CN101688966A - 图像拍摄装置、图像拍摄方法和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像拍摄装置，包括：光接收部，其接收来自物体的光；光学系统，其使来自物体的光从中通过，以使所述光接收部接收来自物体的光，其中所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，所述来自物体的光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；光阑部，其至少部分地阻挡来自物体的光被所述光接收部接收；光量检测部，所述光量检测部检测来自物体的光的量；和图像拍摄控制部，其在被所述光量检测部检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自所述物体的、至少一部分被所述光调制部调制的光。

Description

图像拍摄装置、图像拍摄方法和程序
技术领域
[0001]本发明涉及一种图像拍摄装置、图像拍摄方法和程序。更具体地，本发明涉及一种用于拍摄图像的图像拍摄装置和图像拍摄方法，并且涉及与该图像拍摄装置一起使用的程序。在适用时，本专利申请通过引用在此结合2007年3月26日提交的日本专利申请2007-079620和2007年12月27日提交的2007-338186的内容。
背景技术
[0002]已知的光掩模使得光传递函数在偏离焦点对准位置的一定范围内保持基本上恒定(例如，参见专利文件1和2)。已知的照相机通过将来自物体的光辐射聚焦在具有点扩散函数(PSF)的阵列上来拍摄图像，所述阵列的广度大于在物镜光学最佳焦点的阵列的间距的两倍(例如，参见专利文件3)。
[专利文件1]美国专利5748371
[专利文件2]美国专利申请公布2002/0118457
[专利文件3]PCT国际公布04/063989
发明内容
本发明要解决的问题
[0003]在专利文件1和2中公开的技术可以增加焦深，但是需要对图像进行显著的恢复处理。这样的恢复处理必须涉及大量的计算，从而阻碍提高图像拍摄的实时特性的努力。在专利文件3中公开的照相机可以识别例如有缺陷的像素，但是在拍摄图像时不能实现大的焦深。
[0004]考虑到上述，本发明的一个目的是提供一种可以解决上述问题的图像拍摄装置、图像拍摄方法和程序。该目的是通过组合在独立权利要求中所述的特征而实现的。从属权利要求进一步限定本发明的有效具体实施例。
解决问题的手段
[0005]为了解决上述问题，本发明的第一实施方案提供一种图像拍摄装置，所述图像拍摄装置包括：光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；光学系统，所述光学系统使所述来自物体的光从中通过，以使所述光接收部接收所述来自物体的光，其中所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，所述来自物体的光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡所述来自物体的光被所述光接收部接收；光量检测部，所述光量检测部检测所述来自物体的光的量；和图像拍摄控制部，所述图像拍摄控制部在被所述光量检测部检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自物体的、至少一部分被所述光调制部调制的光。
[0006]光调制部可相对于光学系统的光轴移动，并且在被光量检测部检测的光量小于预定光量时，图像拍摄控制部可以(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)将光调制部移动至使所述光接收部能够接收至少一部分已经通过光调制部的来自物体的光的位置。当所述光阑部的孔径尺寸大于预定值时，可以将光调制部定位，使得来自物体的光通过光调制部。
[0007]本发明的第二实施方案提供由图像拍摄装置使用的图像拍摄方法。这里，图像拍摄装置包括：光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；光学系统，所述光学系统使所述来自物体的光从中通过，以使所述光接收部接收所述来自物体的光，其中所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，所述来自物体的光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；和光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡所述来自物体的光被所述光接收部接收。图像拍摄方法包括检测来自物体的光的量，并且当光量检测中检测的光量小于预定光量时，(i)设定大于所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自物体的、至少一部分被光调制部调制的光。
[0008]本发明的第三实施方案提供与图像拍摄装置一起使用的程序。这里，图像拍摄装置包括：光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；光学系统，所述光学系统使所述来自物体的光从中通过，以使所述光接收部接收所述来自物体的光，其中所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，所述来自物体的光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；和光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡所述来自物体的光被所述光接收部接收。所述程序使图像拍摄装置起着光量检测部和图像拍摄控制部的作用，所述光量检测部检测来自物体的光的量，并且所述图像拍摄控制部在被光量检测部检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使光接收部接收来自物体的、至少一部分被光调制部调制的光。
[0009]这里，在概述中没有列举本发明的所有必需的特征。所述特征的再组合可以成为本发明。
发明效果
[0010]本发明可以提供能够实现焦深的增加，同时在某些情况下减少图像恢复处理的图像拍摄装置。
附图简述
[0011]图1示出了图像拍摄装置100的示例性构造。
[0012]图2是示出作为一个实例的光学系统110的光学特性的示意图。
[0013]图3示出了光学系统110的示例性结构。
[0014]图4示出了光学系统110的横向像差特性。
[0015]图5示出了光学系统110的MTF特性。
[0016]图6示出了光学系统110的斑点图。
[0017]图7示出了光学系统110对点光源的响应。
[0018]图8示出了光学系统110的不同示例性横向像差特性。
[0019]图9示出了光学系统110的不同示例性构造。
[0020]图10示出了从物体观察的光学系统110。
[0021]图11示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。
[0022]图12示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。
[0023]图13示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。
[0024]图14示出了作为一个实例通过利用表格存储在校正参数存储部145上的数据。
[0025]图15示出了作为一个实例通过利用表格存储在焦距存储部190上的数据。
[0026]图16示出了与图像拍摄装置100相关的计算机1500的示例性子硬件配置。
实施本发明的最佳方式
[0027]以下，将描述本发明的实施方案。所述实施方案不限制根据权利要求的本发明，并且在实施方案中所述的特征的所有组合对于由本发明的各方面提供的手段未必是必需的。
[0028]图1示出了涉及本发明的一个实施方案的图像拍摄装置100的示例性方块构造。图像拍摄装置100中包括光学系统110、光接收部120、图像生成部130、图像校正部140、校正参数存储部145、输出部150、聚焦控制部160、光量检测部170、图像拍摄控制部180、焦距存储部190、距离获取部192和焦距识别部194。光学系统110使光从其中通过。光接收部120接收已经通过光学系统110的来自物体的光。图像拍摄装置100通过拍摄物体的图像来生成图像。
[0029]光学系统110在与所述光学系统的光轴110平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，使得来自所述物体的光的光传递函数在设置光接收部120的位置保持基本上恒定。具体而言，光学系统110包括光调制部，所述光调制部调制来自物体的光的相位，使得在物体的物距落入预定范围内的条件下来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定。参考图2对光学系统110的光学特性进行定性描述。光学系统110中所包括的光阑部122部分地阻挡所述来自物体的光，并且使光接收部120接收其余的光。光量检测部170检测来自物体的光的量。当被光量检测部170检测的光量小于预定光量时，图像拍摄控制部180设定光阑部122的孔径尺寸大于预定值，并且使光接收部120接收来自物体的、至少一部分被光调制部调制的光。具体而言，图像拍摄控制部180随着被光量检测部170检测的光量降低而增大光阑部122的孔径尺寸。如稍后所述，光调制部随着从光轴至光通过的区域的距离增加而增大调制通过光调制部的光的程度。换言之，在其周边区域中，与在光轴附近的区域中相比，光调制部更显著地调制来自物体的光。因此，当设定光阑部122的孔径尺寸大于预定值时，在物体的物距落入预定范围内的条件下，已经通过光调制部的光使来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定。
[0030]光接收部120具有二维安置的多个光接收元件。图像生成部130通过对由多个光接收元件中的每一个接收的光的量进行A/D转换来生成物体的图像。图像校正部140基于通过将光量进行A/D转换而得到的值、光接收元件的位置和光学系统110的光传递函数，校正由图像生成部130生成的图像。具体而言，校正参数存储部145在其上与光阑部122的每一个孔径尺寸相关联地存储校正参数，所述校正参数是在光阑部122具有所述孔径尺寸时由光学系统110的光传递函数确定的。图像校正部140利用与光阑部122的孔径尺寸相关联地存储在校正参数存储部145上的校正参数校正由图像生成部130生成的图像，光阑部122的孔径尺寸是由图像拍摄控制部180控制的。输出部150在其上显示作为由图像校正部140进行的校正的结果而得到的图像。输出部150还在其上显示由图像生成部130生成的图像。输出部150可以是允许使用者观察由图像拍摄装置100拍摄的图像的显示器。
[0031]图2是示出作为一个实例的光学系统110的光学特性的示意图。光学系统110通过利用以h1的高度入射到光学系统110上的光线210，在与光轴平行的方向上位于光学系统110和光接收部120之间的位置Z210形成图像。光线210由光接收部120在比光轴低距离Δy1的位置接收。因此，光学系统110中光线210的横向像差由负值表示。光学系统110通过利用以比高度h1更大的高度h2入射到光学系统110上的光线，在与光轴平行的方向上比位置Z210更靠近光学系统110的位置Z220形成图像。光线220由光接收部120在比光轴低距离Δy2的位置接收，所述距离Δy2大于距离Δy1。
[0032]这里，应指出光学系统110使光接收部120在比光轴高距离Δy3的位置接收以高度h3入射到光学系统110上的光线，所述高度h3大于高度h2。换言之，使用光学系统110，横向像差值随着相对于光轴的入射高度增加而降低，但是当入射高度达到某个值时横向像差取局部最小值。随着入射高度从某个值进一步增加时，横向像差增加，并且当入射高度达到不同的某个值时，横向像差达到0。随着入射高度从该不同的某个值进一步增加时，横向像差超过0。
[0033]光接收部120用多个光接收元件形成基本上平坦的光接收表面。光接收部120的光接收表面被安置成与光学系统的光轴110基本上垂直。光接收元件可以是CCD或MOS成像元件。
[0034]在上面的部分中，参考图2定性地描述了光学系统110的光学特性。应指出，示出光学系统110和光接收部120的图2的示意图仅仅意在便于光学系统110的光学特性的理解。因此，示意图中的尺寸并不反应实际尺寸。
[0035]图3示出了光学系统110的示例性结构。光学系统110包括多个光学元件310、320、330、350、360和370以及光阑340。光阑340是作为光阑部122的一个实例显示的。在图3中光接收部120的光接收表面是作为图像平面380显示的。图3示出了三束处于与光学系统110重叠的状态的主光线300、301和302。应指出后述图4、5和6示出了与由主光线300、301和302表示的波长为0.5876nm的光相关的光学系统110的光学特性。以下描述光学元件310、320、330、350、360和370的光学数据。
[0036]光学元件310具有1.66445663的折射率，并且具有1.997163mm的厚度。光学元件310的曲率和半径在物体侧分别为15.20834mm和13.47915mm，而在光接收部120侧分别为8.153898mm和10.99605mm。当在图3的描述中提及时，光学元件的厚度是指光学元件在与光轴平行的方向上的长度。
[0037]光学元件320位于在光轴方向上与光学元件310相隔5.193977mm的距离处，从而比光学元件310更靠近图像平面380。这里，所述距离是指从光学元件310面向图像平面380的表面至光学元件320面向物体的表面的距离。当在图3的以下描述中提及时，在光学元件之间的距离是指类似定义的距离。光学元件320具有1.92285059的折射率和8.880505mm的厚度。光学元件320的曲率和半径在物体侧分别为38.38834mm和9.300722mm，而在图像平面380侧分别为-28.17275mm和6.105449mm。
[0038]光学元件330被安置成与光学元件320接触。光学元件330具有1.46449858的折射率和1.99997mm的厚度。光学元件330的曲率和半径在图像平面380侧分别为10.8814mm和4.69059mm。光学元件340位于在光轴方向上与光学元件330相隔1.245339mm的距离处，从而比光学元件330更靠近图像平面380。光阑340具有4.432406mm的半径。
[0039]光学元件350位于在光轴方向上与光阑340相隔4.864987mm的距离处，从而比光阑340更靠近图像平面380。光学元件350具有2.02203350的折射率和10.00014mm的厚度。光学元件350的曲率和半径在物体侧分别为-443.0356mm和8.913335mm，而在图像平面380侧分别为-17.46664mm和13.00595mm。
[0040]光学元件360被安置成与光学元件350接触。光学元件360具有1.50012841的折射率和10.13764mm的厚度。光学元件360的曲率和半径在图像平面380侧分别为-23.90391mm和16.52799mm。
[0041]光学元件370位于在光轴方向上与光学元件360相隔5.136917mm的距离处，从而比光学元件360更靠近图像平面380。光学元件370具有2.02203350的折射率和9.916248mm的厚度。光学元件370的曲率和半径在物体侧分别为15.68482mm和18.15194mm，而在图像平面380侧分别为25.22519mm和13.3875mm。图像平面380位于离光学元件370的距离为7.73001mm处。
[0042]图4示出了光学系统110的横向像差特性。如图4中所示，光学系统110在X和Y方向上具有基本上相同的横向像差特性，其与多个不同的图像高度相关。这样的横向像差特性可以通过产生基本上相同的横向像差特性的设计方法实现。在这样的设计方法中，横向像差特性由三次函数表示。具体而言，横向像差特性由函数Δy＝ax3-ab2x表示，其中系数a和b是常数。系数a和b的目标值分别被设定在例如5×10-4和10。
[0043]在这样的设计方法中，如稍后说明，横向像差取极值的X坐标的目标值由系数b定义，并且极值的目标值由系数a定义。极值的绝对值可以根据光接收部120中光接收元件的间距由系数a表示，使得在图像平面380的横向像差绝对值至少大于光接收部120中光接收元件的间距。在改变构成光学系统110的各个光学元件的参数的同时，对具有特定的图像高度的每一种光线计算横向像差特性。这里，改变各个光学元件的参数直至在计算的横向像差特性和预定的横向像差特性之间的差值变得小于预定差值。应指出表示横向像差特性的函数不限于上述三级表达式，并且可以是相对于原点对称并且具有极值的任何函数，例如正弦函数。
[0044]如图2中所示，在x＝0的情况下，光学系统110的横向像差绝对值为0。随着X坐标在正向上变化，横向像差绝对值增大直至达到极值。表示横向像差的曲线相对于原点基本上对称。也就是说，位于光学系统110的入射光瞳的入射位置和在该入射位置入射到光学系统110的光线的横向像差之间具有下列关系。当入射位置在由光轴和与光轴相隔第一距离的第一入射位置限定的范围内变化时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离增加而增加。横向像差根据入射位置的变化基本上相对于光轴对称地变化。位于光学系统110的入射光瞳的入射位置和在该入射位置入射到光学系统110的光线的横向像差还具有下列关系。横向像差根据从光轴至入射位置的距离的变化而连续变化。
[0045]同样如图2中所示，当X坐标从横向像差取极值的X坐标进一步增加时，横向像差绝对值不再增加，并且开始下降。随着X坐标保持增加，横向像差绝对值达到0，然后开始增加。如上所述，当入射位置位于从光轴至第一入射位置的某处时，与入射位置在光轴附近时相比，由入射位置确定的横向像差差值的绝对值更小。具体而言，当入射位置为第一入射位置时，由入射位置确定的横向像差差值为0。当入射位置在从第一入射位置至第二入射位置的范围内变化，而第二入射位置与光轴相隔大于第一距离的第二距离时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离增加而降低。
[0046]对于在第二入射位置入射到光学系统110上的光线，横向像差为0。当入射位置在从第二入射位置至第三入射位置的范围内变化，而第三入射位置与光轴相隔大于第二距离的第三距离时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离增加而增加。如上对设计方法所提及的，光学系统110的横向像差由从光轴至入射位置的距离的三次函数表示。与上述三次函数不同的是，光学系统110的横向像差可以由从光轴至入射位置的距离的正弦函数表示。
[0047]图5示出了光学系统110的MTF特性。在图5中，横轴表示在与光轴平行的方向上来自图像平面380的散焦量，而纵轴表示MTF值。图6示出了光学系统110的示例性斑点图。图5所示的MTF特性和图6所示的斑点图是与空间频率为50线/mm的图像相关联地获得的。
[0048]如由图5表示，光学系统110具有基本上相同的MTF分布，其与多个不同的图像高度相关，而与光线是否为径向或经向光线无关。图5还显示了光学系统110等于或高于预定值(例如0.2)的MTF值，其与大的散焦量范围相关。图6示出了安置的光学系统110的斑点图，其中散焦量是沿着横轴绘制的，而图像高度是沿着纵轴绘制的。图6显示了在散焦量和图像高度落入各自的预定范围内时斑点图具有基本上相同的散布。如由上面暗示，当散焦量和图像高度落入各自的预定范围内时，光学系统110具有基本上相同的光传递函数。由于这个原因，图像校正部140可以利用基本上相同的逆滤光器容易地恢复已经通过光学系统110并且由光接收部120接收的光所形成的图像。
[0049]图7示出了光学系统110对点光源的示例性响应，以及构成光接收部120的光接收元件的示例性布置。如上所述，对于多个不同的图像高度，光学系统110提供基本上相同的散布。因此，只要光接收部120位于散焦量的预定范围内，就可以使光学系统110对点光源的响应的半带宽δ0、δ1和δ2彼此基本上相同，如图7中所示。可以通过在上述设计方法中指定横向像差取极值的X坐标的目标值，控制使得半带宽δ0、δ1和δ2彼此基本上相同的散焦量范围。例如，这样的散焦量范围通过例如在表示横向像差的函数Δy＝ax3-ab2x中的系数b的值来控制。
[0050]光接收部120中包括多个光接收元件701至704、711至714、721至724....。将构成光接收部120的光接收元件以在x方向上的间距为Px和在y方向上的间距为Py的规则间隔进行安置。这里，在光学系统110的设计过程中，可以指定光学系统110的横向像差特性使得响应的半带宽δ0、δ1和δ2大于像素间距Px和Py。具体而言，当在上述设计方法中横向像差特性由Δy＝ax3-ab2x给出时，确定系数a的目标值使得响应的半带宽δ0、δ1和δ2大于间距Px和Py两者。如上所述，当设计光学系统110时，根据散焦量的允许范围确定系数b的目标值，并且根据构成光接收部120的光接收元件的像素间距确定系数a的目标值。
[0051]在图像拍摄装置100拍摄彩色图像的情况下，光接收元件可以接收波长对应于与其相邻的光接收元件的不同颜色的光。如果情况是这样的话，则像素间距可以表示接收具有对应相同颜色的光的光接收元件之间的距离。例如，在光接收元件701、703、712、714、721和723接收具有对应绿色的波长的光，光接收元件702、704、722和724接收具有对应蓝色的波长的光，并且光接收元件711和713接收具有对应红色的波长的光时，在y方向上的像素间距可以表示光接收元件701的中心位置与光接收元件721的中心位置之间的距离，并且在x方向上的像素间距可以表示光接收元件701的中心位置与光接收元件703的中心位置之间的距离。
[0052]光接收部120可以被安置在光学系统110的近轴图像点和在第一入射位置平行于光轴入射到光学系统110上的光线与光轴相交的相交点之间。更具体而言，光接收部120可以被安置在光学系统110的上述相交点与近轴图像点之间的中点附近。
[0053]图像校正部140根据入射位置和横向像差之间的关系，校正基于由光接收部120接收的光的量获得的图像。更具体而言，图像校正部140将由图像生成部130生成的图像进行恢复处理，所述恢复处理是利用逆滤光器进行的，所述逆滤光器使光学系统110的光传递函数与理想的光传递函数基本上相同。
[0054]输出部150可以在其上显示基于由光接收部120接收的光的量获得的图像。具体而言，输出部150在其上显示由图像生成部130生成的图像。当输出部150的像素数小于光学系统110中光接收元件的数量时，输出部150可以舍弃一些像素并且显示所得到的图像，代替空间上平均化由图像生成部130生成的图像。图像拍摄装置100可以无需用于空间上散布来自物体的光的光学低通滤光器。
[0055]如上所述，光学系统110可以在与光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下使来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置基本上相同。可以由光学系统110的部分区域实现光学系统110中的光调制部。例如，可以由使得横向像差绝对值大于预定值并且不与光轴相交的光学系统110的区域实现光调制部。在这种情况下，当光阑部122的孔径尺寸大于预定值时，可以安置光调制部使得来自物体的光通过光调制部。光学系统110的光调制部的光学特性可以在与光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下使得来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置保持基本上恒定。
[0056]下面描述利用图像拍摄装置100拍摄物体图像的图像拍摄操作，图像拍摄装置100中使用参考图1至7所述的光学系统110。如已经描述的，光学系统110可以增大焦深。但是，为了进一步减少由通过利用逆滤光器进行的恢复处理所得到的图像的误差，更优选根据光学系统110与主物体之间的距离调节光学系统110的焦距。可以进行例如聚焦控制使得图像拍摄装置100能够拍摄初步的图像，同时改变焦距以识别使初步图像的对比度最大化的焦距。但是，光学系统110使得图像拍摄装置100产生物体的模糊图像，该图像具有低对比度值。因此，可能难以识别使初步图像的对比度最大化的焦距。
[0057]当通过利用上述光学系统110进行聚焦控制时，图像拍摄装置100可以利用具有补偿插入其中的光学系统110的横向像差特性的横向像差特性的光学元件进行聚焦控制。将补偿光学系统110光学特性的光学元件插入图像拍摄装置100的这种聚焦控制方法是示例性的并且稍后描述。
[0058]当被光量检测部检测的光量170大于预定光量时，图像拍摄装置100可以通过降低光阑340的孔径尺寸以降低由光学系统110实现的模糊效果来进行聚焦控制。换言之，聚焦控制部160降低光阑340的孔径尺寸，以使光接收部120接收已经通过光学系统110的区域的光，该区域使得横向像差绝对值小于预定值，与光轴相交，并且位于相交点附近。在这样的情形下，聚焦控制部160使得光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦距。以上述方式，聚焦控制部160指定将由图像生成部130生成的初步图像的对比度最大化的焦距作为将主物体聚焦的焦距。这里，应指出焦深随着光阑340的孔径尺寸降低而增加。因此，聚焦控制部160可以优选随着光阑340的孔径尺寸降低而增大焦距范围，从所述焦距范围中识别将对比度值最大化，并且还使得对比度值大于预定值的焦距。
[0059]当聚焦控制部160完成聚焦控制操作时，图像拍摄控制部180基于被光量检测部170检测的光量确定光阑340的孔径尺寸。这里，图像拍摄控制部180随着被光量检测部170检测的光量的降低而增加光阑340的孔径尺寸。根据光学系统110的上述横向像差特性，随着光阑340的孔径尺寸增加，由光学系统110在与光轴平行的方向上实现的模糊增加。由于这种原因，当使用光学系统110时，来自物体的大的光量允许图像生成部130产生相对清晰的图像，并且输出部150可以输出由图像生成部130产生的图像。另一方面，当来自物体的光的量小时，光学系统110对物体的图像提供在与光轴平行的方向上的模糊效果。因此，通过图像校正部140进行的上述校正可以产生相对清晰的图像。
[0060]图8示出了光学系统110的不同示例性横向像差特性。当与中4所示的横向像差特性比较时，图8中所示的横向像差特性变平。具体而言，在偏离光轴的预定范围内，横向像差绝对值小。因此，当与光学系统110具有图4中所示的横向像差特性的情形相比时，在光学系统110具有图8中所示的横向像差特性的情况下，通过利用通过使得横向像差绝对值小于预定值的光学系统110的区域的光，可以更容易地进行聚焦控制。随着X坐标远离原点，横向像差绝对值逐渐增大，达到局部最大值，然后降低。这意味着具有图8中所示的横向像差特性的光学系统110也可以产生模糊效果。因此，当被光量检测部170检测的光量大于预定值时，聚焦控制部160通过控制光阑孔径尺寸以利用使横向像差绝对值小于预定值的光学系统110的区域来进行聚焦控制。
[0061]即，在与光轴相隔大于第一距离的距离的入射位置入射到光学系统110的入射光瞳上的光，作为通过光调制部的结果而被调制的程度，比在位于光轴和与光轴相隔第一距离的第一入射位置之间的入射位置入射到光学系统110的入射光瞳上的光作为通过光调制部的结果而被调制的程度更大。这里，位于光学系统110的入射光瞳的入射位置，与在该入射位置入射到光学系统110的入射光瞳并且通过光调制部的光线的横向像差之间具有下列关系。当入射位置位于从第一入射位置至第二入射位置的范围内，而第一入射位置与光轴相隔第一距离，并且第二入射位置与光轴相隔大于第一距离的第二距离时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离增加而增加。这里，光调制部可以包括使横向像差小于预定值并且与光轴相交的光学系统110的区域。以上述方式，作为通过包括光轴的光调制部的预定区域的结果的光的调制度，可以变得比作为通过光调制部的与预定区域不同的区域的结果的光的调制度更小。
[0062]如图8中所示，与在第二入射位置附近的入射位置相关的横向像差的差值可以是0。当入射位置落入从第二入射位置至第三入射位置的范围内，而第三入射位置与光轴相隔大于第二距离的第三距离时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离的增加而降低。这里，对于在第三入射位置入射到光学系统110的入射光瞳上的光线，横向像差为0。当入射位置落入从第三入射位置至第四入射位置的范围内，而第四入射位置与光轴相隔大于第三距离的第四距离时，横向像差绝对值随着从光轴至入射位置的距离的增加而增加。相对于具有图4中所示的横向像差特性的光学系统，具有图8中所示的特性的光学系统110是更优选的，特别是在容易进行聚焦控制比实现均匀的模糊效果更重要的时候。
[0063]图9示出了光学系统110的不同示例性构造。图9中所示的光学系统110包括透镜910、光调制部920和光阑部930。光调制部920在与光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下使得来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置基本上恒定。光调制部920具有由例如z＝k(x3+y3)表示的形状。具有这样的形状的光调制部920使得通过光调制部920的光的相位产生P(x，y)＝exp(jα(x3+y3))的相移。这种相移降低由散焦量变化引起的光传递函数变化。
[0064]光调制部920可以被配置成可相对于光学系统110的光轴移动。聚焦控制部160在移动光调制部920以临时定位光调制部920使得来自物体的光不通过光调制部920之后，进行聚焦控制。在聚焦控制部160完成聚焦控制之后，图像拍摄控制部180使光调制部920移动回到初始位置，然后使光接收部120接收来自物体的光。即，在将光调制部920定位使得已经通过光调制部920的光不被光接收部120接收的情况下，聚焦控制部160使光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦点对准位置和光接收部120之间的位置关系。以这样的方式，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。在聚焦控制部160将物体保持聚焦的同时，图像拍摄控制部180移动光调制部920，以将光调制部920定位使得来自物体的光通过光调制部920，然后被光接收部120接收，并且拍摄物体的图像。当被光量检测部170检测的光量小于预定光量时，图像拍摄控制部180可以设定光阑部122的孔径尺寸大于预定值，并且将光调制部920定位，使得光接收部120可以接收来自物体的、至少一部分已经通过光调制部920的光。
[0065]图10示出了从物体观察的图9所示的光学系统110。与光调制部920的周缘1020相比，透镜910的周缘1010位于更外侧。当控制光阑部930的孔径尺寸使得沿着光调制部920的周缘1020通过的来自物体的光沿着光阑部930的边缘通过(光阑部930的这种孔径尺寸被称为第一孔径尺寸)时，来自物体的光被光调制部920调制，并且以被调制的状态到达光接收部120。当设定光阑部930的孔径尺寸大于第一孔径尺寸时，部分来自物体的光通过透镜910，但是不通过光调制部920。因此，部分来自物体的光以未被调制的状态到达光接收部120。在未通过光调制部920的情况下，部分光可以用于在聚焦控制中检测对比度。
[0066]如上所述，当光阑部930的孔径尺寸等于或低于预定的第一孔径尺寸时，光接收部120接收已经通过光调制部920的来自物体的光，但是不接收与已经通过光调制部920的光不同的光。当光阑部930的孔径尺寸大于第一孔径尺寸时，光接收部120接收其部分未通过光调制部920的来自物体的光。因此，在设定光阑部930的孔径尺寸大于第一孔径尺寸的条件下，聚焦控制部160使光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦点对准位置与光接收部120之间的位置关系。以这样的方式，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。在聚焦控制部160保持物体聚焦的同时，图像拍摄控制部180在将光阑部930的孔径尺寸设置等于或低于第一孔径尺寸的情况下拍摄物体的图像。
[0067]如之前所述，光调制部920使得通过光调制部920的光的相位产生P(x，y)＝exp(jα(x3+y3))的相移。当使用具有这样的形状的光调制部920时，在通过被限定为其中包括光轴的预定区域的光中产生的相移远小于在通过周边区域(例如，图9中由附图标记921和922所示的区域)的光中产生的相移。例如，光调制部920仅仅在通过光调制部920的区域1000的光中产生微小的相移。因此，当来自物体的光的量大时，控制光阑部930的孔径尺寸使得通过光调制部920的区域1000的光沿着光阑部930的边缘通过(光阑部930的这种孔径尺寸被称为第二孔径尺寸)。以这样的方式，尽管来自物体的光通过光调制部920的区域1000，然后到达光接收部120，但是在通过的过程中光调制部920仅仅使光产生微小的相移。因此，聚焦控制可以通过利用已经通过光调制部920的区域1000的光来进行。
[0068]即，通过光调制部920的其中包括光轴的第一区域的光的调制度小于通过光调制部920的第二区域的光的调制度，所述第二区域不同于第一区域。当光阑部930的孔径尺寸等于或低于预定的第二孔径尺寸时，光接收部120接收已经通过光调制部920的第一区域(例如，光调制部920的区域1000)的来自物体的光，但是不接收已经通过光调制部920的第二区域(例如，周缘1020内除区域1000以外的区域)的光。当光阑部930的孔径尺寸大于第二孔径尺寸时，光接收部120接收已经通过光调制部920的第二区域的来自物体的光。这里，当被光量检测部170检测的光量大于预定值时，在将光阑部930的孔径尺寸等于或低于第二孔径尺寸的情况下，聚焦控制部160使得光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦点对准位置与光接收部120之间的位置关系。在这种条件下，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。在聚焦控制部160保持物体聚焦的同时，图像拍摄控制部180在设定光阑部930的孔径尺寸大于第二孔径尺寸的情况下拍摄物体的图像。
[0069]如上所述，在控制来自物体的光不通过光调制部920的情况下，聚焦控制部160使得光接收部120接收来自物体的光，同时改变光学系统110的焦点对准位置与光接收部120之间的关系。在这种条件下，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。在聚焦控制部160保持物体聚焦的同时，图像拍摄控制部180通过使光接收部120接收已经通过光调制部920的光来拍摄物体的图像。
[0070]图像校正部140可以根据光阑部930的孔径尺寸和光学系统110的与光阑部930的该孔径尺寸相关的光传递函数校正由图像生成部130产生的图像。输出部150可以在光阑部930的孔径尺寸等于或低于预定值(例如，第二孔径尺寸)时输出由图像生成部130产生的图像，并且可以在光阑部122的孔径尺寸大于预定值(例如，第二孔径尺寸)时输出作为通过图像校正部140进行的校正的结果得到的图像。在上面的描述中，在聚焦控制处理过程中设定光阑部930的孔径尺寸大于第一孔径尺寸。光阑部930的孔径尺寸可以在测试图像拍摄装置100时被设定成大于第一孔径尺寸，并且在实际使用图像拍摄装置100时被设定成等于或小于第一孔径尺寸。
[0071]图11示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。根据图11中所示的实例，光学系统110中包括透镜910、第一相位调制部1110、第二相位调制部1120和光阑部930。第一相位调制部1110和第二相位调制部1120起着光调制部的作用。这里，应指出图9中所示的光调制部920在X和Y方向上都产生相移。另一方面，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120中的每一个仅仅在一个方向上产生相移。在一个实例中，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120中的每一个具有由z＝k(y3)表示的形状。在这种情况下，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120具有基本上相同的相位调制特性。
[0072]如上所述，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120中的每一个在一维方向上调制基于来自物体的光产生的物体的图像的相位。当第一相位调制部1110和第二相位调制部1120在其上调制相位的方向彼此基本上垂直时，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120在与光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下使得来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置基本上恒定。考虑第一相位调制部1110和第二相位调制部1120最初定向使得在相同的方向上产生相移，然后使第一相位调制部1110和第二相位调制部1120中的一个相对于光轴旋转π/2的情形。在旋转后，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120一起产生二维相移。当第一相位调制部1110和第二相位调制部1120中旋转的那一个相对于光轴进一步旋转π/2时，在这些方向上产生各自的相移以彼此补偿。即，当安置第一相位调制部1110和第二相位调制部1120以在彼此垂直的方向上产生相移时，增加焦深并且获得模糊效果。另一方面，当被安置以在彼此相反的方向上产生相移时，第一相位调制部1110和第二相位调制部1120总体上几乎不使相位移动。因此，聚焦控制部160可以在控制第一相位调制部1110和第二相位调制部1120以在彼此相反的方向上产生相移的同时进行聚焦控制处理。
[0073]换言之，在聚焦控制部160控制第一相位调制部1110和第二相位调制部1120调制相位的方向中的至少一个，使得由第一相位调制部1110进行的调制被由第二相位调制部1120进行的调制补偿的条件下，聚焦控制部160使得光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦点对准位置与光接收部120之间的位置关系。在这种条件下，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。在聚焦控制部160保持物体聚焦，并且控制第一相位调制部1110和第二相位调制部1120以在基本上彼此垂直的方向上调制相位的同时，图像拍摄控制部180通过使光接收部120接收已经通过第一相位调制部1110和第二相位调制部1120的光，拍摄物体的图像。
[0074]如上所述，第一相位调制部1110调制基于来自物体的光产生的物体的图像的相位，以在与光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，使来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置保持基本上恒定。第二相位调制部1120在与第一相位调制部1110产生相移的方向基本上相反的方向上产生相移，以在这样的方向上调制物体的图像的相位，从而补偿由第一相位调制部1110进行的调制。在控制第一相位调制部1110和第二相位调制部1120以调制物体的图像的情况下，聚焦控制部160使得光接收部120接收来自物体的光，同时改变焦点对准位置与光接收部120之间的位置关系。在这种条件下，聚焦控制部160参考由光接收部120接收的光量进行聚焦控制。当图像拍摄控制部180拍摄物体的图像时，聚焦控制部160保持物体聚焦，来自物体的光通过第一相位调制部1110，然后被光接收部120接收，并且光接收部120不接受已经通过第二相位调制部1120的光。
[0075]图12示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。根据图12中所示的实例，光学系统110中包括透镜910、光调制部1220和光阑部930。与该实例相关的透镜910和光阑部930分别具有与参考图9描述的透镜910和光阑部930基本上相同的功能，因此在此不再说明。光调制部1220具有与光调制部920基本上相同的光学特性，只是在光轴附近光调制部1220具有与光调制部920不同的光学特性。下面仅仅描述光调制部920和1220之间的差别。
[0076]光调制部1220不调制通过与周边区域(例如，由附图标记921和922所示的区域)不同的区域的光的相位。应指出，与光调制部920类似的是，光调制部1220的周边区域具有由z＝k(x3+y3)表示的形状。因此，光调制部1220与光调制部920类似地使光的相位移动。如在上面说明，光调制部1220基本上不调制通过光调制部1220的包括光轴的预定区域的光，而调制通过光调制部1220的与包括光轴的预定区域不同的区域的光。即，当调节光阑部930的孔径尺寸使得没有光通过光调制部1220的周边区域时，来自物体的光的相位在光被光接收部120接收之前不被调制。这里，应指出，通过光轴附近的区域的光的场深度大于通过周边区域的光的场深度。因此，图像拍摄装置100可以获得焦点对准图像。
[0077]另一方面，当调节光阑部930的孔径尺寸使得光通过光调制部1220的周边区域时，来自物体的光的相位在光被光接收部120接收之前被调制。在这种情况下，在整个光学系统110中的光传递函数基本上不由物距决定。由于这个原因，在图12所示的光学系统110中，场深度也可以独立于孔径尺寸增加。在图12中所示的光学系统110的情况下，例如，当提供足够的亮度并且可以调节光阑部930的孔径尺寸使得没有光通过光调制部1220的周边区域时，图像拍摄装置100无需进行图像恢复处理，从而很快地输出图像。
[0078]图13示出了光学系统110的另一种不同示例性构造。根据图13中所示的实例，光学系统110中包括透镜1310和光阑部930。与本实例相关的光阑部930的功能与参考图9描述的光阑部930的功能基本上相同，因此在此不再说明。在具有图13所示构造的光学系统110中，透镜1310与参考图2至6描述的光学系统110类似地具有光调制部。
[0079]透镜1310不调制通过与周边区域(例如，由附图标记1311和1322所示的区域)不同的区域的光的相位。透镜1310的周边区域具有以与光调制部1220类似的方式使光的相位移动这样的形状。如在上面说明，透镜1310不调制通过透镜1310的包括光轴的预定区域的光，而调制通过透镜1310的与预定区域不同的区域的光。即，当调节光阑部930的孔径尺寸使得没有光通过透镜1310的周边区域时，来自物体的光的相位在光被光接收部120接收之前不被调制。这里，应指出，通过光轴附近的区域的光的场深度大于通过周边区域的光的场深度。因此，图像拍摄装置100可以获得焦点对准图像。
[0080]另一方面，当调节光阑部930的孔径尺寸使得光通过透镜1310的周边区域时，来自物体的光的相位在光被光接收部120接收之前被调制。在这种情况下，光学系统110的光传递函数基本上不由物距决定。由于这个原因，在图13所示的光学系统110中，场深度也可以与孔径尺寸相独立地增加。
[0081]图14示出了作为一个实例通过利用表格存储在校正参数存储部145上的数据。校正参数存储部145上存储了逆滤光器，其是作为与每一个孔径尺寸相关的校正参数的一个实例显示的。如图14中所示，校正参数存储部145上与大于孔径尺寸1的孔径尺寸2相关联地存储了由光学系统110的光传递函数的响应确定的逆滤光器A，所述响应是在将光阑部122的孔径尺寸设定在孔径尺寸2时观察到的。校正参数存储部145上与不同于孔径尺寸2的孔径尺寸3相关联地存储了由光学系统110的光传递函数的响应确定的逆滤光器B，所述响应是在将光阑部122的孔径尺寸设定在孔径尺寸3时观察到的。
[0082]图像校正部140从图像拍摄控制部180采集控制值，所述控制值用于在光接收部120接收来自物体的光的同时控制光阑部122的孔径尺寸。图像校正部140选择逆滤光器，所述逆滤光器与由采集的控制值所示的孔径尺寸相关联地存储在校正参数存储部145上。图像校正部140然后使用所选择的逆滤光器校正由图像生成部130生成的图像。以这样的方式，图像校正部140可以根据孔径尺寸进行图像恢复处理。结果，图像拍摄装置100无需考虑场深度而对孔径尺寸设定上限值，并且替代地，可以参考参数如亮度和曝光时间自由设定孔径尺寸。
[0083]当设定光阑部122的孔径尺寸等于或小于孔径尺寸1，而孔径尺寸1小于孔径尺寸2和3时，来自物体的光不被相位调制部调制，或者基本上不被相位调制部调制。如果发生这种情况，则图像校正部140不校正图像。由于这个原因，校正参数存储部145无需在其上与孔径尺寸1相关联地存储校正参数，以校正光学系统110的光传递函数。
[0084]图15示出了作为一个实例通过利用表格存储在焦距存储部190上的数据。在参考图15描述的光学系统110中，在与光轴平行的方向上物体的物距落入多个预定范围内的条件下，来自物体的光的光传递函数在安置光接收部120的位置保持基本上恒定。在光学系统110中，在物体的物距落入多个预定范围内的条件下，其它光学元件如光调制部920可以使来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定。备选地，如参考图2至7所述，可以设计光学系统110本身，使得在物体的物距落入多个预定范围内的条件下，来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定。以任一种方式，可以基于指定的多个物距范围设计光学系统110或其它光学元件，以满足以下要求：在物体的物距落入指定的范围内的条件下，来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定。
[0085]在物体的物距落入多个范围内的条件下来自物体的光的光传递函数保持基本上恒定的情况下，焦距存储部190上与每一个焦距相关联地存储多个距离范围。这里，该距离可以表示从光学系统110的主点至物体的距离。距离获取部192获取从光学系统110至多个对象的每一个的距离，所述多个对象是在与光轴平行的方向上相对于光学系统110不同地定位的。距离获取部192可以是例如距离测量传感器。备选地，距离获取部192可以通过参考由在之前的部分中所述的聚焦控制部160提供的聚焦控制信息，获取从光学系统110至在不同位置的多个对象的每一个的距离。
[0086]如图15中所示，在光调制部可以使得来自物体的光的光传递函数在物体的物距落入多个范围内的条件下保持基本上恒定的情况下，焦距存储部190上与光学系统110的每一个焦距相关联地存储多个物距范围。焦距识别部194识别与该距离范围相关联地存储在焦距存储部190上的焦距，所述距离范围中包括通过距离获取部192获取的从光学系统110至多个对象的距离。图像拍摄控制部180控制光接收部120的焦距等于由焦距识别部194识别的焦距，然后使得光接收部120接收来自物体的光。通过进行上述控制，图像拍摄装置100可以将主物体定位这样的物距范围内，使得即使在使用具有增加的焦深的光学系统110时，利用逆滤光器的图像恢复处理也可以产生具有尽可能少的误差的图像。
[0087]光调制部使得来自物体的光的光传递函数具有大于预定值的绝对值，并且在物距落入多个范围内的条件下保持基本上恒定。为了实现光传递函数绝对值的这种特性，在设计光学系统110时限制光传递函数的绝对值。图像生成部130在控制光接收部120的焦距等于由焦距识别部194识别的焦距的同时，基于由光接收部120接收的光量产生物体的图像。图像校正部140参考基本上恒定的光传递函数校正由图像生成部130产生的图像。输出部150可以向外部输出作为通过图像校正部140进行的校正的结果而得到的图像。
[0088]应指出，图像生成部130在控制光接收部120的焦距等于由焦距识别部194识别的焦距的同时，参考由光接收部120接收的光量产生物体的图像。输出部150可以在其上显示由图像生成部130产生的图像。根据上面的描述，控制焦距，使得从光学系统110至多个特定对象的距离落入使图像恢复处理产生具有尽可能小的模糊以及尽可能少的误差的图像的物距范围内。然而，还可以控制焦距使得到多个与所述特定对象不同的对象的距离落入使图像恢复处理产生具有尽可能大的模糊的图像的物距范围内。
[0089]图16示出了图像拍摄装置100的示例性子硬件配置。图像拍摄装置100由CPU周围部、输入/输出(I/O)部和legacy I/O部构成。CPU周围部包括CPU 1505、RAM 1520、图形控制器1575和显示器1580，它们通过主机控制器1582彼此连接。I/O部包括通信接口1530、硬盘驱动器1540和CD-ROM驱动器1560，它们通过I/O控制器1584连接至主机控制器1582。legacy I/O部包括ROM 1510、软盘驱动器1550和I/O芯片1570，它们连接至I/O控制器1584。
[0090]主机控制器1582将RAM 1520与以高的传输速率访问RAM1520的CPU 1505和图形控制器1575连接。CPU 1505根据存储在ROM1510和RAM 1520上的程序运行，以控制元件。图形控制器1575获得在被安置在RAM 1520中的帧缓存器上由CPU 1505等产生的图像数据，并且使显示器1580显示获取的图像数据。备选地，图形控制器1575中可以包括帧缓存器，所述帧缓存器用于在其上存储由CPU 1505等产生的图像数据。
[0091]I/O控制器1584将作为以较高速率运行的I/O装置的硬盘驱动器1540、通信接口1530和CD-ROM驱动器1560连接至主机控制器1582。硬盘驱动器1540在其上存储由CPU 1505使用的程序和数据。通信接口1530连接至网络通信设备1598以传输/接收程序或数据。CD-ROM驱动器1560从CD-ROM 1595读取程序或数据，并且将读取的程序或数据经由RAM 1520供给至硬盘驱动器1540和通信接口1530。
[0092]I/O控制器1584还连接至作为以较低速率运行的I/O装置的ROM 1510、软盘驱动器1550和I/O芯片1570。ROM 1510在其上存储在启动时由图像拍摄装置100执行的引导程序、图像拍摄装置100的硬件所独有的程序等。软盘驱动器1550从软盘1590读取程序或数据，并且将读取的程序或数据经由RAM 1520供给至硬盘驱动器1540和通信接口1530。I/O芯片1570用来经由例如并行端口、串行端口、键盘端口、鼠标端口等连接各种I/O装置如软盘驱动器1550。
[0093]由CPU 1505执行的程序由使用者以存储在记录介质如软盘1590、CD-ROM 1595和IC卡上的状态提供。程序可以以压缩或不压缩的状态存储在记录介质上。程序从记录介质读取，被安装在硬盘驱动器1540中，在RAM 1520上读取，并且由CPU 1505执行。
[0094]由CPU 1505执行的程序使图像拍摄装置100起着以下装置的作用：参考图1至15描述的图像生成部130、图像校正部140、校正参数存储部145、输出部150、聚焦控制部160、光量检测部170、图像拍摄控制部180、焦距存储部190、距离获取部192和焦距识别部194。
[0095]上述程序可以存储在外部记录介质上。除软盘1590和CD-ROM1595以外，记录介质还可以是例如，光学记录介质如DVD和PD、磁-光学记录介质如MD、磁带介质、半导体存储器如IC卡等。记录介质可以是被安装在连接至专用通信网络或因特网的服务器系统中的存储装置如硬盘和RAM，并且可以将程序经由网络提供给图像拍摄装置100。
[0096]尽管已经描述了本发明的实施方案，但是本发明的技术范围不限于上述实施方案。对于本领域技术人员，显然上述实施方案可以增加各种变化和改进。从权利要求的范围，还明显的是，增加了这些变化或改进的实施方案可以包含于本发明的技术范围内。

Claims (18)

1.一种图像拍摄装置，所述图像拍摄装置包括：
光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；
光学系统，所述光学系统使来自所述物体的所述光从中通过，以使所述光接收部接收所述来自所述物体的光，所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上所述物体的物距落入预定范围内的条件下，来自所述物体的所述光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；
光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡来自所述物体的所述光被所述光接收部接收；
光量检测部，所述光量检测部检测来自所述物体的所述光的量；和
图像拍摄控制部，所述图像拍摄控制部在被所述光量检测部检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自所述物体的、至少一部分被所述光调制部调制的光。
2.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中
所述光调制部可相对于所述光学系统的光轴移动，并且
在被所述光量检测部检测的光量小于所述预定光量时，所述图像拍摄控制部(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于所述预定值，并且(ii)将所述光调制部移动至使所述光接收部能够接收来自所述物体的、至少一部分已经通过所述光调制部的光的位置。
3.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中
当所述光阑部的孔径尺寸大于所述预定值时，将所述光调制部定位，使得来自所述物体的所述光通过所述光调制部。
4.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中
光在通过所述光调制部的其中包括所述光轴的预定区域时被调制的调制度，比光在通过所述光调制部的与所述预定区域不同的区域时被调制的调制度更小。
5.根据权利要求4所述的图像拍摄装置，其中
在离所述光轴的距离长于第一距离的入射位置入射到所述光学系统的入射光瞳上的光在通过所述光调制部时被调制的调制度，比在从所述光轴至第一入射位置之间的入射位置入射到所述光学系统的入射光瞳上的光在通过所述光调制部时被调制的调制度更大，所述第一入射位置离所述光轴的距离为所述第一距离。
6.根据权利要求5所述的图像拍摄装置，其中
位于所述光学系统的所述入射光瞳的入射位置与在所述入射位置入射到所述光学系统上并且通过所述光调制部的光线的横向像差彼此相关，使得在所述入射位置位于从所述第一入射位置至第二入射位置之间，所述第一入射位置离所述光轴的距离为所述第一距离，并且所述第二入射位置离所述光轴的距离为大于所述第一距离的第二距离时，横向像差的绝对值随着从所述光轴至所述入射位置的距离的增加而增加。
7.根据权利要求6所述的图像拍摄装置，其中
与在所述第二入射位置附近的入射位置相关联的横向像差的差值为0。
8.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中
在所述入射位置位于从所述第二入射位置至第三入射位置之间，所述第三入射位置离所述光轴的距离为长于所述第二距离的第三距离时，所述横向像差绝对值随着从所述光轴至所述入射位置的距离的增加而降低。
9.根据权利要求8述的图像拍摄装置，其中
与在所述第三入射位置入射到所述光学系统上的光线相关联的横向像差为0。
10.根据权利要求9所述的图像拍摄装置，其中
在所述入射位置位于从所述第三入射位置至第四入射位置之间，所述第四入射位置离所述光轴的距离为长于所述第三距离的第四距离时，所述横向像差绝对值随着从所述光轴至所述入射位置的距离的增加而增加。
11.根据权利要求4所述的图像拍摄装置，所述图像拍摄装置还包括：
图像生成部，所述图像生成部基于由所述光接收部接收的光量生成所述物体的图像；和
图像校正部，所述图像校正部参考(i)所述光阑部的孔径尺寸和(ii)与所述光阑部的所述孔径尺寸相关联的所述光学系统的光传递函数，校正由所述图像生成部生成的图像。
12.根据权利要求11所述的图像拍摄装置，其中
所述图像拍摄控制部随着被所述光量检测部检测的光量的降低而增大所述光阑部的所述孔径尺寸。
13.根据权利要求12所述的图像拍摄装置，所述图像拍摄装置还包括：
校正参数存储部，所述校正参数存储部在其上与所述光阑部的每一个孔径尺寸相关联地存储由所述光学系统的光传递函数确定的校正参数，所述光传递函数与所述光阑部的所述每一个孔径尺寸相关联，其中
所述图像校正部通过利用校正参数校正由所述图像生成部生成的图像，所述校正参数与由所述光阑部的孔径尺寸相关联地存储在所述校正参数存储部上，所述孔径尺寸由所述图像拍摄控制部控制。
14.根据权利要求11所述的图像拍摄装置，所述图像拍摄装置还包括：
输出部，所述输出部在所述光阑部的孔径尺寸等于或低于预定值时输出由所述图像生成部生成的图像，并且在所述光阑部的孔径尺寸大于所述预定值时输出通过所述图像校正部进行的校正而得到的图像。
15.根据权利要求4所述的图像拍摄装置，其中
所述光调制部基本上不调制通过所述光调制部的包括所述光轴的预定区域的光，而调制通过所述光调制部的与所述预定区域不同的区域的光。
16.根据权利要求4所述的图像拍摄装置，其中
所述光调制部随着从所述光轴至光通过的区域的距离的增加而增大调制通过所述光调制部的光的调制度。
17.一种图像拍摄方法，所述图像拍摄方法由图像拍摄装置使用，其中
所述图像拍摄装置包括：
光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；
光学系统，所述光学系统使来自所述物体的所述光从中通过，以使所述光接收部接收来自所述物体的所述光，所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，来自所述物体的所述光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；和
光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡来自所述物体的所述光被所述光接收部接收，并且
所述图像拍摄方法包括：
检测来自所述物体的所述光的量；和
当在光量检测中检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自物体的、至少一部分被光调制部调制的光。
18.一种程序，所述程序与图像拍摄装置一起使用，其中
所述图像拍摄装置包括：
光接收部，所述光接收部接收来自物体的光；
光学系统，所述光学系统使来自所述物体的所述光从中通过，以使所述光接收部接收来自所述物体的所述光，所述光学系统包括光调制部，所述光调制部使得在与所述光学系统的光轴平行的方向上物体的物距落入预定范围内的条件下，来自所述物体的所述光的光传递函数在安置所述光接收部的位置保持基本上恒定；和
光阑部，所述光阑部至少部分地阻挡来自所述物体的所述光被所述光接收部接收，并且
所述程序使所述图像拍摄装置起着以下装置的作用：
光量检测部，所述光量检测部检测来自所述物体的所述光的量；和
图像拍摄控制部，所述图像拍摄控制部在被所述光量检测部检测的光量小于预定光量时，(i)设定所述光阑部的孔径尺寸大于预定值，并且(ii)使所述光接收部接收来自所述物体的、至少一部分被光调制部调制的光。
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