CN110278350A

CN110278350A - 摄像装置

Info

Publication number: CN110278350A
Application number: CN201910057632.4A
Authority: CN
Inventors: 田岛和幸; 中村悠介
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-09-24
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN110278350B; US10812734B2; JP6814762B2; JP2019161574A; US20190289184A1

Abstract

本发明提供一种摄像装置，其包括：图像传感器，其包括多个受光元件，通过由所述受光元件对接收到的光进行光电转换而生成传感器图像；和调制部，其使用设置在距所述图像传感器的受光面规定距离的位置上的摄像用图样，对所述图像传感器接收的所述光的强度进行调制，所述调制部中设置的所述摄像用图样的开口部的宽度，是基于所述规定距离和所述图像传感器的二维方向上的尺寸确定的。由此，能够实现充分利用了图像传感器具有的像素数的高分辨率化。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置。

背景技术

对于智能手机等中搭载的数字相机和车载相机等要求薄型化和高性能化。作为使相机薄型化的技术，例如专利文献1中记载了：“一种摄像装置，其特征在于，包括：图像传感器，其将呈阵列状地排列在摄像面上的多个像素所获取的光学像转换为图像信号并输出；调制部，其设置在所述图像传感器的受光面，对光的强度进行调制；和图像处理部，其对于由所述图像传感器输出的输出图像实施图像处理；所述调制部具有光栅基片和在所述光栅基片的靠近所述图像传感器的受光面的第一面形成的第一光栅图样；所述光栅图样由间距与距基准坐标的距离成反比地变小的多个同心圆分别构成；多个所述同心圆在所述光栅图样内相互不重叠。”

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/145348号。

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1中记载的摄像装置，形成间距与距中心的距离成反比地变小的单一的同心圆状的光栅图样，对于透射它的光再次进行间距与距中心的距离成反比地变小的同心圆状的强度调制，根据其结果得到的调制像的二维傅立叶变换像得到外界的物体的像。但是，同心圆状的光栅图样过小时，透射它的光在图像传感器上重叠而不能得到光栅图样的投影，所以存在不能充分利用图像传感器具有的像素数，不能实现摄像装置的高分辨率化的情况。

本发明是鉴于这样的状况而得出的，目的在于能够实现充分利用了图像传感器所具有的像素数的高分辨率化。

用于解决问题的技术手段

本申请包括多种解决上述问题的至少一部分的手段，举其一例，如下所述。为了解决上述问题，本发明的一个方式的摄像装置包括：图像传感器，其包括多个受光元件，通过由所述受光元件对接收到的光进行光电转换而生成传感器图像；和调制部，其使用设置在距所述图像传感器的受光面规定距离的位置上的摄像用图样，对所述图像传感器接收的所述光的强度进行调制，所述调制部中设置的所述摄像用图样的开口部的宽度，是基于所述规定距离和所述图像传感器的二维方向上的尺寸来确定的。

发明效果

根据本发明，能够实现充分利用了图像传感器所具有的像素数的高分辨率化。

上述以外的技术问题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的摄像装置的结构例的图。

图2是表示摄像装置中的摄像部的结构例的图。

图3是表示摄像装置中的摄像部的其他结构例的图。

图4是表示摄像用图样的例子的图。

图5是表示摄像用图样的其他例的图。

图6是表示斜向入射平行光在图样基片上的折射的图。

图7是表示与图5的摄像用图样对应的投影像的例子的图。

图8是表示与图5的摄像用图样对应的显影用图样的图。

图9是表示基于相关显影方式的显影图像的例子的图。

图10是表示基于摩尔纹显影方式的摩尔纹的例子的图。

图11是表示基于摩尔纹显影方式的显影图像的例子的图。

图12是表示条纹扫描中的初始相位的组合的例子的图。

图13是表示包括初始相位不同的多个同心圆的摄像用图样的例子的图。

图14是说明基于相关显影方式的图像处理的一例的流程图。

图15是说明基于摩尔纹显影方式的图像处理的一例的流程图。

图16是表示基于摩尔纹显影方式的考虑了分辨率的显影图像的例子的图。

图17是表示摩尔纹显影方式中的傅立叶变换的分辨率的图。

图18是表示在开口部衍射的光对图像传感器投影的状态的图。

图19是表示在相邻的开口部衍射的光对图像传感器投影的状态的例子。

图20是图像传感器和摄像用图样的侧面图。

图21是表示图像传感器的一般的入射角特性的一例的图。

图22是表示理论视野角和由图像传感器的入射角特性决定的摄像装置的视野范围的图。

图23是表示在开口部与非开口部的宽度不是1:1的摄像用图样的相邻的开口部衍射的光对图像传感器投影的状态的例子的图。

附图标记的说明

101……摄像装置，102……摄像部，103……图像传感器，103a……像素，104……图样基片，105……摄像用图样，1051……开口部，1052……非开口部，106……图像处理部，107……控制器，301……支承部件，801……显影用图样，1801……入射光线，2201……被摄体。

具体实施方式

以下说明的本发明的一个实施方式中，为了方便而在必要时分割为多个段或实施方式进行说明，但除了特别声明的情况外，它们不是相互无关的，而是处于一方是另一方的一部分或全部的变形例、详细内容、补充说明等的关系。另外，各实施方式中，在提及要素的数量等(包括个数、数值、量、范围等)的情况下，除了特别声明的情况和原理上显然限定为特定数量等情况外，都不限定于该特定数量，可以是特定数量以上或以下。

进而，在本发明的一个实施方式中，其构成要素(也包括要素步骤等)除了特别声明的情况和原理上认为显然是必需的等情况外，都不是必需的。同样，各实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除了特别声明的情况和原理上认为显然并非如此等情况外，都包括实质上与该形状等近似或类似的形状等。这一点对于上述数值和范围也是同样的。另外，用于说明各实施方式的全部图中，对于同一部件原则上附加同一符号，省略其反复说明。

以下，对于本发明的一个实施方式(以下称为本实施方式)的摄像装置用附图进行说明。

＜本实施方式的摄像装置的结构例＞

图1示出了本实施方式的摄像装置的结构例。该摄像装置101不使用使被摄体的光学像在图像传感器上成像的光学透镜，也能够取得映现有被摄体的摄像图像。

摄像装置101包括摄像部102、图像处理部106和控制器107。

图2示出了摄像部102的结构例。摄像部102由图像传感器103、图样基片104和摄像用图样105构成。

在图像传感器103的表面上，多个受光元件(像素)103a呈栅格状地规则配置。图像传感器103通过由各受光元件103a对入射光进行光电转换而得到像素信号，生成由多个像素构成的传感器图像并输出至图像处理部106。

图样基片104例如由玻璃、塑料等能使可见光透射的材料构成，其一面(以下称为背面)与图像传感器103的受光面密合地固定，在与图像传感器103密合的面的相反一侧的面(以下称为正面)形成有摄像用图样105。另外，形成有摄像用图样105的状态的图样基片104相当于本发明的调制部。

摄像用图样105通过在图样基片104的正面例如用半导体工艺中使用的溅射法等蒸镀铝、铬等金属而形成。另外，摄像用图样105中，由蒸镀了铝等的部分和未蒸镀的部分构成，由此形成浓淡部分。

另外，摄像用图样105的形成不限定于上述方法，例如也可以通过用喷墨打印机等印刷等而形成浓淡部分等，可以任意地形成。

另外，本实施方式中，以可见光为例进行了说明，但在进行不可见光例如远红外线的摄影时，使图样基片104成为例如锗、硅、硫族化物等对于远红外线透明的材料等，使用对于作为拍摄对象的波长透明的材料，拍摄用图样105用屏蔽远红外线的材料形成即可。

如上所述地构成的摄像部102中，透射摄像用图样105的光由摄像用图样105的浓淡部分调制光强度后，对图像传感器103入射。

接着，图3示出了摄像部102的其他结构例。图3的构成例中，不是在图样基片104的正面形成摄像用图样105，而是改为用薄膜形成摄像用图样105，构成为用支承部件301确保摄像用图样105与图像传感器103的距离。

另外，摄像装置101中，拍摄视野角因图像传感器103与摄像用图样105的距离而变化。从而，如果在摄像部102中采用图3所示的结构例，使支承部件301的长度能够调整，则能够变更视野角地进行摄像。

返回图1。图像处理部106对于摄像部102输出的传感器图像进行显影处理，将由此得到的摄像图像输出至控制器107。控制器107将从图像处理部106输入的摄像图像输出至后端的主机计算机、外部记录介质等时，为了适合连接主机计算机等的USB等接口而变换数据格式地输出。

＜摄像装置101中的摄像原理＞

接着，对于摄像装置101中的摄像原理进行说明。

首先，摄像用图样105是随着距中心的距离变远而间距变小的同心圆状的图样，由使用了距同心圆的中心即基准坐标的半径r、系数β的下式(1)定义。

I(r)＝1+cosβr² ……(1)

摄像用图样105按照式(1)进行透射率调制。这样的条纹图样的摄像用图样105被称为Gabor波带片或Fresnel波带片。

图4表示与式(1)对应的Gabor波带片的例子。图5表示对于式(1)、设阈值为1进行二值化的Fresnel波带片的例子。

另外，以下说明中，为了简化而仅对于x轴方向用数学式叙述，但能够通过对于y轴方向也与x轴方向同样地处理而展开至二维来考虑。

接着，图6是表示从斜方向入射的平行光在图样基片104中的折射的图。

图6中，示出了对于在厚度d₂的图样基片104的正面形成的摄像用图样105，平行光在x轴方向上以角度θ₀入射的情况。设图样基片104中的光的折射角为θ，在几何光学上，乘以在正面形成的摄像用图样105的透射率后的光，偏移k(＝d₂·tanθ)地对图像传感器103入射。该情况下，在图像传感器103上，检测出具有下式(2)所示的强度分布的投影像。式(2)中的Φ是式(1)的透射率分布的初始相位。

I_F(x)＝1+cos[β(x+k)²+Φ]……(2)

图7示出了基于透过了摄像用图样105的光从图像传感器103输出的传感器图像的例子。如该图所示，传感器图像与式(2)同样地，摄像用图样105平移了k。

在图像处理部106中，对从摄像部102输出的传感器图像进行显影处理。显影处理通过相关显影方式或者摩尔纹显影方式进行。

首先，对基于相关显影方式的显影处理(以下简称为相关显影方式)进行说明。

图8示出了相关显影方式中使用的显影用图样801。对于显影用图样801，与摄像用图样105同样地采用Gabor波带片或Fresnel波带片。图9示出了相关显影方式结果得到的显影图像。

相关显影方式中，通过运算基于透射了摄像用图样105的光的传感器图像(图7)、与显影用图样801(图8)的互相关函数，能够得到包括平移量k的亮点(图9)的显影图像。

另外，一般而言因为用二维卷积运算进行互相关运算时运算量大，所以本实施方式中，对互相关运算使用傅立叶变换来进行运算。

以下，说明对互相关运算使用傅立叶变换来进行运算的原理。首先，因为显影用图样801与摄像用图样105同样地使用Gabor波带片或Fresnel波带片，所以显影用图样801能够使用初始相位Φ如下式(3)所示地表达。

I_B(x)＝cos(βx²+Φ)……(3)

另外，显影用图样801是在图像处理(显影处理)内使用的，所以不需要如式(1)所示按1偏移，可以具有负值。

式(2)、(3)的傅立叶变换分别可以表达为下式(4)、(5)。

其中，式(4)、(5)中的F表示傅立叶变换的运算，u是x方向的频率坐标，δ()是δ函数。

式(4)、(5)中重要的在于傅立叶变换后也是Fresnel波带片或Gabor波带片这一点。由此，也可以基于式(5)直接生成傅立叶变换后的显影用图样801。由此能够减少运算量。

接着，将式(4)与式(5)相乘得到下式(6)。

式(6)中用指数函数表达的项exp^(-iku)是信号成分，对该项进行傅立叶变换时，变换为下式(7)，能够在原本的x轴上k的位置得到亮点。

F^-1[e^-iku]＝2πδ(x+k) ……(7)

该亮点表示无限远的光束，就是图1的摄像装置101得到的摄像图像。

另外，相关显影方式中，作为摄像用图样105和显影用图样801，只要自相关函数具有单一的峰值，就可以使用不限定于Fresnel波带片或Gabor波带片的图样例如随机的图样。

接着，说明基于摩尔纹显影方式的显影处理(以下简称为摩尔纹显影方式)。

摩尔纹显影方式中，通过将基于摄像用图样105的传感器图像(图7)与显影用图样801(图8)相乘，而生成图10所示的摩尔纹，通过进行傅立叶变换，能够如图11所示地，得到包括平移量kβ/π的亮点的显影图像。

该摩尔纹如下式(8)所述。

可知式(8)的展开式的第三项是信号成分，在2个图样的偏离的方向上笔直的等间隔的条纹图样在重合的区域的整面上产生。将通过这样的条纹与条纹的重叠而以相对较低的空间频率产生的条纹称为摩尔纹。该第三项的二维傅立叶变换如下式(9)所示。

式(9)中的F表示傅立叶变换的运算，u是x方向的频率坐标，δ()是δ函数。根据式(9)，可知在摩尔纹的空间频率谱中，空间频率的峰值在u＝±kβ/π的位置产生。该亮点表示无限远的光束，就是图1的摄像装置101得到的摄像图像。

另外，摩尔纹显影方式中，作为摄像用图样105和显影用图样801，只要通过图样的平移得到的摩尔纹具有单一的频率，就可以采用不限定于Fresnel波带片和Gabor波带片的图样、例如椭圆状的图样。

＜噪声抵消＞

在上述相关显影方式中的从式(6)向式(7)的变换、以及摩尔纹显影方式中的从式(8)向式(9)的变换中，着眼于信号成分进行了说明，但实际上信号成分以外的项可能妨碍显影处理而产生噪声。于是，进行基于条纹扫描的噪声抵消。噪声抵消利用三角函数的正交性。

相关显影方式中，如下式(10)所示地，将式(6)的相乘结果对于Φ积分时，噪声项被抵消，信号项的常数倍残留。

同样，摩尔纹显影方式中，如下式(11)所示地，将式(8)的相乘结果对于Φ积分时，噪声项被抵消，信号项的常数倍残留。

另外，式(10)、式(11)用积分形式示出，但实际上，通过计算条纹扫描的不同的多种初始相位Φ的组合的总和也能够得到同样的效果。不同的多种初始相位Φ的组合，以在0～2π之间等分的方式设定初始相位Φ即可。

图12示出了条纹扫描中使用的不同的4种初始相位Φ的组合的例子，从左侧起顺次示出了初始相位Φ＝0、π/2、π、3π/2的摄像用图样105。

以上说明的条纹扫描中，作为摄像用图样105需要使用初始相位Φ不同的多个图样。为了实现这一点，有使摄像用图样105时间分割地切换的方法、和空间分割地切换的方法。

时间分割条纹扫描的情况下，例如将能够电子地切换图12所示的多个初始相位Φ地进行显示的液晶显示元件等作为图1中的摄像用图样105使用即可。然后。摄像部102同步地控制该液晶显示元件的切换时机和图像传感器103的快门时机并取得4张图像之后，在图像处理部106中实施条纹扫描运算。

另一方面，空间分割条纹扫描的情况下，使用包括初始相位Φ不同的多个图样的摄像用图样105。图13示出了初始相位Φ是0、π/2、π、3π/2共4种图样的摄像用图样105的例子。然后，摄像部102取得使用该摄像用图样105取得的1张传感器图像之后，在图像处理部106中，对1张传感器图像按初始相位Φ不同的每个区域分割，实施条纹扫描运算。

以上，摄像装置101中的摄像原理的说明结束。

＜基于摄像原理的图像处理的概要＞

接着，说明基于上述摄像原理的图像处理部106进行的显影处理。

图14是说明图像处理部106中采用了相关显影方式的情况下的显影处理的一例的流程图。

首先，图像处理部106在时间分割条纹扫描的情况下，取得从摄像部102的图像传感器103输出的、摄像用图样105的初始相位不同的多个传感器图像，对于各传感器图像实施二维快速傅立叶变换(FFT(Fast Fourier Transform))运算(步骤S1)。另外，空间分割条纹扫描的情况下，取得从摄像部102的图像传感器103输出的1张传感器图像并分割为4部分，对于分割后的各传感器图像实施二维快速傅立叶变换运算即可。

接着，图像处理部106生成显影处理中使用的显影用图样801(步骤S2)，基于式(10)实施条纹扫描运算(步骤S3)，进而，实施逆二维FFT运算(步骤S4)。

接着，图像处理部106中，因为步骤S4的运算结果是复数，所以绝对值化、或者提取实部而将拍摄对象的像实数化进行显影(步骤S5)。此后，图像处理部106对于得到的图像进行对比度强调处理(步骤S6)，进而实施色彩平衡调整处理等(步骤S7)，作为摄像图像输出。以上，图像处理部106进行的显影处理结束。

接着，图15是说明图像处理部106中采用了摩尔纹显影方式的情况下的显影处理的一例的流程图。

首先，图像处理部106在时间分割条纹扫描的情况下，取得从摄像部102的图像传感器103输出的、摄像用图样105的初始相位不同的多个传感器图像，并且生成显影处理中使用的显影用图样801(步骤S11)。另外，空间分割条纹扫描的情况下，取得从摄像部102的图像传感器103输出的1张传感器图像并分割为4部分，并且生成显影处理中使用的显影用图样801即可。

接着，图像处理部106基于式(11)实施各传感器图像的条纹扫描运算(步骤S12)，进而通过二维FFT运算求出频率谱(步骤S13)，截取该频率谱中必要的频率区间的数据(步骤S14)。

接着，图像处理部106中，因为步骤S14中截取的数据是复数，所以绝对值化、或者提取实部而将拍摄对象的像实数化进行显影(步骤S15)。此后，图像处理部106对于得到的图像进行对比度强调处理(步骤S16)，进而实施色彩平衡调整处理等(步骤S17)，作为摄像图像输出。以上，图像处理部106进行的显影处理结束。

＜实施例1＞

＜同心圆状图样的系数β的决定方法＞

接着，对于如式(1)所示地定义的同心圆状图样的系数β的决定方法进行说明。

首先，为了考虑系数β的理论极限，而假设图像传感器103的像素数为N×N、二维方向上的尺寸为S×S。该情况下，图11所示的显影图像如图16所示，x轴方向的两端是N/2S像素。

制约亮点的位置范围的原因有2个，第一原因是由图像传感器103的性能(像素数和二维方向尺寸)决定的±N/2S的范围。第二原因是由系数β决定的，因为平移量k可以取到的最大值是S，所以亮点位置可以取到的范围是±βS/π。

为了求出该状态下的分辨率，考虑实施二维FFT运算之后的频率空间中的分辨能力即可，其大小由图像传感器103的尺寸S确定。

图17示出了根据图像传感器103的尺寸S计算的频率空间的分辨能力，其半值全宽是1/S。将亮点的位置范围除以该分辨能力能够计算分辨率，由图像传感器103的性能确定的值是N，由系数β确定的是2βS/π。分辨率的大小受到2个原因中更小一方的制约，所以通过使用2个范围一致的系数β的同心圆状图样，能够有效地利用图像传感器103的性能。

该情况下，系数β的值能够如下式(12)所示地计算，该情况下的分辨率是N×N。

＜摄像用图样105中的衍射的影响＞

以上说明中，前提是通过由同心圆状图样构成的摄像用图样105后的光保持原状(没有发生衍射地)对图像传感器103上投影。但是，实际上，光在摄像用图样105上衍射，模糊的图样被投影到图像传感器103上。

图18示出了考虑光的衍射、通过由同心圆状图样构成的摄像用图样105的1个开口部1051的光衍射并对图像传感器103上投影的状况。

该图中，入射光线1801透射摄像用图样105的开口部1051时，以与其开口宽度q相应的衍射角W_θ扩散，在图像传感器103上以W_q的宽度投影。设摄像用图样105与图像传感器103的距离为d₂、入射光线1801的波长为λ的情况下，宽度W_q能够使用近似地如下式(13)所示地计算。

在该宽度W_q较大的区间中，对图像传感器103上不投影同心圆状图样，结果仅可以使用摄像用图样105的一部分，所以导致分辨率降低。假设相对于图像传感器103的尺寸S，同心圆状图样投影的区域是S＇的情况下，由式(12)可知，有效的系数β的大小是S＇/S的平方，较小，分辨率也与其大小成正比地降低。

于是，考虑不降低有效的系数β地提高分辨率的方法。

图19示出了透射摄像用图样105中的相邻的开口部1051后的光相互造成影响的情况。此处，开口部1051和与其相邻的非开口部1052的宽度都是q，能够按照使用了从同心圆状图样中心起的距离r和系数β的下式(14)计算。

另外，开口部1051的宽度与距同心圆状图样中心的距离r相应地变化，所以相邻的2个开口部1051的宽度严密而言不同，但其差非常小，能够假定为同一宽度。该情况下，透射中心间距离相差2q的2个开口部1051后的光投影在图像传感器103上。来自这2个开口部1051的投影图样重叠时，投影的图样不再可以视为同心圆图样，引起分辨率降低。

于是，作为与系数β的值相适应的值，通过防止投影图样的混合而提高分辨率，为了求出能够分辨从相邻的2个光源衍射的2束光的极限，例如已知使用Rayleigh极限的方法。Rayleigh极限表示具有同等亮度的光源看起来接近时，能够识别是2个光源的极限，其定义是从第一光源衍射的第一暗线到达第二光源的中心时。将其应用于同心圆状图样时，从1个开口部1051投影的图样的宽度到达4q时是能够分辨的极限，其关系能够按照下式(15)计算。

进而，如果使用式(14)，则与具有分辨极限的间距的同心圆状的图样对应的系数β能够如下式(16)所示地计算。

由式(16)可知，系数β的最优值依赖于S和d₂。即，基于式(16)，通过根据构成摄像装置101的图像传感器103的二维方向尺寸S、和摄像用图样105与图像传感器103的距离d₂来使系数β变动，能够有效地应用摄像装置101的分辨率。另外，该情况下的分辨率由2βS/π或N中较小的一方来确定。

另外，如图13所示，摄像用图样105包括4种同心圆状图样的情况下，将图像传感器103的二维方向尺寸S替换为各同心圆状图样的尺寸(图13的情况下为S/2)，对于各同心圆状图样确定系数β。

＜实施例2＞

＜考虑了图像传感器103的入射角特性的分辨率的提高方法＞

在接下来说明的实施例2中，对于考虑了图像传感器103的入射角特性的分辨率的提高方法进行说明。

首先，对于摄像装置101能够拍摄的视野角，参考图20进行说明。图20示出了构成摄像部102的图像传感器103和摄像用图样105的侧面图。

摄像装置101的视野角2θ由将图像传感器103的两端与摄像用图样105的中心连结的线定义，其值能够如下式(17)所示地计算。

另一方面，作为图像传感器103的一般的入射角特性，已知如图21所示，垂直入射的光的受光感光度最大，随着光的入射角度增大，受光感光度衰减。

此处，将图像传感器103的受光感光度是最大值的1/2的入射角度定义为图像传感器103能够受光的极限入射角度θ＇的情况下，由图像传感器103确定的视野角是2θ＇。

该入射角特性因图像传感器103的像素结构和配线等变化，所以是构成摄像装置101的图像传感器103特有的。在由图像传感器103确定的视野角2θ＇比按照式(17)计算得到的视野角2θ大的情况下，不发生分辨率降低，该情况下的分辨率由按照式(16)计算的系数β来确定。

相反，在由图像传感器103确定的视野角2θ＇比按照式(17)计算的视野角2θ小的情况下，在摄像装置101的视野角2θ的范围中产生不能拍摄的区域，导致分辨率降低。

接着，图22是对基于摄像装置101的视野角2θ的视野范围、与基于由图像传感器103确定的视野角2θ＇的视野范围进行比较的图。

如该图所示，拍摄位于从摄像用图样105起d₁的距离的平面状的被摄体2201的情况下，其视野范围分别是2d₁tanθ和2d₁tanθ＇。

视野范围从2d₁tanθ变换至2d₁tanθ＇的情况下，分辨率降低的程度能够使用式(17)计算为2d₂tanθ＇/S。

根据式(16)，表现为距离d2越小，系数β越大，分辨率越高，但考虑图像传感器103的入射角特性的情况下，距离d₂的最优值根据图像传感器103的极限入射角度θ＇的大小而变化。

即，考虑了图像传感器103的入射角特性的情况下，通过根据构成摄像装置101的图像传感器103的尺寸S和入射角特性θ＇、摄像用图样105与图像传感器103的距离d₂来使系数β变动，能够有效地利用摄像装置101的分辨率。

从而，如果与图像传感器103的入射角特性相应地使用间距稀疏的摄像用图样105，则能够提高摄像装置101的分辨率。结果，从摄像用图样105的最小开口宽度q对图像传感器103投影的宽度的影成为4q以下的大小。

＜实施例3＞

＜摄像用图样105的开口部1051与非开口部1052的宽度比率＞

上述实施例1、2中，以摄像用图样105的开口部1051与非开口部1052的宽度之比是1﹕1为前提。以下，作为实施例3，对于通过改变摄像用图样105的开口部1051与非开口部1052的宽度的比率而提高分辨率的方法进行说明。

图23示出了设由同心圆状图样构成的摄像用图样105的相邻的2个开口部1051的宽度为q、相邻的2个开口部之间的非开口部1052的宽度为mq的情况下，光在摄像用图样105中衍射并对图像传感器103上投影的状况。

该情况下，关于到达图像传感器103的光的强度，如果以其平均值为阈值，则低于阈值的暗部分与高于阈值的亮部分的强度的比不是1﹕1。另外，关于摄像用图样105的开口部1051的宽度q，如果以到达图像传感器103的光的强度的平均值为阈值，则基于低于上述阈值的暗部分的强度与高于阈值的亮部分的强度的比率来确定。

该图中，与实施例1同样地利用Rayleigh极限时，从1个开口部1051投影的图样的宽度到达2q+2mq的状态是能够分辨的极限，其关系能够如下式(18)所示地计算。

另外，该情况下，开口部1051的宽度q和其相邻的非开口部1052的宽度mq能够根据从同心圆状图样的中心起的距离r和系数β如下式(19)所示地计算。

进而，与具有分辨极限的间距的同心圆状的图样对应的系数β，能够如下式(20)所示地计算。

由式(20)可知，系数β的最优值根据S、d₂和m变动。即，通过根据构成摄像装置101的图像传感器103的二维方向尺寸S、摄像用图样105与图像传感器103的距离d₂、以及摄像用图样105的开口部1051与非开口部1052的比率m来使系数β变动，能够最大限度地利用摄像装置101的分辨率。另外，该情况下的分辨率，由2βS/π或N中较小的一方确定。

＜实施例4＞

＜采用了空间分割条纹扫描的情况的补充说明＞

上述实施例1～3中，作为优化摄像用图样105的系数β的方法，使用了图像传感器103的二维方向尺寸S。但是，进行上述空间分割条纹扫描的情况下，摄像用图样105中包括多个同心圆图样，所以作为确定系数β的原因，优选不是使用图像传感器103的二维方向尺寸，而是使用摄像用图样105中包括的多个同心圆图样的二维方向尺寸。

设摄像用图样105中包括的多个同心圆图样的二维方向尺寸为Ψ的情况下，上述式(16)和式(20)分别能够表达为式(21)和式(22)。

另外，摄像用图样105中包括尺寸不同的多个同心圆图样的情况下，通过按每个同心圆图样使用不同的系数β能够有效地利用摄像装置101的分辨率。

另外，本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。

另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解释、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

另外，控制线和信息线示出了认为说明上必要的，并不一定示出了产品上全部的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎全部结构都相互连接。

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于，包括：

图像传感器，其包括多个受光元件，通过由所述受光元件对接收到的光进行光电转换而生成传感器图像；和

调制部，其使用设置在距所述图像传感器的受光面规定距离的位置上的摄像用图样，对所述图像传感器接收的所述光的强度进行调制，

所述调制部中设置的所述摄像用图样的开口部的宽度，是基于所述规定距离和所述图像传感器的二维方向上的尺寸确定的。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：

包括图像处理部，其通过使用所述传感器图像和显影用图样的显影处理，生成映现有被摄体的摄像图像。

3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：

所述调制部中设置的所述摄像用图样，由所述开口部的宽度随着距基准坐标的距离变远而变小的同心圆状图样构成。

4.如权利要求3所述的摄像装置，其特征在于：

所述调制部中设置的所述摄像用图样包含多个所述同心圆状图样。

5.如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于：

所述摄像用图样包含的所述多个同心圆状图样各自的所述开口部的宽度，是基于所述规定距离和各同心圆状图样的二维方向上的尺寸确定的。

6.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：

在所述摄像用图样的1个所述开口部衍射的一级衍射光的到达所述图像传感器时的宽度，为所述开口部的宽度的4倍以下。

7.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：

在所述摄像用图样的1个所述开口部衍射的一级衍射光的到达所述图像传感器时的宽度，为所述开口部的宽度的4倍。

8.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：

经由所述调制部的所述摄像用图样到达所述图像传感器的光的强度，在以该强度的平均值为阈值的情况下，低于所述阈值的值与高于所述阈值的值之比不为1:1。

9.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于：

所述调制部的所述摄像用图样的所述开口部的宽度，是基于低于所述阈值的值与高于阈值的值的比率确定的。