[发明专利]摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用透镜阵列的摄像装置。

背景技术

过去，如在Stanford Tech Report CTSR 2005-02中Ren.Ng及七位其他作者的“Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera”(下文中称作非专利文献1)中所述，已经发展和提出了多种摄像装置。此外，提出了用于对拍摄图像的数据执行预定图像处理并输出图像处理的结果的摄像装置。例如，如非专利文献1所述，提出了采用称作光场照相(Light Field Photography)的摄像技术的摄像装置。这种摄像装置具有设置在摄像透镜和图像传感器之间的透镜阵列(在下文中也称作摄像设备)。更具体地，透镜阵列设置在摄像透镜的焦平面上。因此，作为摄像对象的视频图片而在透镜阵列上生成的视频图片被接收为分成在多个视点方向上传播的光线的光，以使得在多个视点同时获得图像。

发明内容

在上述摄像装置中，图像传感器上的多个像素被分配到透镜阵列中的一个透镜，并且可以获取在分配到一个透镜的像素中所产生的视点图像。如果例如9(＝3×3)个像素以像素阵列形式分配到一个透镜，则可以获得九个视点的图像。例如，这些视点图像可以用作三维图像显示中的右视点图像和左视点图像。

但是如果透镜阵列设置在摄像透镜和图像传感器之间，则由像素接收的光的数量根据像素的位置而改变，产生引起亮度不均匀性的问题。因为亮度不均匀性引起拍摄图像的质量下降，所以期望通过降低亮度的不均匀件来解决这个问题。

期望提供能够通过使用包括透镜阵列的光学系统来降低拍摄图像中的亮度不均匀性的摄像装置。

根据本发明的实施例的摄像装置包括：摄像透镜；光学系统，其具有设置在摄像透镜的成像表面上的透镜阵列；和摄像设备，其用于接收穿过摄像透镜和光学系统的透射光线，以获得所拍摄图像的数据。光学系统构造成将穿过组成透镜阵列的透镜的主光线折射成在向透镜的光轴接近的方向上传播。

在本发明提供的摄像装置中，来自摄像对象并穿过摄像透镜的光被透镜阵列分成各自在视点方向上传播的光线，这些光线各自被摄像设备所接收以获得由光学产生的拍摄图像的数据。

如上所述，光学系统构造成将穿过透镜阵列的透镜的主光线折射成在向透镜接近的光轴的方向上传播。因此，主光线可以被引导沿着与摄像装置的光接收表面基本垂直的方向传播。

根据本发明，由此提供的摄像状态具有摄像透镜、透镜阵列和摄像设备。此外，包括透镜阵列的光学系统构造成将穿过透镜阵列的透镜的主光线折射成在向透镜的光轴接近的方向上传播。因此，来自光学系统的主光线可以被引导沿着与摄像设备的光接收表面基本垂直的方向传播。结果，可以减少摄像设备中引起的局部光学损失的量。因此，可以减少通过使用包括透镜阵列的光线系统所拍摄的图像的亮度不均匀性。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的摄像装置的整体构造的示图；

图2是示出图1所示的图像处理部分的详细构造的功能框图；

图3A和图3B是示出表示图1所示的透镜阵列和图像传感器的示意构造的模型的多个立体图；

图4A至图4C是示出在对图3A和3B所示的透镜阵列的一体化结构的描述中涉及的模型的多个说明图；

图5是示出表示图1所示的前表面照射图像传感器和图像传感器的片上透镜的示意构造的模型的示图；

图6是示出表示微透镜、片上透镜和包括片上透镜的图像传感器的布局构造的模型的示图；

图7是示出在对将入射光线分开沿着多个视点方向传播进行描述时涉及的模型的说明图；

图8是示出在对通过图像传感器获取的摄像数据进行描述时涉及的模型的说明图；

图9A至图9I是示出在对根据图8所示的摄像数据所产生的视点图像进行描述时涉及的模型的多个说明图；

图10A至图10I是示出图9A至9I所示的视点图像的典型示例的多个说明图；

图11A和图11B是示出在对视点图像之间的视差的量进行描述时涉及的模型的多个说明图；

图12是示出在对入射到典型对比构造中的图像传感器的光线进行描述时涉及的模型的说明图；

图13是示出在对入射到第一实施例中的图像传感器的光线进行描述时涉及的模型的说明图；

图14A和图14B是示出分别在第一实施例和典型对比构造中光线的典型模拟形式的多个说明图；