JP3863319B2 - Parallax image capturing apparatus and camera - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる点から被写体を見た場合に得られる視差画像を撮像する視差画像撮像装置及びカメラに関する。特に本発明は、複数の視差画像を同時に撮像する視差画像撮像装置及びカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
画像処理や画像認識の分野において、対象物の奥行き方向の情報を抽出する手法として、異なる点から対象物を見た場合に得られる複数の視差画像を用いて、視差画像間の視差量を検出し、視差量から対象物の奥行きを計算する方法が一般に取られている。
【0003】
従来、複数の視差画像を撮像する装置として、図1に示す視差画像撮像装置があった。従来の視差画像撮像装置は、光学レンズ4の瞳面における光を通過させる開口部を有する光通過部5を持ち、開口部を光学レンズに平行な方向へ移動させ、開口部を通過した画像を受光部に撮像させることによって、複数の視差画像を順次撮像させていた(特開平10−42314号公報)。
【0004】
図1において、開口部が6aの位置のある時、対象物3の焦点の合った像3cが受光部7から離れた位置に形成され、受光部7では焦点のぼけた像3aが撮像される。開口部が6bの位置に移動した時、対象物3の焦点の合った像3cは同じ位置に形成されるが、受光部7では焦点のぼけた像3bが像3aとは異なる位置に撮像される。受光部7に撮像される像3aから像3bへのずれを視差量と呼ぶ。視差量を測定すれば、開口部の位置6aから6bまでの距離及び光学レンズ4の焦点距離は既知であるから、レンズの公式により、光学レンズ4から対象物3までの距離を計算することができる。被写体のすべての領域について視差量を検出し、光学レンズ4からその領域までの距離を計算すると、被写体の距離分布が得られる。
【0005】
また他の視差画像の撮像方法として、光通過部5に複数の開口部を設け、所定の時間間隔で、開口部の一つを開き、残りの開口部を閉じ、複数の視差画像を順次撮像することもできる(特開平10−271534号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
被写体の奥行きを得るには、視差画像間で画像を比較し、視差量を検出する必要がある。しかしながら、上記のような方法で複数の視差画像を撮像すると、第1の視差画像を撮影してから、第2の視差画像を撮影するまでに時間差が生じる。カメラを手で持っている場合は、この時間差の間に手ぶれによる誤差が生じうる。またこの時間差の間に被写体が動く可能性もある。したがって、撮像された複数の視差画像に誤差が生じることを避けられず、被写体の正確な奥行き情報を得ることができないという問題が生じていた。
【0007】
そこで本発明は、上記の課題を解決するために、高精度で視差量を検出でき、被写体の正確な奥行きを得ることのできる視差画像撮像装置及びカメラを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態における視差画像撮像装置は、異なる点から被写体を見た場合に得られる複数の視差画像を撮影する視差画像撮像装置であって、被写体を結像する単一光軸の画像結像部と、複数の受光素子が配置され、結像部により被写体が結像される受光部と、画像結像部における第1及び第2の領域を通過した光を前記受光部に照射させる第1及び第2の開口部を有する光通過部と、第1の開口部を通過した第1の画像及び第2の開口部を通過した第2の画像を、受光部の異なる受光素子に同時に撮像させる光学的分離部とを備えたことを特徴とする。
【0009】
光通過部の第1及び第2の開口部がそれぞれ異なる光成分を透過する第1及び第2の開口部光学フィルターを備えてもよい。
【0010】
光学的分離部が第1の開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第1の受光部光学フィルターと、第2の開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第2の受光部光学フィルターとを有し、第1の受光部光学フィルターと第2の受光部光学フィルターとが交互に配列されてもよい。
【0011】
光通過部の第1及び第2の開口部光学フィルターが、それぞれ異なる光の特定波長成分を透過する開口部特定波長成分透過フィルターであってもよい。
【0012】
光学的分離部が、光通過部の第1及び第2の開口部特定波長成分透過フィルターと同一の波長成分をそれぞれ透過する第1及び第2の受光部特定波長成分透過フィルターを有し、第1及び前記第2の受光部特定波長成分透過フィルターが交互に配列されて受光部を覆ってもよい。
【0013】
第1の受光部特定波長成分透過フィルターが、特定RGB波長成分λR1、λG1及びλB1をそれぞれ透過するフィルターを有し、第2の受光部特定波長成分透過フィルターが、特定のRGB波長成分λR2、λG2及びλB2をそれぞれ透過するフィルターを有し、波長成分λR1を透過するフィルターと波長成分λR2を透過するフィルターが隣接し、波長成分λG1を透過するフィルターと波長成分λG2を透過するフィルターが隣接し、波長成分λB1を透過するフィルターと波長成分λB2を透過するフィルターが隣接するように配置してもよい。
【0014】
光通過部の第1及び第2の開口部光学フィルターが、それぞれ水平方向及び垂直方向の偏波面を有する光を透過する開口部特定偏光成分透過フィルターであってもよい。
【0015】
光学的分離部が、水平方向及び垂直方向の偏波面を有する光を透過する特定偏光成分透過受光部フィルターを有し、水平方向及び垂直方向の偏波面を有する光を透過する特定偏光成分透過受光部フィルターが交互に配列されて受光部を覆ってもよい。
【0016】
光学的分離部が、水平方向及び垂直方向の偏波面を有する光を分離する偏光成分分離部を有し、受光部が、偏光成分分離部により分離された、水平方向の偏波面を有する光を受光する第1の受光面と、偏光成分分離部により分離された、垂直方向の偏波面を有する光を受光する第2の受光面とを有してもよい。
【0017】
受光部に撮像された第1及び前記第2の画像を分離する電気的分離部をさらに備えてもよい。
【0018】
受光素子が電荷結合素子であり、受光部は、複数の前記電荷結合素子が配列された光電変換撮像体であってもよい。
【0019】
本発明の第2の形態におけるカメラは、被写体までの距離に関する情報を獲得するカメラであって、被写体を結像する単一光軸の第1の光学結像部と、複数の受光素子が配置され、第1の光学結像部により被写体が結像される第1の受光部と、第1の光学結像部における第1及び第2の領域を通過した光を第1の受光部に照射させる第1及び第2の開口部を有する光通過部と、第1の開口を通過した第1の画像及び第2の開口を通過した第2の画像を異なる前記受光素子に同時に撮像させる光学的分離部と、第1及び第2の画像に基づいて、第1の光学結像部から被写体上の少なくとも1点までの距離を計算する距離計算部とを備えたことを特徴とする。
【0020】
被写体を結像する第2の光学結像部と、第2の光学結像部により被写体が結像される第2の受光部と、距離計算部が計算した距離によって、第2の光学結像部のフォーカス、絞り、及び第2の受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部とをさらに備えてもよい。
【0021】
第1の光学結像部により被写体が結像される第2の受光部と、距離計算部が計算した前記距離によって、第1の光学結像部のフォーカス、絞り、及び第2の受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部とをさらに備えてもよい。
【0022】
光通過部及び光学的分離部を、被写体が受光部に受光される間の光路外に移動する駆動部をさらに備えてもよい。
【0023】
光通過部が第1の光学結像部における第3の領域を通過した光を受光部に照射させる第3の開口部をさらに有し、光学的分離部が、光通過部において、第1及び第2の開口部を開き、第3の開口部を閉じた状態で、第1の開口部を通過した第1の画像及び第2の開口部を通過した第2の画像を異なる受光素子に同時に撮像させ、光通過部において、第3の開口部を開き、第1及び第2の開口部を閉じた状態で、第3の開口部を通過した画像を受光素子に撮像させてもよい。
【0024】
光通過部の第1、第2及び第3の開口部が液晶光シャッターを有してもよい。
【0025】
距離計算部が、撮像された第1の画像の第1の画素アドレスと、第1の画素アドレスに対応する、第2の画像の第2の画素アドレスをそれぞれ算出し、順次に第1の画素アドレス及び第2の画素アドレスを読み出すことにより、光学結像部から被写体上の少なくとも1点までの距離を計算してもよい。
【0026】
第2の受光部に撮像された画像、及び距離計算部が計算した距離を記録する記録部をさらに備えてもよい。
【0027】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0029】
(実施形態1)
図2は、本発明の第1の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、視差画像撮像装置の一例としての視差画像撮像部10と、レンズ52と、絞り54と、シャッター56と、カラーフィルター58と、CCD(電荷結合素子)60と、マルチプレクサー32と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40とを有する。
【0030】
視差画像撮像部10は被写体の視差画像を撮像し、出力信号をマルチプレクサ−32に入力する。レンズ52は被写体を結像し、絞り54は絞り量を調整し、シャッター56は露光時間を調整する。カラーフィルター58はレンズ52を通して受光される光のRGB成分を分解する。CCD60はレンズ52によって結像された被写体の画像を受光して、電気信号に変換し、マルチプレクサー32に出力する。
【0031】
マルチプレクサー32は、視差画像撮像部10またはCCD60の出力信号をA/D変換部34に出力する。A/D変換部34は入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、メモリ36に出力する。メモリ36は入力されたデジタル信号を格納する。メモリ36は、レンズ52がCCD60に撮像した被写体の画像、及び視差画像撮像部10が撮像した被写体の視差画像を記憶する。
【0032】
距離計算部38はメモリ36から視差画像を読み出し、視差画像に基づいて、当該カメラから被写体までの距離を計算する。
【0033】
制御部39は、メモリ36から読み出した被写体の画像の色情報、明度、彩度、及び距離計算部38が出力した距離情報に基づいて、レンズ52のフォーカス、絞り54の絞り量及びシャッター56の露光時間の少なくとも一つを制御する。
【0034】
記録部40はメモリ36から読み出された被写体の画像及び距離計算部38が出力した被写体の距離情報を記録する。記録部40はフロッピィディスクのような磁気記録媒体やフラッシュメモリのような不揮発性メモリであってもよい。
【0035】
従来は、被写体の画像の色分布、輝度分布、テクスチャ分布等に基づいて、主要被写体を抽出していたが、主要被写体とそれ以外の被写体の間で、色分布、輝度分布、テクスチャ分布等が異ならないときは、主要被写体とそれ以外の被写体を区別することが難しく、いずれの被写体に合わせて、フォーカス、絞り量及び露光時間等の撮影条件を調整するのがよいか判断するのが困難であった。
【0036】
本実施形態のカメラによれば、被写体の各画素に写された被写体の距離分布を獲得することができるので、被写体の画像の色分布、輝度分布、テクスチャ分布等の情報に加えて、被写体の距離分布情報に基づいて、主要被写体をより確実に抽出することができる。このため抽出された主要被写体に対して、フォーカス、絞り量及び露光時間等の撮影条件の調整を適正に行うことができる。
【0037】
図3は、視差画像撮像部10の構成図である。視差画像撮像部10は、被写体の光を結像する光学結像部12と、光学結像部12を通過した光を撮像部16に照射させる第1及び第2の開口部15a、15bを有する光通過部14と、光学結像部12により結像された被写体を撮像する撮像部16を有する。
【0038】
光通過部14は、光学結像部12の瞳面に置かれ、第1及び第2の開口部15a、15bでは光を通過させ、第1及び第2の開口部以外では光を遮断する。光通過部14の第1及び第2の開口部15a、15bは、開口部光学フィルターの一例として、異なる光成分を透過する第1及び第2の開口部特定波長成分透過フィルター22a、22bをそれぞれ有する。第1の開口部特定波長成分透過フィルター22aは、赤領域の波長成分λR1、緑領域の波長成分λG1及び青領域の波長成分λB1の三つの波長成分を有する光を透過する。第2の開口部特定波長成分透過フィルター22bは、赤領域の波長成分λR2、緑領域の波長成分λG2及び青領域の波長成分λB2の三つの波長成分を有する光を透過する。
【0039】
図4は、撮像部16の構成図である。撮像部16は、複数の受光素子がマトリックス状に配置され、光学結像部により被写体が結像される受光部20と、受光部20の表面を覆う受光部光学フィルターの一例としての受光部特定波長成分透過フィルター18を有する。受光部20の受光素子は、たとえばCCD(電荷結合素子)のような光電変換素子であってもよく、受光部20は、複数のCCDが配列された光電変換撮像体であってもよい。
【0040】
図4において、受光部特定波長成分透過フィルター18は、第1の開口部特定波長成分透過フィルター22aと同一の波長成分(赤領域の波長成分λR1、緑領域の波長成分λG1及び青領域の波長成分λB1)を有する光を透過させる第1の受光部特定波長成分透過フィルター18aと、第2の開口部特定波長成分透過フィルター22bと同一の波長成分(赤領域の波長成分λR2、緑領域の波長成分λG2及び青領域の波長成分がλB2)を有する光を透過させる第2の受光部特定波長成分透過フィルター18bとを有する。
【0041】
第1の受光部特定波長成分透過フィルター18aは、波長成分λR1、λG1及びλB1をそれぞれ透過するフィルターを有する。第2の受光部特定波長成分透過フィルター18bは、波長成分λR2、λG2及びλB2をそれぞれ透過するフィルターを有する。
【0042】
波長成分λR1、λG1、及びλB1をそれぞれ透過するフィルターと、波長成分λR2、λG2及びλB2をそれぞれ透過するフィルターとが、偏りなく均等に分散配置されるように、第1及び第2の受光部特定波長成分透過フィルター18a、18bを配置する。
【0043】
たとえば、第1及び第2の受光部特定波長成分透過フィルター18a及び18bは、受光部20を覆うように水平方向(図3の開口部15a及び15bが並べられた方向に対して垂直な方向)に交互に配置してもよい。この場合、第1の受光部特定波長成分透過フィルター18aにおいて、水平方向に波長成分λR1、λG1及びλB1をそれぞれ透過するフィルターを順次並べる。また、第2の受光部特定波長成分透過フィルター18bにおいて、水平方向に波長成分λR2、λG2及びλB2をそれぞれ透過するフィルターを順次並べる。
【0044】
さらに、波長成分λR1を透過するフィルターと波長成分λR2を透過するフィルターが垂直方向(図3の開口部15a及び15bが並べられた方向)に隣接し、波長成分λG1を透過するフィルターと前記波長成分λG2を透過するフィルターが垂直方向に隣接し、波長成分λB1を透過するフィルターと波長成分λB2を透過するフィルターが垂直方向に隣接するように並べる。
【0045】
このように受光部特定波長成分透過フィルター18a及び18bを配置することによる作用を図3と合わせて説明する。
【0046】
第1の開口部特定波長成分光学フィルター22aを透過した光成分は、受光部特定波長成分透過フィルター18aを再度透過し、受光部20の対応する位置に受光される。第2の開口部特定波長成分光学フィルター22aを透過した光成分は、受光部特定波長成分透過フィルター18bを再度透過し、受光部20の対応する位置に受光される。
【0047】
したがって、第1の開口部を透過して結像された第1の画像及び第2の開口部を透過して結像された第2の画像を、光学的に分離して、受光部20の異なる受光素子に同時に撮像させることができる。
【0048】
図5は、撮像された視差画像の処理部の構成図である。図5において、受光部特定波長成分透過フィルター18と、受光部20と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38とを示す。
【0049】
A/D変換部34は、受光部20の出力信号をデジタル信号に変換し、メモリ36に出力する。この図ではマルチプレクサーを省略するが、実際の動作では、受光部20の出力信号は、マルチプレクサーを介してA/D変換部に送られる。
【0050】
メモリ36は視差画像記憶部37a、37bを有する。視差画像記憶部37a及び37bはそれぞれ、受光部特定波長成分透過フィルター18を透過して受光部20に撮像された第1の画像20a及び第2の画像20bを記憶する。
【0051】
視差画像記憶部37a、37bの作用を図3及び図4と合わせて説明する。
【0052】
受光部20の各画素が、図4の第1または第2の受光部特定波長成分透過フィルター18a、18bのいずれを透過した光を受光したかは、受光部波長成分透過フィルター18a、18bの配置により知ることができる。
【0053】
したがって、既に光学的に分離されて受光部20に撮像された、図3の第1の開口部を透過した第1の画像及び第2の開口部を透過した第2の画像を、さらに電気的に分離して、視差画像記憶部37a、37bに格納することができる。
【0054】
視差画像記憶部37a、37bは、受光部20の受光素子のアナログ出力をA/D変換部34によってデジタル信号に変換した後、第1の画像と第2の画像を分離し、格納することができる。他の実施方法として、受光部20の受光素子のアナログ出力を分離する回路を設け、アナログ信号の段階で第1の画像と第2の画像に分離し、その後、A/D変換部34によってデジタル信号に変換し、格納してもよい。
【0055】
距離計算部38は視差画像記憶部37a、37bに格納された第1の画像及び第2の画像を読み出し、視差量を検出し、被写体の距離分布情報を算出する。
【0056】
上記では、受光部20に撮像された第1及び第2の画像を電気的に分離して、視差画像記憶部37a、37bに格納する場合を説明したが、第1及び第2の画像に電気的に分離しない状態でメモリ36に格納してもよい。その場合は、距離計算部38はメモリ36に格納された画像を読み込み、どの画素が第1または第2の画像の画素であるかをメモリ36内の格納位置から識別して、論理的に第1及び第2の画像を識別し、視差量を検出し、被写体の距離分布情報を算出することができる。
【0057】
距離計算部38が、第1及び第2の画像から視差量を検出し、被写体の距離分布情報を算出する方法について説明する。第1の画像及び第2の画像に撮影された、被写体の領域はある一定の視差量を有する。この視差量を検出すれば、図3における開口部15a、15b間の距離及び光学結像部12の焦点距離は既知であるから、レンズの公式により、光学結像部12から被写体の領域までの距離を算出することができる。このようにして、被写体のすべての領域について視差量を検出し、光学結像部12からその領域までの距離を算出すると、被写体の距離分布が得られる。
【0058】
前述のようにメモリ36が、第1及び第2の画像を分離しないで格納した場合は、第1の画像の画素と第2の画像の画素が交互に格納される。この場合、距離計算部38は、第1の画像の画素アドレスと、その画素に対応する第2の画像の画素アドレスとに基づいて、メモリ36から必要なデータを読み出すことにより、被写体までの距離を計算することができる。
【0059】
(実施形態2)
図6は、本発明の第2の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、光学結像部12と、光通過部14と、受光部20と、受光部光学フィルタートレイ44と、フィルター駆動部42と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40を有する。
【0060】
図6において、光学結像部12、受光部20、A/D変換部34、メモリ36、距離計算部38、制御部39、及び記録部40については、第1の実施形態と同じであるから、説明を省略する。
【0061】
受光部光学フィルタートレイ44は、受光部特定波長成分透過フィルター18及び通常のカラーフィルター19を有する。
【0062】
光通過部14の第1及び第2の開口部15a、15bは、それぞれ開口部特定波長成分透過フィルター22a、22bを有する。
【0063】
フィルター駆動部42は、光通過部14及び受光部光学フィルタートレイ44を同時に移動させることができる。被写体の視差画像を撮像する時は、フィルター駆動部42は、光通過部14及び受光部特定波長成分透過フィルター18を光学結像部12から受光部20に至る光路内に移動させる。これにより、カメラは被写体の視差画像を撮像することができる。
【0064】
また被写体を撮像する時は、フィルター駆動部42は、光通過部14及び受光部特定波長成分透過フィルター18を光学結像部12から受光部20に至る光路外に移動させ、通常のカラーフィルター19を光路内に移動させる。これにより、カメラは被写体の画像を撮像することができる。
【0065】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する過程は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0066】
本実施形態によれば、第1の実施形態とは違い、同一の光学結像部及び同一の受光部を用いて、視差画像の撮像と被写体の撮像を行うことができる。したがって、被写体の撮像と被写体の距離分布測定において、共通の光学結像部及び受光部を使用することにより、カメラを小型化することができ、また安価にカメラを製造することができる。
【0067】
(実施形態3)
図7は、本発明の第3の実施形態に係るカメラにおける視差画像撮像部10の構成図である。本実施形態のカメラは、図2に示した第1の実施形態における視差画像撮像部10を、図7に示す構成に置き換えたものであり、その他の構成は図2の構成と同じであるから、共通部分の構成と動作の説明を省略する。
【0068】
図7において、視差画像撮像部10は、被写体の光を結像する光学結像部12と、光学結像部12を通過した光を照射させる第1及び第2の開口部を有する光通過部14と、光の特定偏光成分を分離する偏光成分分離部26と、光学結像部12により結像された被写体を撮像する撮像部16a、16bを有する。
【0069】
光通過部14の第1の開口部15aは、開口部光学フィルターの一例として、水平方向の偏波面を有する光を透過する開口部特定偏光成分透過フィルター24aを有し、第2の開口部15bは、開口部光学フィルターの一例として、垂直方向の偏波面を有する光を透過する開口部特定偏光成分透過フィルター24bを有する。
【0070】
光学結像部12から撮像部16までの光路に、光学分離部の一例として、水平方向の偏波面を有する光を通過させ、垂直方向の偏波面を有する光を反射させる偏光成分分離部26を設け、水平方向の偏波面を有する光を撮像部16aに、垂直方向の偏波面を有する光を撮像部16bに撮像させる。
【0071】
撮像部16a、16bは、それぞれ複数の受光素子が配置された受光部20a、20bと、受光部20a、20bの表面を覆う通常のカラーフィルター19a、19bを有する。
【0072】
受光部20a及び20bにそれぞれ撮像された第1及び第2の画像は、A/D変換部34を経て、それぞれ視差画像記憶部37a、37bに格納される。
【0073】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する距離計算部38の動作は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0074】
(実施形態4)
図8は、本発明の第4の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、光学結像部12と、光通過部14と、撮像部16と、偏光成分分離部26と、フィルター駆動部42と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40を有する。
【0075】
図8において、光学結像部12、光通過部14、A/D変換部34、メモリ36、距離計算部38、制御部39、及び記録部40については、第1の実施形態と同じであるから、説明を省略する。また図7と同一の符号を付した、撮像部16a、16b、及び偏光成分分離部26については、第3の実施形態と同じであるから、説明を省略する。
【0076】
光通過部14の第1及び第2の開口部15a、15bは、それぞれ開口部特定偏光成分透過フィルター24a、24bを有する。
【0077】
フィルター駆動部42は、光通過部14を移動させることができる。視差画像を撮像する時は、フィルター駆動部42は、光通過部14を光学結像部12から撮像部16に至る光路内に移動させる。これにより、カメラは被写体の視差画像を撮像することができる。
【0078】
また被写体を撮像する時は、フィルター駆動部42は、光通過部14を光学結像部12から撮像部16に至る光路外に移動させる。これにより、カメラは被写体の画像を撮像することができる。
【0079】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する距離計算部38の動作は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0080】
本実施形態によれば、第3の実施形態とは違い、同一の光学結像部及び同一の偏光成分分離部及び同一の撮像部を用いて、視差画像の撮像と被写体の撮像を行うことができる。したがって、被写体の撮像と被写体の距離分布測定において、共通の光学結像部及び受光部を使用することにより、カメラを小型化することができ、また安価にカメラを製造することができる。
【0081】
(実施形態5)
図9は、本発明の第5の実施形態に係るカメラにおける視差画像撮像部10の構成図である。本実施形態のカメラは、図2に示した第1の実施形態における視差画像撮像部10を、図9に示す構成に置き換えたものであり、その他の構成は図2の構成と同じであるから、共通部分の構成と動作の説明を省略する。
【0082】
図9において、視差画像撮像部10は、被写体の光を結像する光学結像部12と、光学結像部12を通過した光を撮像部16に照射させる第1及び第2の開口部を有する光通過部14と、光学結像部12により結像された被写体を撮像する撮像部16を有する。
【0083】
光通過部14の第1の開口部15aは、水平方向の偏波面を有する光を透過する開口部特定偏光成分透過フィルター24aを有し、第2の開口部15bは、垂直方向の偏波面を有する光を透過する開口部特定偏光成分透過フィルター24bを有する。
【0084】
撮像部16は、受光部20と、受光部20の表面を覆う受光部光学フィルターの一例としての受光部特定偏光成分透過フィルター28を有する。
【0085】
受光部特定偏光成分透過フィルター28は、水平方向の偏波面を有する光を透過させる受光部水平偏光成分透過フィルター28aと、垂直方向の偏波面を有する光を透過する受光部垂直偏光成分透過フィルター28bを有する。
【0086】
水平偏光成分透過フィルター28aと垂直偏光成分透過フィルター28bの配置方法としては、それぞれのフィルターが偏りなく均等に分散配置されていればよい。
【0087】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する動作は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0088】
(実施形態6)
図10は、本発明の第6の実施形態におけるカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、光学結像部12と、光通過部14と、受光部20と、受光部光学フィルタートレイ44と、フィルター駆動部42と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40を有する。
【0089】
図10において、光学結像部12、受光部20、A/D変換部34、メモリ36、距離計算部38、制御部39及び記録部40については、第1の実施形態と同じであるから、説明を省略する。また図6と同一の符号を付した、受光部光学フィルタートレイ44については、第2の実施形態と同じであるから、説明を省略する。
【0090】
光通過部14は、第1、第2及び第3の開口部15a、15b及び15cを有する液晶光シャッターであり、電気光学効果により、開口部における光透過及び光遮断の切替えを電気的に行うことができる。
【0091】
第1及び第2の開口部15a、15bは、異なる波長成分を透過する特定波長成分透過フィルター25a、25bを持つ液晶光シャッターをそれぞれ有し、光透過及び光遮断の切替えを電気的に行い、開口部を自在に開閉することができる。
【0092】
第3の開口部15cは特定波長成分透過フィルターを持たない液晶光シャッター25cを有し、光通過及び光遮断の切替えを電気的に行い、開口部を自在に開閉することができる。
【0093】
フィルター駆動部42は、受光部光学フィルタートレイを移動させることができる。被写体の視差画像を撮像する時は、フィルター駆動部42は、受光部特定波長成分透過フィルター18を光学結像部12から受光部20に至る光路内に移動させ、光通過部14は、第1及び第2の開口部15a、15bを電気的に開き、第3の開口部15cを電気的に閉じる。これにより、カメラは被写体の視差画像を撮像することができる。
【0094】
また被写体を撮像する時は、フィルター駆動部42は、受光部特定波長成分透過フィルター18を光学結像部12から受光部20に至る光路外に移動させ、通常のカラーフィルター19を光路内に移動させ、光通過部は第3の開口部15cを電気的に開き、第1及び第2の開口部15a、15bを電気的に閉じる。これにより、カメラは被写体の画像を撮像することができる。
【0095】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する過程は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0096】
本実施形態によれば、光通過部14を光学的結像部から撮像部に至る光路外へ移動させることなく、視差画像の撮像と被写体の撮像を、同一の光学結像部及び同一の受光部を用いて行うことができる。したがって、被写体の撮像と被写体の距離分布測定において、共通の光学結像部、光通過部及び受光部を使用することにより、カメラを小型化することができ、また安価にカメラを製造することができる。
【0097】
(実施形態7)
図11は、本発明の第7の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、視差画像撮像部10と、レンズ52と、光路分割素子53と、絞り54と、リレーレンズ55と、シャッター56と、カラーフィルター58と、CCD60と、マルチプレクサー32と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40とを有する。
【0098】
図11において、図2と同一の符号を付した、レンズ52、絞り54、シャッター56、A/D変換部34、メモリ36、距離計算部38、制御部39及び記録部40については、第1の実施形態と同じであるから、説明を省略する。
【0099】
本実施形態のカメラは、レンズ52を使って被写体を結像する。光路分割素子53は、レンズ52を通過した光の光路を分割し、絞り54、シャッター56及びカラーフィルター58を介してCCD60に受光される光と、リレーレンズ55を介して視差画像撮像部10に入力される光とに分割する。
【0100】
視差画像撮像部10は、第1の実施形態または第3の実施形態または第5の実施形態のいずれの視差画像撮像部10であってもよい。レンズ52によって結像された被写体の像は、リレーレンズ55を介して視差画像撮像部10に入力される。視差画像撮像部10の構成と動作は既に述べたので説明を省略する。
【0101】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出し、カメラの撮影条件を制御する過程は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0102】
リレーレンズ55は像を縮小する縮小リレー系であってもよく、視差画像撮像部10を小型の光学系と受光部で構成してもよい。一方、被写体の像を受光するCCD60は素子数の多い、高精細なCCDであってもよい。このように構成することによって、共通のレンズ52を用いて、CCD60には、解像度の高い被写体の画像を結像させ、視差画像撮像部10では、解像度の低い被写体の視差画像を撮像させることができる。
【0103】
本実施形態のカメラによれば、レンズ52によって結像された被写体の像を用いて、被写体の撮像と視差画像の撮像を行うことができる。被写体を結像するレンズを共通化したことにより、カメラを小型化することができ、また安価にカメラを製造することができる。
【0104】
(実施形態8)
図12は、本発明の第8の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、視差画像撮像部10と、レンズ52と、絞り54と、シャッター56と、撮像部46と、A/D変換部34と、メモリ36と、距離計算部38と、制御部39と、記録部40を有する。
【0105】
図12において、図2と同一の符号を付した、レンズ52、絞り54、シャッター56、A/D変換部34、メモリ36、距離計算部38、制御部39及び記録部40については、第1の実施形態と同じであるから、説明を省略する。
【0106】
視差画像撮像部10は、第1の実施形態または第3の実施形態または第5の実施形態のいずれの視差画像撮像部10であってもよい。視差画像撮像部10の構成と動作は既に述べたので説明を省略する。
【0107】
撮像部46は、被写体の像を光化学反応によって銀塩感光フィルム等に撮像させる。
【0108】
視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布を算出し、カメラの撮影条件を制御する過程は第1の実施形態と同じであるから説明を省略する。
【0109】
本実施形態のカメラによれば、被写体の距離分布を獲得し、被写体の距離分布情報に基づいて、フォーカス、絞り量及び露光時間等の撮影条件の調整を適正に行い、被写体の像を銀塩感光フィルム等に撮像することができる。
【0110】
(実施形態9)
図13は、本発明の第9の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは動画を撮像するビデオカメラであり、視差画像撮像部10と、レンズ52と、絞り54と、カラーフィルター58と、CCD60と、A/D変換部34a及び34bと、メモリ36a及び36bと、距離計算部38と、制御部39と、記録部40を有する。
【0111】
図13において、図2と同一の符号を付した、レンズ52、絞り54、カラーフィルター58、CCD60、A/D変換部34a、34b、メモリ36a、36b、距離計算部38、制御部39及び記録部40については、第1の実施形態と同一の動作をするので、説明を省略する。
【0112】
視差画像撮像部10は、第1の実施形態または第3の実施形態または第5の実施形態のいずれの視差画像撮像部であってもよい。視差画像撮像部10によって撮像された視差画像はメモリ36aに記憶され、距離計算部38はメモリ36aから視差画像を読み出し、視差量を検出し、被写体の距離分布を算出する。レンズ52が結像する被写体の画像はCCD60に受光され、メモリ36bに格納される。撮像された被写体の画像は記録部40に格納される。記録部40はビデオテープ、MO及びDVD等の記録媒体であってもよい。
【0113】
(実施形態10)
図14は、本発明の第10の実施形態に係るカメラの構成図である。本実施形態のカメラは、内視鏡装置であって、胃や腸などの体内を医療上の診断または治療のために映像として写す。体内の器官の壁表面の微細な凹凸を観察するためには、被写体の奥行きに関する情報を抽出することが重要である。本実施形態の内視鏡装置は視差画像を撮像することによって被写体の距離分布情報を獲得しながら、被写体を撮像する。
【0114】
本実施形態の内視鏡装置は、内視鏡70と、信号処理部72と、記録部40と、モニタ74を有する。本実施形態の内視鏡70の先端部は、レンズ52と、CCD60と、光学結像部12と、光通過部14と、撮像部16を有し、被写体と被写体の視差画像を結像する。
【0115】
内視鏡70の管内部は、伝送ケーブル78を有し、CCD60及び撮像部16の出力電気信号を伝達する。視差画像を撮像するための光学結像部12と、光通過部14と、撮像部16の構成は、第1の実施形態または第3の実施形態または第5の実施形態のいずれの視差画像撮像部10であってもよい。
【0116】
信号処理部72は、CCD60及び撮像部16に撮像された画像を処理するためのものであり、視差画像から視差量を検出し、被写体の距離分布情報を算出し、被写体の画像に画像処理を施し、モニタ74に出力し、記録部40に出力する。信号処理部72はモニタ74に出力する。
【0117】
モニタ74は被写体の像を被写体の距離情報とともに表示する。またモニタ74は被写体の立体画像を表示してもよい。
【0118】
本実施形態では、CCD60及び撮像体16を内視鏡の先端部に設けたが、実施形態はこれに限定されない。CCD60及び撮像体16を内視鏡の後部に設け、内視鏡70の管内部に複数のリレーレンズを設け、レンズ52及び光学結像部12が結像した画像を、リレーレンズに中継させ、内視鏡の後部でCCD60及び撮像体16に撮像させてもよい。
【0119】
本実施形態による内視鏡装置によれば、被写体の距離分布情報を測定しながら、被写体を撮影でき、体内の器官の壁表面の微細な凹凸を観察することができる。
【0120】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0121】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば異なる点から被写体を見たときの複数の視差画像を同時に撮像し、複数の視差画像の視差量を検出し、被写体の奥行き情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の視差画像撮像装置の構成図
【図2】 本発明の第1の実施形態のカメラの構成図
【図3】 視差画像撮像部の構成図
【図4】 撮像部の構成図
【図5】 視差画像の処理部の構成図
【図6】 本発明の第2の実施形態のカメラの構成図
【図7】 本発明の第3の実施形態のカメラの視差画像撮像部の構成図
【図8】 本発明の第4の実施形態のカメラの構成図
【図9】 本発明の第5の実施形態のカメラの視差画像撮像部の構成図
【図10】 本発明の第6の実施形態におけるカメラの構成図
【図11】 本発明の第7の実施形態のカメラの構成図
【図12】 本発明の第8の実施形態のカメラの構成図
【図13】 本発明の第9の実施形態のビデオカメラの構成図
【図14】 本発明の第10の実施形態の内視鏡の構成図
【符号の説明】
10 視差画像撮像部 12 光学結像部
14 光通過部 16 撮像部
18 受光部特定波長成分透過フィルター
19 カラーフィルター 20 受光部
22a、22b 開口部特定波長成分透過フィルター
24a、24b 開口部特定偏光成分透過フィルター
26 偏光成分分離部 28 受光部特定偏光成分透過フィルター
32 マルチプレクサー 34 A/D変換部
36 メモリ 37a、37b 視差画像記憶部
38 距離計算部 39 制御部
40 記録部 42 フィルター駆動部
44 受光部光学フィルタートレイ 46 撮像部
52 レンズ 54 絞り
56 シャッター 58 カラーフィルター 60 CCD[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a parallax image imaging device and a camera that capture parallax images obtained when a subject is viewed from different points. In particular, the present invention relates to a parallax image capturing device and a camera that simultaneously capture a plurality of parallax images.
[0002]
[Prior art]
In the field of image processing and image recognition, as a method for extracting information in the depth direction of an object, the amount of parallax between parallax images is detected using multiple parallax images obtained when the object is viewed from different points. In general, a method of calculating the depth of an object from the amount of parallax is taken.
[0003]
Conventionally, as an apparatus for capturing a plurality of parallax images, there has been a parallax image capturing apparatus illustrated in FIG. 1. The conventional parallax imaging device has a
[0004]
In FIG. 1, when the opening is at the
[0005]
As another method for capturing a parallax image, a plurality of openings are provided in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to obtain the depth of the subject, it is necessary to compare images between parallax images and detect the parallax amount. However, when a plurality of parallax images are captured by the method described above, there is a time difference from when the first parallax image is captured to when the second parallax image is captured. If the camera is held by hand, an error due to camera shake may occur during this time difference. Also, the subject may move during this time difference. Therefore, it is inevitable that an error occurs in a plurality of captured parallax images, and there is a problem that accurate depth information of the subject cannot be obtained.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a parallax imaging device and a camera that can detect a parallax amount with high accuracy and obtain an accurate depth of a subject in order to solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the parallax image imaging device according to the first aspect of the present invention is a parallax image imaging device that captures a plurality of parallax images obtained when viewing the subject from different points, and is a single light that forms an image of the subject. An image forming unit on the axis, a light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged, and an object is imaged by the image forming unit, and light that has passed through the first and second regions in the image forming unit The light receiving part having the first and second openings to be irradiated with the first image passing through the first opening and the second image passing through the second opening are received by different light receiving parts. And an optical separation unit that causes the device to simultaneously image.
[0009]
You may provide the 1st and 2nd opening part optical filter which the 1st and 2nd opening part of a light passage part permeate | transmits a different light component, respectively.
[0010]
A first light-receiving unit optical filter that transmits again the light component that has passed through the first aperture optical filter, and a second light reception that transmits the light component that has passed through the second aperture optical filter again. The first light receiving unit optical filter and the second light receiving unit optical filter may be alternately arranged.
[0011]
The first and second aperture optical filters of the light passing portion may be aperture specific wavelength component transmission filters that transmit different specific wavelength components of light.
[0012]
The optical separation unit includes first and second light receiving unit specific wavelength component transmission filters that transmit the same wavelength components as the first and second aperture specific wavelength component transmission filters of the light passage unit, respectively. 1 and the second light receiving unit specific wavelength component transmission filters may be alternately arranged to cover the light receiving unit.
[0013]
The first light receiving unit specific wavelength component transmission filter has filters that transmit specific RGB wavelength components λR1, λG1, and λB1, respectively, and the second light receiving unit specific wavelength component transmission filter has specific RGB wavelength components λR2, λG2 And λB2 respectively, a filter that transmits the wavelength component λR1 and a filter that transmits the wavelength component λR2 are adjacent to each other, and a filter that transmits the wavelength component λG1 and a filter that transmits the wavelength component λG2 are adjacent to each other. You may arrange | position so that the filter which permeate | transmits component (lambda) B1 and the filter which permeate | transmits wavelength component (lambda) B2 may adjoin.
[0014]
The first and second aperture optical filters of the light passage portion may be aperture-specific polarization component transmission filters that transmit light having polarization planes in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
[0015]
The optical separation unit has a specific polarization component transmission / reception light-receiving unit filter that transmits light having horizontal and vertical polarization planes, and transmits specific polarization component transmission / reception light that has horizontal and vertical polarization planes. Partial filters may be alternately arranged to cover the light receiving unit.
[0016]
The optical separation unit has a polarization component separation unit that separates light having horizontal and vertical polarization planes, and the light receiving unit receives light having a horizontal polarization plane separated by the polarization component separation unit. You may have the 1st light-receiving surface which light-receives, and the 2nd light-receiving surface which light-receives the light which has the polarization plane of the perpendicular direction separated by the polarization component separation part.
[0017]
You may further provide the electrical separation part which isolate | separates the 1st and said 2nd image imaged by the light-receiving part.
[0018]
The light receiving element may be a charge coupled device, and the light receiving unit may be a photoelectric conversion imaging body in which a plurality of the charge coupled devices are arranged.
[0019]
The camera according to the second aspect of the present invention is a camera that acquires information related to a distance to a subject, and includes a first optical imaging unit having a single optical axis that forms an image of the subject and a plurality of light receiving elements. A first light receiving unit on which a subject is imaged by the first optical imaging unit, and light that has passed through the first and second regions in the first optical imaging unit is irradiated to the first light receiving unit. An optical passage that has a first and a second opening to be made, and a first image that has passed through the first opening and a second image that has passed through the second opening are simultaneously picked up by different light receiving elements. A separation unit and a distance calculation unit that calculates a distance from the first optical imaging unit to at least one point on the subject based on the first and second images are provided.
[0020]
A second optical imaging unit that forms an image of the subject, a second light receiving unit that forms an image of the subject by the second optical imaging unit, and a distance calculated by the distance calculation unit And a control unit that controls at least one of the focus of the unit, the stop, and the exposure time of the second light receiving unit.
[0021]
The second light receiving unit on which the subject is imaged by the first optical imaging unit and the distance calculated by the distance calculating unit, the focus of the first optical imaging unit, the stop, and the second light receiving unit And a controller that controls at least one of the exposure times.
[0022]
The light passing unit and the optical separating unit may further include a driving unit that moves outside the optical path while the subject is received by the light receiving unit.
[0023]
The light passing part further includes a third opening for irradiating the light receiving part with the light that has passed through the third region in the first optical imaging part, and the optical separation part includes With the second opening opened and the third opening closed, the first image passing through the first opening and the second image passing through the second opening are simultaneously applied to different light receiving elements. The light-receiving element may be caused to pick up an image and pass through the third opening in a state where the third opening is opened and the first and second openings are closed in the light passage portion.
[0024]
The first, second and third openings of the light passage part may have a liquid crystal light shutter.
[0025]
The distance calculation unit calculates a first pixel address of the captured first image and a second pixel address of the second image corresponding to the first pixel address, respectively, and sequentially calculates the first pixel. The distance from the optical imaging unit to at least one point on the subject may be calculated by reading the address and the second pixel address.
[0026]
You may further provide the recording part which records the image imaged by the 2nd light-receiving part, and the distance which the distance calculation part calculated.
[0027]
The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are described below. However, this is not always essential for the solution of the invention.
[0029]
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a configuration diagram of the camera according to the first embodiment of the present invention. The camera of this embodiment includes a parallax
[0030]
The parallax
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
Based on the color information, brightness, and saturation of the subject image read from the
[0034]
The
[0035]
Conventionally, main subjects are extracted based on the color distribution, luminance distribution, texture distribution, etc. of the image of the subject, but there are color distribution, luminance distribution, texture distribution, etc. between the main subject and other subjects. If it is not different, it is difficult to distinguish between the main subject and the other subjects, and it is difficult to determine which subject to adjust the shooting conditions such as focus, aperture, and exposure time. there were.
[0036]
According to the camera of the present embodiment, since the distance distribution of the subject captured in each pixel of the subject can be acquired, in addition to information such as the color distribution, luminance distribution, texture distribution, etc. of the subject image, Based on the distance distribution information, the main subject can be extracted more reliably. Therefore, it is possible to appropriately adjust the shooting conditions such as the focus, the aperture amount, and the exposure time for the extracted main subject.
[0037]
FIG. 3 is a configuration diagram of the parallax
[0038]
The
[0039]
FIG. 4 is a configuration diagram of the
[0040]
In FIG. 4, the light receiving part specific wavelength
[0041]
The first light receiving unit specific wavelength component transmission filter 18a includes filters that respectively transmit the wavelength components λR1, λG1, and λB1. The second light receiving unit specific wavelength
[0042]
Specify the first and second light receiving parts so that the filters that transmit the wavelength components λR1, λG1, and λB1 and the filters that transmit the wavelength components λR2, λG2, and λB2 are evenly distributed without any deviation. Wavelength
[0043]
For example, the first and second light receiving unit specific wavelength
[0044]
Further, the filter that transmits the wavelength component λR1 and the filter that transmits the wavelength component λR2 are adjacent to each other in the vertical direction (the direction in which the
[0045]
Thus, the effect | action by arrange | positioning the light-receiving part specific wavelength
[0046]
The light component that has passed through the first aperture specific wavelength component
[0047]
Therefore, the first image formed through the first opening and the second image formed through the second opening are optically separated, and the
[0048]
FIG. 5 is a configuration diagram of a processing unit for a captured parallax image. In FIG. 5, the light receiving unit specific wavelength
[0049]
The A /
[0050]
The
[0051]
The operation of the parallax
[0052]
Whether each pixel of the
[0053]
Therefore, the first image transmitted through the first opening in FIG. 3 and the second image transmitted through the second opening, which are already optically separated and imaged by the
[0054]
The parallax
[0055]
The
[0056]
In the above description, a case has been described in which the first and second images captured by the
[0057]
A method in which the
[0058]
As described above, when the
[0059]
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a configuration diagram of a camera according to the second embodiment of the present invention. The camera of the present embodiment includes an
[0060]
In FIG. 6, the
[0061]
The light receiving unit
[0062]
The first and
[0063]
The
[0064]
When the subject is imaged, the
[0065]
The process of detecting the amount of parallax from the parallax image and calculating the distance distribution of the subject is the same as in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0066]
According to the present embodiment, unlike the first embodiment, it is possible to capture a parallax image and a subject using the same optical imaging unit and the same light receiving unit. Therefore, by using the common optical imaging unit and the light receiving unit in the imaging of the subject and the distance distribution measurement of the subject, the camera can be downsized and the camera can be manufactured at low cost.
[0067]
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a configuration diagram of the parallax
[0068]
In FIG. 7, the parallax
[0069]
The
[0070]
As an example of an optical separation unit, a polarization
[0071]
The
[0072]
The first and second images captured by the
[0073]
Since the operation of the
[0074]
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a configuration diagram of a camera according to the fourth embodiment of the present invention. The camera of this embodiment includes an
[0075]
In FIG. 8, the
[0076]
The first and
[0077]
The
[0078]
When the subject is imaged, the
[0079]
Since the operation of the
[0080]
According to the present embodiment, unlike the third embodiment, parallax images and subjects can be captured using the same optical imaging unit, the same polarization component separation unit, and the same imaging unit. it can. Therefore, by using the common optical imaging unit and the light receiving unit in the imaging of the subject and the distance distribution measurement of the subject, the camera can be downsized and the camera can be manufactured at low cost.
[0081]
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a configuration diagram of the parallax
[0082]
In FIG. 9, the parallax
[0083]
The
[0084]
The
[0085]
The light receiving unit specific polarization
[0086]
As a method of arranging the horizontal polarization
[0087]
Since the operation of detecting the amount of parallax from the parallax image and calculating the distance distribution of the subject is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0088]
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a configuration diagram of a camera according to the sixth embodiment of the present invention. The camera of the present embodiment includes an
[0089]
In FIG. 10, since the
[0090]
The
[0091]
The first and
[0092]
The
[0093]
The
[0094]
When the subject is imaged, the
[0095]
The process of detecting the amount of parallax from the parallax image and calculating the distance distribution of the subject is the same as in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0096]
According to the present embodiment, the same optical imaging unit and the same light reception are performed for the parallax image and the subject imaging without moving the
[0097]
(Embodiment 7)
FIG. 11 is a configuration diagram of a camera according to the seventh embodiment of the present invention. The camera of this embodiment includes a parallax
[0098]
11, the
[0099]
The camera of this embodiment forms an image of a subject using the
[0100]
The parallax
[0101]
The process of detecting the amount of parallax from the parallax image, calculating the distance distribution of the subject, and controlling the shooting conditions of the camera is the same as in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0102]
The
[0103]
According to the camera of the present embodiment, it is possible to capture a subject and a parallax image using the subject image formed by the
[0104]
(Embodiment 8)
FIG. 12 is a configuration diagram of a camera according to the eighth embodiment of the present invention. The camera of this embodiment includes a parallax
[0105]
12, the
[0106]
The parallax
[0107]
The
[0108]
The process of detecting the amount of parallax from the parallax image, calculating the distance distribution of the subject, and controlling the shooting conditions of the camera is the same as in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0109]
According to the camera of the present embodiment, the distance distribution of the subject is obtained, and based on the distance distribution information of the subject, the photographing conditions such as the focus, the aperture amount, and the exposure time are appropriately adjusted, and the subject image is converted into silver salt. Images can be taken on a photosensitive film or the like.
[0110]
(Embodiment 9)
FIG. 13 is a configuration diagram of a camera according to the ninth embodiment of the present invention. The camera of the present embodiment is a video camera that captures moving images, and includes a parallax
[0111]
13, the
[0112]
The parallax
[0113]
(Embodiment 10)
FIG. 14 is a configuration diagram of a camera according to the tenth embodiment of the present invention. The camera according to the present embodiment is an endoscope apparatus, and images a body such as a stomach and an intestine as an image for medical diagnosis or treatment. In order to observe minute irregularities on the wall surface of the organ in the body, it is important to extract information on the depth of the subject. The endoscope apparatus of the present embodiment captures a subject while acquiring distance distribution information of the subject by capturing a parallax image.
[0114]
The endoscope apparatus according to the present embodiment includes an
[0115]
The inside of the tube of the
[0116]
The
[0117]
The
[0118]
In the present embodiment, the
[0119]
According to the endoscope apparatus according to the present embodiment, the subject can be photographed while measuring the distance distribution information of the subject, and minute unevenness on the wall surface of the organ in the body can be observed.
[0120]
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0121]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to simultaneously capture a plurality of parallax images when the subject is viewed from different points, detect parallax amounts of the plurality of parallax images, and obtain depth information of the subject. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional parallax image capturing device.
FIG. 2 is a configuration diagram of the camera according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a parallax image capturing unit.
FIG. 4 is a configuration diagram of an imaging unit.
FIG. 5 is a configuration diagram of a parallax image processing unit.
FIG. 6 is a configuration diagram of a camera according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a parallax image capturing unit of a camera according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a camera according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a parallax image capturing unit of a camera according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a camera according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a camera according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a camera according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of a video camera according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of an endoscope according to a tenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10
14
18 Light receiving part specific wavelength component transmission filter
19
22a, 22b Aperture specific wavelength component transmission filter
24a, 24b Opening specific polarization component transmission filter
26 Polarization
32 Multiplexer 34 A / D converter
36
38
40
44 Optical receiver
52
56
Claims (21)
前記被写体を結像する単一光軸の光学結像部と、
複数の受光素子が配置され、前記光学結像部により前記被写体が結像される受光部と、
前記光学結像部における第1領域および第2領域を通過した光を前記受光部に照射させる第1開口部および第2開口部を有する光通過部と、
前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ異なる光成分を透過させる第1開口部光学フィルターおよび第2開口部光学フィルターと、
前記第1開口部を通過した第1画像および前記第2開口部を通過した第2画像を、前記受光部の異なる前記受光素子に同時に撮像させる光学的分離部と
を備え、
前記光学的分離部は、
前記第1開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第1受光部光学フィルターと、
前記第2開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第2受光部光学フィルターと
を有し、
前記第1受光部光学フィルターと前記第2受光部光学フィルターとが交互に配列されたことを特徴とする視差画像撮像装置。A parallax image capturing device that captures a plurality of parallax images obtained when viewing a subject from different points,
A single optical axis optical imaging unit for imaging the subject;
A light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged, and the subject is imaged by the optical imaging unit;
A light passing portion having a first opening and a second opening for irradiating the light receiving portion with the light that has passed through the first region and the second region in the optical imaging portion;
A first opening optical filter and a second opening optical filter that transmit different light components to the first opening and the second opening, respectively;
An optical separation unit that simultaneously images the first image that has passed through the first opening and the second image that has passed through the second opening to the different light receiving elements of the light receiving unit;
The optical separation unit is
A first light-receiving unit optical filter that transmits again the light component that has passed through the first aperture optical filter;
A second light-receiving unit optical filter that transmits again the light component that has passed through the second aperture optical filter;
Have
The parallax image imaging device, wherein the first light receiving unit optical filter and the second light receiving unit optical filter are alternately arranged .
前記第1受光部特定波長成分透過フィルターおよび前記第2受光部特定波長成分透過フィルターが交互に配列されて前記受光部を覆うことを特徴とする請求項2に記載の視差画像撮像装置。The optical separation unit transmits the same wavelength component as the first aperture specific wavelength component transmission filter, and the same wavelength as the second aperture specific wavelength component transmission filter. A second light receiving part specific wavelength component transmission filter that transmits the component,
The parallax imaging device according to claim 2, wherein the first light receiving unit specific wavelength component transmission filter and the second light receiving unit specific wavelength component transmission filter are alternately arranged to cover the light receiving unit.
前記第2受光部特定波長成分透過フィルターが、波長成分λR2、波長成分λG2、および波長成分λB2をそれぞれ透過するフィルターを有し、
前記波長成分λR1を透過するフィルターと前記波長成分λR2を透過するフィルターとが隣接し、前記波長成分λG1を透過するフィルターと前記波長成分λG2を透過するフィルターとが隣接し、前記波長成分λB1を透過するフィルターと前記波長成分λB2を透過するフィルターとが隣接することを特徴とする請求項3に記載の視差画像撮像装置。The first light receiving unit specific wavelength component transmission filter includes a filter that transmits the wavelength component λR1, the wavelength component λG1, and the wavelength component λB1, respectively.
The second light receiving unit specific wavelength component transmission filter has a filter that transmits the wavelength component λR2, the wavelength component λG2, and the wavelength component λB2, respectively.
A filter that transmits the wavelength component λR1 and a filter that transmits the wavelength component λR2 are adjacent to each other, and a filter that transmits the wavelength component λG1 and a filter that transmits the wavelength component λG2 are adjacent to each other, and transmit the wavelength component λB1 The parallax image capturing device according to claim 3, wherein a filter that transmits light and a filter that transmits the wavelength component λB2 are adjacent to each other.
水平方向および垂直方向の偏波面を有する光を透過する前記受光部特定偏光成分透過フィルターが交互に配列されて前記受光部を覆うことを特徴とする請求項5に記載の視差画像撮像装置。The optical separation unit has a light receiving unit specific polarization component transmission filter that transmits light having horizontal and vertical polarization planes,
The parallax image imaging device according to claim 5, wherein the light receiving unit specific polarization component transmission filters that transmit light having polarization planes in the horizontal direction and the vertical direction cover the light receiving unit by being alternately arranged.
前記受光部は、複数の前記電荷結合素子が配列された光電変換撮像体であることを特徴とする請求項1に記載の視差画像撮像装置。The light receiving element is a charge coupled device;
The parallax image imaging device according to claim 1, wherein the light receiving unit is a photoelectric conversion imaging body in which a plurality of the charge coupled devices are arranged.
前記被写体を結像する単一光軸の第1光学結像部と、
複数の受光素子が配置され、前記第1光学結像部により前記被写体が結像される第1受光部と、
前記第1光学結像部における第1領域および第2領域を通過した光を前記第1受光部に照射させる第1開口部および第2開口部を有する光通過部と、
前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ異なる光成分を透過させる第1開口部光学フィルターおよび第2開口部光学フィルターと、
前記第1開口部を通過した第1画像と前記第2開口部を通過した第2画像とを異なる前記受光素子に同時に撮像させる光学的分離部と、
前記第1画像および前記第2画像に基づいて、前記第1光学結像部から前記被写体上の少なくとも1点までの距離を計算する距離計算部と
を備え、
前記光学的分離部は、
前記第1開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第1受光部光学フィルターと、
前記第2開口部光学フィルターを透過した光成分を再度透過させる第2受光部光学フィルターと
を有し、
前記第1受光部光学フィルターと前記第2受光部光学フィルターとが交互に配列されたことを特徴とするカメラ。A camera that acquires information about the distance to the subject,
A first optical imaging unit having a single optical axis for imaging the subject;
A first light receiving unit in which a plurality of light receiving elements are arranged, and the subject is imaged by the first optical imaging unit;
A light passing portion having a first opening and a second opening for irradiating the first light receiving portion with light that has passed through the first region and the second region in the first optical imaging portion;
A first opening optical filter and a second opening optical filter that transmit different light components to the first opening and the second opening, respectively;
An optical separation unit that causes the different light receiving elements to simultaneously image the first image that has passed through the first opening and the second image that has passed through the second opening;
A distance calculation unit that calculates a distance from the first optical imaging unit to at least one point on the subject based on the first image and the second image;
The optical separation unit is
A first light-receiving unit optical filter that transmits again the light component that has passed through the first aperture optical filter;
A second light-receiving unit optical filter that transmits again the light component that has passed through the second aperture optical filter;
Have
The camera, wherein the first light receiving unit optical filter and the second light receiving unit optical filter are alternately arranged .
前記第2光学結像部により前記被写体が結像される第2受光部と、
前記距離計算部が計算した前記距離によって、前記第2光学結像部のフォーカス、絞り、および前記第2受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部と
をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載のカメラ。A second optical imaging unit for imaging the subject;
A second light receiving unit on which the subject is imaged by the second optical imaging unit;
And a control unit that controls at least one of a focus and a diaphragm of the second optical imaging unit and an exposure time of the second light receiving unit according to the distance calculated by the distance calculation unit. The camera according to claim 9.
前記距離計算部が計算した前記距離によって、前記第1光学結像部のフォーカス、絞り、および前記第2受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部と
をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載のカメラ。A second light receiving unit on which the subject is imaged by the first optical imaging unit;
And a control unit that controls at least one of a focus and a diaphragm of the first optical imaging unit and an exposure time of the second light receiving unit according to the distance calculated by the distance calculation unit. The camera according to claim 9.
前記光学的分離部が、前記光通過部において、前記第1開口部および前記第2開口部を開き、前記第3開口部を閉じた状態で、前記第1開口部を通過した第1画像および前記第2開口部を通過した第2画像を異なる前記受光素子に同時に撮像させ、前記光通過部において、前記第3開口部を開き、前記第1開口部および前記第2開口部を閉じた状態で、前記第3開口部を通過した画像を前記受光素子に撮像させることを特徴とする請求項9に記載のカメラ。The light passing portion further includes a third opening for irradiating the first light receiving portion with the light that has passed through the third region in the first optical imaging portion;
A first image that has passed through the first opening in a state in which the optical separation section opens the first opening and the second opening and closes the third opening in the light passage section; The second image that has passed through the second opening is simultaneously picked up by the different light receiving elements, the third opening is opened, and the first opening and the second opening are closed in the light passage. The camera according to claim 9, wherein an image that has passed through the third opening is captured by the light receiving element.
前記被写体を結像する単一光軸の光学結像部と、 A single optical axis optical imaging unit for imaging the subject;
複数の受光素子が配置され、前記光学結像部により前記被写体が結像される第1受光部および第2受光部と、 A plurality of light receiving elements, a first light receiving unit and a second light receiving unit on which the subject is imaged by the optical imaging unit;
前記光学結像部における第1領域および第2領域を通過した光を前記第1受光部および第2受光部に照射させる第1開口部および第2開口部を有する光通過部と、 A light passing portion having a first opening and a second opening for irradiating the first light receiving portion and the second light receiving portion with the light that has passed through the first region and the second region in the optical imaging portion;
前記第1開口部に水平方向の偏波面を有する光を透過させる第1開口部光学フィルターと、 A first aperture optical filter that transmits light having a horizontal polarization plane in the first aperture;
前記第2開口部に垂直方向の偏波面を有する光を透過させる第2開口部光学フィルターと、 A second aperture optical filter that transmits light having a plane of polarization perpendicular to the second aperture;
前記第1開口部光学フィルターが透過させた光を透過して前記第1受光部に照射することにより、前記第1受光部に第1画像を撮像させ、同時に、前記第2開口部光学フィルターが透過させた光成分を反射させて前記第2受光部に照射することにより、前記第2受光部に第2画像を撮像させる光学的分離部と By transmitting the light transmitted through the first opening optical filter and irradiating the first light receiving unit, the first light receiving unit picks up a first image, and at the same time, the second opening optical filter An optical separation unit that causes the second light receiving unit to capture a second image by reflecting the transmitted light component and irradiating the second light receiving unit;
を備えたことを特徴とする視差画像撮像装置。A parallax image imaging device comprising:
前記被写体を結像する単一光軸の第1光学結像部と、 A first optical imaging unit having a single optical axis for imaging the subject;
複数の受光素子が配置され、前記第1光学結像部により前記被写体が結像される第1受光部および第2受光部と、 A plurality of light receiving elements, and a first light receiving unit and a second light receiving unit on which the subject is imaged by the first optical imaging unit;
前記第1光学結像部における第1領域および第2領域を通過した光を前記第1受光部および第2受光部に照射させる第1開口部および第2開口部を有する光通過部と、 A light passing portion having a first opening and a second opening for irradiating the first light receiving portion and the second light receiving portion with light that has passed through the first region and the second region in the first optical imaging portion;
前記第1開口部に水平方向の偏波面を有する光を透過させる第1開口部光学フィルターと、 A first aperture optical filter that transmits light having a horizontal polarization plane in the first aperture;
前記第2開口部に垂直方向の偏波面を有する光を透過させる第2開口部光学フィルターと、 A second aperture optical filter that transmits light having a plane of polarization perpendicular to the second aperture;
前記第1開口部光学フィルターが透過させた光を透過して前記第1受光部に照射することにより、前記第1受光部に第1画像を撮像させ、同時に、前記第2開口部光学フィルターが透過させた光成分を反射させて前記第2受光部に照射することにより、前記第2受光部に第2画像を撮像させる光学的分離部と、 By transmitting the light transmitted through the first opening optical filter and irradiating the first light receiving unit, the first light receiving unit picks up a first image, and at the same time, the second opening optical filter An optical separation unit that causes the second light receiving unit to capture a second image by reflecting the transmitted light component and irradiating the second light receiving unit;
前記第1画像および前記第2画像に基づいて、前記第1光学結像部から前記被写体上の少なくとも1点までの距離を計算する距離計算部と A distance calculation unit that calculates a distance from the first optical imaging unit to at least one point on the subject based on the first image and the second image;
を備えたことを特徴とするカメラ。A camera characterized by comprising
前記第2光学結像部により前記被写体が結像される第3受光部と、 A third light receiving unit on which the subject is imaged by the second optical imaging unit;
前記距離計算部が計算した前記距離によって、前記第2光学結像部のフォーカス、絞り、および前記第3受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部と A control unit that controls at least one of a focus of the second optical imaging unit, an aperture, and an exposure time of the third light receiving unit according to the distance calculated by the distance calculation unit;
をさらに備えたことを特徴とする請求項18に記載のカメラ。The camera according to claim 18, further comprising:
前記距離計算部が計算した前記距離によって、前記第1光学結像部のフォーカス、絞り、および前記第3受光部の露光時間の少なくとも一つを制御する制御部と A control unit that controls at least one of a focus of the first optical imaging unit, an aperture, and an exposure time of the third light receiving unit according to the distance calculated by the distance calculation unit;
をさらに備えたことを特徴とする請求項18に記載のカメラ。The camera according to claim 18, further comprising:
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