摄像装置以及摄像方法制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种能够高精度地生成被摄体图像的摄像装置以及摄像方法。为了解决所述的课题，例如，摄像装置通过透镜以及光波面调制元件使从被摄体发出的光束相对于摄像元件分散为3个方向以上，并通过摄像元件对分散的光束进行成像来获取被摄体像。而且，摄像装置基于逆滤波等，对所述的被摄体像实施数字处理，从而生成被摄体的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
安装在数字照相机、移动电话机的照相机等摄像装置一般通过在CCD (ChargeCoupled Device :电荷稱合兀件)、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor :互补金属氧化物半导体)等二维摄像元件上对被摄体进行成像而进行摄像处理。近年来，有时在这种摄像装置中采用被称为WFC (Wavefront Coding :波前编码)的技术。此处，使用图10，对采用WFC技术的摄像装置进行说明。图10是示意性地表示采用WFC技术的以往的摄像装置的光学系统的图。如图10所示，以往的摄像装置具有光学系·统90和摄像元件95。在光学系统90中配置透镜91 93和作为光波面调制元件的相位板94。在图10所示的例子中，假设在不存在相位板94的情况下，透镜91 93使从摄像对象的被摄体发出的光聚光。另一方面，如图10所示的例子，通过配置相位板94，从而相位板94使从摄像对象的被摄体发出的光束有规律地分散，使向摄像元件95的受光面的成像变形。由此，摄像元件95得到焦点偏离的状态的图像(以下，有时记载为“中间图像”)。而且，摄像装置对被摄像元件95摄像的中间图像实施逆滤波等数字处理，从而生成被摄体的图像。通过采用WFC技术的摄像装置得到的中间图像即使在摄像装置与被摄体之间的相对位置变动的情况下，模糊程度的变动量也较小。例如，摄像装置与被摄体的距离是Hl的情况下的中间图像和摄像装置与被摄体的距离是H2 O Hl)的情况下的中间图像的模糊程度的变动量较小。采用WFC技术的摄像装置对这样的模糊程度的变动量较小的中间图像实施数字处理来生成被摄体图像，从而能够扩大景深。专利文献I :日本特开2008 - 109542号公报专利文献2 日本特开2003 - 235794号公报非专利文献I :Edward R. Dowski, Jr. , and ff. ThomasCathey, “Extendeddepth of field through wave-frontcoding, Applied Optics, vol. 34, no11,pp. 1859-1866, April, 1995.然而，在上述的以往技术中，存在有可能不能够高精度地生成被摄体图像的问题。关于所述的问题，使用图11 图15具体地进行说明。图11以及图12是表示图10所示的以往的相位板94的形状例子的图。其中，图12表示从图11的Z轴方向观察到的相位板94的形状。一般来说，在采用WFC技术的以往的摄像装置中使用图11以及图12所例示的形状的相位板94。这样的以往的相位板94的形状例如通过以下的式(I)表示。数Iz = A (x3+y3) ... (I)上述式(I)所示的“A”是任意的系数。由上述式(I)表示的形状的相位板94具有与X轴方向和Y轴方向正交的相位分布。具体而言，通过相位板94的光主要在摄像元件95的受光面中的、与X轴方向和Y轴方向正交的区域成像。这种相位板94的相位分布例如通过以下的式(2)表示。数2P (x, y) = exp (i a (x3+y3)) …(2)S卩、包括这种相位板94的光学系统90的PSF (Point SpreadFunction :点扩散函数)如图13所示的例子，向X轴方向和Y轴方向2个方向分散，呈非对称。以往的摄像装置使用具有这种PSF的光学系统90来获取中间图像，对该中间图像实施数字处理，从而生成被摄体图像。此时，由于光学系统90的PSF向X轴方向与Y轴方向分散，所以存在由以往 的摄像装置生成的被摄体图像中包含叠影(ghost)的情况。对这一点具体地进行说明。首先，在将中间图像设为“h”、将PSF设为“g”、将被摄体图像设为“f”情况下，在“h”、“g”以及“f”中以下的关系式(3)成立。数3f*g = h ... (3)上述式(3)所示的表示卷积运算(convolution)。而且，若对上述式(3)进行傅里叶变换，则由以下的式(4)表示。数4F · G = H ... (4)上述式(4)中的、作为对PSF “g”进行傅里叶变换的结果的“G”是OTF (OpticalTransfer Function :光学传递函数),表示成像光学系统的空间频率传递特性。其中，OTF的绝对值被称为MTF (Modulation Transfer Function :调制传递函数)。在以往的摄像装置对中间图像“h”实施数字处理来求出被摄体图像“f”的情况下，例如对作为对中间图像“h”进行傅里叶变换的结果的“H”乘以OTF “G”的逆滤波“Hinv”，对乘法结果进行傅里叶逆变换。具体而言，以往的摄像装置通过进行由以下的式(5)表示的乘法，计算出傅里叶变换后的被摄体图像“F”。而且，以往的摄像装置通过对被摄体图像“F”进行傅里叶逆变换，生成被摄体图像“f “。此外，以下的式(5)所示的逆滤波“Hinv ”由以下的式(6)表示。数5F = Hinv · H ... (5)数6Hinv ^ 1/G …(6)此外，以往的摄像装置可以对逆滤波“Hinv”进行傅里叶逆变换来求出逆影响函数核(kernel) “hinv”，生成被摄体图像“f”。具体而言，如以下的式(7)所示，以往的摄像装置可以通过进行中间图像“h”与逆影响函数核“hinv”的卷积运算而生成被摄体图像“f”。数7f = h*hinv …(7)此处，在使用图11以及图12所例示的形状的相位板94的WFC中存在如下的特性，即、至空间频率变成高域为止，MTF不会成为“0”，即使在焦点位置变动的情况下，MTF的变动量也较小。可是，如图13所示的例子，以往的光学系统90的PSF向正交的X轴方向与Y轴方向分散。因此，存在如下的情况，即、通过对PSF “g”进行傅里叶变换而计算的OTF “G”的绝对值MTF在X轴方向与Y轴方向之间的区域成为接近于“O”的值。在图13所示的例子中，存在如下的情况，即、在X轴方向与Y轴方向之间的区域All等中，MTF成为接近于“O”的值。因此，存在如下的情况，S卩、如图14所示的例子，由上述式(6)表示的逆滤波“Hinv”在X轴方向与Y轴方向之间的区域中成为较大的值。其结果，存在如下的情况，即、X轴方向与Y轴方向之间的区域容易受到噪声的影响，所以被摄体图像“f”的X轴方向与Y轴方向之间的区域产生叠影。图15表示使用图14所例示的逆滤波所生成的被摄体图像的一个例子。在图15所示的例子中，在被摄体图像的区域A21 A26等产生叠影。如以上所述，在采用WFC技术的以往的摄像装置中，光学系统的PSF向X轴方向和Y轴方向2个方向分散，所以存在生成的被摄体图像包含叠影的情况。S卩、在采用WFC技术 的以往的摄像装置中存在不能够高精度地生成被摄体图像的情况。
技术实现思路
公开的技术是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种能够高精度地生成被摄体图像的。本申请公开的摄像装置在一个方式中，具备光波面调制元件，其使从被摄体发出的光束分散为3个方向以上；摄像元件，其接受被所述光波面调制元件分散的光束而进行成像；生成部，其对通过所述摄像元件进行成像而得到的被摄体像实施与所述分散对应的处理，生成所述被摄体的图像。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种摄像装置，其特征在于，具备 光波面调制元件，其使从被摄体发出的光束分散为3个方向以上； 摄像元件，其接受被所述光波面调制元件分散的光束而进行成像； 生成部，其对通过所述摄像元件进行成像而得到的被摄体像实施与所述分散对应的处理，从而生成所述被摄体的图像。2.根据权利要求I所述的摄像装置，其特征在于， 所述光波面调制元件的表面形状是，在接受从所述被摄体发出的光束的受光面的周 边，形成三个以上的突起的凸部与凹陷的凹部的组合的形状。3.根据权利要求I所述的摄像装置，其特征在于， 将在接受被所述光波面调制元件分散的光束的所述摄像元件的受光面上正交的2个方向设为X方向以及y方向时， 所述光波面调制元件的相位分布P (x，y)是P (X, y) = exp ( i Ca1X3+ a 2x2y + a 3xy2 + a 4y3)), 其中，c^、a2、a3、a4是任意的...

【专利技术属性】
技术研发人员：平井由树雄，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：
国别省市：