CN109416497B - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像装置，具备：光源；扩散板(3)，其具有在给定的平面上相互相邻地配置的多个透镜(30)，并将光源射出的光扩散；和摄像元件，其接收由被摄体对通过扩散板(3)扩散的光进行了反射的反射光，并具有多个像素。并且多个透镜(30)配置成扩散的光中的干涉条纹的周期成为摄像元件的三个像素以下。由此，在将由具有多个透镜(30)的扩散板(3)扩散的光照射到被摄体来进行摄像时得到的图像中，抑制了扩散光的干涉条纹的影响。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置，其具备对被摄体在视角内扩散照射激光的扩散 板。
背景技术
过去，摄像装置具备由多个透镜排列得相互相邻的透镜阵列构成的扩 散板。扩散板将从光源射出的光均匀地扩散。
在各透镜被规则地配置为格子状的扩散板的情况下，若在摄像装置中 使用激光器二极管等出射相干光的光源，则通过各透镜的光彼此因衍射而 干涉，出现干涉条纹。为此有损照射到被摄体的扩散光中的光强度的均匀 性。
为此，为了抑制扩散光中的干涉条纹的产生，例如提出配置2种以上 的不同的曲面的透镜的扩散板(例如参考专利文献1)。由此得到均匀的 扩散光强度。
但上述扩散板具有多个透镜。为此在光源射出相干光的情况下，不能 完全使扩散光中的干涉条纹完全消失。由此有在摄像装置的摄像元件接收 在被摄体反射的扩散光而得到的图像受到干涉条纹的影响的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2014-203032号公报
发明内容
本发明提供一种能在将由具有多个透镜的扩散板扩散的光照射到被 摄体来进行摄像时得到的图像中抑制扩散光的干涉条纹的影响的摄像装 置。
本发明的摄像装置具备：光源；扩散板，其在给定的平面上具有相互 相邻配置的多个透镜，并对光源射出的光进行扩散；和摄像元件，其接收 由被摄体对通过扩散板扩散的光进行了反射的反射光，并具有多个像素。 并且多个透镜配置成扩散的光中的干涉条纹的周期成为摄像元件的三个 像素以下。
根据该结构，在摄像元件接收的扩散光(由被摄体反射的扩散光)中 的干涉条纹的周期(间隔)成为摄像元件的三个像素以下。由此抑制了由 摄像元件得到的图像中的干涉条纹的影响。即，通过扩散板的多个透镜的 配置来调整在扩散光出现的干涉条纹的周期。由此，即使在扩散光中产生 通过扩散板而引起的干涉条纹，也能抑制由摄像元件得到的图像中的干涉 条纹的影响。
另外，本发明的摄像装置具备：光源；和扩散板，其具有在给定的平 面上相互相邻地配置的多个透镜，并将光源射出的光进行扩散。进而，摄 像装置具备：摄像元件，其具有接收由被摄体对通过扩散板扩散的光进行 了反射的反射光的受光面，并输出与受光面接收到的反射光相应的信号； 和处理部，其以由摄像元件的相邻的多个像素构成的像素群为单位对从摄 像元件输出的信号进行滤波器处理。并且多个透镜配置成扩散的光中的干 涉条纹的周期成为摄像元件的像素群的大小以下。
根据该结构，在摄像元件接收到的扩散光(由被摄体反射的扩散光) 中的干涉条纹的周期成为摄像元件的像素群的大小以下。为此，能对干涉 条纹引起的摄像元件中的受光强度的不均匀(扩散光中的扩散光强度的不 均匀)更可靠地进行滤波器处理。由此能有效地抑制通过摄像元件得到的 图像中的干涉条纹的影响。
即，若在通过由摄像元件的处理部被滤波器处理的像素群的单位而干 涉条纹的周期大的情况下在扩散光出现干涉条纹，就会在多个像素群间在 受光强度(扩散光强度)中产生不均匀(差异)。为此，即使将像素群内 的受光强度的不均匀用滤波器处理消除，像素群间的受光强度的不均匀也 不会被消除。为此，虽然从摄像元件得到的图像中的干涉条纹的影响大， 但如上述结构那样，通过多个透镜的配置使在扩散光中出现的干涉条纹的周期成为摄像元件的像素群的大小以下。由此，即使在摄像元件的像素群 内出现干涉条纹引起的受光强度的不均匀，也能通过滤波器处理消除或抑 制干涉条纹引起的受光强度的不均匀。其结果，能有效地抑制从摄像元件 得到的图像中的干涉条纹的影响。
另外，本发明的摄像装置以如下状态配置：将多个透镜的各个顶点的 位置在给定的平面上，从在第一方向和与第一方向正交的第二方向上空开 间隔地排列的多个假想的格子点中对应的格子点沿着给定的平面随机地 错开。而且，第一方向或第二方向上的各个透镜的顶点的位置和与顶点的 位置对应的格子点的错开量在第一方向或第二方向上为相邻的格子点彼 此的间隔的20％以下。
根据该结构，扩散板的多个透镜将各自的顶点的位置以从假想的格子 点随机地错开的状态配置。由此，与将透镜的顶点的位置配置在假想的格 子点上的情况相比，难以在扩散光中出现通过多个透镜引起的干涉条纹。 其结果，能更有效地抑制从摄像元件得到的图像中的干涉条纹的影响。进 而，将透镜的顶点的位置的错开量抑制在格子点的第一方向或第二方向上 的间隔的20％以下。由此易于得到配合视角的矩形的配光。
根据以上的结构，提供摄像装置，能在由具有多个透镜的扩散板扩散 的光照射到被摄体来摄像时，在得到的图像中抑制扩散光引起的干涉条纹 的影响。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的摄像装置的结构的图。
图2是用于说明该摄像装置的光源以及扩散板的示意图。
图3是表示该摄像装置所涉及的扩散板的一部分的放大图。
图4是用于说明求取该摄像装置的基础配置的格子点的间隔的式子的 图。
图5是表示该摄像装置的实施例1中的实拍图像的图。
图6是表示该实施例的摄像元件的受光面上的干涉条纹的仿真结果的 图。
图7是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
图8是表示该摄像装置的实施例2中的实拍图像的图。
图9是表示该实施例的摄像元件的受光面上的干涉条纹的仿真结果的 图。
图10是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
图11是表示该摄像装置的实施例3中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。
图12是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
图13是表示该摄像装置的实施例4中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。
图14是表示该实施例的配光的仿真结果图。
图15是表示该摄像装置的实施例5中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。
图16是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
图17是表示同摄像装置的实施例6中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。
图18是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
具体实施方式
以下参考附图来说明本发明的实施方式所涉及的摄像装置。
(实施方式)
以下使用图1以及图2来说明具备本实施方式所涉及的扩散板3的摄 像装置1。
图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的摄像装置1的结构的图。
图2是用于说明该摄像装置的光源2以及扩散板3的示意图。
另外，本实施方式的摄像装置1例如用于TOF(Time Of Flight，飞行 时间)方式的距离图像摄像机等中。TOF方式的距离图像摄像机首先从光 源对被摄体扩散照射激光。接着在二维的图像传感器接收来自被摄体的反 射光，并测定时间。然后根据光的飞行时间计算到被摄体的距离，来作成 三维的距离分布图像。
具体地，本实施方式的摄像装置1如图1所示那样具备光源2、扩散 板3、摄像元件5、成像透镜4和处理部6等。扩散板3将光源2射出的 光扩散。摄像元件5接收由扩散板3扩散的光在被摄体t反射后的反射光 (以下简称作“反射光”)。成像透镜4配置在从被摄体t向摄像元件5 的反射光的光路上，将反射光在摄像元件5上成像。处理部6将从摄像元 件5输出的信号以由在摄像元件5中相邻的多个像素构成的像素群(内核) 为单位进行滤波器处理。由此减低在摄像元件5受光的图像的噪声。
光源2例如由半导体激光器二极管等构成，射出相干的激光。具体地， 光源2射出激光束的截面形状(照射到与激光的射出方向正交的面的形状) 成为椭圆的激光。这时，光源2如图2所示那样配置得椭圆的长径方向 D1成为水平方向，椭圆的短径方向D2成为垂直方向。另外，光源2射出 的激光束的截面形状并不限定于椭圆，也可以是圆形、方形等。
如以上那样构成本实施方式的摄像装置1。
接着使用图3来说明本实施方式的扩散板3的结构。
图3是表示该摄像装置所涉及的扩散板3的一部分的放大图。
如图3所示那样扩散板3具有配置在给定的平面上的多个透镜30。具 体地，扩散板3在平面上由包含相互相邻配置的多个透镜30的透镜阵列 31构成。各个透镜30具有相同的曲率半径。并且各个透镜30的顶点310 配置在共通的平面上。另外，所谓给定的平面上，是指扩散板的表面或背 面的任一个。另外，所谓共通的平面上是指同一平面上。在以下的说明中 也同样。
这时，在透镜阵列31中，多个透镜30配置得扩散光以及反射光中的 干涉条纹的周期成为构成摄像元件5的像素群(进行滤波器处理的单位(内 核))的大小以下。在本实施方式的透镜阵列31中，多个透镜30配制成 扩散光(也称作扩散反射光)中的干涉条纹的周期成为摄像元件5的三个 像素以下。
多个透镜30基于图3的虚线所示的基础配置(多个假想的格子点40) 被配置。另外，多个假想的格子点40在给定的平面上，在第一方向(图3 中的左右方向)和与第一方向正交的第二方向(图3中的上下方向)上空 开给定的间隔而排列配置。即，多个透镜30以如下状态配置，即各个透 镜30的顶点310的位置(以下有记作“顶点位置”的情况)从上述多个假想的格子点40当中各个透镜30所对应的格子点40沿着给定的平面随 机地错开。
另外，以下将连结第一方向上相邻的格子点40的假想线称作第一格 子线41。同样地，将连结在第二方向上相邻的格子点40的假想线称作第 二格子线42。即，配置成格子状的第一格子线41与第二格子线42的各交 叉位置相当于格子点40。
另外，透镜30的顶点310的位置和与顶点310对应的格子点40之间 的错开量分别由第一方向的错开量和第二方向的错开量规定。这时，第一 方向的错开量(间隔)相当于透镜30的顶点310的位置和与顶点310对 应的格子点40之间在第一方向上的错开量。同样地，第二方向的错开量 相当于透镜30的顶点310的位置和与顶点310对应的格子点40之间在第二方向上的错开量。并且在本实施方式中，第一方向的错开量在第一方向 上设定成相邻的格子点40彼此的间隔d1的20％以下。同样地，第二方向 的错开量在第二方向上设定成相邻的格子点40彼此的间隔d2的20％以 下。
进而，上述基础配置中的格子点40的间隔d1、d2被设定为干涉条纹 的周期成为构成摄像元件5的多个像素当中相邻的三个像素以下。
这时，干涉条纹的周期成为摄像元件5的三个像素以下的格子点40 的间隔d1、d2在图4所示的配置按照以下的式(1)到式(4)决定。
图4是用于说明求取同摄像装置的基础配置的格子点的间隔的式的 图。
T1＝L×pix/EFL…(1)
T2＝L×tan{asin(mλ/d)}…(2)
1/T＝|1/T1-1/T2|…(3)
0＜T≤3…(4)
在此，T1是位于给定的距离L的被摄体t上的与摄像元件5的一个像 素的大小对应的长度(mm)。T2是在位于图4所示的给定的距离L的被 摄体t上产生的干涉条纹的周期(mm)。T是摄像元件5上的干涉条纹的 周期(像素单位)。另外，pix是图4所示的摄像元件5的一个像素间距 (mm)。EFL是成像在摄像元件5的成像透镜4的焦距。L是到图4所 示的被摄体t的距离(本实施方式的例中为L＝1000mm)。d是图4所示 的随机错开前的扩散板3的各个透镜30的顶点间距离(mm)，即，是基 础配置中的相邻的假想的格子点40间的间隔(距离)。λ是从光源2射出 的激光的波长(nm)。mλ表示图4所示的光路差，m是整数。
另外，式(1)是求取位于给定的距离L的被摄体t上的与摄像元件5 的一个像素的大小对应的长度T1的公式。式(2)是求取在位于给定的距 离L的被摄体t上产生的干涉条纹的周期T2的公式(相当于所谓的杨氏 的双狭缝)。式(2)能分开成以下的式(2-1)以及式(2-2)来表征。
T2＝L×tanθ…(2-1)
θ＝asin(mλ/d)…(2-2)
在此θ是图4所示的交叉角。
即，通过设定假想的格子点40的间隔d1、d2，满足以上的式(1)到 式(4)，从而干涉条纹的周期T成为摄像元件5的三个像素以下。
如以上那样构成本实施方式的扩散板3。这时，在图1所示的姿态的 摄像装置1中，扩散板3配置得第一方向成为水平方向，第二方向成为垂 直方向。
并且成像透镜4如图1所示那样，使在被摄体t反射的反射光成像在 摄像元件5的受光面51。
即，摄像元件5具有由水平方向长的矩形构成的受光面51。受光面 51相当于摄像元件5的视角，由大量像素构成。摄像元件5将与在受光面 51受光的反射光相应的信号(本实施方式中相当于图像信号)输出到后述 的例如处理部6。
另外，本实施方式的摄像元件5能以CCD(Charge Coupled Device， 电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互 补金属氧化物半导体)等例示。
处理部6对通过摄像元件5的受光得到的图像进行滤波器处理。即， 处理部6通过滤波器处理将从摄像元件5输出的图像信号中所含的噪声除 去。这时，处理部6对从摄像元件5的多个像素输出的图像信号以由相邻 的多个像素构成的像素群为单位进行平滑化处理。另外，像素群配制成被 称作所谓的内核、蒙版(マスク)等的例如3×3、5×5、7×7等矩阵状而构 成。在本实施方式的情况下，处理部6以3×3的内核所构成的像素群为单 位用例如中值滤波器、移动平均滤波器、高斯滤波器等进行滤波器处理。
如以上那样，被摄体t的反射光入射到摄像元件5的受光面51。然后 与反射光对应的图像信号从摄像元件5输出到处理部6，在处理部6进行 滤波器处理。
接着使用上述的式(1)到式(4)来说明摄像装置1的扩散板3中的 顶点间距离即间隔d的决定方法。详细地说明针对基础配置的第一方向的 间隔d1或第二方向的间隔d2的设定方法。
首先决定摄像元件5的尺寸、像素数等规格。由此决定摄像元件5的 一个像素间距pix。接着决定使用的光源2。由此决定波长λ。接着决定成 像透镜4的规格。由此决定成像透镜4的焦距EFL。
然后任意设定到被摄体t的给定的距离L。在本实施方式中，距离L 如上述那样例如设定成1000mm。
根据以上内容，使用式(1)来算出位于给定的距离L(1000mm)的 被摄体t上的与摄像元件5的一个像素的大小对应的长度T1。
接着决定满足式(3)以及式(4)的在位于给定的距离L(1000mm) 的被摄体t上产生的干涉条纹的周期T2。由此，根据决定的周期T2和式 (2-1)来算出要设定的交叉角θ。
接着求取满足式(2-2)的随机错开前的扩散板3的各个透镜30的顶 点间距离即间隔d。然后将求得的间隔d作为透镜30的顶点310间的距离 (详细地，在基础配置中是相邻的假想的格子点40彼此的间隔)。另外， 在本实施方式的扩散板3中，在第一方向即水平方向和第二方向即垂直方 向上分别设定不同的间隔d，具体地设定水平方向的间隔d1和垂直方向的 间隔d2。由此能配合与摄像元件5的受光面51对应的视角而得到例如横 长的配光。
接着，基于以上那样决定的间隔d将各个透镜30作为临时的配置而 配置成格子状的基础配置。从各个格子点40在0≤错开量≤(间隔d的 20％)的范围设定、配置对应的透镜30的顶点310的位置的错开量。由此 各个透镜30的顶点310配置在从与基础配置对应的假想的格子点40随机 地错开设定的错开量份的位置。
即，本实施方式的扩散板3在第一方向上，以各个透镜30的顶点310 的位置不从对应的假想的格子点40错开，或错开上述错开量份的任意的 方法随机分派。同样地，在第二方向上，以各个透镜30的顶点310的位 置不从对应的假想的格子点40错开，或错开上述错开量份的任意的方法 随机分派。
如以上那样决定摄像装置1的扩散板3中的顶点间距离即间隔d。
根据本实施方式的摄像装置1，在摄像元件5受光的来自被摄体t的 反射光中的干涉条纹的周期被设定成进行滤波器处理的像素群的单位的 大小以下。为此，能对干涉条纹引起的摄像元件5中的受光强度的不均匀 (扩散光中的扩散光强度的不均匀)更可靠地进行滤波器处理。由此能更 有效地抑制干涉条纹对由摄像元件5得到的图像的影响。详细在以下进行 说明。
即，在摄像元件5中，若在根据滤波器处理的像素群的单位而干涉条 纹的周期大的情况下在反射光中出现干涉条纹，就会在多个像素群间出现 受光强度(扩散光强度)的不均匀(差异)。在该情况下，虽然像素群内 的受光强度的不均匀通过滤波器处理而被消除，但像素群间的受光强度的 不均匀未被消除。为此，干涉条纹对从摄像元件5得到的图像的影响变大。
但本实施方式的摄像装置1配置多个透镜30的顶点310，使得在反射 光出现的干涉条纹的周期成为像素群的大小以下。并且在摄像元件5中， 使像素群内出现干涉条纹引起的受光强度的不均匀。在该情况下，像素群 内的干涉条纹引起的受光强度的不均匀通过处理部6的滤波器处理得以消 除或抑制。其结果，有效地抑制了干涉条纹对从摄像元件5得到的图像的 影响。
具体地，本实施方式的扩散板3配置多个透镜30，使得反射光中的干 涉条纹的周期成为摄像元件5的三个像素以下。由此，受光的来自被摄体 的反射光中的干涉条纹的周期(间隔)成为摄像元件5的三个像素以下。 其结果，抑制了由摄像元件5得到的图像中的干涉条纹的影响。即，通过 扩散板3的多个透镜30的配置来调整在扩散光中出现的干涉条纹的周期。 由此，即使在扩散光中产生通过扩散板3而引起的干涉条纹，在由摄像元 件5得到的图像中，干涉条纹的影响也会通过滤波器处理被抑制。
另外，本实施方式的摄像装置1将多个透镜30的各自的顶点310的 位置在给定的平面上以从在第一方向和第二方向上空开间隔地排列的多 个假想的格子点40当中对应的格子点40随机错开的状态配置。然后，将 第一方向或第二方向上的各个透镜30的顶点310的位置和与顶点310的 位置对应的格子点40的错开量在第一方向或第二方向上设为相邻的假想 的格子点40彼此的间隔d1的20％以下。
即，将多个透镜30的各个顶点310的位置以从假想的格子点40随机 地错开的状态进行配置。由此，与将透镜30的顶点310的位置配置在假 想的格子点40上的情况相比，在扩散光中难以出现通过了多个透镜30引 起的干涉条纹。其结果，更加抑制了从摄像元件5得到的图像中的干涉条 纹的影响。进而将透镜30的顶点310的位置的错开量抑制在格子点40的 间隔d的20％以下。由此，易于得到配合视角的矩形的配光。一般，为了 实现矩形的配光而需要以大致矩形(包括矩形)构成各个透镜30的外形。 这时，若格子点40的间隔d超过20％来配置透镜30，就难以得到矩形的 取向分布。为此如上述那样，将格子点40的间隔d设为20％以下，实现 配合矩形的视角的取向。
接着使用实施例1到实施例6来确认上述那样构成的本实施方式的摄 像装置1的效果。
具体地，改变上述的式(1)到式(4)中的各参数来制作实施例1到 实施例6的扩散板3。然后使用具备进行了制作所得到的扩散板3的摄像 装置1来确认在扩散光出现的干涉条纹、配光的状态。另外，在实施例1 到实施例6中所用的摄像装置1除了改变参数而制作的扩散板3的结构(多 个透镜30的配置)以外，其他都与上述实施方式的摄像装置1的结构相同。
(实施例1)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式说明的扩散板3的实施例 1的摄像装置1的效果。
首先将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为0＜T≤3的范围，将透 镜30的顶点310的位置从对应的格子点40随机错开。这时，将错开量设 为相邻的格子点40彼此的间隔d的10％，来制作扩散板3。
详细地，将摄像元件5的一个像素间距pix设为0.0112mm，将成像透 镜4的焦距EFL设为2.09mm，将到被摄体t的距离L设为1000mm，将 激光的波长λ设为855nm，将m设为1周期。另外，将位于距离L的被 摄体t上的与摄像元件5的一个像素的大小对应的T1设为约5.36mm，将 第一方向上的相邻的格子点40间的间隔d1设为0.36mm，将在第一方向 上的位于距离L的被摄体t上出现的干涉条纹的周期T2设为约2.4mm。 进而，将第一方向上的摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为约0.8像素、 第二方向上的相邻的格子点40间的间隔d2设为0.23mm，将在位于第二 方向上的距离L的被摄体t上出现的干涉条纹的周期T2设为约3.7mm， 将第二方向上的摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为约2.3像素。
然后制作在以上的条件下设计的实施例1的扩散板3，并装入到摄像 装置1来进行评价。将得到的结果在图5到图7示出。
图5是表示该摄像装置的实施例1中的实拍图像的图。图6是表示该 实施例的摄像元件的受光面上的干涉条纹的仿真结果的图。图7是表示该 实施例的配光的仿真结果的图。另外，图7的左上段图表示取向分布图， 右上段图表示取向分布图的纵截面(相当于第二方向的Y方向)的照度分 布曲线。同样地，左下段图表示取向分布图的横截面(相当于第一方向的 X方向)的照度分布曲线。另外，照度分布曲线的X方向以及Y方向的 横轴表示距取向分布图的中心的距离，对应的各个纵轴表示光的照度。以 下在图10、图12、图14、图16以及图18中也同样。
根据图5到图7所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例1 的扩散板3的摄像装置1能得到充分减低了干涉条纹所引起的不均匀的图 像。进而能确认能得到矩形形状的配光。
(实施例2)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式中说明的扩散板3的实施 例2的摄像装置1的效果。另外，以下，将实施例1详述的例如摄像元件 5的一个像素间距pix仅记作pix，将成像透镜4的焦距EFL仅记作EFL 等来进行说明。在以后的实施例中也同样。
首先将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为3＜T，将透镜30的顶 点310的位置从对应的格子点40随机错开。这时将错开量设为相邻的格 子点40彼此的间隔d的10％，来制作扩散板3。
详细地，将pix设为0.0112mm，将EFL设为3.68mm，将L设为 1000mm，将λ设为855nm，将m设为1周期。进而，将T1设为约3.04mm， 将d1设为0.28mm，将第一方向上的T2设为约3.1mm，将第一方向上的 T设为约8像素，将d2设为0.2mm，将第二方向上的T2设为约4.3mm，将第二方向上的T设为约3.5像素。
然后制作在以上的条件下设计的实施例2的扩散板3，装入摄像装置 1来进行评价。将得到的结果在图8到图10示出。
图8是表示该摄像装置的实施例2中的实拍图像的图。图9是表示该 实施例的摄像元件的受光面上的干涉条纹的仿真结果的图。图10是表示 该实施例的配光的仿真结果的图。
从图8到图10所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例2 的扩散板3的摄像装置1得到干涉条纹引起的不均匀显眼的图像。即，确 认到，若使用摄像元件5上的干涉条纹的周期T大于摄像元件5的三个像 素的扩散板3，则得到的图像中干涉条纹引起的不均匀就会显眼。
(实施例3)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式中说明的扩散板3的实施 例3的摄像装置1的效果。
首先将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为0＜T≤3的范围，使透 镜30的顶点310的位置和对应的格子点40的位置一致来制作扩散板3。
详细地，将pix设为0.0112mm，将EFL设为2.09mm，将L设为 1000mm，将λ设为855nm，将m设为1周期。进而，将T1设为约5.36mm， 将d1设为0.36mm，将第一方向上的T2设为约2.4mm，将第一方向上的 T设为约0.8像素，将d2设为0.23mm，将第二方向上的T2设为约3.7mm， 将第二方向上的T设为约2.3像素。另外，上述条件除了使透镜30的顶 点310的位置和对应的格子点40的位置一致以外，其他都与实施例1的 扩散板相同。
然后制作在以上的条件下设计的实施例3的扩散板3，并装入到摄像 装置1来进行评价。将得到的结果在图11以及图12示出。
图11是表示该摄像装置的实施例3中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。图12是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
从图11以及图12所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例 3的扩散板3的摄像装置1产生干涉条纹。但产生的干涉条纹是例如通过 在处理部6进行滤波器处理而能抑制到变得不显眼程度的细小周期的干涉 条纹。
即，实施例3的扩散板3由于多个透镜30规则地配置成矩阵状，因 此产生干涉条纹。但确认到，通过使用在0＜T≤3的范围内设计摄像元件 5上的干涉条纹的周期T的扩散板，能用处理部6的滤波器处理抑制到不 显眼程度的细小周期的干涉条纹为止。
(实施例4)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式所说明的扩散板3的实施 例4的摄像装置1的效果。
首先将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为3＜T，使透镜30的顶 点310的位置和对应的格子点40的位置一致来制作扩散板3。
详细地，将pix设为0.0112mm，将EFL设为3.68mm，将L设为 1000mm，将λ设为855nm，将m设为1周期。进而，将T1设为3.04mm， 将d1设为0.28mm，将第一方向上的T2设为约3.1mm，将第一方向上的 T设为约8像素，将d2设为0.2mm，将第二方向上的T2设为约4.3mm， 将第二方向上的T设为约3.5像素。另外，上述条件除了使透镜30的顶 点310的位置和对应的格子点40的位置一致以外，都与实施例2的扩散 板相同。
然后制作在以上的条件下设计的实施例3的扩散板3，并装入到摄像 装置1来进行评价。将得到的结果在图13以及图14示出。
图13是表示该摄像装置的实施例4中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。图14是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
从图13以及图14所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例 4的扩散板3的摄像装置产生显眼的干涉条纹。即，确认到，在摄像元件 5上的干涉条纹的周期T大于构成摄像元件5的像素群的三个像素，且多 个透镜30规则地配置为矩阵状的扩散板3的情况下，出现显眼的干涉条 纹。
(实施例5)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式说明的扩散板3的实施例 5的摄像装置1的效果。
首先，将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为0＜T≤3的范围，将 透镜30的顶点310的位置从对应的格子点40随机错开。这时，将错开量 设为相邻的格子点40彼此的间隔d的20％，来制作扩散板3。
详细地，将pix设为0.0112mm，将EFL设为2.09mm，将L设为 1000mm，将λ设为855nm，将m设为1周期。进而，将T1设为约5.36mm， 将d1设为0.36mm，将第一方向上的T2设为约2.4mm，将第一方向上的 T设为约0.8像素，将d2设为0.23mm，将第二方向上的T2设为约3.7mm， 将第二方向上的T设为约2.3像素。另外，上述条件除了将透镜30的顶 点310的位置的错开量设为相邻的格子点40彼此的间隔d的20％以外， 其他都与实施例1的扩散板相同。
然后制作在以上的条件下设计的实施例5的扩散板3，装入到摄像装 置1来进行评价。将得到的结果在图15以及图16示出。
图15是表示该摄像装置的实施例5中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。图16是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
从图15以及图16所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例 5的扩散板3的摄像装置能得到矩形的配光。即，能确认到，将各个透镜 30的顶点310的位置距格子点40的错开量设为相邻的格子点40彼此的间 隔d的20％也能得到矩形的配光。
(实施例6)
说明在以下所示的条件下设计上述实施方式说明的扩散板3的实施例 6的摄像装置1的效果。
首先，将摄像元件5上的干涉条纹的周期T设为0＜T≤3的范围，将 透镜30的顶点310的位置从对应的格子点40随机错开。这时，将错开量 设为相邻的格子点40彼此的间隔d的30％来制作扩散板3。
详细地，将pix设为0.0112mm，将EFL设为2.09mm，将L设为 1000mm，将λ设为855nm，将m设为1周期。进而，将T1设为约5.36mm， 将d1设为0.36mm，将第一方向上的T2设为约2.4mm，将第一方向上的 T设为约0.8像素，将d2设为0.23mm，将第二方向上的T2设为约3.7mm， 将第二方向上的T设为约2.3像素。另外，上述条件除了将透镜30的顶 点310的位置的错开量设为相邻的格子点40彼此的间隔d的30％以外， 都与实施例1以及实施例4的扩散板相同。
然后制作在以上的条件下设计的实施例6的扩散板3，装入到摄像装 置1来进行评价。将得到的结果在图17以及图18示出。
图17是表示该摄像装置的实施例6中的摄像元件的受光面上的干涉 条纹的仿真结果的图。图18是表示该实施例的配光的仿真结果的图。
从图17以及图18所示的结果可知，具备基于上述条件设计的实施例 6的扩散板3的摄像装置得不到矩形的配光。即，若将各个透镜30的顶点 310的位置从格子点40的错开量设为相邻的格子点40彼此的间隔d的 30％，矩形的配光就会走形到无法实用的程度，能确认得不到充分的矩形 的配光。
即，根据上述的实施例1到实施例6可知，通过将摄像元件5上的干 涉条纹的周期T设为0＜T≤3的范围，使透镜30的顶点310的位置从格子 点40的错开量在20％以下随机错开，从而抑制了扩散光的干涉条纹的影 响，能得到充分的矩形的配光。
另外，本发明的摄像装置并不限定于上述实施方式，当然能在不脱离 本发明的要旨的范围内加入各种变更。
例如能在实施方式的结构追加其他结构。另外，能将实施方式的结构 的一部分置换成其他结构。
在上述实施方式中，以各个透镜30的顶点310的位置从对应的格子 点40随机错开的结构的扩散板3为例进行了说明，但并不限定于此。例 如可以各个透镜30的顶点310的位置在对应的格子点40上一致来构成扩 散板3。即，也可以将多个透镜30在给定的平面上按照基础配置而规则地 配置在矩阵方向(矩阵状)上。在该结构的情况下，只要由摄像元件5受 光得到的来自被摄体t的反射光中的干涉条纹的周期是滤波器处理中的像 素群的单位的大小以下，就能有效地抑制干涉条纹对在摄像元件5得到的 图像的影响。在该情况下，与上述实施方式同样，都是优选将滤波器处理 的像素群的单位设为配置成3×3的矩阵状的像素，设为摄像元件的三个像 素以下。
另外，在上述实施方式中，以对在摄像元件5得到的图像进行中值滤 波器、移动平均滤波器、高斯滤波器等滤波器处理的摄像装置1的结构为 例进行了说明，但并不限定于此。例如摄像装置1也可以设为不对在摄像 元件5得到的图像进行平滑化处理等滤波器处理的结构。在该结构的情况 进行，扩散光中的干涉条纹的周期也是设为摄像元件5的三个像素以下即 可。由此能在摄像元件5得到的图像中抑制干涉条纹带来的影响。
产业上的可利用性
本发明在将由具有多个透镜的扩散板扩散的光照射到被摄体来进行 摄像时，能在得到的图像中抑制扩散光引起的干涉条纹的影响。为此例如 能够适用于作成三维的距离分布图像的TOF方式的距离图像摄像机等摄 像装置的用途。
附图标记的说明
1 摄像装置；
2 光源；
3 扩散板；
4 成像透镜；
5 摄像元件；
6 处理部；
30 透镜；
31 透镜阵列；
40 格子点；
41 第一格子线；
42 第二格子线；
51 受光面；
310 顶点；
D1 长径方向；
D2 短径方向；
d、d1、d2 间隔；
EFL 焦距；
L 距离；
pix 一像素间距；
T、T2 周期；
T1 长度；
t 被摄体。

Claims (3)

1.一种摄像装置，具备：
光源；
扩散板，其具有在给定的平面上相互相邻地配置的多个透镜，并对所述光源射出的光进行扩散；和
摄像元件，其接收由被摄体对通过所述扩散板扩散的光进行了反射的反射光，并具有多个像素，
所述多个透镜配置成所述扩散的光中的干涉条纹的周期成为所述摄像元件的三个像素以下。
2.一种摄像装置，具备：
光源；
扩散板，其具有在给定的平面上相互相邻地配置的多个透镜，并将所述光源射出的光进行扩散；
摄像元件，其具有接收由被摄体对通过所述扩散板扩散的光进行了反射的反射光的受光面，并输出与所述受光面接收到的所述反射光相应的信号；和
处理部，其以由所述摄像元件的相邻的多个像素构成的像素群为单位对从所述摄像元件输出的信号进行滤波器处理，
所述多个透镜配置成所述扩散的光中的干涉条纹的周期成为所述摄像元件的所述像素群的大小以下。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其中，
所述多个透镜以如下状态配置：各个所述透镜的顶点的位置在所述给定的平面上，从在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上空开间隔地排列的多个假想的格子点中对应的所述格子点沿着所述给定的平面随机地错开，
所述第一方向或所述第二方向上的各个所述透镜的顶点的位置和与所述顶点的位置对应的所述格子点的错开量在所述第一方向或所述第二方向上为相邻的所述格子点彼此的间隔的20％以下。
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