攝像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及攝像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，提出一種使用了微透鏡陣列的攝像裝置（例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 該攝像裝置在攝像鏡頭與傳感器之間具備對(duì)各透鏡分配有多個(gè)像素的微透鏡陣 列。根據(jù)該攝像裝置，能夠同時(shí)取得多個(gè)視差圖像，并通過(guò)進(jìn)行公知的立體匹配處理，能夠 在被攝體上的任意處測(cè)定到被攝體之間的距離。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特許第4752031號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0008] 但是，在對(duì)紋理信息較少的被攝體進(jìn)行拍攝的情況或者存在模糊的情況下，存在 立體匹配處理的精度下降，無(wú)法高精度地測(cè)定距離的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地取得被攝 體距離，并且能夠取得高畫質(zhì)的圖像的攝像裝置。
[0010] 用于解決問(wèn)題的手段
[0011] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下手段。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)方式提供攝像裝置，該攝像裝置具有：攝像鏡頭，其會(huì)聚來(lái)自被攝體 的光；光圈部件，其與該攝像鏡頭相鄰配置；攝像元件，其拍攝由所述攝像鏡頭會(huì)聚并穿過(guò) 所述光圈部件后的光；以及微透鏡陣列，其在光軸方向上隔開間隔地配置在該攝像元件與 所述攝像鏡頭之間，所述光圈部件具有：至少1個(gè)普通光圈部，其具有大致圓形的開口；以 及至少2個(gè)編碼光圈部，它們具有規(guī)定圖案的開口。
[0013] 根據(jù)本方式，在使由攝像鏡頭會(huì)聚的來(lái)自被攝體的光穿過(guò)光圈部件時(shí)，使其穿過(guò) 普通光圈部和編碼光圈部中的任意一個(gè)。使穿過(guò)光圈部件的光穿過(guò)微透鏡陣列而入射到攝 像元件的攝像面。使穿過(guò)了具有大致圓形的開口的普通光圈部的光入射到攝像面，從而能 夠取得高精度的圖像。此外，使穿過(guò)了具有規(guī)定圖案的開口的至少2個(gè)編碼光圈部的光入 射到攝像面，從而能夠取得具有高頻成分的圖像信息，并且，通過(guò)拍攝由微透鏡陣列會(huì)聚光 而獲得的圖像信息具有視差，能夠使用該視差信息，高精度地測(cè)定到被攝體之間的距離。
[0014] 在上述方式中，也可以具有：距離信息計(jì)算部，其根據(jù)由所述攝像元件拍攝穿過(guò)所 述編碼光圈部后的光而取得的圖像信息，計(jì)算距離信息；圖像生成部，其使用由所述攝像元 件拍攝穿過(guò)所述普通光圈部后的光而取得的圖像信息，生成圖像；以及合成部，其將由所述 距離信息計(jì)算部計(jì)算出的距離信息與由該圖像生成部生成的圖像的各像素對(duì)應(yīng)起來(lái)。
[0015] 由此，由于由距離信息計(jì)算部高精度地計(jì)算出到被攝體之間的距離，所以能夠利 用合成部，生成高畫質(zhì)的圖像，其中，該高畫質(zhì)的圖像將到被攝體之間的距離與由圖像生成 部生成的被攝體的圖像的各像素對(duì)應(yīng)起來(lái)。
[0016] 此外，在上述方式中，也可以是，所述普通光圈部和所述編碼光圈部沿著相互交叉 的2個(gè)方向排列，當(dāng)所述普通光圈部和所述編碼光圈部在一個(gè)方向上的合計(jì)排列數(shù)為X個(gè)， 在另一個(gè)方向上的合計(jì)排列數(shù)為y個(gè)時(shí)，所述微透鏡陣列的微透鏡在所述一個(gè)方向上的排 列數(shù)為i Xx個(gè)，在所述另一個(gè)方向上的排列數(shù)為j Xy個(gè)。
[0017] 其中，i和j為1以上的整數(shù)。
[0018] 由此，能夠在相互交叉的2個(gè)方向上取得具有視差的圖像信息，并能夠進(jìn)一步高 精度地計(jì)算到被攝體之間的距離。
[0019] 此外，在上述方式中，也可以是，所述普通光圈部和所述編碼光圈部沿著相互交叉 的2個(gè)方向排列，在所述普通光圈部和所述編碼光圈部在一個(gè)方向上的合計(jì)排列數(shù)為X個(gè)， 在另一個(gè)方向上的合計(jì)排列數(shù)為y個(gè)時(shí)，與所述微透鏡陣列的各微透鏡對(duì)應(yīng)的所述攝像元 件在所述一個(gè)方向上的像素?cái)?shù)為kXX個(gè)，在所述另一個(gè)方向上的像素?cái)?shù)為mXy個(gè)。
[0020] 其中，k和m為1以上的整數(shù)。
[0021] 由此，能夠不遺漏地對(duì)穿過(guò)普通光圈部和編碼光圈部的光進(jìn)行拍攝，并取得具有 高精度的距離信息的高畫質(zhì)的圖像。
[0022] 此外，在上述方式中，也可以是，所述距離信息計(jì)算部使用如下的視差信息計(jì)算距 離信息，其中，該視差信息是使用穿過(guò)配置在不同位置的所述編碼光圈部而由所述攝像元 件取得的2個(gè)以上的圖像信息進(jìn)行匹配處理，從而計(jì)算出的。
[0023] 發(fā)明效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明可以達(dá)到能夠高精度地取得被攝體距離，并且能夠取得高畫質(zhì)的圖像 的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的攝像裝置的框圖。
[0026] 圖2是示出圖1的攝像裝置的光圈部件的一例的圖。
[0027] 圖3是對(duì)圖1的攝像裝置的從光圈部件到攝像元件的光線進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0028] 圖4是示出圖1的攝像裝置的距離信息計(jì)算部的框圖。
[0029] 圖5是示出由圖1的攝像裝置取得的模糊的程度不同的圖像的圖，圖5的（a)是示 出穿過(guò)編碼光圈部且模糊較少的圖像例的圖，圖5的（b)是示出穿過(guò)編碼光圈部且模糊較 多的圖像例的圖，圖5的（c)是示出穿過(guò)普通光圈部且模糊較少的圖像例的圖，圖5的（d) 是示出穿過(guò)普通光圈部且模糊較多的圖像例的圖。
[0030] 圖6是示出與圖5的圖像例（a)~（d)對(duì)應(yīng)的頻率特性的圖。
[0031] 圖7的（a)、（b)都是示出圖2的光圈部件中的編碼光圈部的變形例的圖。
[0032] 圖8是示出圖1的攝像裝置的變形例、即分別將多個(gè)微透鏡與穿過(guò)各光圈部的光 對(duì)應(yīng)的情況的圖。
[0033] 圖9是示出圖1的攝像裝置的另一個(gè)變形例、即針對(duì)穿過(guò)普通光圈部的光的微透 鏡大于針對(duì)穿過(guò)編碼光圈部的光的微透鏡的情況的圖。
[0034] 圖10是示出圖1的攝像裝置的另一個(gè)變形例、即以穿過(guò)光圈部件的光在微透鏡陣 列成像的方式排列的圖。
[0035] 圖11是示出圖10的攝像裝置的變形例、即，使穿過(guò)各光圈部的光入射到多個(gè)像素 的情況的圖。
[0036] 圖12是示出圖10的攝像裝置的另一個(gè)變形例、即接收穿過(guò)普通光圈部的光的像 素多于接收穿過(guò)編碼光圈部的光的像素的情況的圖。
[0037] 圖13是示出圖2的光圈部件的變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的攝像裝置1進(jìn)行說(shuō)明。
[0039] 如圖1所示，本實(shí)施方式的攝像裝置1具有：攝像部2,其對(duì)被攝體A進(jìn)行拍攝而 取得圖像信息；以及圖像處理部3,其對(duì)由該攝像部2取得的圖像信息進(jìn)行處理。
[0040] 如圖1所示，攝像部2具有：攝像鏡頭4,其會(huì)聚來(lái)自被攝體A的光；光圈部件5,其 與該攝像鏡頭4相鄰配置；微透鏡陣列6,使穿過(guò)該光圈部件5并形成實(shí)像B后的光入射到 該微透鏡陣列6 ;以及攝像元件7,其配置于該微透鏡陣列6的各微透鏡6a的成像位置。
[0041] 如圖2所示，光圈部件5具有：普通光圈部5a，其具有使由攝像鏡頭4會(huì)聚的來(lái)自 被攝體A的光的一部分穿過(guò)的大致圓形的開口；以及編碼光圈部5b，其隔著該普通光圈部 5a配置在兩處。
[0042] 2個(gè)編碼光圈部5b具有相同形狀的開口，如圖2所示，該開口的形狀例如具有單一 的圓形以外的任意的規(guī)定圖案。
[0043] 微透鏡陣列6具有多個(gè)微透鏡6a，該多個(gè)微透鏡6a在相互交叉的2個(gè)方向上二維 狀排列在從實(shí)像B的位置起朝向攝像元件7的方向在光軸方向上遠(yuǎn)離的位置。由此，微透 鏡陣列6的各微透鏡6a使實(shí)像B在攝像元件7的攝像面7a成像。
[0044] 攝像元件7例如是RGB原色系的CXD。
[0045] 圖像處理部3具有：A/D轉(zhuǎn)換器8,其將由攝像元件7取得的圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號(hào)；緩沖器9,其臨時(shí)存儲(chǔ)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的圖像信息；選擇部10,其區(qū)別并輸出被存 儲(chǔ)在該緩沖器9中的圖像信息之中的、穿過(guò)普通光圈部5a的光的圖像信息和穿過(guò)編碼光圈 部5b的光的圖像信息；信號(hào)處理部11，其被輸入由該選擇部10選擇出的、穿過(guò)普通光圈部 5a的光的圖像信息；距離信息計(jì)算部12,其被輸入由該選擇部10選擇出的、穿過(guò)編碼光圈 部5b的光的圖像信息；以及合成部13,其將從信號(hào)處理部11輸出的圖像信號(hào)與從距離信 息計(jì)算部12輸出的距離信息對(duì)應(yīng)起來(lái)。
[0046] 在附圖中，標(biāo)號(hào)14是根據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器9中的圖像信息對(duì)攝像鏡頭4、光圈部件5 和攝像元件7進(jìn)行控制的攝像控制部，標(biāo)號(hào)15是對(duì)圖像處理部3進(jìn)行控制的控制部，標(biāo)號(hào) 16是向控制部15輸入外部信號(hào)的接口部。
[0047] 如圖3所示，穿過(guò)光圈部件5的中央的普通光圈部5a的光線（斜線部）穿過(guò)中央 的微透鏡6a而在攝像元件7的攝像面7a成像。另一方面，通過(guò)隔著普通光圈部5a配置的 兩處編碼光圈部5b的光線分別穿過(guò)配置在隔著中央的微透鏡6a的位置的微透鏡6a，并在 攝像元件7的攝像面7a的不同位置成像。
[0048] 由于根據(jù)攝像元件7中的成像位置，預(yù)先知曉是穿過(guò)光圈部件5的哪個(gè)部分的圖 像信息，所以選擇部10使用該攝像元件7上的位置信息，將在攝像元件7上成像的光的圖 像信息傳輸?shù)叫盘?hào)處理部11或者距離信息計(jì)算部12中的任意一個(gè)。
[0049] 信號(hào)處理部11對(duì)從選擇部10傳輸來(lái)的、穿過(guò)普通光圈部5a的光的圖像信息進(jìn)行 公知的去馬賽克處理和白平衡處理，針對(duì)各像素生成RGB的三板狀態(tài)的圖像信號(hào)。
[0050] 另一方面，如圖4所示，距離信息計(jì)算部12具有：緩沖器17,其對(duì)從選擇部10傳 輸來(lái)的、穿過(guò)了編碼光圈部5b的光的圖像信息進(jìn)行存儲(chǔ)；視差信息計(jì)算部18,其根據(jù)存儲(chǔ) 在該緩沖器17中的圖像信息，計(jì)算視差信息；以及距離計(jì)算部19,其根據(jù)由該視差信息計(jì) 算部18計(jì)算出的視差信息，計(jì)算到被攝體A之間的距離。
[0051] 視差信息計(jì)算部18對(duì)穿過(guò)圖2所示的2個(gè)編碼光圈部5b的光的2個(gè)圖像信息進(jìn) 行公知的匹配處理，計(jì)算視差信息。
[0052] 由于存儲(chǔ)在緩沖器17中的圖像信息是單板的信號(hào)，所以在進(jìn)行匹配處理時(shí)事先 提取出各像素的亮度信號(hào)。
[0053] 例如，也可以針對(duì)單板狀態(tài)的圖像信息僅提出G信號(hào)，或者在進(jìn)行公知的去馬賽 克處理而轉(zhuǎn)換成三板狀態(tài)的信號(hào)之后，提出G信號(hào)。
[0054] 在將微透鏡6a的焦距設(shè)為f μ，將微透鏡6a的直徑設(shè)為Φ時(shí)，匹配處理中的基線 長(zhǎng)度成為2 Φ，所以距離計(jì)算部19利用下式（1)計(jì)算微透鏡陣列6與實(shí)像B之間的距離z。
[0055] Z= Γμ X 2cp/d (I)
[0056] 其中，d表示通過(guò)匹配處理計(jì)算出的視差量。
[0057] 在將攝像鏡頭4的成像倍率設(shè)為M時(shí)，攝像鏡頭4與被攝體A之間的距離Z如下 式⑵所述。
[0058] Z = z/M (2)
[0059] 合成部13將在信號(hào)處理部11中計(jì)算出的圖像信號(hào)與在距離信息計(jì)算部12中計(jì) 算出的距離信息對(duì)應(yīng)起來(lái)。如下進(jìn)行合成部13中的對(duì)應(yīng)。
[0060] 即，在圖像信號(hào)與距離信息的空間分辨率不同的情況下，結(jié)合圖像信號(hào)的空間分 辨率，利用公知的雙三次插值，轉(zhuǎn)換距離信息的空