摄像装置制造方法及图纸

技术编号:15778448 阅读:454 留言:0更新日期:2017-07-08 18:17
本发明专利技术提供一种技术,在调制光学像而使焦点深度增大并由复原图像处理去除该调制的摄像装置中,用于能够减小该复原图像处理的电路规模,并能够适用于运动图像的摄像。本发明专利技术的摄像装置的特征在于,具备:摄像元件(3);包含调制物体的光学像的光学传递函数的相位板(21),并且将通过相位板(21)调制的光学像在摄像元件(3)的摄像面上成像的光学系统(2);进行对摄像元件(3)的摄像面上的成像图像实施二维空间滤波处理而去除基于上述光学相位滤波器的调制的复原图像处理的空间滤波器处理部(6),由上述相位板(21)向光学像施加的调制特性在与光轴垂直的摄像面平面上的相互正交的水平及垂直的两个方向中互异。

Camera device

The present invention provides a technology in the optical modulation as the focal depth imaging device increases and removing the modulated by restoration image processing, can reduce the circuit scale for restoration of image processing, camera and can be applied to a moving image. The characteristics of the pick-up device that includes: an imaging element (3); phase plate, optical image optical modulation transfer function contains the object (21), and the phase plate (21) modulation of the optical image in the imaging element (3) on the surface of the camera optical system imaging (2); the imaging element (3) of the camera image on the surface of the implementation of two-dimensional spatial filtering and removal processing of spatial filter image restoration processing of the optical phase modulation filter based on (6), by the phase plate (21) to the optical modulation characteristics as applied in the imaging plane and the orthogonal plane the vertical axis of the horizontal and vertical directions in two different.

【技术实现步骤摘要】
摄像装置
本专利技术涉及一种摄像装置,该摄像装置构成为通过光学相位滤波器,对光学像的光学传递函数进行调制而使焦点深度增大,通过图像处理去除上述调制量而获得鲜明的图像。
技术介绍
作为本

技术介绍
,例如已知有美国专利第5,748,371号(专利文献1)记载的技术。在专利文献1中公开了如下技术:在光学系统中配置调制光的相位的光学掩模,使光学传递函数(OTF:OpticalTransferFunction)在从聚焦点位置起到某距离范围内本质上固定,使被摄区深度增大,然后对用光学掩模调制后的OTF所引起的调制中间图像进行信号处理,去除基于光学掩模的调制量,从而放大被摄区深度(参照摘要)。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利第5,748,371号公报
技术实现思路
在上述以往技术中,作为用于去除基于光学掩模等的光学相位滤波器的光学上的调制量、即把通过光学相位滤波器成为模糊状态的图像复原为鲜明图像的图像处理(以下,有时也将其称为“复原图像处理”),采用例如二维空间滤波处理。该二维空间滤波处理例如包含所谓卷积运算处理,该卷积运算处理对处于包含成为滤波处理对象的像素的规定的水平范围及垂直范围内的像素分别乘以与像素位置相应地个别设定的系数并相加。这样的二维空间滤波处理例如如以下那样进行。首先,通过光学相位滤波器调制并由摄像元件摄像得到的图像数据被保存在移位寄存器中。该移位寄存器依次保存水平方向的图像数据中的上述规定的水平范围内的像素。对该像素分别乘以与该规定的水平范围中的各水平位置对应的系数并相加。由此进行水平滤波处理。水平滤波处理后的图像数据分别被保存在与垂直方向的空间滤波尺寸(即规定的垂直范围)相同数量的行存储器中。在全部的行存储器保存了数据并成为有效的时刻,对来自行存储器的输出,乘以与规定的垂直范围中的各垂直位置对应的系数并相加。由此进行垂直滤波处理。这样,为了进行二维空间滤波处理,在一个行存储器中需要1行量的图像数据或与之相当的存储容量,行存储器需要与垂直方向的空间滤波尺寸相同的数量。因此,从电路规模的观点来看,优选与水平方向相比减小垂直方向的滤波尺寸,减少行存储器数。另一方面,在上述专利文献1中,采用具有三次函数特性的光学掩模,在从聚焦点位置起到光轴上的某距离的范围内可使光学传递函数不敏感,但是所获得的中间图像在图像的宽的像素范围中形成模糊图像。因此,用于复原图像处理的空间滤波器的尺寸变得非常大。此时,如果基于光学掩模的光学上的调制特性被设计为在水平、垂直方向都相同,则需要用于垂直滤波处理的行存储器的数量多。这样,在以往技术中,用于进行二维空间滤波处理等复原图像处理的图像处理电路的电路规模变大,成本增大。另外,二维空间滤波处理是以对象像素为基准,在水平及垂直方向都对例如±20~50的范围内的像素进行卷积运算来执行的。这里,卷积运算的范围的像素在水平和垂直方向相同。因此,在对某一像素进行二维空间滤波处理时,变成进行处于该像素的周围的数百~数千像素的卷积运算,因此需要大量的处理时间。因此,以往的技术仅仅适用于静态图像,难以适用于运动图像的摄像。本专利技术鉴于上述以往技术的问题而完成,提供一种技术,用于在构成为对光学像进行调制而使焦点深度增大,并通过复原图像处理去除该调制的摄像装置中,可以减小与该复原图像处理相关的电路规模,并可以适用于运动图像的摄像。为了解决上述问题,本专利技术采用权利要求书所记载的结构。该结构的一个例子例如是一种摄像装置,具备:具有摄像面的摄像元件;光学系统,包含对物体光学像的光学传递函数进行调制的光学相位滤波器,该光学系统用于使通过该光学相位滤波器调制的光学像在上述摄像元件的摄像面上成像;以及信号处理部,执行复原图像处理,该复原图像处理用于对上述摄像元件的摄像面上的成像图像进行二维空间滤波处理以去除上述光学相位滤波器的调制,该摄像装置的特征在于,由上述光学相位滤波器向上述光学像施加的调制特性在与光轴垂直的摄像面平面上的相互正交的水平及垂直的二个方向中互异。上述光学相位滤波器可以由水平方向的波面像差和垂直方向的波面像差不同的相位板构成,也可以由水平方向的波面像差和垂直方向的波面像差大致相等的相位板和垂直方向的开口尺寸比水平方向的开口尺寸小的光圈构成。根据本专利技术,对摄像得到的光学像施加在水平及垂直方向上不同的光学传递特性,在减小二维空间滤波处理等复原图像处理的性能劣化的同时,还可以变更在复原图像处理中使用的空间滤波器的水平、垂直尺寸。由此,可以削减例如负责空间滤波处理的电路内的行存储器的数量,减小图像处理电路规模。因此,根据本专利技术,可以提供降低了成本的摄像装置。此外,根据本专利技术,可以将构成为对光学像进行调制而使焦点深度增大,并通过复原图像处理去除该调制的摄像装置用于运动图像的摄像。上述以外的问题、结构及效果通过以下的实施方式的说明而变得清楚。附图说明图1是表示本专利技术的第1实施例的摄像装置的一个结构例的图。图2是表示适用于本专利技术的第1实施例的相位板21的一个例子的图。图3是表示第1实施例的相位板21的截面形状的图。图4是表示实施例1的摄像系统的空间滤波器处理部6的一个结构例的方框图。图5是表示实施例1的焦点深度放大效果的仿真结果的图。图6是表示本专利技术的第2实施例的图。图7是表示针对光圈22的开口形状为矩形及圆形的对角方向的OTF的计算结果的图。图8是表示光圈22的开口形状为矩形及圆形时的各自的光圈形状中的PSF的测定结果的图。(符号的说明)1…物体;2…光学系统;21、26…相位板(光学相位滤波器);22、27…光圈;23…前置透镜群;24…后置透镜群;3…摄像元件;4…AD转换器;5…原始数据缓冲存储器;6…空间滤波器处理部;7…移位寄存器;8…水平滤波器处理部;90~94…行存储器;10…垂直滤波器处理部;11…滤波器系数保存存储器。具体实施方式以下,参照附图说明本专利技术的实施方式。另外,对具有同样的功能或结构的要素附上同一符号,省略重复的说明。(实施例1)首先,用图1说明本专利技术的第1实施例的摄像装置的一个结构例。本实施例的摄像装置可适用于例如AV摄像机、便携电话搭载摄像机、便携信息终端搭载摄像机、图像检查装置、自动控制用产业摄像机等。物体1的光学像由光学系统2取入,由摄像元件3进行摄像。这里,光学系统2是用于取入物体1的光学像的要素,具备:具有位于物体1侧的多个透镜元件的前置透镜群23;具有位于摄像元件3侧的多个透镜元件的后置透镜群24;在前置透镜群23和后置透镜群24之间配置的具有与光学系统2相应的矩形(正方形)开口或圆形开口的光圈22;在光圈22附近被配置于前置透镜群23侧的相位板21,该相位板21作为用于对物体1的光学像空间地进行调制而赋予规定的光学传递函数的光学相位滤波器。该相位板21是由例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯等透明树脂构成的光学部件。其光学特性的详细情况将后述。通过包含上述相位板21的光学系统2而获得的物体1的光学像在摄像元件3的摄像面31上成像而被取入。这里,摄像元件3由例如CCD、CMOS传感器等构成,以例如1/60秒周期或1/30秒周期取入图像。即,本实施例的摄像装置也可以适用于运动图像的摄像。在该摄像元件3的摄像面31上成像而被取入的光学像通过摄像元件3变换为模拟信本文档来自技高网...
摄像装置

【技术保护点】
一种摄像装置,具备:摄像元件,具有摄像面;光学系统,包含对物体的光学像的光学传递函数进行调制的光学相位滤波器,该光学系统用于使通过该光学相位滤波器调制的光学像成像在上述摄像元件的摄像面上;以及信号处理部,执行复原图像处理,该复原图像处理用于对上述摄像元件的摄像面上的成像图像进行二维空间滤波处理而去除上述光学相位滤波器进行的调制,该摄像装置的特征在于,由上述光学相位滤波器向上述光学像施加的调制特性在与光轴垂直的摄像面平面上的相互正交的水平及垂直的两个方向中互异,上述光学相位滤波器由水平方向的波面像差和垂直方向的波面像差不同的相位板构成,上述相位板的垂直方向的波面像差比水平方向的波面像差小,上述相位板的波面像差表达为f(x,y)=α1·x^3+α2·y^3,其中,α1及α2表示系数,α1>α2,x、y表示与光轴正交的上述相位板面内的标准化座标。

【技术特征摘要】
2012.12.28 JP 2012-2866321.一种摄像装置,具备:摄像元件,具有摄像面;光学系统,包含对物体的光学像的光学传递函数进行调制的光学相位滤波器,该光学系统用于使通过该光学相位滤波器调制的光学像成像在上述摄像元件的摄像面上;以及信号处理部,执行复原图像处理,该复原图像处理用于对上述摄像元件的摄像面上的成像图像进行二维空间滤波处理而去除上述光学相位滤波器进行的调制,该摄像装置的特征在于,由上述光学相位滤波器向上述光学像施加的调制特性在与光轴垂直的摄像面平面上的相互正交的水平及垂直的两个方向中互异,上述光学相位滤波器由水平方向的波面像差和垂直方向的波面像差不同的相位板构成,上述相位板的垂直方向的波面像差比水平方向的波面像差小,上述相位板的波面像差表达为f(x,y)=α1·x^3+α2·y^3,其中,α1及α2表示系数,α1>α2,x、y表示与光轴正交的上述相位板面内的标准化座标。2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,上述信号处理部具备:移位寄存器,包含多个抽头,该多个抽头分别保存被用于进行水平滤波处理的、由上述相位板光学地调制后的1行中的规定个数的像素的数据;行存储器,保存被用于进行垂直滤波处理的、水平滤波处理后的图像数据中的多个行的图像数据;以及滤波器系数保存存储器,存储用于进行上述水平滤波处理及垂直滤波处理的、与在上述移位寄存器及上述行存储器中所保存的各像素的数据相乘的系数,上述行存储器的数量比上述移位寄存器的抽头的数量小。3.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,上述光学相位滤波器具备:水平方向的波面像差和垂直方向的波面像差...

【专利技术属性】
技术研发人员:崎田康一岛野健太田光彦
申请(专利权)人:株式会社日立制作所
类型:发明
国别省市:日本,JP

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