[发明专利]图像拾取设备和图像拾取光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有透镜阵列的图像拾取设备和图像拾取光学系统。

背景技术

近年来，已提出了使用通过图像拾取元件获得的数据执行计算并且根据所述数据执行数字图像处理以输出各种类型的图像的图像拾取设备。在文献Todor Georgiev等人的“Full Resolution Light Field Rendering”，Adobe Technical Report January 2008和Todor Georgiev等人的“Superresolution with Plenoptic 2.0Camera”，2009 Optical Society of America中，公开了使用“光场摄影(Light Field Photography)”来同时获得对象平面上的二维光强度分布和视差(parallax)信息(统称为光场)的“全光2.0照相机(Plenoptic 2.0Camera)”。根据这样的图像拾取设备，可通过获得光场并然后在拍摄图像之后执行图像处理来改变图像的焦点位置或场深(depth of field)等。

但是，图像拾取设备需要使用除了存储二维光强度分布以外还存储视差信息的图像拾取元件的像素。因此，与仅存储二维光强度分布的图像拾取设备相比，空间分辨率劣化。在文献Todor Georgiev等人的“Superresolution with Plenoptic 2.0 Camera”，2009 Optical Society of America中，公开了这样的配置：在该配置中，通过透镜阵列的各透镜(有时被称为“微透镜”)在不同的像素位置处将由主透镜部件(unit)形成的像面上的某点成像。以这种方式获得的多个小图像被重构以获得高分辨率的重构图像。获得高分辨率图像的该方法被称为“像素偏移效果”。

但是，在文献Todor Georgiev等人的“Superresolution with Plenoptic 2.0Camera”，2009Optical Society of America中，没有公开为了获得高分辨率而需要的具体的配置。

发明内容

本发明提供能够以简单的配置获得高分辨率光场的图像拾取设备和图像拾取光学系统。

作为本发明的一个方面的图像拾取设备包括：图像拾取元件；透镜部件，被配置为在像侧共轭面上收集来自对象的光线；以及透镜阵列，包含多个透镜单元(cell)，并且被设置为使得所述像侧共轭面和所述图像拾取元件相互共轭，并且，所述透镜阵列被设置为满足预定的条件式。

作为本发明的另一方面的图像拾取光学系统是一种在图像拾取元件上收集来自对象的光线的图像拾取光学系统，该图像拾取光学系统包括：透镜部件，被配置为在像侧共轭面上收集来自对象的光线；以及透镜阵列，所述透镜阵列包含多个透镜单元，并且被设置为使得所述像侧共轭面和所述图像拾取元件相互共轭，并且，所述透镜阵列被设置为满足预定的条件式。

参照附图阅读实施例的以下描述，本发明的其它特征和方面将变得清晰。

附图说明

图1是实施例1、3和4中的图像拾取光学系统的示意性配置图。

图2是实施例2中的图像拾取光学系统的示意性配置图。

图3是本发明的实施例中的每一个中的图像拾取设备的框图。

图4A～4C是描述本发明的实施例中的每一个中的像素偏移效果的示图。

图5是描述本发明的实施例中的每一个中的图像拾取光学系统的布置(arrangement)的示图。

图6A和图6B是描述本实施例中的图像拾取元件上的图像的示图。

图7是表示关于距离σ₁的像素偏移量的示图。

图8是表示关于距离σ₁的像素偏移的比的示图。

图9是描述本发明的实施例中的每一个中的小透镜的重叠(overlap)数量的示图。

图10是描述本发明的实施例中的每一个中的包含像素偏移效果的空间分辨率的示图。

图11是表示距离σ₁和空间分辨率比之间的关系的示图。

图12是实施例1中的图像拾取光学系统的截面图。

图13是实施例2中的图像拾取光学系统的截面图。

图14是实施例3和4中的图像拾取光学系统的截面图。

图15是实施例4中的图像处理系统的配置图。

具体实施方式