WO2008016035A1 - Camera device, liquid lens and image pickup method - Google Patents

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WO2008016035A1
WO2008016035A1 PCT/JP2007/064953 JP2007064953W WO2008016035A1 WO 2008016035 A1 WO2008016035 A1 WO 2008016035A1 JP 2007064953 W JP2007064953 W JP 2007064953W WO 2008016035 A1 WO2008016035 A1 WO 2008016035A1
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WO
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lens
liquid
liquid lens
camera device
compound eye
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Application number
PCT/JP2007/064953
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takaaki Namba
Masakazu Mimura
Original Assignee
Panasonic Corporation
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Publication date
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Priority to US12/373,606 priority patent/US8072486B2/en
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    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/597—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding specially adapted for multi-view video sequence encoding

Definitions

  • the present invention relates to a camera device that ties an image of a lens on an image sensor and electronically acquires and records information on the image, and more specifically, planar image information and stereoscopic information.
  • the present invention relates to a camera apparatus that can acquire both image information and can acquire and record either one or both of a still image and a moving image.
  • Patent Document 1 An example of a conventional power camera device that can acquire both planar image information and stereoscopic image information is a 3D camera described in Patent Document 1 below, for example.
  • FIG. 10 shows an external view of a conventional 3D camera 910 including two camera heads, a fixed head 915 and a moving head 916.
  • FIG. 11 shows a block configuration of the main part of the 3D camera 910. Show the chart.
  • the fixed head 915 is a force S fixed to the main body of the 3D camera 910, and the moving head 916 can be slid and moved by operating the moving button 912.
  • a state where the head is moved to the outermost side of the movable range is shown as a moving head 916.
  • the state moved to the outermost side of the movable range is shown as a moving head 916, and the state moved to the innermost side of the movable range is shown as a moving head '916'. Yes.
  • the fixed head 915 and the moving head 916 have a fixed head lens 917 and a moving head lens 918, respectively.
  • the fixed head lens 917 and the movable head lens 918 can be zoomed by a zoom motor 926 and a zoom motor 929, which will be described later.
  • the fixed head 915 and the moving head 916 have an optical wheel reason 937 and an optical wheel reason 938 that are parallel to each other regardless of the distance between them. Furthermore, each of the fixed head 915 and the moving head 916 has a charge coupled device (CCD) sensor that is an image sensor.
  • CCD charge coupled device
  • the fixed head 915 and the moving head 916 are substantially the same as each other, and are located in a common plane perpendicular to the optical axis 937 and the optical axis 938.
  • the movable head 916 is slidable and movable while the optical axis 937 and the optical axis 938 are kept parallel to each other and positioned with the fixed head 915 in a common plane perpendicular to the two optical axes. Constructed to be! /
  • the distance between the fixed head 915 and the movable head 916 can be controlled by the user.
  • the moving head 916 may be moved mechanically while sliding, when a user presses a moving button 912 installed on the upper portion of the moving head 916 with a finger.
  • the interval between the fixed head 915 and the moving head 916 may be adjusted by rotating the dial 913 connected to the moving head 916 by a worm gear.
  • the moving head 916 may be moved by rotating the motor with an electronically controlled button switch such as a right movement button and a left movement button.
  • the position of the moving head 916 is measured by a position encoder 925 and input to a visual feedback unit 932 that is a circuit for determining the field of view and the focal length of the fixed head lens 917 and the moving head lens 918.
  • the position encoder 925 has a linear potentiometer for detecting the position of the moving head 916.
  • the moving head 916 may be moved by a stepper motor, and its position may be measured by counting the number of steps of the motor.
  • the visual feedback unit 932 controls the zoom control unit 924 in order to adjust the focal length of the fixed head lens 917 and the moving head lens 918, and the zoom control unit 924 controls the zoom motor 926 and the zoom motor 929. At this time, the focal length is controlled so as to maintain the same value.
  • the visual feedback unit 932 also receives detailed information about the display unit 933 on which the captured image is displayed from the display unit configuration determination unit 930.
  • This information is, for example, a preset value indicating the screen size of the display unit 933 and the planned observation distance. Alternatively, the user may input appropriate data for such information.
  • the visual feedback unit 932 further receives subject depth information from the subject depth determination unit 931.
  • the subject depth determination unit 931 may simply set the far point to infinity and the near point to the minimum focal length of the camera. In more advanced examples, for example, if the camera is an autofocus type, one is The above depth range limit value may be measured. In order to maximize the flexibility, the distance data measured accurately is supplied to the visual feedback unit 932 by pointing the autofocus sensor to the nearest and farthest points in the image to be captured.
  • the zoom control unit 924 controls the zoom motor 926 and the zoom motor 929 to adjust the focal length of the fixed head lens 917 and the moving head lens 918, and in addition, the camera of the fixed head 915 and the moving head 916.
  • Information indicating whether or not the force S is operating within the allowable conditions is supplied to the visual feedback unit 932. For example, when the maximum parallax condition is exceeded, the visual feedback unit 932 notifies the visual feedback unit 932 that the image that will be captured with the current camera settings is inappropriate, and the visual feedback unit 932 displays this. The user is notified by the information displayed in section 933. Similarly, if the depth of the captured image is too small, it may not be well perceived as 3D!
  • the image captured by the imaging elements of the fixed head 915 and the moving head 916 is sent to the image processing unit 934, which is sent from the zoom control unit 924 and the visual feedback unit 932.
  • the captured image is processed based on the data and is not displayed on the display unit 933.
  • a processed or unprocessed image is stored in a fixed or detachable memory 935, and in the case of the detachable memory 935, the memory 935 is transferred to another device and the image is transferred to another device. For example, move to a computer or a 3D projector and perform other processing or display in 3D.
  • the 3D camera 910 has a communication unit (not shown)
  • the communication unit is used to move an image to another device such as a computer or a three-dimensional projector. Processing can be performed and stereoscopic display can be performed.
  • the visual feedback unit 932 receives information indicating the position of the moving head 916 and the distance between the fixed head 915 and the moving head 916 from the position encoder 925.
  • the visual feedback unit 932 receives information indicating the focal lengths of the lenses of the fixed head 915 and the moving head 916 from the zoom control unit 924, and combines the distance information between the fixed head 915 and the moving head 916 with the field of view of the camera. To decide. For example, if fixed head 915 and moving head 916 have the largest spacing, fixed head lens 917 and moving head lens 918 have the widest field of view.
  • the focal length is controlled to have Conversely, if the distance between fixed head 915 and moving head 916 is set to a minimum, fixed head lens 917 and moving head lens 918 are controlled to have the narrowest field of view within the available range.
  • FIG. 12 shows a cross-sectional view of this conventional liquid microlens 960.
  • the liquid microlens 960 has a droplet 962 made of a transparent liquid, and its diameter is several microns to several millimeters.
  • the droplet 962 is disposed on the transparent substrate 964.
  • the transparent substrate 964 has a hydrophobic force or a hydrophobic coating layer. Therefore, if the interfacial tension of the droplet 962 with respect to the transparent substrate 964 is very high, the droplet 962 will “repel” on the transparent substrate 964 and become spherical.
  • the interfacial tension of the droplet 962 with respect to the transparent substrate 964 is weakened by performing electromagnetic control to apply a predetermined voltage between the droplet 962 and the transparent substrate 964 by the electron wettability phenomenon described later. Therefore, it is possible to construct a lens in which the angle of the end of the droplet 962 with respect to the transparent substrate 964 is ⁇ .
  • the transparent liquid constituting the droplet 962 and the transparent substrate 964 are transparent with respect to a certain range of light including visible light.
  • the contact angle “ ⁇ ” between the droplet 962 and the transparent substrate 964 is determined by the following interfacial tension “Y” (usually measured in millinewtons per meter (mN / m)).
  • the interfacial tension with the air (which may be gas or other fluid)
  • the focal length f of the liquid microlens 960 is a function of the radius R and the refractive index “n”.
  • n is the refractive index of the droplet 962
  • n is the air surrounding the droplet 962 (gas or other
  • the focal length f is expressed by Equation 3.
  • the focal length of the 960s is a function of the contact angle ⁇ .
  • FIG. 13 is a schematic view showing the electron wettability phenomenon.
  • the contact angle ⁇ to ⁇ between the droplet 972, which is a conductive fluid, and the dielectric insulating layer 974, which has a dielectric constant ⁇ E '' and a thickness ⁇ d '' is reversible. Can be changed, and therefore the focal length is reversibly
  • a changeable liquid microlens can be provided.
  • a metal electrode 976 is disposed below the dielectric insulating layer 974 and is insulated from the conductive fluid droplet 972 by the dielectric insulating layer 974.
  • the droplet 972 is, for example, a small water droplet
  • the dielectric insulating layer 974 is a thin film or thin plate formed using, for example, Teflon (registered trademark) / Parylene as a material.
  • Teflon registered trademark
  • Parylene Parylene
  • the droplet 972 tends to be "repelled" into a spherical shape on the dielectric insulating layer 974.
  • the shape of the droplet 978 represented by a broken line is that the voltage V is applied between the metal electrode 976 and the droplet 972 to cause an electron wettability phenomenon, and the droplet 972 and the dielectric insulating layer The hydrophobicity with 974 is weakened (hydrophilicity becomes stronger), and the droplets 972 are evenly diffused with respect to the dielectric insulating layer 974.
  • the voltage V at this time is in the range of several volts to several hundred volts, and the polarity is not relevant.
  • the amount of diffusion is a function of the voltage V, and the contact angle ⁇ is expressed by Equation 4.
  • Patent Document 1 JP 2001-142166 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-050303
  • the force that can reversibly change the focal length of the lens by electromagnetic control by the liquid microlens as described above is not necessarily used to obtain a planar image and a stereoscopic image. I could't do it.
  • a first aspect of the present invention is directed to a camera device.
  • the present invention provides a liquid lens that can be switched between a monocular lens and a compound lens, and a liquid lens that is switched to a monocular lens to capture a planar image, and a liquid lens that is switched to a compound eye lens to capture a stereoscopic image.
  • a switching unit a liquid lens that can be switched between a monocular lens and a compound lens, and a liquid lens that is switched to a monocular lens to capture a planar image, and a liquid lens that is switched to a compound eye lens to capture a stereoscopic image.
  • Switching between 2D planar image capture and 3D stereoscopic image capture does not require a moving mechanism, reducing power consumption and improving reliability. Furthermore, it is possible to provide a small and lightweight 3D stereoscopic camera device.
  • the switching unit preferably changes the number of optical axes and the arrangement of the optical axes when the liquid lens is switched to the compound eye lens.
  • an optical axis control unit that changes the optical axis direction of the liquid lens is further provided, and the optical axis control unit switches the liquid lens to a monocular lens to capture a planar image, and the liquid lens. Depending on when you switch to a compound eye lens and take a 3D image, It is preferable to change the optical axis direction of the body lens.
  • the switching unit transmits through the liquid lens when the liquid lens is switched to a monocular lens to capture a planar image and when the liquid lens is switched to a compound eye lens to capture a stereoscopic image. It is preferable to control the amount of light irradiated to the element.
  • a moving unit that changes the distance between the image sensor and the liquid lens is further provided, and the moving unit controls the distance between the image sensor and the liquid lens.
  • the distance between the liquid lens and the image sensor can be optimally controlled in accordance with the focal length of the liquid lens, and the zoom magnification including enlargement / reduction can be freely changed to obtain an optimal still image or A moving image can be taken.
  • the recording unit further includes a recording unit that records either or both of a moving image and a still image captured by the liquid lens.
  • the switching unit preferably switches between the monocular lens and the compound eye lens by moving the liquid constituting the liquid lens concentrically between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion.
  • the compound eye lens is composed of a plurality of microlenses, and the switching unit switches the number of microlenses by moving the liquid concentrically between the inner periphery and the outer periphery.
  • the liquid constituting the liquid lens can be efficiently moved without waste, and at the same time.
  • an arbitrary number of microlenses can be configured, and various stereoscopic images can be generated by capturing images captured from an arbitrary number of viewpoints.
  • the liquid is preferably moved by electromagnetic control.
  • the liquid moves by centrifugal force generated by rotating the liquid lens and electromagnetic control.
  • electromagnetic control is performed by continuously turning on / off or raising / lowering at least one of a voltage and a magnetic field in the radial direction, and the liquid is caused to generate a wave by the electromagnetic control. It is preferable to further include an electromagnetic control unit to be moved.
  • the electromagnetic wave does not require a mechanically movable part, and the liquid constituting the liquid lens can be moved at high speed and efficiently without waste at low energy consumption. It becomes possible to switch between a monocular lens and a compound eye lens.
  • the outer peripheral portion of the liquid lens is not used for condensing light.
  • liquids constituting the liquid lens that are not used for light collection or imaging are arranged on the outer periphery, and the focal length of the liquid lens and the number of microlenses can be switched or set more freely and flexibly. It becomes possible.
  • the switching unit moves the liquid constituting the liquid lens so as to change the liquid amount distribution between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, thereby changing the light collection rate of the liquid lens, thereby improving the sensitivity. It is preferable to fiddle P.
  • the switching unit lowers the sensitivity by lowering the light collection rate at the outer peripheral portion of the liquid lens by reducing the liquid amount at the outer peripheral portion.
  • the switching unit lowers the liquid amount in the outer peripheral portion by thinning the outer peripheral portion of the liquid lens.
  • the switching unit raises the light collection rate at the outer peripheral part of the liquid lens to increase the sensitivity by increasing the amount of liquid at the outer peripheral part! /.
  • the switching unit increases the amount of liquid in the outer peripheral portion by thickening the outer peripheral portion of the liquid lens.
  • the liquid amount distribution is preferably changed by changing the voltage applied to the inner and outer peripheral portions of the liquid lens to change the shape of the liquid lens.
  • the switching unit moves the liquid not used for condensing in the liquid lens to the outside of the region used for condensing the liquid lens.
  • the switching unit when the liquid lens is switched to the compound eye lens, the switching unit preferably inscribes the imaging element region without overlapping the liquid lens.
  • the entire lens surface can be effectively used even though the aperture is small.
  • the image processing apparatus further includes an image input processing unit, and when the liquid lens is switched to the compound eye lens, the switching unit is configured so that the liquid lens partially overlaps and is inscribed in the imaging element region. Part performs arithmetic processing on the input video from the overlapped part. Therefore, it is preferable to correct the image for each lens.
  • the switching unit circumscribes the imaging element region where the liquid lens does not overlap when the liquid lens is switched to the compound eye lens.
  • the video input processing unit is further provided, and when the liquid lens is switched to the compound-eye lens, the switching unit is configured so that the liquid lens partially overlaps and circumscribes the imaging element region. It is preferable that the unit corrects the image for each lens by performing arithmetic processing on the input image from the overlapping part.
  • the outside of the liquid lens is preferably made of a liquid, a gel-like substance, or a gas having a specific gravity smaller than that of the liquid lens.
  • phase transition control unit that causes the liquid lens to exist as a liquid only at the time of switching, and to exist as a solid at times other than the switching.
  • phase transition control unit that causes the liquid lens to exist as a gas only at the time of switching, and to exist as a liquid or a solid other than at the time of switching.
  • lens arrangement can be performed at high speed.
  • the liquid lens is preferably a monocular lens when the power is off!
  • the liquid lens is preferably a compound eye lens when the power is off.
  • the liquid lens preferably has a flat plate shape when the power is turned off.
  • the liquid lens can be controlled to have a lens shape that is asymmetric with respect to each lens center as well as only a symmetric lens shape with respect to each lens center.
  • the switching unit has a switching unit, and a part of the imaging element region is broken to form a compound eye. If a part of the liquid crystal lens cannot be used, it is preferable to dispose the liquid lens only in the usable image sensor region.
  • the second aspect of the present invention is directed to a liquid lens.
  • the present invention includes a liquid that bends incident light, and switches between a monocular lens and a compound eye lens by moving the liquid concentrically between an inner periphery and an outer periphery.
  • a compound eye structure can be realized without taking a plurality of lenses in advance, and a moving image or a still image can be taken.
  • switching between 2D planar image capture and 3D stereoscopic image capture does not require a movable mechanism, thus reducing power consumption and improving reliability.
  • the compound eye lens is composed of a plurality of microlenses, and the number of microlenses is switched by moving liquid concentrically between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion.
  • the liquid constituting the liquid lens can be efficiently moved without waste, and at the same time, an arbitrary number of microlenses can be configured to shoot various images taken from an arbitrary number of viewpoints. It is possible to generate a stereoscopic image.
  • the liquid preferably moves by electromagnetic control.
  • the liquid move by centrifugal force generated by rotating the liquid lens and electromagnetic control.
  • the electromagnetic wave does not require a mechanically movable part, and the liquid constituting the liquid lens can be moved at a high speed and efficiently without waste while being used with low energy consumption. It becomes possible to switch between a monocular lens and a compound eye lens.
  • the third aspect of the present invention is directed to an imaging method using a liquid lens.
  • the liquid lens is switched to a monocular lens or a compound eye lens, a planar image is captured with the liquid lens switched to a monocular lens, and a stereoscopic image is captured with the liquid lens switched to a compound eye lens.
  • a compound eye structure can be realized without taking a plurality of lenses in advance, and a moving image or a still image can be taken.
  • switching between 2D planar image capture and 3D stereoscopic image capture does not require a movable mechanism, thus reducing power consumption and improving reliability.
  • a three-dimensional stereoscopic camera device having a compound eye structure only by mounting an electromagnetic control unit that does not require mounting a plurality of lenses, movable mechanisms, and the like in advance.
  • switching between 2D planar image capturing and 3D stereoscopic image capturing does not require a movable mechanism, and thus power consumption can be reduced and reliability can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram of a main part of a three-dimensional stereoscopic camera according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the liquid lens unit is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an image formed on the image sensor by the liquid lens unit.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing details of a lens control unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for moving the droplets constituting the liquid lens unit.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example in which the liquid lens unit is switched between a monocular lens and a compound eye lens.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of switching the aperture and number of liquid microlenses constituting the liquid lens unit.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of controlling sensitivity by changing the light collection rate of the liquid lens unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of switching the sensitivity between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the liquid lens portion.
  • FIG. 10 is an external view of a conventional 3D camera.
  • FIG. 11 is a block diagram of the main part of a conventional 3D camera.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional liquid microlens.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an electron wettability phenomenon.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a state in which the liquid lens portion is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a state in which the liquid lens unit is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a state in which the liquid lens unit is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a state in which the liquid lens portion is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which the liquid lens unit is used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the main part of a 3D stereoscopic camera 100 according to an embodiment of the present invention.
  • This 3D stereo camera 100 is a video movie camera or digital camera used for various purposes such as industrial, consumer, surveillance, robot, medical, analysis, measurement and measurement, entertainment, etc. (Digital still camera), still image camera can be used as a camera for moving image shooting.
  • Digital still camera still image camera
  • the three-dimensional stereoscopic camera 100 has one liquid lens portion 182 as its lens portion. As will be described later, this liquid lens unit 182 utilizes the electron wettability phenomenon described above. Thus, the focal length can be reversibly changed, and at the same time, it can be switched and used as a monocular lens or a compound eye lens.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the liquid lens portion 182 in a state where it is used as a monocular lens or a compound eye lens using the electron wettability phenomenon.
  • Fig. 2 (a) shows a state in which the liquid lens portion 182 is used as one large lens of a single eye by utilizing the electron wettability phenomenon.
  • the image sensor 186 is composed of phototransistors, photodiodes, and other various photoelectric element forces of various materials' configurations, and various structures such as a lattice matrix, a staggered lattice, a honeycomb structure, etc. This is an image sensor 186 that can capture an original planar image. For example, a single CCD area image sensor chip or a CMOS-planar image sensor.
  • the image sensor 186 is a large diamond-shaped square in FIGS.
  • This image sensor 186 is the same as that shown in FIG. 1, FIG. 2 (a), FIG. 2 (b), and FIG. 2 (c), and the liquid lens 182 (a) to liquid lens 182 ( Between the c) and the image sensor 186, there is a force S in which the lens control unit 184 corresponding to the dielectric insulating layer 974 and the metal electrode 976 described in the background art exists, and this will be described in detail later. do.
  • the liquid lens unit 182 uses the above-described electron wettability phenomenon, and is controlled by the lens control unit 184 in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c). As shown in the figure, a single lens consisting of one large lens (Fig. 2 (a)), a compound eye consisting of two lenses (Fig. 2 (b)), and a compound eye consisting of four lenses (Fig. 2 (c)) Can be used. This switching control method will also be described in detail later.
  • FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c) are merely examples, and a compound eye composed of three lenses may be used! / However, it may be a compound eye consisting of five or more lenses, and even in the case of a compound eye consisting of two lenses, it is not always necessary to have a compound eye aligned horizontally and horizontally as shown in Fig. 2 (b).
  • the compound eyes may be arranged in the vertical and vertical directions, or may be compound eyes arranged in an oblique direction. 3, 4, 5 or more The same applies to a compound eye composed of the upper lens.
  • an image of one or a plurality of subjects can be formed on the image sensor 186.
  • the diameter of one or a plurality of liquid microlenses constituting each liquid lens portion 182 is different, and is condensed on the image sensor 186 by each microlens. Since the amount of light is also different, when the liquid lens unit 182 is switched to a monocular lens to capture a planar image and to switch to a compound eye lens to capture a stereoscopic image, it is transmitted through the liquid lens and irradiated onto the image sensor 186. It is possible to control the amount of light.
  • the lens diameter can be freely changed even when the liquid lens 182 (b) is used as two lenses as shown in Fig. 2 (b). Even when the liquid lens portion 182 (c) is used as four lenses as shown in FIG. 2 (c), the lens diameter can be freely changed, and in each case, the image sensor 186 is irradiated. The amount of light emitted can be controlled freely.
  • the liquid lens unit 182 is used as the liquid lens unit 182 (a) including one lens, and the liquid lens unit 182 is used as two liquid microphones.
  • the focal length of each liquid microlens It is possible to change or not to change. If this focal length is changed, the zoom of the image to be taken can be controlled.
  • the interval between the liquid lens portion 182 and the image sensor 186 may be fixed.
  • FIG. 3 shows an example of an image formed on the image sensor 186 by the liquid lens unit 182.
  • one liquid lens unit 182 is controlled as six liquid microlenses (liquid microlens 351 to liquid microlens 356) by controlling a lens control unit (not shown in FIG. 3). I use it. As a result, six images (image 371 to image 376) of the subject 301 can be formed on the image sensor 186.
  • the force S using the liquid lens portions 182 as six liquid microlenses arranged in a line in the vertical direction is an example for convenience of illustration, and the present invention is It is similar to the above that it is not limited to use.
  • the force S that an image is formed only by the liquid microlens 351 to the liquid microphone mouth lens 356 using one liquid lens portion 182 is actually more liquid lenses (in FIG. (Not shown) and fixed focus lenses (including convex and concave lenses, spherical lenses and aspheric lenses) (not shown in Figure 3) may be used.
  • the images 371 to 376 can be processed and generated not only by still images, but also by moving images. It is possible to generate body images, 3D stereoscopic images, 3D stereoscopic moving images, and the like. Also, in order to generate 3D stereoscopic images, 3D stereoscopic images, 3D stereoscopic moving images, etc., it is sufficient if there are images with at least two different viewpoints. Use images taken from many different viewpoints. By doing so, it is possible to generate more various 3D stereoscopic images, 3D stereoscopic images, 3D stereoscopic moving images, and the like.
  • the liquid lens unit 182 (b) when the liquid lens unit 182 (b) is divided into two lenses and used, two images of the subject are created on the image sensor 186.
  • the two images are input to the video input processing unit 121 and the video input processing unit 123, respectively.
  • the liquid lens unit 182 may be used by being divided into a larger number of lenses. In such a case, the liquid lens unit 182 may have a larger number of video input processing units.
  • video data 102 is input to the video input processing unit 121
  • video data 104 is input to the video input processing unit 123.
  • the video data 102 and the video data 104 are images (still images or images) taken from different viewpoints of the same subject, that is, from the position of each lens when one liquid lens unit 182 is divided into two lenses. Video).
  • the video data 102 and the video data 104 are not necessarily the same subject, and only a part of the subject may be the same subject. That part of the subject is the same subject means that a part of the shooting scene (shooting area) overlaps! /.
  • the video data 102 and the video data 104 processed by the video input processing unit 121 and the video input processing unit 123 are sent to the AV control buffer processing unit 125, where they are temporarily stored, and the user interface processing unit Various processes are performed based on user operation information sent from 165.
  • examples of operations performed by the user using the user interface processing unit 165 include designation of codec methods such as MPEG2 and H.264.
  • information indicating the designated codec method is sent from the user interface processing unit 165 to the AV control buffer processing unit 125, and the AV control buffer processing unit 125 Instructs the CODEC processing unit 127 to perform codec based on the information.
  • the content of the operation performed by the user using the user interface processing unit 165 is to perform 3D video recording.
  • the video data 102 and the video data 104 that have been once sent to and stored in the AV control buffer processing unit 125 are sent to the CODEC processing unit 127, and a predetermined code necessary for performing three-dimensional video recording is obtained.
  • Processing is executed.
  • the predetermined encoding process executed here is, for example, moving image compression encoding such as MPEG2, MPEG4, H.264, etc. if it is moving image data, for example, still image data.
  • JPEG, PNG, GIF, BMP and other still image compression coding is, for example, JPEG, PNG, GIF, BMP and other still image compression coding.
  • the liquid lens unit 182 of the three-dimensional stereoscopic camera 100 is switched as a monocular lens or a compound eye lens to capture a two-dimensional planar image, a three-dimensional stereoscopic image, a three-dimensional
  • the user interface processing unit 165 is also used to switch a moving image to be taken or to change a focal length to take a zoomed image and to designate the same.
  • Information input from the user interface processing unit 165 by the user according to the menu screen designated by the menu processing unit 163 is sent to the lens processing unit 184 and the AV buffer processing unit 125, and the liquid lens unit 182 is connected to a monocular lens or Necessary processing such as switching as a compound eye lens or switching the focal length is executed.
  • the video data 102 and the video data 104 that have been subjected to the predetermined encoding process by the CODEC processing unit 127 are sent to the content processing unit 142 to be streamed.
  • the stream processing here is, for example, processing for forming a partial 'transport' stream (hereinafter referred to as “partial TS”).
  • the partial TS is used to generate and restore 3D stereoscopic images, such as audio data, various attribute data management data, and other data that are encoded video and still image data alone. It may contain various contents attached information used for.
  • the video data 102 and the video data 104 converted to partial TS are recorded on the information recording medium 167 via the media access processing unit 161.
  • the information recording medium 167 is, for example, a removable card type recording means using a non-volatile semiconductor memory such as an SD memory card, a removable recording means using a semiconductor memory backed up by a battery, Optical (detachable) recording means using DVD (digital 'versatile' disc), optically removable recording means using BD (blue 'ray' disc), HDD (hard disk This is a magnetic and non-removable (fixed) recording means using a drive.
  • these recording means are merely examples, and any other recording means may be used.
  • the media access processing unit 161 is a device driver for accessing the various information recording means as described above, and builds and controls a file system on the various information recording means. It may include a file system processing unit for use.
  • the video input processing unit 121 and the video input processing unit 123 indicate various states of the lens control unit 184 and the liquid lens unit 182 when the video data 102 and the video data 104 are input.
  • Dynamic device information such as the liquid lens unit 182 division method, number of divisions, center position of each divided lens, visual field direction angle, focal length, etc. are sent to the dynamic device information management unit 129.
  • Each of these pieces of information may be a value expressed by an absolute coordinate axis with the latitude and longitude of the earth as a coordinate axis! /, And a relative value expressed by various other local coordinate axes. It doesn't matter.
  • Information indicating the state of the lens control unit 184 for example, the liquid lens unit 182 is switched as a monocular lens or a compound eye lens to photograph a two-dimensional planar image, a three-dimensional stereoscopic image, or a three-dimensional video Information indicating the state of the lens control unit 184 when an image is captured or a zoom image is captured by switching the focal length is also sent to the dynamic device information management unit 146 as part of the dynamic device information. .
  • the dynamic device information is temporarily stored in the dynamic device information management unit 129, and may be selected as necessary.
  • the necessary information is the content ancillary information processing unit.
  • the content-attached information processing unit 144 executes processing necessary for recording these dynamic device information on the information recording medium 167, for example, in the partial TS.
  • the dynamic device information may be recorded in the information recording medium 167 separately from the partial TS that is not necessarily included in the partial TS.
  • the static device information management unit 146 various static parameter information related to taking one or a plurality of images in the 3D stereoscopic camera 100, for example, the refraction of the liquid constituting the liquid lens unit 182
  • the information, the number of pixels of the image sensor 186, the pixel pitch, and other various types of information are stored and managed. These pieces of information are also sent to the content-attached information processing unit 144.
  • the content-attached information processing unit 144 stores these static devices.
  • Information may be selected as necessary, and processing necessary for recording in the information recording medium 167, for example, included in the partial TS is executed for necessary information.
  • the static device information may be recorded on the information recording medium 167 separately from the partial TS that is not necessarily included in the partial TS.
  • the dynamic device information and the static device information are recorded separately from the partial TS.
  • the partial TS, the dynamic device information, and the static device information may be an embodiment recorded on the information recording medium 167 as one file. It may be an embodiment recorded on the information recording medium 167 as another file, may be an embodiment recorded on one directory, or an embodiment recorded on another directory.
  • the information may be recorded on one information recording medium 167, or may be recorded on another information recording medium 167.
  • this static device information is various static parameter information related to shooting the video data 102 and the video data 104, and does not change during normal shooting! /. It may be an embodiment in which information is recorded on the information recording medium 167 in advance, instead of being recorded on the information recording medium 167 at the same time as or after the dynamic device information! An embodiment in which the information is recorded on the information recording medium 167 may be used.
  • the dynamic parameter information and the static parameter information are also information for associating a video stream included in the video content with a viewpoint when the video stream is shot.
  • the dynamic device information and the static device information processed by the content-attached information processing unit 144 are sent to the content processing unit 142 and incorporated in the persanolet TS, or as a part of the persanolet TS or the partial TS.
  • the file is sent to the media access processing unit 161 and recorded on the information recording medium 167 as a separate file.
  • the menu processing unit 163 displays a menu or a guide that assists the operation and a process associated therewith.
  • the liquid lens unit 182 (b) is divided into two lenses for use, and the video data 102 and the video data 104 are obtained using these two lenses.
  • the lens direction that is, the optical axis to adjust the focus. This control is executed by the lens control unit 184.
  • FIG. 4 shows an enlarged detail of the lens control unit 184. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the metal electrode 476 constituting the lens control unit 184 is divided into a plurality of small electrodes.
  • the metal electrode 476 is divided into a large number of small electrodes, and the voltage applied to each small electrode is changed to control the optical axis, the lens orientation, the focal position, etc. Can be realized.
  • 13 metal electrodes 476 divided into small parts are arranged under a dielectric insulating layer 474, and each of these metal electrodes 476 and droplets 472 are arranged between them.
  • the voltage applied to is as shown in Figure 4. That is, no voltage is applied to the rightmost two metal electrodes 476 (0V), and the left two metal electrodes 476 are applied with a voltage of 2V, and the left two metal electrodes are left.
  • a voltage of IV is applied to 476, no voltage is applied to the left two metal electrodes 476 (0V), and one metal electrode 476 to the left is applied with a voltage of IV to the left
  • a voltage of 2V is applied to the adjacent one metal electrode 476, a voltage of 3V is applied to the two left metal electrodes 476, and a voltage is not applied to the leftmost one metal electrode 476.
  • each metal electrode 476 is a more continuous value or a discrete value than the discrete value as shown by the battery mark in FIG.
  • the pitch can be set to a small value.
  • dielectric insulation is applied to the right end face of the droplet 472 by applying a relatively low voltage on the right side of the droplet 472 and applying a relatively high voltage on the left side of the droplet 472.
  • the contact angle of ⁇ is expressed by Equation 4, and the force S can be reduced by making ⁇ smaller than ⁇ .
  • the optical axis of the liquid lens unit 182 formed by the droplet 472 is moved in a direction inclined from the vertical direction in FIG. 4, and the focal position is similarly opposite to the inclination of the optical axis. It can be moved to force S.
  • a control for moving the liquid constituting the liquid lens unit 182 between the inner periphery and the outer periphery Do not use the liquid constituting the liquid lens unit 182 as a lens and the amount to be used as a lens! / Do not use as a lens! / Move to the outer periphery of the area where the liquid is used as a lens It is necessary to distribute the liquid used for the control and the lens according to the shape and arrangement of the predetermined lens.
  • the liquid constituting the liquid lens unit 182 is divided into an amount that is used as a lens and an amount that is not used as a lens, and the outer periphery of an area where a liquid that is not used as a lens is used as a lens. It is possible to execute control to move to a part.
  • the droplet 571 in FIG. 5 applies a relatively low voltage on the right side of the droplet 571 and applies a relatively high voltage on the left side of the droplet 571.
  • the contact angle ⁇ with the dielectric insulating layer 574 at the right end surface of the droplet 571 is changed to the left end surface of the droplet 571.
  • the contact angle with the dielectric insulating layer 574 is larger than the contact angle ⁇ . That is
  • the voltage distribution between the two is shown as a solid line in the “Voltage distribution diagram between electrode and liquid” at the bottom of FIG. That is, in the droplet 571, the voltage between the electrode and the liquid at the left end of the droplet 571 is applied with a voltage that gradually decreases from both ends to 0 V at the central portion that is lower than the voltage at the left end at the highest right end.
  • the shape of the liquid above the dielectric insulating layer 574 becomes a droplet 571.
  • the droplet 572 moves as indicated by a broken line. That is, the droplet 572 moves slightly to the left from the state of the droplet 571, and the contact angle ⁇ with the dielectric insulating layer 574 on the right end surface of the droplet 572 is applied to the left side of the droplet 572.
  • the contact angle with 74 is smaller than ⁇ . That is, in the previous state, the contact angle of the right end face
  • ⁇ is the contact angle of the left end face in the next state, and the left end face contact in the previous state
  • the angle ⁇ becomes the contact angle of the right end face in the next state.
  • the voltage application range is further shifted to the left, and the right side is applied with a relatively low level and a voltage is applied, and the left side is applied with a relatively high level! . That is, the voltage distribution is in a state where the initial state is shifted to the left as it is.
  • the voltage distribution between the liquid above the dielectric insulating layer 574 and the electrode below is shown in the “Voltage distribution between the electrode and liquid” at the bottom of FIG. As a solid line.
  • the shape of the liquid above the dielectric insulating layer 574 is as shown in FIG. As indicated by the solid line as droplet 5 73. That is, the droplet 573 moves further to the left from the state of the droplet 572, and the contact angle ⁇ with the dielectric insulating layer 574 on the right end surface of the droplet 573 is the left of the droplet 573. From the contact angle ⁇ with the dielectric insulating layer 574 at the end face
  • the shape of the droplet 573 is the same as the shape of the first droplet 571 shifted leftward.
  • the liquid above the dielectric insulating layer 574 constituting the liquid lens portion 182 is allowed to flow, for example, from the concentric inner periphery to the outer periphery, or from the outer periphery to the inner periphery. Can be moved.
  • a centrifugal force generated by rotating the liquid lens portion 182 itself which is obtained only by such electromagnetic control, is used, or the centrifugal force and the electromagnetic force are Can also be used in combination with is there. By doing so, the movement of the liquid constituting the liquid lens portion 182 can be made faster or more efficient.
  • the amount of liquid constituting the liquid lens unit 182 should not be used as a lens amount and lens! Control to move to the outer periphery of the area to be used can be executed.
  • the liquid constituting the liquid lens unit 182 is moved and the distribution of the liquid, that is, the shape of the droplets is changed, so that the monocular lens 661 and the compound eye lens 662 are changed. A method for switching between and will be described.
  • This monocular lens 661 corresponds to the liquid lens portion 182 (a) shown in FIG.
  • the range in which the voltage is applied between the liquid above the dielectric insulating layer 674 and the lower electrode, and the strength of the voltage, that is, the voltage distribution are shown in the lower part of FIG.
  • “Voltage distribution diagram between electrode and liquid” one liquid lens portion 182 having a large diameter like the monocular lens 661 can be formed. That is, since this monocular lens 661 has a symmetrical shape, the voltage distribution is also symmetrical.
  • the monocular lens 661 having a predetermined contact angle between the liquid and the dielectric insulating layer 674 can be formed by utilizing the above-described electron wettability phenomenon. By changing this voltage, the focal length of the monocular lens 661 can be changed.
  • the liquid 669 that is not used to form the liquid lens portion 182 is moved to the outer periphery of the dielectric insulating layer 674, and the other liquid is used to insulate the dielectric.
  • the compound-eye lens 662 corresponds to a lens having a larger number of lenses in the liquid lens portion 182 (c) composed of a plurality of microlenses shown in FIG.
  • a liquid lens portion 182 composed of a large number of small-diameter liquid microlenses such as the compound-eye lens 662 can be configured.
  • each of the microlenses composing the compound-eye lens 662 has a symmetrical shape, the voltage distribution is also symmetrical with respect to each of the microlenses. Then, by increasing the voltage applied to both ends of each microlens, the contact angle between the liquid and the dielectric insulating layer 674 is a predetermined angle by utilizing the above-mentioned electron wettability phenomenon. A compound eye lens 662 composed of microlenses can be formed. By changing this voltage, the focal length of the microlenses constituting each compound eye lens 662 can be changed with the force S.
  • the liquid constituting the liquid lens unit 182 is moved and the distribution of the liquid, that is, the shape of the droplets is changed, so that the liquid my constituting the liquid lens unit 182 is changed.
  • a method for switching the aperture and number of the clo lens will be described.
  • Fig. 7 (a) shows a state in which a relatively small amount of liquid constituting the liquid lens portion 182 is used and a large number of small (small-diameter) compound eye lenses 752 are formed on the dielectric insulating layer 774. Show. In the example of FIG. 7 (a), the size and number of force lenses showing only nine compound eye lenses 752 having a small aperture are for convenience of illustration, and are not necessarily such sizes. It is not limited to numbers.
  • the liquid that is not used to form the compound eye lens 752 is moved to the outer peripheral portion of the dielectric insulating layer 774, and is pooled as a liquid 759 that is not used.
  • V and liquid 759 that are not used are relatively large. Since the method for moving the liquid is as described above, the description thereof is omitted.
  • the liquid lens portion 182 composed of a large number of small-diameter liquid microlenses such as the compound-eye lens 752 can be configured. Since the method for forming the large number of liquid microphone lens is as described above, the description thereof is omitted.
  • FIG. 7 (b) a relatively large amount of liquid constituting the liquid lens portion 182 is used, and a relatively large (large-diameter) compound eye lens 762 is relatively disposed on the dielectric insulating layer 774. Shows a few formed. In the example of FIG. 7 (b), only six compound eye lenses 762 having a large aperture are shown, but the size and number of lenses are for convenience of illustration, and such It is not limited to size and number! /.
  • the liquid that is not used to form the compound eye lens 762 is moved to the outer periphery of the dielectric insulating layer 774 and pooled as a liquid 769 that is not used.
  • the liquid used to form the compound-eye lens 762 is relatively large, and therefore the liquid 769 that is not used is relatively small. Since the method for moving the liquid is also as described above, the description thereof is omitted.
  • the liquid lens portion 182 composed of a relatively small number of liquid microlenses having a relatively large aperture, such as the compound-eye lens 762, can be configured. it can. Since the method for forming a relatively small number of liquid microlenses is also as described above, description thereof is omitted.
  • the liquid constituting the liquid lens unit 182 is moved so as to change the liquid mass distribution between the inner periphery and the outer periphery, and the light collection rate of the liquid lens unit 182 is changed.
  • a method for controlling the sensitivity will be described.
  • the electromagnetic control for switching the voltage range between the liquid above the dielectric insulating layer 874 and the lower electrode and the strength of the voltage, that is, the voltage distribution at high speed By changing the shape of the liquid, it is possible to cause a wave at the same time, thereby causing the liquid constituting the liquid lens portion 182 to flow, for example, from the concentric inner periphery to the outer periphery, or from the outer periphery to the inner portion.
  • the liquid volume distribution can be changed between the inner periphery and the outer periphery.
  • FIG. 8 (a) shows a state in which a relatively large amount of liquid is collected in the inner peripheral portion in this way. Since a relatively large amount of liquid is collected in the inner periphery, the amount of liquid 859 collected in the outer periphery is relatively small! /.
  • liquid lens portion 182 composed of a relatively large number of liquid microlenses as shown in the compound eye lens 852.
  • the size and number of the liquid microlenses are examples for convenience of illustration, and are not limited to such sizes and numbers.
  • the compound-eye lens 852 covers a relatively large part (almost the entire range) of the image sensor 186! /. Sensitivity is increased.
  • Fig. 8 (b) shows a state in which a relatively small amount of liquid is collected in the inner peripheral portion in this way. Since a relatively small amount of liquid is collected on the inner periphery, the amount of liquid 869 collected on the outer periphery is relatively large! /.
  • a voltage is applied between the liquid above the dielectric insulating layer 874 and the lower electrode as shown in the "voltage distribution diagram between the electrode and liquid" shown in the lower part of Fig. 8 (b).
  • a liquid lens portion 182 composed of a relatively small number of liquid microlenses as shown in the compound-eye lens 862 S.
  • the size and number of the liquid microlenses are merely examples for convenience of illustration, and are not limited to such sizes and numbers!
  • the compound-eye lens 862 covers only a relatively narrow range of the image sensor 186, so that the sensitivity is relatively low in this state.
  • the lens control unit 184 controls the liquid lens unit 182 as described above.
  • the liquid can be moved so as to change the liquid amount distribution between the inner periphery and the outer periphery, and the condensing rate of the liquid lens unit 182 can be changed to control the sensitivity.
  • the liquid lens unit 182 is used as a compound eye lens or a monocular lens, the range of the imaging element 186 in which the lens exists is controlled.
  • the power to do S. Therefore, even when the liquid lens unit 182 is switched to a monocular lens to capture a planar image or when the liquid lens unit 182 is switched to a compound eye lens to capture a stereoscopic image, the liquid lens unit 182 is transmitted through the imaging element 186. It is possible to control the amount of light.
  • the liquid volume on the inner circumference is increased by increasing the inner circumference of the liquid lens section 182, and the light collection rate on the inner circumference of the liquid lens section 182 is increased to increase the inner circumference section.
  • the sensitivity of the liquid lens is increased by increasing the outer periphery of the liquid lens unit 182 and increase the light collection rate on the outer periphery of the liquid lens unit 182 to increase the sensitivity on the outer periphery.
  • a method of changing the liquid amount distribution between the inner periphery and the outer periphery by moving the liquid constituting the liquid lens portion 182 from the inner periphery to the outer periphery or from the outer periphery to the inner periphery. Is the same as above.
  • the shape of the liquid is controlled by the electromagnetic control in which the voltage is applied between the liquid above the dielectric insulating layer 814 and the electrode below and the strength of the voltage, that is, the voltage distribution is switched at high speed.
  • the liquid constituting the liquid lens portion 182 can be moved, for example, from the concentric inner periphery to the outer periphery, or from the outer periphery to the inner periphery.
  • the liquid mass distribution can be changed between the inner periphery and the outer periphery.
  • FIG. 9 (a) shows the state in which the image sensor 186 does not exist as the liquid 819 that does not use a lot of liquid in this way!
  • a voltage is applied between the liquid above the dielectric insulating layer 814 and the lower electrode as shown in the "voltage distribution diagram between the electrode and liquid" shown in the lower part of Fig. 9 (a).
  • a compound eye lens 811 having a relatively large aperture is formed at the center of the liquid lens portion 182 and a compound eye lens 812 having a relatively small aperture is formed around the liquid that is not used.
  • Within 819 It can be formed in a region where the peripheral image sensor 186 exists.
  • the size and number of the liquid microphone mouth lens are merely examples for convenience of illustration, and are not limited to such size and number.
  • the amount of the liquid 819 that is not used and the amount of the liquid collected in the region where the image sensor 186 exists are determined depending on the size and number of the plurality of microlenses. It is not limited to the example shown in a).
  • the liquid lens portion 182 has a thick central portion and a thin outer periphery, thereby increasing the liquid amount in the central portion and decreasing the liquid amount in the outer peripheral portion.
  • the sensitivity can be increased by increasing the light condensing rate, and the sensitivity can be decreased by decreasing the light condensing rate at the outer periphery.
  • the liquid lens portion 182 formed in this manner makes it possible to capture a clear image even when the amount of light changes greatly when entering or exiting a tunnel.
  • FIG. 9B shows the state where the image sensor 186 does not exist as the liquid 829 that does not use a little liquid in this way!
  • a voltage is applied between the liquid above the dielectric insulating layer 814 and the lower electrode as shown in the "voltage distribution diagram between the electrode and liquid" shown in the lower part of Fig. 9 (b).
  • a compound eye lens 821 having a relatively small aperture is formed at the center of the liquid lens portion 182 and a compound eye lens 822 having a relatively large aperture is formed around the liquid that is not used. It can be formed in a region where the image pickup element 186 in the inner peripheral portion than 829 exists.
  • the size and number of the liquid microphone mouth lens are merely examples for convenience of illustration, and are not limited to such size and number.
  • the amount of the liquid 829 that is not used and the amount of the liquid collected in the region where the image sensor 186 exists are determined depending on the size and number of the plurality of microlenses. It is not limited to the example shown in b).
  • the amount of liquid 819 that is not used and the amount of liquid 829 that is not used, and the amount of liquid that is collected in the area where the image sensor 186 in the example shown in FIGS. 9A and 9B are present which number is greater and how much is determined depending on the size and number of the plurality of microlenses, and is not necessarily limited to the above example.
  • the liquid lens portion 182 has a thin central portion and a thick outer periphery.
  • the liquid amount in the central part can be lowered to increase the liquid amount in the outer peripheral part
  • the condensing rate in the central part can be lowered to lower the sensitivity
  • the condensing rate in the outer peripheral part can be raised to increase the sensitivity.
  • the liquid lens portion 182 formed in this way can shoot an image without distortion up to the end and every corner of the image sensor 186 even when shooting a wide image.
  • the force described as “liquid” as the material constituting the liquid lens portion 182 is not necessarily limited to liquid.
  • the material is a gel-like material, powder, solid, etc. Any material can be used as long as it can be moved by electromagnetic control or a combination of electromagnetic control and mechanical control.
  • it may be in a movable state only when movement is necessary by performing electromagnetic control or a combination of electromagnetic control and dynamic control.
  • the method of moving the material constituting these liquid lens portions 182 includes the liquid lens portion 182 in addition to the electromagnetic control and the combination of electromagnetic control and mechanical control as described above. It is also possible to change the lens shape indirectly by controlling the surrounding environment.
  • Examples of a method of indirectly changing the lens shape by controlling the surrounding environment including the liquid lens portion 182 include, for example, changing the air pressure and wind pressure around the liquid lens portion 182. There is a method of filling the periphery of the liquid lens portion 182 with another liquid and changing the pressure distribution of the liquid filled in the periphery.
  • the liquid lens when the liquid lens is switched to a compound eye lens, the liquid lens may be inscribed in the imaging element region without overlapping. As a result, the entire lens surface can be effectively used although it has a small diameter. Further, as shown in FIG. 15, when the liquid lens is switched to the compound eye lens, the liquid lens is partially overlapped so as to be inscribed in the imaging element region, and the video input processing unit 121 and the video input processing unit 123 The image for each lens may be corrected by performing arithmetic processing on the input image from the overlapped portion. Thereby, it is possible to set a high resolution with a large aperture.
  • the liquid lens when the liquid lens is switched to a compound eye lens, the liquid lens You may make it circumscribe the image pick-up element area
  • the outer lid portion of the liquid lens covering the liquid lens may be composed of a liquid, a gel-like substance, or a gas having a specific gravity smaller than that of the liquid lens.
  • the liquid lens is made of water, and the lid that covers the liquid lens is oil.
  • a phase transition control unit that causes the liquid lens to exist as a liquid only at the time of switching and to exist as a solid at the time other than the switching. This makes it possible to fix the influence of gravity after the phase transition.
  • phase transition control unit that allows the liquid lens to exist as a gas only at the time of switching and to exist as a liquid or a solid other than at the time of switching may be further provided. Thereby, lens arrangement can be performed at high speed.
  • the liquid lens may be a monocular lens when the power is off. As a result, more power saving can be maintained.
  • the liquid lens may be a compound eye lens when the power is off. Thereby, it can maintain more power saving.
  • the liquid lens may have a flat plate shape when the power is off. As a result, more power saving can be maintained.
  • the liquid lens may be controllable with a lens shape that is asymmetric with respect to each lens center, as well as with a lens shape that is symmetrical with respect to each lens center. This makes it possible to cope with distortion correction due to lens shape changes and acceleration effects such as gravity.
  • the switching unit that switches the liquid lens to a monocular or compound eye is used to capture a planar image and a stereoscopic image.
  • the liquid lens may be arranged only in the usable image sensor region. As a result, even if a failure occurs in the image sensor, an image can be captured without being missed.
  • a liquid lens that can be switched between a monocular lens and a compound eye lens is provided, a planar image is taken by switching the liquid lens to a monocular lens, and the liquid lens is switched to a compound eye lens to form a stereoscopic image.
  • a 3D stereoscopic camera device that can capture moving images and still images by capturing images and realizing a compound eye structure simply by mounting an electromagnetic control unit without mounting multiple lenses in advance. It becomes possible to provide. As a result, switching between two-dimensional planar image shooting and three-dimensional stereoscopic image shooting does not require a movable mechanism, thus reducing power consumption and improving reliability.
  • it is possible to provide a small and lightweight three-dimensional body force mela device its industrial applicability is extremely high.

Description

明 細 書
カメラ装置、液体レンズ及び撮像方法
技術分野
[0001] 本発明は、レンズによる像を撮像素子上に結び、その像の情報を電子的に取得し て記録するカメラ装置に関し、より特定的には、平面的な画像情報、及び立体的な画 像情報の両方を取得することができると共に、静止画像、及び動画像のどちらか一方 、或いは両方を取得し、記録することができるカメラ装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の、平面的な画像情報と立体的な画像情報との両方を取得することのできる力 メラ装置の一例には、例えば下記特許文献 1に記載された 3Dカメラがあった。
[0003] 図 10に、 2つのカメラヘッドである、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916を備えた、従来 の 3Dカメラ 910の外観図を示し、図 11に、この 3Dカメラ 910の主要部のブロック構 成図を示す。
[0004] 固定ヘッド 915は、 3Dカメラ 910の本体に対して固定している力 S、移動ヘッド 916 は、移動ボタン 912を操作することでスライドさせて移動することができる。図 10では 、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を、移動ヘッド 916として示し ている。一方、図 11では、この移動可能な範囲の最も外側まで移動させた状態を移 動ヘッド 916として示し、移動可能な範囲の最も内側まで移動させた状態を移動へッ ド' 916 'として示している。
[0005] 固定ヘッド 915と移動ヘッド 916とは、それぞれ固定ヘッドレンズ 917と移動ヘッド レンズ 918を有している。この固定ヘッドレンズ 917と移動ヘッドレンズ 918とは、それ ぞれ後述するズームモータ 926とズームモータ 929によってズーム可能である。
[0006] また、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916とは、その間隔とは無関係に、互いに平行な 光車由 937と光車由 938とを有している。さらに、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916とはそ れぞれ、撮像素子である電荷結合素子（CCD)センサを有している。固定ヘッド 915 と移動ヘッド 916とは互いに実質的に同一のもので、光軸 937と光軸 938とに対して 垂直な共通平面内に位置している。 [0007] 移動ヘッド 916は、光軸 937と光軸 938が互いに平行状態を維持し、かつ、 2つの 光軸に垂直な共通平面内に固定ヘッド 915と共に位置しながら、スライドして移動可 能であるように構成されて!/、る。
[0008] 固定ヘッド 915と移動ヘッド 916の間隔はユーザによって制御可能である。例えば 、移動ヘッド 916は、移動ヘッド 916の上部に設置された移動ボタン 912をユーザが 指で押すことにより、スライドしながら機械的に移動させてもよい。或いは、移動ヘッド 916に対してウォームギヤ接続されたダイヤル 913をユーザが回転させることにより、 固定ヘッド 915と移動ヘッド 916の間隔を調整してもよい。或いはまた、他の例にお いては、右移動ボタンと左移動ボタンのような電子制御式のボタンスィッチ等によって モータを回転させ、移動ヘッド 916を移動させてもよい。
[0009] 移動ヘッド 916の位置は位置エンコーダ 925によって計測され、固定ヘッドレンズ 9 17と移動ヘッドレンズ 918の視野及び焦点距離を決定するための回路である視覚フ イードバック部 932に入力される。位置エンコーダ 925は、移動ヘッド 916の位置を検 出するためリニアポテンショメータを有している。或いは、他の例では、移動ヘッド 91 6がステツパモータによって移動され、モータのステップ数をカウントすることでその位 置を計測してもよい。
[0010] 視覚フィードバック部 932は、固定ヘッドレンズ 917と移動ヘッドレンズ 918の焦点 距離を調整するためにズーム制御部 924を制御し、ズーム制御部 924はズームモー タ 926とズームモータ 929を制御する。この時、焦点距離は互いに同じ値を維持する ように制卸される。
[0011] 視覚フィードバック部 932はまた、キヤプチャされた像が表示される表示部 933に関 する詳細情報を表示部構成決定部 930から受け取る。この情報は、例えば表示部 9 33のスクリーンサイズや予定観察距離を示すプリセット値である。或いはこれらの情 報は、ユーザが適切なデータを入力してもよい。
[0012] 視覚フィードバック部 932はさらに、被写体深度決定部 931から被写体深度情報を 受け取る。最も単純な構成としては、被写体深度決定部 931は単に、遠点を無限遠 に設定し、近点をカメラの最小焦点距離に設定してもよい。より高度な例では、例え ばカメラがオートフォーカスタイプであるならば、オートフォーカスセンサによって 1つ 以上の深度範囲限界値が計測されてもよい。フレキシビリティを最大にするには、ォ 一トフォーカスセンサをキヤプチヤする画像中の最近点及び最遠点に向けることによ り、正確に測定された距離データを視覚フィードバック部 932に供給する。
[0013] ズーム制御部 924は、ズームモータ 926とズームモータ 929を制御して固定ヘッド レンズ 917と移動ヘッドレンズ 918の焦点距離を調整するのに加えて、固定ヘッド 91 5と移動ヘッド 916のカメラ力 S、それぞれ許容条件内で動作しているか否かを示す情 報を視覚的フィードバック部 932に供給する。例えば、最大視差条件を越えてしまつ た時には、現在のカメラ設定でキヤプチャされるであろう画像は不適切であることを視 覚フィードバック部 932に通知し、視覚フィードバック部 932はこのことを表示部 933 に表示する情報によってユーザに通知する。同様に、キヤプチャされた画像の深度 が小さすぎる時には、良好に 3D知覚されな!/、ことを示す表示を行ってもよ!/、。
[0014] 固定ヘッド 915と移動ヘッド 916の撮像素子によってキヤプチャされた画像は、画 像処理部 934に送られ、画像処理部 934は、ズーム制御部 924や視覚フィードバッ ク部 932から送られたデータに基づいてキヤプチャされた画像を処理し、表示部 933 に 不する。
[0015] 或いは、固定式または着脱式のメモリ 935に処理済みまたは処理前の画像を記憶 し、着脱式のメモリ 935の場合にはそのメモリ 935を他の機器に移して画像を他の機 器、例えばコンピュータや 3次元プロジェクタに移動し、他の処理を行ったり立体表示 すること力 Sでさる。
[0016] 或いはまた、この 3Dカメラ 910が通信部（図示しない）を有している場合には、この 通信部を使って画像を他の機器、例えばコンピュータや 3次元プロジェクタに移動し 、他の処理を行ったり立体表示することができる。
[0017] 視覚フィードバック部 932は、位置エンコーダ 925から移動ヘッド 916の位置及び 固定ヘッド 915と移動ヘッド 916間の間隔を示す情報を受け取る。また、視覚フィード バック部 932は、ズーム制御部 924から固定ヘッド 915と移動ヘッド 916のレンズの 焦点距離を示す情報を受け取り、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916間の間隔情報と合 わせてカメラの視野を決定する。例えば、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916が最大の 間隔を有するならば、固定ヘッドレンズ 917と移動ヘッドレンズ 918は最も広い視野 を有するようにその焦点距離が制御される。逆に、固定ヘッド 915と移動ヘッド 916間 の間隔が最小に設定されるならば、固定ヘッドレンズ 917と移動ヘッドレンズ 918は 利用可能な範囲内で最も狭い視野を有するように制御される。
[0018] また、従来の、液体をレンズ材料として使用し、電子的な制御によって焦点距離を 変更することの可能な液体レンズには、下記特許文献 2に記載された液体マイクロレ ンズがあった。
[0019] 図 12に、この従来の液体マイクロレンズ 960の断面図を示す。
[0020] 液体マイクロレンズ 960は、透明液体からなる小滴 962を有し、その直径は、数ミク ロンから数ミリメートルである。小滴 962は、透明基板 964の上に配置されている。透 明基板 964は、疎水性である力、、或いは疎水性のコーティング層を有している。従つ て、小滴 962の透明基板 964に対する界面張力は非常に強ぐ放置すれば小滴 96 2は透明基板 964上で「はじかれて」球形になろうとする。し力もながら、後述する電 子濡れ性現象によって、小滴 962と透明基板 964との間に所定の電圧をかける電磁 的な制御を行うことで、透明基板 964に対する小滴 962の界面張力を弱くし、小滴 9 62の端部が透明基板 964に対してなす角度が Θであるレンズを構成することができ
[0021] 小滴 962を構成する透明液体と透明基板 964とは、波長が可視光線を含むある範 囲の光に対して透明である。
[0022] この液体マイクロレンズ 960に入射した透明基板 964に対して垂直でかつ互いに 平行な光 966は、液体マイクロレンズ 960を通過して、小滴 962と透明基板 964の接 触面から距離 fの焦点 968に集光される。
[0023] 小滴 962と透明基板 964との接触角「 Θ」は、次に示す界面張力「Y」（通常メートル あたりミリニュートン (mN/m)で測定される）によって決定される。
[0024] この液体マイクロレンズ 960において、 Y を透明基板 964と透明基板 964を包囲
S— V
する空気（ガスまたは他の流体であってもよい）との間の界面張力とし、 Y を小滴 9
L V
62と小滴 962を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよ!/、）との間の界面張 力とし、 Y を透明基板 964と小滴 962との間の界面張力とすると、角度 Θは、数式
S— L
1で表される。
Figure imgf000007_0001
[0025] また、小滴 962の体積を Vとすると、小滴 962の湾曲表面の曲率半径「R」は、数式
2で表される。
[数 2]
Figure imgf000007_0002
[0026] 液体マイクロレンズ 960の焦点距離 fは、半径 Rと屈折率「n」の関数である。
[0027] そこで、 nを小滴 962の屈折率とし、 nを小滴 962を包囲する空気（ガスまたは他
L V
の流体であってもよい）の屈折率とすると、焦点距離 fは数式 3で表される。
[数 3]
Figure imgf000007_0003
[0028] 透明基板 964の表面と裏面とは平行しているのでその屈折率は問題にならず、小 滴 962の体積 V、小滴 962の屈折率 n、小滴 962を包囲する空気の屈折率 nを一
L V
定と仮定すると（通常、これらの V、n、n は一定であると考えられる）、液体マイクロレ
L V
ンズ 960の焦点距離は接触角 Θだけの関数になる。
[0029] 図 13は、電子濡れ性現象を示す概略図である。この電子濡れ性現象によって、導 電性流体である小滴 972と、誘電率「 E 」、厚さ「d」である誘電体製絶縁層 974との 間の接触角 Θ 〜 Θ を、可逆的に変更することができ、従って、焦点距離を可逆的に
1 2
変更可能な液体マイクロレンズを提供することができる。
[0030] 図 13に示すとおり、金属製電極 976が誘電体製絶縁層 974の下に配置され、誘電 体製絶縁層 974によって導電性流体の小滴 972から絶縁されている。小滴 972は、 例えば小水滴であり、誘電体製絶縁層 974は、例えば Teflon (登録商標） /Paryle neを素材として形成された薄膜もしくは薄板である。 [0031] 小滴 972と金属製電極 976との間に電圧差が存在しなければ、小滴 972は、小滴 972の体積と接触角 Θ によって規定される形状を維持する。ここで、接触角 Θ は界 面張力によって決定される。これは上で説明したとおりである。
[0032] 上記のとおり、誘電体製絶縁層 974は疎水性を有するので、小滴 972は誘電体製 絶縁層 974上で「はじかれて」球形になろうとする。
[0033] 破線で表す小滴 978の形状は、電圧 Vが金属製電極 976と小滴 972との間に加え られることによって、電子濡れ性現象を生じて、小滴 972と誘電体製絶縁層 974との 疎水性が弱められ (親水性が強くなり）、小滴 972が誘電体製絶縁層 974に対して均 等に拡散した状態を示している。この時の電圧 Vは、数ボルトから数百ボルトの範囲 であり、極性は関係しない。金属製電極 976と小滴 972との間にこの電圧 Vが加えら れることによって、接触角は Θ 力、ら Θ に低下する。 Θ と Θ の差によって決定される
1 2 1 2
拡散量は、電圧 Vの関数であり、接触角 Θ は数式 4で表される。
2
[数 4コ
Figure imgf000008_0001
[0034] 数式 4において、 Θ (V = 0)は、電圧が小滴 972と金属製電極 976との間にかけら れていない時の、誘電体製絶縁層 974と小滴 972との間の接触角であり、 Y は、
L V
小滴 972と小滴 972を包囲する空気（ガスまたは他の流体であってもよ!/、）との間の 界面張力であり、 ε は絶縁層の誘電率であり、 ε は真空の透磁率、 8. 85 X 1CT12 γ 0
¥/ mでめ ·ο。
[0035] このような電子濡れ性の現象を利用して、焦点距離を可逆的に変更可能な液体マ イク口レンズを作ること力 Sできる。
特許文献 1 :特開 2001— 142166号公報
特許文献 2：特開 2003— 050303号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0036] しかしながら、このような従来の平面的な像と立体的な像の両方を取得することので きるカメラ装置では、 1眼で平面的な像を取得するためと、複眼で立体的な像を取得 するための、それぞれに個別のレンズが必要であったり、 2つの視点間の間隔を変更 するにはレンズを移動させる機構や部品の実装が必要であった。
[0037] そのために、メーカーは多くの部品を必要としたり、組み立て工数が増えたり、信頼 性が低下したり、コストがかさむ等の課題があった。
[0038] ユーザにとっても、大きさや重量が増したり、使い勝手が悪くなつたりするため、この ようなカメラ普及の阻害要因になっていた。
[0039] また、上記のような液体マイクロレンズによって、レンズの焦点距離を電磁的な制御 で可逆的に変化させることができる力 それだけでは必ずしも平面的な像と立体的な 像とを取得することはできな力、つた。
課題を解決するための手段
[0040] 本発明の第 1の局面は、カメラ装置に向けられている。本発明は、単眼レンズと複 眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、平面画像を撮影するために、液体レンズを 単眼レンズに切り換え、立体画像を撮影するために、液体レンズを複眼レンズに切り 換える切り換え部とを備える。
[0041] これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止 画像を撮影することができる 3次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。また
、 2次元平面画像の撮影と 3次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要とし ないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。更に、小型で軽量な 3次 元立体カメラ装置を提供することが可能になる。
[0042] また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と光 軸配置を変更することが好ましレ、。
[0043] これにより、 1つの液体レンズによって複数視点から見た像を撮影することが可能に なると共に、その視点数や視点位置を変更することもでき、平面画像だけでなく種々 の立体画像をも撮影することが可能になる。
[0044] また、液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、光軸制御部は、 当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時、及び当該液体レ ンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれぞれに応じて、当該液 体レンズの光軸方向を変更することが好ましレ、。
[0045] これにより、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と、液体レ ンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズで撮影した像を 正確に撮像素子上の適切な位置に結像させることが可能になる。
[0046] また、切り換え部は、液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時 、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該液 体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することが好ましい。
[0047] これにより、明るい周囲環境であっても暗い周囲環境であっても、最適に受光する 光量を制御して最適な静止画像または動画像を撮影することが可能になる。
[0048] また、撮像素子と液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、移動部は、 撮像素子と液体レンズとの間隔を制御することが好ましい。
[0049] これにより、液体レンズの焦点距離に対応させて液体レンズと撮像素子との間隔を 最適に制御することができ、拡大縮小を含むズーム倍率を自由に変更して、最適な 静止画像または動画像を撮影することが可能になる。
[0050] また、記録部を更に備え、記録部は、液体レンズによって撮影された動画像または 静止画像の何れか或いは両方を記録することが好ましレ、。
[0051] これにより、平面画像または立体画像からなる静止画像及び動画像を撮影すると同 時に、撮影したこれらの画像を記録し保存することが可能になり、記録保存した画像 を後刻に読み出して再生したり利用したり、他の機器に移動して再生したり利用する ことも可能になる。
[0052] また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を同心円状に内周部と外周部との 間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることが好ましい。
[0053] これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利 用して、単眼レンズと複眼レンズを構成することが可能になる。
[0054] また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、切り換え部は、液体を同心円 状に内周部と外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換える ことが好ましい。
[0055] これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利 用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影し て様々な立体映像を生成することが可能になる。
[0056] また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。
[0057] これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低レ、エネルギー消費で液体レンズを 構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レ ンズを切り換えることが可能になる。
[0058] また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによつ て移動することが好ましい。
[0059] これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時 に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
[0060] また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り 返して電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって液体に波動を起こさせるこ とで当該液体を移動させる電磁制御部を更に備えることが好ましい。
[0061] これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低い エネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移 動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
[0062] また、液体レンズの外周部は、集光に使用されないことが好ましい。
[0063] これにより、液体レンズを構成する液体で集光や結像に使用しないものを外周部に 配置し、より自由かつ柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換え たり、設定することが可能になる。
[0064] また、切り換え部は、液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量分布 を変えるように移動させることで、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度の制 徒 Pを fiうことが好ましい。
[0065] これにより、周囲環境の明暗の変化や撮影シーンの範囲や視野角等の変化に追随 して、最適に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設定することが可能になる。
[0066] また、切り換え部は、外周部の液体量を下げることで液体レンズの外周部の集光率 を下げて感度を下げることが好ましレ、。
[0067] これにより、例えばトンネルへの出入のような光量の変化が大きい時にも最適に適 応して、最適な映像を撮影することが可能になる。
[0068] また、切り換え部は、液体レンズの外周部を薄くすることで、外周部の液体量を下げ ることが好ましい。
[0069] これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を下げるように制御す ることが可能になる。
[0070] また、切り換え部は、外周部の液体量を上げることで液体レンズの外周部の集光率 を上げて感度を上げることが好まし!/、。
[0071] これにより、例えばワイド画像を撮影するような時にも、画面の端等の隅々まで歪み なく鮮明な映像を撮影することが可能になる。
[0072] また、切り換え部は、液体レンズの外周部を厚くすることで、外周部の液体量を上げ ることが好ましい。
[0073] これにより、効率的かつ高速に液体レンズの外周部の集光率を上げるように制御す ることが可能になる。
[0074] また、液体量分布は、液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させて液 体レンズの形状が変わることで変化することが好ましい。
[0075] これにより、更に効率的かつ高速に液体レンズの集光率や感度を切り換えたり、設 定することが可能になる。
[0076] また、切り換え部は、液体レンズにおいて集光のために使用しない液体を当該液体 レンズの集光に使用する領域の外側に移動させることが好ましい。
[0077] これにより、液体レンズを構成する液体の量の制約を受けることなぐより自由かつ 柔軟に液体レンズの焦点距離やマイクロレンズの数を切り換えたり、設定することが 可能になる。
[0078] また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重 なることなく撮像素子領域に内接するようにすることが好ましい。
[0079] これにより、小口径ではあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。
[0080] また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り 換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、映 像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことに より、各レンズ分の映像を補正することが好ましい。
[0081] これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
[0082] また、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが重 なることなぐ撮像素子領域に外接するようにすることが好ましい。
[0083] これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
[0084] また、映像入力処理部を更に備え、切り換え部は、液体レンズを複眼レンズに切り 換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映 像入力処理部は、重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、 各レンズ分の映像を補正することが好ましレ、。
[0085] これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
[0086] また、液体レンズの外側は、当該液体レンズよりも比重の小さ!/、液体、ゲル状物質、 又は気体で構成されることが好ましレ、。
[0087] これにより、分離境界面を形成することができる。
[0088] また、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体とし て存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。
[0089] これにより、相転移後は、重力による影響を固定にすることができる。
[0090] また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、 又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。
[0091] これにより、レンズ配置を高速に行うことができる。
[0092] また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであることが好まし!/、。
[0093] これにより、より省電力に維持できる。
[0094] また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであることが好ましレ、。
[0095] これにより、より省電力に維持できる。
[0096] また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であることが好ましレ、。
[0097] これにより、より省電力に維持できる。
[0098] また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなぐ各レン ズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能なことが好ましい。
[0099] これにより、レンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場 合にも対応できる。
[0100] また、切り換え部は、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在 してレ、る撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成してレ、るレンズ画像の一部が 使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置することが 好ましい。
[0101] これにより、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影すること ができる。
[0102] 本発明の第 2の局面は、液体レンズに向けられている。本発明は、入射した光を屈 折させる液体を備え、液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによ つて単眼レンズと複眼レンズとを切り換える。
[0103] これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止 画像を撮影することができる。また、 2次元平面画像の撮影と 3次元立体画像の撮影 の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実 現できる。
[0104] また、複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、液体を同心円状に内周部と 外周部との間で移動させることによってマイクロレンズの数を切り換えることが好まし い。
[0105] これにより、液体レンズを構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利 用して任意の数のマイクロレンズを構成し、任意の数の視点から撮影した像を撮影し て様々な立体映像を生成することが可能になる。
[0106] また、液体は、電磁的な制御によって移動することが好ましい。
[0107] これにより、機構的な可動部分を必要とせず、低!/、エネルギー消費で液体レンズを 構成する液体を無駄なく効率的に移動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レ ンズを切り換えることが可能になる。
[0108] また、液体は、液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とによつ て移動することが好ましい。
[0109] これにより、より高速、かつ効率的に液体レンズを構成する液体を移動させると同時 に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。 [0110] また、電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り 返すことによって電磁的な制御を行!/ \当該電磁的な制御によって液体に波動を起 こさせることで当該液体を移動させることが好ましい。
[0111] これにより、例えば、電磁ウェーブによって、機構的な可動部分を必要とせず、低い エネルギー消費で液体レンズを構成する液体を無駄なくより高速、かつ効率的に移 動させると同時に利用して、単眼レンズと複眼レンズを切り換えることが可能になる。
[0112] 本発明の第 3の局面は、液体レンズを使用する撮像方法に向けられている。本発 明は、液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、液体レンズを単眼レン ズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切り換えた状 態で立体画像を撮影する。
[0113] これにより、複数のレンズを予め実装しなくても複眼構造を実現し、動画像や静止 画像を撮影することができる。また、 2次元平面画像の撮影と 3次元立体画像の撮影 の切り換えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実 現できる。
発明の効果
[0114] 本発明によると、複数のレンズや可動機構等を予め実装する必要がなぐ電磁的な 制御部を実装するだけで、複眼構造を有する 3次元立体カメラ装置を提供することが 可能になる。これによつて、 2次元平面画像の撮影と 3次元立体画像の撮影の切り換 えも、可動機構を必要としないため、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる 。さらに、小型で軽量な 3次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。
[0115] また、単眼のレンズを使って 2次元平面画像を撮影するにも、複眼のレンズを使つ て 3次元立体画像を撮影するにも、それぞれのために専用のレンズを実装する必要 がない。さらに、予め複眼のレンズを実装しておき、 2次元平面画像を撮影する時に は 1つのレンズしか使用しない方式に比較して、単眼のレンズとして使用して 2次元 平面画像を撮影する時の画質を低下させることもない。
図面の簡単な説明
[0116] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態である 3次元立体カメラの主要部のブロック構成 図である。 園 2]図 2は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状態 を示す概略図である。
園 3]図 3は、液体レンズ部によって撮像素子上に作られる像の例を示す図である。
[図 4]図 4は、レンズ制御部の詳細を拡大して示す図である。
園 5]図 5は、液体レンズ部を構成する小滴を移動させる方法の例を示す図である。 園 6]図 6は、液体レンズ部を単眼用レンズと複眼用レンズとに切り換える例を示す図 である。
[図 7]図 7は、液体レンズ部を構成する液体マイクロレンズの口径と数を切り換える例 を示す図である。
[図 8]図 8は、液体レンズ部の集光率を変化させて感度の制御を行う例を示す図であ
[図 9]図 9は、液体レンズ部の内周部と外周部の感度を切り換える例を示す図である。
[図 10]図 10は、従来の 3Dカメラの外観図である。
[図 11]図 11は、従来の 3Dカメラの主要部のブロック構成図である。
[図 12]図 12は、従来の液体マイクロレンズの断面図である。
[図 13]図 13は、電子濡れ性現象を示す概略図である。
園 14]図 14は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状 態を示す概略図である。
園 15]図 15は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状 態を示す概略図である。
園 16]図 16は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状 態を示す概略図である。
園 17]図 17は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状 態を示す断面図である。
園 18]図 18は、液体レンズ部を単眼用のレンズや複眼用のレンズとして使用する状 態を示す概略図である。
符号の説明
100 3次元立体カメラ 102 104 映像データ
121 123 映像入力処理部
125 AV制御バッファ処理部
127 CODEC処理部
129 動的機器情報管理部
142 コンテンツ処理部
144 コンテンツ付属情報処理部
146 静的機器情報管理部
161 メディアアクセス処理部
163 メニュー処理部
165 ユーザインタフェース処理部
167 情報記録メディア
182 液体レンズ部
184 レンズ制御部
186 撮像素子
188 ズーム制御部
189 移動部
301 被写体
351 353, 354, 355, 356, 960
371 373, 374, 375, 376 像
472 572, 573, 962, 972 小滴
474 674, 774, 814, 874, 974
476 976 金属製電極
661 単眼用レンズ
662 752, 762, 811 , 812 821 , 822, 852, 862 複眼用レンズ 669 759, 769, 819, 829 859, 869 使用しない液体
910 3Dカメラ
912 移動ボタン 913 ダイヤノレ
915 固定ヘッド
916, 916 ' 移動ヘッド
917 固定ヘッドレンズ
918 移動ヘッドレンズ
924 ズーム制御部
925 位置エンコーダ
926, 929 ズームモータ
930 表示部構成決定部
931 被写体深度決定部
932 視覚フィードバック部
933 表示部
934 画像処理部
935 メモリ
937, 938 光軸
964 透明基板
966 光
968 占 発明を実施するための最良の形態
[0118] 本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明をする。
[0119] (実施の形態 1)
図 1に、本発明の実施の形態である 3次元立体カメラ 100の主要部のブロック構成 図を示す。この 3次元立体カメラ 100は、例えば産業用、民生用、監視用、ロボット用 、医療用、分析用、計測測定用、エンターテインメント用、その他、様々な目的に使 用されるビデオムービーカメラやデジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）、静止画カメ ラゃ動画像撮影用のカメラとして使用することができる。
[0120] この 3次元立体カメラ 100は、そのレンズ部として 1つの液体レンズ部 182を有して いる。後述するように、この液体レンズ部 182は上で説明した電子濡れ性現象を利用 して、その焦点距離を可逆的に変更できると同時に、単眼のレンズ或いは複眼のレ ンズとして、切り換えて使用することができる。
[0121] 図 2に、この液体レンズ部 182を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼のレンズ 或いは複眼のレンズとして使用する状態の概略図を示す。
[0122] 図 2 (a)は、液体レンズ部 182を、上記電子濡れ性現象を利用して、単眼の 1つの 大きなレンズとして使用する状態を示している。撮像素子 186は、様々な材料'構成 のフォトトランジスターやフォトダイオードやその他の各種光電素子力 2次元平面形 状に各種の構造、例えば格子マトリクス、千鳥格子、ハニカム構造等で並んだ、 2次 元の平面画像を撮影することのできる撮像素子 186である。例えば、 1つの CCDエリ ァイメージセンサ'チップや、 CMOS—平面イメージセンサ等がこれに該当する。図 2 (a)〜図 2 (c)の大きなひし形の四角形がこの撮像素子 186であり、その中に多く並 んだ小さなひし形の四角形が撮像素子 186を構成するそれぞれのフォトトランジスタ 一やフォトダイオードを表している。但し、この大きさや数は図示するための便宜上の もので、本発明がこのような大きさや数に限られるものではない。
[0123] この撮像素子 186は、図 1、図 2 (a)、図 2 (b)、図 2 (c)において同じものであり、図 2に示す液体レンズ 182 (a)〜液体レンズ 182 (c)と撮像素子 186との間には、上記 背景技術で説明した誘電体製絶縁層 974や金属製電極 976に相当するレンズ制御 部 184が存在する力 S、これについては後で詳細に説明をする。
[0124] 上記のとおり、この液体レンズ部 182は、上記電子濡れ性現象を利用し、レンズ制 御部 184の制御によって、図 2 (a)、図 2 (b)、図 2 (c)に示すように、 1つの大きなレン ズからなる単眼（図 2 (a) )、 2つのレンズからなる複眼（図 2 (b) )、 4つのレンズからな る複眼（図 2 (c) )のように切り換えて使用することができる。この切り換え制御方法に 関しても、後で詳細に説明をする。
[0125] なお、図 2 (a)、図 2 (b)、図 2 (c)に示すレンズの構成や配置は一例に過ぎず、 3つ のレンズからなる複眼であっても構わな!/、し、 5つやそれ以上のレンズからなる複眼で あっても構わない、また、 2つのレンズからなる複眼の場合でも、必ずしも図 2 (b)に示 すように横水平方向に並んだ複眼に限るものではなぐ縦垂直方向に並んだ複眼で あっても構わないし、斜め方向に並んだ複眼であっても構わない。 3つ、 4つ、 5っ以 上のレンズからなる複眼の場合も同様である。
[0126] このように、液体レンズ部 182を切り換えることによって、撮像素子 186上に、 1つま たは複数の被写体の像を作ることができる。
[0127] さらに、一例として図 2 (a)、図 2 (b)、図 2 (c)に示す液体レンズ部 182 (a)、液体レ ンズ部 182 (b)、液体レンズ部 182 (c)の各液体レンズ部 182の形状からも分るとおり 、各液体レンズ部 182を構成する 1つまたは複数の液体マイクロレンズの口径は異な り、それぞれのマイクロレンズによって撮像素子 186上に集光される光の量も異なる ので、液体レンズ部 182を単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する時と複眼レン ズに切り換えて立体画像を撮影する時に、液体レンズを透過して撮像素子 186に照 射される光量を制御することが可能である。
[0128] また、後で詳細に説明するような電磁的な制御によって、図 2 (a)のように液体レン ズ部 182 (a)を 1つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に変 更すること力 Sでき、図 2 (b)のように液体レンズ部 182 (b)を 2つのレンズとして使用す る場合であってもそのレンズ径は自由に変更することができ、図 2 (c)のように液体レ ンズ部 182 (c)を 4つのレンズとして使用する場合であってもそのレンズ径は自由に 変更することができ、それぞれの場合に撮像素子 186に照射される光量を自由に制 御することが可能である。
[0129] また、これも後で詳細に説明するように、液体レンズ部 182を、 1つのレンズからなる 液体レンズ部 182 (a)として使用する場合と、液体レンズ部 182を、 2つの液体マイク 口レンズからなる液体レンズ部 182 (b)として使用する場合と、液体レンズ部 182を、 4つの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部 182 (c)として使用する場合において 、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させることも変化させないことも可能である 。この焦点距離を変化させるならば、撮影する画像のズームを制御することが可能に なる。
[0130] この場合には、液体レンズ部 182と撮像素子 186との間隔を、各液体マイクロレン ズの焦点距離の変化と連動させて変更するように制御することが必要になる。この間 隔の変更は、レンズ制御部 184と連動したズーム制御部 188の制御によって移動部 189が実行し、移動部 189における具体的な移動手段はモータやカム等によって実 現すること力 Sでさる。
[0131] また、各液体マイクロレンズの焦点距離を変化させな!/、場合等では、液体レンズ部 182と撮像素子 186との間隔を固定式としても構わない。
[0132] 図 3に、液体レンズ部 182によって撮像素子 186上に作られる像の例を示す。
[0133] 図 3の例では、 1つの液体レンズ部 182を、レンズ制御部（図 3には示さない）の制 御によって、 6つの液体マイクロレンズ（液体マイクロレンズ 351〜液体マイクロレンズ 356)として使用している。これによつて被写体 301の像を、撮像素子 186の上に 6つ (像 371〜像 376)作ることができる。なお、図 3では、液体レンズ部 182を縦方向に 1 列に並んだ 6個の液体マイクロレンズとして使用している力 S、これは図示する便宜上 の一例であって、本発明がこのような使用に限るものでないことは、上記と同様である 。また、図 3では、 1つの液体レンズ部 182を使った液体マイクロレンズ 351〜液体マ イク口レンズ 356だけで像が形成されるとしている力 S、実際にはより多くの液体レンズ（ 図 3では示さない）や固定焦点レンズ（凸レンズや凹レンズ、球面レンズや非球面レン ズを含む）（図 3では示さない）が使われることもある。
[0134] 後で詳細に説明するように、この像 371〜像 376を処理して生成することができる のは、必ずしも静止画像だけに限るものではなぐ動画像も可能であって、 3次元立 体画像や 3次元立体映像、 3次元立体動画像等を生成することが可能である。また、 3次元立体画像や 3次元立体映像、 3次元立体動画像等を生成するには、最低 2つ の視点が異なる画像があれば充分ではある力 より多くの異なる視点で撮影した画像 を使用することで、より多様な 3次元立体画像や 3次元立体映像、 3次元立体動画像 等を生成することが可能になる。
[0135] 例えば、図 2 (b)に示すように、液体レンズ部 182 (b)が 2つのレンズに分割されて 使用されたとすると、撮像素子 186には被写体の像が 2つ作成され、この 2つの像は 、それぞれ映像入力処理部 121と映像入力処理部 123に入力される。
[0136] 上記のとおり、液体レンズ部 182はより多くのレンズに分割されて使用されても構わ ないし、そのような時には、より多くの映像入力処理部を有していても構わない。
[0137] 但し、必ずしもこのようにレンズの数と同じ数の映像入力処理部が存在することは必 須ではなぐより少ない映像入力処理部を兼用して、或いは時分割的に使用して、複 数の映像入力情報を処理しても構わなレ、。
[0138] この実施の形態に示す例では、映像入力処理部 121には映像データ 102が入力 され、映像入力処理部 123には映像データ 104が入力される。この映像データ 102 と映像データ 104とは同じ被写体を異なる視点から、即ち、 1つの液体レンズ部 182 を 2つのレンズに分割して使用した時のそれぞれのレンズの位置から撮影した画像（ 静止画像または動画像）である。また、映像データ 102と映像データ 104とは必ずし も完全に同じ被写体であることは必要でなぐその一部だけが同じ被写体であっても 構わない。この一部が同じ被写体であるとは、その撮影シーン (撮影領域）の一部が 重複して!/、ることを意味して!/、る。
[0139] 映像入力処理部 121と映像入力処理部 123とで処理された映像データ 102と映像 データ 104とは、 AV制御バッファ処理部 125へ送られ、そこで一旦蓄積され、ユー ザインタフエース処理部 165から送られてきたユーザの操作情報に基づいて、各種 の処理が行われる。例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部 165を使って行う 操作例には、 MPEG2、 H. 264等、コーデック方式の指定がある。ユーザがこのコ 一デック方式の指定を行った時には、指定されたコーデック方式を表す情報がユー ザインタフエース処理部 165から AV制御バッファ処理部 125へ送られ、 AV制御バッ ファ処理部 125はその情報に基づいてコーデックを行うよう、 CODEC処理部 127に 対して指示をする。
[0140] また、例えば、ユーザがユーザインタフェース処理部 165を使って行った操作の内 容が映像の 3次元録画を行うものであったと仮定する。この時には、一旦 AV制御バ ッファ処理部 125へ送られて蓄積された映像データ 102と映像データ 104とが COD EC処理部 127へ送られ、映像の 3次元録画を行うために必要な所定の符号化処理 が実行される。ここで実行される所定の符号化処理とは、例えば動画像データであつ たならば MPEG2や MPEG4、 H. 264等を始めとする動画像圧縮符号化であり、例 えば静止画像データであったならば JPEGや PNG、 GIF, BMP等を始めとする静止 画像圧縮符号化である。
[0141] この 3次元立体カメラ 100の液体レンズ部 182を、単眼のレンズ或いは複眼のレン ズとして切り換え、 2次元平面画像を撮影したり 3次元立体画像を撮影したり、 3次元 動画像を撮影したり、或!、は焦点距離を切り換えてズーム画像を撮影したりするため の切り換えや、その指定も、このユーザインタフェース処理部 165を使って行われる。 ユーザがメニュー処理部 163によって指定されたメニュー画面に従ってユーザインタ フェース処理部 165から入力した情報は、レンズ処理部 184や AVバッファ処理部 12 5へ送られて、液体レンズ部 182を単眼のレンズ或いは複眼のレンズとして切り換え たり、或いは焦点距離を切り換える等の必要な処理が実行される。
[0142] CODEC処理部 127で所定の符号化処理が行われた映像データ 102と映像デー タ 104とは、コンテンツ処理部 142へ送られてストリーム化処理が実行される。ここで いうストリーム化処理とは、例えばパーシャル 'トランスポート 'ストリーム（以後、「パー シャル TS」という）化を行う処理等である。なお、ここでいうパーシャル TSには、符号 化処理が行われた動画像や静止画像データだけでなぐ音声データや各種属性デ ータゃ管理データや、その他、 3次元立体画像を生成復元するために使われる各種 コンテンツ付属情報を含むものであっても構わない。
[0143] パーシャル TS化された映像データ 102と映像データ 104とは、メディアアクセス処 理部 161を経て、情報記録メディア 167に記録される。情報記録メディア 167とは、例 えば SDメモリカードを始めとする不揮発半導体メモリを使用した着脱可能なカード型 の記録手段や、電池でバックアップされた半導体メモリを使用した着脱可能な記録手 段や、 DVD (デジタル 'バーサタイル'ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手 段や、 BD (ブルー 'レイ'ディスク）を使った光学式で着脱可能な記録手段や、 HDD (ハード ' ·ディスク 'ドライブ)を使った磁気式で着脱不可能（固定式)な記録手段等で ある。但し、これらの記録手段はあくまでも一例であって、その他どのような記録手段 であっても構わない。
[0144] また、メディアアクセス処理部 161とは、上記のような各種情報記録手段にアクセス するためのデバイスドライバと、これらの各種情報記録手段上にファイルシステムを構 築し、それを制御し、利用するためのファイルシステム処理部等を含むものであって も構わない。
[0145] 一方、映像入力処理部 121と映像入力処理部 123からは、映像データ 102と映像 データ 104とを入力した時のレンズ制御部 184や液体レンズ部 182の各種状態を表 す動的機器情報、例えば、映像データ 102と映像データ 104とを撮影した時の液体 レンズ部 182の分割方法、分割数、分割されたそれぞれのレンズの中心位置、視野 方向角、焦点距離、その他の各種情報が、動的機器情報管理部 129へ送られる。こ れらそれぞれの情報は地球の緯度経度を座標軸とする絶対的な座標軸で表現され た値でも構わな!/、し、その他の各種局所的な座標軸で表現された相対的な値であつ ても構わない。
[0146] レンズ制御部 184の状態を示す情報、例えば、液体レンズ部 182を単眼のレンズ 或いは複眼のレンズとして切り換えて 2次元平面画像を撮影したり 3次元立体画像を 撮影したり、 3次元動画像を撮影したり、或いは焦点距離を切り換えてズーム画像を 撮影した時のレンズ制御部 184の状態を示す情報もまた、動的機器情報の一部とし て動的機器情報管理部 146へ送られる。
[0147] そして、これらの動的機器情報は、動的機器情報管理部 129で一旦記憶され、必 要に応じて取捨選択が行われることもあり、必要とされたものがコンテンツ付属情報 処理部 144へ送られ、コンテンツ付属情報処理部 144では、これらの動的機器情報 を、例えば上記パーシャル TSに含めて情報記録メディア 167に記録するのに必要な 処理が実行される。また、これらの動的機器情報は、必ずしも上記パーシャル TSに 含まれるのではなぐパーシャル TSとは別に情報記録メディア 167に記録される実施 の形態であっても構わなレ、。
[0148] 静的機器情報管理部 146では、 3次元立体カメラ 100において、 1つ或いは複数の 像を撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報、例えば液体レンズ部 182を構 成する液体の屈折率、撮像素子 186の画素数、画素ピッチ、その他の各種情報が記 憶管理され、これらの情報もコンテンツ付属情報処理部 144へ送られ、コンテンツ付 属情報処理部 144では、これらの静的機器情報を必要に応じて取捨選択を行うこと もあり、必要とするものに対して、例えば上記パーシャル TSに含めて情報記録メディ ァ 167に記録するのに必要な処理が実行される。これらの静的機器情報も、必ずしも 上記パーシャル TSに含まれるのではなぐパーシャル TSとは別に情報記録メディア 167に記録される実施の形態であっても構わない。
[0149] また、この動的機器情報と静的機器情報とがパーシャル TSと別に記録される実施 の形態では、パーシャル TSと動的機器情報と静的機器情報とは、 1つのファイルとし て情報記録メディア 167に記録される実施の形態であっても構わないし、これらの幾 つ力、が、別のファイルとして情報記録メディア 167に記録される実施の形態であって も構わないし、 1つのディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、別 のディレクトリに記録される実施の形態であっても構わないし、 1つの情報記録メディ ァ 167に記録される実施の形態であっても構わないし、別の情報記録メディア 167に 記録される実施の形態であっても構わない。また、この静的機器情報は、映像データ 102と映像データ 104とを撮影するのに関係する各種静的パラメータ情報であって、 通常撮影時には変化しな!/、情報であるので、必ずしもパーシャル TSや動的機器情 報と同時或いは相前後して情報記録メディア 167に記録されるのではなぐ予め情報 記録メディア 167に記録しておく実施の形態であっても構わな!/、し、後で情報記録メ ディア 167に記録する実施の形態であっても構わない。
[0150] 上記動的パラメータ情報と静的パラメータ情報とは、映像コンテンツに含まれる映像 ストリームとその映像ストリームを撮影した時の視点とを対応付ける情報でもある。
[0151] コンテンツ付属情報処理部 144で処理された動的機器情報と静的機器情報とは、 コンテンツ処理部 142へ送られてパーシャノレ TSの中に組み込まれパーシャノレ TSの 一部として、或いはパーシャル TSの中に組み込まれることはなく別のファイルとして、 メディアアクセス処理部 161へ送られ情報記録メディア 167に記録される。
[0152] メニュー処理部 163は、この 3次元立体カメラ 100のユーザがユーザインタフェース 処理部 165を使って操作を行う時に、その操作を助けるメニューやガイドの表示とそ れに伴う処理を実行する。
[0153] また、例えば、図 2 (b)に示すように、液体レンズ部 182 (b)を 2つのレンズに分割し て使用し、この 2つのレンズを使って映像データ 102と映像データ 104とを取得する 時には、レンズの向き、即ち光軸を制御して焦点を合わせる必要がある。この制御は レンズ制御部 184によって実行される。
[0154] レンズ制御部 184の詳細を拡大して図 4に示す。図 4に示すように、レンズ制御部 1 84を構成する金属製電極 476は、複数の小電極に分割されている。
[0155] 図 13に示す従来の電子濡れ性現象を利用する液体マイクロレンズでは、金属製電 極 976は 1つの電極であった。しかしながら、本発明の液体レンズ部 182では、金属 製電極 476を多数の小電極に分割し、各小電極ごとにかける電圧を変えることで、光 軸の制御やレンズの向き、焦点位置の制御等を実現することができる。
[0156] 例えば、図 4に示すように、誘電体製絶縁層 474の下に小さく分割された金属製電 極 476を 13個配置し、これらの各金属製電極 476と小滴 472との間にかける電圧を 、図 4に示すようにしたと仮定する。即ち、一番右端の 2つの金属製電極 476には電 圧をかけず（0V)、その左隣の 2つの金属製電極 476には 2Vの電圧をかけ、その左 隣の 2つの金属製電極 476には IVの電圧をかけ、その左隣の 2つの金属製電極 47 6には電圧をかけず（0V)、その左隣の 1つの金属製電極 476には IVの電圧をかけ 、その左隣の 1つの金属製電極 476には 2Vの電圧をかけ、その左隣の 2つの金属製 電極 476には 3Vの電圧をかけ、一番左端の 1つの金属製電極 476には電圧をかけ な力、つた（0V)とする。
[0157] なお、図 4では図示の便宜上、金属製電極 476を 13個だけ記載している力 実際 にはもつと小さな電極をもっと多く配置することができる。また、各金属製電極 476に 力、ける電圧も、図 4に電池の印で示すような離散的な値でなぐもっと連続的な値、或 いは離散的な値であってももつとそのピッチが小さな値にすることができる。
[0158] このような、各金属製電極 476と小滴 472との間の電圧の分布を、図 4の下に「電極 と液体間の電圧 (分布図）」として示す。
[0159] 図 4に示すように、小滴 472の右側では比較的低い電圧をかけ、小滴 472の左側 では比較的高い電圧をかけることによって、小滴 472の右の端面における誘電体製 絶縁層 474との接触角 Θ と、小滴 472の左の端面における誘電体製絶縁層 474と
3
の接触角 Θ とは、数式 4で表され、 Θ の方を Θ よりも小さくすること力 Sできる。
4 4 3
[0160] これによつて、小滴 472によって作られる液体レンズ部 182の光軸を、図 4の垂直方 向から傾いた方向に動かし、焦点位置も同様に光軸の傾きとは逆の方向に動かすこ と力 Sできる。
[0161] (実施の形態 2)
次に、レンズ制御部 184の制御によって、液体レンズ部 182を図 2に示す液体レン ズ部 182 (a)、液体レンズ部 182 (b)、液体レンズ部 182 (c)のように切り換える方法 を説明する。
[0162] 液体レンズ部 182に対して、このように単眼或いは複眼、或いは複眼のレンズ数を 切り換えるには、液体レンズ部 182を構成する液体を内周と外周との間で移動させる 制御や、液体レンズ部 182を構成する液体をレンズとして使用する量とレンズとして 使用しな!/、量とに分ける制御や、レンズとして使用しな!/、液体をレンズとして使用する 領域の外周部に移動させる制御や、レンズとして使用する液体を所定のレンズの形 状や配置に従って分布させる必要がある。
[0163] そこで最初に図 5を参照して、誘電体製絶縁層 574上の小滴 571を、図 5の右から 左方向へ、順次小滴 572、小滴 573のように移動させる方法について説明をする。こ の小滴を移動させる方法によって、液体レンズ部 182を構成する液体をレンズとして 使用する量とレンズとして使用しない量とに分ける制御や、レンズとして使用しない液 体をレンズとして使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。
[0164] 図 5の小滴 571は、図 4の小滴 472と同様に、小滴 571の右側では比較的低い電 圧を力、け、小滴 571の左側では比較的高い電圧をかけることによって、小滴 571の 右の端面における誘電体製絶縁層 574との接触角 Θ の方を、小滴 571の左の端面
5
における誘電体製絶縁層 574との接触角 Θ よりも大きくした状態になっている。即ち
6
、 θ 〉 θ である。この時の、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との
5 6
間の電圧分布の様子を、図 5の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴 571の時 」として実線で示す。即ち、小滴 571では、その左端で電極と液体間の電圧は最も高 ぐ右端では左端の電圧よりも低ぐ中央部では両端部からなだらかに 0Vまで低下し た電圧がかけられている。
[0165] そして、次の状態では、電圧をかける範囲を僅かに左方向へシフトさせると共に、右 側では比較的高レ、電圧をかけ、左側では比較的低!/、電圧をかけるように変化させる 。この時の、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様 子を、図 5の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴 572の時」として破線で示す
〇
[0166] このように、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を 変化させることによって、誘電体製絶縁層 574の上方の液体の形状は、小滴 571の 状態から小滴 572として破線で示すように移動する。即ち、小滴 572は、小滴 571の 状態から僅かに左方向へ移動すると共に、小滴 572の右の端面における誘電体製 絶縁層 574との接触角 Θ の方力 小滴 572の左の端面における誘電体製絶縁層 5
6
74との接触角 Θ よりも小さい状態になる。即ち、前の状態では右の端面の接触角で
5
あった Θ が次の状態では左の端面の接触角になり、前の状態では左の端面の接触
5
角であった Θ が次の状態では右の端面の接触角になる。
6
[0167] さらに、次の状態では、電圧をかける範囲をさらに左方向へシフトさせると共に、右 側では比較的低レ、電圧をかけ、左側では比較的高!/、電圧をかけるように変化させる 。即ち、電圧の分布は最初の状態がそのまま左方向にシフトした状態になる。この時 の、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布の様子を、 図 5の下の「電極と液体間の電圧分布図」に「小滴 573の時」として実線で示す。
[0168] このように、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との間の電圧分布を 変化させることによって、誘電体製絶縁層 574の上方の液体の形状は、図 5に小滴 5 73として実線で示すようになる。即ち、小滴 573は、小滴 572の状態からさらに左方 向へ移動すると共に、小滴 573の右の端面における誘電体製絶縁層 574との接触 角 Θ の方が、小滴 573の左の端面における誘電体製絶縁層 574との接触角 Θ より
5 6 も大きい状態になる。即ち、小滴 573の形状は、最初の小滴 571の形状がそのまま 左方向にシフトした状態になる。
[0169] このように、誘電体製絶縁層 574の上方の液体と下方の電極との間に電圧をかける 範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えることによって、誘電体製 絶縁層 574の上方の液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、 それによつて、この液体を順次、小滴 571、小滴 572、小滴 573 · · ·のように移動させ ること力 Sでさる。
[0170] このような電磁的な制御によって、液体レンズ部 182を構成する誘電体製絶縁層 5 74の上方の液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、或いは外周部から内 周部へ移動させることができる。或いは、内周部から外周部への液体の移動に際して は、このような電磁的な制御だけでなぐ液体レンズ部 182そのものを回転させること で生じる遠心力を使用したり、この遠心力と電磁的な制御とを併用することも可能で ある。このようにすることで、液体レンズ部 182を構成する液体の移動をより高速化或 いは高効率化することができる。
[0171] このようにして、液体レンズ部 182を構成する液体をレンズとして使用する量とレン ズとして使用しな!/、量とに分ける制御や、レンズとして使用しな!/、液体をレンズとして 使用する領域の外周部に移動させる制御を実行することができる。
[0172] 次に、図 6を参照して、液体レンズ部 182を構成する液体を移動させると共に、その 液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、単眼用レンズ 661と複眼用レンズ 662 とを切り換える方法を説明する。
[0173] 図 6 (a)には、液体レンズ部 182を構成する液体を全て使用し、誘電体製絶縁層 67
4上に 1つの大きな単眼用レンズ 661を構成した状態を示す。この単眼用レンズ 661 は、図 2 (a)に示す液体レンズ部 182 (a)に相当する。
[0174] なお、この例では、液体レンズ部 182を構成する液体を全て使用し、使用しな!/、液 体は存在しないと仮定しているが、一部、使用しない液体が存在する実施の形態で あっても構わない。
[0175] この時、例えば、誘電体製絶縁層 674の上方の液体と下方の電極との間に電圧を かける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図 6 (a)の下の「電極と液体間の電 圧分布図」に示すようにすることで、単眼用レンズ 661のような大口径の 1つの液体レ ンズ部 182を構成することができる。即ち、この単眼用レンズ 661は左右対称形状で あるので、電圧分布も左右対称になっている。そして、両端にかける電圧を高くするこ とで、上記電子濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層 674との接触角が所定 の角度である単眼用レンズ 661を形成することができ、この電圧を変化させることで、 この単眼用レンズ 661の焦点距離等を変化させることができる。
[0176] 図 6 (b)には、液体レンズ部 182を構成するために使用しない液体 669を誘電体製 絶縁層 674の外周部に移動させ、それ以外の液体を使って、誘電体製絶縁層 674 上に多くの小さな複眼用レンズ 662を構成した状態を示す。複眼用レンズ 662は、図 2 (c)に示す複数のマイクロレンズから構成される液体レンズ部 182 (c)のレンズ数を より多くしたものに相当する。
[0177] なお、この例では、複眼用レンズとして小口径のレンズを 9個だけ示している力 こ の小口径のレンズの大きさや数は図示の便宜上のものであって、必ずしもこのような 大きさや数に限るものではなレ、。
[0178] この時、例えば、誘電体製絶縁層 674の上方の液体と下方の電極との間に電圧を かける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図 6 (b)の下の「電極と液体間の電 圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ 662のような小口径の多数の液体 マイクロレンズからなる液体レンズ部 182を構成することができる。
[0179] この複眼用レンズ 662を構成する 1つ 1つのマイクロレンズは左右対称形状である ので、電圧分布も 1つ 1つのマイクロレンズに対応して左右対称になっている。そして 、 1つ 1つのマイクロレンズを構成する両端にかける電圧を高くすることで、上記電子 濡れ性現象を利用し、液体と誘電体製絶縁層 674との接触角が所定の角度である 多数のマイクロレンズからなる複眼用レンズ 662を形成することができ、この電圧を変 化させることで、各複眼用レンズ 662を構成するマイクロレンズの焦点距離等を変化 させること力 Sでさる。
[0180] 次に、図 7を参照して、液体レンズ部 182を構成する液体を移動させると共に、その 液体の分布、即ち小滴の形状を変化させて、液体レンズ部 182を構成する液体マイ クロレンズの口径と数とを切り換える方法について説明をする。
[0181] 図 7 (a)には、液体レンズ部 182を構成する液体を比較的少なく使用し、誘電体製 絶縁層 774上に小さな（小口径の)複眼用レンズ 752を数多く形成した状態を示す。 なお、図 7 (a)の例では、口径が小さな複眼用レンズ 752を 9個だけ示している力 レ ンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずしもこのような大きさ や数に限るものではない。
[0182] また、この複眼用レンズ 752を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層 774の外周部に移動させ、使用しない液体 759としてプールする。図 7 (a)の例では 、複眼用レンズ 752を形成するために使用する液体は比較的少ないので、使用しな V、液体 759は比較的多くなる。この液体を移動させる方法に関しては上記のとおりで あるから、説明を省略する。
[0183] この時、例えば、誘電体製絶縁層 774の上方の液体と下方の電極との間に電圧を かける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図 7 (a)の下の「電極と液体間の電 圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ 752のような小口径の多数の液体 マイクロレンズからなる液体レンズ部 182を構成することができる。この多数の液体マ イク口レンズを形成する方法に関しては上記のとおりであるから、説明を省略する。
[0184] 図 7 (b)には、液体レンズ部 182を構成する液体を比較的多く使用し、誘電体製絶 縁層 774上に比較的大きな（大口径の)複眼用レンズ 762を比較的数少なく形成し た状態を示す。なお、図 7 (b)の例では、口径が大きな複眼用レンズ 762を 6個だけ 示しているが、レンズの大きさや数は図示するための便宜上のものであって、必ずし もこのような大きさや数に限るものではな!/、。
[0185] また、この複眼用レンズ 762を形成するために使用しない液体は、誘電体製絶縁層 774の外周部に移動させ、使用しない液体 769としてプールする。図 7 (b)の例では 、複眼用レンズ 762を形成するために使用する液体は比較的多いので、使用しない 液体 769は比較的少ない。この液体を移動させる方法に関しても上記のとおりである から、説明を省略する。
[0186] この時、例えば、誘電体製絶縁層 774の上方の液体と下方の電極との間に電圧を かける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を、図 7 (b)の下の「電極と液体間の電 圧分布図」に示すようにすることで、複眼用レンズ 762のような比較的大口径の比較 的少数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部 182を構成することができる。この 比較的少数の液体マイクロレンズを形成する方法に関しても上記のとおりであるから 、説明を省略する。
[0187] 図 7 (a)と図 7 (b)に示すような液体マイクロレンズの大きさ（口径）と数だけでなぐ 使用する液体の量を調節し、誘電体製絶縁層 774の上方の液体と下方の電極との 間に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を変化させることによって 、どのような大きさ（口径）の液体マイクロレンズであっても、どのような数であっても、 どのような焦点距離の液体マイクロレンズであっても、誘電体製絶縁層 774上に形成 することが可能である。
[0188] (実施の形態 3)
次に、図 8を参照して、液体レンズ部 182を構成する液体を内周と外周との間で液 体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ部 182の集光率を変化させ、 感度の制御を行う方法について説明をする。
[0189] 上記のとおり、誘電体製絶縁層 874の上方の液体と下方の電極との間に電圧をか ける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電磁的な制御 によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ、それによつ て、液体レンズ部 182を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から外周部へ、 或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液体量分布 を変えることができる。
[0190] 図 8 (a)は、このようにして、比較的多くの液体を内周部に集めた状態を表している 。比較的多くの液体が内周部に集められているので、外周部に集められている使用 しなレ、液体 859は比較的その量が少な!/、。
[0191] そして、誘電体製絶縁層 874の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図 8 (a) の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ 85 2に示すような比較的多くの液体マイクロレンズからなる液体レンズ部 182を形成する こと力 Sできる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であ つて、このような大きさや数に限るものではない。
[0192] 図 8 (a)に示すように、この複眼用レンズ 852は、撮像素子 186の比較的多くの部 分（ほとんど全ての範囲）を覆って!/、るので、この状態では比較的感度は高くなる。
[0193] また、図 8 (b)は、このようにして、比較的少ない液体を内周部に集めた状態を表し ている。比較的少ない液体が内周部に集められているので、外周部に集められてい る使用しなレ、液体 869は比較的その量が多!/、。
[0194] そして、誘電体製絶縁層 874の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図 8 (b) の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、複眼用レンズ 86 2に示すような比較的少ない数の液体マイクロレンズからなる液体レンズ部 182を形 成すること力 Sできる。なお、この液体マイクロレンズの大きさや数は図示の便宜上の一 例であって、このような大きさや数に限るものではな!/、。
[0195] 図 8 (b)に示すように、この複眼用レンズ 862は、撮像素子 186の比較的狭い範囲 だけを覆ってレ、るので、この状態では比較的感度は低くなる。
[0196] このようにレンズ制御部 184が制御することによって、液体レンズ部 182を構成する 液体を内周と外周との間で液体量分布を変えるように移動させると共に、液体レンズ 部 182の集光率を変化させ、感度の制御を行うことができる。
[0197] このようにして、液体レンズ部 182を複眼用レンズとして使用する時であっても、単 眼用レンズとして使用する時であっても、そのレンズが存在する撮像素子 186の範囲 を制御すること力 Sできる。従って、液体レンズ部 182を単眼レンズに切り換えて平面 画像を撮影する時においても、複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時にお いても、液体レンズ部 182を透過して撮像素子 186に照射される光量を制御すること が可能になる。
[0198] 次に、図 9を参照して、液体レンズ部 182の内周を厚くすることで内周の液体量を 上げ、液体レンズ部 182の内周の集光率を上げて内周部の感度を上げる方法と、液 体レンズ部 182の外周を厚くすることで外周の液体量を上げ、液体レンズ部 182の外 周の集光率を上げて外周部の感度を上げる方法について説明をする。
[0199] 液体レンズ部 182を構成する液体を、同心円状の内周部から外周部へ、或いは外 周部から内周部へ移動させ、内周と外周との間で液体量分布を変える方法に関して は上記と同様である。即ち、誘電体製絶縁層 814の上方の液体と下方の電極との間 に電圧をかける範囲と、その電圧の強さ、即ち電圧分布を高速に切り換えるという電 磁的な制御によって、液体の形状を変化させると同時に波動を起こさせることができ 、それによつて、液体レンズ部 182を構成する液体を、例えば同心円状の内周部から 外周部へ、或いは外周部から内周部へ移動させることができ、内周と外周との間で液 体量分布を変えることができる。
[0200] 図 9 (a)は、このようにして、幾分多くの液体を使用しない液体 819として撮像素子 1 86が存在しな!/、外周に集めた状態を示して!/、る。
[0201] 幾分多くの液体が使用しない液体 819として外周部に集められているので、撮像素 子 186が存在する領域に集められている液体は幾分その量が少ない。
[0202] そして、誘電体製絶縁層 814の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図 9 (a) の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図 9 (a)に示すよ うに、比較的口径が大きい複眼用レンズ 811を液体レンズ部 182の中心部に形成し 、比較的口径が小さな複眼用レンズ 812をその周囲で、使用しない液体 819よりも内 周部の撮像素子 186が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイク 口レンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限る ものではない。また、上記使用しない液体 819の量や撮像素子 186が存在する領域 に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決 定されるもので、必ずしも図 9 (a)に示す例に限るものではない。
[0203] 図 9 (a)に示すように、この液体レンズ部 182は中央部を厚くし、外周を薄くすること によって、中央部の液体量を上げて外周部の液体量を下げ、中央部の集光率を上 げて感度を上げると同時に、外周部の集光率を下げて感度を下げることができる。
[0204] このように形成した液体レンズ部 182によって、トンネルに出入した時のような光量 の変化が大きな場合でも、鮮明な映像を撮影することが可能になる。
[0205] また、図 9 (b)は、このようにして、幾分少ない液体を使用しない液体 829として撮像 素子 186が存在しな!/、外周に集めた状態を示して!/、る。
[0206] 幾分少な!/、液体が使用しな!/、液体 829として外周部に集められて!/、るので、撮像 素子 186が存在する領域に集められている液体は比較的その量が多い。
[0207] そして、誘電体製絶縁層 814の上方の液体と下方の電極との間に電圧を、図 9 (b) の下方に示す「電極と液体間の電圧分布図」のようにかけることで、図 9 (b)に示すよ うに、比較的口径が小さい複眼用レンズ 821を液体レンズ部 182の中心部に形成し 、比較的口径が大きな複眼用レンズ 822をその周囲で、使用しない液体 829よりも内 周部の撮像素子 186が存在する領域に形成することができる。なお、この液体マイク 口レンズの大きさや数は図示の便宜上の一例であって、このような大きさや数に限る ものではない。また、上記使用しない液体 829の量や撮像素子 186が存在する領域 に集められる液体の量は、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存して決 定されるもので、必ずしも図 9 (b)に示す例に限るものではない。
[0208] さらにまた、上記使用しない液体 819と使用しない液体 829の量や、上記図 9 (a)と 図 9 (b)に示す例における撮像素子 186が存在する領域に集められる液体の量の、 どちらの方がどの程度多いかも、これらの複数のマイクロレンズの大きさや数に依存 して決定されるもので、必ずしも上の例に上げるとおりに限るものではない。
[0209] 図 9 (b)に示すように、この液体レンズ部 182は中央部を薄くし、外周を厚くすること によって、中央部の液体量を下げて外周部の液体量を上げ、中央部の集光率を下 げて感度を下げると同時に、外周部の集光率を上げて感度を上げることができる。
[0210] このように形成した液体レンズ部 182によって、ワイド画像を撮影するような場合でも 、撮像素子 186の端や隅々まで、歪みのない映像を撮影することが可能になる。
[0211] (その他の実施の形態）
上記実施の形態では、液体レンズ部 182を構成する材料としては「液体」であるとし て説明した力 この材料は必ずしも液体に限るものではなぐ例えばゲル状の素材で あったり、粉体や固体等の素材であっても電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な 制御の組み合わせ等によって移動させることが可能なものであるならば、どのようなも のであっても構わない。
[0212] また、電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせ等が行われて 移動が必要な時にのみ、移動可能な状態になるものであっても構わない。
[0213] さらにまた、これらの液体レンズ部 182を構成する材料を移動させる方式は、上記 のように電磁的な制御や電磁的な制御と力学的な制御の組み合わせの他、液体レン ズ部 182を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレンズの形状を変化さ せる方式であっても構わなレ、。
[0214] このような液体レンズ部 182を含む周辺の環境を制御することによって間接的にレ ンズの形状を変化させる方式としては、例えば、液体レンズ部 182の周辺の気圧や 風圧を変化させたり、液体レンズ部 182の周囲を他の液体で充填し、この周囲に充 填された液体の圧力分布を変化させる方式等がある。
[0215] なお、図 14に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レン ズが重なることなく撮像素子領域に内接するようにしてもよい。これにより、小口径で はあるが各レンズ面全体の有効利用が可能となる。更に、図 15に示すように、液体レ ンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域 に内接するようにし、映像入力処理部 121、及び映像入力処理部 123は、当該重な り部分からの入力映像に対しては演算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補 正してもよい。これにより、大口径で解像度を高く設定することが可能となる。
[0216] また、図 16に示すように、液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レン ズが重なることなぐ撮像素子領域に外接するようにしてもよい。これにより、大口径で 解像度を高く設定することが可能となる。更に、液体レンズを複眼レンズに切り換えた 時、当該液体レンズが部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、映像入力 処理部 121、及び映像入力処理部 123は、重なり部分からの入力映像に対しては演 算処理を行うことにより、各レンズ分の映像を補正してもよい。これにより、大口径で解 像度を高く設定することが可能となる。
[0217] また、図 17に示すように、液体レンズを覆う当該液体レンズの外側のフタ部は、当 該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、又は気体で構成されていてもよ い。例えば、 VariOptics社製の液体レンズは、液体レンズが水からなり、液体レンズ を覆うフタ部が油である。これにより、これにより、分離境界面を形成することができる また、液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体とし て存在させる相転移制御部を更に備えることが好ましい。これにより、相転移後は、 重力による影響を固定にすることができる。
[0218] また、液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、 又は固体として存在させる相転移制御部を更に備えていてもよい。これにより、レンズ 配置を高速に行うことができる。
[0219] また、液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであってもよい。これにより、より省 電力に維持できる。
[0220] また、液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであってもよい。これにより、より 省電力に維持できる。
[0221] また、液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であってもよい。これにより、より省 電力に維持できる。
[0222] また、液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなぐ各レン ズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能であってもよい。これにより、レ ンズの形状変更による歪み補正や重力等の加速の影響を受けた場合にも対応でき
[0223] また、液体レンズの単眼、或いは複眼への切り換えを行う切り換え部は、図 18に示 すように、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在している撮 像素子領域の一部が故障して、複眼を構成しているレンズ画像の一部が使用できな い場合、使用可能な撮像素子領域のみに、液体レンズを配置してもよい。これにより 、撮像素子に故障部分が発生しても、取りこぼしなく映像を撮影することができる。
[0224] 上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技 術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成 を採用することが可能である。
産業上の利用可能性
[0225] 本発明によると、単眼レンズと複眼レンズとに切り換え可能な液体レンズを有し、液 体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影し、液体レンズを複眼レンズに切 り換えて立体画像を撮影することによって、複数のレンズを予め実装することなぐ電 磁的な制御部を実装するだけで複眼構造を実現し、動画像や静止画像を撮影する ことができる 3次元立体カメラ装置を提供することが可能になる。これによつて、 2次元 平面画像の撮影と 3次元立体画像の撮影の切り換えも、可動機構を必要としないた め、消費電力の削減や信頼性の向上を実現できる。さらに、小型で軽量な 3次元立 体力メラ装置を提供することができるので、その産業上の利用可能性は極めて高い。

Claims

請求の範囲
[1] カメラ装置であって、
単眼レンズと複眼レンズに切り換え可能な液体レンズと、
平面画像を撮影するために、前記液体レンズを単眼レンズに切り換え、立体画像を 撮影するために、前記液体レンズを複眼レンズに切り換える切り換え部とを備える、力 メラ装置。
[2] 前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時にはその光軸数と 光軸配置を変更することを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ装置。
[3] 前記液体レンズの光軸方向を変更する光軸制御部を更に備え、
前記光軸制御部は、当該液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影す る時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時のそれ ぞれに応じて、当該液体レンズの光軸方向を変更することを特徴とする、請求項 1又 は 2に記載のカメラ装置。
[4] 前記切り換え部は、前記液体レンズを単眼レンズに切り換えて平面画像を撮影する 時、及び当該液体レンズを複眼レンズに切り換えて立体画像を撮影する時に、当該 液体レンズを透過して撮像素子に照射される光量を制御することを特徴とする、請求 項 1〜3のいずれかに記載のカメラ装置。
[5] 撮像素子と前記液体レンズとの間隔を変化させる移動部を更に備え、
前記移動部は、撮像素子と前記液体レンズとの間隔を制御することを特徴とする、 請求項 1〜4のいずれかに記載のカメラ装置。
[6] 記録部を更に備え、
前記記録部は、前記液体レンズによって撮影された動画像または静止画像の何れ か或いは両方を記録することを特徴とする、請求項 1〜5のいずれかに記載のカメラ 装置。
[7] 前記切り換え部は、前記液体レンズを構成する液体を同心円状に内周部と外周部 との間で移動させることによって単眼レンズと複眼レンズとを切り換えることを特徴とす る、請求項 1〜6のいずれかに記載のカメラ装置。
[8] 前記複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、 前記切り換え部は、前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させること によって前記マイクロレンズの数を切り換えることを特徴とする、請求項 7に記載の力 メラ装置。
[9] 前記液体は、電磁的な制御によって移動することを特徴とする、請求項 7又は 8に 記載のカメラ装置。
[10] 前記液体は、前記液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とに よって移動することを特徴とする、請求項 7又は 8に記載のカメラ装置。
[11] 電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返して 電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こさせること で当該液体を移動させる電磁制御部を更に備えることを特徴とする、請求項 9又は 1 0に記載のカメラ装置。
[12] 前記液体レンズの外周部は、集光に使用されないことを特徴とする、請求項 7〜； 11 の!/、ずれかに記載のカメラ装置。
[13] 前記切り換え部は、前記液体レンズを構成する液体を内周部と外周部とで液体量 分布を変えるように移動させることで、当該液体レンズの集光率を変化させて、感度 の制御を行うことを特徴とする、請求項 7又は 8に記載のカメラ装置。
[14] 前記切り換え部は、前記外周部の液体量を下げることで前記液体レンズの外周部 の集光率を下げて感度を下げることを特徴とする、請求項 13に記載のカメラ装置。
[15] 前記切り換え部は、前記液体レンズの前記外周部を薄くすることで、前記外周部の 液体量を下げることを特徴とする、請求項 14に記載のカメラ装置。
[16] 前記切り換え部は、前記外周部の液体量を上げることで前記液体レンズの外周部 の集光率を上げて感度を上げることを特徴とする、請求項 13に記載のカメラ装置。
[17] 前記切り換え部は、前記液体レンズの前記外周部を厚くすることで、前記外周部の 液体量を上げることを特徴とする、請求項 16に記載のカメラ装置。
[18] 前記液体量分布は、前記液体レンズの内周部と外周部とに加える電圧を変化させ て前記液体レンズの形状が変わることで変化することを特徴とする、請求項 13〜 17 の!/、ずれかに記載のカメラ装置。
[19] 前記切り換え部は、前記液体レンズにおいて集光のために使用しない液体を当該 液体レンズの集光に使用する領域の外側に移動させることを特徴とする、請求項 7〜
18のいずれかに記載のカメラ装置。
[20] 前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズ が重なることなく撮像素子領域に内接するようにすることを特徴とする、請求項 1に記 載のカメラ装置。
[21] 映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズ が部分的に重ねて撮像素子領域に内接するようにし、
前記映像入力処理部は、当該重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行 うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ 装置。
[22] 前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズ が重なることなぐ撮像素子領域に外接するようにすることを特徴とする、請求項 1に 記載のカメラ装置。
[23] 映像入力処理部を更に備え、
前記切り換え部は、前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた時、当該液体レンズ が部分的に重ねて撮像素子領域に外接するようにし、
前記映像入力処理部は、前記重なり部分からの入力映像に対しては演算処理を行 うことにより、各レンズ分の映像を補正することを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ 装置。
[24] 前記液体レンズの外側は、当該液体レンズよりも比重の小さい液体、ゲル状物質、 又は気体で構成されることを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ装置。
[25] 前記液体レンズを切り換え時のみ液体として存在させ、切り換え時以外は固体とし て存在させる相転移制御部を更に備えることを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ 装置。
[26] 前記液体レンズを切り換え時のみ気体として存在させ、切り換え時以外は液体、又 は固体として存在させる相転移制御部を更に備えることを特徴とする、請求項 1に記 載のカメラ装置。
[27] 前記液体レンズは、電源オフ時には単眼レンズであることを特徴とする、請求項 1に 記載のカメラ装置。
[28] 前記液体レンズは、電源オフ時には、複眼レンズであることを特徴とする、請求項 1 に記載のカメラ装置。
[29] 前記液体レンズは、電源オフ時には、平板形状であることを特徴とする、請求項 1に 記載のカメラ装置。
[30] 前記液体レンズは、各レンズ中心に対して対称型のレンズ形状のみでなぐ各レン ズ中心に対して非対称なレンズ形状としても制御可能なことを特徴とする、請求項 1 に記載のカメラ装置。
[31] 前記切り換え部は、平面画像及び立体画像を撮像するために、切り換え部の存在 してレ、る撮像素子領域の一部が故障して、複眼を構成してレ、るレンズ画像の一部が 使用できない場合、使用可能な撮像素子領域のみに、前記液体レンズを配置するこ とを特徴とする、請求項 1に記載のカメラ装置。
[32] 入射した光を屈折させる液体を備え、
前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって単眼レンズ と複眼レンズとを切り換える、液体レンズ。
[33] 前記複眼レンズは複数のマイクロレンズで構成され、
前記液体を同心円状に内周部と外周部との間で移動させることによって前記マイクロ レンズの数を切り換えることを特徴とする、請求項 20に記載の液体レンズ。
[34] 前記液体は、電磁的な制御によって移動することを特徴とする、請求項 20又は 21 に記載の液体レンズ。
[35] 前記液体は、前記液体レンズを回転させることで生じる遠心力と電磁的な制御とに よって移動することを特徴とする、請求項 20又は 21に記載の液体レンズ。
[36] 電圧と磁場の少なくとも一方のオンオフ或いは昇降を径方向に連続的に繰り返すこ とによって電磁的な制御を行い、当該電磁的な制御によって前記液体に波動を起こ させることで当該液体を移動させることを特徴する、請求項 22又は 23に記載の液体 レンズ。
[37] 液体レンズを使用する撮像方法であって、 前記液体レンズを単眼レンズまたは複眼レンズに切り換え、
前記液体レンズを単眼レンズに切り換えた状態で平面画像を撮影し、 前記液体レンズを複眼レンズに切り換えた状態で立体画像を撮影する、撮像方法
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