攝像裝置和攝像系統的制造方法

本發明涉及照相機等的攝像裝置。

背景技術：
近年來，在汽車的車間距離測量、照相機的自動焦點系統、三維形狀測量系統中，使用根據多個攝像光學系統間的視差來測量到被攝體(測距對象物)的距離的測距裝置。在這種的測距裝置中，由配置在左右或者上下的一對攝像光學系統在各自的攝像區域形成圖像，根據這些圖像的視差通過三角測量來檢測到被攝體的距離。此外，作為根據單一的攝像光學系統來測量到被攝體的距離的方式，已知DFD(DepthFromDefocus)法。DFD法是通過所取得的圖像的虛化量的解析來算出距離的方法，但是由于單一圖像中無法判別是被攝體本身的模樣、還是因被攝體距離而出現了虛化，因此采用根據多個圖像來估計距離的方法(專利文獻1、非專利文獻1)。【在先技術文獻】【專利文獻】【專利文獻1】專利第3110095號公報【非專利文獻】【非專利文獻1】XueTu，Youn-sikKangandMuraliSubbaraoTwo-andThree-DimensionalMethodsforInspectionandMetrologyV.EditedbyHuang，PeisenS..ProceedingsoftheSPIE，Volume6762，pp.676203(2007).

技術實現要素：
【發明要解決的課題】但是，在上述現有技術中，謀求攝像裝置的小型化、低成本化、測距精度的提高等。本發明的并不是限定的作為例示的某個實施方式，提供一種小型且能夠高精度地測量距離的攝像裝置。【用于解決課題的技術方案】本發明的一個方式的攝像裝置具備：鏡頭光學系統，其具有第1區域以及第2區域，并且所述第2區域具有相對于通過了所述第1區域的光線所產生的合焦特性而使合焦特性不同的光學特性；攝像元件，其具有讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并且配備具備第1分光透過率特性的濾光器的多個第1以及第2像素、讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并且配備具有第2分光透過率特性的濾光器的多個第3像素、和讓通過了所述鏡頭光學系統光入射并且配備具有第3分光透過率特性的濾光器的多個第4像素；和陣列狀光學元件，其配置在所述鏡頭光學系統和所述攝像元件之間，使通過了所述第1區域的光入射至所述多個第1像素，使通過了所述第2區域的光入射至所述多個第2像素，所述陣列狀光學元件使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第3像素，使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第4像素。【發明的效果】根據本發明的一個方式涉及的測距裝置，利用單一的攝像系統，就能夠高精度地進行距離測量。附圖說明圖1是表示本發明的攝像裝置A的實施方式1的示意圖。圖2是從被攝體側觀察本發明的實施方式1中的光學元件L1的主視圖。圖3是本發明的實施方式1中的陣列狀光學元件K的立體圖。圖4(a)是放大表示圖1所示的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖，(b)是表示陣列狀光學元件K和攝像元件N上的像素的位置關系的圖。圖5是表示在本發明的實施方式1中由通過了光學區域D1以及光學區域D2的光線產生的球面像差的曲線。圖6是表示本發明的實施方式1中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖7(a)至(c)表示16×16尺寸的圖像塊的亮度分布，(d)至(f)表示對圖7(a)至(c)各自所示的圖像塊以二維方式進行傅立葉變換而得到的頻譜。圖8(a)是表示作為被攝體的白黑的圖樣的圖。(b)是表示(a)的被攝體的亮度的斷面的圖。(c)是表示由圖1的攝像裝置A拍攝的圖像的每個顏色的亮度的斷面的圖。(d)是表示(c)的G1(綠)以及R(紅)的亮度的二次微分的圖。(e)表示從(c)的G2(綠)、B(藍)的亮度中減去(d)的二次微分的情況下的亮度的斷面的圖。圖9是表示本發明的實施方式1中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖10是表示本發明的實施方式1中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖11是從被攝體側觀察本發明的實施方式2中的光學元件L1的主視圖。圖12是本發明的實施方式2中的陣列狀光學元件K的立體圖。圖13(a)是放大表示本發明的實施方式2中的陣列狀光學元件K和攝像元件N的圖，(b)是表示陣列狀光學元件K和攝像元件N上的像素的位置關系的圖。圖14是表示本發明的實施方式2中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖15是表示本發明的實施方式2中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖16是表示本發明的實施方式2中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖17(a)以及(b)是放大表示本發明的實施方式3中的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖。圖18(a)、(b)以及(c)是表示本發明的實施方式4的各光學區域和遮光部件的位置關系的主視圖。圖19是表示本發明的攝像裝置A的實施方式5的示意圖。圖20是從被攝體側觀察本發明的實施方式5中的光學元件L1的主視圖。圖21是本發明的實施方式5中的陣列狀光學元件K的立體圖。圖22(a)是放大表示圖19所示的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖，(b)是表示陣列狀光學元件K和攝像元件N上的像素的位置關系的圖。圖23是本發明的實施方式5中的信號處理部的流程圖。圖24是表示在本發明的實施方式5中由通過了光學區域D1以及光學區域D2的光線形成的球面像差的曲線。圖25是表示本發明的實施方式5中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖26(a)至(c)是16×16尺寸的圖像塊的亮度分布圖，(d)至(f)是表示對圖26(a)至(c)各自示出的圖像塊以二維方式進行傅立葉變換而得到的頻譜的圖。圖27(a)是表示作為被攝體的白黑的圖樣的圖。(b)是表示(a)的被攝體的亮度的斷面的圖。(c)是表示由圖19的攝像裝置A拍攝的圖像的亮度的斷面的圖。(d)是表示(c)的G1的亮度的二次微分的圖。(e)是表示從(c)的G2的亮度中減去(d)的二次微分的情況下的亮度的斷面的圖。圖28是表示本發明的實施方式5中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖29是表示本發明的實施方式5中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖30(a)是表示本發明的實施方式5的被攝體圖像的圖。(b)是表示(a)的被攝體圖像的深度圖的圖。圖31是本發明的實施方式5中的以高斯分布表示的PSF(點擴散函數)斷面強度的分布圖。圖32(a)以及(b)是表示本發明的實施方式5中的被攝體位置和PSF的關系的圖。圖33(a)至(c)是表示本發明的實施方式5中的PSF的二維數據的圖。圖34(a)以及(b)是本發明的實施方式5中的PSF的二維強度的分布圖。圖35是表示本發明的實施方式5中的、根據圖30(b)的深度圖對圖30(a)的被攝體圖像進行重對焦得到的圖像的圖。圖36是表示本發明的實施方式6中的被攝體位置和PSF的關系的圖。圖37是表示本發明的攝像裝置A的實施方式7的示意圖。圖38(a)是放大表示圖37所示的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖，(b)是表示陣列狀光學元件K和攝像元件N上的像素的位置關系的圖。圖39是表示本發明的實施方式7中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖40(a)是表示作為被攝體的白黑的圖樣的圖。(b)是表示(a)的被攝體的亮度的斷面的圖。(c)是表示由圖37的攝像裝置A拍攝的圖像的每個顏色的亮度的斷面的圖。(d)是表示(c)的G1(綠)以及R(紅)的亮度的二次微分的圖。(e)是表示從(c)的G2(綠)、B(藍)的亮度中減去(d)的二次微分的情況下的亮度的斷面的圖。圖41是表示本發明的實施方式7中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖42是表示本發明的實施方式7中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖43是從被攝體側觀察本發明的實施方式8中的光學元件L1的主視圖。圖44是本發明的實施方式8中的陣列狀光學元件K的立體圖。圖45(a)是放大表示本發明的實施方式8中的陣列狀光學元件K和攝像元件N的圖，(b)是表示陣列狀光學元件K和攝像元件N上的像素的位置關系的圖。圖46是表示本發明的實施方式8中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)關系的曲線。圖47是表示本發明的實施方式8中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖48是表示本發明的實施方式8中的被攝體距離和銳度(圖像的銳利度)的關系的曲線。圖49(a)是放大表示本發明的實施方式中發生串擾的情況下的攝像面的附近的圖，(b)是放大表示減少串擾的情況下的攝像面的附近的圖。圖50(a1)是表示具有相對于光軸而旋轉非對稱的形狀的微透鏡陣列的立體圖。(a2)是表示(a1)所示的微透鏡陣列的等高線的圖。(a3)是將(a1)、(a2)所示的微透鏡應用于本發明的陣列狀光學元件的情況下的、光線追蹤仿真的結果的圖。(b1)是表示具有相對于光軸而旋轉對稱的形狀的微透鏡陣列的立體圖。(b2)是表示(b1)所示的微透鏡陣列的等高線的圖。(b3)是表示將(b1)、(b2)所示的微透鏡應用于本發明的實施方式的陣列狀光學元件的情況下的、光線追蹤仿真的結果的圖。圖51(a)以及(b)是表示本發明的實施方式中攝像元件上的濾光器排列的其他實施方式的圖。具體實施方式根據本申請發明的研究，在現有的采用多個攝像光學系統的結構中，攝像裝置大型化且高成本化的問題突出。此外，由于存在使多個攝像光學系統的特性一致、并且使2個攝像光學系統的光軸高精度地平行的必要性，因此在制造上較為困難，進而該需要用來求出照相機參數的校準工序，因此一般認為需要較多的工時。在專利文獻1以及非專利文獻1所公開的這種DFD法中，能夠由1個攝像光學系統算出到被攝體的距離。但是，在專利文獻1以及非專利文獻1的方法中，需要改變到合焦的被攝體的距離(合焦距離)，以時間分割獲取多個圖像。在將這種方法應用于運動圖像時，由于因攝影的時間差而在圖像間產生偏差，因此存在測距精度下降的這種課題。此外，專利文獻1中公開了一種攝像裝置，通過棱鏡來分割光路，由后焦點不同的2個攝像面進行攝像，從而通過一次攝像就能夠測量到被攝體的距離。但是，在這種方法中，由于需要2個攝像面，因此存在攝像裝置大型化、且成本大幅提高的這種課題。本申請發明者鑒于這樣的課題，提出新的攝像裝置。本發明的一個方式的概要如下。本發明的一個方式的攝像裝置具備：鏡頭光學系統，其具有第1區域以及第2區域，并且所述第2區域具有相對于通過了所述第1區域的光線所產生的合焦特性而使合焦特性不同的光學特性；攝像元件，其具有讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并且配備具備第1分光透過率特性的濾光器的多個第1以及第2像素、讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并且配備具有第2分光透過率特性的濾光器的多個第3像素、和讓通過了所述鏡頭光學系統光入射并且配備具有第3分光透過率特性的濾光器的多個第4像素；和陣列狀光學元件，其配置在所述鏡頭光學系統和所述攝像元件之間，使通過了所述第1區域的光入射至所述多個第1像素，使通過了所述第2區域的光入射至所述多個第2像素，所述陣列狀光學元件使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第3像素，使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第4像素。所述陣列狀光學元件可以僅使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第3像素，僅使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第4像素。所述陣列狀光學元件可以是雙凸透鏡，所述陣列狀光學元件使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第3像素，使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的另一個區域的光入射至所述多個第4像素。所述陣列狀光學元件可以是微透鏡，所述陣列狀光學元件使通過了所述第1區域以及所述第2區域之中的任意一個區域的光入射至所述多個第3像素以及所述多個第4像素。本發明的其他方式的攝像裝置具備：鏡頭光學系統，其具有第1區域以及第2區域，并且所述第2區域具有相對于通過了所述第1區域的光線所產生的合焦特性而使合焦特性不同的光學特性；攝像元件，其具有讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并配備具有第1分光透過率特性的濾光器的多個第1以及第2像素、讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并配備具有第2分光透過率特性的濾光器的多個第3像素、和讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射并配備具有第3分光透過率特性的濾光器的多個第4像素；和陣列狀光學元件，其配備在所述鏡頭光學系統和所述攝像元件之間，使通過了所述第1區域的光入射至所述多個第1像素，使通過了所述第2區域的光入射至所述多個第2像素，在所述多個第1、第2、第3、第4像素分別被逐1像素配置成2行2列的像素群內，所述第1像素以及所述第2像素分別被配置在(1、1)以及(2、2)的任意位置、或者被配置在(1、2)以及(2、1)的任意位置。在所述攝像裝置中，在一次攝像中，光線可以入射至所述第1區域以及所述第2區域。具有所述第1分光透過率特性的濾光器可以是使綠色頻帶的光線通過的濾光器，具有所述第2分光透過率特性的濾光器是使藍色頻帶的光線通過的濾光器，具有所述第3分光透過率特性的濾光器是使紅色頻帶的光線通過的濾光器。在被攝體距離處在某個規定的范圍內的情況下，由入射至所述第1區域的光所形成的點像強度分布大致恒定，由入射至所述第2區域的光所形成的點像強度分布根據到被攝體的距離而變化。所述第1區域的表面以及所述第2區域的表面可以具有彼此不同的曲率半徑。所述第1區域以及所述第2區域可以是將所述鏡頭光學系統的光軸作為邊界中心被分割而得到的區域。所述多個第1、第2、第3以及第4像素可以通過一次的攝像分別生成第1至第4亮度信息，所述攝像裝置還具備：第1信號處理部，其利用所述第1至第4亮度信息來生成彩色圖像。所述第1信號處理部可以具備銳度檢測部，該銳度檢測部按所述彩色圖像中的每個規定區域檢測所述多個第1至第4像素的亮度信息之中至少1個以上的像素成分的銳度，基于所述各個銳度之中最高的銳度的成分來對其他像素的亮度信息的成分進行銳化。所述第1信號處理部可以利用預先存儲的點像強度分布函數，進行由入射至所述第1區域的光所到達的像素的亮度信息形成的圖像的復原處理，生成被復原的銳化圖像。所述第1信號處理部可以利用單一的所述點像強度分布函數，進行由入射至所述第1區域的光所到達的像素的亮度信息形成的圖像的全區域的復原處理，生成被復原的銳化圖像。所述第1信號處理部可以具備銳度檢測部，該銳度檢測部按所述被復原的銳化圖像中的每個規定區域檢測銳度，基于所述被復原的銳化圖像中的每個規定區域的銳度，對其他像素的亮度信息的成分進行銳化。所述攝像裝置可以還具備第2信號處理部，該第2信號處理部算出到被攝體的距離，所述第1信號處理部生成由所述多個第1像素得到的第1圖像以及由所述多個第2像素得到的第2圖像，所述第2信號處理部利用所述第1圖像以及所述第2圖像，算出到被攝體的距離。在被攝體距離處于某個一定范圍內的情況下，所述第1圖像的銳度與所述第2圖像的銳度之比的值和到所述被攝體的距離具有相關關系，所述第2信號處理部基于所述相關關系、所述第1圖像的銳度與所述第2圖像的銳度之比，算出到所述被攝體的距離。所述第1信號處理部可以還具備對比度檢測部，該對比度檢測部檢測出在所述多個第1像素中得到的第1圖像的對比度、和在所述多個第2像素中得到的第2圖像的對比度，在被攝體距離處在某個一定范圍內的情況下，所述第1圖像的對比度與所述第2圖像的對比度之比，與所述被攝體距離具有相關關系，所述第2信號處理部基于所述相關關系、以及所述第1圖像的對比度、所述第2圖像的對比度，算出到所述被攝體的距離。所述第2信號處理部可以利用對所述第1圖像和所述第2圖像相加之后的圖像的亮度信息、以及所述第1圖像或者所述第2圖像的亮度信息，算出到所述被攝體的距離。在被攝體距離處在某個一定范圍內的情況下，根據所述被復原的銳化圖像和由入射至所述第2區域的光所形成的圖像而導出的點像強度分布函數，與所述被攝體距離具有相關關系，所述第2信號處理部基于所述相關關系和所述點像強度分布函數，算出到所述被攝體的距離。所述鏡頭光學系統可以是像方遠心光學系統。所述鏡頭光學系統可以是像方非遠心光學系統，在所述鏡頭光學系統的光軸外使所述陣列狀光學元件的排列相對于所述攝像元件的像素的排列而偏移。所述陣列狀光學元件可以是雙凸透鏡或者微透鏡陣列。所述陣列狀光學元件可以是微透鏡陣列，所述第2區域具有第2A區域、第2B區域、以及第2C區域的3個區域，所述微透鏡陣列使通過了所述第1區域的光線入射至所述多個第1像素，使通過了所述第2A區域的光線入射至所述多個第2像素，使通過了所述第2B區域的光線入射至所述多個第3像素，使通過了所述第2C區域的光線入射至所述多個第4像素。所述第2A區域、所述第2B區域、以及所述第2C區域可以彼此具有不同的光學功率，與設置在所述多個第2像素、所述多個第3像素、以及所述多個第4像素的濾光器的透過頻帶對應的波段的光的合焦位置，和所述第2A區域、所述第2B區域、以及所述第2C區域具有彼此相等的光學功率的情況相比更近。所述陣列狀光學元件可以是微透鏡陣列，所述微透鏡陣列具有多個光學要素，所述多個各光學要素各自具有相對于光軸而旋轉對稱的形狀。所述陣列狀光學元件可以形成在所述攝像元件上。所述攝像裝置可以還具備微透鏡，其設置在所述陣列狀光學元件與所述攝像元件之間，所述陣列狀光學元件隔著所述微透鏡而形成在所述攝像元件上。所述攝像裝置可以還具備在所述第1區域與所述第2區域之間的邊界部設置的遮光部件。所述鏡頭光學系統可以還具備光圈，所述第1區域以及所述第2區域配置在所述光圈附近。在所述多個第1、第2、第3、第4像素分別被逐1像素配置成2行2列的像素群內，第1像素和第2像素可以在所述攝像元件的攝像面中，在上下、左右、傾斜的任意方向上彼此相鄰。所述第2信號處理部可以按所述彩色圖像的每個規定區域算出被攝體距離，所述攝像裝置還具備第3信號處理部，該第3信號處理部利用在所述第2信號處理部中算出的每個所述規定區域的被攝體距離，生成被重對焦的圖像。所述第2信號處理部可以利用每個所述規定區域的被攝體距離，生成每個被攝體距離的點擴散函數。從作為所述點擴散函數的強度變化成為極大的被攝體距離的至少1個最佳對焦位置起，越是在被攝體距離方向上遠離，則所述點擴散函數的強度的變化越小。所述至少1個最佳對焦位置可以是從外部輸入的位置或者由所述第2信號處理部決定的位置。所述第3信號處理部可以利用每個所述規定區域的被攝體距離、所述點擴散函數，生成所述被重對焦的圖像。所述點擴散函數可以是高斯函數。所述第3信號處理部可以按每個規定區域利用傅立葉變換來進行所述點擴散函數的卷積運算，生成所述被重對焦的圖像。所述第3信號處理部可以基于每個所述規定區域的被攝體距離，進行空間過濾器處理，來生成所述被重對焦的圖像。所述至少1個最佳對焦位置，可以斷續地存在多個。本發明的其他方式的攝像系統具備：上述任意的攝像裝置；和生成彩色圖像的第1信號處理裝置，所述第1信號處理部利用通過所述一次攝像而得到的所述多個第1像素、所述多個第2像素、所述多個第3像素、以及所述多個第4像素的亮度信息來生成所述彩色圖像。攝像系統可以還具備第2信號處理裝置，其算出到被攝體的距離，所述第2信號處理裝置利用通過所述一次攝像而得到的所述多個第1像素、所述多個第2像素的亮度信息，算出到被攝體的距離。本發明的其他方式的攝像系統具備攝像裝置和信號處理裝置，其中，所述攝像裝置具備：鏡頭光學系統，其具有第1區域以及第2區域，并且所述第2區域具有相對于通過了所述第1區域的光線所產生的合焦特性而使合焦特性不同的光學特性；攝像元件，至少具有讓通過了所述鏡頭光學系統的光入射的多個第1像素和多個第2像素；和陣列狀光學元件，其配置在所述鏡頭光學系統和所述攝像元件之間，使通過了所述第1區域的光入射至所述多個第1像素，使通過了所述第2區域的光入射至所述多個第2像素，所述信號處理裝置具備：第1信號處理部，利用在所述多個第1像素中得到的第1圖像以及在所述多個第2像素中得到的第2圖像的亮度信息，按攝像圖像的每個規定區域算出被攝體距離；和第2信號處理部，利用在所述第1信號處理部中所算出的每個所述規定區域的被攝體距離，生成被重對焦的圖像。根據上述的攝像裝置以及攝像系統，利用單一的光學系統，通過一次的攝像，就能夠獲取用于彩色圖像的輸出以及被攝體距離的測量的亮度信息。因此，無需像使用多個攝像光學系統的攝像裝置那樣使多個攝像光學系統間的特性、位置一致。此外，在運動圖像的攝影中，即便隨著時間的經過而被攝體的位置發生變化，也能夠測量到被攝體的正確的距離。此外，能夠對任意的被攝體位置合焦，例如能夠獲取使主要的人物/物銳化、僅使背景虛化的有張有弛的圖像。以下，參照附圖說明本發明的攝像裝置的實施方式。(實施方式1)圖1是表示實施方式1的攝像裝置A的示意圖。本實施方式的攝像裝置A具備：將V作為光軸的鏡頭光學系統L、在鏡頭光學系統L的焦點附近配置的陣列狀光學元件K、攝像元件N、第1信號處理部C1、第2信號處理部C2、和存儲部Me。鏡頭光學系統L由來自被攝體(未圖示)的光束B1、B2入射的光學元件L1、通過了光學元件L1的光入射的光圈S、和通過了光圈S的光入射的透鏡L2構成。光學元件L1具有光學區域D1、具有相對于通過了光學區域D1的光線的合焦特性而使合焦特性不同的光學特性的光學區域D2。光學元件L1也可以配置在光圈S的附近。圖2是從被攝體側觀察光學元件L1的主視圖。光學元件L1中的光學區域D1和D2在以光軸V為邊界中心而與光軸V垂直的面內在上下方向被一分為二。圖2中，虛線s表示光圈S的位置。圖1中，光束B1是通過光學元件L1上的光學區域D1的光束，光束B2是通過光學元件L1上的光學區域D2的光束。光束B1、B2依次通過光學元件L1、光圈S、透鏡L2、陣列狀光學元件K，到達攝像元件N上的攝像面Ni(圖4等中示出)。圖3是陣列狀光學元件K的立體圖。在陣列狀光學元件K的攝像元件N側的面，在與光軸V垂直的面內在橫方向細長的多個光學要素M1被配置在縱方向。各個光學要素M1的斷面(縱方向的斷面)具有向攝像元件N側突出的圓弧狀的形狀。這樣，陣列狀光學元件K具有雙凸透鏡(lenticularlens)的結構。如圖1所示，陣列狀光學元件K被配置在鏡頭光學系統L的焦點附近，配置在距攝像面Ni規定距離的位置。實際上，雖然光學元件L1中的光學特性對作為鏡頭光學系統L整體的合焦特性帶來影響，但例如只要將透鏡L2的焦點作為基準來決定配置陣列狀光學元件K的位置即可。再者，本實施方式中，“合焦特性不同”是指在利用規定波長的光進行比較的情況下，在該光學系統中有助于光的聚集的特性的至少一個是不同的。具體而言，是指在利用規定波長的光進行比較的情況下，通過了光學區域D1、D2的光的鏡頭光學系統L的焦點距離、到對上焦的被攝體的距離、銳度成為固定值以上的距離范圍等不同。通過調整光學區域D1、D2的曲率半徑、非球面系數、折射率，由此能夠使得鏡頭光學系統L的合焦特性不同。本實施方式中，通過一次攝像從而通過了2個光學區域D1、D2的光通過透鏡L2之后，入射至陣列狀光學元件K。陣列狀光學元件K使通過了光學區域D1的光入射至攝像元件N的像素P1、P3(圖4等所示)，使通過了光學區域D2的光入射至攝像元件N中的像素P2、P4。圖4(a)是放大表示圖1所示的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖，圖4(b)是表示陣列狀光學元件K與攝像元件N上的像素的位置關系的圖。陣列狀光學元件K被配置成形成了光學要素M1的面朝向攝像面Ni側。如圖4(b)所示，在攝像面Ni，像素P配置成矩陣狀。像素P能夠區別為像素P1、P2、P3以及P4。在像素P1以及P2配備具有第1分光透過率特性的濾光器，該濾光器主要使綠色頻帶的光線通過，而吸收其他頻帶的光線。在像素P3配備具有第2分光透過率特性的濾光器，該濾光器主要使紅色頻帶的光線通過，而吸收其他頻帶的光線。此外，在像素P4配備具有第3分光透過率特性的濾光器，該濾光器主要使藍色頻帶的光線通過，吸收其他頻帶的光線。為了進行說明，將配置成2行2列的像素P1、P2、P3以及P4的1組稱為“像素群Pg”。在1個像素群Pg內，在將像素P2的位置設為(1、1)時，像素P1配置在(2、2)的位置，像素P3配置在(2、1)的位置，像素P4配置在(1、2)的位置。即，像素P1以及像素P3各自在相同的行被交替配置。此外，像素P2以及像素P4各自在相同的行交替配置。此外，像素P1與P3的行、和像素P2與P4的行在縱方向(列方向)交替配置。這樣，各個的多個像素P1、P2、P3以及P4形成拜爾排列。在以拜爾排列來配置像素P1、P2、P3以及P4的情況下，都是具有透過綠色頻帶的光的濾光器的像素P1以及像素P2，在攝像面Ni的面內配置在傾斜的位置。像素P3與像素P4的位置可以是相反的。作為陣列狀光學元件K，其光學要素M1之一被配置成與由攝像面Ni上的1行像素P1、P3以及1行的像素P2、P4構成的2行像素相對應。在攝像面Ni上設置微透鏡Ms，以覆蓋像素P1、P2、P3以及P4的表面。陣列狀光學元件K被設計成：通過了光學元件L1上的光學區域D1(圖1、圖2所示)的光束B1(圖1中以中實線示出的光束B1)(的大部分)到達攝像面Ni上的像素P1以及P3，通過了光學區域D2的光束(圖1中以虛線示出的光束B2)(的大部分)到達攝像面Ni上的像素P2以及P4。具體而言，通過適當地設定陣列狀光學元件K的折射率、距攝像面Ni的距離及光學要素M1表面的曲率半徑等的參數，從而實現上述結構。像素P1至P4中使用的濾光器，例如是使用了有機材料的吸收型的濾光器、使用了電介質多層膜的反射型的濾光器。再者。具有第1分光透過率特性、第2分光透過率特性以及第3分光透過率特性的各個特性的濾光器，主要使彼此不同波段的光線透過。不過，各個濾光器透過的光的波段的一部分也可以重疊。此外，并不限于RGB的原色系的濾光器，也可以使用補色系(藍綠色、洋紅、黃色)的濾光器。光圈S是全部視場角的光束通過的區域。因此，通過在光圈S的附近插入具有對合焦特性進行控制的光學特性的面，能夠同樣地控制全部視場角的光束的合焦特性。即，在本實施方式中，光學元件L1也可以設置在光圈S的附近。將使得光學系統L的合焦特性彼此不同的光學區域D1、D2配置在光圈S的附近，從而能夠將與分割數相應的合焦特性賦予光束。圖1中，通過了光學元件L1的光直接(不經由其他的光學部件)被設置在入射于光圈S的位置。光學元件L1也可以較之光圈S而設置在攝像元件N側。在該情況下，光學元件L1可以被設置在光圈S與透鏡L2之間，通過了光圈S的光直接(不經由其他的光學部件)入射至光學元件L1。此外，陣列狀光學元件K具有根據光線的入射角而分配出射方向的功能。因此，能夠按照與在光圈S的附近被分割出的光學區域D1、D2對應的方式，向攝像面Ni上的像素分配光束。第1信號處理部C1(圖1所示)利用通過一次攝像而在像素P1、P2、P3以及P4所得到的多個亮度信息來生成彩色圖像。以下，具體說明生成彩色圖像的方法。在圖1的攝像裝置A的光學系統中，光學區域D1具有平面，光學區域D2具有非球面形狀。此外，為了簡化說明，假定透鏡L2是沒有像差的理想透鏡來進行說明。由于光學區域D1具有平面，因此在通過了光學區域D1和透鏡L2的光線中，如圖5的實線所示的曲線那樣沒有產生球面像差。在沒有球面像差的情況下，隨著偏離焦點，點像強度分布發生變化。即，隨著被攝體距離的變化，點像強度分布發生變化。此外，由于光學區域D2的非球面形狀，通過了光學區域D2和透鏡L2的光線所產生的球面像差如圖5的虛線所示的曲線那樣。通過調整光學區域D2的非球面形狀，能夠引起這種的球面像差。通過這種的球面像差，在鏡頭光學系統L的焦點附近的規定的范圍內，能夠使得通過了光學區域D2的光線的點像強度分布大致恒定。即，在規定的被攝體距離范圍內使得點像強度分布大致恒定。隨著點像強度分布的變化，銳度也變化。由于點像的大小越小則圖像的銳度越增加，因此在以曲線表示被攝體距離和銳度的關系時，成為圖6這種的關系。在圖6的曲線中，G1、R分別表示在像素P1(綠色的成分)、P3(紅色的成分)所生成的圖像的規定區域的銳度，G2、B分別表示在像素P2(綠色的成分)、P4(藍色的成分)所生成的圖像的規定區域的銳度。基于規定的大小的圖像塊內相鄰的像素間的亮度值的差值，能夠求出銳度。此外，也能夠基于對規定大小的圖像塊的亮度分布進行傅立葉變換之后的頻譜來求取。在將規定大小的塊內的銳度設為E，基于像素P1、P2、P3、以及P4的每個成分中相鄰的像素間的亮度值的差值來求取的情況下，例如采用(式1)。【式1】如前述，由于像素P1、P2、P3、以及P4形成拜爾排列，因此在求取各個成分的銳度時，在圖像的x方向、y方向都是提取每隔1像素的像素信息來進行計算。(式1)中Δxi，j是規定大小的圖像塊內的坐標(i，j)處的像素的亮度值與坐標(i+2，j)的像素的亮度值之間的差值，Δyi，j是規定大小的圖像塊內的坐標(i，j)處的像素的亮度值與坐標(i，j+2)的像素的亮度值之間的差值。通過(式1)的計算，規定大小的圖像塊內的亮度值的差越大，則得到越大的銳度。圖像的銳度也能夠利用前述的(式1)來求取，但也可以基于對規定大小的塊內的銳度進行傅立葉變換而得到的頻譜來求取。圖7(a)至(c)表示16×16尺寸的圖像塊的亮度分布。銳度按圖7(a)、(b)、(c)的順序變小。圖7(d)至(f)表示對圖7(a)至(c)各自所示的圖像塊以二維進行傅立葉變換從而得到的頻譜。圖7(d)至(f)中為了容易理解，而對各頻譜的強度進行對數變換來進行表示，頻譜越強則表示得越亮。各頻譜中中央的亮度最高的位置為直流成分，越是靠近周邊部則頻率越高。圖7(d)至(f)中可知圖像的銳度越小則高頻譜越是缺失。因此，為了根據這些頻譜來求取銳度，例如能夠提取頻譜整體或者一部分來求取銳度。在生成彩色圖像的情況下，可以以像素P1、P2、P3、以及P4的亮度信息為基礎，僅對每個像素位置補齊所缺失的顏色信息從而生成彩色圖像，但如圖6所示那樣G2、B的銳度比G1、R的銳度小，因此也可以對G2、B的銳度進行銳化之后生成彩色圖像。圖8是說明基于G1、R的銳度對G2、B的銳度進行銳化的方法的圖。圖8(a)是作為被攝體的黑白圖樣，圖8(b)是表示(a)的被攝體的亮度的斷面的圖。如圖8(b)所示，圖樣(chart)的亮度的斷面是階梯狀，但是例如在將圖樣配置在從到達像素P1、P3的光線最為合焦的被攝體位置向跟前偏離了少許的規定位置來進行攝像時，圖像的亮度斷面成為如圖8(c)所示那樣。圖8(c)的曲線中，G1、R分別是在像素P1(綠色的成分)、P3(紅色的成分)所生成的圖像的亮度斷面，G2、B分別是在像素P2(綠色的成分)、P4(藍色的成分)生成的圖像的亮度斷面。這樣，可以說G1、R的亮度斷面比G2、B的亮度斷面更接近于圖8(b)的實際的圖樣的亮度斷面，銳度更高。在拍攝圖8(a)這種黑白圖樣的情況下，G1的亮度斷面和R的亮度斷面是大致相同的斷面，但由于實際上是拍攝所有顏色成分的被攝體圖像，因此圖8(c)的G1、R的亮度斷面大部分情況是不一致的。因此，也可以根據G1、R的亮度斷面來檢測各自的銳度，選擇銳度高的顏色成分，使得G2、B的亮度斷面銳化。銳度的檢測在第1信號處理部C1內的銳度檢測部中進行。在選擇銳度高的亮度斷面，對其亮度斷面進行二次微分時，得到圖8(d)的分布，能夠檢測銳度高的顏色成分的圖像的邊沿。接下來，從圖8(c)的G2、B各自的亮度分布中減去圖8(d)的分布，由此得到圖8(e)的分布，能夠使得G2、B的亮度分布銳化。在此，在減去圖8(d)的分布時，在對圖8(d)的分布乘以規定系數之后，從圖8(c)的G2、B的亮度分布中減去，由此能夠控制G2、B的銳化程度。在本實施方式中，為了簡化說明，以一維的方式進行了使圖像銳化的說明，但由于圖像是二維的，因此實際上以二維進行銳化處理。通過以上的圖像處理，圖6的實線所示的G2、B的銳度被銳化成虛線所示的G2’、B’那樣，能夠使所生成的彩色圖像銳化。圖9是表示將圖1中光學區域D2的光學面從非球面形狀置換為球面形狀的情況下的被攝體距離與銳度的關系的曲線。在這種情況下，也與圖6的情況同樣地能夠使彩色圖像銳化。在圖9中，因被攝體距離從而銳度高的顏色成分不同。因此，根據G1、G2、R、以及B的亮度斷面檢測各自的銳度，選擇銳度最高的顏色成分來使其他顏色成分銳化。通過以上這種的圖像處理，圖9中實線所示的G1、G2、R、以及B的銳度分別被銳化成由虛線示出的G1’、G2’、R’、以及B’那樣，能夠使所生成的彩色圖像銳化。接下來，說明其他的圖像銳化手法。圖10是說明基于對G2、B的銳度銳化之后的G2’、B’來銳化G1、R的銳度的方法的圖。光學區域D1、D2的結構與圖6的情況相同，由通過了光學區域D2的光線所形成的點像強度分布在規定的被攝體距離范圍內大致恒定。因此，分別提取像素P2(G2的成分)、P4(B的成分)所形成的點像強度分布在規定的被攝體距離范圍內大致恒定。如果在規定的被攝體距離范圍中點像強度分布大致恒定，則分別提取像素P2(G2的成分)、P4(B的成分)所形成的圖像，能夠與被攝體距離無關地，基于規定的點像強度分布進行復原。以下說明根據預先存儲的點像強度分布函數來復原攝影圖像的方法。在將原圖像設為f(x，y)、將點像強度分布設為h(x，y)時，攝影圖像g(x，y)能夠由(式2)表示。【式2】其中，表示卷積。在對(式2)的兩邊進行傅立葉變換后，成為(式3)那樣。【式3】G(u，v)＝F(u，v)H(u，v)在此，將(式4)的逆過濾器Hinv(u，v)適用于劣化圖像G(u，v)，從而如(式5)那樣求出原圖像的二維傅立葉變換F(u，v)。對其進行逆傅立葉變換，從而能夠作為復原圖像而獲得原圖像f(x，y)。【式4】【式5】F(u，v)＝Hinv(u，v)G(u，v)但是，在H(u，v)成為0或者極小的值時，Hinv(u，v)發散，因此，利用(式6)這種的維納(Wiener)過濾器Hw(u，v)來復原劣化圖像。【式6】在(式6)中，N(u，v)為噪聲。由于通常噪聲和原圖像F(u，v)是未知的，因此實際上使用常數k通過(式7)的過濾器來復原劣化圖像。【式7】通過這種的復原過濾器，圖10的實線所示的G2、B的銳度能夠銳化成點線所示的G2’、B’。這樣，根據本實施方式，利用點像強度分布函數，能夠進行由入射至光學區域D1的光所到達的像素的亮度信息形成的圖像的全區域的復原處理。一般情況下，由于點像強度分布函數是根據光學系統的攝像位置而變化的，因此可利用與各攝像位置對應的點像強度分布函數。但是，在點像強度分布函數幾乎不依賴于攝像位置的光學系統的情況下，能夠利用單一的點像強度分布函數來進行圖像的全區域的復原處理。盡管需要在存儲器等中預先保存點像強度分布函數，但通過利用單一的點像強度分布，能夠降低存儲器的使用量。再有，與圖8所示的方法同樣，根據G2’、B’的亮度斷面(被復原的銳化圖像)按每個規定區域檢測各自的銳度(銳度檢測部)，對銳度高的顏色成分的亮度斷面進行二次微分，從G1、R中減去，能夠將G1、R的銳度如圖10的虛線所示的G1’、R’那樣進行提高。這樣，能夠基于銳度對其他像素的亮度信息的成分進行銳化。通過以上這樣的圖像處理，圖10的實線所示的G2、B的銳度、以及G1、R的銳度能夠如點線所示的G2’、B’以及虛線所示的G1’、R’那樣提高，能夠使得所生成的彩色圖像銳化。通過這樣的銳化處理，較之圖6所示的銳化處理，能夠進一步擴展景深。接下來，說明具體求取被攝體距離的方法。圖1所示的第1信號處理部C1，輸出提取來自像素P1(G1的成分)的亮度信息而得到的第1圖像I1(圖1所示)、提取來自像素P2(G2的成分)的亮度信息而得到的第2圖像I2。由于2個光學區域D1、D2的光學特性彼此不同，因此第1、第2圖像I1、I2的圖像的銳度(利用亮度而算出的值)因被攝體距離而不同。存儲部Me(圖1所示)中存儲通過了光學區域D1、D2的各自區域的光的銳度和被攝體距離之間的相關關系。在第2信號處理部C2(圖1所示)中，基于第1、第2圖像I1、I2的銳度和上述相關關系，能夠獲得到被攝體的距離。在此，圖6以及圖10中的Z的范圍表示G1變化、并且G2幾乎不變化...