成像设备和电子信息仪器制造技术

使用于从立体图像校正倾斜和位置偏离的装置变得不必要。本发明专利技术具有在其上用于对来自被摄物的图像光进行光电变换和成像的多个光接收部被布置成矩阵图案的固态成像元件2以及在固态成像元件2的成像表面上具有单个焦点的透镜装置3。本发明专利技术被配置为在固态成像元件2的每个预定的成像区域的多个成像区域中将来自被摄物的进入透镜装置3的不同位置的每个图像光同时或按时间顺序曝光和成像为多个图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像设备和电子信息仪器
本专利技术涉及一种立体视觉的成像设备，其包括能够实现对多个图像(诸如，立体视觉的立体图像)的成像的立体成像设备，并且本专利技术涉及一种在成像部中使用所述成像设备作为图像输入设备的电子信息仪器，诸如数字静物照相机(数字照相机)(诸如数字摄像机、紧凑型数字照相机、无反射镜单镜头照相机、以及数字单镜头反射式照相机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真设备、装备有照相机的移动电话设备以及智能电话、自行式真空吸尘器的传感器以及空调单元的人体检测传感器。
技术介绍
传统的立体成像设备通过像人的眼睛中那样在左侧和右侧放置两个照相机来捕获图像，即，通过在左侧和右侧的两个照相机来捕获左侧和右侧图像以获得左侧和右侧图像数据。按照每个帧、每一行等合成左侧和右侧图像数据来获得立体视觉的图像数据。图16是示出了传统的立体成像设备的主要部分的配置的一个示例的示意图。在图16中，传统的立体成像设备100配备有在左侧和右侧的两个透镜装置101和102、通过透镜装置101来采集光的固态成像元件103以及通过透镜装置102来采集光的固态成像元件104。通过透镜装置101和102在固态成像元件103和104的每个成像表面中形成焦点，并且，通过固态成像元件103和104对在左侧和右侧的图像光单独地进行成像。透镜装置101和102被表现为单个简化的凸透镜。虽然透镜装置可以是单个凸透镜，但是透镜装置通常由多个透镜的组合构成。例如，非专利文献I中所描述的在2011年上市销售的夏普智能电话SH-12C构成装备有在左侧和右侧的两个独立的照相机的立体成像设备。智能电话能够通过在视差屏障3D显示器上显示利用在左侧和右侧的两个独立的照相机同时捕获的立体图像来表现三维性。在上述的传统的立体成像设备中，由于两个照相机独立，所以存在不能正确地固定左侧和右侧图像的位置关系的问题。如果不能正确地固定左侧和右侧图像的位置关系，则不能获得正确的三维图像，因为不能正确地获得到被摄物(subject)的距离。在这点上，例如，在专利文献I中，已经提出了用于从立体图像校正倾斜和位置偏离的装置。通过修整来进行校正，使得没有视差的一部分将在左侧和右侧图像中处于相同的位置。此外，作为不需要这样的校正的装置，已经提出了如在专利文献2中的用于以单个照相机进行立体捕获的装置。在专利文献2中，成像区域主要被划分为两个区域，并且，设置用于接收具有彼此不同的指向性的光的像素来获得具有不同视差的图像。通过使用图17来更加详细地说明专利文献2。图17是详细地示出了在专利文献2中公开的传统的成像部的配置的一个示例的横截面视图。在图17中，在距离测量设备中利用传统的成像部100。来自透镜101的入射光LI被分束器(beam splitter)102分解为具有相等的入射角属性的两个光束Lll和L12。分别利用针对右眼和左眼的成像元件103R和103L来对两个光束Lll和L12进行成像。在成像元件103R和103L中，具有最大灵敏度的入射角的方向被设定为与在成像表面的正前方的方向偏离的方向，并且，该偏离的方向被设定在不同的方向上。根据以上设定，成像元件103R和103L中的每一个被设定成具有有着与在成像表面的正前方的方向偏离的特性的指向性以形成不同的指向性属性。成像部100通过成像元件103R和103L输出成像结果作为用于右眼和左眼的成像信号SR和SL。根据以上，来自光学系统的入射光被分离为具有相等的入射角特性的两个光束，然后分别通过用于右眼和左眼的成像元件103R和103L对每个光束进行成像，以获得具有视差的用于右眼和左眼的成像结果。因此，在那种程度上，与利用光学系统生成具有视差的两个光束的情况相比，除了具有减小的尺寸，还简化了光学系统的配置。用于右眼和左眼的成像元件103R和103L例如是CXD固态成像元件。通过在半导体基板104上形成矩阵图案的光敏元件105和用于依次地转移和输出被光敏元件105积累的电荷的寄存器并且在表面上形成滤色器和芯片上的微型透镜106，来制作成像元件。通过芯片上的微型透镜106利用入射光瞳(incident pupil)的设定来设定成像元件103R和103L，使得具有最大灵敏度的入射角的方向是与在成像表面的正前方的方向偏离的方向。具体地，制作用于右眼的成像元件103R，以便使芯片上的微型透镜106在横向方向上相对于光敏元件105偏离仅预定的间隔TR。此外，制作用于左眼的成像元件103L，以便使芯片上的微型透镜106在与针对成像元件103R的方向相反的方向上相对于光敏元件105偏离仅预定的间隔TR。根据以上，用于右眼和左眼的成像元件103R和103L分别选择性地允许从通过分束器102分离的两个光束Lll和L12进入和接收来自与右眼和左眼相关的到来方向的光，以输出具有视差的用于右眼和左眼的图像结果。引文列表 专利文献 专利文献1:日本专利N0.4225768 专利文献2:日本特开公开N0.2006 - 165601 非专利文献 非专利文献 1:SH-12C 产品目录 http://www.sharp, c0.jp/products/shl2c/index.htmlo
技术实现思路
技术问题 由于在专利文献I和非专利文献I中所公开的上述的传统的立体成像设备中，在左侧和右侧的两个照相机是独立的，所以当固定在左侧和右侧的两个照相机时正确地固定照相机是不可能的。因此，需要用于从立体图像校正倾斜和位置偏离的装置。除非在水平地对准两个照相机的同时捕获图像，否则不能获得有效的立体图像。在专利文献2中所公开的上述的传统的立体成像设备100中，用分束器102划分入射光以将入射光分配给在具有指向性的位置处提供的用于右眼和左眼的成像元件103R和103L。当不能正确地固定分束器102和用于右眼和左眼的两个成像元件103R和103L时，需要用于从立体图像校正倾斜和位置偏离的装置。本专利技术解决上述的传统的问题。本专利技术的目的在于提供一种能使用于从三维图像(诸如立体图像)校正倾斜和位置偏离的装置变得不必要的成像设备以及在成像部中使用所述成像设备作为图像输入设备的电子信息仪器(诸如装备有照相机的移动电话设备)。问题的解决方案 提供了一种根据本专利技术的成像设备，所述成像设备具有透镜装置，所述透镜装置在成像表面上具有单个焦点，其中，所述成像设备被配置为:具有固态成像元件，在所述固态成像元件上在成像表面中多个像素被布置成矩阵图案，在所述像素上具有配备有单个开口部的遮光层以及多个光接收区域用于在分别不同的方向上分离和接收已经经过了所述开口部的倾斜光，针对像素中的每一个，将来自被摄物的已经进入成像表面的光分离成具有不同指向性的多个光，并且，对所述光进行光电变换，以及将所述光同时成像为多个图像，由此实现上述的目的。优选的是，在根据本专利技术的成像设备中，在针对固态成像元件的像素中的每一个像素提供的多个光接收区域中对多个被分离的图像光进行成像。更优选的是，在根据本专利技术的成像设备中，通过固态成像元件来接收光，作为已经进入透镜装置的右侧的右侧图像和已经进入透镜装置的左侧的左侧图像以便进行立体成像。更优选的是，在根据本专利技术的成像设备中，在平面图中的纵向方向上在透镜装置的中心部处呈带状地提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像设备，其具有透镜装置，所述透镜装置在成像表面上具有单个焦点，其中，所述成像设备被配置为：具有固态成像元件，在所述固态成像元件上在成像表面中多个像素被布置成矩阵图案，在所述像素上具有配备有单个开口部的遮光层以及多个光接收区域用于在分别不同的方向上分离和接收已经经过了所述开口部的倾斜光，针对像素中的每一个，将来自被摄物的已经进入成像表面的光分离成具有不同指向性的多个光，并且，对所述光进行光电变换，以及将所述光同时成像为多个图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.21 JP 2011-2803461.一种成像设备，其具有透镜装置，所述透镜装置在成像表面上具有单个焦点， 其中，所述成像设备被配置为: 具有固态成像元件，在所述固态成像元件上在成像表面中多个像素被布置成矩阵图案， 在所述像素上具有配备有单个开口部的遮光层以及多个光接收区域用于在分别不同的方向上分离和接收已经经过了所述开口部的倾斜光， 针对像素中的每一个，将来自被摄物的已经进入成像表面的光分离成具有不同指向性的多个光，并且，对所述光进行光电变换，以及 将所述光同时成像为多个图像。2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，通过固态成像元件来接收光，作为已经进入透镜装置的右侧的右侧图像和已经进入透镜装置的左侧的左侧图像以便进行立体成像。3.根据权利要求2所述的成像设备，其中，在平面图中的纵向方向上在透镜装置的中心部处呈带状地提供遮光构件，并且，通过所述遮光构件将透镜装置划分成右侧区域和左侧区域。4.根据权利要求2所述的成像设备，其中，在平面图中在透镜装置的上部边缘区域和下部边缘区域中提供遮光构件，并且，透镜装置的光经过区域是从顶部边缘和底部边缘变窄的横向中心区域。5.根据权利要求1所述的成像设备，其中，在固态成像设备中在所述像素中在遮光层上方针对像素中的每一个提供具有预定的颜色布置的滤色器。6.根据权利要求1或5所述的成像设备，其中，在固态成像元件中在所述像素中在遮光层或滤色器上方提供反射防止膜。7.根据权利要求1所述的成像设备，其中，在固态成像元件中的针对像素中的每一个像素的多个光接收区域由用于接收已经经过了在纵向方向或横向方向上的开口部的倾斜光的左右或上下两个成像区域构成。8.根据权利要求7所述的成像设备，其中，在固态成像元件中的针对像素中的每一个像素的在纵向方向或横向方向上的开口部是在纵向方向或横向方向上长的狭缝形状或矩形形状的开口部，并且，通过所述开口部在纵向方向或横向方向上具有指向性的方向上提供左右或上下两个成像区域。9.根据权利要求1、5和6中的任一项所述的成像设备，其中，针对像素中的每一个，在平面图中，固态成像设备在遮光层的开口部周围配备有多个光接收区域。10.根据权利要求9所述的成像设备，其中，在平面图中，遮光层的开口部的形状是十字形状，并且，针对像素中的每一个，固态成像元件配备有四个四边形的四个光接收区域，其边为纵向边和横向边中的每一个的1/2，其中，十字形状将光接收区域划分为四个。11.根据权利要求9所述的成像设备，其中，在平面图中的中心，遮光层的开口部的形状被形成为四边形形状，其中，针对像素中的每一个，固态成像元件配备有四个四边形的四个光接收区域，其邻接于由在中心的四边形形状的两条邻接的纵向边和横向边形成的每个角部，其中，两条邻接的边平行于四个光接收区域的边。12.根据权利要求9所述的成像设备，其中，在平面图中的中心，遮光层的开口部的形状被形成为多边形形状，并且，针对像素中的每一个，固态成像元件以与在中心的多边形形状的开口部的所有边的数量相同的数量配备有梯形的光接收区域，使得顶边平行于且邻接于在中心的具有多边形形状的开口部的所有边，并且，越远离中心多边形形状，面积越扩大。13.根据权利要求12所述的成像设备，其中，在平面图中的中心，遮光层的开口部的形状是四边形形状，并且，针对像素中的每一个，固态成像元件配备有四个梯形形状的四个光接收区域，使得每条顶边平行于在中心的四边形形状的四条边，并且，越远离所述四边形形状，面积越扩大。14.根据权利要求12所述的成像设备，其中，在平面图中的中心，遮光层的开口部的形状是八边形形状，并且，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛永健雄，服部真司，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP