JPH08149355A - 立体像の撮像装置 - Google Patents
立体像の撮像装置Info
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- JPH08149355A JPH08149355A JP6284676A JP28467694A JPH08149355A JP H08149355 A JPH08149355 A JP H08149355A JP 6284676 A JP6284676 A JP 6284676A JP 28467694 A JP28467694 A JP 28467694A JP H08149355 A JPH08149355 A JP H08149355A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】単一の光学的結像手段を用いて簡単且つ小型な
構成で被写体の立体像を得ることができる撮像装置を提
供する。 【構成】凹面鏡体５を用いた光学的結像手段１と、それ
を介して被写体Ｗの光像を受けるＣＣＤイメージセンサ
２と、撮像に際して凹面鏡体５の曲率を変化させてその
焦点Ｐの位置を移動させる焦点制御手段１１と、ＣＣＤ
イメージセンサ２の各画素により検出される被写体Ｗの
各部の像の光輝度が最大又は最小となる焦点Ｐの位置を
各画素について見出し、その焦点位置から各画素に結像
される被写体Ｗの各部の距離Ｄを求める距離検出手段１
４とを備え、求められた被写体Ｗの各部の距離Ｄに基づ
き被写体Ｗの立体像を生成する。
構成で被写体の立体像を得ることができる撮像装置を提
供する。 【構成】凹面鏡体５を用いた光学的結像手段１と、それ
を介して被写体Ｗの光像を受けるＣＣＤイメージセンサ
２と、撮像に際して凹面鏡体５の曲率を変化させてその
焦点Ｐの位置を移動させる焦点制御手段１１と、ＣＣＤ
イメージセンサ２の各画素により検出される被写体Ｗの
各部の像の光輝度が最大又は最小となる焦点Ｐの位置を
各画素について見出し、その焦点位置から各画素に結像
される被写体Ｗの各部の距離Ｄを求める距離検出手段１
４とを備え、求められた被写体Ｗの各部の距離Ｄに基づ
き被写体Ｗの立体像を生成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被写体を立体的に捉え
て撮像する立体像の撮像装置に関する。
て撮像する立体像の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の撮像装置としては、二組
あるいはそれ以上の光学レンズ系を備えた複眼式のもの
が一般に知られている。かかる複眼式の撮像装置におい
ては、各光学レンズ系を介して得られる被写体の平面的
な複数の像から、それらの相関関係に基づき、被写体の
各部の距離を認識し、それにより、被写体の立体像を生
成する。
あるいはそれ以上の光学レンズ系を備えた複眼式のもの
が一般に知られている。かかる複眼式の撮像装置におい
ては、各光学レンズ系を介して得られる被写体の平面的
な複数の像から、それらの相関関係に基づき、被写体の
各部の距離を認識し、それにより、被写体の立体像を生
成する。
【０００３】しかしながら、かかる撮像装置にあって
は、複数組の光学レンズ系を必要とするため、装置構成
が大型化し、また、高価なものとなるという不都合があ
った。
は、複数組の光学レンズ系を必要とするため、装置構成
が大型化し、また、高価なものとなるという不都合があ
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、単一の光学的結像手段を用いて簡単且つ小型
な構成で被写体の立体像を得ることができる撮像装置を
提供することを目的とする。
を解消し、単一の光学的結像手段を用いて簡単且つ小型
な構成で被写体の立体像を得ることができる撮像装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、焦点位置を可変とした光学的結像手段
と、該光学的結像手段を介して被写体の光像を受けるＣ
ＣＤイメージセンサと、撮像時に前記光学的結像手段の
焦点位置を変更制御する焦点制御手段と、該焦点制御手
段による焦点位置の変更制御時に前記ＣＣＤイメージセ
ンサの各画素毎に該画素において検出される光輝度が最
大又は最小となる前記光学的結像手段の焦点位置から、
該焦点位置と前記被写体までの距離とのあらかじめ定め
られた相関関係に基づき前記被写体の各部までの距離を
求める距離検出手段とを備え、該距離検出手段により前
記ＣＣＤイメージセンサの各画素毎に求められた前記被
写体の各部の距離に基づき該被写体の立体像を生成する
ことを特徴とする。
成するために、焦点位置を可変とした光学的結像手段
と、該光学的結像手段を介して被写体の光像を受けるＣ
ＣＤイメージセンサと、撮像時に前記光学的結像手段の
焦点位置を変更制御する焦点制御手段と、該焦点制御手
段による焦点位置の変更制御時に前記ＣＣＤイメージセ
ンサの各画素毎に該画素において検出される光輝度が最
大又は最小となる前記光学的結像手段の焦点位置から、
該焦点位置と前記被写体までの距離とのあらかじめ定め
られた相関関係に基づき前記被写体の各部までの距離を
求める距離検出手段とを備え、該距離検出手段により前
記ＣＣＤイメージセンサの各画素毎に求められた前記被
写体の各部の距離に基づき該被写体の立体像を生成する
ことを特徴とする。
【０００６】そして、前記光学的結像手段は、前記ＣＣ
Ｄイメージセンサに前記被写体の光像を結像する可撓性
の凹面鏡体と、該凹面鏡体を密封して収容し、該凹面鏡
体によりその凹面側の流体室と凸面側の流体室とに画成
された密封室とを備え、前記焦点制御手段は、前記凹面
鏡体の凹面側の流体室と凸面側の流体室との圧力差を変
化させることにより前記凹面鏡体の曲率を変化させてそ
の焦点位置を変更制御することを特徴とする。
Ｄイメージセンサに前記被写体の光像を結像する可撓性
の凹面鏡体と、該凹面鏡体を密封して収容し、該凹面鏡
体によりその凹面側の流体室と凸面側の流体室とに画成
された密封室とを備え、前記焦点制御手段は、前記凹面
鏡体の凹面側の流体室と凸面側の流体室との圧力差を変
化させることにより前記凹面鏡体の曲率を変化させてそ
の焦点位置を変更制御することを特徴とする。
【０００７】あるいは、前記光学的結像手段は、前記Ｃ
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する可撓
性の導体材料から成る凹面鏡体と、該凹面鏡体の凸面側
に対向配置された電極板とを備え、前記焦点制御手段
は、前記凹面鏡体と電極板との間に電位差を付与すると
共にその電位差を変化させることにより、前記凹面鏡体
の曲率を変化させてその焦点位置を変更制御することを
特徴とする。
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する可撓
性の導体材料から成る凹面鏡体と、該凹面鏡体の凸面側
に対向配置された電極板とを備え、前記焦点制御手段
は、前記凹面鏡体と電極板との間に電位差を付与すると
共にその電位差を変化させることにより、前記凹面鏡体
の曲率を変化させてその焦点位置を変更制御することを
特徴とする。
【０００８】あるいは、前記光学的結像手段は、前記Ｃ
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する複数
のマイクロミラーを凹面鏡形状に配列してなるマイクロ
ミラーアレイにより構成されると共に、該マイクロミラ
ーアレイの各マイクロミラーはその傾斜角を電気的に変
更制御可能とされ、前記焦点制御手段は、該マイクロミ
ラーアレイの各マイクロミラーの傾斜角を電気的に変更
制御することにより、該マイクロミラーアレイの曲率を
変化させてその焦点位置を変更制御することを特徴とす
る。
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する複数
のマイクロミラーを凹面鏡形状に配列してなるマイクロ
ミラーアレイにより構成されると共に、該マイクロミラ
ーアレイの各マイクロミラーはその傾斜角を電気的に変
更制御可能とされ、前記焦点制御手段は、該マイクロミ
ラーアレイの各マイクロミラーの傾斜角を電気的に変更
制御することにより、該マイクロミラーアレイの曲率を
変化させてその焦点位置を変更制御することを特徴とす
る。
【０００９】あるいは、前記光学的結像手段は、前記Ｃ
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する電気
的に焦点位置を変更制御可能なフレネルレンズ型液晶凸
レンズにより構成され、前記焦点制御手段は、該フレネ
ルレンズ型液晶凸レンズの焦点位置を電気的に変更制御
することを特徴とする。
ＣＤイメージセンサに前記被写体の光像を結像する電気
的に焦点位置を変更制御可能なフレネルレンズ型液晶凸
レンズにより構成され、前記焦点制御手段は、該フレネ
ルレンズ型液晶凸レンズの焦点位置を電気的に変更制御
することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によれば、前記被写体の像は前記光学的
結像手段を介して前記ＣＣＤイメージセンサに結像さ
れ、該ＣＣＤイメージセンサの各画素は、それに結像さ
れる被写体の各部の像の光輝度を検出する。この時、Ｃ
ＣＤイメージセンサの各画素に結像される被写体の各部
の像の光輝度は、前記光学的結像手段の焦点位置が各画
素に結像される被写体の部分までの距離に整合したもの
となったとき、すなわち、該光学的結像手段が被写体の
各部の像をそれに対応したＣＣＤイメージセンサのがそ
の位置に鮮明な像を結ぶとき、最大又は最小となる。そ
こで、前記焦点制御手段により前記光学的結像手段の焦
点位置を変更制御しつつ、前記距離検出手段により、Ｃ
ＣＤイメージセンサの各画素について、検出される光輝
度が最大又は最小となる光学的結像手段の焦点位置を把
握することで、それらの焦点位置から被写体の各部まで
の距離をそれらの相関関係基づき求めることが可能とな
る。そして、被写体の各部までの距離が求まれば、それ
に基づき被写体の立体像を生成することが可能となる。
結像手段を介して前記ＣＣＤイメージセンサに結像さ
れ、該ＣＣＤイメージセンサの各画素は、それに結像さ
れる被写体の各部の像の光輝度を検出する。この時、Ｃ
ＣＤイメージセンサの各画素に結像される被写体の各部
の像の光輝度は、前記光学的結像手段の焦点位置が各画
素に結像される被写体の部分までの距離に整合したもの
となったとき、すなわち、該光学的結像手段が被写体の
各部の像をそれに対応したＣＣＤイメージセンサのがそ
の位置に鮮明な像を結ぶとき、最大又は最小となる。そ
こで、前記焦点制御手段により前記光学的結像手段の焦
点位置を変更制御しつつ、前記距離検出手段により、Ｃ
ＣＤイメージセンサの各画素について、検出される光輝
度が最大又は最小となる光学的結像手段の焦点位置を把
握することで、それらの焦点位置から被写体の各部まで
の距離をそれらの相関関係基づき求めることが可能とな
る。そして、被写体の各部までの距離が求まれば、それ
に基づき被写体の立体像を生成することが可能となる。
【００１１】前記光学的結像手段として、前記密封室内
に収容した可撓性の凹面鏡体を用いたときには、その凹
面鏡体の凹面側の流体室と凸面側の流体室との圧力差を
変化させるだけで、流体圧により凹面鏡体の曲率が変化
し、それにより該凹面鏡体の焦点位置を変更制御するこ
とが可能となる。
に収容した可撓性の凹面鏡体を用いたときには、その凹
面鏡体の凹面側の流体室と凸面側の流体室との圧力差を
変化させるだけで、流体圧により凹面鏡体の曲率が変化
し、それにより該凹面鏡体の焦点位置を変更制御するこ
とが可能となる。
【００１２】あるいは、導体材料からなる可撓性の凹面
鏡体を用いたときには、該凹面鏡体の凸面側に対向配置
した電極板との間に付与する電位差を変化させるだけ
で、静電気力により凹面鏡体の曲率が変化し、それによ
り該凹面鏡体の焦点位置を変更制御することが可能とな
る。
鏡体を用いたときには、該凹面鏡体の凸面側に対向配置
した電極板との間に付与する電位差を変化させるだけ
で、静電気力により凹面鏡体の曲率が変化し、それによ
り該凹面鏡体の焦点位置を変更制御することが可能とな
る。
【００１３】あるいは、前記光学的結像手段として、前
記複数のマイクロミラーを凹面鏡形状に配列してなるマ
イクロミラーアレイを用いたときには、各マイクロミラ
ーの傾斜角を電気的に変更制御することで、該マイクロ
ミラーアレイの曲率を変化させることが可能となり、そ
れにより、該マイクロミラーアレイの焦点位置を変更制
御することが可能となる。
記複数のマイクロミラーを凹面鏡形状に配列してなるマ
イクロミラーアレイを用いたときには、各マイクロミラ
ーの傾斜角を電気的に変更制御することで、該マイクロ
ミラーアレイの曲率を変化させることが可能となり、そ
れにより、該マイクロミラーアレイの焦点位置を変更制
御することが可能となる。
【００１４】また、前記光学的結像手段として、フレネ
ルレンズ型液晶凸レンズを用いれば、その焦点位置を電
気的に変更制御することが可能となる。
ルレンズ型液晶凸レンズを用いれば、その焦点位置を電
気的に変更制御することが可能となる。
【００１５】
【実施例】本発明の一例を図１乃至図４を参照して説明
する。図１は本実施例の撮像装置のシステム構成図、図
２及び図３は図１の装置の作動を説明するための線図、
図４は図１の装置の作動を説明するための説明図であ
る。
する。図１は本実施例の撮像装置のシステム構成図、図
２及び図３は図１の装置の作動を説明するための線図、
図４は図１の装置の作動を説明するための説明図であ
る。
【００１６】図１を参照して、１は平板状のＣＣＤ(Cha
rge Coupled Device) イメージセンサ２に被写体Ｗの像
を結像する光学的結像手段、３はＣＣＤイメージセンサ
２を介して得られる被写体Ｗの画像信号等から被写体Ｗ
の立体像を生成するための処理制御ユニットである。
rge Coupled Device) イメージセンサ２に被写体Ｗの像
を結像する光学的結像手段、３はＣＣＤイメージセンサ
２を介して得られる被写体Ｗの画像信号等から被写体Ｗ
の立体像を生成するための処理制御ユニットである。
【００１７】光学的結像手段１は、筒状の撮像管４の後
部内周部に周縁部を保持した凹面鏡体５により構成さ
れ、前記ＣＣＤイメージセンサ２は、この凹面鏡体５の
光軸ｃ（撮像管４の軸心）上の所定の位置で該凹面鏡体
５の凹面側に固定的に対向配置されている。撮像に際し
ては、凹面鏡体５の凹面が撮像管４を介して被写体Ｗに
向けられる。
部内周部に周縁部を保持した凹面鏡体５により構成さ
れ、前記ＣＣＤイメージセンサ２は、この凹面鏡体５の
光軸ｃ（撮像管４の軸心）上の所定の位置で該凹面鏡体
５の凹面側に固定的に対向配置されている。撮像に際し
ては、凹面鏡体５の凹面が撮像管４を介して被写体Ｗに
向けられる。
【００１８】凹面鏡体５は、可撓性の導体材料により形
成され、その凸面側には撮像管４の後端部に固着された
円板状の電極板６が対向配置されている。そして、凹面
鏡体５は、それと電極板６との間に電位差を付与すると
共にその電位差を変化させることで、該凹面鏡体５が電
極板６との電位差に応じた静電気力により撓んで、その
曲率が変化するようになっており、それにより、凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置が光軸ｃ上で可変とされている。
成され、その凸面側には撮像管４の後端部に固着された
円板状の電極板６が対向配置されている。そして、凹面
鏡体５は、それと電極板６との間に電位差を付与すると
共にその電位差を変化させることで、該凹面鏡体５が電
極板６との電位差に応じた静電気力により撓んで、その
曲率が変化するようになっており、それにより、凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置が光軸ｃ上で可変とされている。
【００１９】処理制御ユニット３はマイクロコンピュー
タ等を含む電子回路により構成されたものであり、前記
凹面鏡体５及び電極板６間に直流電圧を付与する可変直
流電源７と、クロック信号ＣＫ（図２参照）を生成する
クロック信号生成部８と、該クロック信号ＣＫからそれ
に同期した三角波状の信号Ｓ（図２参照）を凹面鏡体５
の焦点Ｐの位置を周期的に変更制御するためのための焦
点制御信号として生成する焦点制御信号生成部９と、該
焦点制御信号Ｓに応じて可変直流電源７の生成電圧を制
御する電圧制御部１０とを焦点制御手段１１として備え
ている。
タ等を含む電子回路により構成されたものであり、前記
凹面鏡体５及び電極板６間に直流電圧を付与する可変直
流電源７と、クロック信号ＣＫ（図２参照）を生成する
クロック信号生成部８と、該クロック信号ＣＫからそれ
に同期した三角波状の信号Ｓ（図２参照）を凹面鏡体５
の焦点Ｐの位置を周期的に変更制御するためのための焦
点制御信号として生成する焦点制御信号生成部９と、該
焦点制御信号Ｓに応じて可変直流電源７の生成電圧を制
御する電圧制御部１０とを焦点制御手段１１として備え
ている。
【００２０】この場合、電圧制御部１０は、例えば焦点
制御信号生成部９から焦点制御信号Ｓが付与される任意
の時点において、前記可変直流電源７の生成電圧、すな
わち凹面鏡体５及び電極板６間の電位差がその時点にお
いて付与された焦点制御信号Ｓのレベルに比例した大き
さになるように可変直流電源７を制御する。
制御信号生成部９から焦点制御信号Ｓが付与される任意
の時点において、前記可変直流電源７の生成電圧、すな
わち凹面鏡体５及び電極板６間の電位差がその時点にお
いて付与された焦点制御信号Ｓのレベルに比例した大き
さになるように可変直流電源７を制御する。
【００２１】これにより、凹面鏡体５及び電極板６間に
可変直流電源７から付与される電位差は、焦点制御信号
Ｓに同期した三角波状に変化する。この時、焦点制御信
号Ｓのレベルが最小となる時点ｔａ（図２参照）で、凹
面鏡体５の曲率が最小となって、その焦点Ｐは凹面鏡体
５から光軸ｃ上で最も離反する点Ｐａ（図３参照）に位
置する。また、焦点制御信号Ｓのレベルが最大となる時
点ｔｂ（図２参照）で、凹面鏡体５の曲率が最大となっ
て、その焦点Ｐは凹面鏡体５に光軸ｃ上で最も接近する
点Ｐｂ（図３参照）に位置する。そして、焦点制御信号
Ｓのレベルが増加する半周期においては、凹面鏡体５の
曲率が増加していくことで、焦点Ｐは上記点Ｐａから点
Ｐｂに向かって光軸ｃ上を移動し、また、焦点制御信号
Ｓのレベルが減少する半周期においては、凹面鏡体５の
曲率が減少していくことで、焦点Ｐは上記点Ｐｂから点
Ｐａに向かって光軸ｃ上を移動する。すなわち、焦点制
御信号Ｓの一周期において、凹面鏡体５の焦点Ｐは上記
点Ｐａと点Ｐｂとの間で往復動する。
可変直流電源７から付与される電位差は、焦点制御信号
Ｓに同期した三角波状に変化する。この時、焦点制御信
号Ｓのレベルが最小となる時点ｔａ（図２参照）で、凹
面鏡体５の曲率が最小となって、その焦点Ｐは凹面鏡体
５から光軸ｃ上で最も離反する点Ｐａ（図３参照）に位
置する。また、焦点制御信号Ｓのレベルが最大となる時
点ｔｂ（図２参照）で、凹面鏡体５の曲率が最大となっ
て、その焦点Ｐは凹面鏡体５に光軸ｃ上で最も接近する
点Ｐｂ（図３参照）に位置する。そして、焦点制御信号
Ｓのレベルが増加する半周期においては、凹面鏡体５の
曲率が増加していくことで、焦点Ｐは上記点Ｐａから点
Ｐｂに向かって光軸ｃ上を移動し、また、焦点制御信号
Ｓのレベルが減少する半周期においては、凹面鏡体５の
曲率が減少していくことで、焦点Ｐは上記点Ｐｂから点
Ｐａに向かって光軸ｃ上を移動する。すなわち、焦点制
御信号Ｓの一周期において、凹面鏡体５の焦点Ｐは上記
点Ｐａと点Ｐｂとの間で往復動する。
【００２２】また、前記処理制御ユニット３は、上記の
ように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を周期的に変化させて
いく際に、焦点制御信号Ｓの現在のレベルによって定ま
る凹面鏡体５の焦点Ｐの位置から、その焦点Ｐの位置で
ＣＣＤイメージセンサ２の各画素に被写体Ｗの各部の最
も鮮明な光像を結像する該被写体Ｗまでの距離を時々刻
々求める焦点／距離変換部１２と、該焦点／距離変換部
１２により焦点制御信号Ｓの時々刻々のレベルに対応し
て求められる距離とＣＣＤイメージセンサ２の各画素に
おいて検出される被写体Ｗの各部の像の光輝度とから各
画素に結像される被写体Ｗの各部の距離を把握する被写
体距離把握部１３とにより構成された距離検出手段１４
を備えている。さらに、処理制御ユニット３は、被写体
距離把握部１３によりＣＣＤイメージセンサ２の各画素
に対応して得られた被写体Ｗの各部の距離から該被写体
Ｗの立体像を生成する立体像生成部１５を備えている。
ように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を周期的に変化させて
いく際に、焦点制御信号Ｓの現在のレベルによって定ま
る凹面鏡体５の焦点Ｐの位置から、その焦点Ｐの位置で
ＣＣＤイメージセンサ２の各画素に被写体Ｗの各部の最
も鮮明な光像を結像する該被写体Ｗまでの距離を時々刻
々求める焦点／距離変換部１２と、該焦点／距離変換部
１２により焦点制御信号Ｓの時々刻々のレベルに対応し
て求められる距離とＣＣＤイメージセンサ２の各画素に
おいて検出される被写体Ｗの各部の像の光輝度とから各
画素に結像される被写体Ｗの各部の距離を把握する被写
体距離把握部１３とにより構成された距離検出手段１４
を備えている。さらに、処理制御ユニット３は、被写体
距離把握部１３によりＣＣＤイメージセンサ２の各画素
に対応して得られた被写体Ｗの各部の距離から該被写体
Ｗの立体像を生成する立体像生成部１５を備えている。
【００２３】これらの焦点／距離変換部１２、被写体距
離把握部１３及び立体像生成部１５の詳細は後述する。
離把握部１３及び立体像生成部１５の詳細は後述する。
【００２４】尚、本実施例において、焦点／距離変換部
１２により求められる距離や被写体距離把握部１３によ
り把握される距離は、例えば撮像管４の先端位置を基準
とした光軸ｃ方向の距離Ｄ（図１参照）であるが、この
距離の基準位置は他の任意の位置（例えばＣＣＤイメー
ジセンサ２の位置等）に定めてもよい。
１２により求められる距離や被写体距離把握部１３によ
り把握される距離は、例えば撮像管４の先端位置を基準
とした光軸ｃ方向の距離Ｄ（図１参照）であるが、この
距離の基準位置は他の任意の位置（例えばＣＣＤイメー
ジセンサ２の位置等）に定めてもよい。
【００２５】次に、本実施例の撮像装置の作動を説明す
る。
る。
【００２６】撮像管４を被写体Ｗに向けたとき、被写体
Ｗの凹面鏡体５に臨む面の各部の像が凹面鏡体５を介し
てＣＣＤイメージセンサ２の各画素に結像される。そし
て、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素は、それに結像さ
れる像の光輝度に応じたレベルの信号を被写体距離把握
部１３に出力する。
Ｗの凹面鏡体５に臨む面の各部の像が凹面鏡体５を介し
てＣＣＤイメージセンサ２の各画素に結像される。そし
て、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素は、それに結像さ
れる像の光輝度に応じたレベルの信号を被写体距離把握
部１３に出力する。
【００２７】また、これと並行して、焦点制御手段１１
により、前述したように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置が前
記焦点制御信号Ｓ（図２参照）に同期した周期でもっ
て、図３の点Ｐａ，Ｐｂの間で往復動される。
により、前述したように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置が前
記焦点制御信号Ｓ（図２参照）に同期した周期でもっ
て、図３の点Ｐａ，Ｐｂの間で往復動される。
【００２８】この時、被写体Ｗの各部の像が結像される
ＣＣＤイメージセンサ２の個々の画素においては、それ
に結像される被写体Ｗの部分までの距離と凹面鏡体５の
焦点Ｐの位置とが整合したとき、すなわち、ピントが合
ったときに鮮明な像が結像され、それ以外の焦点Ｐの位
置では不鮮明な像が結像される。
ＣＣＤイメージセンサ２の個々の画素においては、それ
に結像される被写体Ｗの部分までの距離と凹面鏡体５の
焦点Ｐの位置とが整合したとき、すなわち、ピントが合
ったときに鮮明な像が結像され、それ以外の焦点Ｐの位
置では不鮮明な像が結像される。
【００２９】例えば、図４を参照して被写体Ｗの点ＷX
の部分の像は、ほぼＣＣＤイメージンサ２の点Ｑ0 の箇
所の画素に結像されるのであるが、凹面鏡体５の焦点Ｐ
の位置が点Ｐ1 に在るときには、被写体Ｗの点ＷX の結
像点が上記点Ｑ0 と異なる点Ｑ1 であるため、ＣＣＤイ
メージンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素には、被写体Ｗの点
ＷX の部分の鮮明な像は結像されない。そして、凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置が被写体Ｗの点ＷX の距離ＤX に整
合した点Ｐ0 の位置にくると、ＣＣＤイメージンサ２の
点Ｑ0 の箇所の画素に被写体Ｗの点ＷX の部分の鮮明な
像が結像される。
の部分の像は、ほぼＣＣＤイメージンサ２の点Ｑ0 の箇
所の画素に結像されるのであるが、凹面鏡体５の焦点Ｐ
の位置が点Ｐ1 に在るときには、被写体Ｗの点ＷX の結
像点が上記点Ｑ0 と異なる点Ｑ1 であるため、ＣＣＤイ
メージンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素には、被写体Ｗの点
ＷX の部分の鮮明な像は結像されない。そして、凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置が被写体Ｗの点ＷX の距離ＤX に整
合した点Ｐ0 の位置にくると、ＣＣＤイメージンサ２の
点Ｑ0 の箇所の画素に被写体Ｗの点ＷX の部分の鮮明な
像が結像される。
【００３０】このように、ＣＣＤイメージンサ２の各画
素について、ピントの合う凹面鏡体５の焦点Ｐの位置
は、その画素に結像される被写体Ｗの部分の距離によっ
て定まり、逆に、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置で各画素
に対してピントの合う被写体Ｗの部分の距離は該凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置によって定まる。
素について、ピントの合う凹面鏡体５の焦点Ｐの位置
は、その画素に結像される被写体Ｗの部分の距離によっ
て定まり、逆に、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置で各画素
に対してピントの合う被写体Ｗの部分の距離は該凹面鏡
体５の焦点Ｐの位置によって定まる。
【００３１】また、ＣＣＤイメージンサ２の各画素にお
いて検出される像の光輝度は、前述のように凹面鏡体５
の焦点Ｐの位置を移動させる過程で、一般に図３の実線
ｕ又は破線ｖで示すように変化する。
いて検出される像の光輝度は、前述のように凹面鏡体５
の焦点Ｐの位置を移動させる過程で、一般に図３の実線
ｕ又は破線ｖで示すように変化する。
【００３２】すなわち、例えば図４に示したＣＣＤイメ
ージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素を例にとると、その
画素に像を結像する被写体Ｗの点ＷX の部分が、その周
辺の他の部分に較べて明るい部分である場合には、凹面
鏡体５の焦点Ｐがピントの合う点Ｐ0 の位置にある時
に、点Ｑ0 の箇所の画素に最も鮮明な像が結像されるた
め、該画素において検出される光輝度が最大となり、凹
面鏡体５の焦点Ｐが上記点Ｐ0 から離れるに従って、被
写体Ｗの点ＷX の周辺の暗い部分の像が影響して、該画
素において検出される光輝度は減少していく。従って、
この場合には、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置に対してＣ
ＣＤイメージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素において検
出される光輝度は図３の実線ｕで示すように変化し、焦
点Ｐがピントの合う点Ｐ0 に位置した時に最大となる。
ージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素を例にとると、その
画素に像を結像する被写体Ｗの点ＷX の部分が、その周
辺の他の部分に較べて明るい部分である場合には、凹面
鏡体５の焦点Ｐがピントの合う点Ｐ0 の位置にある時
に、点Ｑ0 の箇所の画素に最も鮮明な像が結像されるた
め、該画素において検出される光輝度が最大となり、凹
面鏡体５の焦点Ｐが上記点Ｐ0 から離れるに従って、被
写体Ｗの点ＷX の周辺の暗い部分の像が影響して、該画
素において検出される光輝度は減少していく。従って、
この場合には、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置に対してＣ
ＣＤイメージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素において検
出される光輝度は図３の実線ｕで示すように変化し、焦
点Ｐがピントの合う点Ｐ0 に位置した時に最大となる。
【００３３】これと逆に、被写体Ｗの点ＷX の部分が、
その周辺の他の部分に較べて暗い部分である場合には、
凹面鏡体５の焦点Ｐがピントの合う点Ｐ0 の位置にある
時に、ＣＣＤイメージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素に
おいて検出される光輝度が最小となり、凹面鏡体５の焦
点Ｐが上記点Ｐ0 から離れるに従って、被写体Ｗの点Ｗ
X の周辺の明るい部分の像が影響して、該画素において
検出される光輝度は増加していく。従って、この場合に
は、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置に対してＣＣＤイメー
ジセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素において検出される光
輝度は図３の実線ｖで示すように変化し、焦点Ｐがピン
トの合う点Ｐ0 に位置した時に最小となる。
その周辺の他の部分に較べて暗い部分である場合には、
凹面鏡体５の焦点Ｐがピントの合う点Ｐ0 の位置にある
時に、ＣＣＤイメージセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素に
おいて検出される光輝度が最小となり、凹面鏡体５の焦
点Ｐが上記点Ｐ0 から離れるに従って、被写体Ｗの点Ｗ
X の周辺の明るい部分の像が影響して、該画素において
検出される光輝度は増加していく。従って、この場合に
は、凹面鏡体５の焦点Ｐの各位置に対してＣＣＤイメー
ジセンサ２の点Ｑ0 の箇所の画素において検出される光
輝度は図３の実線ｖで示すように変化し、焦点Ｐがピン
トの合う点Ｐ0 に位置した時に最小となる。
【００３４】このことはＣＣＤイメージセンサ２の各画
素について同様である。
素について同様である。
【００３５】以上説明したことに基づき、本実施例の撮
像装置においては、前述のように凹面鏡体５の焦点Ｐの
位置を移動させる過程で、前記焦点／距離変換部１２
は、焦点制御信号生成部９により時々刻々生成される三
角波状の焦点制御信号Ｓのレベルから、そのレベルによ
って定まる凹面鏡体５の焦点Ｐの位置でＣＣＤセンサ２
の各画素に対して前述のようにピントの合う被写体の距
離（以下、整合距離という）を時々刻々求める。この場
合、凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を規定する焦点制御信号
Ｓのレベルと、上記整合距離との相関関係があらかじめ
求められてマップや近似式等を用いて焦点／距離変換部
１２に設定されている。そして、焦点／距離変換部１２
は、その相関関係を用いて、焦点制御信号生成部９から
入力される焦点制御信号Ｓのレベルに対応した上記整合
距離を時々刻々求め、それを被写体距離把握部１３に付
与する。
像装置においては、前述のように凹面鏡体５の焦点Ｐの
位置を移動させる過程で、前記焦点／距離変換部１２
は、焦点制御信号生成部９により時々刻々生成される三
角波状の焦点制御信号Ｓのレベルから、そのレベルによ
って定まる凹面鏡体５の焦点Ｐの位置でＣＣＤセンサ２
の各画素に対して前述のようにピントの合う被写体の距
離（以下、整合距離という）を時々刻々求める。この場
合、凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を規定する焦点制御信号
Ｓのレベルと、上記整合距離との相関関係があらかじめ
求められてマップや近似式等を用いて焦点／距離変換部
１２に設定されている。そして、焦点／距離変換部１２
は、その相関関係を用いて、焦点制御信号生成部９から
入力される焦点制御信号Ｓのレベルに対応した上記整合
距離を時々刻々求め、それを被写体距離把握部１３に付
与する。
【００３６】一方、被写体距離把握部１３においては、
前述のように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を移動させる過
程で、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素において時々刻
々検出される被写体Ｗの部分の像の光輝度を取り込む。
そして、前記クロック信号生成部８から与えられるクロ
ック信号ＣＫにより把握される焦点制御信号Ｓの一周期
内において、各画素で検出される光輝度が最大又は最小
となった時点における焦点制御信号Ｓのレベルに対応し
て焦点／距離変換部１２により求められた前記整合距離
を各画素に結像される被写体Ｗの各部の距離として立体
像生成部１５に出力する。この場合、各画素で検出され
る光輝度が最大又は最小となったか否かの判断は、焦点
制御信号Ｓの一周期内において各画素で検出される光輝
度を比較していくことで行われる。
前述のように凹面鏡体５の焦点Ｐの位置を移動させる過
程で、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素において時々刻
々検出される被写体Ｗの部分の像の光輝度を取り込む。
そして、前記クロック信号生成部８から与えられるクロ
ック信号ＣＫにより把握される焦点制御信号Ｓの一周期
内において、各画素で検出される光輝度が最大又は最小
となった時点における焦点制御信号Ｓのレベルに対応し
て焦点／距離変換部１２により求められた前記整合距離
を各画素に結像される被写体Ｗの各部の距離として立体
像生成部１５に出力する。この場合、各画素で検出され
る光輝度が最大又は最小となったか否かの判断は、焦点
制御信号Ｓの一周期内において各画素で検出される光輝
度を比較していくことで行われる。
【００３７】かかる処理は、ＣＣＤイメージセンサ２の
各画素について焦点制御信号Ｓの一周期毎に行われ、立
体像生成部１５には、焦点制御信号Ｓの一周期毎に、Ｃ
ＣＤイメージセンサ２の各画素に結像される被写体Ｗの
各部の距離が与えられる。そして、立体像生成部１５に
おいては、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素に対応して
与えられた被写体Ｗの各部の距離に基づき、被写体Ｗの
立体的に認識し、その立体像を例えば適当な画像処理を
経て図示しない画像表示装置等に立体的に表示させる。
各画素について焦点制御信号Ｓの一周期毎に行われ、立
体像生成部１５には、焦点制御信号Ｓの一周期毎に、Ｃ
ＣＤイメージセンサ２の各画素に結像される被写体Ｗの
各部の距離が与えられる。そして、立体像生成部１５に
おいては、ＣＣＤイメージセンサ２の各画素に対応して
与えられた被写体Ｗの各部の距離に基づき、被写体Ｗの
立体的に認識し、その立体像を例えば適当な画像処理を
経て図示しない画像表示装置等に立体的に表示させる。
【００３８】尚、本実施例の撮像装置において、被写体
Ｗのコントラストが弱い場合には、各画素で検出される
光輝度が最大値や最小値をとらない場合もあり、この場
合には、被写体距離把握部１３は、そのような画素につ
いてエラー信号を立体像生成部１５に出力する。そし
て、該立体像生成部１５にあっては、そのような画素に
対応する被写体Ｗの部分を省いて被写体Ｗの立体像を生
成する。
Ｗのコントラストが弱い場合には、各画素で検出される
光輝度が最大値や最小値をとらない場合もあり、この場
合には、被写体距離把握部１３は、そのような画素につ
いてエラー信号を立体像生成部１５に出力する。そし
て、該立体像生成部１５にあっては、そのような画素に
対応する被写体Ｗの部分を省いて被写体Ｗの立体像を生
成する。
【００３９】このように本実施例の撮像装置によれば、
単一の光学的結像手段１を用いた簡単な構成で容易に被
写体Ｗの立体像を得ることができる。
単一の光学的結像手段１を用いた簡単な構成で容易に被
写体Ｗの立体像を得ることができる。
【００４０】ところで、本実施例においては、光学的結
像手段として、導体材料からなる可撓性の凹面鏡体５を
備えた光学的結像手段１を採用し、該凹面鏡体５の曲率
を静電気力により変化させることでその焦点Ｐの位置を
変化させるようにしたが、図５乃至図７に示すような構
成の光学的結像手段を採用することも可能である。以
下、これらの光学的結像手段を用いた本実施例の変形例
を図５乃至図７を参照して簡単に説明する。
像手段として、導体材料からなる可撓性の凹面鏡体５を
備えた光学的結像手段１を採用し、該凹面鏡体５の曲率
を静電気力により変化させることでその焦点Ｐの位置を
変化させるようにしたが、図５乃至図７に示すような構
成の光学的結像手段を採用することも可能である。以
下、これらの光学的結像手段を用いた本実施例の変形例
を図５乃至図７を参照して簡単に説明する。
【００４１】まず、図５に示す光学的結像手段１６にあ
っては、図１の実施例と同様に撮像管４内にＣＣＤイメ
ージセンサ２と可撓性の凹面鏡体５が設けられている。
この場合、凹面鏡体５は導体材料以外の材料により形成
してもよい。
っては、図１の実施例と同様に撮像管４内にＣＣＤイメ
ージセンサ２と可撓性の凹面鏡体５が設けられている。
この場合、凹面鏡体５は導体材料以外の材料により形成
してもよい。
【００４２】そして、凹面鏡体５は、撮像管４の後端部
に装着されたキャップ１７と、凹面鏡体５とＣＣＤイメ
ージセンサ２との間で撮像管４の内周部に装着された透
明なガラス板１８とにより形成された密封室１９内に収
容され、該密封室１９を凹面鏡体５の凹面側の流体室１
９ａ及び凸面側の流体室１９ｂとに画成している。それ
らの流体室１９ａ，１９ｂには、透明な気体あるいは液
体が封入されている。
に装着されたキャップ１７と、凹面鏡体５とＣＣＤイメ
ージセンサ２との間で撮像管４の内周部に装着された透
明なガラス板１８とにより形成された密封室１９内に収
容され、該密封室１９を凹面鏡体５の凹面側の流体室１
９ａ及び凸面側の流体室１９ｂとに画成している。それ
らの流体室１９ａ，１９ｂには、透明な気体あるいは液
体が封入されている。
【００４３】また、流体室１９ａ，１９ｂは、それぞれ
接続管２０ａ，２０ｂを介してピストンシリンダ２１に
接続され、該ピストンシリンダ２１内には、流体室１９
ａに接続管２０ａを介して連通する流体室２１ａと流体
室１９ｂに接続管２０ｂを介して連通する流体室２１ｂ
とが該ピストンシリンダ２１内に摺動自在に設けられた
ピストン２２により画成されている。
接続管２０ａ，２０ｂを介してピストンシリンダ２１に
接続され、該ピストンシリンダ２１内には、流体室１９
ａに接続管２０ａを介して連通する流体室２１ａと流体
室１９ｂに接続管２０ｂを介して連通する流体室２１ｂ
とが該ピストンシリンダ２１内に摺動自在に設けられた
ピストン２２により画成されている。
【００４４】かかる構成の光学的結像手段１６にあって
は、ピストンシリンダ２１のピストン２２を摺動させる
と、流体室１９ａ，１９ｂ内の流体の圧力差が変化する
ため、それによって、凹面鏡体５の曲率が変化してその
焦点Ｐが光軸ｃ上を図１の実施例と同様に移動する。さ
らに詳細には、ピストン２２を図５の左方向に最大限に
摺動させた状態で、流体室１９ａ，１９ｂの流体圧が互
いに均衡して凹面鏡体５が同図実線で示すような曲率状
態に維持されるようになっており、この状態からピスト
ン２２を図５の右方向に摺動させていくと、流体室１９
ａの流体圧が上昇すると共に、流体室１９ｂの流体圧が
下降していく。このため、流体室１９ａ，１９ｂの圧力
差が、凹面鏡体５をその凸面側に押圧する方向で大きく
なっていき、それにより凹面鏡体５は同図仮想線で示す
ようにその曲率が大きくなって、焦点Ｐが凹面鏡体５側
に移動する。ピストン２２を図５の右方向から左方向に
摺動させた場合には、上記と逆の作動となる。
は、ピストンシリンダ２１のピストン２２を摺動させる
と、流体室１９ａ，１９ｂ内の流体の圧力差が変化する
ため、それによって、凹面鏡体５の曲率が変化してその
焦点Ｐが光軸ｃ上を図１の実施例と同様に移動する。さ
らに詳細には、ピストン２２を図５の左方向に最大限に
摺動させた状態で、流体室１９ａ，１９ｂの流体圧が互
いに均衡して凹面鏡体５が同図実線で示すような曲率状
態に維持されるようになっており、この状態からピスト
ン２２を図５の右方向に摺動させていくと、流体室１９
ａの流体圧が上昇すると共に、流体室１９ｂの流体圧が
下降していく。このため、流体室１９ａ，１９ｂの圧力
差が、凹面鏡体５をその凸面側に押圧する方向で大きく
なっていき、それにより凹面鏡体５は同図仮想線で示す
ようにその曲率が大きくなって、焦点Ｐが凹面鏡体５側
に移動する。ピストン２２を図５の右方向から左方向に
摺動させた場合には、上記と逆の作動となる。
【００４５】従って、ピストン２２をピストンシリンダ
２１内で往復摺動させることで、凹面鏡体５の焦点Ｐ
は、図１の実施例と同様に光軸ｃ上を往復動することと
なる。
２１内で往復摺動させることで、凹面鏡体５の焦点Ｐ
は、図１の実施例と同様に光軸ｃ上を往復動することと
なる。
【００４６】このような光学的結像手段１６を用いて、
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓに応じて図示しない電動モータ等によりピストン２２
を往復動させればよい。この場合、例えば前記図２に示
した焦点制御信号Ｓのレベルが最小となる時点ｔａでピ
ストン２２を図５の左方向に最大限に摺動させ、焦点制
御信号Ｓのレベルが最大となる時点ｔｂでピストン２２
を図５の右方向に最大限に摺動させるようにする。
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓに応じて図示しない電動モータ等によりピストン２２
を往復動させればよい。この場合、例えば前記図２に示
した焦点制御信号Ｓのレベルが最小となる時点ｔａでピ
ストン２２を図５の左方向に最大限に摺動させ、焦点制
御信号Ｓのレベルが最大となる時点ｔｂでピストン２２
を図５の右方向に最大限に摺動させるようにする。
【００４７】尚、光学的結像手段１６の凹面鏡体５の焦
点Ｐを移動させるための曲率変化は流体圧により行われ
るので、滑らかな曲率変化が得られる。
点Ｐを移動させるための曲率変化は流体圧により行われ
るので、滑らかな曲率変化が得られる。
【００４８】次に、図６に示す光学的結像手段２３にあ
っては、撮像管４の後端部に全体として略凹面鏡形状に
なるように配列された複数のマイクロミラー２４から成
るマイクロミラーアレイ２５により構成され、このマイ
クロミラーアレイ２５の前方にＣＣＤイメージセンサ２
が配置されている。各マイクロミラー２４は、それに入
射する光軸ｃに平行な平行光線Ｌが図１の凹面鏡体５と
同様に光軸ｃ上の一点Ｐで焦点を結ぶように傾斜されて
いる。そして、各マイクロミラー２４は、その傾斜角を
電気的に制御可能とされ、略凹面鏡形状のマイクロミラ
ーアレイ２５の全体的な曲率が図１の凹面鏡体５の曲率
変化の場合と同様に変化するように、各マイクロミラー
２４の傾斜角を電気的に制御することで、該凹面鏡体５
と同様に光軸ｃ上で移動できるようになっている。
っては、撮像管４の後端部に全体として略凹面鏡形状に
なるように配列された複数のマイクロミラー２４から成
るマイクロミラーアレイ２５により構成され、このマイ
クロミラーアレイ２５の前方にＣＣＤイメージセンサ２
が配置されている。各マイクロミラー２４は、それに入
射する光軸ｃに平行な平行光線Ｌが図１の凹面鏡体５と
同様に光軸ｃ上の一点Ｐで焦点を結ぶように傾斜されて
いる。そして、各マイクロミラー２４は、その傾斜角を
電気的に制御可能とされ、略凹面鏡形状のマイクロミラ
ーアレイ２５の全体的な曲率が図１の凹面鏡体５の曲率
変化の場合と同様に変化するように、各マイクロミラー
２４の傾斜角を電気的に制御することで、該凹面鏡体５
と同様に光軸ｃ上で移動できるようになっている。
【００４９】このような光学的結像手段２３を用いて、
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓのレベルが増加していく際にマイクロミラーアレイ２
５の全体的な曲率が漸次大きくなっていくように、各マ
イクロミラー２４の傾斜角を制御し、焦点制御信号Ｓの
レベルが減少していく際にマイクロミラーアレイ２５の
全体的な曲率が漸次小さくなっていくように、各マイク
ロミラー２４の傾斜角を制御し、それによって、焦点Ｐ
を光軸ｃ上で往復動させればよい。
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓのレベルが増加していく際にマイクロミラーアレイ２
５の全体的な曲率が漸次大きくなっていくように、各マ
イクロミラー２４の傾斜角を制御し、焦点制御信号Ｓの
レベルが減少していく際にマイクロミラーアレイ２５の
全体的な曲率が漸次小さくなっていくように、各マイク
ロミラー２４の傾斜角を制御し、それによって、焦点Ｐ
を光軸ｃ上で往復動させればよい。
【００５０】次に、図７に示す光学的結像手段２６にあ
っては、撮像管４内の中間部に設けられたフレネルレン
ズ型液晶凸レンズ２７を備え、その後方（撮像管４の後
部側）にＣＣＤイメージセンサ２が配置されている。フ
レネルレンズ型液晶凸レンズ２７は、平行光線Ｌが入射
された時、その液晶分子の配向方向によって定まる光軸
ｃ上の点Ｐに焦点を結ぶ凸レンズとして機能する。そし
て、その焦点Ｐの位置を定める液晶分子の配向方向は電
気的に制御可能とされ、それにより、焦点Ｐの位置を光
軸ｃ上で移動させることができるようになっている。
っては、撮像管４内の中間部に設けられたフレネルレン
ズ型液晶凸レンズ２７を備え、その後方（撮像管４の後
部側）にＣＣＤイメージセンサ２が配置されている。フ
レネルレンズ型液晶凸レンズ２７は、平行光線Ｌが入射
された時、その液晶分子の配向方向によって定まる光軸
ｃ上の点Ｐに焦点を結ぶ凸レンズとして機能する。そし
て、その焦点Ｐの位置を定める液晶分子の配向方向は電
気的に制御可能とされ、それにより、焦点Ｐの位置を光
軸ｃ上で移動させることができるようになっている。
【００５１】このような光学的結像手段２３を用いて、
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓのレベルが増加していく際に焦点Ｐがフレネルレンズ
型液晶凸レンズ２７に接近し、焦点制御信号Ｓのレベル
が増加していく際に焦点Ｐがフレネルレンズ型液晶凸レ
ンズ２７から離反するように焦点制御信号Ｓのレベルに
応じてフレネルレンズ型液晶凸レンズ２７の液晶分子の
配向方向を電気的に制御すればよい。
図１の実施例と同様に被写体の立体像を生成する場合に
は、例えば図１に示した処理制御ユニット３の焦点制御
信号生成部９により生成される三角波状の焦点制御信号
Ｓのレベルが増加していく際に焦点Ｐがフレネルレンズ
型液晶凸レンズ２７に接近し、焦点制御信号Ｓのレベル
が増加していく際に焦点Ｐがフレネルレンズ型液晶凸レ
ンズ２７から離反するように焦点制御信号Ｓのレベルに
応じてフレネルレンズ型液晶凸レンズ２７の液晶分子の
配向方向を電気的に制御すればよい。
【００５２】尚、以上説明した本発明の実施例及びその
変形例においては、光学的結像手段を構成する凹面鏡体
５や、マイクロミラーアレイ２５、フレネルレンズ型液
晶凸レンズ２７のそのものを動かすことなく、凹面鏡体
５やマイクロミラーアレイ２５の曲率を電気的あるいは
流体圧により変化させることで、あるいは、フレネルレ
ンズ型液晶凸レンズ２７の液晶分子の配向方向を電気的
に変化させることで、それらの焦点Ｐの位置を移動させ
るようにしたが、固定的な焦点を有する凸レンズや凹面
鏡を全体的に光軸方向に移動させることで焦点位置を移
動させるようにすることも可能である。但し、この場合
には、凸レンズや凹面鏡を移動させるための機械的な構
成が必要となって、装置構成が複雑なものとなり易く、
また、焦点位置の変更制御に際して応答遅れを生じ易
い。これに対して、前述の実施例及びその変形例のもの
にあっては、複雑な機械的構成を必要とせず、撮像装置
の小型化及び簡略化、あるいは応答性の点で有利であ
る。
変形例においては、光学的結像手段を構成する凹面鏡体
５や、マイクロミラーアレイ２５、フレネルレンズ型液
晶凸レンズ２７のそのものを動かすことなく、凹面鏡体
５やマイクロミラーアレイ２５の曲率を電気的あるいは
流体圧により変化させることで、あるいは、フレネルレ
ンズ型液晶凸レンズ２７の液晶分子の配向方向を電気的
に変化させることで、それらの焦点Ｐの位置を移動させ
るようにしたが、固定的な焦点を有する凸レンズや凹面
鏡を全体的に光軸方向に移動させることで焦点位置を移
動させるようにすることも可能である。但し、この場合
には、凸レンズや凹面鏡を移動させるための機械的な構
成が必要となって、装置構成が複雑なものとなり易く、
また、焦点位置の変更制御に際して応答遅れを生じ易
い。これに対して、前述の実施例及びその変形例のもの
にあっては、複雑な機械的構成を必要とせず、撮像装置
の小型化及び簡略化、あるいは応答性の点で有利であ
る。
【００５３】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、撮像時に焦点制御手段により光学的結像手段
の焦点位置を変更制御しつつ、該光学的結像手段を介し
て被写体の光像を受けるＣＣＤイメージセンサの各画素
毎に該画素において検出される光輝度が最大又は最小と
なる焦点位置から被写体の各部までの距離を距離検出手
段により求め、その求めた被写体の各部の距離に基づき
該被写体の立体像を生成するようにしたことによって、
単一の光学的結像手段を用いた小型な構成で容易に被写
体の立体像を得ることができる。
によれば、撮像時に焦点制御手段により光学的結像手段
の焦点位置を変更制御しつつ、該光学的結像手段を介し
て被写体の光像を受けるＣＣＤイメージセンサの各画素
毎に該画素において検出される光輝度が最大又は最小と
なる焦点位置から被写体の各部までの距離を距離検出手
段により求め、その求めた被写体の各部の距離に基づき
該被写体の立体像を生成するようにしたことによって、
単一の光学的結像手段を用いた小型な構成で容易に被写
体の立体像を得ることができる。
【００５４】そして、光学的結像手段として凹面鏡体や
凹面鏡形状のマイクロミラーアレイを用いると共に、そ
の曲率を流体圧により、あるいは電気的に変化させるこ
とで、焦点位置を変更制御することによって、その焦点
位置の変更制御を小型且つ簡単な構成で、しかも応答性
よく行うことができ、それにより撮像装置の構成の小型
化や簡略化を図ることができると共に、被写体の立体像
の生成を的確に行うことができる。
凹面鏡形状のマイクロミラーアレイを用いると共に、そ
の曲率を流体圧により、あるいは電気的に変化させるこ
とで、焦点位置を変更制御することによって、その焦点
位置の変更制御を小型且つ簡単な構成で、しかも応答性
よく行うことができ、それにより撮像装置の構成の小型
化や簡略化を図ることができると共に、被写体の立体像
の生成を的確に行うことができる。
【００５５】あるいは、光学的結像手段として、フレネ
ルレンズ型液晶凸レンズを用いたときにも、その焦点位
置を簡単に電気的に変更制御することができるので、上
記の場合と同様に、撮像装置の構成の小型化や簡略化を
図ることができると共に、被写体の立体像の生成を的確
に行うことができる。
ルレンズ型液晶凸レンズを用いたときにも、その焦点位
置を簡単に電気的に変更制御することができるので、上
記の場合と同様に、撮像装置の構成の小型化や簡略化を
図ることができると共に、被写体の立体像の生成を的確
に行うことができる。
【図１】本発明の立体像の撮像装置の一例のシステム構
成図。
成図。
【図２】図１の装置の作動を説明するための線図。
【図３】図１の装置の作動を説明するための線図。
【図４】図１の装置の作動を説明するための説明図。
【図５】本発明の立体像の撮像装置の第２の例に用いる
光学的結像手段の説明図。
光学的結像手段の説明図。
【図６】本発明の立体像の撮像装置の第３の例に用いる
光学的結像手段の説明図。
光学的結像手段の説明図。
【図７】本発明の立体像の撮像装置の第４の例に用いる
光学的結像手段の説明図。
光学的結像手段の説明図。
１，１６，２３，２６…光学的結像手段、２…ＣＣＤイ
メージセンサ、５…凹面鏡体、６…電極板、１１…焦点
制御手段、１４…距離検出手段、１９…密封室、１９
ａ，１９ｂ…流体室、２５…マイクロミラーアレイ、２
７…フレネルレンズ型液晶凸レンズ、Ｗ…被写体。
メージセンサ、５…凹面鏡体、６…電極板、１１…焦点
制御手段、１４…距離検出手段、１９…密封室、１９
ａ，１９ｂ…流体室、２５…マイクロミラーアレイ、２
７…フレネルレンズ型液晶凸レンズ、Ｗ…被写体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 35/08 // Ｇ０３Ｃ 9/00
Claims (5)
- 【請求項１】焦点位置を可変とした光学的結像手段と、
該光学的結像手段を介して被写体の光像を受けるＣＣＤ
イメージセンサと、撮像時に前記光学的結像手段の焦点
位置を変更制御する焦点制御手段と、該焦点制御手段に
よる焦点位置の変更制御時に前記ＣＣＤイメージセンサ
の各画素毎に該画素において検出される光輝度が最大又
は最小となる前記光学的結像手段の焦点位置から、該焦
点位置と前記被写体までの距離とのあらかじめ定められ
た相関関係に基づき前記被写体の各部までの距離を求め
る距離検出手段とを備え、該距離検出手段により前記Ｃ
ＣＤイメージセンサの各画素毎に求められた前記被写体
の各部の距離に基づき該被写体の立体像を生成すること
を特徴とする立体像の撮像装置。 - 【請求項２】前記光学的結像手段は、前記ＣＣＤイメー
ジセンサに前記被写体の光像を結像する可撓性の凹面鏡
体と、該凹面鏡体を密封して収容し、該凹面鏡体により
その凹面側の流体室と凸面側の流体室とに画成された密
封室とを備え、前記焦点制御手段は、前記凹面鏡体の凹
面側の流体室と凸面側の流体室との圧力差を変化させる
ことにより前記凹面鏡体の曲率を変化させてその焦点位
置を変更制御することを特徴とする請求項１記載の立体
像の撮像装置。 - 【請求項３】前記光学的結像手段は、前記ＣＣＤイメー
ジセンサに前記被写体の光像を結像する可撓性の導体材
料から成る凹面鏡体と、該凹面鏡体の凸面側に対向配置
された電極板とを備え、前記焦点制御手段は、前記凹面
鏡体と電極板との間に電位差を付与すると共にその電位
差を変化させることにより、前記凹面鏡体の曲率を変化
させてその焦点位置を変更制御することを特徴とする請
求項１記載の立体像の撮像装置。 - 【請求項４】前記光学的結像手段は、前記ＣＣＤイメー
ジセンサに前記被写体の光像を結像する複数のマイクロ
ミラーを凹面鏡形状に配列してなるマイクロミラーアレ
イにより構成されると共に、該マイクロミラーアレイの
各マイクロミラーはその傾斜角を電気的に変更制御可能
とされ、前記焦点制御手段は、該マイクロミラーアレイ
の各マイクロミラーの傾斜角を電気的に変更制御するこ
とにより、該マイクロミラーアレイの曲率を変化させて
その焦点位置を変更制御することを特徴とする請求項１
記載の立体像の撮像装置。 - 【請求項５】前記光学的結像手段は、前記ＣＣＤイメー
ジセンサに前記被写体の光像を結像する電気的に焦点位
置を変更制御可能なフレネルレンズ型液晶凸レンズによ
り構成され、前記焦点制御手段は、該フレネルレンズ型
液晶凸レンズの焦点位置を電気的に変更制御することを
特徴とする請求項１記載の立体像の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284676A JPH08149355A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 立体像の撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6284676A JPH08149355A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 立体像の撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08149355A true JPH08149355A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17681543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6284676A Pending JPH08149355A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 立体像の撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08149355A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008507727A (ja) * | 2004-07-21 | 2008-03-13 | ステレオ ディスプレイ，インコーポレイテッド | 高速自動焦点システム |
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| JP2017138304A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-08-10 | ジック エンジニアリング ゲーエムベーハーＳＩＣＫ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ | 光学センサ |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6284676A patent/JPH08149355A/ja active Pending
Cited By (11)
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| JP2017138304A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-08-10 | ジック エンジニアリング ゲーエムベーハーＳＩＣＫ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＧｍｂＨ | 光学センサ |
| US10113904B2 (en) | 2016-01-18 | 2018-10-30 | Sick Engineering Gmbh | Optical sensor |
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