摄像装置的制作方法

本发明涉及一种摄像装置，尤其涉及一种能够同时获取广角图像和长焦图像的摄像装置。

背景技术：

近年来，已知有能够同时获取广角图像和长焦图像的摄像装置。例如，在专利文献1中记载了具备广角透镜、长焦透镜、通过广角透镜拍摄广角图像的第一成像元件以及通过长焦透镜拍摄长焦图像的第二成像元件的摄像装置。并且，在专利文献2中记载了如下摄像装置：将成像元件的摄像面一分为二，通过广角透镜在摄像面的一个区域拍摄广角图像，并且通过长焦透镜在成像面的另一个区域拍摄长焦图像。

在专利文献1所记载的摄像装置中，为了用个别的成像元件拍摄广角图像以及长焦图像，需要2个成像元件。因此，存在无法实现摄像装置的小型化以及低成本化这样的问题。并且，专利文献2所记载的摄像装置由于将成像元件的成像面一分为二来拍摄广角图像和长焦图像，因此需要使成像元件大型化，实际上用2个成像元件进行拍摄。其结果，在专利文献2所记载的摄像装置中也发生无法实现小型化以及低成本化这样的问题。

因此，在专利文献3中，提出了具有如下部件的摄像装置：具有焦距或对焦距离不同的多个区域(例如远对焦距离、近对焦距离)的摄影透镜；以及将分别通过远对焦距离以及近对焦距离的光束进行光瞳分割而选择性地受光并拍摄的成像元件(定向传感器)。摄影透镜由配置在同一摄影光轴上的中央光学系统(广角透镜)和中央光学系统的周边部的环状光学系统(长焦透镜)构成(参考专利文献3的0038段)。这种专利文献3的摄像装置能够将通过摄影透镜的不同区域的光束进行光瞳分割，并通过1个成像元件同时拍摄与光瞳分割的光束对应的多个图像(广角图像、长焦图像)，因此能够实现摄像装置的小型化以及低成本化。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-48701号公报

专利文献2：日本特开2003-116029号公报

专利文献3：日本特开2013-205781号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

但是，在上述专利文献3的摄像装置中，由于在同一摄影光轴上配置有中央光学系统和环状光学系统，因此广角图像的中心与长焦图像的中心一致，无法改变两者的中心。因此，与上述专利文献1以及2所记载的摄像装置不同，无法同时拍摄不同的摄像区域的广角图像和长焦图像。即，由于中央光学系统的摄影光轴与环状光学系统的摄影光轴一致，因此存在只能获得摄像区域的中心部的单个区域的长焦图像的问题。例如，在将摄像装置用作车载相机的情况下，存在希望获得如下长焦图像的情况：位于相对于车辆的行进方向前方(摄像区域的中心部)向左上方偏离的位置的公路标志或交通信号的长焦图像；或者位于相对于行进方向前方向右方偏离的位置的对向车道的车辆的长焦图像。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种不设置多个成像元件，就能够同时拍摄不同的摄像区域的广角图像和长焦图像的摄像装置。

用于解决技术课题的手段

用于实现本发明的目的的摄像装置具备：摄影光学系统，其在不同区域分别配置有广角光学系统和长焦光学系统；定向传感器，其具有由呈二维状排列的光电转换元件构成的多个像素，并且将经由广角光学系统以及长焦光学系统入射的光束分别进行光瞳分割并选择性地受光；以及图像获取部，其从定向传感器分别获取经由广角光学系统受光的广角图像和经由长焦光学系统受光的长焦图像，所述摄影光学系统的广角光学系统和长焦光学系统的摄影光轴的方向各自不同。

根据本发明，通过摄影光轴的方向各自不同的广角光学系统和长焦光学系统，能够同时获取不同的摄像区域的广角图像和长焦图像。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，长焦光学系统由分别配置于不同区域的多个长焦光学系统构成，定向传感器将经由多个长焦光学系统入射的光束分别进行光瞳分割并选择性地受光，多个长焦光学系统的摄影光轴的方向各自不同。由此，能够同时获取不同的多个摄像区域的长焦图像。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，多个长焦光学系统的摄影光轴的方向相对于广角光学系统的摄影光轴的方向在水平方向以及垂直方向中的至少一个方向上不同。由此，获得与广角光学系统的摄影光轴的方向不同的方向上的多个摄像区域的长焦图像。其结果，能够较大地拍摄多个关注被摄体。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，多个长焦光学系统的焦距分别相同，并且摄影视角的一部分重复。可以获得摄像区域(摄影视角)的一部分重复的多个长焦图像。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，摄像装置具备图像处理部，所述图像处理部根据通过图像获取部获取的、表示经由多个长焦光学系统受光的多个长焦图像的图像信号生成表示合成了多个长焦图像的全景图像的图像信号。能够拍摄只通过1个长焦图像无法收入视野内的大小的被摄体。并且，能够高效地拍摄在一个方向上长的被摄体。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，优选摄影光学系统的广角光学系统以及长焦光学系统中的一个光学系统为圆形的中央光学系统，另一个光学系统为相对于中央光学系统呈同心圆状配设的环状光学系统。在摄影光学系统中，能够将广角光学系统和长焦光学系统分别配置在不同区域。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，环状光学系统为摄影光学系统的长焦光学系统，包含使光束反射两次以上的反射光学系统。由此，能够缩短环状光学系统的光轴方向的长度，从而能够使摄像装置小型化。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，长焦光学系统的反射光学系统具有：主反射光学系统，其至少使光束反射；以及副反射光学系统，其使通过主反射光学系统反射的光束进一步反射，主反射光学系统相对于定向传感器的受光面倾斜与广角光学系统的摄影方向的差分的角度而配设，副反射光学系统相对于定向传感器的受光面倾斜角度的二分之一而配设。由此，不使成像于定向传感器的长焦图像的像面移动，就能够使环状光学系统的摄影光轴向任意方向倾斜任意角度。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，优选摄像装置具有进行长焦光学系统的焦点调整的焦点调整部。由此，能够调整长焦光学系统的焦点。

在本发明的另一方式所涉及的摄像装置中，定向传感器能够具有作为光瞳分割部发挥功能的微透镜阵列或遮光掩模。由此，能够同时获取与中央光学系统对应的广角图像和与环状光学系统对应的长焦图像。

发明效果

本发明的摄像装置不设置多个成像元件，就能够同时拍摄不同的摄像区域的广角图像和长焦图像。

附图说明

图1是本发明所涉及的摄像装置的外观立体图。

图2是表示摄像装置的内部结构的实施方式的框图。

图3是表示适用于摄像装置的摄影光学系统的第1实施方式的剖视图。

图4是第1实施方式的环状光学系统的剖视图。

图5是第1实施方式的环状光学系统的外观立体图。

图6是比较例的环状光学系统的剖视图。

图7是比较例的环状光学系统的外观立体图。

图8是构成定向传感器的微透镜阵列和成像元件的主要部分放大图。

图9是用于说明第1实施方式的摄影光学系统的效果的说明图。

图10是表示第1实施方式的定向传感器的另一实施方式的侧视图。

图11是构成第2实施方式的摄像装置的摄影光学系统的环状光学系统的立体图。

图12是用于说明环状光学系统的摄像区域的说明图。

图13是用于说明环状光学系统的第1环状光学系统以及第2环状光学系统各自的摄像区域的说明图。

图14是用于说明中央光学系统和第1环状光学系统以及第2环状光学系统各自的摄影光轴的方向的说明图。

图15是构成第2实施方式的定向传感器的微透镜阵列和成像元件的主要部分放大图。

图16是用于说明第2实施方式的摄像装置的效果的说明图。

图17是构成第2实施方式的定向传感器的变形例的微透镜阵列和成像元件的主要部分放大图。

图18是用于说明从不同的摄像区域的长焦图像生成全景图像的第3实施方式的摄像装置的说明图。

图19是表示作为摄像装置的另一实施方式的智能手机的外观的图。

图20是表示图19所示的智能手机的结构的框图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明所涉及的摄像装置的实施方式进行说明。

[摄像装置的外观]

图1是本发明所涉及的摄像装置的外观立体图。如图1所示，摄像装置10为搭载于汽车的车辆内的车载相机。在摄像装置10的前面配置有摄影光学系统12，在上面设置有记录开关38-1以及电源开关38-2等，在底面安装有车辆内固定用的载物台8。另外，图中的符号L1表示摄影光学系统12的摄影光轴。

图2是表示摄像装置10的内部结构的实施方式的框图。

该摄像装置10将所拍摄的图像记录于存储卡54中，主要特征在于摄影光学系统12和定向传感器17。定向传感器17由微透镜阵列16和成像元件(还称作图像传感器)18构成。

[第1实施方式的摄影光学系统]

图3是表示适用于摄像装置10的摄影光学系统的第1实施方式的剖视图。

如图3所示，摄影光学系统12具有配置于不同区域的广角光学系统和长焦光学系统。该摄影光学系统12由圆形的中央光学系统(相当于本发明的广角光学系统)13和相对于中央光学系统13呈同心圆状配设的环状光学系统(相当于本发明的长焦光学系统)14构成。

中央光学系统13是具有第1透镜13a、第2透镜13b、第3透镜13c、第4透镜13d以及共同透镜15的广角光学系统(广角透镜)，使广角图像成像于微透镜阵列16上。在本实施方式中，中央光学系统13的摄影光轴成为前述的摄影光轴L1。

[环状光学系统]

图4是将环状光学系统14在沿摄影光轴L1的面进行分割的剖视图，图5是环状光学系统的外观立体图。并且，图6是比较例的环状光学系统14Z的剖视图，图7是比较例的环状光学系统14Z的外观立体图。

如图4以及图5所示，环状光学系统14是摄影光学系统12的长焦光学系统，使长焦图像成像于微透镜阵列16上。该环状光学系统14包含使光束反射两次的反射光学系统和前述的共同透镜15(在图4以及图6中省略图示)。反射光学系统具有透镜14a、第1反射镜14b以及第2反射镜14c。经由透镜14a入射的光束在通过第1反射镜14b以及第2反射镜14c反射两次之后，通过共同透镜15。光束通过第1反射镜14b以及第2反射镜14c折回，由此缩短了焦距长的长焦光学系统(长焦透镜)的光轴方向的长度。在此，透镜14a以及第1反射镜14b相当于本发明的主反射光学系统，第2反射镜14c相当于本发明的副反射光学系统。

环状光学系统14的摄影光轴L2的方向并没有如图6以及图7所示的比较例的环状光学系统14Z那样与中央光学系统13的摄影光轴L1的方向一致，而是与摄影光轴L1的方向不同。该摄影光轴L2从中央光学系统13的摄影方向(即，摄影光轴L1的方向)相对于定向传感器17的受光面倾斜角度θ。

具体而言，在图6以及图7所示的比较例的环状光学系统14Z中，由于摄影光轴L1的方向与摄影光轴L2的方向一致，因此透镜14a、第1反射镜14b以及第2反射镜14c配设成与定向传感器17的受光面平行。

与此相对，在图4以及图5所示的环状光学系统14中，将构成主反射光学系统的透镜14a以及第1反射镜14b相对于定向传感器17的受光面倾斜与中央光学系统13的摄影方向(摄影光轴L1的方向)的差分的角度θ而配设。在此，透镜14a以及第1反射镜14b作为一组倾斜角度θ。此时，优选透镜14a以及第1反射镜14b的旋转中心位于摄影光轴L1与第2反射镜14c的交点C(在图5中省略图示)的附近。

并且，将构成副反射光学系统的第2反射镜14c向与上述主反射光学系统相同的方向倾斜角度θ的二分之一(＝θ/2)而配设。此时，优选第2反射镜14c的旋转中心与透镜14a以及第1反射镜14b的旋转中心(交点C的附近)相同。由于环状光学系统14的摄影光轴L2由主反射光学系统以及副反射光学系统构成，因此即便使主反射光学系统倾斜角度θ，也使副反射光学系统倾斜θ/2，由此虽然环状光学系统14的视野中心移动，但成像于微透镜阵列16上的长焦图像的像面不会移动。由此，不使长焦图像的像面移动，就能够使摄影光轴L2向任意方向倾斜任意角度θ。其结果，可以获得与广角图像的摄像区域不同的摄像区域的长焦图像。

[定向传感器]

图8是构成定向传感器17的微透镜阵列16和成像元件18的主要部分放大图。

微透镜阵列16作为光瞳分割部发挥功能。微透镜阵列16由多个微透镜(还称作光瞳成像透镜)16a呈二维状排列而构成，各微透镜16a的水平方向以及垂直方向的间隔例如与3个作为成像元件18的光电转换元件的受光单元18a的间隔对应。即，微透镜阵列16的各微透镜16a使用了相对于水平方向以及垂直方向各方向与每隔2个受光单元的位置对应而形成的微透镜。

并且，微透镜阵列16的各微透镜16a使与摄影光学系统12的中央光学系统13以及环状光学系统14对应的中央光瞳像17a以及环状光瞳像17b成像于成像元件18的对应的受光区域的受光单元18a上。

根据图8所示的微透镜阵列16以及成像元件18，对微透镜阵列16的每一个微透镜16a分配例如格子状(正方格子状)的3×3个受光单元18a。以下，将与1个微透镜16a对应的受光单元组(3×3个受光单元18a)称作单元块。

中央光瞳像17a只成像于单元块的中央的受光单元18a，环状光瞳像17b成像于单元块的周围的8个受光单元18a。

根据上述结构的摄像装置10，能够如后述那样同时拍摄与中央光学系统13对应的广角图像和与环状光学系统14对应的长焦图像。

另外，虽省略了图示，但在成像元件18的成像面上设置有滤色器排列，该滤色器排列由配设于各受光单元上的滤色器构成。该滤色器排列由使红(R)、绿(G)以及蓝(B)的各波长区域的光透射的三原色滤色器(以下，称作R滤波器、G滤波器、B滤波器)构成。并且，在各受光单元18a上配置有RGB滤波器中的任一个。以下，将配置有R滤波器的受光单元18a称作“R受光单元”，将配置有G滤波器的受光单元18a称作“G受光单元”，将配置有B滤波器的受光单元18a称作“B受光单元”。

例如，各单元块的中央的受光单元18a(通过了中央光学系统13的光束所入射的受光单元18a)的组将R受光单元、G受光单元以及B受光单元以拜耳排列配置而生成。由此，中央的受光单元18a的组的图像成为拜耳排列的马赛克图像。其结果，通过对拜耳排列的马赛克图像进行后述的去马赛克处理(同步化处理)，能够获得彩色图像。

并且，各单元块的各中央的受光单元18a的周围的8个受光单元18a(通过了环状光学系统14的光束所入射的受光单元)的组在8个受光单元18a内包含RGB所有受光单元(R受光单元、G受光单元、B受光单元)。由此，能够使用单元块内的RGB的受光单元的输出信号生成每一个该单元块的去马赛克处理后的构成图像的1个像素(RGB的像素值)。

[摄像装置的电结构]

返回图2，摄像装置10具备：具有前述的中央光学系统13以及环状光学系统14的摄影光学系统12；以及具有微透镜阵列16以及成像元件18的定向传感器17。整个装置的动作通过中央处理器(CPU：Central Processing Unit)40集中控制。

在摄像装置10设置有操作部38，该操作部38包含记录开关38-1以及电源开关38-2(参考图1)、模式旋钮(还称作模式切换装置)、播放按钮以及MENU/OK(菜单/确认)键、十字键、BACK(返回)键以及变焦按钮。来自该操作部38的信号被输入到CPU40，CPU40通过适当地执行根据输入信号从EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)56读出的程序，控制摄像装置10的各电路，例如进行摄影动作控制、图像处理控制、图像数据的记录/播放控制、液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)30的显示控制等。

记录开关38-1(参考图1)是输入摄影开始的指示的操作按钮。并且，电源开关38-2(参考图1)是切换摄像装置10的电源的接通/断开的切换开关。

模式旋钮是在通过摄像装置10进行动画的摄影时切换摄影模式的选择构件。摄影模式包括：获取经由中央光学系统13成像的广角图像的第1摄影模式；获取经由环状光学系统14成像的长焦图像的第2摄影模式；以及同时获取广角图像以及长焦图像的混合摄影模式。

播放按钮是用于将摄影记录的动画切换为显示于液晶显示器30的播放模式的按钮。MENU/OK键是兼备如下功能的操作键：作为用于进行使菜单显示于液晶显示器30的画面上的命令的菜单按钮的功能；以及作为命令选择内容的确定以及执行等的OK(确认)按钮的功能。十字键是输入上下左右4个方向的指示的操作部，作为从菜单画面选择项目或者从各菜单指示各种设定项目的选择的按钮(光标移动操作构件)发挥功能。并且，十字键的上/下键作为摄影时的变焦开关或者播放模式时的播放变焦开关发挥功能，左/右键作为播放模式时的逐帧播放(正向/逆向播放)按钮发挥功能。BACK键在选择项目等所希望的对象的消除或指示内容的取消、或者返回前一个操作状态时等使用。

变焦按钮是在变焦操作时操作的按钮。焦点调整部39根据对变焦按钮的输入操作例如使环状光学系统14的透镜14a向摄影光轴L2的方向移动。由此，能够进行环状光学系统14的焦点调整。

在摄影模式时，被摄体光经由摄影光学系统12以及微透镜阵列16成像于成像元件18的受光面。

成像于成像元件18的各受光单元18a(受光元件)的受光面的被摄体像转换为与该入射光量相应的量的信号电压(或电荷)。

蓄积于成像元件18的信号电压(或电荷)蓄存在受光单元18a本身或所附设的电容器中。蓄存的信号电压(或电荷)通过传感器控制部32利用使用了X-Y地址方式的MOS型传感器(所谓的CMOS传感器)的方法选择像素位置且被读出。

由此，能够从成像元件18读出表示由与中央光学系统13对应的像素组构成的广角图像的图像信号和表示由与环状光学系统14对应的像素组构成的长焦图像的图像信号。

从成像元件18读出的图像信号(电压信号)通过相关双采样处理(以减轻传感器输出信号所含的噪声(尤其是热噪声)等为目的，通过求出传感器的每一个像素的输出信号所含的馈通分量电平与像素信号分量电平之差来获取准确的像素数据的处理)采样保持每一个像素的图像信号，且被放大之后，加到A/D转换器20。A/D转换器20将所输入的图像信号依次转换为数字信号，输出至图像输入控制器(相当于本发明的图像获取部)22。另外，MOS型传感器有内置A/D转换器的传感器，在该情况下，直接从成像元件18输出数字信号。

通过选择成像元件18的像素位置读出像素信号，能够选择性地读出表示广角图像的图像信号和表示长焦图像的图像信号。

即，通过选择性地读出成像元件18的中央光瞳像17a所入射的受光单元18a的像素信号，能够获取表示广角图像的图像信号。另一方面，通过选择性地读出成像元件18的环状光瞳像17b所入射的受光单元18a的像素信号，并且与相同的环状光瞳像17b所入射的8个受光单元18a的像素信号相加，生成长焦图像的1个像素的像素信号，并按照每一个环状光瞳像17b进行该动作，获得长焦图像的图像信号。由此，图像输入控制器22能够分别获取广角图像的图像信号和长焦图像的图像信号。

另外，也可以从成像元件18读出所有像素信号，并暂时存储于存储器(SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory)48中，数字信号处理部24根据存储于存储器48的像素信号与上述相同地生成广角图像和长焦图像的2个图像信号。

数字信号处理部24对经由图像输入控制器22输入的数字的图像信号进行偏移处理、伽马校正处理等规定的信号处理。并且，在获取红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色图像信号作为广角图像以及长焦图像的图像信号的情况下，数字信号处理部24对RGB的图像信号进行去马赛克处理。在此，去马赛克处理是指从与单板式彩色成像元件的滤色器排列对应的RGB的马赛克图像按照每一个像素计算所有颜色信息的处理，还称作同步化处理。例如，在为由RGB这3色滤色器构成的成像元件的情况下，是从由RGB构成的马赛克图像按照每一个像素计算RGB所有颜色信息的处理。而且，数字信号处理部24进行根据去马赛克处理后的RGB图像信号生成亮度信号Y和色差信号Cb、Cr的RGB/YC转换等。

由数字信号处理部24处理的图像数据被输入VRAM(Video Random Access Memory)50中。从VRAM50读出的图像数据在视频编码器28中进行编码，输出至设置于相机背面的液晶显示器30，由此被摄体像显示于液晶显示器30的显示画面上。

若进行记录开关38-1的记录开始操作，则从A/D转换器20输出的图像数据响应该记录开始操作从图像输入控制器22输入存储器48中并暂时存储。暂时存储于存储器48的图像信号通过数字信号处理部24适当地读出，并在此进行规定的信号处理而再次存储于存储器48。

存储于存储器48的图像信号分别输出至压缩扩展处理部26，在执行动态JPEG(Motion Joint Photographic Experts Group)方式等的规定的动画压缩处理之后，经由媒体控制器52记录于存储卡54。

并且，若通过模式旋钮选择第1摄影模式或第2摄影模式，则能够选择性地获取广角图像或长焦图像，若通过模式旋钮选择混合摄影模式，则能够同时获取广角图像和长焦图像。由此，不进行广角光学系统与长焦光学系统的机械式切换或变焦透镜的变焦操作，就能够获取广角图像和长焦图像。

[第1实施方式的摄像装置的效果]

图9是用于说明第1实施方式的摄像装置10的效果的说明图。

如上所述，在第1实施方式的摄影光学系统12中，由于使中央光学系统13的摄影光轴L1的方向与环状光学系统14的摄影光轴L2的方向不同的角度为θ，因此不设置多个成像元件，就能够同时获取不同的摄像区域(不同的被摄体)的广角图像和长焦图像。并且，能够将所获取的广角图像与长焦图像同时显示于液晶显示器30。

如图9所示，在用作车载相机的摄像装置10中，例如通过使环状光学系统14的摄影光轴L2的方向相对于车辆的行进方向向左上方倾斜，能够同时获取车辆的行进方向前方的广角图像和公路标志或交通信号等长焦图像。并且，虽省略了图示，在使环状光学系统14的摄影光轴L2的方向相对于车辆的行进方向向下方倾斜的情况下，获取在路面上涂漆的公路标志的长焦图像，或者在使摄影光轴L2的方向相对于车辆的行进方向向右方倾斜的情况下，获取对向车道上的对置车辆的长焦图像。然后，能够使车辆的行进方向前方的广角图像和公路标志等长焦图像同时显示于液晶显示器30。

[第1实施方式的定向传感器的另一实施方式]

图10是表示第1实施方式的定向传感器17的另一实施方式即定向传感器117的侧视图。

定向传感器117由作为光瞳分割部的微透镜阵列118、作为遮光掩模发挥功能的遮光部件120以及受光单元116a、116b的一部分被遮光部件120遮光的成像元件116构成。另外，一部分被遮光部件120遮光的受光单元116a和受光单元116b在成像元件116的左右方向以及上下方向上交替(方格旗状)设置。

微透镜阵列118具有与成像元件116的受光单元116a、116b一一对应的微透镜118a。

遮光部件120限制成像元件116的受光单元116a、116b的开口，具有与前述的摄影光学系统12的中央光学系统13以及环状光学系统14对应的开口形状。另外，在微透镜阵列118的各透镜的下方配设有红(R)、绿(G)、蓝(B)的滤色器。

受光单元116a的开口的周边部被遮光部件120的遮光部120a遮光，另一方面，受光单元116b的开口的中心部被遮光部件120的遮光部120b遮光。由此，通过了摄影光学系统12的中央光学系统13的光束通过微透镜阵列118以及遮光部件120的遮光部120a进行光瞳分割而入射于受光单元116a，另一方面，通过了摄影光学系统12的环状光学系统14的光束通过微透镜阵列118以及遮光部件120的遮光部120b进行光瞳分割而入射于受光单元116b。

由此，能够从成像元件116的各受光单元116a读出广角图像的像素信号，并能够从成像元件116的各受光单元116b读出长焦图像的像素信号。

[第2实施方式的摄像装置]

图11是构成第2实施方式的摄像装置的摄影光学系统的环状光学系统140的立体图。图12是用于说明环状光学系统140的摄像区域的说明图。另外，在图11以及图12中，为了简化环状光学系统140的整体结构的说明，将其各部(透镜、第1反射镜、第2反射镜)不倾斜地图示。并且，符号A、B为与摄影光轴L1正交的轴。轴A与垂直方向平行，轴B与水平方向平行。

在上述第1实施方式中对获取广角图像的同时获取1个长焦图像的例子进行了说明，但是在第2实施方式的环状光学系统140中，同时获取多个摄像区域的长焦图像。另外，第2实施方式的摄像装置具备与第1实施方式的环状光学系统14不同的环状光学系统140，除此之外的结构基本上与第1实施方式相同。因此，对在功能、结构上与上述第1实施方式相同的部分标注相同的符号，省略其说明。

如图11所示，环状光学系统140与第1实施方式的环状光学系统14相同地为长焦光学系统，其使长焦图像成像于微透镜阵列16上。该环状光学系统140包含使光束反射两次的反射光学系统和前述的共同透镜15(参考图3，在第2实施方式中省略图示)。反射光学系统具有透镜140a、第1反射镜140b以及第2反射镜140c。在此，透镜140a以及第1反射镜140b相当于本发明的主反射光学系统，第2反射镜140c相当于本发明的副反射光学系统。另外，前述的轴A以及轴B在摄影光轴L1与第2反射镜140c的交点附近交叉。

透镜140a、第1反射镜140b以及第2反射镜140c分别具有以摄影光轴L1为中心绕该轴分割成4个部分的结构。

透镜140a具有：以将包含摄影光轴L1和轴B的面(以下，略称B面)夹在中间方式配置的一对透镜组140a1；以及以将包含摄影光轴L1和轴A的面(以下，略称A面)夹在中间的方式配置的一对透镜组140a2。

第1反射镜140b具有：以将B面夹在中间的方式配置的一对第1反射镜组140b1；以及以将A面夹在中间的方式配置的一对第1反射镜组140b2。并且，第2反射镜140c具有：以将B面夹在中间的方式配置的一对第2反射镜组140c1；以及以将A面夹在中间的方式配置的一对第2反射镜组140c2。

如图12所示，经由透镜组140a1入射的光束通过第1反射镜组140b1以及第2反射镜组140c1反射两次之后，通过共同透镜15(参考图3)。另一方面，经由透镜组140a2入射的光束通过第1反射镜组140b2以及第2反射镜组140c2反射两次之后，通过共同透镜15。

如此，环状光学系统140由多个环状光学系统(即，多个长焦光学系统)构成，所述多个环状光学系统由第1环状光学系统和第2环状光学系统构成，所述第1环状光学系统由透镜组140a1、第1反射镜组140b1以及第2反射镜组140c1构成，所述第2环状光学系统由透镜组140a2、第1反射镜组140b2以及第2反射镜组140c2构成。因此，在环状光学系统140中，长焦图像分别通过第1环状光学系统和第2环状光学系统成像于微透镜阵列16上。另外，在图12中，如前所述，由于第1环状光学系统以及第2环状光学系统相对于定向传感器17的受光面倾斜的角度θ(参考图4)为0°，因此分别通过第1环状光学系统以及第2环状光学系统获得的长焦图像的摄像区域RA、RB相同。

图13是用于对环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统的每个摄像区域进行说明的说明图。图14是用于说明中央光学系统13(参考图3)和第1环状光学系统以及第2环状光学系统各自的摄影光轴的方向的说明图。

如图13以及图14所示，在第1环状光学系统中，将构成主反射光学系统的透镜组140a1以及第1反射镜组140b1设为一组，并相对于定向传感器17的受光面(摄影光轴L1的方向)绕轴A倾斜角度θA而配设。并且，在第1环状光学系统中，将构成副反射光学系统的第2反射镜组140c1向与主反射光学系统相同的方向绕轴A倾斜角度θA的二分之一而配设。由此，不使通过第1环状光学系统成像于微透镜阵列16上的长焦图像的像面移动，就能够使第1环状光学系统的摄影光轴L2-A相对于摄影光轴L1绕轴A倾斜角度θA。即，能够使摄影光轴L2-A的方向相对于摄影光轴L1的方向在水平方向上不同。

并且，在第2环状光学系统中，将构成主反射光学系统的透镜组140a2以及第1反射镜组140b2设为一组，相对于定向传感器17的受光面(摄影光轴L1的方向)绕轴B倾斜角度θB而配设。并且，在第2环状光学系统中，将构成副反射光学系统的第2反射镜组140c2向与主反射光学系统相同的方向绕轴B倾斜角度θB的二分之一而配设。由此，不使通过第2环状光学系统成像于微透镜阵列16上的长焦图像的像面移动，就能够使第2环状光学系统的摄影光轴L2-B相对于摄影光轴L1绕轴B倾斜角度θB。即，能够使摄影光轴L2-B的方向相对于摄影光轴L1的方向在垂直方向上不同。

如此，通过使第1环状光学系统的摄影光轴L2-A的方向以及第2环状光学系统的摄影光轴L2-B的方向相对于摄影光轴L1的方向在个别方向上不同，获得相互不同的摄像区域RA、RB的长焦图像。并且，由于透镜140a具有分割的结构，因此防止分割的各部相互干扰。另外，关于第1反射镜140b以及第2反射镜140c也相同。

另外，在本实施方式中，使摄影光轴L2-A的方向以及摄影光轴L2-B的方向相对于摄影光轴L1的方向分别在水平方向、垂直方向上不同，但是其方向并无特别限定，只要在水平方向以及垂直方向中的至少一个方向上不同即可。

[定向传感器]

图15是构成第2实施方式的定向传感器17的微透镜阵列16和成像元件18的主要部分放大图。

如图15所示，作为光瞳分割部发挥功能的微透镜阵列16的各微透镜16a使与中央光学系统13对应的中央光瞳像17a、与环状光学系统140的第1环状光学系统对应的局部环状光瞳像17b-A、与环状光学系统140的第2环状光学系统对应的局部环状光瞳像17b-B成像于成像元件18的对应的受光区域的受光单元18a上。另外，在各受光单元18a上配置有RGB滤波器中的任一个。

中央光瞳像17a只成像于与1个微透镜16a对应的受光单元组、即前述的单元块的中央的受光单元18a。环状光瞳像17b-A只成像于在垂直方向上与单元块的中央的受光单元18a相邻的2个受光单元18a。并且，环状光瞳像17b-B只成像于在水平方向上与单元块的中央的受光单元18a相邻的2个受光单元18a。由此，能够同时拍摄与中央光学系统13对应的广角图像以及分别与环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统对应的2个长焦图像。

在第2实施方式中，也通过选择成像元件18的像素位置读出像素信号，能够选择性地读出表示广角图像的图像信号和表示不同的2个摄像区域RA、RB的长焦图像的图像信号。

即，通过选择性地读出成像元件18的中央光瞳像17a所入射的受光单元的像素信号，能够获取表示广角图像的图像信号。另一方面，通过选择性地读出成像元件18的环状光瞳像17b-A所入射的受光单元18a的像素信号，并且与相同的环状光瞳像17b-A所入射的2个受光单元18a的像素信号相加，生成长焦图像的1个像素的像素信号，并按照每一个环状光瞳像17b-A进行该动作，从而能够获取与第1环状光学系统对应的长焦图像的图像信号。并且，同样通过选择性地读出成像元件18的环状光瞳像17b-B所入射的受光单元18a的像素信号，能够获取与第2环状光学系统对应的长焦图像的图像信号。由此，图像输入控制器22能够分别获取广角图像的图像信号和2个摄像区域RA、RB的长焦图像的图像信号。

以下，与第1实施方式相同地，数字信号处理部24对经由图像输入控制器22输入的数字的图像信号进行规定的信号处理，由此生成广角图像的图像数据和2个摄像区域RA、RB的长焦图像的图像数据。关于下面的处理基本上与第1实施方式相同，因此在此省略说明。

[第2实施方式的摄像装置的效果]

图16是用于说明第2实施方式的摄像装置的效果的说明图。

如上所述，在第2实施方式的摄影光学系统中，由于使中央光学系统13的摄影光轴L1的方向、环状光学系统140的第1环状光学系统的摄影光轴L2-A的方向以及第2环状光学系统的摄影光轴L2-B的方向各自不同，因此除了能够获取广角图像之外，还能够同时获取不同的摄像区域RA、RB的长焦图像。并且，能够将获取的广角图像和摄像区域RA、RB的长焦图像同时显示于液晶显示器3()。

例如，如图16所示，在用作车载相机的摄像装置10中，使第1环状光学系统的摄影光轴L2-A的方向相对于车辆的行进方向向左上方倾斜，并且使第2环状光学系统的摄影光轴L2-B的方向相对于车辆的行进方向向下方倾斜。由此，能够同时获取车辆的行进方向前方的广角图像、公路标志或交通信号等长焦图像(图中的长焦图像1)以及在路面上涂漆的公路标志的长焦图像(图中的长焦图像2)。即，能够较大地拍摄多个关注被摄体。

在上述第2实施方式中，由于环状光学系统140的结构具有2个摄影光轴L2-A、L2-B，因此对同时获取不同的2个摄像区域的长焦图像的例子进行了说明，但是通过将环状光学系统设成具有3个以上的摄影光轴的结构，能够同时获取不同的3个以上的摄像区域的长焦图像。

<第2实施方式的定向传感器的另一实施方式>

图17是构成第2实施方式的定向传感器17的另一实施方式即定向传感器217的微透镜阵列和成像元件的主要部分放大图。

定向传感器217由作为光瞳分割部的微透镜阵列218、作为遮光掩模发挥功能的遮光部件220以及受光单元216a、216b、216c的一部分被遮光部件220遮光的成像元件216构成。

微透镜阵列218具有与成像元件216的受光单元216a、216b、216c一一对应的微透镜218a。

遮光部件220限制光束向成像元件216的受光单元216a、216b、216c的入射，具有分别与前述的中央光学系统13、环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统对应的开口形状。

受光单元216a中的通过了环状光学系统140的光束所入射的区域被遮光部件220的遮光部220a遮光。受光单元216b中的通过了中央光学系统13以及环状光学系统140的第2环状光学系统的光束所入射的区域被遮光部件220的遮光部220b遮光。受光单元216c中的通过了中央光学系统13以及环状光学系统140的第1环状光学系统的光束所入射的区域被遮光部件220的遮光部220c遮光。

通过了中央光学系统13的光束通过微透镜阵列218以及遮光部件220的遮光部220a进行光瞳分割而入射于受光单元216a。并且，通过了第1环状光学系统的光束通过微透镜阵列218以及遮光部件220的遮光部220b进行光瞳分割而入射于受光单元216b。并且，通过了第2环状光学系统的光束通过微透镜阵列218以及遮光部件220的遮光部220c进行光瞳分割而入射于受光单元216c。

由此，能够从成像元件216的各受光单元216a读出广角图像的像素信号。并且，能够从成像元件216的各受光单元216b读出与第1环状光学系统对应的长焦图像的像素信号。并且，能够从成像元件216的各受光单元216c读出与第2环状光学系统对应的长焦图像的像素信号。

[第3实施方式的摄像装置]

图18是用于对生成不同的摄像区域RA、RB的长焦图像的全景图像的第3实施方式的摄像装置进行说明的说明图。

第3实施方式的摄像装置变更了第2实施方式的环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统各自的摄影光轴L2-A、L2-B的方向以及焦距，除此之外，基本上与第2实施方式的摄像装置的结构相同。因此，对在功能、结构上与上述第2实施方式相同的部分标注相同的符号，省略其说明。

如图18所示，环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统调整第1环状光学系统以及第2环状光学系统的各部的角度(角度θA、θB)，以便焦距分别相同，并且摄像区域RA、RB(即，摄影视角)的一部分重复。由此，能够将在一个方向(在图18中为水平方向)上长的被摄体在该一个方向上分为2个摄像区域RA、RB来拍摄。其结果，图像输入控制器22能够获取广角图像的图像信号和相互相邻且一部分重复的摄像区域RA、RB的长焦图像的图像信号。

与上述第2实施方式相同，数字信号处理部24(参考图2，相当于本发明的图像处理部)通过对经由图像输入控制器22输入的数字的图像信号进行规定的信号处理，生成广角图像的图像数据。并且，数字信号处理部24根据相邻的摄像区域RA、RB的长焦图像的图像信号生成表示合成了摄像区域RA、RB的长焦图像的全景图像的图像信号。然后，数字信号处理部24通过对全景图像的图像信号进行规定的信号处理，生成全景图像的图像数据。由此，能够在液晶显示器30同时显示广角图像和全景图像。

如上所述，在本发明的第3实施方式中，通过使环状光学系统140的第1环状光学系统以及第2环状光学系统各自的焦距相同，并且使摄像区域RA、RB的一部分重复，能够生成将相邻的摄像区域RA、RB的长焦图像合成而成的全景图像。由此，能够拍摄只通过1个长焦图像无法收入视野内的大小的被摄体。因此，能够高效地拍摄在一个方向(在图18中为水平方向)上长的被摄体。即，能够扩大长焦图像的摄像区域。

在上述第3实施方式中，对生成在水平方向上长的被摄体的全景图像的情况进行了说明，但通过调整第1环状光学系统以及第2环状光学系统的各部的角度，例如也同样能够生成在垂直方向等与摄影光轴L1垂直的任意一个方向上长的被摄体的全景图像。

另外，在环状光学系统140具有3个以上的第1环状光学系统～第N环状光学系统的情况下，通过使各环状光学系统的焦距相同，并且使相互相邻的摄像区域(摄影视角)的一部分重复，获得合成3个以上的长焦图像而成的全景图像。

[摄像装置的另一实施方式]

作为摄像装置10的另一实施方式，例如可以举出数码相机、具有相机功能的移动电话或智能手机、PDA(Personal Digital Assistants)、便携式游戏机。以下，以智能手机为例，参考附图进行详细说明。

<智能手机的结构>

图19是表示作为摄像装置10的另一实施方式的智能手机500的外观的图。图19所示的智能手机500具有平板状的框体502，且在框体502的一个面具备由作为显示部的显示面板521和作为输入部的操作面板522一体构成的显示输入部520。并且，框体502具备扬声器531、麦克风532、操作部540以及相机部541。另外，框体502的结构并不限定于此，例如还能够采用显示部和输入部独立的结构，或者采用具有折叠结构或滑动机构的结构。

图20是表示图19所示的智能手机500的结构的框图。如图20所示，作为智能手机的主要构成要件，具备无线通信部510、显示输入部520、通话部530、操作部540、相机部541、存储部550、外部输入输出部560、GPS(Global Positioning System)接收部570、动作传感器部580、电源部590以及主控制部501。并且，作为智能手机500的主要功能，具备经由基站装置和移动通信网进行移动无线通信的无线通信功能。

无线通信部510按照主控制部501的指示对容纳于移动通信网的基站装置进行无线通信。使用该无线通信进行语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的收发以及Web数据或流数据等的接收。

显示输入部520是所谓的触控面板，其通过主控制部501的控制来显示图像(静止画以及动画)或文字信息等，并以视觉形式向用户传递信息，并且检测用户对所显示的信息进行的操作，显示输入部520具备显示面板521和操作面板522。在欣赏所生成的3D图像的情况下，优选显示面板521为3D显示面板。

显示面板521将LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro-Luminescence Display)等用作显示设备。

操作面板522是以能够辨认显示于显示面板521的显示面上的图像的方式载置且检测由用户的手指或尖笔操作的一个或多个坐标(例如，在进行按下显示面上的一点的触摸操作等的情况下，检测一个坐标，在进行如在显示面上用手指或尖笔描绘轨迹的手势操作的情况下，检测多个坐标)的设备。若通过用户的手指或尖笔操作该设备，则将由操作而产生的检测信号输出至主控制部501。接着，主控制部501根据所接收的检测信号检测显示面板521上的操作位置(坐标)。

如图19所示，虽然智能手机500的显示面板521和操作面板522一体构成显示输入部520，但成为操作面板522完全覆盖显示面板521的配置。在采用该配置的情况下，操作面板522对显示面板521之外的区域也可以具备检测用户操作的功能。换言之，操作面板522也可以具备如下检测区域：对与显示面板521重叠的重叠部分的检测区域(以下，称作显示区域)；以及对除此以外的与显示面板521不重叠的外缘部分的检测区域(以下，称作非显示区域)。

另外，虽然可以使显示区域的大小和显示面板521的大小完全一致，但是不必一定使两者一致。并且，操作面板522也可以具备外缘部分和除此以外的内侧部分这两个感应区域。而且，外缘部分的宽度根据框体502的大小等适当地设计。另外，作为在操作面板522中采用的位置检测方式，可以举出矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电电容方式等，也能够采用任一方式。

通话部530具备扬声器531和麦克风532，其将通过麦克风532输入的用户的语音转换成可由主控制部501处理的语音数据并输出至主控制部501，或者将通过无线通信部510或者外部输入输出部560接收的语音数据进行解码并从扬声器531输出。并且，如图19所示，例如能够将扬声器531搭载于与设置有显示输入部520的面相同的面，将麦克风532搭载于框体502的侧面。

操作部540为使用按键开关等的硬键，其接收来自用户的指示。例如，操作部540为如下按键式开关：搭载于智能手机500的框体502的显示部的下部、下侧面，当用手指等按下时开启，当拿开手指时，通过弹簧等的复原力成为关闭状态。

存储部550存储主控制部501的控制程序或控制数据、将通信对象的名称和电话号等建立对应关联的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载的Web数据或所下载的内容数据，并且暂时存储流数据等。并且，存储部550由智能手机内置的内部存储部551和具有装拆自如的外部存储器插槽的外部存储部552构成。另外，构成存储部550的各个内部存储部551和外部存储部552利用闪存器类型(flash memory type)、硬盘类型(hard disk \ype)、微型多媒体卡类型(multimedia card micro type)、卡类型的存储器(例如，Micro SD(注册商标)存储器等)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等储存介质来实现。

外部输入输出部560发挥与连结于智能手机500的所有外部设备的接口的作用，用于直接或通过通信等(例如，通用串行总线(USB)、IEEE1394等)或网络(例如，互联网、无线LAN、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(Radio Frequency Identification)、红外线通信(Infrared Data Association：IrDA)(注册商标)、UWB(Ultra Wideband)(注册商标)、紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)间接地与其他外部设备连接。

作为与智能手机500连结的外部设备，例如有如下：有线/无线头戴式耳机、有线/无线外部充电器、有线/无线数据端口、经由卡插槽连接的存储卡(Memory card)或SIM(Subscriber Identity Module Card)/UIM(User Identity Module Card)卡、经由音频/视频I/O(Input/Output)端子连接的外部音频/视频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有线/无线连接的智能手机、有线/无线连接的个人计算机、有线/无线连接的PDA、有线/无线连接的耳机等。外部输入输出部能够将从这种外部设备输送来的数据传递给智能手机500的内部的各构成要件，或者使智能手机500的内部的数据输送至外部设备。

GPS接收部570按照主控制部501的指示接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于所接收的多个GPS信号的测位运算处理，检测由智能手机500的纬度、经度、高度构成的位置。GPS接收部570在能够从无线通信部510或外部输入输出部560(例如，无线LAN)获取位置信息时，还能够利用该位置信息检测位置。

动作传感器部580例如具备三轴加速度传感器等，按照主控制部501的指示检测智能手机500的物理移动。通过检测智能手机500的物理移动，可以检测智能手机500的移动方向或加速度。该检测结果被输出至主控制部501。

电源部590按照主控制部501的指示向智能手机500的各部供给蓄存于电池(未图示)的电力。

主控制部501具备微处理器，按照存储部550所存储的控制程序或控制数据动作，集中控制智能手机500的各部。并且，主控制部501为了通过无线通信部510进行语音通信或数据通信，具备控制通信系统的各部的移动通信控制功能和应用处理功能。

应用处理功能通过由主控制部501按照存储部550所存储的应用软件动作来实现。作为应用处理功能，例如有控制外部输入输出部560而与对象设备进行数据通信的红外线通信功能或进行电子邮件的收发的电子邮件功能、阅览Web的Web浏览功能等。

并且，主控制部501具备根据接收数据或所下载的流数据等图像数据(静止图像或动态图像的数据)将影像显示于显示输入部520等的图像处理功能。图像处理功能是指主控制部501对上述图像数据进行解码并对该解码结果实施图像处理从而将图像显示于显示输入部520的功能。

而且，主控制部501执行对显示面板521的显示控制以及检测用户通过操作部540、操作面板522进行的操作的操作检测控制。

通过显示控制的执行，主控制部501显示用于启动应用软件的图标或滚动条等软键，或者显示用于制作电子邮件的窗口。另外，滚动条是指针对无法完全收纳于显示面板521的显示区域的大图像等，用于接收使图像的显示部分移动的指示的软键。

并且，通过操作检测控制的执行，主控制部501检测用户通过操作部540进行的操作，或者通过操作面板522接收对上述图标的操作或对上述窗口的输入栏的字符串的输入，或者接收通过滚动条的显示图像的滚动要求。

而且，通过操作检测控制的执行，主控制部501具备如下触控面板控制功能：判定对操作面板522的操作位置是与显示面板521重叠的重叠部分(显示区域)，还是除此以外的与显示面板521不重叠的外缘部分(非显示区域)，从而对操作面板522的感应区域或软键的显示位置进行控制。

并且，主控制部501还能够检测对操作面板522的手势操作，并根据检测出的手势操作执行预先设定的功能。手势操作并不是指以往单纯的触摸操作，而是指通过手指等描绘轨迹或同时指定多个位置，或者组合这些动作，从多个位置对至少一个描绘轨迹的操作。

相机部541为使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)或CCD(Charge-Coupled Device)等成像元件进行电子摄影的数字相机。该相机部541能够适用前述的摄像装置10。能够拍摄广角图像和长焦图像，适合作为组装于如智能手机500那样薄型的便携终端的相机部。

并且，相机部541能够通过主控制部501的控制将通过摄影获取的图像数据转换为以各种压缩形式压缩的图像数据，并记录于存储部550，或者通过外部输入输出部560或无线通信部510输出。如图19所示，在智能手机500中，在与显示输入部520相同的面搭载有相机部541，但是相机部541的搭载位置并不限于此，可以搭载于显示输入部520的背面，或者也可以搭载多个相机部541。另外，在搭载了多个相机部541的情况下，还能够替换供摄影的相机部541而单独进行拍摄，或者同时使用多个相机部541而进行拍摄。

并且，相机部541能够用于智能手机500的各种功能。例如，能够在显示面板521显示由相机部541获取的图像，或者将相机部541的图像用作操作面板522的操作输入的一种。并且，在GPS接收部570检测位置时还能够参考来自相机部541的图像检测位置。而且，还能够参考来自相机部541的图像，不使用三轴加速度传感器或者并用三轴加速度传感器来判断智能手机500的相机部541的光轴方向，或者判断当前的使用环境。当然，还能够在应用软件内利用来自相机部541的图像。

[其他]

在上述各实施方式中，对摄影光学系统12的中央光学系统为广角光学系统且环状光学系统为长焦光学系统的情况进行了说明，但是关于中央光学系统为长焦光学系统且环状光学系统为广角光学系统的情况也能够适用本发明。并且，在上述各实施方式中，以具有由中央光学系统和环状光学系统构成的摄影光学系统的摄像装置为例进行了说明，但是在具有由设置于不同区域中的一个区域的广角光学系统和设置于另一个区域的长焦光学系统构成各种光学系统的摄像装置中也能够适用本发明。

图3所示的摄影光学系统12的反射镜型的透镜结构中的反射镜不限于凹面镜或凸面镜，可以是平面镜，并且反射镜的片数也不限于2片，也可以设置2片以上来反射两次以上。

而且，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，能够进行各种变形，这是不言而喻的。