特開 2024-68499 光学装置及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068499

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】光学装置及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 19/07 20210101AFI20240513BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240513BHJP

   G03B 37/04 20210101ALI20240513BHJP

   G03B 9/08 20210101ALI20240513BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20240513BHJP

   H04N 23/698 20230101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

G03B19/07

G03B15/00 W

G03B37/04

G03B9/08 C

H04N23/55

H04N23/698

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179009

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100132045

【弁理士】

【氏名又は名称】坪内 伸

(72)【発明者】

【氏名】菅原 俊

【テーマコード（参考）】

2H054

2H059

2H081

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H054BB05

2H059BA03

2H059CA00

2H081AA41

2H081AA68

2H081AA72

5C122FA02

5C122FB02

5C122FB03

5C122FB11

5C122FH20

5C122HA86

5C122HB01

(57)【要約】

【課題】広範囲且つ拡大された光学情報を生成する。
【解決手段】光学装置１６は光学系１１と光学素子１３とを有する。光学系１１は入射する第１の光を結像させる。光学素子１３は第２の光を複数の領域ａ１、ａ２を介して第１の光の結像領域に導く。複数の領域ａ１、ａ２は光軸ＯＸ方向に沿って光学素子１３を分ける。複数の領域ａ１、ａ２は物体側の領域ａ２と像側の領域ａ１とを含む。物体側の領域ａ２を介する第２の光の結像領域と像側の領域ａ１を介する第２の光の結像領域とが重複する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射する第１の光を結像させる光学系と、
前記光学系の光軸と前記光学系に入射する主光線とのなす角度が前記第１の光と異なる第２の光を前記光学系の光軸方向に沿って物体側の領域と該物体側の領域より像側に位置する像側の領域とを含んで分けられる複数の領域を介して前記第１の光の結像領域に導く光学素子と、を備え、
前記物体側の領域を介する前記第２の光の結像領域と前記像側の領域を介する前記第２の光の結像領域とが重複する
光学装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光学装置において、
前記複数の領域の中で、物体側の領域に入射する前記第２の光は、該領域より像側に位置する領域を介して前記第１の光の結像領域に到達する
光学装置。

【請求項3】

請求項１に記載の光学装置において、
前記複数の領域の中で、物体側の領域に入射する前記第２の光は、該領域より像側に位置する領域を介さずに前記第１の光の結像領域に到達する
光学装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置において、
前記複数の領域の中で、少なくとも最も物体側に位置する領域では、該領域に向かって進行する前記第２の光の該領域からの出射と出射停止とを切替可能である
光学装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置において、
前記複数の領域の領域別に、該領域に向かって進行する前記第２の光の該領域からの出射と出射停止とを切替可能である
光学装置。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置において、
前記光学素子は、前記光学系に入射した前記第２の光の少なくとも一部を反射して前記第１の光の結像領域内に導くミラーである
光学装置。

【請求項7】

請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置と、
前記第１の光の結像領域と撮像領域とが重なるように配置されている撮像素子と、
前記撮像素子が撮像により生成する画像信号に相当する画像を、前記撮像領域に対応する前記光学系の直接画角内の物点に対応する直接画像成分と、前記直接画角外の物点に対応する間接画像成分とに分離するコントローラと、を備える
撮像装置。

【請求項8】

請求項７に記載の撮像装置において、
前記間接画像成分は、前記複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像成分を含み、
複数の画像成分のそれぞれに対応する物点は、前記光学系を介して最初に前記第２の光が入射する領域に対応する
撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学装置及び撮像装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

観察対象を結像させる撮像光学系は、焦点距離、画角等の多様な物性を有する。焦点距離が長くなると、観察対象が拡大化された像が形成されるので、遠方の観察対象の詳細な光学情報、言換えると拡大された光学情報が得られる。画角は広角化するほど、広範囲に位置する観察対象の光学情報が得られる。しかし、焦点距離と画角とはトレードオフの関係があり、焦点距離が長くなると画角は狭角化し、焦点距離が短くなると画角は広角化する。

【0003】

それゆえ、状況に応じて望まれる光学情報を得られるように焦点距離の調整が行われている。例えば、撮像光学系に含まれるズームレンズを変位させることにより、焦点距離の調整が行われる。又、複数の単焦点レンズを切替えることにより、焦点距離の調整が行われる（特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１―３１１８３２号公報

【特許文献2】特開２００４―２７９５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１、２においては、焦点距離の切替えにより、拡大された光学情報及び広範囲の光学情報が別々に提供され得る。しかし、広範囲且つ拡大された光学情報を同時に得ることはできなかった。

【0006】

かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、広範囲且つ拡大された光学情報を生成させる光学装置及び撮像装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の観点による光学装置は、
入射する第１の光を結像させる光学系と、
前記光学系の光軸と前記光学系に入射する主光線とのなす角度が前記第１の光と異なる第２の光を前記光学系の光軸方向に沿って物体側の領域と該物体側の領域より像側に位置する像側の領域とを含んで分けられる複数の領域を介して前記第１の光の結像領域に導く光学素子と、を備え、
前記物体側の領域を介する前記第２の光の結像領域と前記像側の領域を介する前記第２の光の結像領域とが重複する。

【0008】

第２の観点による撮像装置は、
入射する第１の光を結像させる光学系と、前記光学系の光軸と前記光学系に入射する主光線とのなす角度が前記第１の光と異なる第２の光を前記光学系の光軸方向に沿って物体側の領域と該物体側の領域より像側に位置する像側の領域とを含んで分けられる複数の領域を介して前記第１の光の結像領域に導く光学素子と、を有し、前記物体側の領域を介する前記第２の光の結像領域と前記像側の領域を介する前記第２の光の結像領域とが重複する光学装置と、
前記第１の光の結像領域と撮像領域とが重なるように配置されている撮像素子と、
前記撮像素子が撮像により生成する画像信号に相当する画像を、前記撮像領域に対応する前記光学系の直接画角内の物点に対応する直接画像成分と、前記直接画角外の物点に対応する間接画像成分とに分離するコントローラと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、広範囲且つ拡大された光学情報が生成され得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す構成図である。

【図2】図１の撮像素子及び光学系の物性を説明するための図である。

【図3】図１の撮像領域に到達する像を説明する概念図である。

【図4】図１の撮像光学系を通過して最初に第１の領域に入射する光束の撮像領域に到達するまでの軌跡を示す図である。

【図5】図１の撮像光学系を通過して最初に第２の領域に入射する光束の撮像領域に到達するまでの軌跡を示す図である。

【図6】図１の撮像領域に到達する重畳画像が形成される状況を説明する概念図である。

【図7】図１の光学素子の全領域を出射停止にした状態で撮像領域に到達する被写体光束を説明する概念図である。

【図8】図１の光学素子の第１の領域を出射且つ第２の領域を出射停止にした状態で撮像領域に到達する被写体光束を説明する概念図である。

【図9】図１の光学素子の全領域を出射状態にした状態で撮像領域に到達する被写体光束を説明する概念図である。

【図10】図１のコントローラにより重畳画像から復元画像を生成する過程を説明するための概念図である。

【図11】図１のコントローラが実行する第１の撮像処理を説明するためのフローチャートである。

【図12】図１のコントローラが実行する第２の撮像処理を説明するためのフローチャートである。

【図13】第２の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す構成図である。

【図14】図１３のコントローラが実行する第２の撮像処理を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面に示す構成要素において、同じ構成要素には同じ符号を付す。

【0012】

図１に示すように、本開示の第１の実施形態に係る光学装置１６を含む撮像装置１０は、光学装置１６、撮像素子１２、及びコントローラ１４を含んで構成される。光学装置１６は、撮像光学系（光学系）１１及び光学素子１３を含んで構成される。

【0013】

撮像光学系１１は、入射する被写体光束を結像させる。撮像光学系１１は、結像領域ｉａに、入射する第１の光を結像させる。第１の光は、撮像光学系１１単体の画角内に位置する物点が放射する光であってよい。結像領域ｉａは、例えば、中心が撮像光学系１１の光軸ｏｘと交差する三次元空間上の仮想の平面又は曲面であってよい。以後、撮像光学系１１単体の画角、言換えると光学素子１３を含まない構成における撮像光学系１１の画角を、直接画角とも呼ぶ。撮像光学系１１は、位置の異なる物点から放射する光束を、単体で、言換えると光学素子１３無しで、異なる像点に結像させる光学素子によって構成される。撮像光学系１１を構成する光学素子は、例えば、レンズ、ミラー、絞り等である。

【0014】

撮像光学系１１は、像側テレセントリックでなくてよい。言換えると、撮像光学系１１を通過する任意の光束の主光線の光軸に対する角度は０°より大きくてよい。又は、撮像光学系１１は、像側テレセントリックであってよい。

【0015】

光学素子１３は、撮像光学系１１に入射する第２の光を、結像領域ｉａに導く。第２の光は、撮像光学系１１の光軸ｏｘと撮像光学系１１に入射する主光線とのなす角度が第１の光と異なる。第２の光は、撮像光学系１１の画角外、言換えると直接画角の外に位置する物点が放射する光であってよい。したがって、第２の光の主光線と光軸ｏｘとのなす角度は、第１の光の主光線と光軸ｏｘとのなす角度より大きくてよい。主光線は、撮像光学系１５の開口絞りの中心を通る光線、撮像光学系１５の入射瞳の中心を通る光線、及び任意の一つの物点から放射され撮像光学系１５に入射する光束の中心の光線のいずれかであってよい。更に、光学素子１３は、撮像光学系１１を通過した第２の光を結像領域ｉａに結像させてよい。

【0016】

光学素子１３は、撮像装置１０において撮像光学系１１の光軸方向に沿って分けられる複数の領域を有する。光学素子１３は、例えば、第１の領域（像側の領域）ａ１及び第２の領域（物体側の領域）ａ２の２つの領域を有する。第１の領域ａ１は、第２の領域ａ２より像側に位置してよい。光学素子１３は、前述の第２の光を複数の領域を介して、言換えると複数の領域のいずれかに入射及び出射させて、結像領域ｉａに導く。光学素子１３は、後述するように、複数の領域にそれぞれ入射する第２の光を結像領域ｉａ内に導く。又、第１の実施形態において、光学素子１３は、後述するように、複数の領域の中で物体側に位置する領域に入射する第２の光を、当該領域より像側に位置する領域を介して、結像領域ｉａに到達させる。

【0017】

光学素子１３は、撮像光学系１１に入射した第２の光の少なくとも一部を反射して結像領域ｉａに導くミラーであってよい。ミラーの反射面は、矩形の撮像領域ｒａのいずれかの辺に平行であってよい。第１の実施形態においては、ミラーの反射面は、更に撮像光学系１１の光軸ｏｘに平行であってよい。又は、ミラーの反射面は、光軸ｏｘに平行でなくてよい。

【0018】

光学素子１３は、撮像光学系１１の光軸ｏｘ方向から見て、当該撮像光学系１１の射出瞳の外側に位置してよい。更に詳細には、反射面が射出瞳の外側に位置するように、光学素子１３は撮像光学系１１に対して配置されてよい。又は、ミラーは、光軸ｏｘ方向から見て、射出瞳の内側に位置してよい。特に、後述する撮像素子１２の撮像領域ｒａが瞳径より小さい構成においては、ミラーが射出瞳の内側に位置してよい。

【0019】

第１の実施形態において、ミラーである光学素子１３は、複数の平面ミラーを含む。複数の平面ミラーの中の少なくとも１組に属する２つの平面ミラーは、反射面が互いに対向し平行になるように位置してよい。平面ミラーと撮像素子１２の撮像領域ｒａの外縁とは、当該平面ミラーの法線方向において密接していてよい。又は、平面ミラーと撮像領域ｒａの外縁とは平面ミラーの法線方向において密接せずに隙間を有していてよい。

【0020】

図２に示すように、反射面が互いに平行な２つの平面ミラーそれぞれと、光軸ｏｘとの間隔Ｈが等しくてよい。互いに平行な２つの平面ミラー、撮像光学系１１、及び撮像素子１２は、ＣＲＡ≦ｔａｎ^－１（２Ｈ／Ｂ）を満たすように設計され、配置されてよい。ＣＲＡは、光軸ｏｘから直接画角の３／２倍の角度における物点ｐｐから放射される第２の光の撮像光学系１１による主光線の光軸ｏｘに対する角度である。Ｂは、撮像光学系１１のバックフォーカスである。

【0021】

撮像装置１０において、光学素子１３の内面と、物点ｐｐから放射されて、光学素子１３がない場合に光軸ｏｘから２Ｈ又は３Ｈ離れた位置に結像する第２の光の撮像光学系１１による主光線との交点の位置が、光軸ｏｘ方向における第１の領域ａ１及び第２の領域ａ２の境界位置であってよい。

【0022】

後述するように撮像装置１０内における撮像素子１２の配置と上述のような構成との組合せにより、図３に示すように、結像領域ｉａには、直接画角内の物点、言換えると第１の光を放射する物点に対応する直接画像成分ｉｍｄが光学素子１３を介することなく到達する。直接画角内の物点に対応する直接画像成分ｉｍｄとは、より具体的には、直接画角内に位置する被写体像に相当する。又、結像領域ｉａには、直接画角外の物点、言換えると第２の光を放射する物点に対応する間接画像成分ｉｍｉが光学素子１３を介して少なくとも１回反転して到達する。直接画角外の物点に対応する間接画像成分ｉｍｉとは、より具体的には、直接画角外に位置する被写体像に相当する。

【0023】

間接画像成分ｉｍｉは、複数の画像成分を含む。例えば、間接画像成分ｉｍｉは、第１の画像成分ｉｍ１及び第２の画像成分ｉｍ２を含む。複数の画像成分のそれぞれに対応する物点は、撮像光学系１１を介して最初に第２の光が入射する領域に対応する。例えば、第１の画像成分ｉｍ１は、撮像光学系１１の通過後に最初に光学素子１３の第１の領域ａ１に入射する第２の光に対応する画像成分である。第２の画像成分ｉｍ２は、撮像光学系１１の通過後に最初に光学素子１３の第２の領域ａ２に入射する第２の光に対応する画像成分である。

【0024】

上述のような構成である２つの平面ミラーである光学素子１３において、図４に示すように、複数の領域の中で最も像側に位置する領域である第１の領域ａ１に入射する第２の光は、第１の領域ａ１において反射することにより、結像領域ｉａに到達する。又、図５に示すように、複数の領域の中で物体側に位置する第２の領域ａ２に入射する第２の光は、第２の領域ａ２で反射して、第２の領域ａ２より像側に位置する第１の領域ａ１を介して、更に具体的には反射することにより、結像領域ｉａに到達する。したがって、第２の領域ａ２を介する第２の光の結像領域ｉａと、第１の領域ａ１を介する第２の光の結像領域ｉａとは重複する。

【0025】

又、上述のような構成により、図６に示すように、直接画像成分ｉｍｄと、光学素子１３がミラーである構成において１回反転した第１の画像成分ｉｍ１と、２回反転した第２の画像成分ｉｍ２が結像領域ｉａにおいて重畳する。第１の実施形態では、このような構成により光学素子１３は、複数の領域（第１の領域ａ１、第２の領域ａ２）にそれぞれ入射する第２の光を結像領域ｉａ内の同じ位置に導き得る。したがって、後述するように撮像装置１０内に配置された撮像素子１２は、直接画像成分ｉｍｄと、反転した第１の画像成分ｉｍ１と、第２の画像成分ｉｍ２との重畳画像ｏｌｉｍを撮像する。

【0026】

光学素子１３の複数の領域の中で、少なくとも最も物体側に位置する第２の領域ａ２は、当該領域に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能であってよい。光学素子１３の複数の領域別に、当該領域に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能であってよい。例えば、光学素子１３の光軸ｏｘ側の表面に領域別に開閉可能な切替素子が設けられてよい。切替素子は、例えばシャッタである。シャッタを開閉することにより、シャッタに対向する領域への第２の光の入射と遮光とが切替えられる。当該領域への第２の光の入射と遮光との切替により、当該領域に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とが切替えられてよい。シャッタは機械的な機構を有するものであってもよく、液晶を用いたものであってもよい。又は、シャッタは、例えば、ＭＥＭＳミラーのように、反射方向を変えることにより出射及び出射停止を切替可能な機構であってよい。

【0027】

撮像素子１２は、撮像領域ｒａ内に結像する像を撮像する。撮像素子１２は、撮像装置１０において、光学装置２１の結像領域ｉａと撮像領域ｒａとが重なるように配置されていてよい。したがって、撮像素子１２の撮像領域ｒａは直接画角に対応してよい。直接画角は、光学素子１３を介することなく撮像領域ｒａ内に結像する物点の範囲に相当する画角であってよい。撮像領域ｒａには、撮像光学系１１の直接画角内から撮像光学系１１に入射する第１の光である光束の少なくとも一部が結像してよい。又、撮像領域ｒａには、撮像光学系１１の直接画角の外から撮像光学系１１に入射し光学素子１３を介する第２の光である光束の少なくとも一部が結像してよい。

【0028】

撮像素子１２は、可視光、赤外線及び紫外線等の不可視光による像を撮像可能であってよい。撮像素子１２は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等である。撮像素子１２は、カラーイメージセンサであってよい。言換えると、撮像素子１２の撮像領域ｒａに配置される複数の画素は、例えばＲＧＢのカラーフィルタによって撮像領域ｒａ内で均等に分布するように覆われてよい。撮像素子１２は、撮像により受光する画像に相当する画像信号を生成する。撮像素子１２は、３０ｆｐｓ等の所定のフレームレートで画像信号を生成してよい。

【0029】

撮像素子１２では、光学素子１３が設けられる側の撮像領域ｒａの外縁は、撮像光学系１１の射出瞳の外縁よりも外側に位置してよい。射出瞳の外縁より外側とは、撮像光学系１１の光軸ｏｘを基準として外側であることを意味する。前述のように、撮像領域ｒａは、矩形であってよい。

【0030】

コントローラ１４は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含んで構成される。プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等であってもよい。コントローラ１４は、撮像素子１２から取得する画像信号に画像処理を施してよい。

【0031】

コントローラ１４は、撮像装置１０が切替素子を有さない構成及び切替素子を有する構成のいずれであっても、直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉのすべてを重畳させた重畳画像ｏｌｉｍを撮像するように撮像素子１２を制御してよい。

【0032】

コントローラ１４は、撮像装置１０が切替素子を有する構成において、任意の領域を変更しながら当該任意の領域を含めた撮像素子１２側の全領域を出射可能且つ当該全領域以外の領域を出射停止に切替えた状態での撮像を実行するように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。更に、コントローラ１４は、撮像装置１０が切替素子を有する構成において、全領域を出射停止に切替えた状態で撮像を実行するように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。

【0033】

例えば、１フレームの画像の撮像のために、コントローラ１４は、直接画像成分ｉｍｄのみの撮像、直接画像成分ｉｍｄ及び第１の画像成分ｉｍ１の重畳画像の撮像、並びに直接画像成分ｉｍｄ、第１の画像成分ｉｍ１、及び第２の画像成分ｉｍ２の重畳画像の撮像を連続して行うように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。図７に示すように、光学素子１３の全領域を出射停止に切替えた状態で撮像を実行させることにより、直接画像成分ｉｍｄのみが撮像される。図８に示すように、光学素子１３の第２の領域ａ２のみを出射停止に切替えた状態で撮像を実行させることにより、直接画像成分ｉｍｄ及び第１の画像成分ｉｍ１の重畳画像が撮像される。図９に示すように、光学素子１３の全領域を出射に切替えた状態で撮像を実行させることにより、直接画像成分ｉｍｄ、第１の画像成分ｉｍ１、及び第２の画像成分ｉｍ２の重畳画像ｏｌｉｍが撮像される。

【0034】

図１０に示すように、コントローラ１４は、画像処理により、画像信号に相当する重畳画像ｏｌｉｍを、直接画像成分ｉｍｄと、間接画像成分ｉｍｉとに分離する画像処理を施してよい。間接画像成分ｉｍｉは、複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像成分を含んでよい。具体的には、間接画像成分ｉｍｉは、第１の領域ａ１及び第２の領域ａ２にそれぞれ対応する第１の画像成分ｉｍ１及び第２の画像成分ｉｍ２を含んでよい。コントローラ１４は、例えば、独立成分分析、ウェーブレット法、画像分離モデル等の画像処理方法の適用により、重畳画像ｏｌｉｍを分離する。画像分離モデルは、例えば、事前に、複数の画像を重ねた重畳画像を作成し、当該重畳画像に対して、複数の画像を正解として学習させることにより構築されるモデルである。画像分離モデルは、Ｅｎｃｏｄｅｒ－Ｄｅｃｏｄｅｒモデルのように画像を生成するｇｅｎｅｒａｔｏｒと、生成された画像が偽画像かどうか判定するｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒとを競わせて、その関係を反映したペア画像を生成するＰｉｘ－ｔｏ－Ｐｉｘを適用したモデルであってよい。コントローラ１４は、分離した直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉを結合させることにより、復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。

【0035】

コントローラ１４は、任意の領域を変更しながら当該任意の領域を含めた撮像素子１２側の全領域を出射可能且つ当該全領域以外の領域を出射停止に切替えた状態での撮像を実行する場合、上述の方法とは異なる方法で復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。例えば、コントローラ１４は、光学素子１３の全領域を出射の状態にして撮像した画像、言換えると直接画像成分ｉｍｄ及び全間接画像成分ｉｍｉの重畳画像ｏｌｉｍから、最も物体側の領域を出射停止の状態にして撮像した画像を減じることにより、最も物体側の領域に入射する光束が結像する画像成分を生成する。例えば、コントローラ１４は、複数の領域が第１の領域ａ１及び第２の領域ａ２である構成において、直接画像成分ｉｍｄ、第１の画像成分ｉｍ１、及び第２の画像成分ｉｍ２の重畳画像ｏｌｉｍから、直接画像成分ｉｍｄ及び第１の画像成分ｉｍ１の重畳画像を減じることにより、第２の画像成分ｉｍ２を生成する。コントローラ１４は、生成した第２の画像成分ｉｍ２が互いに対向するミラーそれぞれに反射された画像成分を重畳した画像である構成では、上述の分離処理を適用して２つの画像成分に分離してよい。コントローラ１４は、第２の画像成分ｉｍ２と類似した方法で、第１の画像成分ｉｍ１を生成してよい。コントローラ１４は、分離した直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉを結合させることにより、復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。

【0036】

コントローラ１４は、復元画像ｒｃｉｍを用いて、撮像装置１０周辺において撮像された被写体の測距を行ってよい。コントローラ１４は、例えば、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ）に基づいて、復元画像ｒｃｉｍを用いて測距を行う。コントローラ１４は、運動視差法（ＳＬＡＭ：Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ、Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｔｅｒｅｏ）、Ｄｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｎｇに基づく分離モデル、足元測距法等に基づいて、復元画像ｒｃｉｍを用いた測距を行ってよい。足元測距法は、被写体像の下端が地面に位置することを前提として画像座標に基づいて３次元座標を算出する方法である。

【0037】

コントローラ１４は、復元画像ｒｃｉｍの各アドレスに対応する距離に基づいて、距離画像を生成してよい。距離画像は、各画素の画素値が距離に対応した画像である。コントローラ１４は、距離画像を外部機器に付与してよい。

【0038】

次に、第１の実施形態においてコントローラ１４が実行する、第１の撮像処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。第１の撮像処理は、切替素子を有さない撮像装置１０又は切替素子を有しながら全領域を出射可能な状態で撮像を行う撮像装置１０に対して実行される。第１の撮像処理は、例えば、周期的に開始する。

【0039】

ステップＳ１００において、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像領域ｒａに結像する被写体光束を撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ１０１に進む。

【0040】

ステップＳ１０１では、コントローラ１４は、ステップＳ１００において撮像した画像を、直接画像成分ｉｍｄ、第１の画像成分ｉｍ１、及び第２の画像成分ｉｍ２に分離する。分離後、プロセスはステップＳ１０２に進む。

【0041】

ステップＳ１０２では、コントローラ１４は、ステップＳ１０１において分離した直接画像成分ｉｍｄ、第１の画像成分ｉｍ１、及び第２の画像成分ｉｍ２を結合することにより、復元画像ｒｃｉｍを生成する。更に、コントローラ１４は、復元画像ｒｃｉｍを撮像装置１０に設けられるメモリに格納する。生成後、第１の撮像処理は終了する。

【0042】

次に、第１の実施形態においてコントローラ１４が実行する、第２の撮像処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。第２の撮像処理は、切替素子を有する撮像装置１０による１フレームの画像生成のために、複数の領域における出射停止を切替ながら撮像を行う処理であって、例えば、周期的に開始する。

【0043】

ステップＳ２００において、コントローラ１４は、光学素子１３の全領域を出射可能にさせるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ２０１に進む。

【0044】

ステップＳ２０１では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ２０２に進む。

【0045】

ステップＳ２０２では、コントローラ１４は、光学素子１３の第２の領域ａ２を出射停止させるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ２０３に進む。

【0046】

ステップＳ２０３では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ２０４に進む。

【0047】

ステップＳ２０４では、コントローラ１４は、光学素子１３の第１の領域ａ１及び第２の領域ａ２を出射停止させるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ２０５に進む。

【0048】

ステップＳ２０５では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ２０６に進む。

【0049】

ステップＳ２０６では、コントローラ１４は、ステップＳ２０１において撮像した画像から、ステップＳ２０３において撮像した画像を減じることにより、第２の画像成分ｉｍ２を分離する。分離後、プロセスはステップＳ２０７に進む。

【0050】

ステップＳ２０７では、コントローラ１４は、ステップＳ２０３において撮像した画像から、ステップＳ２０５において撮像した画像を減じることにより、第１の画像成分ｉｍ１を分離する。分離後、プロセスはステップＳ２０８に進む。

【0051】

ステップＳ２０８では、コントローラ１４は、ステップＳ２０３において撮像した画像から、ステップＳ２０７において分離した第１の画像成分ｉｍ１を減じることにより、直接画像成分ｉｍｄを分離する。分離後、プロセスはステップＳ２０９に進む。なお、ステップＳ２０５において撮像した画像を直接画像成分ｉｍｄと認定する構成においては、ステップＳ２０８が省略されてよい。

【0052】

ステップＳ２０９では、コントローラ１４は、ステップＳ２０７において分離した第２の画像成分ｉｍ２、ステップＳ２０８において分離した第１の画像成分ｉｍ１、及びステップＳ２０８において分離した直接画像成分ｉｍｄを用いて、復元画像ｒｃｉｍを生成する。更に、コントローラ１４は、復元画像ｒｃｉｍを撮像装置１０に設けられるメモリに格納する。格納後、第２の撮像処理は終了する。

【0053】

以上のような構成の第１の実施形態の光学装置１６は、第１の光を結像領域ｉａに結像させる撮像光学系１１と、撮像光学系１１の光軸ｏｘ方向に沿って分けられる複数の領域ａ１、ａ２を有し、撮像光学系１１の光軸ｏｘと撮像光学系１１に入射する主光線とのなす角度が第１の光と異なる第２の光を複数の領域ａ１、ａ２を介して結像領域ｉａに導く光学素子１３を備え、光学素子１３は複数の領域ａ１、ａ２にそれぞれ入射する第２の光を結像領域ｉａ内の同じ位置に導く。このような構成により、光学装置１６は、焦点距離が比較的長い撮像光学系１１を採用しながら、当該焦点距離に対応する画角より広角の範囲の光学情報を含む画像を結像領域ｉａに導き得る。したがって、光学装置１６は、広範囲かつ拡大された光学情報を生成させ得る。

【0054】

又、第１の実施形態の光学装置１６では、複数の領域ａ１、ａ２の中で物体側の領域ａ２に入射する第２の光は当該領域ａ２より像側に位置する領域ａ１を介して結像領域ｉａに到達する。このような構成により、光学装置１６は、物体側の領域ａ２に入射する第２の光である光束の一部のケラレによる光量の低下を低減させながら、結像領域ｉａに到達させ得る。したがって、光学装置１６は、物体側の領域ａ１に対応する画像成分ｉｍ２の輝度の低下を低減し得る。

【0055】

又、第１の実施形態の光学装置１６では、複数の領域ａ１、ａ２の中で、少なくとも最も物体側に位置する領域ａ２では、当該領域ａ２に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能である。このような構成により、光学装置１６では、当該領域ａ２の出射状態で撮像した画像及び当該領域ａ２の出射停止状態で撮像した画像との差分を算出することにより、当該領域ａ２に対応する画像成分ｉｍ２を高精度で分離させ得る。

【0056】

又、第１の実施形態の光学装置１６では、複数の領域ａ１、ａ２の領域別に、当該領域ａ１、ａ２に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能である。このような構成により、光学装置１６は、高い分離精度で画像成分を分離させ得る。

【0057】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、画像信号に相当する画像を、直接画像内の物点に対応する直接画像成分ｉｍｄと、直接画角外の物点に対応する間接画像成分ｉｍｉとに分離するコントローラ１４を備える。このような構成により、撮像装置１０は、複数の画像成分が重畳した重畳画像ｏｌｉｍの重畳を解消させた画像を生成し得る。

【0058】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、光学素子１３は撮像光学系１１に入射した第２の光の少なくとも一部を反射して結像領域ｉａ内に導くミラーであり、ミラーの反射面が光軸ｏｘ、及び撮像素子１２の矩形の撮像領域ｒａのいずれかの辺に平行である。このような構成により、撮像装置１０では、ミラーを介して撮像領域ｒａに到達する像の歪む方向は１方向以下になる。したがって、撮像装置１０は、撮像した画像に含まれるミラーによる反射光成分の歪を除去する画像処理の負荷を低減し得るので、反射光成分の再現性を向上させ得る。

【0059】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、ミラーは複数の平面ミラーを含み、複数の平面ミラーの少なくとも１組の２つの平面ミラーは反射面が互いに平行になるように位置する。このような構成により、撮像装置１０は、光軸ｏｘを中心として、直接画角から両側に拡大させた光学情報を取得し得る。

【0060】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、平面ミラーと撮像素子１２の撮像領域ｒａの外縁とは、当該平面ミラーの法線方向において密接している。当該法線方向において、平面ミラーと撮像素子１２の撮像領域ｒａとの間に隙間が生じていると、当該隙間において結像する被写体の光学情報は失われる。このような事象に対して、上述の構成を有する撮像装置１０は、光学情報の喪失を防止する。

【0061】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、ミラーは光軸ｏｘ方向から見て、撮像光学系１１の射出瞳の外側に位置する。このような構成により、撮像装置１０は、射出瞳の端部近傍を通過する光束をミラーに入射させ得る。したがって、撮像装置１０は、射出瞳近傍を通過する光束の一部のケラレによる光量の低下を低減させ得る。

【0062】

又、第１の実施形態の撮像装置１０では、撮像光学系１１における任意の光束の主光線の光軸ｏｘに対する角度が０°より大きい。このような構成により、撮像装置１０では、撮像光学系１１は像側テレセントリックでないので、直接画角より広い角度の物点からの光束を光学素子１３に入射させ得る。したがって、撮像装置１０は、直接画角から広角化させた範囲の光学情報を確実に生成させ得る。

【0063】

次に、本開示の第２の実施形態に係る撮像装置について説明する。第２の実施形態では、光学素子の構成及びコントローラによる分離処理が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

【0064】

図１３に示すように、第２の実施形態に係る光学装置１６０を含む撮像装置１００は、第１の実施形態と類似して、光学装置１６０、撮像素子１２、及びコントローラ１４を含んで構成される。第２の実施形態における撮像素子１２の構造及び機能は、第１の実施形態と同じである。第２の実施形態におけるコントローラ１４の構造は、第１の実施形態と同じである。光学装置１６０は、第１の実施形態と類似して、撮像光学系１１及び光学素子１３０を含んで構成される。第２の実施形態における撮像光学系１１の構造及び機能は、第１の実施形態と同じである。

【0065】

第２の実施形態において、光学素子１３０は、第１の実施形態と類似して、撮像光学系１１に入射する第２の光を、結像領域ｉａに導く。。第２の実施形態において、光学素子１３０は、第１の実施形態と類似して、撮像装置１０において撮像光学系１１の光軸方向に沿って分けられる複数の領域ａ１、ａ２を有する。第２の実施形態では、光学素子１３０は、第１の実施形態と異なり、後述するように、複数の領域ａ１、ａ２の中で、物体側の領域ａ２に入射する第２の光を、当該領域ａ２より像側に位置する領域ａ１を介さずに、結像領域ｉａに到達させる。

【0066】

第２の実施形態において、光学素子１３０は、第１の実施形態と類似して、撮像光学系１１に入射した第２の光の少なくとも一部を反射して結像領域ｉａに導くミラーであってよい。第２の実施形態において、ミラーの反射面は、第１の実施形態と類似して、矩形の撮像領域ｒａのいずれかの辺に平行であってよい。第２の実施形態において、光学素子１３０の第１の領域ａ１におけるミラーの反射面は、更に撮像光学系１１の光軸ｏｘに平行であってよい。

【0067】

第２の実施形態において、光学素子１３０の第２の領域ａ２におけるミラーの反射面は、第１の実施形態と異なり、光軸ｏｘに対して傾斜してよい。更に、第２の領域ａ２におけるミラーの反射面は、撮像素子１２側を向くように傾斜してよい。第２の領域ａ２におけるミラーの反射面は、第２の領域ａ２に入射する第２の光を結像領域ｉａ内に入射させるように傾斜してよい。第２の領域ａ２におけるミラーは、光軸ｏｘに沿って分割されていてよい。第２の領域ａ２における分割されたミラーは、互いに平行な平面であってよい。第２の領域ａ２における分割されたミラーは、光軸ｏｘに沿って並ぶように位置してよい。

【0068】

上述のような構成により、第２の実施形態において、結像領域ｉａには、第１の実施形態と同じく、直接画角内の物点、言換えると第１の光を放射する物点に対応する直接画像成分ｉｍｄが光学素子１３を介することなく到達する。又、第２の実施形態において、結像領域ｉａには、第１の実施形態に類似して、直接画角外の物点、言換えると第２の光を放射する物点に対応する間接画像成分ｉｍｉが光学素子１３を介して１回反転して到達する。又、第２の実施形態では、光学素子１３０は、第１の実施形態と異なり、複数の領域の中で物体側に位置する第２の領域ａ２に入射する第２の光は、第２の領域ａ２で反射して、第２の領域ａ２より像側に位置する第１の領域ａ１を介さずに、結像領域ｉａに結像する。

【0069】

第２の実施形態では、第１の実施形態に類似して、少なくとも最も物体側に位置する第２の領域ａ２は、当該領域に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能であってよい。又、光学素子１３０の複数の領域別に、当該領域に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能であってよい。

【0070】

第２の実施形態において、コントローラ１４は、第１の実施形態と同じく、撮像装置１０が切替素子を有さない構成及び切替素子を有する構成のいずれであっても、直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉのすべてを重畳させた重畳画像ｏｌｉｍを撮像するように撮像素子１２を制御してよい。

【0071】

第２の実施形態において、コントローラ１４は、第１の実施形態と異なり、撮像装置１０が切替素子を有する構成で、任意の領域を出射状態且つ当該任意の領域以外の領域を出射停止状態に順番に切替えて撮像を実行するように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。更に、第２の実施形態において、コントローラ１４は、第１の実施形態と同じく、撮像装置１０が切替素子を有する構成において、全領域を出射停止に切替えた状態で撮像を実行するように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。

【0072】

例えば、１フレームの画像の撮像のために、第２の実施形態では、コントローラ１４は、第１の実施形態に類似して、直接画像成分ｉｍｄのみの撮像、直接画像成分ｉｍｄ及び第１の画像成分ｉｍ１の重畳画像の撮像、並びに直接画像成分ｉｍｄ及び第２の画像成分ｉｍ２の重畳画像の撮像を連続して行うように、切替素子及び撮像素子１２を制御してよい。

【0073】

第２の実施形態において、コントローラ１４は、第１の実施形態に類似して、画像処理により、画像信号に相当する重畳画像ｏｌｉｍを、第１の画像成分ｉｍ１と、第２の画像成分ｉｍ２とに分離する画像処理を施してよい。又、コントローラ１４は、分離した直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉを結合させることにより、復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。

【0074】

第２の実施形態において、コントローラ１４は、第１の実施形態に類似して、任意の領域を出射状態且つ当該任意の領域以外の領域を出射停止状態に順番に切替えて撮像を実行する場合、上述の方法とは異なる方法で復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。例えば、コントローラ１４は、複数の領域が第１の領域ａ１及び第２の領域ａ２である構成において、直接画像成分ｉｍｄ及び第１の画像成分ｉｍ１の重畳画像から、直接画像成分ｉｍｄを減じることにより、第１の画像成分ｉｍ１を生成する。又、コントローラ１４は、直接画像成分ｉｍｄ及び第２の画像成分ｉｍ２の重畳画像から、直接画像成分ｉｍｄを減じることにより、第２の画像成分ｉｍ２を生成する。更に、コントローラ１４は、分離した直接画像成分ｉｍｄ及び間接画像成分ｉｍｉを結合させることにより、復元画像ｒｃｉｍを生成してよい。

【0075】

次に、第２の実施形態においてコントローラ１４が実行する、第２の撮像処理について、図１４のフローチャートを用いて説明する。第２の撮像処理は、第１の実施形態に類似して、切替素子を有する撮像装置１００による１フレームの画像生成のために、複数の領域における出射停止を切替ながら撮像を行う処理であって、例えば、周期的に開始する。

【0076】

ステップＳ３００において、コントローラ１４は、光学素子１３０の全領域を出射停止にさせるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ３０１に進む。

【0077】

ステップＳ３０１では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ３０２に進む。

【0078】

ステップＳ３０２では、コントローラ１４は、光学素子１３０の第１の領域ａ１を出射させるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ３０３に進む。

【0079】

ステップＳ３０３では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ３０４に進む。

【0080】

ステップＳ３０４では、コントローラ１４は、光学素子１３の第２の領域ａ２を出射させるように切替素子を制御する。制御後、プロセスはステップＳ３０５に進む。

【0081】

ステップＳ３０５では、コントローラ１４は、撮像素子１２に撮像させる。撮像後、プロセスはステップＳ３０６に進む。

【0082】

ステップＳ３０６では、コントローラ１４は、ステップＳ３０３において撮像した画像から、ステップＳ３０１において撮像した画像を減じることにより、第１の画像成分ｉｍ１を分離する。分離後、プロセスはステップＳ３０７に進む。

【0083】

ステップＳ３０７では、コントローラ１４は、ステップＳ３０５において撮像した画像から、ステップＳ３０１において撮像した画像を減じることにより、第２の画像成分ｉｍ２を分離する。分離後、プロセスはステップＳ３０８に進む。

【0084】

ステップＳ３０８では、コントローラ１４は、ステップＳ３０１において撮像した画像である直接画像成分ｉｍｄ、ステップＳ３０６において分離した第１の画像成分ｉｍ１、及びステップＳ３０７において分離した第２の画像成分ｉｍ２を用いて、復元画像ｒｃｉｍを生成する。更に、コントローラ１４は、復元画像ｒｃｉｍを撮像装置１０に設けられるメモリに格納する。格納後、第２の撮像処理は終了する。

【0085】

以上のような構成の第２の実施形態の光学装置１６０も、第１の光を結像領域ｉａに結像させる撮像光学系１１と、撮像光学系１１の光軸ｏｘ方向に沿って分けられる複数の領域ａ１、ａ２を有し、撮像光学系１１の光軸ｏｘと撮像光学系１１に入射する主光線とのなす角度が第１の光と異なる第２の光を複数の領域ａ１、ａ２を介して結像領域ｉａに導く光学素子１３０を備え、光学素子１３０は複数の領域ａ１、ａ２にそれぞれ入射する第２の光を結像領域ｉａ内の同じ位置に導く。したがって、光学装置１６０も、広範囲かつ拡大された光学情報を生成させ得る。

【0086】

第２の実施形態の光学装置１６０では、複数の領域ａ１、ａ２の中で、物体側の領域ａ２に入射する第２の光は、当該領域ａ２より像側に位置する領域ａ１を介さずに結像領域ｉａに到達する。このような構成により、光学装置１６０においては、物体側の領域ａ２に入射する第２の光を結像領域ｉａに導くために、複数の光学素子１３０が不要となり得る。したがって、光学装置１６０では、互いに対向する光学素子１３０を用いることによる迷光の影響を低減し得る。

【0087】

又、第２の実施形態の光学装置１６０でも、複数の領域ａ１、ａ２の中で、少なくとも最も物体側に位置する領域ａ２では、当該領域ａ２に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能である。したがって、光学装置１６０でも、当該領域ａ２に対応する画像成分ｉｍ２を高精度で分離させ得る。

【0088】

又、第２の実施形態の光学装置１６０でも、複数の領域ａ１、ａ２の領域別に、当該領域ａ１、ａ２に向かって進行する第２の光の出射と出射停止とを切替可能である。したがって、光学装置１６０も、高い分離精度で画像成分を分離させ得る。特に、第２の実施形態においては、光学素子１３０が上述の構成の第２の領域ａ２を有するので、光学装置１６０は、直接画像成分ｉｍｄ及び任意の領域に対応する間接画像成分ｉｍｉの重畳画像を撮像させ得る。したがって、光学装置１６０は、任意の領域に対応する画像成分を更に高精度で分離させ得る。

【0089】

又、第２の実施形態の撮像装置１００でも、光学素子１３は撮像光学系１１に入射した光束の少なくとも一部を反射して撮像領域ｒａ内に結像させるミラーであり、ミラーの反射面が光軸ｏｘ、及び撮像素子１２の矩形の撮像領域ｒａのいずれかの辺に平行である。したがって、撮像装置１００も、反射光成分の再現性を向上させ得る。

【0090】

又、第２の実施形態の撮像装置１００でも、ミラーは複数の平面ミラーを含み、複数の平面ミラーの少なくとも１組の２つの平面ミラーは反射面が互いに平行になるように位置する。したがって、撮像装置１００も、光軸ｏｘを中心として、直接画角から両側に拡大させた光学情報を取得し得る。

【0091】

又、第２の実施形態の撮像装置１００でも、平面ミラーと撮像素子１２の撮像領域ｒａの外縁とは、当該平面ミラーの法線方向において密接している。したがって、撮像装置１００も、光学情報の喪失を防止する。

【0092】

又、第２の実施形態の撮像装置１００でも、ミラーは光軸ｏｘ方向から見て、撮像光学系１１の射出瞳の外側に位置する。したがって、撮像装置１００は、射出瞳近傍を通過する光束の一部のケラレによる光量の低下を低減させ得る。

【0093】

又、第２の実施形態の撮像装置１００でも、撮像光学系１１における任意の光束の主光線の光軸ｏｘに対する角度が０°より大きい。したがって、撮像装置１００も、直接画角から広角化させた範囲の光学情報を確実に生成させ得る。

【0094】

一実施形態において、（１）光学装置は、
入射する第１の光を結像させる光学系と、
前記光学系の光軸と前記光学系に入射する主光線とのなす角度が前記第１の光と異なる第２の光を前記光学系の光軸方向に沿って物体側の領域と該物体側の領域より像側に位置する像側の領域とを含んで分けられる複数の領域を介して前記第１の光の結像領域に導く光学素子と、を備え、
前記物体側の領域を介する前記第２の光の結像領域と前記像側の領域を介する前記第２の光の結像領域とが重複する。

【0095】

（２）上記（１）の光学装置では、
前記複数の領域の中で、物体側の領域に入射する前記第２の光は、該領域より像側に位置する領域を介して前記第１の光の結像領域に到達する。

【0096】

（３）上記（１）の光学装置では、
前記複数の領域の中で、物体側の領域に入射する前記第２の光は、該領域より像側に位置する領域を介さずに前記第１の光の結像領域に到達する。

【0097】

（４）上記（１）乃至（３）の光学装置では、
前記複数の領域の中で、少なくとも最も物体側に位置する領域では、該領域に向かって進行する前記第２の光の該領域からの出射と出射停止とを切替可能である。

【0098】

（５）上記（１）乃至（４）の光学装置では、
前記複数の領域の領域別に、該領域に向かって進行する前記第２の光の該領域からの出射と出射停止とを切替可能である。

【0099】

（６）上記（１）乃至（５）の光学装置では、
前記光学素子は、前記光学系に入射した前記第２の光の少なくとも一部を反射して前記第１の光の結像領域内に導くミラーである。

【0100】

（７）撮像装置は、
上記（１）乃至（６）の光学装置と、
前記第１の光の結像領域と撮像領域とが重なるように配置されている撮像素子と、
前記撮像素子が撮像により生成する画像信号に相当する画像を、前記撮像領域に対応する前記光学系の直接画角内の物点に対応する直接画像成分と、前記直接画角外の物点に対応する間接画像成分とに分離するコントローラを、備える。

【0101】

（８）上記（７）の撮像装置では、
前記間接画像成分は、前記複数の領域にそれぞれ対応する複数の画像成分を含み、
複数の画像成分のそれぞれに対応する物点は、前記光学系を介して最初に前記第２の光が入射する領域に対応する。

【0102】

以上、光学装置１６、１６０及び撮像装置１０、１００の実施形態を説明してきたが、本開示の実施形態としては、装置を実施するための方法又はプログラムの他、プログラムが記録された記憶媒体（一例として、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、磁気テープ、ハードディスク、又はメモリカード等）としての実施態様をとることも可能である。

【0103】

また、プログラムの実装形態としては、コンパイラによってコンパイルされるオブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード等のアプリケーションプログラムに限定されることはなく、オペレーティングシステムに組み込まれるプログラムモジュール等の形態であってもよい。さらに、プログラムは、制御基板上のＣＰＵにおいてのみ全ての処理が実施されるように構成されてもされなくてもよい。プログラムは、必要に応じて基板に付加された拡張ボード又は拡張ユニットに実装された別の処理ユニットによってその一部又は全部が実施されるように構成されてもよい。

【0104】

本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。

【0105】

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

【0106】

本開示に記載された構成要件の全て、及び／又は、開示された全ての方法、又は、処理の全てのステップについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。又、本開示に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、又は類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一、又は、均等となる特徴の一例にすぎない。

【0107】

さらに、本開示に係る実施形態は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本開示に係る実施形態は、本開示に記載された全ての新規な特徴、又は、それらの組合せ、あるいは記載された全ての新規な方法、又は、処理のステップ、又は、それらの組合せに拡張することができる。

【0108】

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１の画像成分は、第２の画像成分と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

【符号の説明】

【0109】

１０、１００ 撮像装置
１１ 撮像光学系
１２ 撮像素子
１３、１３０ 光学素子
１４ シャッタ
１５ コントローラ
１６、１６０ 光学装置
ａ１、ａ２ 第１の領域、第２の領域
ＣＲＡ 光軸から直接画角の３／２倍の角度における物点から放射される光束の撮像光学系による主光線の光軸に対する角度
ｉａ 結像領域
ｉｍｄ 直接画像成分
ｉｍｉ 間接画像成分
ｉｍ１ 第１の画像成分
ｉｍ２ 第２の画像成分
ｏｌｉｍ 重畳画像
ｏｘ 光軸
ｐｐ 光軸に対して直接画角の３／２倍の角度で傾斜した方向における物点
ｒａ 撮像領域
ｒｃｉｍ 復元画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】