本发明专利技术涉及一种成像设备，包括：成像透镜，具有孔径光阑；成像元件，包括沿着纵向和横向二维排列的多个像素，并且根据所接收的光来获取成像数据；以及微透镜阵列，排列在所述成像透镜与所述成像元件之间，并且包括多个微透镜，在所述成像元件中的由ｍ×ｎ个像素所构成的像素区被分配给各个所述微透镜，其中，在所述微透镜与所述像素区之间设定小于一个像素宽度的位置偏移，ｍ和ｎ表示在所述纵向和所述横向上大于等于２的数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用微透镜的成像设备。
技术介绍
已经提出并开发了各种各样的成像设备。此外，也已经提出了对于通过成像所获 取的成像数据执行预定图像处理并输出所得数据的成像设备。例如，PCT专利公开第W006/039486号手册和Ren. Ng及其他七位共同作者，“Light Field Photography with a Hand-He 1 dP 1 enoptic Camera，，，Stanford Tech Report CTSR 2005-02提出了采用称作“光场照像”技术的成像设备。在这种成像设备中，在用于成像透 镜的成像目标的图像形成平面上排列了微透镜阵列，并且在这个微透镜阵列的焦点位置处 提供成像元件。排列微透镜阵列，使得在成像元件上的多个像素被分配给微透镜阵列中的 每个微透镜。由于这种特性，在成像元件中所获取的成像数据保存了关于光线的传播方向 的信息以及光线的强度分布。这种成像数据经过了预定的图像处理，从而被重构作为任意 视点的观察图像(下文中，简称为视差图像)或在任意焦点处的观察图像。
技术实现思路
重构图像的像素数(二维分辨率)等于微透镜阵列中的透镜数。这是因为重构图 像的二维坐标的信息依赖于微透镜阵列的坐标。换句话说，重构图像的像素数等于通过将 成像元件的所有像素数除以分配给每个微透镜的像素(下文中，简称为透镜分配像素)数 所获取的值。另一方面，透镜分配像素数等于光线的角度信息的分辨率，即，重构图像的任 意视点或焦点的分辨率。因此，这些分辨率与重构图像的像素数具有折中关系。例如，当期望获取高分辨率的视差图像作为重构图像时，优选透镜分配像素数尽 可能小。此外，当视差图像用于例如立体系统的三维显示时，因为只要能够获取左右两个 视差图像作为用于左右眼的图像就足够了，所以透镜分配像素数经常设定为诸如2X2或 3X3的相对小的数目。但是，如果透镜分配像素数减小，则成像更容易受到主透镜的晕影(vignetting) 和阴影(shading)的影响及诸如重影的微透镜边缘的影响，因此，很难获取具有高精度的 所期望的视点的光线数据。这导致所生成的视差图像的图像质量劣化。具体地，如果透镜 分配像素数设定为2X2(4)，则需要提取所有四个像素的图像数据，并且此后，为了获取微 透镜边缘的影响减小的上述左右视差图像，需要通过使用这些图像数据执行积分处理。这 导致例如以下缺点视差图像的场深度由于积分处理而减小，以及用于获取视差图像的处 理步骤数增多。因此，期望实现能够以高精度和高效率获取所期望的视点的光线数据的成像设备。需要本专利技术提供能够以高精度和高效率获取所期望的视点的光线数据的成像设 备。根据本专利技术的模式，提供成像设备，包括成像透镜，具有孔径光阑；成像元件，包括沿着纵向和横向二维排列的多个像素，并根据所接收的光获取成像数据；以及微透镜阵 列，排列在成像透镜和成像元件之间，并包括多个微透镜。在成像元件中的由mXn(m和η 表示在纵向和横向上大于等于2的数字)个像素所构成的像素区被分配给各个微透镜。在 微透镜与像素区之间设定小于一个像素宽度的位置偏移。在根据本专利技术模式的成像设备中，微透镜阵列排列在成像透镜与成像元件之间， 并且预定像素区被分配给这个微透镜阵列中的每个微透镜。由于这个特性，以保存关于光 线传播方向及光线强度分布的信息的这种方式通过成像元件接收通过各个微透镜的光线。 因为在微透镜与像素区之间设定了小于一个像素宽度的位置偏移，所以由于微透镜边缘的 影响被减小，并且仅通过抽取读出需要的像素数据。因此，提高了读取处理的速度。在根据本专利技术模式的成像设备中，在成像透镜与成像元件之间提供微透镜阵列， 并且预定像素区被分配给各个微透镜。因此，来自成像目标的光线能够作为其视点彼此不 同的光线矢量被接收。因为在微透镜与像素区之间设定了小于一个像素宽度的位置偏移， 所以能够以高精度和高效率获取所期望的视点的光线数据。附图说明图1为根据本专利技术第一实施例的成像设备的整体结构的示图；图2为用于说明图1中所示的成像元件与微透镜之间的配置关系的示图；图3为用于说明在成像元件上所接收的光线的示图；图4为根据比较例1在成像元件中的左右视点的光接收区的示意图；图5为在图1所示的成像元件中的左右视点的光接收区的示意图；图6为在根据变形例1的成像元件与微透镜之间的配置关系及光接收区的示意 图；图7为根据变形例2的成像元件与微透镜之间的配置关系及光接收区的示意图；图8为用于说明根据本专利技术第二实施例的成像元件与微透镜之间的配置关系的 示意图；图9为用于说明根据比较例2的成像元件的读取操作的示意图；图10为用于说明在图8中所示的成像元件的读取操作的示意图；以及图11为用于说明根据变形例3的成像元件与微透镜之间的配置关系及读取操作 的示意图。具体实施例方式下面，将参照附图详细描述本专利技术的实施例。将以下面的顺序进行描述。1.第一实施例(透镜分配像素数为3X3并且沿着横向设定微透镜与像素之间的 位置偏移的实例)2.变形例1 (沿着纵向设定位置偏移的实例)3.变形例2 (沿着斜向设定位置偏移的实例)4.第二实施例(透镜分配像素数为2X2并且沿着纵向设定微透镜与像素之间的 位置偏移的实例)5.变形例3 (沿着横向设定位置偏移的实例)第一实施例 成像设备1的结构实例图1为根据本专利技术第一实施例的成像设备1的整体结构。成像设备1执行成像目 标2的成像，并且执行预定的图像处理，从而输出图像数据Dout。这个成像设备1包括成像 透镜11、微透镜阵列12、成像元件13、图像处理器14、成像元件驱动器15及控制器16。成像透镜11为用于成像目标2的成像的主透镜，并且由例如在摄像机、照像机等 中所使用的通用成像透镜构成。在这个成像透镜11的光入射侧排列孔径光阑10。通过在诸如玻璃的基板上形成多个微透镜来得到微透镜阵列12。微透镜阵列12 排列在成像透镜11的焦平面(图像形成平面)上，并且成像元件13排列在微透镜的焦点 位置。由例如固态透镜、液晶透镜或衍射透镜来构成每个微透镜。成像元件13接收来自微透镜阵列12的光线，并获取成像数据DO。这个成像元件 13包括以矩阵形式(沿着纵向和横向)二维排列的多个像素。每个像素由诸如电荷耦合器 件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的固态成像元件构成。在成像元件13中，在相 应于微透镜阵列12中的微透镜的二维坐标的像素区中，成像目标2的图像形成为具有与孔 径光阑10的开口形状类似的形状(例如，圆形)的图像。微透镜阵列12的每一个微透镜被分配给由多个像素中的mXn(m和η表示在纵向 和横向上大于等于2的数，并且在本实施例中为3X3)个像素所构成的像素区。例如，由于 mXn的值变大，S卩，由于分配给一个微透镜的像素(下文中，称作透镜分配像素)数变大，所 以随后所描述的视差图像的角分辨率变高。另一方面，由于透镜分配像素数变小(mXn的 值变小)，所以视差图像的像素数(二维分辨率)变高。如刚刚描述的一样，视差图像的角 分辨率与其二维分辨率具有折中关系。在本实施例中，透镜分配像素数为3X3(9)。在这个成像元件13的光接收平面上，提供了通过规则排列多色滤色片所形成的 彩色滤色片(图1中没有示出)。就彩色滤色片而言，例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种成像设备，包括：成像透镜，被配置为具有孔径光阑；成像元件，被配置为包括沿着纵向和横向二维排列的多个像素，并且根据所接收的光来获取成像数据；以及微透镜阵列，被配置为设置在所述成像透镜与所述成像元件之间，并且包括多个微透镜，在所述成像元件中的由ｍ×ｎ个像素所构成的像素区被分配给各个所述微透镜，ｍ和ｎ表示在所述纵向和所述横向上大于等于２的数，其中在所述微透镜与所述像素区之间设定小于一个像素宽度的位置偏移。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：早坂健吾，山本健二，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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