专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用多个摄像元件的摄像装置。
本申请基于2008年11月12日在日本提出的特愿2008-289618号来主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术：
近年来，伴随着数字静态照相机或数字视频摄像机等的摄像装置的性能提高而进行多像素化和高精细化，为了充分发挥其光学性能，有透镜等的光学系统变大，摄像元件自身变大的问题。为了解决这样的问题，提出了一种复眼摄像装置，其使用多个像素数较少、且小型、较薄的摄像系统来对共通的被摄体进行拍摄，并合成获得的多个图像，由此生成1个像素数较多、解析度较高的1个图像(例如参照非专利文献1)。复眼摄像装置具备左侧摄像系统和右侧摄像系统这2组的摄像系统，这2个摄像系统错开1/2像素的采样相位来对相同的被摄体进行拍摄。然后，通过合成获得的2张图像，由此获得比各个摄像系统所拍摄的图像解析度要高的输出图像。在此，采样相位是指在用多个摄像系统拍摄被摄体时，各摄像系统的摄像元件进行拍摄的位置的在空间上的相位。参照图20来说明采样相位。图20用格子121a、121b来表示左侧摄像系统进行拍摄的区域，用格子122a、122b (虚线)来表示右侧摄像系统进行拍摄的区域，一个一个的最小的四角形表示通过1个像素所拍摄的区域。在图20所示的格子121a、122a中，2个摄像系统的摄像元件的各像素进行拍摄的位置大致重合，采样相位一致。另一方面，在图20所示的格子121b、122b中，2个摄像系统的摄像元件的各像素进行拍摄的区域在水平方向、垂直方向上都错开了 1/2像素的量，采样相位在水平方向、垂直方向上都错开了 1/2像素。为了用这样的复眼摄像装置来生成解析度高的图像，需要按照2个摄像系统的采样相位不一致的方式进行拍摄，但在从摄像元件到被摄体的距离发生变换的情况下，2个摄像系统的采样相位发生变化，根据摄像距离，有可能会发生采样相位一致的现象。图21示出了说明在用2个摄像系统对被摄体进行拍摄时，到被摄体的距离发生变化的情况下的采样相位的变化的示意图。在图21中，摄像元件M相当于左侧摄像系统，摄像元件N相当于右侧摄像系统。被摄体位于点PO或点P1，位于摄像元件M的光轴上，即针孔(Pinhole)O的光轴上。在从被摄体位于PO的摄像距离HO的状态，变化到位于Pl的摄像距离Hl的状态的情况下，采样相位的移位量为uO-ul，表示为
uO-ul = fXB((l/HO)-(l/Hl))......(1)
在此，f为焦点距离，B为基线长度。例如，若设焦点距离f为5mm，基线长度B为12mm、摄像距离HO为700mm，摄像距离 Hl为725mm，则摄像元件N上的移位量根据(1)式，成为3μπι。在摄像元件的像素间距为 6 μ m的情况下，摄像距离从700mm变化到725mm，由此，采样相位移位约1/2像素。若设在摄像距离700mm采样相位为错开了 1/2像素的状态，则在摄像距离变化为725mm的情况下， 成为1/2+1/2 = 1，成为采样相位错开了 1个像素量的状态。这意味着，虽然错开了 1个像素量的相位，但结果而言像素重合，因此采样相位变得一致，结果上无法变得高解析度。 现有技术文献非专利文献非专利文献1 图像电子学会约稿(画像電子学会予稿)90-03-04 (ρ 23-28)为了解决该问题，需要按照摄像距离来控制2个摄像系统，错开采样相位。作为错开采样相位的方法，例如有改变收敛角O个摄像系统的光轴所成的角度)的方法。但是，为了按照摄像距离来使收敛角变化，出现了摄像装置的构成变得复杂，成为大规模的装置构成的问题。例如，在以时速30km/h远离摄像装置来拍摄被摄体的情况下， 从初始状态下，在摄像距离为IOOOmm的位置存在被摄体的情况下，在1秒后，被摄体移动到摄像距离9333mm的位置。若用焦点距离f为5mm、基线长度B为12mm、摄像元件的像素间距为6 μ m的复眼摄像装置来对被摄体进行拍摄的情况下，根据(1)式，采样相位约移位了 9 像素。即在1秒的期间内，产生了 9次被摄体存在于采样相位一致的摄像距离的位置的瞬间。为了总是使移动的被摄体高解析度化来获得图像，需要至少在采样相位一致的摄像距离使收敛角发生变化来错开采样相位。因此，需要1秒期间内至少使收敛角变化9次的装置构成，装置构成变得复杂且大规模，并且还必须对光学系统进行复杂的移动控制。另外，这样的问题，即使是静止的被摄体，也有在被摄体位于纵深的情况下，被摄体只有一部分能高解析度化的问题。例如，在用焦点距离f为5mm、基线长度B为12mm、摄像元件的像素间距为6 μ m的复眼摄像装置对不同的被摄体A和被摄体B同时进行拍摄，各个摄像距离为700mm、725mm的情况下，若设为在摄像距离700mm的采样相位为错开1/2像素的状态以使被摄体A被高解析度化，则在摄像距离725mm上，根据(1)式，由于采样相位相对于摄像距离700mm移位了 1/2像素，成为2/1+2/1 = 1，因此采样相位，被摄体B变得无法高解析度化。因此，即使是静止的被摄体，在存在于纵深不同的位置的不同的被摄体A、B 的情况下，不能同时使它们高解析度化。即，有在被摄体有纵深的情况下，摄像范围的一部分不能高解析度化的问题。
发明内容
本发明鉴于这样的状况而提出，目的在于提供一种摄像装置，不用进行复杂的光学系统的控制，能以简单的装置构成来生成解析度高的图像。本发明提供一种复眼的摄像装置，特征在于，具备M个具有光学系统和摄像元件的摄像系统，其中M为2以上的自然数，所述摄像系统具有1个基准摄像系统和M-I个从属摄像系统，所述基准摄像系统的摄像元件的摄像面和所述从属摄像系统的摄像元件的摄像面被配置于大致同一平面内，所述基准摄像系统的摄像元件和该从属摄像系统的摄像元件被排列在与摄像元件的像素排列方向大致平行的直线上，在设所述摄像元件的1个像素的长度为W的情况下，所述从属摄像系统中第L个从属摄像系统的摄像元件被排列成，在所述平面内，相对于所述基准摄像系统的摄像元件在和所述直线大致正交的方向上，有WX ((L/ M)+N)的距离，其中，L是最大值为M-I的正整数，N是包括0的自然数。本发明在上述的摄像装置中，特征在于N = 0。
本发明提供一种复眼的摄像装置，特征在于，具备M个具有光学系统和摄像元件的摄像系统，其中M为2以上的自然数，所述摄像系统具有1个基准摄像系统和M-I个从属摄像系统，所述从属摄像系统中的至少1个从属摄像系统的光学系统具备控制光轴的光轴控制部，所述基准摄像系统的摄像元件的摄像面和所述从属摄像系统的摄像元件的摄像面被配置于大致同一平面内，所述基准摄像系统的摄像元件和该从属摄像系统的摄像元件被排列在与摄像元件的像素排列方向大致平行的直线上，在设所述摄像元件的1个像素的长度为W的情况下，所述从属摄像系统中第L个从属摄像系统的摄像元件被排列成，通过用所述光轴控制部来控制光轴，实质上在所述平面内，相对于所述基准摄像系统的摄像元件在和所述直线大致正交的方向上，有WX ((L/M)+N)的距离，其中，L是最大值为M-I的正整数， N是包括0的自然数。本发明是在所述从属摄像系统中的至少1个从属摄像系统的光学系统具备控制光轴的光轴控制部的所述摄像装置中，特征为N = 0的摄像装置。本发明的特征在于所述1个从属摄像系统和所述1个基准摄像系统的排列方向被配置为，与不同于该从属摄像系统的1个从属摄像系统和该基准摄像系统的排列方向大致正交。本发明的特征在于，所述基准摄像系统具备具有和所述光轴控制部大致相同的光学距离光学部件。本发明的特征在于，所述光轴控制部由能使折射率分布变化的非固体透镜构成， 通过使所述非固体透镜的折射率分布变化，来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。本发明的特征在于，所述光轴控制部由折射板和改变该折射板的倾斜角变更单元构成，通过所述倾斜角变更单元来改变所述折射板的倾斜角，由此使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。本发明的特征在于，所述光轴控制部由可变顶角棱镜构成，通过改变所述可变顶角棱镜的顶角来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。本发明的特征在于，所述光轴控制部由使所述固体透镜移动的移动单元构成，通过使所述固体透镜移动来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。本发明的特征在于，所述光轴控制部由使所述摄像元件移动的移动单元构成，通过使所述摄像元件移动来控制入射到所述摄像元件的光的光轴。
发明的效果根据本发明，在使用多个摄像系统来对共通的被摄体进行拍摄，并合成获得的多个图像，由此生成像素数多、解析度高的图像的复眼的摄像装置中，能够获得不对光学系统进行复杂的控制而生成解析度高的图像的效果。
图1是表示本发明的第1实施方式的摄像系统的配置的图。 图2是表示伴随摄像距离的变化的采样相位的错开的说明图。
图3是表示在基线长度BH = 3μπκ像素间距为6μπκ焦点距离为5mm、摄像距离为 500mm的情况下，摄像距离变化时的水平方向的采样相位的移位量的图。 图4是表示本发明的第2实施方式的摄像系统的配置的图。图5是表示在垂直方向上配置3个、水平方向上配置3个共配置5个摄像系统的配置例的图。
图6是表示在垂直方向上配置3个、水平方向上配置3个共配置5个摄像系统的配置例的图。
图7是表示在垂直方向上配置3个、水平方向上配置3个共配置5个摄像系统的配置例的图。
图8是表示在垂直方向上配置4个、水平方向上配置4个共配置7个摄像系统的配置例的图。
图9是表示在垂直方向上配置4个、水平方向上配置4个共配置7个摄像系统的配置例的图。
图10是表示在垂直方向上配置4个、水平方向上配置4个共配置7个摄像系统的配置例的图。
图11是表示在垂直方向上配置的摄像系统的数目和在水平方向上配置的摄像系统的数目不同的情况下的配置例的图。
图12是表示通过光轴控制部来调整各摄像系统的光轴的状态的说明图。 图13是表示液晶透镜的构成例的侧视图。 图14是表示液晶透镜的构成例的主视图。 图15是表示由光轴控制部进行的光轴移位的原理的图。 图16是表示由光轴控制部进行的光轴移位的原理的图。 图17是表示由光轴控制部进行的光轴移位的原理的图。 图18是表示由光轴控制部进行的光轴移位的原理的图。 图19是表示本发明的基线长度的分解的定义的图。 图20是表示现有技术的2个摄像系统的摄像区域的图。
图21是表示用2个摄像系统来拍摄被摄体的情况下，伴随摄像距离的变化的采样相位的移位的图。
具体实施例方式首先，为了加强对本发明的理解，参照图21来说明2个摄像系统的采样相位的变化。图21是说明在用2个摄像系统来拍摄被摄体时，在到被摄体的距离发生变化的情况下的采样相位的变化的示意图。如图21所示，具备具有光学系统(未图示)和摄像元件M 的第1摄像系统、以及具有光学系统(未图示)和摄像元件N的第2摄像系统的各个的摄像系统，构成为光轴通过摄像元件的中心。在从被摄体位于PO的摄像距离HO的状态变化到位于Pl的摄像距离Hl的状态的情况下，2个摄像系统的采样相位的移位量成为uO-ul，如前所述用(1)式来表示。因此，在摄像距离发生变化时的采样相位的移位量依赖于焦点距离f、基线长度B、摄像距离H0、H1。 因此，在本发明中，通过使多个摄像系统的基线长度B较小，能使摄像距离发生变化时的采样相位的移位量较小，成为不用与摄像距离对应来控制采样相位而高解析度化的构成。另外，基线长度B通常是指2个摄像系统的光轴间的距离，在本发明中，如图19 所示，将配置于同一平面内、按照像素的排列方向成为水平方向、垂直方向的方式进行配置的2个摄像元件的中心距离(直线距离)设为基线长度B，其水平分量的距离设为基线长度BH，其垂直分量的距离设为基线长度BV。其中，为了说明上的方便，对按照摄像元件的像素排列成为水平方向和垂直方向的方式来进行配置的情况来叙述本发明，但只要各摄像元件配置于大致同一平面内的大致直线上，该直线和各摄像元件的像素排列方向大致一致即可。(第1实施方式)
下面，参照附图对本发明的第1实施方式的摄像装置进行说明。图1是表示相同实施方式的构成的图。图1是表示本实施方式中的摄像装置内所具备的3个摄像系统的配置的图。图1所示的3个摄像系统11、12、13分别具有用透镜等构成的光学系统(未图示)和二维阵列的摄像元件，在图1中，仅图示了摄像元件。各摄像系统11、12、13所具备的摄像元件的像素的各自为大致正方形。在此，对1个摄像元件是5X5的二维阵列的摄像元件的情况进行说明，在实际的摄像装置中，例如使用像素数为640(水平)X480(垂直)的二维阵列的摄像元件等。图1所示的摄像系统11 (将其称为基准摄像系统)和摄像系统12 (将其称为从属摄像系统)排列为大致水平来进行配置，摄像元件的中心在与配置2个摄像系统11、12的方向即水平方向进行正交的垂直方向上错开像素量，垂直方向的基线长度BV成为像素。另外，摄像系统11和摄像系统13(将其称为从属摄像系统)排列为大致垂直来进行配置，其摄像元件的中心在与配置这2个摄像元件的方向即垂直方向进行垂直的水平方向上错开1/2像素量，水平方向的基线长度BH成为1/2像素。在用该构成，例如在使用从摄像系统11和摄像系统13这2个摄像系统获得的图像来进行高解析度化的情况下，由于即使摄像距离发生变化，水平方向的基线长度BH也较小，因此水平方向的采样相位的移位量较小，水平方向的采样相位的错开量能够不依赖于摄像距离而为大致恒定的值。图2中示出了伴随这摄像距离的变化，配置为大致垂直的摄像系统11和摄像系统 13的采样相位错开的样子。图2中表示按照左、中央、右的顺序而摄像距离变长的情况下的采样相位的样子。如图2所示，伴随着摄像距离的变化，垂直方向的采样相位缓缓移位。另一方面，水平方向的采样相位不依赖于摄像距离保持错开1/2像素的状态。例如，在设摄像元件的像素间距为6 μ m、焦点距离f为5mm、基线长度BH为3 μ m、摄像距离HO为500mm的情况下，能够通过(1)式求取摄像距离变化为Hl时的水平方向的采样相位的移位量uO-ul。 图3是表示在设摄像元件的像素间距为6 μ m、焦点距离f为5mm、基线长度BH为3 μ m、摄像距离HO为500mm的情况下，用(1)式来计算并求取摄像距离变化为Hl时的水平方向的采样相位的移位量uO-ul的结果的图。如图3所示，移位量uO-ul不依赖于摄像距离，大致为 O0 因此，若预先将基线长度BH设为摄像元件1/2像素量的长度，将2个摄像元件的采样相位的错开设为像素，则即使摄像距离发生变化，摄像系统11和摄像系统13的水平方向的采样相位的错开也为大致1/2像素。另外，基线长度BH并不限于1/2像素量的长度，也可以如( 式所表示那样，通过使其为3/2像素量、5/2像素量、7/2像素量、9/2像素量，能够实现即使摄像距离发生变化，水平方向的采样相位的移位量也大致为O。 BH =(摄像元件的1个像素的长度)X (2N+D/2……O) 在此，N为包括O的自然数，优选为较小的值。
例如，在设摄像元件的像素间距为6 μ m、焦点距离f为5mm、摄像距离HO为500mm、 基线长度BH为21 μ m的情况下，即在基线长度BH为7/2像素量的长度时，无限远的采样相位的移位量能通过( 式计算为0. 035像素，若在摄像距离HO的采样相位的错开为1/2像素，则即使在无限远也成为大致1/2像素。因此，若将基线长度BH设为(2)式的状态，则即使摄像距离发生变化，采样相位也维持大致错开1/2的状态，即使不是进行复杂控制的装置，也能够实现高解析度化。在前述的说明中，对于大致垂直配置的2个摄像系统11、13的水平方向的高解析度化进行了说明，垂直方向的高解析度化也相同，只要按照使大致水平配置的2个摄像系统11、12的垂直方向的基线长度BV为(3)式表示的长度的方式来配置2个摄像系统即可。
BV =(摄像元件的1个像素的长度)X (2N+D/2……(3) 在此，N是包含0的自然数，优选是较小的值。如此，设图1所示的摄像系统11为基准摄像系统，只要满足能进行高解析度化的条件(( 式或C3)式)来在水平方向的左或右来配置摄像系统12，在垂直方向的上或下来配置摄像系统13，就能够用3个摄像系统11、12、13的构成来将水平方向和垂直方向都高解析度化。接着，对根据使用图1所示的3个摄像系统而得到的3个摄像图像来合成高解析度化的图像的处理进行说明。在此，将基准摄像系统即摄像系统11的图像设为基准图像， 设3个摄像系统11、12、13分别使用5 X 5像素的摄像元件，合成这些通过3个摄像系统11、 12,13所得到的图像来生成10像素X 10像素=100像素的图，由此来进行说明。即使在各摄像元件的像素数增加的情况下，也能通过相同的处理来合成高解析度化的图像。首先， 在排列于基准图像的垂直方向的像素之间，插入向垂直方向错开1/2像素的摄像系统12的图像的像素。另外，在排列于基准图像的水平方向的像素之间，插入向水平方向错开1/2像素的摄像系统13的图像的像素。如此，由于仅成为75像素量的图像，因此，剩余的25像素量，需要在对通过摄像系统11所得到的基准图像插入通过摄像系统12和摄像系统13所得到的图像的像素的状态下，通过根据周围的像素值来进行补足来求取像素值，插入求取的像素值，由此生成高解析度化的图像。高图像合成处理为一例，能够应用公知的图像合成处理。(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在第1实施方式中，在摄像装置中，对通过将大致垂直配置的2个摄像系统的水平方向的采样相位错开1/2像素来高解析度化水平方向，通过将大致水平配置的2个摄像系统的垂直方向的采样相位错开1/2像素来高解析度化垂直方向的构成进行了说明，但配置的摄像系统的数目也可以为3个以上。在用2个摄像系统来进行高解析化的情况下，虽然采样相位错开1/2像素对高解析度化是最合适的，但在3个以上的摄像系统中进行高解析度化的情况下，若设配置于一个方向上的摄像系统的数目为M个，则将采样相位1/M像素、1/M像素地错开的状态对高解析度化最合适。例如，如图4所示，在垂直配置3个摄像系统51、52、53的构成中，设摄像系统51为基准摄像系统，其它的2个从属摄像系统即摄像系统52、53的采样相位分别在水平方向上移位了 1/3像素、2/3像素的状态对高解析度化最合适。在用大致垂直配置的M个摄像系统来进行高解析度化的情况下，设M个摄像系统中的一个摄像系统为基准摄像系统，对于该基准摄像系统，只要使其它的M-I个从属摄像系统的第L个从属摄像系统的水平方向的基线长度BH满足(4)式即可。 BH =(摄像元件的1个像素的长度)X ((L/M) +N)……
在此，L为最大值为M-I的正整数，N为包括0的自然数。此时，优选N为较小的值。同样地，为了高解析度化垂直方向，设大致水平配置的M个摄像系统中的1个摄像系统为基准摄像系统，只要使其它的M-I个从属摄像系统的第L个从属摄像系统的垂直方向的基线长度BV满足(5)式即可。
BV =(摄像元件的1个像素的长度)X ((L/M) +N)……(5)
在此，L为最大值为M-I的正整数，N为包括0的自然数。此时，N优选为较小的值。接着，在图5 图7示出了使用5个摄像系统，通过垂直方向上配置3个(M = 3)、 水平方向上配置3个(M =幻摄像系统的构成来进行高解析度化的配置例。图5示出了将摄像系统61a作为基准摄像系统，在垂直方向上配置第1个从属摄像系统6 和第2个从属摄像系统63a，在水平方向上配置第1个从属摄像系统6 和第2个从属摄像系统6 的例子。然后，相对于基准摄像系统61a的从属摄像系统62a、63a的水平方向的基线长度BH 分别成为1/3像素、2/3像素。同样地，相对于基准摄像系统61a的从属摄像系统64a、65a 的垂直方向的基线长度BH分别成为1/3像素、2/3像素。图6示出了设摄像系统61b为基准摄像系统，在垂直方向上配置作为从属摄像系统的摄像系统62b、63b，设摄像系统62b为基准摄像系统，在水平方向上配置作为从属摄像系统的摄像系统64b、65b。并且，相对于基准摄像系统61b的从属摄像系统62b、6;3b的水平方向的基线长度BH分别成为1/3像素、2/3像素。同样地，相对于基准摄像系统62b的从属摄像系统64b、65b的垂直方向的基线长度BV分别成为1/3像素、2/3像素。图7示出了设摄像系统61c为基准摄像系统，在垂直方向上配置作为从属摄像系统的摄像系统64c、63c，设摄像系统62c为基准摄像系统，在水平方向上配置作为从属摄像系统的摄像系统64c、65c。并且，相对于基准摄像系统61c的从属摄像系统64c、63c的水平方向的基线长度BH分别成为1/3像素、2/3像素。同样地，相对于基准摄像系统62c的从属摄像系统64c、65c的垂直方向的基线长度BV分别成为1/3像素、2/3像素。接着，在图8 图10中示出了使用7个摄像系统，以在垂直方向上配置4个摄像系统(M = 4)，在水平方向上配置4个摄像系统(M = 4)的构成来进行高解析度化的配置例。图8示出了设摄像系统7 为基准摄像系统，在垂直方向是配置从属摄像系统75a、76a、 77a，设摄像系统7 为基准摄像系统，在水平方向上配置从属摄像系统71a、72a、73a的例子。并且，相对于基准摄像系统74a的从属摄像系统75a、76a、77a的水平方向的基线长度 BH分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像素。同样地，相对于基准摄像系统7 的从属摄像系统71a、72a、73a的垂直方向的基线长度BV分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像素。图9示出了设摄像系统75b为基准摄像系统，在垂直方向上配置从属摄像系统 73b、76b、77b，设摄像系统71b为基准摄像系统，在水平方向上配置从属摄像系统72b、73b、 74b的例子。并且，相对于基准摄像系统75b的从属摄像系统73b、76b、77b的水平方向的基线长度BH分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像素。同样地，相对于基准摄像系统71b的从属摄像系统72b、73b、74b的垂直方向的基线长度BV分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像
ο
图10示出了设摄像系统71c为基准摄像系统，在垂直方向上配置从属摄像系统 72c、73c、74c，设摄像系统73c为基准摄像系统，在水平方向上配置从属摄像系统75c、76c、 77c的例子。并且，相对于基准摄像系统71c的从属摄像系统72c、73c、74c的水平方向的基线长度BH分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像素。同样地，相对于基准摄像系统73c的从属摄像系统75c、76c、77c的垂直方向的基线长度BV分别成为1/4像素、2/4像素、3/4像
ο另外，在垂直方向以及水平方向上配置5个以上的摄像系统的情况也相同。另外， 也可以是水平方向上配置的摄像系统的个数和垂直方向上配置的摄像系统的个数为不同的构成。如图11所示，在垂直方向上配置4个摄像系统，在水平方向上配置3个摄像系统的情况下，如下构成即可配置于垂直方向上的4个摄像系统81、82、83、84的水平方向的采样相位1/4像素、1/4像素地错开，配置于水平方向的3个摄像系统84、85、86的垂直方向的采样相位1/3像素、1/3像素地错开。另外，高解析度化图像的合成处理与第1实施方式所说明的处理相同，在排列于基准图像的垂直方向的像素之间，分别插入向垂直方向1/M像素、1/M像素进行错开的摄像系统的多个图像的像素。另外，在排列于基准图像的水平方向的像素之间，分别插入向水平方向1/M像素、1/M像素进行错开的摄像系统的多个图像的像素。然后，剩下的像素，通过根据周围的像素值来补足，求取像素值，通过插入求取的像素值的像素，生成高解析度化的图像。在这种情况下，也能够应用公知的图像合成处理。(第3实施方式)
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。在摄像装置中，通过使摄像系统为第1、第 2实施方式所说明的配置，能够不对光学系统进行复杂的控制，而用总是能够高解析度化的采样相位来进行拍摄，但也可以在各个摄像系统中具备控制光轴的光轴控制部，通过该光轴控制部来调整各摄像系统的光轴，来实质地满足( 式、C3)式、(4)式、( 式所示的条件，从而控制为能够进行高解析度化的采样相位。例如，如图12所示，虽然配置于水平的2 个摄像系统201、202的垂直方向的基线长度BV为0，但若用光轴控制部使摄像系统202的光轴204在垂直方向上移位像素量，则看上去基线长度BV成为像素，成为能够高解析度化的采样相位。
如此，在本实施方式中，用光轴控制部来调整各摄像系统的光轴，通过使各摄像系统实质地满足( 式、( 式、(4)式、( 式所示的条件，使总是用能够高解析度化的采样相位进行拍摄成为可能。作为光轴控制部，能够使用液晶透镜。在图13、图14示出了液晶透镜901的构成。 图13是液晶透镜901的侧视图，图14是图13所示的液晶透镜901的主视图。液晶透镜 901为玻璃基板902、电极903、液晶层904、电极905、玻璃基板906层叠起来的构造。如图 14所示，电极903被分割为5个电极903a、903b、903c、903d、90;3e。通过对液晶透镜901的电极903和电极905施加电压，在2个电极903、905之间产生电场。然后，在该电场的方向上，液晶层904的液晶分子进行取向。其结果，在液晶层904内产生折射率分布，能够作为透镜发挥功能。在本实施方式中，对被分割为5个电极的电极903的各个电极施加不同的电压，由此在液晶层904内产生折射率分布，通过使入射到液晶层904的光偏向来使光轴移位，通过将各摄像系统看上去控制为满足( 式、( 式、(4)式、( 式所示的条件，能够进行高解析度化。另外，由于光轴控制部对基准摄像系统进行光轴调整，因此既可以具备从属摄像系统，也可以不具备从属摄像系统。另外，在基准摄像系统中没有光轴控制部的情况下，由于和被摄体的光学距离与从属摄像系统有若干不同，因此通过在基准摄像系统中使用具有和从属摄像系统中的光轴控制部大致相同的光学距离的光学部件例如玻璃，能够在同一平面内配置摄像系统，配置变得容易。(第4实施方式)
在第3实施方式中，对作为光轴控制部而使用液晶透镜的情况进行了说明，但作为光轴控制部也可以使用其它的方法。图15是表示代替图13所示的液晶透镜903，通过将入射面和出射面平行的折射板103配置于固体透镜102和摄像元件10之间，通过使用了压电元件的致动器等的倾斜单元使折射板103倾斜，由此来控制光轴的构成的图。如图15所示，由于根据倾斜角度不同而基于折射板103的光轴移位量也变化，因此，入射到摄像元件10的位置变化，能够使光轴移位。其中，通过使折射板103倾斜而产生的光轴移位的方向为仅1 轴方向(在图中为垂直方向，因此，通过另外配置在水平方向上移位光轴的折射板，能够实现2轴方向的光轴移位，能够在摄像元件面内的任意方向上进行光轴移位。图16是表示通过使用可变顶角棱镜104和固体透镜105来控制光轴的构成的图。 如图16所示，由于通过使用了压电元件的致动器等的部件单元使可变顶角棱镜104的顶角变化，入射光偏向，因此通过固体透镜105而成像的摄像元件10上的位置变化，能够使光轴移位。其中，在该情况下，由于光轴移位的方向也是如图16所示仅1轴方向(在图中为垂直方向)，因此通过另外配置在水平方向上进行光轴移位的可变顶角棱镜，能够在任意的方向上进行光轴移位。图17是表示通过基于使用了压电元件的致动器等的移动单元在与光轴大致垂直的方向上使固体透镜106、107、108的全部或一部分移动，由此来控制光轴的构成的图。在图17中，光学系统由3个固体透镜106、107、108构成，通过能在垂直方向上移动的基于使用了压电元件的致动器的移动单元和能在水平方向上移动的基于使用了压电元件的致动器的移动单元，来使其一部分即固体透镜107移动。如图17所示，通过固体透镜107移动， 入射光偏向，成像的摄像元件10上的位置发生变化，能够使光轴移位。通过在垂直、水平方向上来进行，能够使光轴在摄像元件面上，在垂直方向、水平方向上独立地移位。图18是表示通过基于使用了压电元件的致动器等的移动单元来直接使摄像元件 10移动的图。这种情况下，光轴移位量的控制不是使用光学系统109，而是对摄像元件10 进行。如图18所示，通过在垂直方向上移动的基于使用了压电元件的致动器的移动单元和在水平方向上移动的基于使用了压电元件的致动器的移动单元，来使摄像元件10移动，由此，由于摄像元件10上的成像位置移动，因此能够在垂直、水平方向上独立地进行光轴移位。另外，在前述的说明中，作为光学系统的移动单元和摄像元件的移动单元，使用压电元件作为致动器，但并不限于此，也可以是使用了电磁力的螺线管致动器、使用了电动机和齿轮机构的致动器、使用了压力的致动器等单元。关于光轴移位的方向，虽然叙述了垂直方向和水平方向，但并不限于此。
通过图15 图17所示的光轴控制部，通过使入射到各摄像系统的光偏向来使光轴移位，将各控制系统控制为看上去满足( 式、C3)式、(4)式、( 式所示的条件。另外， 通过图18所示的光轴控制部，通过移动摄像元件10，能够获得和光轴移位相同的效果。如以上说明，由于在大致垂直方向和大致水平方向的直线上排列多个摄像系统， 将各摄像系统排列，使得满足能够在相对于该排列方向垂直的方向上高解析度化的条件式 ((2)式、( 式、(4)式、( 式)的距离，因此，能够不对光学系统进行复杂的控制而在垂直于排列的直线方向的方向进行高解析度化。另外，设置静态地移动光轴的方向的光轴控制部，通过该光轴控制部使入射到各摄像系统的光偏向，由此使光轴移位，将各摄像系统看上去控制为满足能够进行高解析度化的条件式((2)式、(3)式、(4)式、(5)式)，因此，能够不对光学系统进行复杂的控制而进行高解析度化。
产业上的利用可能性能够应用于使用多个摄像元件来获得高解析度的图像这样的不可缺的用途中。符号的说明
11 13、51 53、61a 65a、61b 65b、61c 65c、71a 77a、71b 77b、71c 77c、81 86 摄像系统 901液晶透镜 902、906 玻璃基板 903,905 电极 904液晶层 10摄像元件
权利要求
1.一种复眼的摄像装置，具备M个具有光学系统和摄像元件的摄像系统，其中M为2以上的自然数，所述摄像系统具有1个基准摄像系统和M-I个从属摄像系统， 所述基准摄像系统的摄像元件的摄像面和所述从属摄像系统的摄像元件的摄像面被配置于大致同一平面内，所述基准摄像系统的摄像元件和该从属摄像系统的摄像元件被排列在与摄像元件的像素排列方向大致平行的直线上，在设所述摄像元件的1个像素的长度为W的情况下，所述从属摄像系统中第L个从属摄像系统的摄像元件被排列成，在所述平面内，相对于所述基准摄像系统的摄像元件在和所述直线大致正交的方向上，有WX ((L/M)+N)的距离，其中，L是最大值为M-I的正整数，N是包括0的自然数。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于， N = 0。
3.一种复眼的摄像装置，具备M个具有光学系统和摄像元件的摄像系统，其中M为2以上的自然数，所述摄像系统具有1个基准摄像系统和M-I个从属摄像系统，所述从属摄像系统中的至少1个从属摄像系统的光学系统具备控制光轴的光轴控制部，所述基准摄像系统的摄像元件的摄像面和所述从属摄像系统的摄像元件的摄像面被配置于大致同一平面内，所述基准摄像系统的摄像元件和该从属摄像系统的摄像元件被排列在与摄像元件的像素排列方向大致平行的直线上，在设所述摄像元件的1个像素的长度为W的情况下，所述从属摄像系统中第L个从属摄像系统的摄像元件被排列成，通过用所述光轴控制部来控制光轴，实质上在所述平面内， 相对于所述基准摄像系统的摄像元件在和所述直线大致正交的方向上，有WX ((L/M)+N) 的距离，其中，L是最大值为M-I的正整数，N是包括0的自然数。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于， N = 0。
5.根据权利要求1或3所述的摄像装置，其特征在于，所述1个从属摄像系统和所述1个基准摄像系统的排列方向被配置为，与不同于该从属摄像系统的1个从属摄像系统和该基准摄像系统的排列方向大致正交。
6.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述基准摄像系统具备光学部件，所述光学部件具有和所述光轴控制部大致相同的光学距离。
7.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述光轴控制部由能使折射率分布变化的非固体透镜构成，通过使所述非固体透镜的折射率分布变化，来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。
8.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述光轴控制部由折射板和改变该折射板的倾斜角的倾斜角变更单元构成，通过所述倾斜角变更单元来改变所述折射板的倾斜角，由此使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。
9.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述光轴控制部由可变顶角棱镜构成，通过改变所述可变顶角棱镜的顶角来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。
10.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述光轴控制部由使所述固体透镜移动的移动单元构成，通过使所述固体透镜移动来使入射到所述摄像元件的光的光轴偏向。
11.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述光轴控制部由使所述摄像元件移动的移动单元构成，通过使所述摄像元件移动来控制入射到所述摄像元件的光的光轴。全文摘要
本发明提供一种复眼的摄像装置，具备M个(M为2以上的自然数)由光学系统和摄像元件构成的摄像系统，摄像系统由1个基准摄像系统和M-1个从属摄像系统构成，基准摄像系统的摄像元件的摄像面和从属摄像系统的摄像元件的摄像面配置于大致同一平面内，基准摄像系统的摄像元件和该从属摄像系统的摄像元件被排列在和摄像元件的像素排列方向大致平行的直线上，在摄像元件的1个像素的长度为W的情况下，从属摄像系统中的第L(L是最大值为M-1的正整数)个从属摄像系统的摄像元件被排列成，在平面内，且相对于基准摄像系统的摄像元件在和直线大致正交的方向上，有W((L/M)+N)(N为包括0的自然数)的距离。通过该构成，能够不对光学系统进行复杂的控制，而生成解析度高的图像。
文档编号G02B3/00GK102210135SQ200980144629
公开日2011年10月5日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年11月12日
发明者大森圭祐 申请人:夏普株式会社