JP5001471B1 - 撮像装置、撮像システム、及び撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
図1は、実施の形態1の撮像装置Aを示す模式図である。本実施形態の撮像装置Aは、Vを光軸とするレンズ光学系Lと、レンズ光学系Lの焦点近傍に配置されたアレイ状光学素子Kと、撮像素子Nと、信号処理部Cとを備える。
本実施の形態2は、光学素子L1の領域分割を3つにした点で、実施の形態1と異なっている。ここでは、実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態3は、図1の光学素子L1の領域分割を4つにした点と、アレイ状光学素子をレンチキュラからマイクロレンズに置き換えた点で、実施の形態1と異なっている。ここでは、実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態4は、第1の光学面領域D1及び第2の光学面領域D2のそれぞれが、光軸を挟んで分離して配置された点と、アレイ状光学素子をレンチキュラからマイクロレンズに置き換えた点で、実施の形態1と異なっている。ここでは、実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態5は、実施の形態1のように2つの光学面領域D1及びD2を有する構成であって、さらにレンズL2が軸上色収差を有するレンズである場合を前提とする。このような構成の場合に、光学面領域D1及びD2を透過した光線の合焦位置が実質的に等しくなるように、絞り近傍の光軸と垂直な面内で、互いに異なる光学パワーを有する2つの領域を有している。この点で実施の形態1と異なっている。ここでは、実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態6は、実施の形態2のように、3つの光学面領域D1、D2及びD3を有する構成であって、さらにレンズL2が軸上色収差を有するレンズである場合を前提とする。このような構成の場合に、光学面領域D1及びD2を透過した光線の合焦位置が実質的に等しくなるように、絞り近傍の光軸と垂直な面内で、互いに異なる光学パワーを有する3つの領域を有している。この点で、実施の形態5と異なっている。ここでは、実施の形態5と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態7は、実施の形態3のように、4つの光学面領域D1、D2、D3及びD4を有する構成であって、さらにレンズL2が軸上色収差を有するレンズである場合を前提とする。このような構成の場合に、光学面領域D1及びD2を透過した光線の合焦位置が実質的に等しくなるように、絞り近傍の光軸と垂直な面内で、互いに異なる光学パワーを有する4つの領域を有している。この点で、実施の形態5と異なっている。ここでは、実施の形態5と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態8は、レンチキュラレンズやマイクロレンズアレイを撮像面上に形成したという点で、実施の形態1〜7と異なる。ここでは、本実施形態において実施の形態1〜7と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
実施の形態1から8では、各光学面領域の分割数が2分割、3分割、4分割の構成について説明したが、より多くの分割数であってもよい。
L レンズ光学系
L1,L1' 光学素子
L2 レンズ
D1,D2,D3,D4 光学面領域
S 絞り
K アレイ状光学素子
N 撮像素子
Ni 撮像面
Ms,Md 撮像素子上のマイクロレンズ
M1 アレイ状光学素子の光学要素(レンチキュラ)
M2 アレイ状光学素子の光学要素(マイクロレンズ)
P1,P2,P3,P4,P 撮像素子上の画素
C 信号処理部
Claims (22)
- レンズ及び絞りを有するレンズ光学系と、
前記レンズ光学系を透過した光が入射する複数の第1の画素と複数の第2の画素とを少なくとも有する撮像素子と、
前記レンズ光学系と前記撮像素子との間に配置されたアレイ状光学素子とを備え、
前記レンズ光学系は、光軸と垂直な面内に複数の領域をさらに有し、
前記複数の領域は、第1の波長帯域の光を透過する第1の領域と、前記第1の波長帯域と異なる第2の波長帯域の光を透過する第2の領域とを含み、
前記アレイ状光学素子は、前記第1の領域を透過した光を前記複数の第1の画素に入射させ、前記第2の領域を透過した光を前記複数の第2の画素に入射させる、撮像装置。 - 前記複数の領域は、前記絞り近傍に配置されている、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記レンズ光学系の前記複数の領域は、前記第1、第2の領域以外の少なくとも第3の領域をさらに含み、
前記第3の領域は、前記第1の波長帯域および前記第2の波長帯域と異なる第3の波長帯域の光を透過し、
前記アレイ状光学素子は、前記第3の領域を透過した光を、前記複数の第1、第2の画素以外の第3の画素に入射させる、請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記レンズ光学系の前記複数の領域は、前記第1、第2及び第3の領域以外の第4の領域をさらに含み、前記第4の領域は、前記第1、第2および第3の波長帯域と異なる第4の波長帯域の光を透過し、
前記アレイ状光学素子は、前記第4の領域を透過した光を、前記複数の第1、第2及び第3の画素以外の第4の画素に入射させる、請求項3に記載の撮像装置。 - 前記レンズ光学系の前記第1および第2の領域のそれぞれは、光軸を挟んで互いに分離された複数の領域から構成されている、請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の波長帯域の光は近赤外光であり、前記第2の波長帯域の光は可視光である、請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の波長帯域の光は近紫外光であり、前記第2の波長帯域の光は可視光である、請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の波長帯域の幅よりも、前記第2の波長帯域の幅が狭い請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の領域および前記第2の領域は、前記レンズ光学系の光軸を境界中心として、前記光軸に垂直な面内で分割された領域である、請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の領域および前記第2の領域は互いに異なる光学パワーを有し、
前記第1の領域および前記第2の領域が互いに等しい光学パワーを有する場合と比較して、前記第1の領域を透過した光の合焦位置と前記第2の領域を透過した光の合焦位置とが近い、請求項1から9のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記レンズ光学系は像側非テレセントリック光学系であって、
前記レンズ光学系の光軸外において前記アレイ状光学素子の配列を前記撮像素子の画素の配列に対してオフセットさせている、請求項1から10のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記レンズ光学系が像側テレセントリック光学系である、請求項1から10のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記アレイ状光学素子はレンチキュラレンズである、請求項1から12のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記アレイ状光学素子はマイクロレンズアレイである、請求項1から12のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記マイクロレンズアレイの各光学要素の形状が回転対称形状である、請求項14に記載の撮像装置。
- 前記アレイ状光学素子は前記撮像素子上に形成されている、請求項1から15のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記アレイ状光学素子と前記撮像素子との間に設けられたマイクロレンズをさらに備え、
前記アレイ状光学素子は、前記マイクロレンズを介して前記撮像素子上に形成されている、請求項16に記載の撮像装置。 - 前記第1の領域および前記第2の領域の境界部に対応する位置に遮光領域をさらに備える請求項1から17のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、各画素上にカラーフィルタの形成されたカラー撮像素子であって、
前記複数の領域のうち少なくとも1つの領域の波長帯域の幅が、該領域を透過した光束が到達する前記カラー撮像素子上のカラーフィルタの波長帯域の幅よりも狭い請求項1から18のいずれかに記載の撮像装置。 - 信号処理部をさらに備え、
前記信号処理部は、前記複数の第1の画素において得られた画素値から第1の波長帯域に対応する第1の画像情報を生成し、前記複数の第2の画素において得られた画素値から第2の波長帯域に対応する第2の画像情報を生成する、請求項1から19のいずれかに記載の撮像装置。 - 請求項1から19のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置における前記複数の第1の画素において得られた画素値から第1の波長帯域に対応する第1の画像情報を生成し、前記複数の第2の画素において得られた画素値から第2の波長帯域に対応する第2の画像情報を生成する信号処理装置とを備える撮像システム。 - 第1の波長帯域の光を透過する第1の領域と、前記第1の波長帯域とは異なる第2の波長帯域の光を透過する第2の領域とを少なくとも有するレンズ光学系と、
前記レンズ光学系を透過した光が入射する複数の第1の画素と複数の第2の画素とを少なくとも有する撮像素子と、
前記レンズ光学系と前記撮像素子との間に配置されたアレイ状光学素子とを備える撮像装置を用い、
前記アレイ状光学素子によって、前記第1の領域を透過した光を前記複数の第1の画素に入射させ、前記第2の領域を透過した光を前記複数の第2の画素に入射させ、
前記複数の第1の画素において得られた画素値から第1の波長帯域に対応する第1の画像および前記複数の第2の画素において得られた画素値から第2の波長帯域に対応する第2の画像情報を生成する、撮像方法。
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