CN103782586A

CN103782586A - 成像设备

Info

Publication number: CN103782586A
Application number: CN201280041140.2A
Authority: CN
Inventors: 小野修司
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN103782586B; EP2750374A4; EP3267677A1; WO2013027488A1; EP3267677B1; JP5507764B2; JPWO2013027488A1; EP2750374A1; US8823858B2; US20140168498A1; EP2750374B1

Abstract

与本发明的一个实施例有关的成像设备(1)设有图像生成单元，其从图像传感器(16)的第一组光电检测器或第二组光电检测器获得第一成像信号或第二成像信号以生成第一图像或第二图像。图像传感器(16)的第一组光电检测器或第二组光电检测器能够根据成像光学系统(10)的第一特性和第二特性获得被不同加权的第一图像和第二图像。

Description

成像设备

技术领域

本发明涉及成像设备，并且具体地，涉及能够获得具有不同特性的图像的成像设备。

背景技术

PTL1推荐了一种用于相机的拍摄镜头，该拍摄镜头包括同心地布置的具有预定光谱透射特性的第一透镜单元和具有基本上不同于所述预定光谱透射特性的第二透镜单元，第一透镜单元和第二透镜单元具有不同的焦距。并且，在用具有与第一透镜单元和第二透镜单元的光谱透射特性中的任一个一致的光谱照射特性的照射光照射对象的情况下，可以对透射通过第一透镜单元或第二透镜单元的对象进行拍摄。

PTL2推荐了一种用于光瞳分割式相差焦距调节中的设置有光电检测元件的图像拾取装置。具体地，在图像拾取装置的用于焦距检测的区域中，有规律地布置了多个像素对，且每个像素对具有针对多个像素设置的一个微透镜，并且基于多个像素对的图像的相移检测散焦。

此外，PTL3推荐了一种三维成像设备，其能够通过采用相关方法借助于根据对焦状态将通过整个场景的拍摄距离信息由单镜头相机获得的焦平面上的图像分成两个获得距离信息。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利申请特许公开No.2003-098426

PTL2：日本专利申请特许公开No.2007-317951

PTL3：日本专利申请特许公开No.2002-191060

发明内容

技术问题

PTL1没有描述下述技术：对通过第一透镜单元的光束和通过第二透镜单元的光束进行光瞳分割，让每个光束进入一个图像拾取装置的第一像素组和第二像素组，并从一个图像拾取装置读取为单独的图像。

另一方面，在PTL2中描述的发明中，可以从多个像素对读取单独的图像，但这些图像将检测图像之间的相移(焦点位移)。因此，其中可以检测由焦点位移引起的相差的像素对仅设置在将进行聚焦的区域中，并且正常像素布置在其它区域中。

而且，PTL3公开了一种能够分别在横向方向上受到光瞳分割的图像的图像拾取装置。该图像拾取装置的单元均匀地布置在图像拾取装置的整个表面上，以允许获得左右视差图像。

因此，不存在将PTL1中公开的发明与PTL2和PTL3中描述的技术合并的动机。

本发明的目标是提供一种成像设备，其能够获得对应于具有多个特性的拍摄光学系统的每个特性的图像作为根据每个特性被加权的图像。

技术方案

为了实现上述目标，成像设备根据本发明的一个实施例被配置以包括：拍摄光学系统，包括具有第一特性的第一区域和具有不同于第一特性的第二特性的第二区域；图像拾取装置，包括以二维方式被布置的第一光接收元件组和第二光接收元件组；光学元件，被设置成对应于图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组，并且仅允许通过拍摄光学系统的第一区域的光束由第一光接收元件组接收且仅允许通过拍摄光学系统的第二区域的光束由第二光接收元件组接收；和图像生成单元，被配置以分别从图像拾取装置的第一光接收元件组或第二光接收元件组获得第一成像信号或第二成像信号，并被配置以分别生成第一图像或第二图像，其中图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置以获得具有分别基于拍摄光学系统的第一特性和第二特性的不同权重的第一图像和第二图像。

根据本发明的一个实施例，通过拍摄光学系统的具有不同特性的第一区域和第二区域的光束被允许分别进入图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组，并且从第一光接收元件组和第二光接收元件组获得第一成像信号和第二成像信号以分别生成第一图像和第二图像。因此，可以获得分别对应于拍摄光学系统的第一特性和第二特性的第一图像和第二图像。此外，第一光接收元件组和第二光接收元件组的信息获取能力被加权。由此，可以获得分别根据拍摄光学系统的第一特性和第二特性被加权的第一图像和第二图像。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，拍摄光学系统的第一区域和第二区域在焦距、透射波长带和空间频率特性中的至少一个方面彼此不同。

在根据本发明的又另一个实施例的成像设备中，在图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组中，与拍摄光学系统的第一特性和第二特性之间的被视为重要的特性相对应设置的光接收元件被分配成比其它光接收元件多。由此，可以根据图像是否对应于被视为重要的特性获得具有不同图像尺寸的图像。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，优选地，拍摄光学系统具有用于普通拍摄距离的第一特性和用于宏观拍摄的所述第二特性，并且图像拾取装置的第一光接收元件组的像素的数量大于第二光接收元件组的像素的数量。由此，可以使用于普通拍摄距离的图像的图像尺寸大于特写图像的图像尺寸。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成使得第一光接收元件组的配置密度和第二光接收元件组的配置密度根据图像拾取装置的位置而改变。由此，可以获得具有基于拍摄光学系统的第一特性和第二特性的分辨率的图像。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，拍摄光学系统具有第一区域和第二区域，所述第一区域为以拍摄光学系统的光轴为中心的圆形形状，所述第二区域为环形形状。第一区域具有用于普通拍摄距离的第一特性，第二区域具有用于宏观拍摄的第二特性。图像拾取装置的第一光接收元件组的配置密度在图像拾取装置的周边部分中比在图像拾取装置的中心部分中高，并且图像拾取装置的第二光接收元件组的配置密度在图像拾取装置的中心部分中比在图像拾取装置的周边部分中高。在特写图像中，由于图像拾取装置(拍摄屏幕)的中心部分重要，因此可以增加重要部分的分辨率。另一方面，在普通距离的图像中，可以在整个图像拾取装置(拍摄屏幕)上均匀地保持分辨率。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，优选地，拍摄光学系统具有在远景上实现聚焦的第一特性和在近景上实现聚焦的第二特性，并且与图像拾取装置的上部区域相比较，图像拾取装置的第一光接收元件组在图像拾取装置的下部区域中具有较高的密度，并且与图像拾取装置的下部区域相比较，图像拾取装置的第二光接收元件组在图像拾取装置的上部区域中具有较高的密度。通常，近景对象存在于拍摄屏幕的上部(图像拾取装置的下部)上，远景对象存在于拍摄屏幕的下部(图像拾取装置的上部)上。因此，远景对象对焦的第一光接收元件组的密度和近景对象对焦的第二光接收元件组的密度根据图像拾取装置在垂直方向上的位置而改变。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成具有不同的拍摄灵敏度。由此，可以增加对应于需要更多光量的特性的光接收元件组的灵敏度，并且可以将不需要更多光量的特性的光接收元件组的灵敏度设置为正常灵敏度。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成具有光能够进入的不同尺寸的光圈或用于允许聚集的光到达每个光接收元件的不同尺寸的微透镜。

在根据本发明的另一个实施例的成像设备中，优选地，拍摄光学系统具有用于普通拍摄距离的第一特性的第一区域和具有用于宏观拍摄的第二特性的第二区域，并且图像拾取装置的第二光接收元件组的拍摄灵敏度高于第二光接收元件组的拍摄灵敏度。

有益效果

根据本发明，通过拍摄光学系统的具有不同特性的第一区域和第二区域的光束被允许分别进入图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组，并且从第一光接收元件组和第二光接收元件组获得第一成像信号和第二成像信号以分别生成第一图像和第二图像。因此，可以获得分别对应于拍摄光学系统的第一特性和第二特性的第一图像和第二图像。此外，第一光接收元件组和第二光接收元件组的信息获取能力被加权。由此，可以获得分别根据拍摄光学系统的第一特性和第二特性加权的第一图像和第三图像。

附图说明

图1是根据本发明的成像设备的整个结构的一个实施例的框图；

图2A是图1中图示的拍摄镜头和图像拾取装置之间的关系的示意图；

图2B是图1中图示的拍摄镜头的正视图；

图3是图像拾取装置的主要部分的截面图，用于描绘用于提供光瞳指向性的光学元件的示例；

图4是关于布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的两种类型的光接收单元的加权配置(配置数量)的一个实施例的示意图；

图5A是构成布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的三种类型的光接收单元的遮光构件的第一示例的示意图；

图5B是构成布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的三种类型的光接收单元的遮光构件的第二示例的示意图；

图5C是构成布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的三种类型的光接收单元的遮光构件的第三示例的示意图；

图6是关于布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的两种类型的光接收单元的加权配置(配置密度)的一个实施例的示意图；

图7是关于布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的两种类型的光接收单元的加权配置(配置密度)的另一个实施例的示意图；

图8是其中关于布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的两种类型的光接收单元的拍摄灵敏度(孔径尺寸)被加权的一种实施例的示意图；

图9是其中关于布置在图像拾取装置中的具有不同光瞳指向性的两种类型的光接收单元的拍摄灵敏度(微透镜的尺寸)被加权的一种实施例的示意图；

图10A是一种拍摄镜头的示例的示意图，该拍摄镜头的每个区域具有不同的空间频率特性；和

图10B是表示拍摄镜头的每个区域具有不同的空间频率特性的拍摄镜头中的空间频率和MTF特性之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下根据附图描述根据本发明的成像设备的实施例。

<成像设备>

图1是图示根据本发明的成像设备的整体结构的一个实施例的框图。

成像设备1将所成像的图像记录在存储卡54中。成像设备的整个操作由中央处理单元(CPU)40以集中方式控制。

成像设备1设置有操作单元38，包括快门按钮、模式转盘、再现按钮、MENU/OK键、十字键和返回键。来自该操作单元38的信号输入至CPU40，CPU40基于输入信号控制成像设备1的每个电路。例如，CPU40进行透镜驱动控制、光圈驱动控制、拍摄操作控制、图像处理控制、图像数据记录/再现控制，液晶监视器(LCD(液晶显示器))30的显示控制、以及其它控制。

快门按钮是用于输入开始拍摄的指令的操作按钮，并且被配置为两步冲程式开关，具有在半按时接通的S1开关和在全按时接通的S2开关。模式转盘是用于选择选择用于拍摄静止图片的自动拍摄模式、手动拍摄模式、诸如人物、风景和夜景的场景位置、以及用于拍摄影片的影片模式中的任一种的操作的操作构件。

再现按钮是用于切换至用于在液晶监视器30上显示所拍摄和记录的静止图片或影片的按钮。MENU/OK键是同时具有作为菜单按钮的功能和作为OK按钮的功能的操作键，菜单按钮用于形成用于在液晶监视器30的屏幕上形成将被显示菜单的指令，OK按钮用于形成用于确定和执行所选择的内容的指令。十字键是用于输入四个方向，即，向上、向下、向左、向右的指令的操作单元，并且用作用于从菜单屏幕上选择项目和形成用于从每个菜单选择各种设置项目的指令的按钮(指针移动操作装置)。此外，十字键的上/下键用于拍摄时的变焦开关或再现模式中的再现变焦开关。左/右键用作再现模式中的帧移动(向前/向后移动)按钮。例如在检测到期望的目标，如选择项目，取消指令内容、或操作状态返回到前一个状态时使用返回键。

在拍摄模式下，对象光的图像经由拍摄光学系统和用于提供光瞳指向性的光学构件12形成在CMOS(互补金属氧化物半导体)式图像拾取装置16的光接收表面上。

拍摄光学系统包括拍摄镜头10、光圈、滤光器等。在图1中，仅图示了拍摄光学系统的部件中的拍摄镜头10。

本实施例的拍摄镜头10是双焦距透镜，其包括具有用于近景拍摄(例如，数十cm内的宏观拍摄)的焦距的区域10a和具有用于远景拍摄(例如，用于从1m至无穷远的普通距离)的焦距的区域10b。区域10a形成为以拍摄镜头10的光轴为中心的圆形形状，区域10b形成环形形状。此外，在区域10a和区域10b之间，设置遮光带以防止遇到下文将被进一步描述的光瞳分割的光束之间的串扰。

图像拾取装置16具有以二维方式设置的多个光接收单元(光接收元件)。在每个光接收单元的光接收表面上形成的对象图像被转换成具有与入射光量一致的量的信号电压(或电荷)。

在图像拾取装置16的前表面上，如图3所示设置用于提供光瞳指向性的光学元件12。该光学元件12由用于光聚集和图像形成的微透镜12a和调节光接收单元16a和16b的开口的遮光构件12b构成。在每个微透镜12a的下面，设置红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器13。

光接收单元16a使其开口的周边部分被遮光构件12b进行光遮蔽。另一方面，光接收单元16b使其开口的中心部分被遮光构件12b进行光遮蔽。由此，通过微透镜12a和遮光构件12b对通过拍摄镜头10的中心部分中的区域10a的光束进行光瞳分割以进入光接收单元16a。另一方面，通过微透镜12a和遮光构件12b对通过拍摄镜头10的周边部分中的区域10b的光束进行光瞳分割以进入光接收单元16b。

拍摄镜头10的分别接收通过两个区域10a和10b的光束的光接收单元16a和光接收单元16b以二维方式被布置。光接收单元16a的像素组和光接收单元16b的像素组布置成被加权，这将在下文被进一步描述，并且可以获得与拍摄镜头10的区域10a和10b的特性一致的信息获取能力。

返回图1，入射光根据其光量被转换成电荷，并聚集在光接收单元本身中或附于其上的电容器中。图像拾取装置16中聚集的电荷作为与电荷量一致的电压信号通过遵循来自传感器控制单元32的驱动信号被读取，并且与关于相关像素位置的信息保持在一起。例如，通过采用MOS式图像拾取装置(所谓的CMOS传感器)使用XY寻址方式的方法，每个像素的电压信号与关于读取目标的像素位置的信息一起被读取。

由此，如图2A所示，可以单独地从图像拾取装置16读取对应于光接收单元16a的像素组的成像信号和对应于光接收单元16b的像素组的成像信号。例如，当通过操作单元38的操作设置宏观拍摄模式时，读取对应于光接收单元16a的像素组的成像信号。在除宏观拍摄模式之外的正常拍摄模式中，读取对应于光接收单元16b的像素组的成像信号。

对从图像拾取装置16读取的成像信号(电压信号)进行相关双采样(用于减少来自图像拾取装置的输出信号中包括的噪声(具体地，热噪声)等)；具体地，通过取图像拾取装置16的每个像素的输出信号中包括的馈通分量电平(其中信号电平是零的零电平周期期间的信号)像素信号分量电平之间的差获得精确像素数据的处理。由此，每个像素的R，G和B信号被采样并保持、放大、且随后添加至A/D转换器21。A/D转换器21将顺序输入的模拟电压信号(R、G和B信号)转换成用于输出至图像输入控制器22的数字R，G和B信号。

数字信号处理单元24对经由图像输入控制器22输入的数字图像信号进行预定信号处理，该信号处理例如是偏移处理、包括白平衡校正和灵敏度校正的增益控制处理、图像灰度校正处理、YC处理(将R、G和B色信号转换成亮度信号和色差信号的处理)。

图像处理单元25进行下述处理，但由图像处理单元25进行的处理不是绝对必要的。

如下文将进一步描述的那样，由于以1个像素比9个像素(3×3)的比例(参见图4)包括用于宏观拍摄的光接收单元16a，因此其中存在用于宏观拍摄的光接收单元16a的像素的数据从根据从用于正常拍摄距离的光接收单元16b读取的图像数据生成的图像中丢失。因此，对于由于光接收单元16a的存在引起的缺失像素，基于周围光接收单元16b的图像数据进行插补处理，以进行填充缺失像素的处理(自插补处理)。由于插补处理是已知的，因此省略它的描述。说明的是，可以适当地选择用于插补的任何数量的列和任何加权模式。

此外，通过拍摄镜头10的区域10a的光束进入图像拾取装置16的光接收单元16a。在用于提供光瞳指向性的光学元件12的精度存在误差的情况中，串扰可能出现在受到光瞳分割的光束之间，通过区域10b的光束的一部分可能会进入。类似地，通过拍摄镜头10的区域10b的光束进入图像拾取装置16的光接收单元16b，通过区域10a的光束的一部分可能会进入。图像处理单元25进行图像处理以修正由上述串扰的出现引起的图像模糊和对比度退化。

在数字信号处理单元25中被处理的图像数据被输入至VRAM(视频随机存取存储器)50。从VRAM50读取的图像数据通过视频编码器28被编码，并输出至设置在相机的后表面的的液晶监视器30。由此，对象图像显示在液晶监视器30的显示屏上。

当提供操作单元38的快门按钮的第一阶段按压(半按)时，CPU40开始自动调焦(AF)操作，并且从A/D转换器21输出的图像数据由AE检测单元44被捕获。

AE检测单元44累加整个屏幕上的G信号或屏幕中心部分和周边部分之间被不同地加权的G信号，并输出累加值至CPU40。CPU40根据从AE检测单元44输出的累加值计算对象的亮度(拍摄Ev值)。基于拍摄Ev值，CPU40通过遵循预定程序图确定光圈的光圈值和图像拾取装置16的电子快门(快门速度)。CPU40随后基于所确定的光圈值控制光圈，并基于所确定的快门速度经由传感器控制单元32控制图像拾取装置16的电荷聚集时间。

当AE操作结束，并且在第二阶段按压(全按)快门按钮时，响应于该按压从A/D转换器21输出的图像数据被从图像输入控制器22输入至存储器(SDRAM(同步动态随机存取存储器))48以用于临时存储。在本实施例中，当通过拍摄者的指令设置宏观拍摄模式时，读取对应于光接收单元16a的像素组的图像数据。在除宏观拍摄模式之外的正常拍摄模式中，读取对应于光接收单元16b的像素组的图像数据。说明的是，可以同时读取对应于光接收单元16a的像素组的图像数据和对应于光接收单元16b的像素组的图像数据

临时存储在存储器48中的图像数据由数字信号处理单元24和图像处理单元25根据需要读取，其中进行预定信号处理，所述预定信号处理包括生成图像数据的亮度数据和色差数据的处理(YC处理)。进行过YC处理的图像数据(YC数据)再次存储在存储器48中。

存储器48中存储的YC数据输出值压缩/解压缩处理单元26，进行预订压缩处理，如JPEG(联合图像专家组)，随后经由媒介控制器52被记录在存储卡54中。由此，可以拍摄和记录宏观拍摄图像或普通距离的图像。

接下来，描述图像拾取装置16中的光接收单元16a和光接收单元16b的加权配置。

[配置数量]

图4是关于光接收单元16a和光接收单元16b的加权配置的一个实施例的示意图，其示意性地图示图像拾取装置16的光接收表面的一部分。

如图4所示，图像拾取装置16被配置以具有沿图水平方向和垂直方向重复地布置的3×3像素的布置图案。作为3×3像素的中心处的像素，设置光接收单元16a。作为3×3像素中除光接收单元16a之外的像素，布置光接收单元16b。

因此，用于宏观拍摄的光接收单元16a和用于普通距离的光接收单元16b的像素的数量的比是1∶8，并且这些单元均匀地布置在图像拾取装置16的整个区域中。

在本实施例中，在布置上用于普通距离的光接收单元16b的数量比在布置上用于宏观拍摄的光接收单元16a的数量多的第一个原因在于，普通距离的图像具有较高的拍摄频率并且通常更可能被视为是重要的。此外，在上面安装有成像设备1的装有相机的便携式电话中，作为宏观拍摄的示例，假设其中主要读取条形码(一维条形码或二维条形码(QR(快速响应)码)的情况。根据上述，在布置上用于普通距离的光接收单元16b的数量比在布置上用于宏观拍摄的光接收单元16a的数量多的第二个原因在于，分辨率可以是任何级别，只要可以确保条形码读取的分辨率并且不要求像普通拍摄一样的图像质量。

说明的是，虽然本实施例的拍摄镜头10是如图2所示的双焦距透镜，但本发明不限于此。例如，拍摄镜头10可以是三焦距透镜，所述三焦距透镜具有圆形形状和环形形状的区域，每个区域分别具有适合普通拍摄距离、用于食品和产品的拍摄距离、和微距拍摄距离的焦距。在该情况中，图像拾取装置的光接收单元的光接收表面被任何遮光构件光遮蔽，如图5A至图5C所示。由此，能够构造具有不同光瞳指向性的三种类型的光接收单元，每种类型的光接收单元接收通过拍摄镜头的相关区域的光束。此外，对应于普通拍摄距离、用于食品和产品的拍摄距离、和微距拍摄距离的三种类型的光接收单元之比的示例可以是4∶4∶1。

[配置密度]

图6是示意性地图示图像拾取装置161的光接收表面的一部分的示意图，图示关于光接收单元161a和光接收单元161b的配置密度被加权的实施例。

如图6的(a)部分所示，图像拾取装置161的光接收表面分成两个区域，中心部分和周边部分。在图像拾取装置161的中心部分区域中，光接收单元161a和光接收单元161b被布置成使得用于宏观拍摄的光接收单元161a的密度高于用于普通距离的光接收单元161b的密度(图6的(b)部分)。另一方面，在周边部分区域中，光接收单元161a和光接收单元161b被布置成使得用于宏观拍摄的光接收单元161a的密度低于用于普通距离的光接收单元161b的密度(图6的(c)部分)。

也就是说，光接收单元被分配成使得对应于其特性的重要区域中的光接收单元的配置密度较高。具体地，光接收单元161a和光接收单元161b的配置密度在图像拾取装置161的中心部分(靠近光轴)和周边部分之间是不同的，且用于宏观拍摄的光接收单元161a的密度在中心部分区域中较高，用于普通距离的光接收单元161b的密度在周边部分区域中较高。

在这里，用于宏观拍摄的光接收单元161a的配置密度在图像拾取装置的中心部分区域中较高的原因在于，通常，在普通微距拍摄中，在主对象定位在拍摄屏幕的中心部分处时对该主对象进行拍摄，并且优选增加该中心部分的图像质量(分辨率)。

此外，用于宏观拍摄的光接收单元161a仅在图像拾取装置161的中心部分区域中被以较高的密度分配，而仅用于普通距离的光接收单元161b可以被分配至周边部分区域。例如，当在上面安装有成像设备1的装有相机的便携电话中进行条形码读取时，可以显示辅助显示框，以便以预定尺寸在液晶监视器显示条形码，以促进以合适的拍摄距离进行条形码拍摄。在该情况中，用于宏观拍摄的光接收单元161a可以仅布置在条形码拍摄的范围内。

图7是示意性地图示图像拾取装置161的光接收表面的一部分的示意图，其图示了关于光接收单元161a和光接收单元161b的配置密度被加权的另一个实施例。

如图7的(a)部分所示，图像拾取装置162的光接收表面分成两个区域，上部和下部。在图像拾取装置162的上部区域中，光接收单元162a和光接收单元162b被布置成使得用于近对象距离的近距离光接收单元162a的密度高于用于远对象距离的远距离光接收单元162b的密度(图6的(b)部分)。另一方面，在下部区域中，光接收单元162a和光接收单元162b被布置成使得远距离光接收单元162b的密度高于用于近距离光接收单元162b的密度(图7的(c)部分)。

说明的是，拍摄镜头(附图中未被图示)优选地包括具有近距离对象在焦点上的焦距的区域和远距离对象在焦点上的焦距的区域，这些区域分别形成在通过分割拍摄镜头获得的上部区域和下部区域中。假设图像拾取装置162的近距离光接收单元162a和远距离光接收单元162b分别接收通过拍摄镜头的近距离区域的光束和通过远距离区域的光束。

如图7所示，近距离光接收单元16a的配置密度在图像拾取装置162的上部区域中较高且远距离光接收单元16b的配置密度在下部区域中较高的原因在于，通常，近距离对象存在于拍摄屏幕的下部(图像拾取装置的上部)上，并且另一方面，远距离对象存在于拍摄屏幕的上部(图像拾取装置的下部)上。

[光圈尺寸]

图8是用于提供指向性的光学元件121和图像拾取装置163的主要部分的示意图。

光学元件121由用于光聚集和图像形成的微透镜121a和调节光接收单元163a和163b的孔径的遮光构件121b构成。说明的是，接收通过拍摄镜头10的两个区域10a和10b(参照图2)的光束的光接收单元163a和163b分别以二维方式被布置。

光接收单元163a的光圈的周边部分被遮光构件121b光遮蔽。另一方面，光接收单元163b的光圈的中心部分被遮光构件121b光遮蔽。由此，通过微透镜121a和遮光构件121b对通过拍摄镜头10的中心部分区域10a的光束进行光瞳分割并进入光接收单元163a。另一方面，通过微透镜121a和遮光构件121b对通过拍摄镜头10的周边部分区域10b的光束进行光瞳分割并进入光接收单元163b。

如图8所示，光接收单元163a和光接收单元163b被遮光构件121b进行光遮蔽的位置和区域彼此不同。光接收单元163a的光圈尺寸大于光接收单元163b的光圈尺寸。

由此，当相同的光量经由微透镜121a进入光接收单元163a和163b时，光接收单元163a可以接收比光接收单元163b多的光量，并且因此具有高拍摄灵敏度。

可以从光接收单元163a的像素组获得的图像可以具有较高的拍摄灵敏度，可以从光接收单元163b的像素组获得的图像可以具有正常拍摄灵敏度。

并且，通过拍摄镜头10的宏观拍摄区域10a的光束经由光学元件121进入光接收单元163a，通过用于普通距离的区域10b的光束经由光学元件121进入光接收单元163b。由此，可以从光接收单元163a的像素组获得的特写拍摄图像具有较高的拍摄灵敏度，可以从光接收单元163b的像素组获得的普通距离图像具有正常拍摄灵敏度。

这样，通过根据拍摄镜头10的不同特性给光接收单元163a和光接收单元163b分配不同的光圈尺寸，可以获得具有适合该特性的拍摄灵敏度的图像。

在本实施例中，具有较大光圈尺寸的光接收单元163a被分配至需要较大光量的特性。这样，在光接收单元163a的大光圈尺寸对应于用于宏观拍摄的镜头的特性的情况下，例如，即使在宏观拍摄中对象隐藏在成像设备的阴影中看起来较暗时，也可以获得明亮的图像。

图9是用于提供光瞳指向性的光学元件121和图像拾取装置163的主要部分的截面图。

光学元件122由用于光聚集和图像形成的微透镜122a₁和122a₂以及调节光接收单元164a和164b的孔径的遮光构件122b构成。说明的是，接收通过拍摄镜头10的区域10a和10b(参照图2)的光束的两个光接收单元164a和164b分别以二维方式被布置。

光接收单元164a使光圈的周边部分被遮光构件121b进行光遮蔽。另一方面，光接收单元164b使光圈的中心部分被遮光构件12b进行光遮蔽。由此，通过微透镜121a₁和遮光构件122b对通过拍摄镜头10的中心部分区域10a的光束进行光瞳分割并进入光接收单元164a。另一方面，通过微透镜121a₂和遮光构件122b对通过拍摄镜头10的周边部分中的区域10b的光束进行光瞳分割并进入光接收单元164b。

在这里，微透镜122a₁和微透镜122a₂的透镜尺寸(透镜直径)彼此不同，微透镜122a₁能够聚集比微透镜122a₂多的光量并允许该光进入光接收单元164a。由此，与图8中图示的实施例一样，可以获得不同拍摄灵敏度的图像。

[其它]

虽然在本实施例中具有不同焦距区域的多焦点镜头用作拍摄镜头，但拍摄镜头不限于这种模式。例如，可以使用多特性镜头，如包括具有不同的透射波长区域的多个区域的镜头或包括具有不同色彩的多个区域的镜头。

例如，使用具有红外截断区域和可见光截断区域的拍摄镜头(由拍摄镜头和滤光器形成的拍摄光学系统)，并且具有RGB滤色器的光接收单元和不具有滤色器的光接收单元以二维方式被布置在图像拾取装置中。通过用于提供光瞳指向性的光学元件通过红外截断区域的光束被允许进入具有滤色器的的光接收单元，通过可见光截断区域的光束被允许进入不具有滤色器的光接收单元。由此，可以拍摄正常彩色图像和红外图像。

在该情况中，布置成对应于正常彩色图像的光接收单元的数量被设置成多于被布置成对应于红外图像的光接收单元的数量。这是因为通常红外图像具有比正常彩色图像低的图像质量(分辨率)。此外，对应于红外图像的光接收单元的光圈尺寸被设置成大于对应于彩色图像的光接收单元的光圈尺寸。这是因为通常存在的情况是，在较暗的拍摄条件下使用红外图像。

而且，作为拍摄镜头的另一个示例，在图10中图示了具有与区域105a、105b和105c一致的不同空间频率特性的拍摄镜头105。在该情况中，布置成对应于具有较高透镜能力的区域(例如，具有较高MTF(调制传递函数)的区域)的光接收单元的数量的比例优选地高于布置成对应于具有较低镜头能力的光接收单元的数量的比例。

再进一步，光接收单元的配置数量、配置密度、和对应于拍摄镜头的具有不同特性的每个区域的光圈尺寸(拍摄灵敏度)中的两种或更多种可以根据需要组合以加权所述特性。

再进一步，用于提供光瞳指向性的光学元件不限于在本实施例中通过组合微透镜(一个或多个)和遮光构件获得的光学元件。例如，可以应用采用微分裂棱镜的光学元件(PTL3)，采用光瞳分割偏振元件的光学元件(日本专利申请特许公开No.2009-162847)等。

说明的是，虽然在本实施例中已经以CMOS用作图像拾取装置的示例进行了描述，但图像拾取装置不限于CMOS。本发明还可以应用于其它图像传感器，如CCD(电荷耦合器件)。

此外，不用说，本发明不限于上述实施例，并且在不偏离本发明的精神的范围内进行多种修改。

附图标记列表

1...成像设备；10...拍摄镜头；12...光学元件；12a，121a，122a1，122a2...微透镜；12b，121b，122b...遮光构件；16a，16b，161a，161b，162a，162b，163a，163b，164a，164b...光接收单元；24...数字信号处理单元；25...图像处理单元；40...中央处理单元(CPU)。

Claims

1.一种成像设备，包括：

拍摄光学系统，包括具有第一特性的第一区域和具有不同于第一特性的第二特性的第二区域；

图像拾取装置，包括以二维方式被布置的第一光接收元件组和第二光接收元件组；

光学元件，被设置成对应于图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组，并且仅允许通过拍摄光学系统的第一区域的光束由第一光接收元件组接收且仅允许通过拍摄光学系统的第二区域的光束由第二光接收元件组接收；和

图像生成单元，被配置以分别从图像拾取装置的第一光接收元件组或第二光接收元件组获得第一成像信号或第二成像信号，并被配置以分别生成第一图像或第二图像，

其中图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置以分别根据拍摄光学系统的第一特性和第二特性获得具有不同权重的第一图像和第二图像。

2.根据权利要求1所述的成像设备，

其中拍摄光学系统的第一区域和第二区域在焦距、透射波长带和空间频率特性中的至少一个方面彼此不同。

3.根据权利要求1或2所述的成像设备，

其中在图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组中，与拍摄光学系统的第一特性和第二特性之间的被视为重要的特性相对应设置的光接收元件被分配成比其它光接收元件多。

4.根据权利要求3所述的成像设备，

其中拍摄光学系统具有用于普通拍摄距离的第一特性和用于宏观拍摄的第二特性，并且

图像拾取装置的第一光接收元件组的像素的数量大于第二光接收元件组的像素的数量。

5.根据权利要求1或2所述的成像设备，

其中图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成使得第一光接收元件组的配置密度和第二光接收元件组的配置密度根据图像拾取装置的位置而改变。

6.根据权利要求5所述的成像设备，

其中拍摄光学系统具有第一区域和第二区域，所述第一区域为以拍摄光学系统的光轴为中心的圆形形状，所述第二区域为环形形状，所述第一区域具有用于普通拍摄距离的第一特性，所述第二区域具有用于宏观拍摄的第二特性，并且

图像拾取装置的第一光接收元件组的配置密度在图像拾取装置的周边部分中比在图像拾取装置的中心部分高，并且图像拾取装置的第二光接收元件组的配置密度在图像拾取装置的中心部分中比在图像拾取装置的周边部分中高。

7.根据权利要求5所述的成像设备，

其中拍摄光学系统具有在远景上实现聚焦的第一特性和在近景上实现聚焦的第二特性，并且

与图像拾取装置的上部区域相比较，图像拾取装置的第一光接收元件组在图像拾取装置的下部区域中具有较高的密度，并且与图像拾取装置的下部区域相比较，图像拾取装置的第二光接收元件组在图像拾取装置的上部区域中具有较高的密度。

8.根据权利要求1或2所述的成像设备，

其中图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成具有不同的拍摄灵敏度。

9.根据权利要求8所述的成像设备，

其中图像拾取装置的第一光接收元件组和第二光接收元件组被配置成具有光能够进入的不同尺寸的光圈或用于允许聚集的光到达每个光接收元件的不同尺寸的微透镜。

10.根据权利要求8或9所述的成像设备，

其中拍摄光学系统包括具有用于普通拍摄距离的第一特性的第一区域和具有用于宏观拍摄的第二特性的第二区域，并且

图像拾取装置的第二光接收元件组的拍摄灵敏度高于第二光接收元件组的拍摄灵敏度。