比較して、上記距離を速やかに導出することができる。
第１駆動方法の実施例では１フレーム期間Ｐｆを１／６０秒間としたが、１フレーム期間Ｐｆを１／１２０秒、または１／２４０秒としても良い。

（第２駆動方法）
次に、第２駆動方法について説明する。図２０は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第２駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図２０に示すように、複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄに与える制御信号の極性が２フレーム期間毎に反転される点で、第２駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。

（第３駆動方法）
次に、第３駆動方法について説明する。図２１は、本実施形態の撮像装置１００の制御回路ＣＣによる第３駆動方法を説明するための図であり、入射光制御領域ＰＣＡに設定するパターンと、カメラ１の露光期間と、第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅに印加する電圧の極性と、制御回路ＣＣによって導出される画像と、を示すタイミングチャートである。

図２１に示すように、１フレーム期間Ｐｆが１／１２０秒間である点で、第３駆動方法は、上記第１駆動方法と相違している。入射光制御領域ＰＣＡの各々のパターンに対応するカメラ１の露光期間は、実質的に１／１２０秒間であり、１／６０秒間である場合と比較して、撮像素子３に光を取り込む期間を短くすることができる。

撮像装置１００は、高フレームレートで被写体を撮影することができる。撮像装置１００は、撮像装置１００（本体１０１）の前進動作や後退動作により被写体（撮影対象）が変化する期間、鉗子を操作する期間等に要求されるフレームレートを得ることができる。仮に、カメラ１（撮像素子３）で露光不足が生じる場合、照明装置ＥＭの照度を高くして被写体を照らせばよい。

上記のように構成された第２の実施形態に係る撮像装置１００によれば、撮像装置１００は、上述したＣＡを形成することのできる液晶パネルＰＮＬを備えている。そのため、撮像装置１００が単個のカメラ１を備えていても、カメラ１と液晶パネルＰＮＬと組み合わせることで、撮像素子３から被写体までの距離を測定することができ、撮像装置１００は被写体の立体画像や立体映像を撮影することができる。そのため、本第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施形態の一変形例）
図２２は、上記第２の実施形態の一変形例に係る液晶パネルＰＮＬを示す平面図である。図２３は、本変形例に係る液晶パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１及び駆動回路ＤＣを示す平面図である。上述した第２の実施形態では、駆動回路ＤＣは、パッシブ駆動にて複数の第１電極Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ及び複数の第２電極Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ２ｃ，Ｅ２ｄを駆動するものであった。本変形例のように、駆動回路ＤＣは、アクティブマトリクス駆動にて、入射光制御領域ＰＣＡに位置する第１基板ＳＵＢ１の複数の電極Ｅを駆動するものであってもよい。

図２２に示すように、液晶パネルＰＮＬの入射光制御領域ＰＣＡは、方向Ｘ及び方向Ｙにマトリクス状に並べられた複数の第１領域ＴＡ１及び複数の第２領域ＴＡ２を有している。隣合う複数の第１領域ＴＡ１は非透過領域Ｔ２を構成し、隣合う複数の第２領域ＴＡ２は透過領域Ｔ１を構成している。そして、各々の第１領域ＴＡ１に第１電極Ｅ１が形成され、各々の第２領域ＴＡ２に第２電極Ｅ２が形成されている。
入射光制御領域ＰＣＡにおける複数の第１領域ＴＡ１及び複数の第２領域ＴＡ２の個数、サイズ、形状等は種々変形可能である。

図２３に示すように、液晶パネルＰＮＬは、複数の走査線Ｇ、複数の信号線Ｓ、走査線駆動回路ＧＤ、及び信号線駆動回路ＳＤをさらに備えている。複数の走査線Ｇは、方向Ｙに延出し、方向Ｘに間隔を置いて並べられている。複数の信号線Ｓは、方向Ｘに延出し、方向Ｙに間隔を置いて並べられている。複数の信号線Ｓ及び複数の走査線Ｇは、入射光制御領域ＰＣＡだけでなく遮光領域ＬＳＡにおいても延出している。複数の走査線Ｇは、遮光領域ＬＳＡに位置した走査線駆動回路ＧＤに電気的に接続されている。複数の信号線Ｓは、遮光領域ＬＳＡに位置した信号線駆動回路ＳＤに電気的に接続されている。

走査線駆動回路ＧＤは、電極Ｅに接続されたスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）に、複数の走査線Ｇのうち対応する一の走査線Ｇを介して制御信号を与える。信号線駆動回路ＳＤは、電極Ｅに、複数の信号線Ｓのうち対応する一の信号線Ｓ及びスイッチング素子を介して制御信号（正極性制御信号、負極性制御信号、及び基準制御信号）を与える。

走査線駆動回路ＧＤ及び信号線駆動回路ＳＤは、入射光制御領域ＰＣＡの複数の電極Ｅを駆動するための駆動回路である。走査線駆動回路ＧＤ及び信号線駆動回路ＳＤは、配線Ｌを介して駆動回路ＤＣに電気的に接続されている。走査線駆動回路ＧＤ及び信号線駆動回路ＳＤのそれぞれの駆動は、駆動回路ＤＣによって制御される。
本変形例においても、上述した第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、一端面Ｓ１に垂直な方向から撮像装置１００をみた場合に、液晶パネルＰＮＬは、照明装置ＥＭの一部を覆ってもよく、照明装置ＥＭの全体を覆ってもよい。撮像装置１００は、複数の照明装置ＥＭを備えてもよい。その場合、一端面Ｓ１に複数の出射口Ｏｏが開口していればよい。
上述した実施形態は、上述した撮像装置１００に限定されるものではなく、各種の撮像装置に適用可能である。

１００…撮像装置、１０１…本体、１０２…接続ケーブル、１…カメラ、２…光学系、
２ａ…レンズ、３…撮像素子、ＥＭ…照明装置、５…筐体、６…筒部、７，８…端板、
Ｓ１…一端面、Ｓ２…他端面、Ｏｉ…入射口、Ｏｏ…出射口、ＳＭ…記憶媒体、
ＣＣ…制御回路、ＰＮＬ…液晶パネル、ＳＵＢ１…第１基板、Ｅ…電極、
ＳＵＢ２…第２基板、ＣＥ…対向電極、ＳＬ…遮光層、ＬＣ…液晶層、ＤＣ…駆動回路、
ＬＳＡ…遮光領域、ＰＣＡ…入射光制御領域、ＴＡ１…第１領域、ＴＡ２…第２領域、
ＴＡ３…第３領域、Ｔ１…透過領域、Ｔ２…非透過領域、Ａ…第１光制御パターン、
Ｂ…第２光制御パターン、Ｃ…光制御パターン、ＰＴｔ…光透過パターン、
ＡＸ…中心軸線、Ｐｆ…フレーム期間、Ｖｃｏｍ…コモン電圧、Ｘ…方向、Ｙ…方向、
ｄ１…直径方向、ｄ２…交差方向。

Claims (15)

1. 中心軸線を含む筒状の形状と、前記中心軸線に沿った方向における一端面に開口した出射口及び入射口と、を有する筐体と、
   前記筐体に収容され、前記出射口に対向し、前記出射口を通して前記一端面の前方を照明する照明装置と、
   前記筐体に収容され、前記入射口に対向し、少なくとも１つのレンズを有する光学系と、
   前記光学系より前記筐体の外側の近傍に位置し、入射光制御領域を有し、前記一端面に垂直な方向からみた場合に前記入射口の全体及び前記光学系の全体をそれぞれ覆った液晶パネルと、
   前記筐体に収容され、前記光学系とともにカメラを構成し、前記筐体の外側から、前記入射口、前記液晶パネルの前記入射光制御領域、及び前記光学系を介して入射される光の情報を取得する撮像素子と、を備え、
   前記入射光制御領域は、第１領域と、前記第１領域からずれて位置した第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域以外の第３領域と、を有する、
   撮像装置。
2. 前記液晶パネルは、
   前記入射光制御領域を第１光制御パターンと第２光制御パターンとの間で交互に切替え、
   前記第１光制御パターンに切替える際、前記第１領域を非透過状態に設定し、前記第２領域及び前記第３領域のそれぞれを透過状態に設定し、
   前記第２光制御パターンに切替える際、前記第２領域を非透過状態に設定し、前記第１領域及び前記第３領域のそれぞれを透過状態に設定する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記照明装置、前記液晶パネル、及び前記撮像素子の駆動を制御する制御回路をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記第１光制御パターンを持つ前記液晶パネル、前記光学系、及び前記撮像素子にて被写体を第１撮影した第１画像情報を取得し、
   前記第２光制御パターンを持つ前記液晶パネル、前記光学系、及び前記撮像素子にて前記被写体を第２撮影した第２画像情報を取得し、
   前記第１画像情報及び前記第２画像情報に基づいて、前記被写体の画像と、前記撮像素子から前記被写体までの距離と、を導出する、
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記液晶パネルは、
   前記入射光制御領域を光透過パターンにさらに切替え、
   前記光透過パターンに切替える際、前記第１領域、前記第２領域、及び前記第３領域の全てを透過状態に設定する、
   請求項２に記載の撮像装置。
5. 駆動回路をさらに備え、
   前記液晶パネルは、
   前記第１領域に位置した第１電極と、前記第２領域に位置した第２電極と、前記第３領域に位置した第３電極と、を有する第１基板と、
   前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
   前記入射光制御領域に位置し、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、をさらに備え、
   前記駆動回路は、
   前記第１電極、前記第２電極、及び前記第３電極を駆動し、
   少なくとも前記第１電極及び前記第２電極を対象に極性反転駆動を行う、
   請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記照明装置、前記液晶パネル、及び前記撮像素子の駆動を制御する制御回路をさらに備え、
   前記第２基板は、前記入射光制御領域に位置した対向電極を有し、
   前記制御回路は、前記対向電極にコモン電圧を印加する、
   請求項５に記載の撮像装置。
7. 中心軸線を含む筒状の形状と、前記中心軸線に沿った方向における一端面に開口した出射口及び入射口と、を有する筐体と、
   前記筐体に収容され、前記出射口に対向し、前記出射口を通して前記一端面の前方を照明する照明装置と、
   前記筐体に収容され、前記入射口に対向し、少なくとも１つのレンズを有する光学系と、
   前記光学系より前記筐体の外側の近傍に位置し、入射光制御領域を有し、前記一端面に垂直な方向からみた場合に前記入射口の全体及び前記光学系の全体をそれぞれ覆った液晶パネルと、
   前記筐体に収容され、前記光学系とともにカメラを構成し、前記筐体の外側から、前記入射口、前記液晶パネルの前記入射光制御領域、及び前記光学系を介して入射される光の情報を取得する撮像素子と、を備え、
   前記液晶パネルは、
   前記入射光制御領域を光制御パターンに切替え、
   前記光制御パターンに切替える際、前記入射光制御領域にて分散して位置した複数の第１領域を非透過状態に設定し、前記入射光制御領域のうち前記複数の第１領域以外の複数の第２領域を透過状態に設定する、
   撮像装置。
8. 前記照明装置、前記液晶パネル、及び前記撮像素子の駆動を制御する制御回路をさらに備え、
   前記制御回路は、
   前記光制御パターンを持つ前記液晶パネル、前記光学系、及び前記撮像素子にて被写体を撮影した画像情報を取得し、
   前記画像情報に基づいて、前記被写体の画像と、前記撮像素子から前記被写体までの距離と、を導出する、
   請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記液晶パネルは、
   前記入射光制御領域を光透過パターンにさらに切替え、
   前記光透過パターンに切替える際、前記複数の第１領域及び前記複数の第２領域の全てを透過状態に設定する、
   請求項７に記載の撮像装置。
10. 駆動回路をさらに備え、
    前記液晶パネルは、
    前記複数の第１領域に位置した複数の第１電極と、前記複数の第２領域に位置した複数の第２電極と、を有する第１基板と、
    前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
    前記入射光制御領域に位置し、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、をさらに備え、
    前記駆動回路は、
    前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極を駆動し、
    前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極の一方の複数の電極を対象に極性反転駆動を行う、
    請求項７に記載の撮像装置。
11. 前記照明装置、前記液晶パネル、及び前記撮像素子の駆動を制御する制御回路をさらに備え、
    前記第２基板は、前記入射光制御領域に位置した対向電極を有し、
    前記制御回路は、前記対向電極にコモン電圧を印加する、
    請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記出射口及び前記入射口は、それぞれ円形の形状を有している、
    請求項１又は７に記載の撮像装置。
13. 前記中心軸線に平行な方向から前記出射口及び前記入射口をみた場合、前記入射口のサイズは、前記出射口のサイズより大きい、
    請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記出射口及び前記入射口は、前記一端面の直径方向に並んでいる、
    請求項１２に記載の撮像装置。
15. 前記筐体に収容された配線基板をさらに備え、
    前記液晶パネルは、前記筐体に収容され、
    前記直径方向に交差する交差方向に前記光学系から外れた領域において、前記配線基板は、前記液晶パネルに連結されている、
    請求項１４に記載の撮像装置。

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