JP5491964B2

JP5491964B2 - Stereo imaging device

Info

Publication number: JP5491964B2
Application number: JP2010120068A
Authority: JP
Inventors: 文男岡野; 淳洗井; 誠人奥井; 真宏河北; 久幸佐々木; 雅人三浦; 人誌日浦
Original assignee: Japan Broadcasting Corp; NHK Engineering System Inc
Current assignee: Japan Broadcasting Corp; NHK Engineering System Inc
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: JP2011248032A

Description

本発明は、インテグラル方式の立体撮像装置に係り、多数のマイクロレンズ（要素レンズ）を配置し、マイクロレンズ毎に形成される要素画像を撮像する立体撮像装置に関する。 The present invention relates to an integral type stereoscopic imaging device, and more particularly to a stereoscopic imaging device in which a large number of microlenses (element lenses) are arranged and an element image formed for each microlens is captured.

従来、立体画像の撮影や表示をする立体画像方式として、アレイ状（２次元平面状）に要素レンズ（凸レンズあるいはピンホール）が配列されたレンズアレイを用いたインテグラル方式が知られている。
従来のレンズアレイを用いたインテグラル方式の立体撮像装置では、要素レンズの数が立体画像の解像度の上限値となる。よって、解像度を向上するためには、要素レンズの数を増やす方法が一般的であった。このような一般的な方法に対して、要素レンズの数を増やすことなく、解像度を向上する方法として、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、入射光を２分割するビームスプリッタと、レンズアレイと撮像素子からなる１対の撮影ユニットを備え、対となる２つの要素レンズに入射する入射光の相対的な位置関係に差が出るように、２個の撮影ユニットを配置する方法が開示されている。また、非特許文献１には、同様にレンズアレイと撮像素子からなる撮影ユニット自体を撮影する毎に移動させて、相対的な位置関係を時間的にずらす方法が開示されている。 Conventionally, an integral method using a lens array in which element lenses (convex lenses or pinholes) are arranged in an array (two-dimensional planar shape) is known as a stereoscopic image method for capturing and displaying a stereoscopic image.
In an integral type stereoscopic imaging apparatus using a conventional lens array, the number of element lenses is the upper limit of the resolution of a stereoscopic image. Therefore, in order to improve the resolution, a method of increasing the number of element lenses has been common. For such a general method, various proposals have been made as methods for improving the resolution without increasing the number of element lenses. For example, Patent Document 1 includes a beam splitter that divides incident light into two parts, and a pair of imaging units that include a lens array and an image sensor, and the relative position of incident light that is incident on two paired element lenses. A method of arranging two photographing units so as to make a difference in the relationship is disclosed. Similarly, Non-Patent Document 1 discloses a method of shifting the relative positional relationship in time by moving the photographing unit itself composed of a lens array and an image sensor every time it is photographed.

特許３６７６９１６号公報Japanese Patent No. 3676916

Optics Letters, Vol. 27, Issue 5, pp. 324-326, “Improved viewing resolution of three-dimensional integral imaging by use of nonstationary micro-optics”Optics Letters, Vol. 27, Issue 5, pp. 324-326, “Improved viewing resolution of three-dimensional integral imaging by use of nonstationary micro-optics”

しかしながら、要素レンズの数を増やすことなく解像度を向上するために、特許文献１の方法では、２台の撮影ユニットを備える必要があり、さらに、ビームスプリッタにより２分割された入射光を２台の撮影ユニットがそれぞれ受光するように、撮影ユニットを配置する必要があり、立体撮像装置が大型化するという問題点がある。また、非特許文献１の方法では、撮影ユニット自体を移動させる必要があり、立体撮像装置を移動させる動力が必要となり、立体撮像装置が大型化するという問題点がある。 However, in order to improve the resolution without increasing the number of element lenses, in the method of Patent Document 1, it is necessary to provide two photographing units, and further, incident light divided into two by a beam splitter is converted into two pieces. There is a problem in that it is necessary to dispose the photographing unit so that each photographing unit receives light, and the stereoscopic imaging device is increased in size. Further, the method of Non-Patent Document 1 has a problem in that the photographing unit itself needs to be moved, and power for moving the stereoscopic imaging device is required, which increases the size of the stereoscopic imaging device.

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、レンズアレイを用いたインテグラル方式の立体撮像装置において、要素レンズの数を増やすことなく解像度を向上することができ、かつ装置が大型化しない立体撮像装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in an integral method stereoscopic imaging device using a lens array, the resolution can be improved without increasing the number of element lenses, It is another object of the present invention to provide a stereoscopic imaging device that does not increase in size.

前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の立体撮像装置は、被写体からの入射光を受光する要素レンズをアレイ状に配置した要素レンズ群と、前記要素レンズ群と対向して設けられ、前記要素レンズから出射される光による要素画像を撮像する撮像手段と、撮像した要素画像を記憶する記憶手段とを備える立体撮像装置であって、前記要素レンズの受光面側にて、前記要素レンズの受光面より小さな面積の透過領域で前記入射光を透過する光透過部を一つの前記要素レンズに対して一つ有する遮光面を備える遮光手段と、前記光透過部の位置それぞれにおける前記透過領域が互いに重ならないように、前記光透過部の位置を所定の時間間隔で繰り返し切り替える切替手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a stereoscopic imaging apparatus according to claim 1 of the present invention is configured to face an element lens group in which element lenses that receive incident light from a subject are arranged in an array, and the element lens group. A stereoscopic imaging apparatus comprising: an imaging unit that captures an element image by light emitted from the element lens; and a storage unit that stores the captured element image, on a light receiving surface side of the element lens A light-blocking means having a light-blocking surface having one light-transmitting part that transmits the incident light in a transmission region having a smaller area than the light-receiving surface of the element lens, and each position of the light-transmitting part And a switching unit that repeatedly switches the position of the light transmission part at a predetermined time interval so that the transmission regions do not overlap each other.

かかる構成によれば、請求項１に記載の立体撮像装置は、光透過部の位置それぞれにおける透過領域が互いに重ならないように、切替手段が光透過部の位置を所定の時間間隔で切り替える。これにより、一つの要素レンズであっても、透過領域の位置（光透過部の位置）の違いと、所定の時間間隔で切り替えられることにより、要素レンズの受光面において、実質的に、透過領域の位置（光透過部の位置）の数だけ受光領域を形成することができる。そして、撮像手段は、切り替えにより生じる時間差により、受光領域の数（光透過部の位置の数）だけ形成される要素画像を撮像することができる。また、遮光手段が光透過部の位置を切り替えることにより、撮像手段には、一つの要素レンズに対して一つの要素画像が形成され、かつ時間差により複数の要素画像が重なることなく形成されることになる。これにより、撮像手段は、切替手段が光透過部の位置を切り替える毎に形成された一つの要素画像を撮像することができる。 According to such a configuration, in the stereoscopic imaging apparatus according to the first aspect, the switching unit switches the position of the light transmission unit at a predetermined time interval so that the transmission regions at the respective positions of the light transmission unit do not overlap each other. Thereby, even in one element lens, the transmission area is substantially changed on the light receiving surface of the element lens by switching at a predetermined time interval and the difference in the position of the transmission area (position of the light transmission portion). The number of the light receiving regions can be formed by the number of the positions (the positions of the light transmitting portions). Then, the imaging unit can capture element images formed by the number of light receiving regions (the number of positions of the light transmitting portions) based on the time difference caused by switching. In addition, when the light shielding unit switches the position of the light transmitting portion, one element image is formed on the imaging unit with respect to one element lens, and a plurality of element images are formed without overlapping due to a time difference. become. Thereby, the imaging unit can capture one element image formed each time the switching unit switches the position of the light transmission part.

また、請求項１に記載の立体撮像装置は、撮像した要素画像を記憶手段に記憶させるため、１つの撮像手段により、光透過部の位置が切り替えられて形成される数だけ、要素画像を記憶手段に記憶させることができる。 Further, in the stereoscopic imaging apparatus according to claim 1, since the captured element image is stored in the storage unit, as many element images as the number formed by switching the position of the light transmission portion by one imaging unit are stored. Can be stored in the means.

請求項２に記載の立体撮像装置は、請求項１に記載の立体撮像装置において、前記遮光手段は、前記要素レンズと同数の前記光透過部である孔を有する遮光板であって、前記切替手段は、前記遮光板を前記要素レンズの前焦点位置にて駆動して、前記孔の位置それぞれにおける前記透過領域が互いに重ならないように、前記孔の位置を前記所定の時間間隔で繰り返し切り替えることを特徴とする。 The stereoscopic imaging device according to claim 2 is the stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein the light shielding unit is a light shielding plate having the same number of holes as the light transmitting portions as the element lenses, and the switching unit. The means drives the light shielding plate at the front focal position of the element lens, and repeatedly switches the position of the hole at the predetermined time interval so that the transmission regions at the positions of the holes do not overlap each other. It is characterized by.

かかる構成において、立体撮像装置は、要素レンズの受光側にて要素レンズと同数の孔を有し、その要素レンズの前焦点位置にて駆動する遮光板を備えることで、要素レンズの数を増やすことなく解像度を向上することができる。 In such a configuration, the stereoscopic imaging device has the same number of holes as the element lens on the light receiving side of the element lens, and includes a light shielding plate that is driven at the front focal position of the element lens, thereby increasing the number of element lenses. The resolution can be improved without any problem.

請求項３に記載の立体撮像装置は、請求項１に記載の立体撮像装置において、前記遮光手段は、前記要素レンズの前焦点位置に設置され、液晶素子を有する液晶パネルであって、前記切替手段は、前記光透過部である液晶素子の開閉を制御して、制御対象の前記液晶素子それぞれで開いた前記透過領域が互いに重ならないように、開制御対象の液晶素子を前記所定の時間間隔で繰り返し切り替えることを特徴とする。 The stereoscopic imaging device according to claim 3 is the stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein the light shielding means is a liquid crystal panel that is installed at a front focal position of the element lens and includes a liquid crystal element, The means controls the opening and closing of the liquid crystal element that is the light transmission portion, and sets the liquid crystal elements to be opened to the predetermined time interval so that the transmission regions opened by the liquid crystal elements to be controlled do not overlap each other. It is characterized by switching repeatedly.

かかる構成において、立体撮像装置は、要素レンズの受光側にて、前記要素レンズの前焦点位置にて設置された液晶素子を有する液晶パネルと、液晶素子の開（光の透過）と閉（光の遮断）とを制御する開閉制御手段を備えることで、要素レンズの数を増やすことなく解像度を向上することができる。 In such a configuration, the stereoscopic imaging apparatus includes a liquid crystal panel having a liquid crystal element installed at a front focal position of the element lens on the light receiving side of the element lens, and an open (light transmission) and a close (light) of the liquid crystal element. By providing the open / close control means for controlling the (blocking), the resolution can be improved without increasing the number of element lenses.

請求項４に記載の立体撮像装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された立体撮像装置において、前記要素レンズが屈折率分布レンズであって、前記屈折率分布レンズのレンズ長が、当該屈折率分布レンズ内の光路が１／４周期となる長さに形成されていることを特徴とする。 A stereoscopic imaging apparatus according to a fourth aspect is the stereoscopic imaging apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the element lens is a refractive index distribution lens, and the refractive index distribution lens The lens length is formed so that the optical path in the gradient index lens has a quarter period.

かかる構成において、立体撮像装置は、被写体Ｘの倒立像を撮像することができる。 In such a configuration, the stereoscopic imaging apparatus can capture an inverted image of the subject X.

請求項５に記載の立体撮像装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された立体撮像装置において、前記要素レンズが屈折率分布レンズであって、前記屈折率分布レンズのレンズ長が、当該屈折率分布レンズ内の光路が３／４周期となる長さに形成されていることを特徴とする。 The stereoscopic imaging device according to claim 5 is the stereoscopic imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the element lens is a refractive index distribution lens, and the refractive index distribution lens The lens length is formed such that the optical path in the gradient index lens is 3/4 period.

かかる構成において、立体撮像装置は、被写体Ｘの正立像を記憶手段に撮像することができる。 In such a configuration, the stereoscopic imaging apparatus can capture an erect image of the subject X in the storage unit.

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１に記載の発明によれば、レンズアレイを用いたインテグラル方式の立体撮像装置であっても、要素レンズの数に、光透過部の位置を切り替えた数を乗算した実質的な要素レンズ数で撮像対象物を撮像することができる。そのため、実際の要素レンズの数を増やすことなく解像度を向上することができ、コンパクトな立体撮像装置を提供することができる。
また、請求項１に記載の発明は、従来の立体撮像装置と要素レンズの数が同じであり、装置の大きさもほぼ同じであるにもかかわらず、従来の立体撮像装置より解像度が高いため、被写体により近い表現をする立体画像を撮像することができる。 The present invention has the following excellent effects.
According to the first aspect of the present invention, even in an integral-type stereoscopic imaging device using a lens array, a substantial element obtained by multiplying the number of element lenses by the number of switching positions of the light transmitting portions. The imaging object can be imaged with the number of lenses. Therefore, the resolution can be improved without increasing the number of actual element lenses, and a compact stereoscopic imaging apparatus can be provided.
In addition, since the invention according to claim 1 has the same number of element lenses as the conventional stereoscopic imaging device and the size of the device is substantially the same, the resolution is higher than that of the conventional stereoscopic imaging device. It is possible to capture a three-dimensional image that is closer to the subject.

請求項２に記載の発明によれば、レンズアレイの受光面側に駆動する遮蔽板を備える程度の拡張でよく、コンパクトな立体撮像装置を提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is sufficient to expand to the extent that a shielding plate that is driven on the light receiving surface side of the lens array is provided, and a compact stereoscopic imaging device can be provided.

請求項３に記載の発明によれば、レンズアレイの受光面側に液晶パネルを設置する程度の拡張でよく、コンパクトな立体撮像装置を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is only necessary to expand the liquid crystal panel on the light receiving surface side of the lens array, and a compact stereoscopic imaging apparatus can be provided.

請求項４および請求項５に記載の発明によれば、屈折率分布レンズを使用することで、被写体Ｘの倒立像または正立像の要素画像を撮像することができる。 According to the fourth and fifth aspects of the present invention, an inverted or erect image of the subject X can be taken by using the gradient index lens.

第１の実施形態に係る立体撮像装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional imaging device which concerns on 1st Embodiment. 遮光板が目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間を横方向（左右）に往復運動する図１に示した立体撮像装置を要素レンズ群側から視た模式図であり、（ａ）目的地点Ｐ１に光透過部Ｈが位置したとき、（ｂ）目的地点Ｐ２に光透過部Ｈが位置したときを示す。FIG. 2 is a schematic view of the stereoscopic imaging apparatus shown in FIG. 1 in which a light shielding plate reciprocates in a horizontal direction (left and right) between a destination point P1 and a destination point P2, as viewed from the element lens group side. (B) shows the time when the light transmission part H is located at the destination point P2. 図１に示した要素レンズが凸レンズである立体撮像装置による撮像方法の説明図であり、（ａ）目的地点Ｐ１に光透過部Ｈが位置したとき、（ｂ）目的地点Ｐ２に光透過部Ｈが位置したときを示す。FIG. 2 is an explanatory diagram of an imaging method by a stereoscopic imaging device in which the element lens shown in FIG. 1 is a convex lens; (a) when the light transmission part H is located at the destination point P1, (b) the light transmission part H at the destination point P2. When is located. （ａ）遮光板の移動タイミングと、（ｂ）目的地点Ｐ１における光透過部Ｈの開口面積と、（ｃ）目的地点Ｐ２における光透過部Ｈの開口面積との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between (a) the movement timing of a light-shielding plate, (b) the opening area of the light transmission part H in the destination point P1, and (c) the opening area of the light transmission part H in the destination point P2. 図１に示した要素レンズが屈折率分布型レンズ（１／４ＧＲＩＮレンズ）である立体撮像装置による撮像方法の説明図であり、（ａ）目的地点Ｐ１に光透過部Ｈが位置したとき、（ｂ）目的地点Ｐ２に光透過部Ｈが位置したときを示す。It is explanatory drawing of the imaging method by the three-dimensional imaging device whose element lens shown in FIG. 1 is a gradient index lens (1/4 GRIN lens), (a) When the light transmission part H is located in the destination point P1, ( b) The time when the light transmission part H is located at the destination point P2. 図１に示した要素レンズが屈折率分布型レンズ（３／４ＧＲＩＮレンズ）である立体撮像装置による撮像方法の説明図であり、（ａ）目的地点Ｐ１に光透過部Ｈが位置したとき、（ｂ）目的地点Ｐ２に光透過部Ｈが位置したときを示す。It is explanatory drawing of the imaging method by the three-dimensional imaging device whose element lens shown in FIG. 1 is a gradient index lens (3 / 4GRIN lens), (a) When the light transmission part H is located in the destination point P1, ( b) The time when the light transmission part H is located at the destination point P2. 第２の実施形態に係る立体撮像装置を要素レンズ群側から視た模式図であり、（ａ）目的地点Ｐ１に光透過部Ｈが位置したとき、（ｂ）目的地点Ｐ２に光透過部Ｈが位置したとき、（ｃ）目的地点Ｐ３に光透過部Ｈが位置したとき、（ｄ）目的地点Ｐ４に光透過部Ｈが位置したときを示す。It is the schematic diagram which looked at the stereoscopic imaging device which concerns on 2nd Embodiment from the element lens group side, (a) When the light transmission part H is located in the destination point P1, (b) The light transmission part H in the destination point P2 (C) When the light transmission part H is located at the destination point P3, (d) When the light transmission part H is located at the destination point P4. 第３の実施形態に係る立体撮像装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional imaging device which concerns on 3rd Embodiment. 遮光板が目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間を縦方向（上下）に往復運動する立体撮像装置を要素レンズ群側から視た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the three-dimensional imaging device from which the light-shielding plate reciprocates in the vertical direction (up and down) between the destination point P1 and the destination point P2 from the element lens group side. 第２の実施形態に係る立体撮像装置を要素レンズ群側から視た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the three-dimensional imaging device which concerns on 2nd Embodiment from the element lens group side.

次に、本発明の第１の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
［立体撮像装置１］
第１の実施形態に係る立体撮像装置１は、図１に示すように、要素レンズ群２（複数の要素レンズ２ａ）と、光学遮蔽部３と、撮像手段５（複数の要素撮像素子５１、基板５２）と、遮光手段６と、切替手段７と、記憶手段９とを備える。この立体撮像装置１は、撮像手段５で結像して形成される要素画像を撮像するものである。 Next, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
[Stereoscopic imaging apparatus 1]
As shown in FIG. 1, the stereoscopic imaging apparatus 1 according to the first embodiment includes an element lens group 2 (a plurality of element lenses 2a), an optical shielding unit 3, and an imaging unit 5 (a plurality of element imaging elements 51, Substrate 52), light shielding means 6, switching means 7, and storage means 9. The stereoscopic imaging apparatus 1 captures an element image formed by imaging with an imaging unit 5.

なお、立体撮像装置１が備える、撮像手段５と、切替手段７と、記憶手段９とは、図示を省略したＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）などを備えた一般的なコンピュータで構成することができ、コンピュータを前記した各手段として機能させるプログラムにより実現することができる。
記憶手段９は、ハードディスクなどの一般的な記憶手段であり、後記する撮像手段５である各要素撮像素子５１から取得した撮像情報を記憶するものである。 Note that the imaging unit 5, the switching unit 7, and the storage unit 9 included in the stereoscopic imaging apparatus 1 are a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a not-shown illustration, and the like. It can be constituted by a general computer equipped with an HDD (Hard Disc Drive) or the like, and can be realized by a program that causes the computer to function as each means described above.
The storage unit 9 is a general storage unit such as a hard disk, and stores imaging information acquired from each element imaging element 51 which is the imaging unit 5 described later.

（要素レンズ群２）
要素レンズ群２は、複数の要素レンズ２ａで構成されており、受光面の面積が同一かつ外観形状が同一の要素レンズ２ａを、図１および図２に示すように、レンズの主点が同一平面上にあるように、アレイ状に配列して設置した構成である。
各要素レンズ２ａは、撮像対象物である被写体Ｘ（図３）からの入射光Ｌを受光して、レンズ出射光Ｒを出射して、被写体Ｘを光学像（要素画像）として撮像手段５にそれぞれ結像させるレンズである。
以下、第１の実施形態に係る立体撮像装置１では、要素レンズ２ａを凸レンズ２１ａとして説明する。 (Element lens group 2)
The element lens group 2 is composed of a plurality of element lenses 2a. The element lens 2a having the same light receiving surface area and the same external shape has the same principal point as shown in FIGS. The configuration is arranged in an array so as to be on a plane.
Each element lens 2a receives incident light L from a subject X (FIG. 3) that is an object to be imaged, emits a lens outgoing light R, and sends the subject X as an optical image (element image) to the imaging means 5. Each is an image forming lens.
Hereinafter, in the stereoscopic imaging device 1 according to the first embodiment, the element lens 2a is described as the convex lens 21a.

（光学遮蔽部３）
光学遮蔽部３は、図１〜３に示すように、凸レンズ２１ａの受光面から撮像手段５（基板５２）までの区間で、隣接する凸レンズ２１ａからクロスオーバーする余計な光（レンズ出射光Ｒなど）の影響を受けないように、隣接する凸レンズ２１ａとの間に配置されているものであり、光学的な遮蔽機能を有し、例えば、黒色または光を反射しない性質を有する金属または合成樹脂からなる薄板から構成される。 (Optical shield 3)
As shown in FIGS. 1 to 3, the optical shielding unit 3 includes extra light (such as lens emission light R) that crosses over from the adjacent convex lens 21 a in the section from the light receiving surface of the convex lens 21 a to the imaging means 5 (substrate 52). ) Is arranged between the adjacent convex lens 21a and has an optical shielding function, for example, black or a metal or a synthetic resin having a property of not reflecting light. It consists of a thin plate.

（撮像手段５）
撮像手段５は、複数の要素撮像素子５１が基板５２の面に設けられているものである。撮像手段５は、要素レンズの後焦点位置になるように配置されている。基板５２には、各要素レンズ２ａからの入射光Ｌを、それぞれ１つの要素撮像素子５１が受光するように、同一平面上に対応して配置されている。そして、基板５２には、各要素撮像素子５１と記憶手段９とを接続する撮像情報信号線などが配線されている。各要素撮像素子５１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子であり、解像度の比較的高い動画での立体画像の撮影に充分である高精細な画素数で構成されている。 (Imaging means 5)
The image pickup means 5 has a plurality of element image pickup elements 51 provided on the surface of the substrate 52. The imaging means 5 is disposed so as to be at the back focal position of the element lens. On the substrate 52, the incident light L from each element lens 2 a is arranged on the same plane so that one element image sensor 51 receives the incident light L. The substrate 52 is provided with imaging information signal lines for connecting the element imaging elements 51 and the storage means 9. Each element imaging device 51 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) imaging device, and is configured with a high-definition number of pixels sufficient for capturing a stereoscopic image with a relatively high resolution moving image.

この立体撮像装置１では、要素レンズ群２の受光側に配置された被写体Ｘを撮影する。このとき、図３に示すように、要素撮像素子５１にて、要素レンズ群２を構成する各要素レンズ２ａにより光学像（要素画像Ｇ）が結像する。各要素撮像素子５１は、対応する各要素レンズ２ａから入射されて形成される要素画像を撮像する。本実施形態において、各要素撮像素子５１は、連続して撮像するものであり、後記する所定時間Ｔ以下の間隔で連続して撮像することが好ましい。
そして、本実施形態の各要素撮像素子５１は、要素撮像素子５１が撮像した要素画像Ｇに、その要素撮像素子５１が設置された基板５２の面における位置情報（設置位置情報）などを付与して撮像情報を生成して記憶手段９に出力する。
ここで、第１の実施形態では、要素レンズ２ａが凸レンズ２１ａである。そのため、図３に示すように、要素撮像素子５１には、倒立像が形成される。 In the stereoscopic imaging device 1, the subject X arranged on the light receiving side of the element lens group 2 is photographed. At this time, as shown in FIG. 3, an optical image (element image G) is formed by each element lens 2 a constituting the element lens group 2 in the element imaging element 51. Each element imaging element 51 captures an element image formed by being incident from the corresponding element lens 2a. In the present embodiment, each element image sensor 51 continuously captures images, and it is preferable to continuously capture images at intervals of a predetermined time T or less, which will be described later.
Then, each element image sensor 51 of the present embodiment gives position information (installation position information) on the surface of the substrate 52 on which the element image sensor 51 is installed to the element image G captured by the element image sensor 51. Imaging information is generated and output to the storage means 9.
Here, in the first embodiment, the element lens 2a is a convex lens 21a. Therefore, as shown in FIG. 3, an inverted image is formed on the element imaging element 51.

（遮光手段６）
遮光手段６は、要素レンズ群２の受光側に、要素レンズ群２と離間して設けられた遮光面上に、要素レンズ２ａの受光面より小さな面積で入射光Ｌを透過する光透過部を、一つの要素レンズ２ａに対して一つ備えるものである。
（遮光板６１）
第１の実施形態における遮光手段６は、各要素レンズ２ａそれぞれ一つに対して一つの光透過部Ｈ（光透過部）が設けられた遮光板６１である。 (Shading means 6)
The light shielding means 6 is provided with a light transmitting portion that transmits incident light L in a smaller area than the light receiving surface of the element lens 2 a on the light shielding surface provided apart from the element lens group 2 on the light receiving side of the element lens group 2. One element lens 2a is provided.
(Light shielding plate 61)
The light shielding means 6 in the first embodiment is a light shielding plate 61 in which one light transmitting portion H (light transmitting portion) is provided for each element lens 2a.

遮光板６１は、要素レンズ群２の受光側にて、要素レンズ群２への入射光Ｌを遮る板状の遮光面である。この遮光板６１は、光透過部Ｈ以外の部分で光を透過しないものである。
また、遮光板６１は要素レンズ２の受光面側にて、当該要素レンズ２の前焦点位置にあることが好適であるが、その前後に焦点距離の分だけずれていてもよい。 The light blocking plate 61 is a plate-shaped light blocking surface that blocks incident light L to the element lens group 2 on the light receiving side of the element lens group 2. The light shielding plate 61 does not transmit light at portions other than the light transmitting portion H.
The light shielding plate 61 is preferably located at the front focal position of the element lens 2 on the light receiving surface side of the element lens 2, but may be shifted by the focal length before and after that.

光透過部Ｈ（光透過部）は、入射光Ｌを要素レンズ２ａに照射させる孔である。当該孔の面積（開口面積）および形状（開口形状）は、光透過部Ｈが要素レンズ２ａと対向したときに、その要素レンズ２ａのレンズ面（受光面）に入射光Ｌが確実に照射される開口面積および開口形状である。 The light transmission part H (light transmission part) is a hole for irradiating the element lens 2a with the incident light L. The area (opening area) and shape (opening shape) of the hole are such that the incident light L is reliably irradiated onto the lens surface (light receiving surface) of the element lens 2a when the light transmitting portion H faces the element lens 2a. The opening area and the opening shape.

（切替手段７）
切替手段７は、遮光板６１の光透過部Ｈの位置それぞれにおける、入射光Ｌを透過可能な透過領域が互いに重ならないように、光透過部Ｈの位置を所定時間Ｔの間隔で繰り返し切り替える手段であり、遮光板６１を駆動させる駆動部７１と、時間を計測する時計部７２とを備えている。 (Switching means 7)
The switching unit 7 is a unit that repeatedly switches the position of the light transmission part H at intervals of a predetermined time T so that the transmission regions that can transmit the incident light L at each position of the light transmission part H of the light shielding plate 61 do not overlap each other. And a driving unit 71 for driving the light shielding plate 61 and a clock unit 72 for measuring time.

時計部７２は、時間を計測し、所定時間Ｔ毎に駆動指示信号を、駆動部７１に出力するものである。この時計部７２は、所定時間Ｔで示す一定の周期で駆動指示信号を出力するものであればよく、時間を計測するものに限定されない。
所定時間Ｔは、ディスプレイの画面描画の速度である垂直走査周期と同じ、または垂直走査周期の整数分の１であることが好ましい。 The clock unit 72 measures time and outputs a drive instruction signal to the drive unit 71 every predetermined time T. The clock unit 72 only needs to output a drive instruction signal at a constant period indicated by the predetermined time T, and is not limited to one that measures time.
The predetermined time T is preferably the same as the vertical scanning cycle, which is the screen drawing speed of the display, or an integral fraction of the vertical scanning cycle.

駆動部７１は、要素レンズ群２の受光側に位置する遮光板６１を、要素レンズ群２の受光面と平行してなる平面上の２つの目的地点Ｐ間（目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間）で往復させることができる駆動手段である。
目的地点Ｐ（目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２）の座標データは、不図示の記憶部に記憶されているものであり、駆動部７１はこの座標データを取得して遮光板６１を目的地点Ｐにまで移動させる。
そして、駆動部７１は、時計部７２から駆動指示信号を取得したときに、次の移動先となる目的地点Ｐに遮光板６１を移動させるものである。
ここで、目的地点Ｐ１および目的地点Ｐ２は、光透過部Ｈが目的地点Ｐ１に位置するときの透過領域と、目的地点Ｐ２に位置するときの透過領域とが互いに重ならない地点である。 The drive unit 71 moves the light shielding plate 61 positioned on the light receiving side of the element lens group 2 between two destination points P on the plane parallel to the light receiving surface of the element lens group 2 (the destination point P1 and the destination point P2). It is a drive means which can be reciprocated between.
The coordinate data of the destination point P (the destination point P1 and the destination point P2) is stored in a storage unit (not shown), and the drive unit 71 acquires the coordinate data and sets the light shielding plate 61 as the destination point P. To move.
And when the drive part 71 acquires a drive instruction | indication signal from the timepiece part 72, it moves the light-shielding plate 61 to the destination point P used as the next movement destination.
Here, the destination point P1 and the destination point P2 are points where the transmission region when the light transmission part H is located at the destination point P1 and the transmission region when located at the destination point P2 do not overlap each other.

ここで、遮光板６１は、駆動部７１により、目的地点Ｐが２つであれば、それら目的地点Ｐを通過するように、縦方向、横方向、または斜め方向に往復運動することが好ましいが、縦方向、横方向、斜め方向の動きを組み合わせた運動、例えば円運動をしてもよい。
図１では、レール上を不図示のモータやアクチュエータなどで遮光板６１を移動させているが、遮光板６１を目的地点Ｐに移動させることができれば、どのような手段であっても構わない。 Here, if there are two destination points P by the drive unit 71, the light shielding plate 61 preferably reciprocates in the vertical direction, the horizontal direction, or the oblique direction so as to pass through the destination points P. Further, a motion combining the motions in the vertical direction, the horizontal direction, and the oblique direction, for example, a circular motion may be performed.
In FIG. 1, the light shielding plate 61 is moved on the rail by a motor or an actuator (not shown). However, any means may be used as long as the light shielding plate 61 can be moved to the destination point P.

以上のように、駆動部７１が遮光板６１を目的地点Ｐ１に移動させることで、図２（ａ）に示すように要素レンズ２ａに入射光Ｌが直接照射される。そして、駆動部７１が遮光板６１を目的地点Ｐ２に移動させることで、図２（ｂ）に示すように要素レンズ２ａに入射光Ｌが直接照射される。
そして、駆動部７１は、時計部７２から所定時間Ｔ毎に駆動指示信号を取得し、遮光板６１を駆動させる。そのため、所定時間Ｔの間隔で、光透過部Ｈが対向する要素レンズ２ａには、光透過部Ｈが目的地点Ｐ１に位置するときの入射光Ｌと、光透過部Ｈが目的地点Ｐ２に位置するときの入射光Ｌとが交互に照射される。 As described above, when the driving unit 71 moves the light shielding plate 61 to the destination point P1, the element lens 2a is directly irradiated with the incident light L as shown in FIG. Then, when the driving unit 71 moves the light shielding plate 61 to the destination point P2, the element lens 2a is directly irradiated with the incident light L as shown in FIG.
Then, the drive unit 71 acquires a drive instruction signal from the clock unit 72 every predetermined time T, and drives the light shielding plate 61. Therefore, at an interval of a predetermined time T, the element lens 2a facing the light transmitting portion H has incident light L when the light transmitting portion H is located at the destination point P1, and the light transmitting portion H is located at the destination point P2. The incident light L is emitted alternately.

［第１の実施形態］
［立体撮像装置の動作］
図１に示した立体撮像装置１の動作について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する（適宜図１および図２を参照）。 [First Embodiment]
[Operation of stereoscopic imaging device]
The operation of the stereoscopic imaging apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B (refer to FIGS. 1 and 2 as appropriate).

図３（ａ）（ｂ）に示すように、立体撮像装置１は、駆動部７１により遮光板６１が所定時間Ｔ毎に２地点間（目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間）を往復する。そして、遮光板６１が目的地点Ｐに到達したときに、立体撮像装置１は、要素レンズ群２の前方に配置された被写体Ｘを撮影する。 As shown in FIGS. 3A and 3B, in the stereoscopic imaging apparatus 1, the light shielding plate 61 reciprocates between two points (between the destination point P1 and the destination point P2) every predetermined time T by the driving unit 71. . When the light shielding plate 61 reaches the destination point P, the stereoscopic imaging device 1 captures the subject X disposed in front of the element lens group 2.

（目的地点Ｐ１）
図４に示すように、まず、時刻ｔ₀のときに、立体撮像装置１は、遮光板６１を移動させる。そして、遮光板６１を目的地点Ｐ１で停止させる（図３（ａ）の状態）（時刻ｔ₁）。このとき、遮光板６１の光透過部Ｈを透過した入射光Ｌが凸レンズ２１ａに入射される。
このとき（時刻ｔ₁〜ｔ₂の期間）、凸レンズ２１ａは受光した入射光Ｌを要素撮像素子５１に、要素画像Ｇ１（光学像）として入射する。 (Destination point P1)
As shown in FIG. 4, first, the stereoscopic imaging device 1 moves the light shielding plate 61 at time t ₀ . Then, (the state of FIG. 3 (a)) to stop the light shielding plate 61 at the destination point P1 (time t _1). At this time, the incident light L transmitted through the light transmission part H of the light shielding plate 61 is incident on the convex lens 21a.
At this time (period from time t _{1 to} time t ₂ ), the convex lens 21 a enters the received incident light L as the element image G 1 (optical image) into the element image sensor 51.

そして、各要素撮像素子５１は、各凸レンズ２１ａからのレンズ出射光Ｒ１が結像して形成された要素画像Ｇ（要素画像Ｇ１）を撮像し、撮像した要素画像Ｇ１を記憶手段９に出力する。
記憶手段９には、要素画像Ｇに、要素撮像素子５１の設置位置情報などが付与された撮像情報が記憶される。 Each element imaging element 51 captures an element image G (element image G1) formed by imaging the lens emission light R1 from each convex lens 21a, and outputs the captured element image G1 to the storage unit 9. .
The storage unit 9 stores imaging information in which the element image G is provided with information on the installation position of the element imaging element 51 and the like.

（目的地点Ｐ２）
そして、前回、遮光板６１が移動した時刻ｔ₀から所定時間Ｔ経過後の時刻ｔ₂（＝ｔ₀＋Ｔ）のときに、立体撮像装置１（駆動部７１）は、遮光板６１を目的地点Ｐ２で停止させる（図３（ｂ）の状態）（時刻ｔ₃）。このとき、遮光板６１の光透過部Ｈを透過した入射光Ｌが凸レンズ２１ａに入射される。
このとき（時刻ｔ₃〜ｔ₄の期間）、凸レンズ２１ａは受光した入射光Ｌを要素撮像素子５１に、要素画像Ｇ２（光学像）として入射する。
また、駆動部７１が遮光板６１を目的地点Ｐ１から目的地点Ｐ２に移動させて、光透過部Ｈの位置が切り替わったことで、要素画像Ｇ２は、要素撮像素子５１にて要素画像Ｇ１が形成された位置とは異なる位置に形成される。
ここで、異なる位置とは、要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とが同時に形成されたとしても、互いの要素画像Ｇが完全に重なる位置や片方の要素画像Ｇがもう一方の要素画像Ｇを包含する位置ではない。しかし、互いの要素画像Ｇの一部が重なる位置であってもよい。 (Destination point P2)
Then, at the time t ₂ (= t ₀ + T) after the elapse of the predetermined time T from the time t ₀ when the light shielding plate 61 moved last time, the stereoscopic imaging device 1 (the driving unit 71) moves the light shielding plate 61 to the destination point. Stop at P2 (state shown in FIG. 3B) (time t ₃ ). At this time, the incident light L transmitted through the light transmission part H of the light shielding plate 61 is incident on the convex lens 21a.
At this time (period from time t _{3 to} time t ₄ ), the convex lens 21 a enters the received incident light L as the element image G 2 (optical image) into the element image sensor 51.
Further, the drive unit 71 moves the light shielding plate 61 from the destination point P1 to the destination point P2, and the position of the light transmission part H is switched, so that the element image G1 is formed by the element imaging element 51 in the element image G2. It is formed at a position different from the formed position.
Here, the different positions are positions where the element images G1 and the element image G2 are formed at the same time, and one element image G includes the other element image G. Not a position. However, a position where a part of each element image G overlaps may be used.

そして、各要素撮像素子５１は、各凸レンズ２１ａからのレンズ出射光Ｒ２が結像して形成された要素画像Ｇ（要素画像Ｇ２）を撮像し、撮像した要素画像Ｇ２を記憶手段９に出力する。
記憶手段９には、要素画像Ｇに、要素撮像素子５１の設置位置情報などが付与された撮像情報が記憶される。 Each element imaging element 51 captures an element image G (element image G2) formed by imaging the lens emission light R2 from each convex lens 21a, and outputs the captured element image G2 to the storage unit 9. .
The storage unit 9 stores imaging information in which the element image G is provided with information on the installation position of the element imaging element 51 and the like.

本実施の形態に係る立体撮像装置１によれば、要素撮像素子５１にて要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とが異なる位置に形成される。しかし、光透過部Ｈの位置が切り替わることにより、要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とが同時に要素撮像素子５１に形成されることはない。そのため、要素撮像素子５１は、切り替えにより生じる時間差（所定時間Ｔの間隔）で要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とを交互に撮像することになる。よって、同一の要素レンズ２ａ（凸レンズ２１ａ）で撮影したにもかかわらず、要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とは、まるで、別々の要素レンズで別々の要素撮像素子５１により撮像しているようになる。そして、立体撮像装置１の記憶手段９には、同じ撮像手段５（要素撮像素子５１）が撮像した要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とが記憶される。これにより、要素画像Ｇ１と要素画像Ｇ２とは、仮想的に別々の要素レンズ２ａで別々の要素撮像素子５１により撮影された画像であるとすることができ、要素レンズ２ａをあたかも２倍に増やしたようになる。
以上により、本実施の形態に係る立体撮像装置１によれば、要素レンズ２ａおよび要素撮像素子５１の数を増やさずに、解像度を向上することができる。 According to the stereoscopic imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the element image sensor 51 forms the element image G1 and the element image G2 at different positions. However, the element image G <b> 1 and the element image G <b> 2 are not simultaneously formed on the element image sensor 51 by switching the position of the light transmission part H. Therefore, the element imaging element 51 alternately captures the element image G1 and the element image G2 at a time difference (interval of the predetermined time T) caused by switching. Therefore, even though the same element lens 2a (convex lens 21a) is photographed, the element image G1 and the element image G2 are imaged by different element imaging elements 51 with different element lenses. . Then, the storage unit 9 of the stereoscopic imaging apparatus 1 stores the element image G1 and the element image G2 captured by the same imaging unit 5 (element imaging element 51). As a result, the element image G1 and the element image G2 can be assumed to be images photographed by the separate element imaging elements 51 with virtually separate element lenses 2a, and the element lens 2a is doubled. It becomes like.
As described above, according to the stereoscopic imaging device 1 according to the present embodiment, the resolution can be improved without increasing the number of element lenses 2a and element imaging elements 51.

以下に、要素レンズ２ａの種々のバリエーションを第１の変形例ないし第２の変形例として説明する。
［第１の変形例］（ＧＲＩＮレンズ：１／４）
［立体撮像装置１Ａ］
図５に示すように、立体撮像装置１Ａは、要素レンズ２ａに屈折率分布型レンズ２１ｂを用いた点と、屈折率分布型レンズ２１ｂにＧＲＩＮレンズを用いるため、図１に示す要素レンズ２ａの主点から要素レンズ２ａの前焦点位置までの距離ｄが必要ない（ｄ＝０）である点の２点を除いて、図１および図３に示した立体撮像装置１と同一の構成である。したがって、図１および図３と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。 Hereinafter, various variations of the element lens 2a will be described as a first modification or a second modification.
[First Modification] (GRIN lens: 1/4)
[Stereoscopic imaging apparatus 1A]
As shown in FIG. 5, the stereoscopic imaging apparatus 1A uses a gradient index lens 21b as the element lens 2a and uses a GRIN lens as the gradient index lens 21b. Except for the two points where the distance d from the principal point to the front focal position of the element lens 2a is not required (d = 0), the configuration is the same as that of the stereoscopic imaging apparatus 1 shown in FIGS. . Therefore, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

（屈折率分布型レンズ２１ｂ）
屈折率分布型レンズ２１ｂは、中心から外周に向かって屈折率が異なる屈折率分布レンズであるＧＲＩＮレンズを用い、前記ＧＲＩＮレンズのレンズ長を、当該ＧＲＩＮレンズ内を蛇行する光路の一周期の１／４とする長さに形成した１／４ＧＲＩＮレンズである。なお、当該１／４ＧＲＩＮレンズからのレンズ出射光Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）が結像して形成される要素画像Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）は、被写体Ｘの倒立像である。
この屈折率分布型レンズ２１ｂ（１／４ＧＲＩＮレンズ）を用いることにより、被写体Ｘの倒立像を記憶手段９に記憶することができる。 (Gradient index lens 21b)
The gradient index lens 21b uses a GRIN lens that is a refractive index distribution lens having a refractive index different from the center toward the outer periphery, and the lens length of the GRIN lens is one period of an optical path meandering through the GRIN lens. This is a 1/4 GRIN lens formed to a length of / 4. The element image G (G1, G2) formed by imaging the lens output light R (R1, R2) from the 1/4 GRIN lens is an inverted image of the subject X.
By using this gradient index lens 21b (1/4 GRIN lens), an inverted image of the subject X can be stored in the storage means 9.

［第２の変形例］（ＧＲＩＮレンズ：３／４）
［立体撮像装置１Ｂ］
図６に示すように、立体撮像装置１Ｂは、要素レンズ２ａに屈折率分布型レンズ２１ｃを用いた点と、屈折率分布型レンズ２１ｃにＧＲＩＮレンズを用いるため、図１に示す要素レンズ２ａの主点から要素レンズ２ａの前焦点位置までの距離ｄが必要ない（ｄ＝０）である点の２点を除いて、図１および図３に示した立体撮像装置１と同一の構成である。したがって、図１および図３と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。 [Second Modification] (GRIN lens: 3/4)
[Stereoscopic imaging apparatus 1B]
As shown in FIG. 6, the stereoscopic imaging apparatus 1B uses a gradient index lens 21c as the element lens 2a and uses a GRIN lens as the gradient index lens 21c. Except for the two points where the distance d from the principal point to the front focal position of the element lens 2a is not required (d = 0), the configuration is the same as that of the stereoscopic imaging apparatus 1 shown in FIGS. . Therefore, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

（屈折率分布型レンズ２１ｃ）
屈折率分布型レンズ２１ｃは、中心から外周に向かって屈折率が異なる屈折率分布レンズであるＧＲＩＮレンズを用い、前記ＧＲＩＮレンズのレンズ長を、当該ＧＲＩＮレンズ内を蛇行する光路の一周期の３／４とする長さに形成した３／４ＧＲＩＮレンズである。なお、当該３／４ＧＲＩＮレンズからのレンズ出射光Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）が結像して形成される要素画像Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）は、被写体Ｘの正立像である。
この屈折率分布型レンズ２１ｃ（３／４ＧＲＩＮレンズ）を用いることにより、被写体Ｘの正立像を記憶手段９に記憶することができる。 (Refractive index distribution type lens 21c)
The gradient index lens 21c uses a GRIN lens that is a refractive index distribution lens having a refractive index different from the center toward the outer circumference, and the lens length of the GRIN lens is 3 in one period of the optical path meandering in the GRIN lens. This is a 3/4 GRIN lens formed to a length of / 4. The element image G (G1, G2) formed by imaging the lens output light R (R1, R2) from the 3/4 GRIN lens is an erect image of the subject X.
By using this gradient index lens 21c (3/4 GRIN lens), an erect image of the subject X can be stored in the storage means 9.

［第２の実施形態］
次に、目的地点Ｐが４つある場合の本発明の第２の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
図７に示すように、要素レンズ２ａを俵積み状態に配列した第２の実施形態に係る立体撮像装置１Ｃは、目的地点Ｐが４つ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）あり、遮光板６１を駆動させて、光透過部Ｈの位置を、目的地点Ｐ１（図７（ａ））→目的地点Ｐ２（図７（ｂ））→目的地点Ｐ３（図７（ｃ））→目的地点Ｐ４（図７（ｄ））→目的地点Ｐ１（図７（ａ））→・・・、の順番に所定時間Ｔの間隔で切り替える。この目的地点Ｐの切替処理は、第１の実施形態に係る立体撮像装置１と同様の処理であるため説明を省略する。これにより、各目的地点Ｐにおいて光透過部Ｈを透過した入射光Ｌが、１つの要素レンズ２ａに照射される。
ここで、目的地点Ｐ１〜Ｐ４は、光透過部Ｈが目的地点Ｐ１に位置するとき、目的地点Ｐ２に位置するとき、目的地点Ｐ３に位置するとき、目的地点Ｐ４に位置するときで、透過領域が互いに重ならない地点である。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention when there are four destination points P will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 7, the stereoscopic imaging apparatus 1C according to the second embodiment in which the element lenses 2a are arranged in a stacked state has four destination points P (P1, P2, P3, P4), and the light shielding plate 61. And the position of the light transmission part H is changed from the destination point P1 (FIG. 7A) to the destination point P2 (FIG. 7B) → the destination point P3 (FIG. 7C) → the destination point P4 ( 7 (d)) → the destination point P1 (FIG. 7 (a)) →... Since the switching process of the destination point P is the same process as the stereoscopic imaging apparatus 1 according to the first embodiment, the description thereof is omitted. Thereby, the incident light L that has passed through the light transmission part H at each destination point P is irradiated to one element lens 2a.
Here, the destination points P1 to P4 are a transmission region when the light transmission part H is located at the destination point P1, when located at the destination point P2, when located at the destination point P3, when located at the destination point P4. Are points that do not overlap each other.

［第３の実施形態］
次に、遮光手段６に、液晶シャッタを用いた場合の本発明の第３の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
［立体撮像装置１Ｄ］
図８に示すように、第３の実施形態に係る立体撮像装置１Ｄは、遮光手段６が異なる点を除いて、図１および図３に示した立体撮像装置１と同一の構成である。したがって、図１および図３と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention in which a liquid crystal shutter is used for the light shielding means 6 will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
[Stereoscopic imaging device 1D]
As shown in FIG. 8, the stereoscopic imaging apparatus 1D according to the third embodiment has the same configuration as the stereoscopic imaging apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 3 except that the light shielding means 6 is different. Therefore, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

（遮光手段６ａ）
第３の実施形態における遮光手段６ａは、複数の液晶素子を備える液晶シャッタ６２である。
（液晶シャッタ６２）
液晶シャッタ６２は、要素レンズ群２の受光面側にて設置され、要素レンズ群２への入射光Ｌを遮る液晶パネルである。
液晶シャッタ６２が設置される位置は、要素レンズ２ａの前焦点位置であることが好適であるが、その前後に焦点距離の分ずれていても設置可能である。 (Light shielding means 6a)
The light shielding means 6a in the third embodiment is a liquid crystal shutter 62 including a plurality of liquid crystal elements.
(Liquid crystal shutter 62)
The liquid crystal shutter 62 is a liquid crystal panel that is installed on the light receiving surface side of the element lens group 2 and blocks the incident light L to the element lens group 2.
The position where the liquid crystal shutter 62 is installed is preferably the front focal position of the element lens 2a. However, the liquid crystal shutter 62 can be installed even if the focal length is shifted before and after that.

光透過部ＨＡは、液晶シャッタ６２に設けられた液晶素子の集合体であり、後記する開閉制御部７３に制御されて、液晶素子の開／閉を行う。光透過部ＨＡは、開（光の透過）のときに入射光Ｌを透過させて要素レンズ２ａに入射させ、閉（光の遮断）のときに遮光する。当該光透過部ＨＡの開口面積および開口形状は、光透過部ＨＡが要素レンズ２ａと対向したときに、その要素レンズ２ａのレンズ面（受光面）に入射光Ｌが確実に入射される開口面積および開口形状である。 The light transmission portion HA is an assembly of liquid crystal elements provided in the liquid crystal shutter 62, and is controlled by an opening / closing control unit 73 described later to open / close the liquid crystal elements. The light transmitting portion HA transmits the incident light L when it is opened (transmits light) and enters the element lens 2a, and shields it when it is closed (blocks light). The opening area and the opening shape of the light transmitting portion HA are such that when the light transmitting portion HA faces the element lens 2a, the incident light L is reliably incident on the lens surface (light receiving surface) of the element lens 2a. And an opening shape.

（切替手段７ａ）
切替手段７ａは、時間を計測する時計部７２と、各要素レンズ２ａ一つに対して一つの光透過部ＨＡ（光透過部）が開く（光を透過する）ように液晶シャッタ６２の液晶素子の開（光の透過）と閉（光の遮断）とを制御する開閉制御部７３とを備えている。
時計部７２は、時間を計測し、所定時間Ｔ毎に開閉指示信号を、開閉制御部７３に出力するものであり、第１の実施形態の時計部７２と同様のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
開閉制御部７３は、時計部７２からの開閉指示信号を取得して、液晶シャッタ６２が備える液晶素子の光の透過率を調節して、開（光の透過）／閉（光の遮断）を行う制御部である。 (Switching means 7a)
The switching means 7a includes a clock unit 72 for measuring time and a liquid crystal element of the liquid crystal shutter 62 so that one light transmitting part HA (light transmitting part) is opened (transmits light) for each element lens 2a. And an open / close control unit 73 that controls opening (transmission of light) and closing (blocking of light).
The clock unit 72 measures time and outputs an open / close instruction signal to the open / close control unit 73 every predetermined time T, and is the same as the clock unit 72 of the first embodiment. Detailed description is omitted.
The opening / closing control unit 73 acquires an opening / closing instruction signal from the clock unit 72, adjusts the light transmittance of the liquid crystal element included in the liquid crystal shutter 62, and opens (transmits light) / closes (blocks light). It is a control part to perform.

第３の実施形態において、液晶シャッタ６２には光透過部ＨＡが、光透過部ＨＡ１と光透過部ＨＡ２との２つを有する。ここで、光透過部ＨＡ１を構成する液晶素子と、光透過部ＨＡ２を構成する液晶素子とは、重複して構成されない。
開閉制御部７３は、時計部７２からの開閉指示信号を取得して、一つの要素レンズ２ａに対して一つの光透過部ＨＡが開くように、つまり、光透過部ＨＡ１または光透過部ＨＡ２のどちらか一方が開くように、光透過部ＨＡ１および光透過部ＨＡ２の開閉を行う。このとき、双方において“開”となる液晶素子はない。そのため、光透過部ＨＡ１が“開”のときの入射光Ｌが透過可能な透過領域と、光透過部ＨＡ２が“開”のときの入射光Ｌが透過可能な透過領域とでは、互いに重ならない。 In the third embodiment, the liquid crystal shutter 62 includes two light transmission portions HA, which are a light transmission portion HA1 and a light transmission portion HA2. Here, the liquid crystal element constituting the light transmission part HA1 and the liquid crystal element constituting the light transmission part HA2 are not configured to overlap.
The opening / closing control unit 73 acquires an opening / closing instruction signal from the clock unit 72 so that one light transmitting part HA opens with respect to one element lens 2a, that is, the light transmitting part HA1 or the light transmitting part HA2 The light transmission part HA1 and the light transmission part HA2 are opened and closed so that either one of them opens. At this time, there is no liquid crystal element that is “open” in both. Therefore, the transmissive region where the incident light L can be transmitted when the light transmissive portion HA1 is “open” and the transmissive region where the incident light L can be transmitted when the light transmissive portion HA2 is “open” do not overlap each other. .

第３の実施形態の立体撮像装置１Ｄによれば、遮光手段６に液晶パネルを用いて、光透過部に液晶素子を用いて、その液晶素子を制御して光の透過／遮断を行うことで、光透過部である光透過部ＨＡ（ＨＡ１、ＨＡ２）の開（光の透過）／閉（光の遮断）を電気的に行うことができる。そのため、第１および第２の実施形態の立体撮像装置より、光透過部Ｈ（光透過部ＨＡ）の位置を高速に切り替えることができる。こうして、光透過部の位置を高速に切り替えて、要素撮像素子５１が撮像することで、短い時間間隔で撮像することができる。そのため、動く物体を撮影したときに、単位時間間隔で移動する距離に応じて生じてしまう、ちらつきの現象が少ない動画を撮影することができる。 According to the stereoscopic imaging apparatus 1D of the third embodiment, a liquid crystal panel is used as the light shielding unit 6 and a liquid crystal element is used as the light transmission unit, and the liquid crystal element is controlled to transmit / block light. The light transmitting part HA (HA1, HA2), which is a light transmitting part, can be electrically opened / closed (light blocked). Therefore, the position of the light transmission part H (light transmission part HA) can be switched at high speed from the stereoscopic imaging devices of the first and second embodiments. In this manner, the position of the light transmission part is switched at high speed, and the element imaging device 51 captures images, so that images can be captured at short time intervals. For this reason, when a moving object is photographed, it is possible to photograph a moving image with less flickering phenomenon that occurs according to the distance moved at a unit time interval.

また、第１の実施形態の立体撮像装置１と同様に、立体撮像装置１Ｄは、１つの要素レンズ２ａから２つの要素画像Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）を撮像することができ、要素レンズ２ａをあたかも２倍に増やしたようになる。
以上により、第３の実施形態の立体撮像装置１Ｄによれば、要素レンズ２ａおよび要素撮像素子５１の数を増やさずに、解像度を向上することができる。 Similarly to the stereoscopic imaging device 1 of the first embodiment, the stereoscopic imaging device 1D can capture two element images G (G1, G2) from one element lens 2a, as if the element lens 2a was It seems to have doubled.
As described above, according to the stereoscopic imaging device 1D of the third embodiment, the resolution can be improved without increasing the number of the element lenses 2a and the element imaging elements 51.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、切替手段７（７ａ）が切り替える光透過部Ｈ（ＨＡ）の位置は、２つ以上設定されていればよい。設定される位置の数は、光透過部Ｈの位置それぞれにおける、入射光Ｌを透過可能な透過領域が互いに重ならなければ、制限されない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
For example, two or more positions of the light transmission part H (HA) to be switched by the switching unit 7 (7a) may be set. The number of positions to be set is not limited as long as the transmission regions that can transmit the incident light L at the respective positions of the light transmission part H do not overlap each other.

また、光透過部Ｈの透過領域の大きさ（開口面積）は、適宜変更することが可能である。
例えば、図２に示したように遮光板６１が駆動部７１により、目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間を横方向（左右）に往復運動する場合や、図９に示すように遮光板６１が駆動部７１により、目的地点Ｐ１と目的地点Ｐ２との間を縦方向（上下）に往復運動する場合、光透過部Ｈの透過領域の大きさ（開口面積）は、図９に示す値が好適である。ここで、図中のＤはレンズの直径を示し、ｒ_maxは光透過部Ｈの形状（透過領域）が円である場合の最大半径を示す。
また、図７に示したように遮光板６１が駆動部７１により、目的地点Ｐ１〜Ｐ４を順番に移動する場合、光透過部Ｈの透過領域の大きさ（開口面積）は、図１０に示す値が好適である。図９と同様に、図中のＤはレンズの直径を示し、ｒ_maxは光透過部Ｈの形状（透過領域）が円である場合の最大半径を示す。 Further, the size (opening area) of the transmission region of the light transmission part H can be changed as appropriate.
For example, as shown in FIG. 2, when the light shielding plate 61 reciprocates in the horizontal direction (left and right) between the destination point P1 and the destination point P2 by the driving unit 71, or as shown in FIG. 9. When the drive unit 71 reciprocates between the destination point P1 and the destination point P2 in the vertical direction (up and down), the size (opening area) of the transmission region of the light transmission unit H is the value shown in FIG. Is preferred. Here, D in the figure indicates the diameter of the lens, and r _max indicates the maximum radius when the shape of the light transmission part H (transmission region) is a circle.
Further, as shown in FIG. 7, when the light shielding plate 61 is sequentially moved by the drive unit 71 through the destination points P1 to P4, the size (opening area) of the transmission region of the light transmission unit H is shown in FIG. A value is preferred. Similarly to FIG. 9, D in the drawing indicates the diameter of the lens, and r _max indicates the maximum radius when the shape of the light transmission portion H (transmission region) is a circle.

また、要素レンズ２ａに、凸レンズ２１ａや、屈折率分布型レンズ（１／４ＧＲＩＮレンズ）２１ｂ、屈折率分布型レンズ（３／４ＧＲＩＮレンズ）２１ｃを用いた例を示したが、特に限定されるものではなく、ボールレンズ、屈折率分布レンズ、回折光学素子、凹レンズ、あるいは、これらの組み合せでもよい。また、回折光学素子は、例えばフレネルレンズである。なお、凹レンズは、他のレンズと適宜組み合わせて用いられる。 Moreover, although the example using the convex lens 21a, the gradient index lens (1/4 GRIN lens) 21b, and the gradient index lens (3/4 GRIN lens) 21c is shown as the element lens 2a, it is particularly limited. Instead, a ball lens, a gradient index lens, a diffractive optical element, a concave lens, or a combination thereof may be used. The diffractive optical element is, for example, a Fresnel lens. The concave lens is used in combination with other lenses as appropriate.

本発明の第１の実施形態の第１の変形例である立体撮像装置１Ａを用いて、屈折率分布型レンズ２１ｂ（１／４ＧＲＩＮレンズ）で撮影した要素画像群を、そのまま一般的な凸レンズの立体画像表示装置に与えることで、奥行きが反転した逆視状態の立体画像を表示することができる。
一方、第２の変形例である立体撮像装置１Ｂを用いて、屈折率分布型レンズ２１ｃ（３／４ＧＲＩＮレンズ）で撮影した要素画像群を、そのまま一般的な凸レンズの立体画像表示装置に与えることで、奥行きが正しい正視状態の立体画像を表示することができる。 An element image group photographed with a gradient index lens 21b (1/4 GRIN lens) using a stereoscopic imaging apparatus 1A which is a first modification of the first embodiment of the present invention is directly used as a general convex lens. By giving to the stereoscopic image display device, it is possible to display a stereoscopic image in a reverse viewing state in which the depth is inverted.
On the other hand, by using the stereoscopic imaging apparatus 1B as the second modification, the element image group photographed by the gradient index lens 21c (3/4 GRIN lens) is directly given to a general convex lens stereoscopic image display apparatus. Thus, it is possible to display a stereoscopic image in a normal viewing state with a correct depth.

１立体撮像装置
２要素レンズ群
２ａ要素レンズ
２１ａ凸レンズ（要素レンズ）
３光学遮蔽部
５撮像手段
５１要素撮像素子（撮像手段）
５２基盤（撮像手段）
６遮光手段
６１遮光板（遮光手段）
６ａ遮光板（遮光手段）
７切替手段
７１駆動部（切替手段）
７２時計部（切替手段）
９記憶手段
Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）要素画像
Ｈ光透過部
Ｌ入射光
Ｐ（Ｐ１、Ｐ２）目的地点
ｄ要素レンズの主点から前焦点位置までの距離 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stereoscopic imaging device 2 Element lens group 2a Element lens 21a Convex lens (element lens)
3 Optical shielding part 5 Imaging means 51 Element imaging device (imaging means)
52 base (imaging means)
6 Light shielding means 61 Light shielding plate (light shielding means)
6a Light shielding plate (light shielding means)
7 Switching means 71 Drive unit (switching means)
72 Clock part (switching means)
9 Storage means G (G1, G2) Element image H Light transmission part L Incident light P (P1, P2) Destination point d Distance from principal point of element lens to front focal position

Claims

An element lens group in which element lenses that receive incident light from a subject are arranged in an array; and an imaging unit that is provided facing the element lens group and that captures an element image by light emitted from the element lens; A stereoscopic imaging apparatus comprising storage means for storing captured element images,
On the light receiving surface side of the element lens, a light shield having a light shielding surface having one light transmitting portion that transmits the incident light in a transmission region having a smaller area than the light receiving surface of the element lens. Means,
A stereoscopic imaging apparatus comprising: a switching unit that repeatedly switches the position of the light transmission part at a predetermined time interval so that the transmission regions at the positions of the light transmission part do not overlap each other.

The light shielding means is a light shielding plate having holes that are the same number of the light transmitting portions as the element lenses,
The switching unit drives the light shielding plate at a front focal position of the element lens, and repeats the positions of the holes at the predetermined time intervals so that the transmission regions at the positions of the holes do not overlap each other. The stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein the stereoscopic imaging device is switched.

The light shielding means is a liquid crystal panel installed at a front focal position of the element lens and having a liquid crystal element,
The switching means controls the opening and closing of the liquid crystal element that is the light transmission unit, and sets the liquid crystal element to be controlled to open so that the transmission regions opened by the liquid crystal elements to be controlled do not overlap each other. The stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein the stereoscopic imaging device is repeatedly switched at time intervals.

The element lens is a refractive index distribution lens, and a lens length of the refractive index distribution lens is formed such that an optical path in the refractive index distribution lens has a quarter period. The stereoscopic imaging device according to any one of claims 1 to 3.

The element lens is a refractive index distribution lens, and the lens length of the refractive index distribution lens is formed such that the optical path in the refractive index distribution lens is 3/4 period. The stereoscopic imaging device according to any one of claims 1 to 3.