DE112020005938T5

DE112020005938T5 - Abbildungsvorrichtungs-herstellungseinrichtung, verfahren zum herstellen einer abbildungsvorrichtung und abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020005938T5
Application number: DE112020005938.3T
Authority: DE
Inventors: Hideki Oyaizu; Ilya Reshetouski
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2022-12-22
Also published as: JP7468546B2; JPWO2021111888A1; US20240121522A1; WO2021111888A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich eine Herstellungsvorrichtung für eine Abbildungsvorrichtung, ein Herstellungsverfahren für eine Abbildungsvorrichtung und eine Abbildungsvorrichtung, die es ermöglichen, die Qualität eines durch eine linsenlose Kamera zu rekonstruierten Bildes zu verbessern. In einer linsenlosen Kamera, die mit einer Maske ausgestattet ist, die einfallendes Licht moduliert und durchlässt durch Bereitstellen darin mehrerer Linsen zum Durchlassen und Konzentrieren des einfallenden Lichts auf einen Teil eines Licht blockierenden Materials, eines Abbildungselements, das ein Bild des einfallende Lichts, das durch die Maske moduliert ist, als ein Pixelsignal aufnimmt, und einer Signalverarbeitungseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert, ist jede der Linsen in der Maske so vorgesehen, dass die Richtung ihrer optischen Achse so angepasst ist, dass nur das einfallende Licht, das durch die Maske durchgelassen wird, konzentriert wird und auf das Abbildungselement auftrifft. Die vorliegende Offenbarung kann auf eine linsenlose Kamera angewandt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung und eine Abbildungsvorrichtung, und insbesondere auf eine Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung und eine Abbildungsvorrichtung, die so konstruiert sind, dass sie die Qualität eines Bildes, das durch eine linsenlose Kamera zu rekonstruieren ist, verbessern können.
STAND DER TECHNIK
Es gibt eine weithin bekannte linsenlose Kameratechnik, bei der in der Stufe vor einem Bildsensor eine Maske, die mit einem zweidimensionalen Muster ausgestattet ist, das aus Transmissionsbereichen und einem Nicht-Transmissionsbereich gebildet ist, eingesetzt ist und das von einer Szene abgestrahlte Licht auf der Basis von Beobachtungswerten, die durch die Maske auf einen Sensor projiziert werden, rekonstruiert wird.
In einer linsenlosen Kamera werden Informationen, die sich darauf beziehen, wie von einer Szene abgestrahltes Licht durch eine Maske auf einen Sensor projiziert wird, im Voraus als eine Matrix definiert, und die eigentliche Szene wird aus der Matrix und dem auf den Sensor projizierten Bild wiederhergestellt (siehe Nichtpatentdokument 1).
Die Transmissionsbereiche, die diese Maske bilden, können einfache Löcher sein, die in dem gegen Licht abgeschirmten Nicht-Transmissionsbereich gebildet sind, oder können lichtkondensierende Elemente wie z. B. Linsen, die in den jeweiligen Löchern angeordnet sind, aufweisen.
In einem Fall, in dem die Transmissionsbereiche einfache Löcher sind, ist das Licht zum Erzeugen eines Bildes auf dem Sensor verwischt, falls die Löcher groß sind, und die Bildqualität des zu rekonstruierenden Bildes ist herabgesetzt.
Andererseits wird in einem Fall, in dem lichtkondensierende Elemente wie z. B. Linsen in Löchern, die als die Transmissionsbereiche dienen, angeordnet sind, Licht kondensiert, um die Unschärfe eines auf dem Sensor erzeugten Bildes zu verhindern, und es wird ein scharfes Bild erzeugt. Somit kann die Bildqualität des zu rekonstruierenden Bildes verbessert sein.
Indessen gibt es in einer linsenlosen Kamera, die eine Maske verwendet, in der Linsen in Löchern, die die Transmissionsbereiche bilden, angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben, eine Beziehung I = I₀cos⁴θ zwischen dem einfallenden Licht der Beleuchtungsstärke I₀, das unter einem Einfallswinkel θ in eine Linse eintritt, und dem durchgelassenen Licht der Beleuchtungsstärke I nach dem Eintreten gemäß dem vierten Kosinusgesetz. Die Lichtmenge nimmt ab, wenn der Einfallswinkel θ größer wird.
Ferner ist in den Linsen eine Aberration vorhanden. Wenn der Einfallswinkel größer wird, wird auch der Einfluss von Koma-Aberration, Verzerrungsaberration, Feldkrümmung, Astigmatismus und dergleichen größer.
Der Einfluss einer solchen Lichtmengenabnahme und Aberration tritt bei einer Linse an einer von der Mitte der Maske entfernten Position deutlicher hervor als bei einer Linse, die nahe der Mitte der Maske angeordnet ist.
Ferner können die lichtkondensierenden Elemente, die in den Transmissionsbereichen anzuordnen sind, Fresnel-Zonenplatten (FZP) anstelle von Linsen sein. Eine FZP ist ein lichtkondensierendes Element mit einer Form, in der Zonen aus transparenten und undurchsichtigen konzentrischen Kreisen abwechselnd angeordnet sind. Der Zwischenraum wird in einer Zone, die näher an der Außenseite liegt, schmaler, und die FZP wirkt wie ein Beugungsgitter mit ungleichen Abständen, bei dem sich die Richtung des auf einer äußeren Seite eintretenden Lichts stärker ändert. Somit wird das einfallende Licht in einem Punkt auf der optischen Achse kondensiert.
Es ist bekannt, dass in dem Fall von FZPs auch Koma-Aberration, Feldkrümmung, Astigmatismus, chromatische Aberration und dergleichen auftreten, wie bei Linsen (siehe Nichtpatentdokument 2).
Solche Aberrationen können mit mehreren Linsen korrigiert werden. Die Dicke der Kamera behindert jedoch die Reduktion der Höhe, und eine Zunahme der Anzahl von Linsen führt zu höheren Kosten.
Im Hinblick darauf ist ein Verfahren zum Ändern der Struktur von FZPs auf eine optimale Struktur für die Einfallsrichtung vorgeschlagen worden (Patentdokument 1).
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
NICHTPATENTDOKUMENTE
Nichtpatentdokument 1: Boominathan, Vivek, u. a. „Lensless Imaging: A computational renaissance“, IEEE Signal Processing Magazine 33.5 (2016): 23-35. Nichtpatentdokument 2: Young, Matt. „Zone plates and their aberrations“, JOSA 62.8 (1972): 972-976.
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: US 2015/0219808 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
AUFGABEN, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
In einem Fall jedoch, in dem verschiedene Szenen durch eine linsenlose Kamera abgebildet werden, tritt Licht aus verschieden Richtungen in die lichtkondensierenden Elemente, die die Transmissionsbereiche in der Maske bilden, ein. Deshalb könnte, falls die lichtkondensierenden Elemente nicht geeignet angepasst sind, die Bildqualität verschlechtert sein.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf solche Umstände gemacht und zielt insbesondere darauf ab, die Bildqualität eines rekonstruierten Bildes basierend auf Beobachtungswerten, die auf den Sensor projiziert werden, dadurch zu verbessern, dass die lichtkondensierenden Elemente, die die Transmissionsbereiche in einer Maske bilden, die in einer linsenlosen Kamera verwendet werden soll, auf geeignete Weise angepasst sind.
LÖSUNG DER AUFGABEN
Eine Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung, die eine Abbildungsvorrichtung herstellt, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert. Die Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung enthält eine Anpassungseinheit, die das lichtkondensierende Element auf der Basis des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, anpasst.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert. Das Verfahren weist den Schritt zum Anpassen des lichtkondensierenden Elements auf der Basis des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, auf.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung eine Abbildungsvorrichtung her, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert. In der Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung wird das lichtkondensierende Element auf der Basis des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, angepasst.
Eine Abbildungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist , die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert. In der Abbildungsvorrichtung wird das lichtkondensierende Element auf der Basis des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, anpasst.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird einfallendes Licht durch eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, moduliert und durchgelassen. Das modulierte einfallende Licht wird als ein Pixelsignal abgebildet, und das Pixelsignal wird durch Signalverarbeitung zu einem endgültigen Bild rekonstruiert. Das lichtkondensierende Element wird auf der Basis des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und des Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, angepasst.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration einer Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration der in 1 gezeigten Maske.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern der Prinzipien des Abbildens in der in 1 dargestellten Abbildungsvorrichtung.
4 ist ein Ablaufplan zum Erläutern eines Abbildungsprozesses, der durch die in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung auszuführen ist.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Kamerasichtfelds CFOV.
6 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Kamerasichtfelds CFOV.
7 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Kamerasichtfelds CFOV.
8 ist ein Diagramm zum Erläutern des anfänglichen lokalen Sichtfelds ILFOV jeder Linse.
9 ist ein Diagramm zum Erläutern des lokalen Sichtfelds ILFOV jeder Linse.
10 ist ein Diagramm zum Erläutern der LFOV-Mittenrichtung Lx jeder Linse.
11 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration einer Maske, in der die optische Achse jeder Linse an der Mittenrichtung des lokalen Sichtfelds ausgerichtet ist.
12 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration einer ersten Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
13 ist ein Ablaufplan zum Erläutern eines Herstellungsprozesses, der durch die in 12 gezeigte Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung auszuführen ist.
14 ist ein Diagramm zum Erläutern einer ersten Modifikation der Maske.
15 ist ein Diagramm zum Erläutern einer zweiten Modifikation der Maske.
16 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Beispiels einer Maske, in der die Linsen nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der Mitte der Maske gebildet sind.
17 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration einer zweiten Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
18 ist ein Ablaufplan zum Erläutern eines Herstellungsprozesses, der durch die in 17 gezeigte Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung auszuführen ist.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beispielkonfiguration eines Allzweck-Personalcomputers.
20 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Beispielkonfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt.
21 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition von Detektoren für externe Informationen und Abbildungseinheiten zeigt.

ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Das Folgende ist eine ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es wird darauf hingewiesen, dass in dieser Spezifikation und den Zeichnungen Komponenten mit den im Wesentlichen gleichen funktionalen Konfigurationen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre Erläuterung nicht wiederholt wird.
Das Folgende ist eine Beschreibung der Art und Weise zum Ausführen der vorliegenden Technologie. Die Erläuterung wird in der folgenden Reihenfolge vorgenommen.

1. Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung
2. Erste Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung
3. Zweite Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß ersten vorliegenden Offenbarung
4. Beispiele, in denen Prozesse durch Software ausgeführt werden
5. Beispielhafte Anwendungen auf mobile Strukturen

<<1. Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung>>
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 eine Beispielkonfiguration einer Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass 1 eine seitliche Querschnittsansicht einer Abbildungsvorrichtung 11 ist.
Die Abbildungsvorrichtung 11 in 1 ist eine sogenannte linsenlose Kamera und weist eine Maske 31, ein Abbildungselement 32, eine Rekonstruktionseinheit 33 und eine Ausgabeeinheit 34 auf.
Die Maske 31 besitzt eine plattenförmige Konfiguration, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das auf der Stufe vor dem Abbildungselement 32 vorgesehen ist. Beispielsweise weist die Maske 31, wie in 2 gezeigt ist, Transmissionsbereiche 41, in denen lichtkondensierende Elemente, die mit Linsen, Fresnel-Zonenplatten (FZPs) oder dergleichen gebildet sind, in lochartigen Öffnungen vorgesehen sind, die einfallendes Licht durchlassen, und einen Nicht-Transmissionsbereich 42, der kein Transmissionsbereich ist und gegen Licht abgeschirmt ist, auf.
Wenn die Maske 31 einfallendes Licht empfängt, das Licht von einer Objektoberfläche (einer Oberfläche, auf die Licht, das von einem dreidimensionalen Objekt abgestrahlt wird, tatsächlich gerichtet ist) G1 ist, die durch eine optische Achse AX gekennzeichnet ist, lässt die Maske 31 das einfallende Licht durch die lichtkondensierenden Elemente, die in den Transmissionsbereichen 41 vorgesehen sind, hindurch treten, um das gesamte von der Objektoberfläche G1 einfallende Licht zu modulieren, das einfallende Licht in moduliertes Licht umzusetzen und das Abbildungselement 32 zu veranlassen, das umgesetzte modulierte Licht zu empfangen und abzubilden.
Das Abbildungselement 32 ist mit einem mit Komplementärmetalloxidhalbleiter-Bildsensor (CMOS-Bildsensor) oder Bildsensor mit ladungsgekoppelter Vorrichtung (CCD-Bildsensor) gebildet, nimmt ein Bild auf, das mit moduliertem Licht, das durch die Maske 31 erhalten wird, die das von der Objektoberfläche G1 einfallende Licht moduliert, gebildet ist, und gibt das aufgenommene Bild als Bild G2, das mit einem pixelbasierten Signal gebildet ist, an die Rekonstruktionseinheit 33 aus.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Maske 31 eine Größe besitzt, die wenigstens die gesamte Oberfläche des Abbildungselements 32 bedeckt, und dass grundsätzlich nur Licht, das moduliert wird, während es durch die Maske 31 hindurch tritt, durch das Abbildungselement 32 empfangen wird.
Ferner sind die in der Maske 31 gebildeten Transmissionsbereiche 41 größer als wenigstens die Pixelgröße des Abbildungselements 32. Darüber hinaus ist zwischen dem Abbildungselement 32 und der Maske 31 ein Spalt mit einem sehr geringen Abstand d gelassen.
Beispielsweise, wie in dem oberen linken Abschnitt von 3 gezeigt ist, durchläuft einfallendes Licht aus den Punktlichtquellen PA, PB und PC auf der Objektoberfläche G1 die Maske 31 und wird als Lichtstrahlen der Lichtstärken a, b und c an den Positionen Pa, Pb bzw. Pc auf dem Abbildungselement 32 empfangen.
Wie im oberen linken Abschnitt von 3 gezeigt ist, besitzt die Detektionsempfindlichkeit jedes Pixels eine von dem Einfallswinkel abhängige Richtcharakteristik, da das einfallende Licht durch die in der Maske 31 gebildeten Transmissionsbereiche 41 moduliert ist. Die Detektionsempfindlichkeit jedes Pixels, die die hier genannte Richtcharakteristik aufweist, bedeutet, dass die Lichtempfangsempfindlichkeitseigenschaften abhängig von dem Einfallswinkel des einfallenden Lichts mit den Bereichen auf dem Abbildungselement 32 variieren.
Das heißt, in einem Fall, in dem angenommen ist, dass die Lichtquelle, die die Objektoberfläche G1 bildet, eine Punktlichtquelle ist, treten Lichtstrahlen mit der gleichen Lichtstärke, die von der gleichen Punktlichtquelle emittiert werden, in das Abbildungselement 32 ein. Der Einfallswinkel variiert jedoch mit jedem Bereich auf der Abbildungsfläche des Abbildungselements 32, da die Lichtstrahlen durch die Maske 31 moduliert werden. Ferner ändert die Maske 31 den Einfallswinkel des einfallenden Lichts in Abhängigkeit von den Bereichen auf dem Abbildungselement 32, um Lichtempfangsempfindlichkeitseigenschaften, die Einfallswinkel-Richtcharakteristiken sind, zu erreichen. Selbst Lichtstrahlen mit der gleichen Lichtstärke werden in den jeweiligen Bereichen auf dem Abbildungselement 32 durch die Maske 31, die an der Stufe vor der Abbildungsfläche des Abbildungselements 32 vorgesehen ist, mit unterschiedlicher Empfindlichkeit detektiert, und in den jeweiligen Bereichen werden Detektionssignale mit unterschiedlichen Detektionssignalpegeln detektiert.
Insbesondere werden, wie im oberen rechten Abschnitt von 3 gezeigt, werden die Detektionssignalpegel DA, DB bzw. DC der Pixel an den Positionen Pa, Pb bzw. Pc auf dem Abbildungselement 32 durch die folgenden Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückt. Es wird darauf hingewiesen, dass in den Gleichungen (1) bis (3) in 3 die vertikale Beziehung gegenüber derjenigen unter den Positionen Pa, Pb und Pc auf dem Abbildungselement 32 in 3 umgekehrt ist. $DA = α 1 \times a + β 1 \times b + γ 1 \times c$
$DB = α2 \times a + β2 \times b + γ2 \times c$
$DC = α3 \times a + β3 \times b + γ3 \times c$
Hier ist α1 der Koeffizient für den Detektionssignalpegel a, der in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PA auf der Objektoberfläche G1, der an der Position Pa auf dem Abbildungselement 32 wiederherzustellen ist, eingestellt ist.
Außerdem ist β1 der Koeffizient für den Detektionssignalpegel b, der in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PB auf der Objektoberfläche G1, der an der Position Pa auf dem Abbildungselement 32 wiederherzustellen ist, eingestellt ist.
Ferner ist γ1 der Koeffizient für den Detektionssignalpegel c, der in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PC auf der Objektoberfläche G1, der an der Position Pa auf dem Abbildungselement 32 wiederherzustellen ist, eingestellt ist.
Dementsprechend gibt (α1 × a) in dem Detektionssignalpegel DA den Detektionssignalpegel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PA an der Position Pa an.
Außerdem gibt (β1 × b) in dem Detektionssignalpegel DA den Detektionssignalpegel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PB an der Position Pa an.
Ferner gibt (γ1 × c) in dem Detektionssignalpegel DA den Detektionssignalpegel eines Lichtstrahls aus der Punktlichtquelle PC an der Position Pa an.
Deshalb wird der Detektionssignalpegel DA als der kombinierte Wert ausgedrückt, der durch Multiplizieren der jeweiligen Komponenten der Punktlichtquellen PA, PB und PC an der Position Pa mit den Koeffizienten α1, β1 und γ1 erhalten wird. Nachstehend werden die Koeffizienten α1, β1 und γ1 gemeinsam als eine Koeffizientengruppe bezeichnet.
Auf ähnliche Weise entspricht für den Detektionssignalpegel DB in der Punktlichtquelle Pb die Koeffizientengruppe aus α2, β2 und γ2 der Koeffizientengruppe aus α1, β1 bzw. γ1 für den Detektionssignalpegel DA in der Punktlichtquelle PA. Außerdem entspricht für den Detektionssignalpegel DC in der Punktlichtquelle Pc die Koeffizientengruppe aus α3, β3 und γ3 der Koeffizientengruppe aus α1, β1 bzw. γ1 für den Detektionssignalpegel DA in der Punktlichtquelle Pa.
Die Detektionssignalpegel der Pixel an den Positionen Pa, Pb und Pc sind jedoch Werte, die durch die Summe der Produkte aus den Koeffizienten und den Lichtstärken a, b und c der aus den jeweiligen Punktlichtquellen PA, PB und PC emittierten Lichtstrahlen ausgedrückt werden. Daher werden die Lichtstärken a, b und c der aus den jeweiligen Punktlichtquellen PA, PB und PC emittierten Lichtstrahlen gemischt, und diese Detektionssignalpegel unterscheiden sich von denen, bei denen ein Bild des Objekts gebildet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass das Bild, das aus den Detektionssignalpegeln DA, DB und DB der Pixel an den Positionen Pa, Pb und Pc gebildet wird, dem Bild G2 in 1 entspricht.
Das heißt, es werden simultane Gleichungen mit der Koeffizientengruppe aus α1, β1 und γ1, der Koeffizientengruppe aus α2, β2 und γ2, der Koeffizientengruppe aus α3, β3 und γ3 und den Detektionssignalpegeln DA, DB und DC gebildet, und die Lichtstärken a, b und c werden aufgelöst, so dass die Pixelwerte an den jeweiligen Positionen Pa, Pb und Pc erhalten werden, wie im unteren rechten Abschnitt von 3 gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird ein wiederhergestelltes Bild (endgültiges Bild), das eine Menge von Pixelwerten ist, rekonstruiert und wiederhergestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass dieses rekonstruierte Bild dem Bild G3 in 1 entspricht.
Ferner ändern sich in einem Fall, in dem sich der Abstand zwischen dem Abbildungselement 32 und der Objektoberfläche G1, der im oberen linken Abschnitt von 3 gezeigt ist, ändert, jeweils auch die Koeffizientengruppe aus α1, β1 und γ1, die Koeffizientengruppe aus α2, β2 und γ2 und die Koeffizientengruppe aus α3, β3 und γ3. Wenn diese Koeffizientengruppen geändert werden, kann jedoch ein wiederhergestelltes Bild (endgültiges Bild) der Objektoberfläche in verschiedenen Abständen rekonstruiert werden.
Dementsprechend kann durch Ändern der Koeffizientengruppen in solche, die verschiedenen Abständen entsprechen, durch einmaliges Abbilden ein Bild der Objektoberfläche in verschiedenen Abständen von der Bildaufnahmeposition rekonstruiert werden.
Als ein Ergebnis ist es bei der Abbildung unter Verwendung der in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung 11 nicht notwendig, auf ein Phänomen wie z. B. das sogenannte Defokussieren, bei dem der Brennpunkt in der Bildaufnahme mit einer Abbildungsvorrichtung unter Verwendung einer Linse verschoben wird, zu achten. Solange die Aufnahme so ausgeführt wird, dass das abzubildende Objekt im Sichtfeld bleibt, ist es möglich, durch Ändern der Koeffizientengruppen in Übereinstimmung mit dem Abstand ein Bild der Objektoberfläche in verschiedenen Abständen nach dem Abbilden zu rekonstruieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in dem oberen rechten Abschnitt von 3 gezeigten Detektionssignalpegel nicht die Detektionssignalpegel sind, die einem Bild entsprechen, in dem ein Bild des Objekts gebildet wird. Daher sind die Detektionssignalpegel nicht die Pixelwerte, sondern einfache Beobachtungswerte, und ein mit den Beobachtungswerten gebildetes Bild entspricht dem Bild G2. Ferner sind die im unteren rechten Abschnitt von 3 gezeigten Detektionssignalpegel die Signalwerte der jeweiligen Pixel, die einem Bild entsprechen, in dem ein Bild des Objekts gebildet wird, oder die Werte der jeweiligen Pixel eines wiederhergestellten Bildes (endgültigen Bildes), das auf der Basis des Bildes G2 wiederhergestellt wird. Dementsprechend sind diese Detektionssignalpegel die Pixelwerte. Das heißt, dieses wiederhergestellte Bild (endgültige Bild) der Objektoberfläche G1 entspricht dem Bild G3.
Mit einer solchen Konfiguration kann die Abbildungsvorrichtung 11 als eine sogenannte linsenlose Kamera funktionieren. Als ein Ergebnis ist eine Abbildungslinse keine wesentliche Komponente, und somit ist es möglich, die Höhe der Abbildungsvorrichtung zu reduzieren oder die Dicke in Bezug auf die Einfallsrichtung des Lichts in der Konfiguration, die die Abbildungsfunktion realisiert, zu reduzieren. Ferner ist es durch Ändern der Koeffizientengruppen auf verschieden Arten möglich, das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) auf der Objektoberfläche in verschiedenen Abständen zu rekonstruieren und wiederherzustellen.
Es wird darauf hingewiesen, dass nachstehend ein Bild, das durch das Abbildungselement 32 aufgenommen ist und dem Bild G2 entspricht, bevor es rekonstruiert wird, einfach als ein aufgenommenes Bild bezeichnet wird, und ein Bild, das durch eine auf einem aufgenommenen Bild ausgeführte Signalverarbeitung rekonstruiert ist und dem Bild G3 entspricht, als das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) bezeichnet wird. Dementsprechend werden die vorstehend beschriebenen Koeffizientengruppen auf verschiedene Arten verändert, so dass aus einem aufgenommenen Bild ein Bild auf der Objektoberfläche G1 in verschiedenen Abständen als das endgültige Bild rekonstruiert werden kann.
Die Rekonstruktionseinheit 33 besitzt die vorstehend beschriebenen Koeffizientengruppen, rekonstruiert das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) (das Bild G3 in 1) auf der Basis des aufgenommenen Bildes (des Bildes G2 in 1), das durch das Abbildungselement 32 aufgenommen wurde, unter Verwendung der Koeffizientengruppe, die dem Abstand von der Abbildungsposition der Abbildungsvorrichtung 11 zu der Objektoberfläche G1 entspricht, und gibt das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) an die Ausgabeeinheit 34 aus.
Die Ausgabeeinheit 34 führt eine Signalverarbeitung auf dem von der Rekonstruktionseinheit 33 zugeführten endgültigen Bild aus und gibt das verarbeitete endgültige Bild als ein Bildsignal aus.
<Abbildungsprozess durch die in Fig. 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung>
Als Nächstes wird ein Abbildungsprozess, der durch die in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung 11 auszuführen ist, unter Bezugnahme auf den in 4 gezeigten Ablaufplan beschrieben.
In Schritt S11 moduliert die Maske 31 Licht von der Objektoberfläche G1 und bewirkt, dass das Licht in das Abbildungselement 32 eintritt.
In Schritt S12 nimmt das Abbildungselement 32 ein Bild, das mit dem Licht, das Licht von der Objektoberfläche G1 ist und durch die Maske 31 modulierten ist, gebildet ist, auf und gibt das aufgenommene Bild (das dem Bild G2 entspricht) an die Rekonstruktionseinheit 33 aus.
In Schritt S13 rekonstruiert die Rekonstruktionseinheit 33 auf der Basis des aufgenommenen Bildes (das dem Bild G2 entspricht), das durch Aufnehmen des mit dem modulierten Licht, das von dem Abbildungselement 32 ausgegeben wird, erzeugten Bildes erhalten wird, ein Bild unter Verwendung einer vorbestimmten Koeffizientengruppe in Übereinstimmung mit dem Abstand von der Abbildungsposition der Abbildungsvorrichtung 11 zu der Objektoberfläche G1 und gibt das Bild als das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) (das dem Bild G3 entspricht) an die Ausgabeeinheit 34 aus. Das heißt, für das aufgenommene Bild wird das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) durch Bilden und Lösen simultaner Gleichungen unter Verwendung der vorstehend unter Bezugnahme auf die Gleichungen (1) bis (3) beschriebenen Koeffizientengruppen erhalten.
In Schritt S14 führt die Ausgabeeinheit 34 eine Signalverarbeitung aus und gibt ein Bildsignal aus.
Das heißt, durch die Reihe von Prozessen, die vorstehend beschrieben sind, wird unter Verwendung einer Maske, jedoch ohne Verwendung irgendeiner Linse, Modulation ausgeführt, und das endgültige Bild (wiederhergestellte Bild) wird dann unter Verwendung der Koeffizientengruppe rekonstruiert. Somit kann die Höhenreduktion realisiert werden, und Bild in verschiedenen Abständen können durch einmaliges Abbilden rekonstruiert werden.
<<2. Erste Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung>>
<Maskenmuster>
Als Nächstes wird ein Maskenmuster, das ein Layout-Muster der Transmissionsbereiche 41 in der Maske 31 in der in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung 11 ist, beschrieben.
Verschiedene Maskenmuster sind als das Maskenmuster der Maske 31 in der in 1 gezeigten Abbildungsvorrichtung 11 vorgeschlagen worden, und diese vorgeschlagenen Maskenmuster weisen ein als eine Maske mit modifizierten gleichmäßig redundanten Anordnungen (MURA-Maske) bezeichnetes Maskenmuster, ein als eine Maske mit gleichmäßig redundanten Anordnungen (URA-Maske) bezeichnetes Maskenmuster und dergleichen auf. Diese Muster besitzen jeweils eine sich wiederholende Struktur, die als eine zyklisch kodierte Maske bezeichnet wird, und sind Muster, die häufig in der Welt von Abbilden mit codierter Apertur, in der eine Szene unter Verwendung einer Maske rekonstruiert wird, verwendet werden.
Bezüglich einer MURA-Maske und einer URA-Maske siehe Nichtpatentdokument 1.
Ferner sind in der in 2 gezeigten Maske 31 die Transmissionsbereiche 41 über Übereinstimmung mit einem Maskenmuster, das als ein Singer-URA-Muster von URA-Maskenmustern bezeichnet wird, angeordnet.
Bezüglich des Singer-URA-Musters siehe A. Busboom, H. Elders-Boll und H. D. Shotton, „Uniformly redundant arrays“, Experimental Astronomy 8.2 (1998): Seiten 97-123, 1998.
Durch die Verwendung der Maske 31, die auf diese Weise verschiedene Muster aufweisen kann, ist es möglich, ein Szenenbild, das der in 1 dargestellten Objektoberfläche G1 entspricht, zu rekonstruieren.
In der in 2 gezeigten Maske 31 ist das Öffnungsverhältnis des Musters, das die Transmissionsbereiche 41 bildet, 0,9 %, was extrem niedrig ist, und nur wenig Licht durchläuft das Abbildungselement 32. Daher ist das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) schlecht.
Darüber hinaus ist in einem Fall, in dem die Transmissionsbereiche 41 nicht mit einem lichtkondensierenden Element ausgestattet sind und einfache, lochartige Öffnungen sind, das Bild auf dem Abbildungselement 32 aufgrund des starken Einflusses der Beugung unscharf.
Daher sind in den Transmissionsbereichen 41 in der Maske 31 der Abbildungsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Offenbarung lichtkondensierende Elemente wie z. B. Linsen oder Fresnel-Zonenplatten (FZPs) angeordnet. Somit ist der Einfluss der Beugung verringert und die Menge des einfallenden Lichts ist erhöht, so dass ein scharfes Bild auf dem Abbildungselement 32 aufgenommen werden kann.
Zu einem spezifischen Verfahren zum Anordnen von Linsen in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31, die mit einem MURA-Maskenmuster gebildet ist, siehe US 2010/0220212 A.
Da das einfallende Licht, das durch die lichtkondensierenden Elemente in den Transmissionsbereichen 41 durchgelassen wird, auf diese Weise kondensiert ist, kann das S/N verbessert sein.
In einem Fall, in dem die Transmissionsbereiche 41 der Maske 31 in Übereinstimmung mit einem MURA-Muster gebildet sind, ist das Verhältnis des einfallenden Lichts zu der Maske 31 50 %. Wenn jedoch Linsen oder FZPs in Übereinstimmung mit dem Singer-URA-Muster vorgesehen sind, kann das einfallende Licht mit einem Verhältnis, das 50 % übersteigt, verwendet werden, wodurch das S/N höher wird.
<Anpassung der optischen Achsen von Linsen>
In einem Fall jedoch, in dem in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31 lichtkondensierende Elemente wie z. B. Linsen oder FZPs angeordnet sind, tritt dann, wenn das einfallende Licht in jedem lichtkondensierenden Element von der Richtung der optischen Achse nach außen abweicht, gemäß dem vierten Kosinusgesetz eine Abnahme der peripheren Lichtmenge auf, und ferner nimmt auch der Einfluss der Aberration zu. Daher kann die optische Achse eines lichtkondensierenden Elements, das in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31 angeordnet ist, die Abnahme der Bildqualität um einen größeren Betrag reduzieren, wenn die optische Achse näher an der Einfallsrichtung des einfallenden Lichts ist.
Ein Bild in der linsenlosen Kamera, das mit der Abbildungsvorrichtung 11 der vorliegenden Offenbarung gebildet ist, wird wie nachstehend beschrieben rekonstruiert.
Zuerst wird, wie vorstehend beschrieben, in einem Beispiel das von einer Szene abgestrahlte Licht durch Leuchtdichtewerte (die den Detektionssignalpegeln a, b und c von Lichtstrahlen der Lichtstärken a, b und c der Punktlichtquellen PA, PB und PC auf der Objektoberfläche G1 in 3 entsprechen) mehrerer dreidimensionaler Abtastpunkte ausgedrückt, und mehrere Gruppen von Sensorbeobachtungswerten von moduliertem Licht, das über die Maske 31 auf das Abbildungselement 32 projiziert wird (die Detektionssignalpegel DA, DB und DC der Pixel an den Positionen Pa, Pb und Pc auf dem Abbildungselement 32 in 3), werden durch eine Simulation oder dergleichen erhalten.
Als nächstes wird eine Maskenmatrix (Koeffizientengruppen, die die Koeffizienten α1 bis α3, β1 bis β3, γ1 bis γ3 und dergleichen in den vorstehend beschriebenen Gleichungen (1) bis (3) aufweisen), die die Maske 31 repräsentiert, aus den Gruppen der Sensorbeobachtungswerte des modulierten Lichts berechnet.
Dann wird eine inverse Matrix der Matrix, die die Maskenmatrix bildet, die die Koeffizientengruppen aufweist, erhalten.
Als ein Ergebnis wird es möglich, die Leuchtdichtewerte der jeweiligen Abtastpunkte durch Multiplizieren des aufgenommenen Bildes (das dem Bild G2 entspricht), das die Beobachtungswerte bildet, mit der inversen Matrix wiederherzustellen, und somit kann das endgültige Bild (das dem Bild G3 entspricht) rekonstruiert werden.
Wenn die Leuchtdichtewerte (die den Detektionssignalpegeln a, b und c in 3 entsprechen) von Lichtstrahlen, die von P Abtastpunkten in einem dreidimensionalen Raum emittiert werden, als ein Vektor × mit P Elementen des abgestrahlten Lichts ausgedrückt werden und die Beobachtungswerte (die den Detektionssignalpegeln DA, DB und DC der Pixel an den Positionen Pa, Pb und Pc auf dem Abbildungselement 32 in 3 entsprechen) der jeweiligen Pixel in dem zweidimensionalen Abbildungselement 32, das mit N Pixeln gebildet ist, das das Licht empfängt, als ein Szenenbeobachtungswertvektor y mit N Elementen ausgedrückt werden, wird die Beziehung zwischen diesen Vektoren durch die nachstehend gezeigte Gleichung (4) ausgedrückt. $y = Mx$
Hier repräsentiert M eine Transmissionsfunktion, die mit einer Maskenmatrix, die die Modulation der Maske 31 ausdrückt, gebildet ist (die Matrix: eine Matrix aus Koeffizientengruppen, die die Koeffizienten α1 bis α3, β1 bis β3, γ1 bis γ3 und dergleichen in den vorstehend beschriebenen Gleichungen (1) bis (3) aufweist).
Auf der Basis einer solchen Beziehung erhält die Rekonstruktionseinheit 33 den Vektor × des abgestrahlten Lichts durch Multiplizieren des Beobachtungswertvektors y mit der inversen Matrix M^-1 der Maskenmatrix M und rekonstruiert so das wiederhergestellte Bild (endgültige Bild).
Der Beobachtungswertvektor y in Gleichung (4) gibt an, dass die zu beobachtende Szene nur mit Licht, das durch die Maske 31 durchgelassen und moduliert wurde, gebildet ist.
Daher erscheint in einem Fall, in dem Licht von außerhalb der Maske 31 in das Abbildungselement 32 eintritt und die Werte, die die Elemente des Beobachtungswertvektors y bilden, beeinflusst, das Licht von außerhalb der Maske 31 als Rauschen in dem mit dem Beobachtungswertvektor y rekonstruierten Bild.
(Kamerasichtfeld CFOV)
Hier ist ein Kamerasichtfeld CFOV definiert, das mit Einfallswinkeln gebildet ist, die als das endgültige Bild rekonstruiert werden können und durch die Maske 31 in das Bildelement 32 durchgelassen werden, um in das Abbildungselement 32 einzutreten.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Nicht-Transmissionsbereich 42 der Maske 31 gegen einfallendes Licht abgeschirmt ist, jedoch die Transmissionsbereiche 41 an irgendwelchen Positionen auf der Maske 31 angeordnet sein können. Daher ist angenommen dass dann, wenn der Einfallsbereich des einfallenden Lichts berücksichtigt wird, dass die gesamte Oberfläche auf der Maske 31 die Transmissionsbereiche 41 ist.
Das heißt, in einem Fall, in dem nur das einfallende Licht innerhalb des Kamerasichtfelds CFOV durch die Maske 31 moduliert wird, dann in das Abbildungselement 32 eintritt und durch das Abbildungselement 32 als aufgenommenes Bild aufgenommen wird, das endgültige Bild, das auf der Basis dieses aufgenommenen Bildes wiederhergestellt wird, theoretisch kein Rauschen enthält.
In diesem Fall kann das Kamerasichtfeld CFOV wie nachstehend beschrieben definiert sein.
5 zeigt die Beziehung zwischen der Maske 31 und dem Abbildungselement 32, wenn die Linsen 51-1 bis 51-4 als die lichtkondensierenden Elemente jeweils in den Transmissionsbereichen 41-1 bis 41-4 auf der Maske 31 vorgesehen sind.
Hier gibt die Richtung eines Pfeils v1 in 5 eine Einfallsrichtung des einfallenden Lichts in Bezug auf die Maske 31 und das Abbildungselement 32 an. Bei Lichteinfall in der Richtung des Pfeils v1 tritt Licht, das einen Bereich Z11 der Maske 31 durchläuft, in das Abbildungselement 32 ein, und Licht, das den linken Rand des Bereichs Z11 durchläuft, tritt in den linken Rand des Abbildungselements 32 ein.
Daher ist die Richtung des Pfeils v1 der Winkel des Rands nach links in der Zeichnung des Kamerasichtfelds CFOV.
Ähnlich ist, wie in 6 gezeigt, einfallendes Licht in Richtung eines Pfeils v2, der in Bezug auf den Pfeil v1 leicht nach rechts geneigt ist, einfallendes Licht aus einer Richtung, die in Bezug auf das einfallende Licht in Richtung des Pfeils v1 leicht nach rechts geneigt ist, und das Licht, das durch einen Bereich Z12, der eine Position leicht rechts auf der Maske 31 ist, durchgelassen wird, tritt in das Abbildungselement 32 ein.
Wenn der Einfallswinkel weiterhin allmählich nach rechts geneigt ist, wie in 6 gezeigt, tritt das durch einen Bereich ZN der Maske 31 durchgelassene Licht dann in das Abbildungselement 32 ein, und einfallendes Licht in Richtung eines Pfeils vN am rechten Rand durchläuft den rechten Rand der Maske 31 und tritt in den rechten Rand des Abbildungselements 32 ein, wie in 7 gezeigt ist.
Daher ist die Richtung des Pfeils vN der Winkel des Rands nach rechts in dem Kamerasichtfeld CFOV.
Aus diesen Tatsachen ergibt sich, dass der Bereich der einfallenden Lichtstrahlen, die in das Bildelement 32 eintreten, unter den einfallenden Lichtstrahlen, die durch die Maske 31 durchgelassen werden, der Bereich von der Richtung des Pfeils v1 bis zu der Richtung eines Pfeils vN' ist, und dieser Bereich ist das Kamerasichtfeld CFOV. Hier ist die Richtung des Pfeils vN' eine Richtung parallel zur Richtung des Pfeils vN. Dementsprechend kann man sicher sagen, dass das Kamerasichtfeld CFOV auch der Bereich von der Richtung des Pfeils v1 bis zu der Richtung des Pfeils vN ist.
Das heißt, das Kamerasichtfeld CFOV kann als der Bereich der Einfallsrichtung des einfallenden Lichts, das die Maske 31 durchlaufen und in das Abbildungselement 32 eintreten kann, definiert sein.
(Lokales Sichtfeld LFOV jeder Linse)
Als Nächstes wird ein lokales Sichtfeld LFOV jeder Linse 51 als der Bereich des einfallenden Lichts, das die Linse 51 durchläuft und in das Abbildungselement 32 eintritt, definiert.
Wie bei der Linse 51-3 des Transmissionsbereichs 41-3 in 8 ist der Bereich des einfallenden Lichts, das die Linse 51-3 durchläuft und in das Abbildungselement 32 eintritt, zwischen der Richtung eines Pfeils V3-1 und der Richtung eines Pfeils V3-2, in der Licht in Randabschnitte des Abbildungselements 32 eintreten kann.
Hier ist der Bereich von der Richtung des Pfeils V3-1 bis zu der Richtung des Pfeils V3-2 als das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV der Linse 51-3 definiert. Das heißt, an der Linse 51-3 kann irgendein einfallendes Licht innerhalb des Bereichs von der Richtung des Pfeils V3-1 bis zu der Richtung des Pfeils V3-2, der das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV ist, in das Abbildungselement 32 eintreten.
Wie vorstehend beschrieben ist jedoch in dem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV in 8 einfallendes Licht von außerhalb des Kamerasichtfelds CFOV lediglich Rauschen in dem zu rekonstruierenden endgültigen Bild.
Das heißt, an der Linse 51-3 kann einfallendes Licht in dem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV, das mit dem Bereich von der Richtung des Pfeils V3-1 bis zu der Richtung des Pfeils V3-2 gebildet ist, veranlasst werden, in das Bildelement 32 einzutreten. In einem Fall jedoch, in dem der gesamte Bereich auf der Maske 31, in dem andere Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) angeordnet sein könnten, berücksichtigt wird, kann Licht in einem Bereich außerhalb des Kamerasichtfelds CFOV, in dem Licht die Maske 31 durchlaufen und in das Abbildungselement 32 eintreten kann, nicht in das Abbildungselement 32 eintreten.
Daher ist in jeder der Linsen 51, die in allen Transmissionsbereichen 41 auf der Maske angeordnet sind, ein geeigneter Bereich des einfallenden Lichts der Bereich, der zum Kamerasichtfeld CFOV in jedem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV gehört, oder ist der gemeinsame Bereich zwischen jedem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV und dem Kamerasichtfeld CFOV.
Im Fall der Linse 51-3 in 9 ist der zu dem Kamerasichtfeld CFOV gehörende Bereich in dem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV der Bereich von der Richtung des Pfeils v3-1 bis zu der Richtung eines Pfeils vN" .
Es wird darauf hingewiesen, dass das Kamerasichtfeld CFOV, das auf der optischen Achse der Linse 51-3 in 9 zentriert ist, der Bereich von der Richtung eines Pfeils v1' bis zu der Richtung des Pfeils vN'' ist, und die Richtung des Pfeils v1' und die Richtung des Pfeils vN'' parallel zu der Richtung des Pfeils v1 bzw. zur Richtung des Pfeils vN sind.
Daher ist der Bereich, der zu dem Kamerasichtfeld CFOV in dem anfänglichen lokalen Sichtfeld ILFOV, das der Bereich von der Richtung des Pfeils v3-1 bis zu der Richtung des Pfeils vN (vN'') im Fall der Linse 51-3 in 9 ist, gehört, als das lokale Sichtfeld LFOV eingestellt.
Dieses lokale Sichtfeld LFOV ist für jede der Linsen 51 eingestellt.
<Linsenoptimierung basierend auf dem lokalen Sichtfeld LFOV>
Auf der Basis des für jede der Linsen 51 eingestellten lokalen Sichtfelds LFOV können die Linsen 51 angepasst und optimiert werden, und somit kann die Bildqualität des zu rekonstruierenden endgültigen Bilds verbessert werden.
Als eines der Verfahren zum Ausführen der Optimierung durch Anpassen einer Linse 51 unter Verwendung des lokalen Sichtfelds LFOV ist ein Verfahren vorhanden, durch das die Linse 51 geneigt angeordnet wird, so dass die Mittenrichtung des lokalen Sichtfelds LFOV (diese Richtung wird nachstehend auch als die LFOV-Mittenrichtung bezeichnet) an der optischen Achse der Linse 51 ausgerichtet ist.
Das heißt, im Fall der Linse 51-3 ist die Richtung, die den Winkel, der das lokale Sichtfeld LFOV bildet, in zwei gleiche Teile teilt, die LFOV-Mittenrichtung Lx, wie in 10 gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird für jede Linse 51 die LFOV-Mittenrichtung Lx erhalten, und die Linse 51 ist geneigt und so angeordnet, dass die LFOV-Mittenrichtung Lx an der optischen Achse der Linse 51 ausgerichtet ist. Somit kann das Layout der Linsen 51 für das lokale Sichtfeld LFOV optimiert sein.
Das heißt, der obere Abschnitt von 11 stellt einen Fall dar, in dem Transmissionsbereiche 41-11 bis 41-15 in der Maske 31 vorgesehen sind und Linsen 51-11 bis 51-15 in den jeweiligen Transmissionsbereichen so angeordnet sind, dass beispielsweise ihre optischen Achsen senkrecht zur Oberfläche der Maske 31 werden.
In einem Fall, in dem die jeweiligen Linsen 51-11 bis 51-15 wie in dem oberen Abschnitt von 11 gezeigt angeordnet sind, können, wenn die jeweiligen lokalen Sichtfelder LFOV erhalten werden, die LFOV-Mittenrichtungen Lx11 bis Lx15 für die jeweiligen lokalen Sichtfelder LFOV erhalten werden.
Mit dieser Anordnung, die durch die Linsen 51'-11 bis 51'-15 in dem unteren Abschnitt von 11 angegeben ist, kann die Optimierung durch Neigen der Richtungen der optischen Achsen der Linsen 51-11 bis 51-15, so dass sie jeweils an der LFOV-Mittenrichtung Lx11 bis Lx15 ausgerichtet sind, ausgeführt werden.
Dadurch wird die Orientierung jeder Linse 51 so angepasst, dass die optische Achse jeder Linse 51 an der LFOV-Mittenrichtung Lx des lokalen Sichtfelds LFOV jeder Linse 51 ausgerichtet ist, und somit ist eine Optimierung ausgeführt. In diesem Fall ist die optische Achse jeder Linse 51 an der LFOV-Mittenrichtung Lx, die die Mittenrichtung des lokalen Sichtfelds LFOV ist, das ein Bereich ist, in dem Licht in das Abbildungselement 32 eintreten kann, ausgerichtet. Somit ist es möglich, die Abnahme der peripheren Lichtmenge und den Einfluss der Aberration, die von dem Abstand zur Mitte der optischen Achse der Linse 51 abhängen, zu minimieren.
<Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform>
Als Nächstes ist eine Beispielkonfiguration der ersten Ausführungsform einer Einrichtung, die die Abbildungsvorrichtung 11, die die Maske 31 aufweist, in der die Installationsrichtungen der Linsen 51 wie vorstehend beschrieben angepasst sind, herstellt, unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Eine Herstellungseinrichtung 101 in 12 weist eine Maskenerzeugungseinheit 111, die die Maske 31 erzeugt, und eine Montageeinheit 112, die die Abbildungsvorrichtung 11 durch Befestigen der durch die Maskenerzeugungseinheit 111 erzeugten Maske 31 montiert, auf.
Die Maskenerzeugungseinheit 111 bildet die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 in der Maske 31 und ordnet ferner die Linsen 51 in den Transmissionsbereichen 41 an, wobei die Linsen 51 in der optimierten Richtung geneigt sind. Die auf diese Weise erzeugte Maske 31 wird an die Montageeinheit 112 ausgegeben.
Dabei passt die Maskenerzeugungseinheit 111, wenn sie die Linsen 51 in den jeweiligen Transmissionsbereichen 41 wie vorstehend beschrieben anordnet, die Orientierung jeder Linse 51 so an, dass die Differenz zwischen der optischen Achse jeder Linse 51 und der LFOV-Mittenrichtung Lx des lokalen Sichtfelds LFOV jeder Linse 51 minimiert ist.
Mit dieser Anordnung sind die Linsen 51 in dem optimierten Zustand in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31 angeordnet. Somit ist es möglich, die Abnahme der peripheren Lichtmenge und den Einfluss der Aberration, die von dem Abstand von der Mitte der optischen Achse jeder Linse 51 abhängen, zu minimieren.
Die Montageeinheit 112 befestigt die von der Maskenerzeugungseinheit 111 zugeführte Maske 31, das Abbildungselement 32, die Rekonstruktionseinheit 33 und die Ausgabeeinheit 34 aneinander an und montiert so die in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung 11 und gibt sie aus.
(Maskenerzeugungseinheit in Fig. 12)
Insbesondere weist die Maskenerzeugungseinheit 111 eine Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 und eine Linsenbefestigungseinheit 122 auf.
Die Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 passt die Richtung der optischen Achse jeder der in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31 angeordneten Linsen 51 durch die vorstehend beschriebene Technik auf der Basis der Linsenspezifikation, der Informationen über das Linsen-Layout, der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation und der Maskenspezifikation an. Die Informationen über die Richtung der optischen Achse und Informationen über das Linsen-Layout werden dann als Anpassungsergebnisse an die Linsenbefestigungseinheit 122 ausgegeben.
Die Linsenbefestigungseinheit 122 bildet die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 in der Maske 31 auf der Basis der von der Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 zugeführten Informationen über das Linsen-Layout. In jedem der gebildeten Transmissionsbereiche 41 passt die Linsenbefestigungseinheit 122 dann die optische Achse der Linse 51 auf der Basis der von der Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 zugeführten Informationen über die Richtung der optischen Achse an, ordnet die Linsen 51 an, stellt die Maske 31 fertig und gibt die Maske 31 zu der Montageeinheit 112 aus.
(Linsenanordnungsanpassungseinheit in Fig. 12)
Indessen weist die Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 eine ILFOV-Berechnungseinheit 131, eine CFOV-Berechnungseinheit 132, eine LFOV-Berechnungseinheit 133, eine LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 und eine Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse auf.
Die ILFOV-Berechnungseinheit 131 berechnet das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV jeder Linse 51, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, auf der Basis der Linsenspezifikation, des Linsen-Layout, der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung und der Sensorspezifikation und gibt das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 133 aus.
Hier ist die Linsenspezifikation beispielsweise Informationen über die Blende und die Brennweite der Linsen 51. Außerdem ist das Linsen-Layout beispielsweise Layout-Informationen über die Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 auf der Maske 31 jeweils angeordnet sind. Ferner sind die Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung Information über die relative Positionsbeziehung zwischen der Maske 31 und dem Abbildungselement 32 als einem Sensor und sind beispielsweise Informationen über die Abweichung der Mittenposition und den Abstand zwischen der Maske und dem Sensor. Außerdem ist die Sensorspezifikation beispielsweise Informationen über die Form und die Größe des Abbildungselements 32 als einem Sensor.
Die CFOV-Berechnungseinheit 132 berechnet das vorstehend unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Kamerasichtfeld CFOV auf der Basis der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation und der Maskenspezifikation und gibt das Kamerasichtfeld CFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 133 aus.
Hier ist die Maskenspezifikation beispielsweise Informationen über die Form und die Größe der Maske 31.
Die LFOV-Berechnungseinheit 133 berechnet das lokale Sichtfeld LFOV in jeder Linse 51, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, auf der Basis des anfänglichen lokalen Sichtfeldes ILFOV jeder Linse 51, das von der ILFOV-Berechnungseinheit 131 zugeführt wird, und des Kamerasichtfelds CFOV, das von der CFOV-Berechnungseinheit 132 zugeführt wird, und gibt das berechnete lokale Sichtfeld LFOV an die LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 aus.
Die LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 berechnet die LFOV-Mittenrichtung Lx, die die Mittenrichtung des vorstehend unter Bezugnahme auf 10 beschriebenen lokalen Sichtfelds LFOV ist, auf der Basis des lokalen Sichtfelds LFOV jeder Linse 51, das von der LFOV-Berechnungseinheit 133 zugeführt wird, und gibt die LFOV-Mittenrichtung Lx an die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse aus.
Die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse passt die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 auf der Basis der LFOV-Mittenrichtung Lx jeder Linse 51, die von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 zugeführt wird, an und führt Informationen über die angepasste Richtung der optischen Achse Linse der Linsenbefestigungseinheit 122 zu.
Insbesondere berechnet die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse eine Bewertungsfunktion, die mit der Differenz zwischen der von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 zugeführten LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 51 und der Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 gebildet wird, und passt die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 so an, dass die Bewertungsfunktion minimiert wird. Die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse gibt dann Informationen über die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51, die so angepasst ist, dass die Bewertungsfunktion minimiert ist, an die Linsenbefestigungseinheit 122 aus.
Mit dieser Anordnung bildet die Linsenbefestigungseinheit 122 die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 in der Maske 31 in Übereinstimmung mit der Maskenspezifikation und ordnet eine Linse 51 in jedem der Transmissionsbereiche 41 auf der Basis der Informationen über die angepasste Richtung der optischen Achse, die von der Einheit 135 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse der Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 zugeführt werden, an, so dass die optische Achse der Linse 51 beispielsweise wie im unteren Abschnitt von 11 gezeigt orientiert ist. Somit ist die Maske 31 fertiggestellt und wird an die Montageeinheit 112 ausgegeben.
<Abbildungsvorrichtungs-Herstellungsprozess, der durch die in Fig. 12 gezeigte Herstellungseinrichtung auszuführen ist>
Als Nächstes ist der durch die in 12 gezeigte Herstellungseinrichtung 101 auszuführende Prozess zum Herstellen der Abbildungsvorrichtung 11 unter Bezugnahme auf einen in 13 gezeigten Ablaufplan beschrieben.
In Schritt S51 berechnet die ILFOV-Berechnungseinheit 51 das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV jeder Linse 51 auf der Basis der Linsenspezifikation, des Linsen-Layout, der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung und der Sensorspezifikation und gibt das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 133 aus.
In Schritt S52 berechnet die CFOV-Berechnungseinheit 132 das Kamerasichtfeld CFOV auf der Basis der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation und der Maskenspezifikation und gibt das Kamerasichtfeld CFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 133 aus.
In Schritt S53 berechnet die LFOV-Berechnungseinheit 133 das lokale Sichtfeld LFOV jeder Linse 51 auf der Basis des anfänglichen lokalen Sichtfeldes ILFOV jeder Linse 51, das von der ILFOV-Berechnungseinheit 131 zugeführt wird, und des Kamerasichtfelds CFOV, das von der CFOV-Berechnungseinheit 132 zugeführt wird, und gibt das lokale Sichtfeld LFOV jeder Linse an die LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 aus.
In Schritt S54 berechnet die LFOV-Mittenberechnungseinheit die LFOV-Mittenrichtung, die die Mittenrichtung des lokalen Sichtfelds LFOV ist, auf der Basis des lokalen Sichtfelds LFOV jeder Linse 51, das von der LFOV-Berechnungseinheit 133 zugeführt wird, und gibt die LFOV-Mittenrichtung an die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse aus.
In Schritt S55 berechnet die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse eine Bewertungsfunktion, die mit der Differenz zwischen der von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 zugeführten LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 51 und der Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 gebildet wird, und passt die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 so an, dass die Bewertungsfunktion minimiert wird.
Das heißt, in der Praxis passt die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse die Richtung der optischen Achse der Linse so an, dass die LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 51, die von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 zugeführt wird, im Wesentlichen mit der Richtung der optischen Achse der Linse 51 übereinstimmt.
Die Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse gibt dann Informationen über die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51, die so angepasst ist, dass die minimiert ist, an die Linsenbefestigungseinheit 122 aus.
In Schritt S56 bildet die Linsenbefestigungseinheit 122 die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 in der Maske 31, passt die optische Achse der Linse 51 in jedem der Transmissionsbereiche 41 auf der Basis der Informationen über die angepasste Richtung der optischen Achse jeder Linse 51, die von der Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse der Linsenanordnungsanpassungseinheit 121 zugeführt sind, an, ordnet die Linsen 51 in den Transmissionsbereichen 41 an, um die Maske 31 fertigzustellen, und gibt die Maske 31 an die Montageeinheit 112 aus.
In Schritt S57 befestigt die Montageeinheit 112 die Maske 31 mit den in den Transmissionsbereichen 41 angeordneten Linsen 51, das Abbildungselement 32, die Rekonstruktionseinheit 33 und die Ausgabeeinheit 34 aneinander, wobei die optischen Achsen der jeweiligen Linsen 51 so angepasst sind, dass die jeweiligen Bewertungsfunktionen minimiert sind. Auf diese Weise wird die Abbildungsvorrichtung 11 fertiggestellt.
Durch die vorstehend genannten Prozesse können die in den Transmissionsbereichen 41 der Maske 31 angeordneten Linsen 51 die Verringerung der peripheren Lichtmenge und den Einfluss der Aberration, die von dem Abstand von der Mitte der optischen Achse jeder Linse 51 abhängen, minimieren.
Als ein Ergebnis können die Linsen 51 als lichtkondensierende Elemente, die die Transmissionsbereiche 41 der Maske 31, die in der als linsenlose Kamera funktionierenden Abbildungsvorrichtung 11 verwendet wird, bilden, auf geeignete Weise angepasst werden, und die Bildqualität des endgültigen Bildes, das auf der Basis der auf das Abbildungselement 32 projizierten Beobachtungswerte zu rekonstruieren ist, kann verbessert werden.
<<2-1. Erste Modifikation>>
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 angepasst, ohne die Größe der Linse 51 zu verändern, um die Verringerung der peripheren Lichtmenge und den Einfluss der Aberration, die von dem Abstand von der Mitte der optischen Achse abhängen, zu reduzieren. Der Durchmesser jeder Linse 51 kann jedoch in Übereinstimmung mit dem Abstand von der Mittenposition der Maske 31 vergrößert werden, um die einfallende Lichtmenge zu erhöhen und das S/N in dem Bild zu verbessern.
Das heißt, wie durch eine Maske 31" in dem unteren Abschnitt von 14 angegeben, die Linsen können beispielsweise so angeordnet sein, dass eine Linse 51'', die sich näher an einem Randabschnitt befindet, einen größeren Winkel in Bezug auf die Richtung der optischen Achse und einen größeren Durchmesser aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass der obere Abschnitt von 14 eine Maske 31, in der die Linsen 51-21 bis 51-25 vor der Anpassung angeordnet sind, zeigt, während der untere Abschnitt die Maske 31" nach der Anpassung und ein Beispiel, in dem die Linsen 51''-21 bis 51''-25 so angeordnet sind, dass eine Linse, die näher an einem Randabschnitt der Maske 31" ist, einen größeren Winkel in Bezug auf die Richtung der optischen Achse aufweist und einen größeren Durchmesser aufweist, zeigt.
Das heißt, in der Maske 31" in 14 sind die Richtungen der optischen Achsen der jeweiligen Linsen 51''-21 bis 51''-25 geneigt und so angeordnet, dass die Unterschiede zu den jeweiligen LFOV-Mittenrichtungen Lx21 bis Lx25 minimiert sind oder die jeweiligen Richtungen der optischen Achsen im Wesentlichen an den LFOV-Mittenrichtungen Lx21 bis Lx25 ausgerichtet sind.
Indessen wird in der Maske 31 in 14 der maximale Winkel (das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV) in Bezug auf die optische Achse größer, wenn die Linse 51 ein größeres lokales Sichtfeld LFOV aufweist und näher an der Mitte der Maske 31 ist. Daher wird der Einfluss der Aberration größer.
Andererseits ist bei einer Linse 51, das ein kleineres lokales Sichtfeld LOV aufweist und näher an einem Randabschnitt weg von der Mitte der Maske 31 ist, nur Licht in der Nähe der optischen Achse wirksam, und dementsprechend ist die Linse 51 kaum durch Aberration beeinträchtigt.
Ferner kann eine Linse mit einem größeren Durchmesser normalerweise eine größere Menge an einfallendem Licht empfangen, jedoch ist der Einfluss der Aberration größer.
Deshalb kann, wie durch die Maske 31" im unteren Abschnitt von 14 angegeben, eine Linse 51, die sich näher an einem von der Mittenposition der Maske 31" entfernten Randabschnitt befindet, ein kleineres lokales Sichtfeld LFOV aufweist und kaum von Aberration beeinträchtigt ist, einen größeren Durchmesser aufweisen.
Wenn die im unteren Abschnitt von 14 gezeigte Maske 31" gebildet wird, ist es möglich, ein Bild mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) zu erhalten, indem die Verringerung der peripheren Lichtmenge und der Einfluss der Aberration, die von dem Abstand zur Mitte der optischen Achse abhängen, reduziert und die Menge des einfallenden Lichts erhöht wird.
<<2-2. Zweite Modifikation>>
Obwohl vorstehend ein Beispiel beschrieben worden ist, in dem die Linsen 51 als lichtkondensierende Elemente verwendet werden, können die lichtkondensierenden Elemente auch andere Elemente als die Linsen 51 sein, und können beispielsweise Fresnel-Zonenplatten (FZPs) sein.
Das heißt, unter den FZPs werden die Formen der FZPs so variiert, dass eine optisch optimale Fokussierung erreicht werden kann, ähnlich den Linsen 51 mit geneigten optischen Achsen.
Insbesondere werden, wie in dem linken Abschnitt von 15 gezeigt, die Formen der FZPs beispielsweise so variiert, dass die Richtung, in der die Fokussierung erreicht wird (die Richtung wird nachstehend auch als die Fokusrichtung bezeichnet), an der LFOV-Mittenrichtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Struktur zu erhalten, in der die optimale Fokussierung innerhalb des Bereichs des effektiven lokalen Sichtfelds LFOV erreicht werden kann, wie in dem Fall mit den Linsen.
Das heißt, der linke Abschnitt von 15 zeigt die Maske 31 vor der Anpassung, in der herkömmliche FZPs 151-1 bis 151-9 in den Transmissionsbereichen 141-1 bis 141-9 angeordnet sind.
Andererseits zeigt der rechte Abschnitt von 15 eine Maske 31''', in der die Formen der FZPs 151'-1 bis 151'-9 so variiert sind, dass die Fokusrichtung an der LFOV-Mittenrichtung ausgerichtet ist.
Das heißt, die FZPs 151'-1 bis 151'-9 sind, wie durch die Maske 31''' im rechten Abschnitt von 15 angegeben ist, durch Variieren der jeweiligen Mittenpositionen und der Seitenverhältnisse der Kreise gebildet, die die jeweiligen FZPs 151'-1 bis 151'-9 bilden, im Gegensatz zu den FZPs 151-1 bis 151-9 in der Maske 31 im linken Abschnitt von 15.
In dieser Anordnung ist der Winkelbereich, der zur Rekonstruktion eines Bildes erforderlich ist, umso kleiner, je näher er an einem Randabschnitt der Maske 31''' ist. Deshalb variieren die Breiten, die Zwischenräume und die Formen in dem Gitter, das die FZPs 151' bildet.
Ferner wird in einem Fall, in dem die FZPs 151' anstelle der Linsen 51 verwendet sind, das lokale Sichtfeld LFOV kleiner, die Anzahl der Zonen (die Anzahl der Ringe) wird erhöht, und die Durchmesser der FZPs 151' werden größer hergestellt. Somit ist es möglich, den Effekt der Verringerung der peripheren Lichtmenge und den Einfluss der Aberration wie in dem Fall mit den Linsen 51 zu reduzieren.
Zu einem spezifischen Verfahren zum Bilden von FZPs siehe US 7,502,178.
<<3. Zweite Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung>>
Wie vorstehend beschrieben, empfangen lichtkondensierende Elemente wie z. B. die Linsen 51 oder die FZPs 151, die die Maske 31 bilden, kleinere Mengen von einfallendem Licht und sind an größeren Abständen zur optischen Achse stärker von Aberration beeinträchtigt, was nicht vorzuziehen ist.
Außerdem ist das lokale Sichtfeld LFOV in einem lichtkondensierenden Element in der Mitte der Maske 31 größer als in einem lichtkondensierenden Element in der Nähe eines Randabschnitts der Maske 31. Das heißt, dass ein lichtkondensierendes Element, das sich näher an der Mitte der Maske 31 befindet, wahrscheinlicher von einer Verringerung der Lichtmenge und der Aberration beeinträchtigt wird.
Daher kann die Anordnung so angepasst werden, dass die lichtkondensierenden Elemente so weit weg wie möglich von der Mitte der Maske 31 verschoben sind, um den Einfluss der Lichtmengenverringerung und der Aberration zu reduzieren.
Insbesondere wird das Layout der lichtkondensierenden Elemente unter der Bedingung entworfen, dass eine Bildrekonstruktion möglich ist, und es kann, wie für eine Maske 31 im Singer-URA-Muster, wie im linken Abschnitt von 16 gezeigt, beispielsweise eine Anpassung ausgeführt werden, so dass die Transmissionsbereiche 41 wie in der im rechten Abschnitt von 16 gezeigten Maske 31 neu angeordnet werden, während die Bedingung für das Muster im linken Abschnitt von 16 erfüllt ist.
Das heißt, dass etwa sieben Transmissionsbereiche 41 in einem Bereich Z51 in der Nähe der Mitte der Maske 31 im linken Abschnitt von 16 angeordnet sind. In der im rechten Abschnitt von 16 gezeigten Maske 31 sind die Transmissionsbereiche 41 jedoch an Positionen entfernt von dem Bereich in der Nähe der Mitte der Maske 31 neu angeordnet, und nur etwa zwei Transmissionsbereiche 41 sind in einem Bereich Z51', der sich in der Nähe der Mitte befindet und dem Bereich Z51 entspricht, angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Transmissionsbereiche 41 der Maske 31 im linken Abschnitt von 16 wie in der Maske 31 im rechten Abschnitt von 16 gezeigt neu angeordnet, so dass die Transmissionsbereiche 41 nicht in einem Bereich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Nähe der Mitte der Maske 31 angeordnet sind. Somit ist es möglich, den Einfluss der Lichtmengenverringerung und der Aberration, die in den in der Nähe der Mitte der Maske 31 angeordneten Linsen 51 auftreten, zu reduzieren.
<Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform>
Als Nächstes wird eine Beispielkonfiguration der zweiten Ausführungsform einer Einrichtung beschrieben, die die Abbildungsvorrichtung 11 herstellt, die die Maske 31 aufweist, in der die Linsen 51 nicht in der Nähe der Mitte der Maske 31 angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben, und in der ferner die Installationsrichtungen der Linsen 51 angepasst sind, wie unter Bezugnahme auf 17 beschrieben ist.
Eine Herstellungseinrichtung 201 in 17 weist eine Maskenerzeugungseinheit 211, die die Maske 31 erzeugt, und eine Montageeinheit 212, die die Abbildungsvorrichtung 11 durch Befestigen der durch die Maskenerzeugungseinheit 211 erzeugten Maske 31 montiert, auf.
Die Maskenerzeugungseinheit 211 weist grundsätzlich ähnliche Funktionen wie diejenigen der in 12 gezeigten Maskenerzeugungseinheit 111 auf. Die Maskenerzeugungseinheit 211 bildet die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 in der Maske 31 und ordnet die Linsen 51 in den gebildeten Transmissionsbereichen 41 an, um die Maske 31 zu erzeugen und die Maske 31 an die Montageeinheit 212 auszugeben. Dabei ordnet die Maskenerzeugungseinheit 211 die Transmissionsbereiche 41 (die Linsen 51) in der Maske 31 nicht an Positionen innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske 31 an und reduziert so den Einfluss einer Lichtmengenverringerung und Aberration, die in den nahe der Mitte der Maske 31 angeordneten Linsen 51 auftreten. Mit dieser Anordnung kann die Bildqualität des zu rekonstruierenden endgültigen Bildes verbessert werden.
Die Montageeinheit 212 besitzt eine ähnliche Konfiguration wie die in 12 gezeigte Montageeinheit 112. Die Montageeinheit 212 befestigt die von der Maskenerzeugungseinheit 211 zugeführte Maske 31, das Abbildungselement 32, die Rekonstruktionseinheit 33 und die Ausgabeeinheit 34 aneinander an und montiert so die in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung 11 und gibt sie aus.
(Maskenerzeugungseinheit in Fig. 17)
Insbesondere weist die Maskenerzeugungseinheit 211 eine Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 und eine Linsenbefestigungseinheit 222 auf.
Auf der Basis der Linsenspezifikation, der Informationen über das Linsen-Layout, der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation, der Maskenspezifikation und der Informationen über das anfängliche Linsen-Layout ordnet die Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 die Transmissionsbereiche 41 an Positionen, die in einem vorbestimmten Abstand von der Nähe der Mitte der Maske 31 sind, optimal an. Die Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 gibt außerdem das endgültige Linsen-Layout, das Layout-Informationen über die Transmissionsbereiche 41 ist, und Informationen über die Richtung der optischen Achse für jede der Linsen 51, die in den jeweiligen Transmissionsbereichen 41 angeordnet werden sollen, an die Linsenbefestigungseinheit 222 aus.
Die Linsenbefestigungseinheit 222 bildet die Transmissionsbereiche 41 und den Nicht-Transmissionsbereich 42 auf der Basis des endgültigen Linsen-Layouts, das in einem optimierten Zustand, der von der Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 zugeführt wird, bestimmt wird, und passt ferner die optischen Achsen der Linsen 51 auf der Basis von Informationen über die angepassten Richtungen der optischen Achsen der Linsen, die von der Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 zugeführt werden, an. Die Linsenbefestigungseinheit 222 ordnet dann die Linsen 51 in den jeweiligen Transmissionsbereichen 41 an, stellt die Maske fertig und gibt die Maske 31 an die Montageeinheit 112 aus.
(Linsenanordnungsanpassungseinheit in Fig. 17)
Ferner weist die Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 eine Speichereinheit 230 für das anfängliche Linsen-Layout, eine ILFOV-Berechnungseinheit 231, eine CFOV-Berechnungseinheit 232, eine LFOV-Berechnungseinheit 233, eine LFOV-Summenberechnungseinheit 234, eine LFOV-Summenvergleichseinheit 235, eine LFOV-Mittenberechnungseinheit 236, eine Einheit 237 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse, eine Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout, eine Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout, eine Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe und eine Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 auf.
Es wird darauf hingewiesen, dass die ILFOV-Berechnungseinheit 231, die CFOV-Berechnungseinheit 232, die LFOV-Berechnungseinheit 233, die LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 und die Einheit 237 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse jeweils der ILFOV-Berechnungseinheit 131, der CFOV-Berechnungseinheit 132, der LFOV-Berechnungseinheit 133, der LFOV-Mittenberechnungseinheit 134 und der Einheit 135 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse, die in 12 dargestellt sind, ähnlich sind und deshalb hier nicht erläutert sind.
Die Speichereinheit 230 für das anfängliche Linsen-Layout speichert vorab Informationen über das anfängliche Linsen-Layout, d. h. Layout-Informationen über die Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 in der Maske 31 angeordnet werden sollen, und führt die Informationen über das anfängliche Linsen-Layout zu Beginn des Prozesses der Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout und der Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout zu und speichert sie darin.
Die LFOV-Summenberechnungseinheit 234 berechnet eine LFOV-Summe, die die Gesamtsumme der durch die LFOV-Berechnungseinheit 233 berechneten lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 ist, und gibt die LFOV-Summe zusammen mit Informationen über die lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 an die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 aus.
Die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 vergleicht die LFOV-Summe, die die Gesamtsumme der lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 ist, die von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführt wird, mit einem in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherten Minimalwert der LFOV-Summe. Es wird darauf hingewiesen, dass die Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe als anfänglichen Wert einen relativ großen Wert speichert.
Ferner bestimmt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 in einem Fall, in dem die LFOV-Summe, die die Gesamtsumme der lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 ist, die von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführt wird, kleiner ist als der Minimalwert der LFOV-Summe, der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeichert ist, dass ein Bild mit höherer Bildqualität als das aktuelle Layout der Linsen 51 in der Maske 31 rekonstruiert werden kann, und steuert und weist die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 an, die Transmissionsbereiche 41 neu anzuordnen, so dass die Transmissionsbereiche 41 oder die Linsen 51 nicht innerhalb des Bereichs eines vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske 31 angeordnet sind.
Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 auf der Basis des in der Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout gespeicherten Linsen-Layouts ein neues Linsen-Layout (oder ein Layout der Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 angeordnet werden können), so dass die Linsen 51 nicht innerhalb des Bereichs in eines vorbestimmten Abstands von der Mitte der Maske 31 angeordnet sind, während die Bedingungen für die Bildung des Singer-URA-Musters, in dem das endgültige Bild rekonstruiert werden kann, erfüllt sind. Das neue Linsen-Layout wird dann in die Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout geschrieben.
Die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 betrachtet auch die LFOV-Summe zu diesem Zeitpunkt als den Minimalwert der LFOV-Summe und schreibt die LFOV-Summe zusammen mit den lokalen Sichtfeldern LFOV der jeweiligen Linsen 51 über die Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe.
Auf der Basis des neuen Linsen-Layouts, das neu in der Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout gespeichert wurde, berechnen die ILFOV-Berechnungseinheit 231 und die CFOV-Berechnungseinheit 232 das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV und das Kamerasichtfeld CFOV.
Wie vorstehend beschrieben, wird, solange die LFOV-Summe, die die Gesamtsumme der von der LFOV-SummenBerechnungseinheit 234 zugeführten lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 ist, als kleiner als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe bestimmt wird, ein Prozess ähnlich dem vorstehend beschriebenen wiederholt, während der Abstand von der Mittenposition der Maske 31, in der die Transmissionsbereiche 41 (die Linsen 51) nicht angeordnet werden sollen, vergrößert wird.
Das heißt, das lokale Sichtfeld LFOV jeder Linse 51 besitzt einen größeren Wert an einer Position näher an der Mittenposition der Maske 31. Deshalb könnten, wenn die LFOV-Summe, die die Gesamtsumme der lokalen LFOV-Sichtfelder der jeweiligen Linsen 51 ist, groß ist, viele Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) in der Nähe der Mitte der Maske 31 angeordnet sein, und die Bildqualität des endgültigen Bildes nach der Rekonstruktion könnte niedriger als ein vorgegebener Zustand werden.
Dementsprechend wird in einem Fall, in dem die LFOV-Summe kleiner als der Minimalwert der LFOV-Summe ist, die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass die Bildqualität des endgültigen Bildes nach der Rekonstruktion durch eine Neuanordnung der Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) in Verbindung mit einer Erweiterung des Bereichs eines vorbestimmten Abstands von der Mittenposition, in dem kein Transmissionsbereich 41 (Linse 51) angeordnet werden soll, weiter verbessert werden kann. In diesem Fall steuert die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241, um die Neuanordnung der Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) zu wiederholen, während der Bereich innerhalb des vorbestimmten Abstands von der Mittenposition, in dem kein Transmissionsbereich 41 (Linse 51) angeordnet werden soll, allmählich vergrößert wird.
Ferner bestimmt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die LFOV-Summe größer als der Minimalwert der LFOV-Summe ist und dass die Bildqualität nach der Rekonstruktion niedriger ist als in einem Fall, in dem eine Maske 31 mit einer vorbestimmten Bedingung verwendet wird, dass die Informationen über das Linsen-Layout, die den unmittelbar vorhergehenden Prozess in die Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout durch gespeichert sind, Informationen über ein optimiertes Linsen-Layout sind, liest die Informationen über das Linsen-Layout als die Informationen über das endgültige Linsen-Layout und gibt die Informationen über das endgültige Linsen-Layout zusammen mit Informationen über die lokalen LFOV-Sichtfelder der jeweiligen Linsen 51 an die LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 aus.
Mit anderen Worten kann man sicher sagen, dass die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 das Layout der Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) auf der Basis einer mit der LFOV-Summe gebildeten Bewertungsfunktion anpasst.
Das heißt, die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 steuert die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241, bis die mit der LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion minimiert ist, und erhält die LFOV-Summe als die Bewertungsfunktion, während der Bereich eines vorbestimmten Abstands von der Mitte der Maske 31, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, erweitert wird und wiederholt ein neues Linsen-Layout (ein Layout der Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 angeordnet sein können) erzeugt wird.
Ferner wird , wenn die mit der LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion anzusteigen beginnt, bestimmt, dass die Bewertungsfunktion, die die LFOV-Summe in dem unmittelbar vorhergehenden Linsen-Layout ist (ein Layout der Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 angeordnet sein können), den Minimalwert aufweist, und das unmittelbar vorhergehende Linsen-Layout wird als das endgültige Linsen-Layout ausgegeben.
Die LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 berechnet die LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 51, wenn die Linsen 51 in den Transmissionsbereichen 41 angeordnet sind, auf der Basis der Informationen über das endgültige Linsen-Layout und gibt die LFOV-Mittenrichtung an die Einheit 237 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse aus.
Die Einheit 237 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse passt die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 auf der Basis der LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 236, die von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 zugeführt wird, an und führt Informationen über die angepasste Richtung der optischen Achse jeder Linse 51 der Linsenbefestigungseinheit 222 zu.
<Abbildungsvorrichtungs-Herstellungsprozess, der durch die in Fig. 17 gezeigte Herstellungseinrichtung auszuführen ist>
Als Nächstes ist der durch die in 17 gezeigte Herstellungseinrichtung auszuführende Prozess zum Herstellen der Abbildungsvorrichtung unter Bezugnahme auf einen in 18 gezeigten Ablaufplan beschrieben.
In Schritt S71 gibt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 den Minimalwert der LFOV-Summe, der größerer Wert als ein vorbestimmter Wert ist, in die Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe ein.
In Schritt S72 speichert die Speichereinheit 230 für das anfängliche Linsen-Layout die zuvor darin gespeicherten Informationen über das anfängliche Linsen-Layout in die Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout und in die Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout.
In Schritt S73 berechnet die ILFOV-Berechnungseinheit 231 das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV jeder Linse 51 auf der Basis der Linsenspezifikation, der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation und des Linsen-Layout und gibt das anfängliche lokale Sichtfeld ILFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 233 aus.
In Schritt S74 berechnet die CFOV-Berechnungseinheit 232 das Kamerasichtfeld CFOV auf der Basis der Informationen über die Masken-Sensor-Beziehung, der Sensorspezifikation und der Maskenspezifikation und gibt das Kamerasichtfeld CFOV an die LFOV-Berechnungseinheit 233 aus.
In Schritt S75 berechnet die LFOV-Berechnungseinheit 233 das lokale Sichtfeld LFOV jeder Linse 51 auf der Basis des anfänglichen lokalen Sichtfeldes ILFOV jeder Linse 51, das von der ILFOV-Berechnungseinheit 231 zugeführt wird, und des Kamerasichtfelds CFOV, das von der CFOV-Berechnungseinheit 232 zugeführt wird, und gibt das lokale Sichtfeld LFOV jeder Linse an die LFOV-Summenberechnungseinheit 234 aus.
In Schritt S76 berechnet die LFOV-Summenberechnungseinheit 234 die Gesamtsumme der lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 und gibt eine mit der LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion zusammen mit den lokalen Sichtfeldern LFOV der jeweiligen Linsen 51 an die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 aus.
In Schritt S77 vergleicht die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion mit dem in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherten Minimalwert der LFOV-Summe.
In Schritt S78 bestimmt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235, ob die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion kleiner ist als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe oder nicht.
Wenn in Schritt S78 bestimmt wird, dass die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion kleiner ist als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe, fährt der Prozess zu Schritt S79 fort.
In Schritt S79 bestimmt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235, dass ein Bild mit höherer Bildqualität als das aktuelle Layout der Linsen 51 in der Maske 31 rekonstruiert werden kann, bestimmt das aktuelle Linsen-Layout als das optimale Linsen-Layout und speichert das aktuelle Linsen-Layout in der Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout. Außerdem bestimmt die LFOV-Summenvergleichseinheit 235, dass die mit der LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion zu diesem Zeitpunkt der Minimalwert der LFOV-Summe ist, und schreibt die Bewertungsfunktion, zusammen mit den lokalen Sichtfeldern LFOV der jeweiligen Linsen 51 über die Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe .
In Schritt S80 steuert die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 und weist sie an, den Bereich, in dem die Linsen 51 (Transmissionsbereiche 41) nicht angeordnet werden sollen, auf einen Bereich, der sich von der Mittenposition der Maske 31 um einen vorbestimmten Abstand erstreckt, anzupassen und die Transmissionsbereiche 41 neu anzuordnen.
Es wird darauf hingewiesen, dass in dem anfänglichen Prozess der Bereich, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, nicht eingestellt ist und daher der Bereich eines vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske 31, in dem die Linsen 51 (Transmissionsbereiche 41) nicht angeordnet werden sollen, als der Anfangswert eingestellt ist.
In Reaktion auf diese Anweisung stellt die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 auf der Basis des in der Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout gespeicherten Linsen-Layouts den Bereich, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, in dem vorbestimmten Abstand von der Mitte der Maske 31 ein, während die Bedingungen für das Singer-URA-Muster erfüllt sind. Die Linsen-Layout-Verschiebungseinheit 241 erzeugt dann ein neues Linsen-Layout und schreibt das neue Linsen-Layout über die Speichereinheit 238 für das Linsen-Layout.
Das heißt, der Bereich des vorbestimmten Abstands von der Mitte der Maske 31, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, ist so konstruiert, dass er allmählich erweitert wird, wenn der gleiche Prozess wiederholt wird und wiederholt ein neues Linsen-Layout eingestellt wird.
Der Prozess kehrt dann zu Schritt S73 zurück, und die nachfolgenden Prozesse werden wiederholt.
Das heißt, die Prozesse in den Schritten S73 bis S80 werden wiederholt, bis in Schritt S78 bestimmt wird, dass die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion nicht kleiner ist als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe.
Hier bedeutet die Tatsache, dass Bewertungsfunktion, die die LFOV-Summe ist, die aus der Maske 31, die die in den Transmissionsbereichen 41 angeordneten Linsen 51 aufweist, erhalten wird, in dem aktuellen Zustand kleiner ist als der Minimalwert der LFOV-Summe, dass mit dem aktuellen Linsen-Layout in der Maske 31 ein Bild mit höherer Qualität rekonstruiert werden kann als dem Layout der Linsen 51 in der in dem unmittelbar vorhergehenden Prozess erhaltenen Maske 31, und dass die Möglichkeit besteht, dass die Bewertungsfunktion, die die LFOV-Summe ist, durch weitere Neuanordnung noch kleiner gemacht werden kann.
Daher wird in einem solchen Fall der folgende Prozess wiederholt: während der Bereich des vorbestimmten Abstands von der Mitte der Maske 31, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, allmählich erweitert wird, werden die Transmissionsbereiche 41 (Linsen 51) neu angeordnet, und die mit der LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion wird erhalten und wird mit dem Minimalwert der LFOV-Summe verglichen.
Das heißt, bis bestimmt wird, dass die Bewertungsfunktion, die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildet wird, nicht kleiner ist (oder größer ist) als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe (oder bestimmt wird, dass die Bewertungsfunktion anzusteigen begonnen hat), und bestimmt wird, dass ein Bild mit höherer Bildqualität mit dem unmittelbar vorhergehenden Layout der Linsen 51 in der Maske 31 als mit dem aktuellen Layout der Linsen 51 in der Maske 31 rekonstruiert werden kann, werden die Linsen 51 wiederholt neu angeordnet, während der Bereich des vorbestimmten Abstands von der Mitte der Maske 31, in dem die Linsen 51 nicht angeordnet werden sollen, allmählich erweitert wird.
Falls in Schritt S78 bestimmt wird, dass die mit der von der LFOV-Summenberechnungseinheit 234 zugeführten LFOV-Summe gebildete Bewertungsfunktion nicht kleiner ist (oder größer ist) als der in der Speichereinheit 240 für den Minimalwert der LFOV-Summe gespeicherte Minimalwert der LFOV-Summe, oder falls bestimmt wird, dass mit dem unmittelbar vorhergehenden Layout der Linsen 51 in der Maske 31 ein Bild mit höherer Bildqualität rekonstruiert werden kann, fährt der Prozess zu Schritt S81 fort.
In Schritt S81 liest die LFOV-Summenvergleichseinheit 235 das endgültige Linsen-Layout, das die Informationen über das unmittelbar vorhergehende Layout der Linsen 51 in der Maske 31 ist und in der Speichereinheit 239 für das optimale Linsen-Layout gespeichert ist, liest die entsprechenden darin gespeicherten lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51 und gibt das endgültige Linsen-Layout und die lokalen Sichtfelder LFOV an die LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 aus.
In Schritt S82 berechnet die LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 die LFOV-Mittenrichtungen der jeweiligen Linsen 51 auf der Basis des endgültigen Linsen-Layouts und der lokalen Sichtfelder LFOV der jeweiligen Linsen 51, die von der LFOV-Summenvergleichseinheit 235 zugeführt werden, und gibt die LFOV-Mittenrichtungen an die Einheit 237 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse aus.
Das heißt, hier werden die LFOV-Mittenrichtungen der jeweiligen Linsen 51, die in den jeweiligen Transmissionsbereichen 41 in einem optimalen Zustand in der Maske 31 angeordnet sind, berechnet.
In Schritt S83 berechnet die Einheit 237 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse eine Bewertungsfunktion, die mit den Differenzen zwischen der von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 zugeführten LFOV-Mittenrichtungen der jeweiligen Linsen 51 und den Richtungen der optischen Achse der jeweiligen Linsen 51 gebildet wird, und passt die Richtungen der optischen Achse der jeweiligen Linse 51 so an, dass die Bewertungsfunktion minimiert wird.
Das heißt, in der Praxis passt die Einheit 237 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse die Richtungen der optischen Achse der jeweiligen Linsen 51 so an, dass die LFOV-Mittenrichtung jeder Linse 51, die von der LFOV-Mittenberechnungseinheit 236 zugeführt wird, im Wesentlichen mit der Richtung der optischen Achse der Linse 51 übereinstimmt.
Die Einheit 237 zur Anpassung Richtung der optischen Achse der Linse gibt dann Informationen über die Richtung der optischen Achse jeder Linse 51, die so angepasst wurde, dass die Bewertungsfunktion minimiert ist, an die Linsenbefestigungseinheit 222 aus.
In Schritt S84 bildet die Linsenbefestigungseinheit 222 die Transmissionsbereiche 41 an den Positionen, die dem endgültigen Linsen-Layout entsprechen. Die Linsenbefestigungseinheit 222 passt dann die optische Achse jeder Linse 51 auf der Basis der Informationen über die angepasste Richtung der optischen Achse jeder Linse 51, die von der Einheit 237 zur Anpassung der Richtung der optischen Achse der Linse der Linsenanordnungsanpassungseinheit 221 zugeführt werden, an, befestigt die Linsen 51 an den jeweiligen Transmissionsbereichen 41, stellt die Maske 31 fertig und gibt die Maske 31 an die Montageeinheit 212 aus.
In Schritt S85 befestigt die Montageeinheit 212 die Maske 31 mit den jeweiligen in den Transmissionsbereichen 41 in dem optimalen Zustand angeordneten Linsen 51, das Abbildungselement 32, die Rekonstruktionseinheit 33 und die Ausgabeeinheit 34 aneinander, wobei die optischen Achsen der jeweiligen Linsen 51 so angepasst sind, dass die jeweiligen Bewertungsfunktionen minimiert sind. Auf diese Weise wird die in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung 11 fertiggestellt.
Durch die vorstehenden Prozesse können die Linsen 51, die in den Transmissionsbereichen 41 in dem optimierten Zustand angeordnet sind, wobei die Transmissionsbereiche 41, in denen die Linsen 51 angeordnet werden sollen, nicht innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske 31 gebildet sind, den Einfluss einer peripheren Lichtmengenabnahme und Aberration, die von dem Abstand von jeder Mitte der optischen Achse abhängen, minimieren.
Als ein Ergebnis können die lichtkondensierenden Elemente, die die Transmissionsbereiche in der in einer linsenlosen Kamera zu verwendenden Maske bilden, entsprechend angepasst werden, und die Bildqualität des auf der Basis der auf das Abbildungselement projizierten Beobachtungswerte rekonstruierten Bildes kann verbessert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in dem vorstehend beschriebenen Beispiel die Transmissionsbereiche 41 so neu angeordnet sind, dass sie nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der Mittenposition der Maske 31 gebildet sind, und dass die optische Achse für jede Linse 51 so angepasst ist, dass die Differenz zur LFOV-Mittenrichtung minimiert ist. Anstelle der Linsen 51 können jedoch auch FZPs in den Transmissionsbereichen 41 angeordnet sein.
Ferner kann die Anpassung der optischen Achsen der Linsen 51 zum Minimieren der Differenzen von der LFOV-Mittenrichtung weggelassen sein, und es kann nur der Prozess der Neuanordnung der Transmissionsbereiche 41 außerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Mittenposition der Maske 31 ausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Bildqualität des endgültigen Bildes, das rekonstruiert werden soll, auch höher gemacht werden als in einem Fall, in dem einige Transmissionsbereiche 41 in der Nähe der Mittenposition der Maske 31 enthalten sind.
<<4. Beispiele, in denen Prozesse durch Software ausgeführt werden>>
Indessen kann die vorstehend beschriebene Reihe von Prozessen durch Hardware ausgeführt werden, kann jedoch auch durch Software ausgeführt werden. In einem Fall, in dem die Reihe von Prozessen durch Software ausgeführt wird, kann das Programm, das die Software bildet, in einem Computer installiert sein, der in eine Spezialhardware integriert ist, oder sie kann von einem Aufzeichnungsmedium in einen Mehrzweckcomputer oder dergleichen, der beispielsweise durch Installieren verschiedener Arten von Programmen verschiedene Arten von Funktionen ausführen kann, installiert werden.
19 zeigt eine Beispielkonfiguration eines Allzweckcomputers. Dieser Personalcomputer weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 1001 auf. Eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1005 ist über einen Bus 1004 mit der CPU 1001 verbunden. Ein Festwertspeicher (ROM) 1002 und ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 1003 sind mit dem Bus 1004 verbunden.
Eine Eingabeeinheit 1006, eine Ausgabeeinheit 1007, eine Speichereinheit 1008 und eine Kommunikationseinheit 1009 sind mit der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1005 verbunden. Die Eingabeeinheit 1006 ist mit einer Eingabevorrichtung, wie z.B. einer Tastatur oder einer Maus gebildet, über die ein Anwender einen Betriebsbefehl eingibt, die Ausgabeeinheit 1007 gibt ein Bild eines Prozessbedienungsbildschirms oder ein Verarbeitungsergebnis an eine Anzeigevorrichtung aus, die Speichereinheit 1008 ist mit einem Festplattenlaufwerk oder dergleichen, das Programme und verschiedene Arten von Daten speichert, gebildet, und die Kommunikationseinheit 1009 ist mit einem LAN-Adapter oder dergleichen gebildet und führt einen Kommunikationsprozess über ein Netz, das typischerweise das Internet ist, aus. Ein Laufwerk 1010 ist ebenfalls mit der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1005 verbunden. Das Laufwerk 1010 führt das Lesen und Schreiben von Daten auf einem herausnehmbaren Speichermedium 1011, wie z. B. einer Magnetplatte (wie z. B. einer flexiblen Platte), einer optischen Platte (z. B. einem Compact Disc - Festwertspeicher (CD-ROM) oder einer Digital Versatile Disc (DVD)), einer magneto-optischen Platte (z. B. einer Mini Disc (MD)) oder einem Halbleiterspeicher aus.
Die CPU 1001 führt verschiedene Prozesse in Übereinstimmung mit einem Programm, das in dem ROM 1002 gespeichert ist, oder einem Programm, das von dem herausnehmbaren Speichermedium 1011, das eine Magnetplatte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, ein Halbleiterspeicher oder dergleichen ist, gelesen wird, in die Speichereinheit 1008 installiert wird und von der Speichereinheit 1008 in den RAM 1003 geladen wird, aus. Der RAM 1003 speichert außerdem Daten und dergleichen, die die CPU 1001 gegebenenfalls zur Ausführung verschiedener Prozesse benötigt.
In dem Computer mit der oben beschriebenen Konfiguration lädt die CPU 1001 beispielsweise ein in der Speichereinheit 1008 gespeichertes Programm über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1005 und den Bus 1004 in den RAM 1003 und führt das Programm aus, so dass die vorstehend beschriebene Reihe von Prozessen ausgeführt wird.
Das durch den Computer (die CPU 1001) auszuführende Programm kann beispielsweise auf dem herausnehmbaren Speichermedium 1011 als ein gepacktes Medium oder dergleichen aufgezeichnet und dann bereitgestellt werden. Alternativ kann das Programm über ein drahtgebundenes oder drahtloses Übertragungsmedium wie z. B. ein lokales Netz, das Internet oder digitales Satellitenrundsenden bereitgestellt werden.
In dem Computer kann das Programm über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 1005 in die Speichereinheit 1008 installiert werden, wenn das herausnehmbare Aufzeichnungsmedium 1011 auf dem Laufwerk 1010 montiert ist. Außerdem kann das Programm durch die Kommunikationseinheit 1009 über ein drahtgebundenes oder drahtloses Übertragungsmedium empfangen und in die Speichereinheit 1008 installiert werden. Alternativ kann das Programm auch vorab in den ROM 1002 oder die Speichereinheit 1008 installiert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass das durch den Computer auszuführende Programm ein Programm zum Ausführen von Prozessen in chronologischer Reihenfolge gemäß der in dieser Spezifikation beschriebenen Abfolge sein kann oder ein Programm zum parallelen Ausführen von Prozessen oder zum Ausführen eines Prozesses bei Bedarf, wie z. B. wenn ein Aufruf erfolgt, sein kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die CPU 1001 in 19 die Funktionen der in den 12 und 17 gezeigten Linsenanordnungsanpassungseinheiten 121 und 221 erreicht.
Außerdem bedeutet in dieser Spezifikation ein System auch eine Zusammenstellung aus mehreren Komponenten (Vorrichtungen, Modulen (Teilen) und dergleichen), und nicht alle Komponenten müssen in demselben Gehäuse vorgesehen sein. Im Hinblick drauf bilden mehrere Vorrichtungen, die in unterschiedlichen Gehäusen untergebracht und über ein Netz miteinander verbunden sind, ein System, und eine Vorrichtung mit mehreren Modulen, die in einem Gehäuse untergebracht sind, ist ebenfalls ein System.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Beispielsweise kann die vorliegende Offenlegung kann in einer Cloud-Computing-Konfiguration verwirklicht sein, in der eine Funktion von mehreren Vorrichtungen über ein Netz gemeinsam verwendet wird und die Verarbeitung durch die mehreren Vorrichtungen, die miteinander zusammenwirken, ausgeführt wird.
Ferner können die jeweiligen Schritte, die unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Ablaufpläne beschrieben sind, durch eine Vorrichtung ausgeführt oder können auf mehrere Vorrichtungen aufgeteilt werden.
Darüber hinaus können in einem Fall, in dem mehrere Prozesse in einem Schritt enthalten sind, die mehreren in dem einen Schritt enthaltenen Prozesse durch eine Vorrichtung ausgeführt werden oder können auf mehrere Vorrichtungen aufgeteilt werden.
<<5. Beispielanwendungen auf mobile Strukturen>>
Die Technologie (die vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung verwirklicht werden, die auf irgendeinen Typ einer mobilen Struktur montiert ist, wie etwa einem Kraftfahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem hybridelektrischen Fahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer persönlichen Mobilitätsvorrichtung, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff oder einem Roboter.
20 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Beispielkonfiguration eines Fahrzeugsteuersystems zeigt, das ein Beispiel für ein Steuersystems für eine mobile Struktur ist, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
Ein Fahrzeugsteuersystem 12000 weist mehrere elektronische Steuereinheiten auf, die über ein Kommunikationsnetz 12001 verbunden sind. In dem in 20 gezeigten Beispiel weist das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen, eine Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen und eine Gesamtsteuereinheit 12050 auf. Ferner sind ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine fahrzeuginterne Netzschnittstelle (I/F) 12053 als die funktionalen Komponenten der Gesamtsteuereinheit 12050 gezeigt.
Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert den Betrieb der Vorrichtungen, die zu dem Antriebssystem des Fahrzeugs gehören, gemäß verschiedenen Programmen. Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 funktioniert beispielsweise als Steuervorrichtungen wie z. B. eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs, wie z. B. eine Brennkraftmaschine oder einen Antriebsmotor, ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf die Räder, ein Lenkmechanismus zum Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs und eine Bremseinrichtung zum Erzeugen einer Bremskraft des Fahrzeugs.
Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert den Betrieb verschiedener Vorrichtungen, die auf der Fahrzeugkarosserie montiert sind, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise funktioniert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als schlüsselloses Zugangssystem, als Smart-Key-System, als elektrische Fensterhebervorrichtung oder eine Steuervorrichtung für verschiedene Lampen wie z. B. Scheinwerfer, Rückfahrscheinwerfer, Bremsleuchten, Blinker, Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall kann die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, gesendet werden, oder Signale von verschiedenen Schaltern empfangen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt Eingaben dieser Funkwellen oder Signale und steuert die Türverriegelung, die elektrischen Fensterheber, die Lampen und dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen detektiert Informationen über die Außenwelt des Fahrzeugs, das mit dem Fahrzeugsteuerungssystem 12000 ausgestattet ist. Zum Beispiel ist eine Abbildungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen veranlasst die Abbildungseinheit 12031, ein Bild der Außenwelt des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Auf der Basis des empfangenen Bildes kann die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen einen Objektdetektionsprozess ausführen, um eine Person, ein Fahrzeug, ein Hindernis, ein Schild, Zeichen auf der Straßenoberfläche oder dergleichen zu detektieren, oder einen Abstandsdetektionsprozess ausführen.
Die Abbildungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein elektrisches Signal, das der Menge des empfangenen Lichts entspricht, ausgibt. Die Abbildungseinheit 12031 kann ein elektrisches Signal als ein Bild ausgeben oder ein elektrisches Signal als Abstandsmessungsinformation ausgeben. Ferner kann das von der Abbildungseinheit 12031 zu empfangende Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie z. B. Infrarotstrahlen sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen detektiert Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Beispielsweise ist ein Fahrerzustandsdetektor 12041, der den Zustand des Fahrers detektiert, mit der Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen verbunden. Der Fahrerzustandsdetektor 12041 weist beispielsweise eine Kamera auf, die ein Bild des Fahrers aufnimmt, und auf der Basis der aus dem Fahrerzustandsdetektor 12041 eingegebenen Informationen kann die Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen den Ermüdungsgrad oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer einschläft oder nicht.
Auf der Basis der externen/internen Informationen, die durch die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen oder die Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen erfasst werden, kann der Mikrocomputer 12051 den Steuerungszielwert der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung berechnen und einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, um die Funktionen eines fortschrittlichen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu erreichen, einschließlich der Vermeidung von Fahrzeugkollisionen oder Aufprallminderung, Nachfahren auf der Basis des Abstands zwischen Fahrzeugen, Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Warnung vor Fahrzeugkollisionen, Warnung vor Fahrspurabweichungen oder dergleichen.
Ferner kann der Mikrocomputer 12051 auch eine kooperative Steuerung ausführen, um durch Steuern Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis von Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs automatisches Fahren oder dergleichen für autonomes Fahren unabhängig von der Bedienung des Fahrers auszuführen, wobei die Informationen durch die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen oder die Einheit 12040 zur Detektion fahrzeuginterner Informationen erfasst worden sind.
Der Mikrocomputer 12051 kann auch auf der Basis der externen Informationen, die durch die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen erfasst werden, einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 ausgeben. Beispielsweise steuert der Mikrocomputer 12051 den Scheinwerfer in Übereinstimmung mit der Position des vorausfahrenden Fahrzeugs oder des entgegenkommenden Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion externer Informationen detektiert werden, und führt eine kooperative Steuerung, um durch Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht einen Blendschutzeffekt zu erreichen, oder dergleichen aus.
Die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Audioausgabesignal und/oder ein Bildausgabesignal an eine Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, den/die Insassen über das Fahrzeug oder die Außenwelt des Fahrzeugs visuell oder akustisch über Informationen zu benachrichtigen. In dem in 20 gezeigten Beispiel sind ein Audio-Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und eine Armaturentafel 12063 als Ausgabevorrichtungen gezeigt. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeigevorrichtung und/oder ein Head-up-Display aufweisen.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationspositionen der Abbildungseinheiten 12031 zeigt.
In 21 weist ein Fahrzeug 12100 die Abbildungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Abbildungseinheiten 12031 auf.
Die Abbildungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind an den folgenden Positionen vorgesehen: beispielsweise der vorderen Endkante des Fahrzeugs 12100, einem Seitenspiegel, der hinteren Stoßstange, einer Heckklappe, einem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs und dergleichen. Die Abbildungseinheit 12101, die an der vorderen Endkante vorgesehen ist, und die Abbildungseinheit 12105, die an dem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen ist, nehmen hauptsächlich Bilder vor dem Fahrzeug 12100 auf. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Abbildungseinheiten 12102 und 12103 nehmen hauptsächlich Bilder auf den Seiten des Fahrzeugs 12100 auf. Die Abbildungseinheit 12104, die an der hinteren Stoßstange oder einer Heckklappe vorgesehen ist, nimmt hauptsächlich Bilder hinter dem Fahrzeug 12100 auf. Die durch die Abbildungseinheiten 12101 und 12105 erfassten vorderen Bilder werden hauptsächlich zur Detektion eines vor dem Fahrzeug 12100 fahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, einer Ampel, eines Verkehrszeichens, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
Es wird darauf hingewiesen, dass 21 ein Beispiel für die Abbildungsbereiche der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 zeigt. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt den Abbildungsbereich der Abbildungseinheit 12101 an, die an der vorderen Endkante vorgesehen ist, die Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben die Abbildungsbereiche der Abbildungseinheiten 12102 und 12103 an, die an den jeweiligen Seitenspiegeln vorgesehen sind, und ein Abbildungsbereich 12114 gibt den Abbildungsbereich der Abbildungseinheit 12104 an, die an der hinteren Stoßstange oder einer Heckklappe vorgesehen ist. Beispielsweise werden die von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bilddaten einander überlagert, so dass ein von oben gesehenes Bild in Draufsicht des Fahrzeugs 12100 erhalten wird.
Wenigstens eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen von Abstandsinformationen besitzen. Beispielsweise kann wenigstens eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die mehrere Abbildungselemente aufweist, oder kann ein Abbildungselement mit Pixeln zur Detektion einer Phasendifferenz sein.
Beispielsweise berechnet der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen die Abstände zu den jeweiligen dreidimensionalen Objekten innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und zeitliche Veränderungen der Abstände (die Geschwindigkeiten relativ zum Fahrzeug 12100). Auf diese Weise kann das dreidimensionale Objekt, das das nächstgelegene dreidimensionale Objekt in dem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 ist und sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (beispielsweise 0 km/h oder schneller) im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 bewegt, als das vor dem Fahrzeug 12100 fahrende Fahrzeug extrahiert werden. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 im Voraus einen Abstand zwischen den Fahrzeugen einstellen, der vor dem vor dem Fahrzeug 12100 fahrenden Fahrzeug einzuhalten ist, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich nachfolgender Anhaltesteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich nachfolgender Startsteuerung) und dergleichen ausführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, um automatisches Fahren oder ähnliches durchzuführen, um unabhängig von der Bedienung des Fahrers autonom zu fahren.
Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 in Übereinstimmung mit den von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformationen dreidimensionale Objektdaten, die sich auf dreidimensionale Objekte in den Kategorien zweirädrige Fahrzeuge, normale Fahrzeuge, große Fahrzeuge, Fußgänger, Versorgungsmasten und dergleichen beziehen, extrahieren und die dreidimensionalen Objektdaten zur automatischen Vermeidung von Hindernissen verwenden. Beispielsweise klassifiziert der Mikrocomputer 12051 die Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs 12100 in Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 sichtbar sind, und Hindernisse, die für den Fahrer visuell schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann die Kollisionsrisiken, die die Risiken für eine Kollision mit den jeweiligen Hindernissen angeben. Falls ein Kollisionsrisiko gleich einem oder höher als ein eingestellter Wert ist und eine Möglichkeit für eine Kollision besteht, kann der Mikrocomputer 12051 eine Warnung für den Fahrer über den Audio-Lautsprecher 12061 und die Anzeigeeinheit 12062 ausgeben oder kann durch Ausführen einer zwangsweisen Verzögerung oder einer Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 eine Fahrunterstützung zum Vermeiden der Kollision ausführen.
Wenigsten eine der Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 durch Bestimmen, ob ein Fußgänger in den von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist oder nicht, einen Fußgänger erkennen. Eine solche Fußgängererkennung wird beispielsweise durch einen Prozess zum Extrahieren von Merkmalspunkten aus den Bildern, die durch die als Infrarotkameras dienenden Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommen werden, und einen Prozess zum Ausführen eines Musterabgleichs auf der Reihe von Merkmalspunkten, die die Umrisse von Objekten anzeigen, und zum Bestimmen, ob ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht, durchgeführt. Falls der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den von den Abbildungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern existiert, und einen Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, eine rechteckige Konturlinie zum Hervorheben des erkannten Fußgängers überlagernd anzuzeigen. Ferner kann die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 auch die Anzeigeeinheit 12062 steuern, ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger angibt, an einer gewünschten Position anzuzeigen.
Ein Beispiel für ein Fahrzeugsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, ist vorstehend beschrieben worden. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise auf die Abbildungseinheiten 12031 unter den vorstehend beschriebenen Komponenten angewandt werden. Insbesondere kann die in 1 gezeigte Abbildungsvorrichtung 11 auf die Abbildungseinheiten 12031 angewandt werden. Wenn die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Abbildungseinheiten 12031 angewandt wird, ist es möglich, die Bildqualität eines rekonstruierten Bildes zu verbessern.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung auch in den nachstehend beschriebenen Konfigurationen verwirklicht sein kann.

<1> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung, die eine Abbildungsvorrichtung herstellt, die Folgendes aufweist:
- eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen;
- ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und
- eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert,
- wobei die Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung Folgendes aufweist:
- eine Anpassungseinheit, die das lichtkondensierende Element anpasst, auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt.
<2> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <1>, wobei
- das lichtkondensierende Element eine Linse ist, und
- die Anpassungseinheit die Linse auf der Basis einer Bewertungsfunktion, die mit einer Beziehung zwischen einem gemeinsamen Bereich zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Linse eintritt, und einer Richtung der optischen Achse der Linse gebildet wird, anpasst.
<3> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <2>, wobei
- die Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen einer Mittenrichtung des gemeinsamen Bereichs zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach Durchlaufen der Linse eintritt, und der Richtung der optischen Achse der Linse gebildet wird.
<4> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <3>, wobei
- die Anpassungseinheit die Richtung der optischen Achse der Linse anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
<5> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <4>, wobei
- die Anpassungseinheit die Richtung der optischen Achse der Linse anpasst und einen Durchmesser der Linse in Übereinstimmung mit einem Abstand von einer Mittenposition der Maske anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
<6> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <1>, wobei
- das lichtkondensierende Element eine Fresnel-Zonenplatte (FZP) ist, und
- die Anpassungseinheit die FZP auf der Basis einer Bewertungsfunktion, die mit einer Beziehung zwischen einem gemeinsamen Bereich zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der FZP eintritt, und einer Fokusrichtung, in der Fokussierung der FZP erreicht werden kann, anpasst.
<7> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <6>, wobei
- die Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen der Mittenrichtung des gemeinsamen Bereichs zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach Durchlaufen der FZP eintritt, und der Richtung der Fokusrichtung der FZP gebildet wird.
<8> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <7>, wobei
- die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
<9> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <8>, wobei
- die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP durch Anpassen einer Mittenposition und eines Seitenverhältnisses der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
<10> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <9>, wobei
- die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP durch Anpassen der Anzahl von Ringen der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
<11> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <1>, wobei
- die Anpassungseinheit ein Layout der lichtkondensierenden Elemente auf der Basis einer ersten Bewertungsfunktion, die gemeinsamen Bereichen zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und den Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der lichtkondensierenden Elemente in das Abbildungselement eintritt, anpasst.
<12> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <11>, wobei
- die erste Bewertungsfunktion eine Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche in Bezug auf die jeweiligen lichtkondensierenden Elemente ist, und
- die Anpassungseinheit die erste Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet ist, berechnet und das Layout der lichtkondensierenden Elemente anpasst, um die erste Bewertungsfunktion zu minimieren.
<13> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <12>, die ferner Folgendes aufweist:
- eine Layout-Verschiebungseinheit, die das Layout der lichtkondensierenden Elemente unter der Bedingung verschiebt, dass das Layout dadurch, dass die Rekonstruktionseinheit Signalverarbeitung auf dem Pixelsignal ausführt, als das endgültige Bild rekonstruiert werden kann,
- wobei die Anpassungseinheit die Layout-Verschiebungseinheit steuert, das Layout der lichtkondensierenden Elemente zu verschieben, so dass die lichtkondensierenden Elemente nicht innerhalb eines Bereichs eines vorbestimmten Abstands von einer Mittenposition der Maske angeordnet sind, und wiederholt einen Prozess zum Berechnen der ersten Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet ist, ausführt, während der vorbestimmte Abstand geändert wird, um das Layout der lichtkondensierenden Elemente anzupassen, um die erste Bewertungsfunktion zu minimieren.
<14> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <13>, wobei
- die Anpassungseinheit die Layout-Verschiebungseinheit steuert, das Layout der lichtkondensierenden Elemente zu verschieben, so dass die lichtkondensierenden Elemente nicht innerhalb des Bereichs der vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske angeordnet sind, wiederholt den Prozess zum Berechnen der ersten Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet ist, ausführt, während der vorbestimmte Abstand erweitert wird, und das Layout der lichtkondensierenden Elemente unmittelbar vor dem Beginn des Anstiegs der ersten Bewertungsfunktion als das Layout der lichtkondensierenden Elemente, mit dem die erste Bewertungsfunktion minimiert wird, einstellt.
<15> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <14>, wobei
- die Anpassungseinheit die lichtkondensierenden Elemente auf der Basis einer zweiten Bewertungsfunktion einstellt, die mit einer Beziehung zwischen den gemeinsamen Bereichen und einer Fokusrichtung, in der eine Fokussierung der lichtkondensierenden Elemente erreicht wird, gebildet ist.
<16> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <15>, wobei
- die zweite Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen einer Mittenrichtung der gemeinsamen Bereiche und der Fokusrichtung der lichtkondensierenden Elemente gebildet ist.
<17> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach <16>, wobei
- die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der lichtkondensierenden Elemente anpasst, um die zweite Bewertungsfunktion zu minimieren.
<18> Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach einem aus <11> bis <17>, wobei
- die Anpassungseinheit das Layout der lichtkondensierenden Elemente an ein Muster mit gleichmäßig redundanter Anordnung (URA-Muster) anpasst.
<19> Verfahren zum Herstellen eines Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist:
- eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen;
- ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und
- eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert,
- wobei das Verfahren Folgendes aufweist: den Schritt zum Anpassen des lichtkondensierenden Elements auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements eintritt.
<20> Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist:
- eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material gebildet ist, das einfallendes Licht blockiert, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen;
- ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und
- eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert,
- wobei das lichtkondensierende Element auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements eintritt, angepasst wird.

Bezugszeichenliste

11: Abbildungsvorrichtung
31, 31', 31'', 31''': Maske
32: Abbildungselement
33: Rekonstruktionseinheit
34: Ausgabeeinheit
41, 41-1 bis 41-4, 41-11 bis 41-15, 41-21 bis 41-25: Transmissionsbereich
42: Nicht-Transmissionsbereich
51, 51-1 bis 51-4, 51-11 bis 51-15, 51'-11 bis 51'-15, 51-21 bis 51-25, 51'-21 bis 51'-25: Linse
101: Herstellungseinrichtung
111: Maskenerzeugungseinheit
112: Montageeinheit
121: Linsenanordnungsanpassungseinheit
122: Linsenbefestigungseinheit
131: ILFOV-Berechnungseinheit
132: CFOV-Berechnungseinheit
133: LFOV-Berechnungseinheit
134: LFOV-Mittenberechnungseinheit
135: Einheit zur Anpassung der optischen Achse der Linse
141, 141-1 bis 141-9, 141'-1 bis 141'-9: Transmissionsbereich
142,: 142' Nicht-Transmissionsbereich
151-1 bis 151-9, 151'-1 bis 151'-9: FZP
201: Herstellungseinrichtung
211: Maskenerzeugungseinheit
212: Montageeinheit
221: Linsenanordnungsanpassungseinheit
222: Linsenbefestigungseinheit
230: Speichereinheit für das anfängliche Linsen-Layout
231: ILFOV-Berechnungseinheit
232: CFOV-Berechnungseinheit
233: LFOV-Berechnungseinheit
234: LFOV-Summenberechnungseinheit
235: LFOV-Summenvergleichseinheit
236: LFOV-Mittenberechnungseinheit
237: Einheit zur Anpassung der optischen Achse der Linse
238: Speichereinheit für das Linsen-Layout
239: Speichereinheit für das optimale Linsen-Layout
240: Speichereinheit für den Minimalwert der LFOV-Summe
241: Linsen-Layout-Verschiebungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20150219808 A [0015]
US 20100220212 [0069]

Claims

Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung, die eine Abbildungsvorrichtung herstellt, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material, das einfallendes Licht blockiert, gebildet ist, weist mehrere Transmissionsbereiche auf, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und weist ein lichtkondensierendes Element auf, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als endgültiges Bild rekonstruiert, wobei die Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Anpassungseinheit, die das lichtkondensierende Element auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen der Maske in das Abbildungselement eintritt, und einem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements in das Abbildungselement eintritt, anpasst.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtkondensierende Element eine Linse ist, und die Anpassungseinheit die Linse auf der Basis einer Bewertungsfunktion, die mit einer Beziehung zwischen einem gemeinsamen Bereich zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Linse eintritt, und einer Richtung der optischen Achse der Linse gebildet ist, anpasst.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen einer Mittenrichtung des gemeinsamen Bereichs zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Linse eintritt, und der Richtung der optischen Achse der Linse gebildet ist.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anpassungseinheit die Richtung der optischen Achse der Linse anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anpassungseinheit die Richtung der optischen Achse der Linse anpasst und einen Durchmesser der Linse in Übereinstimmung mit einem Abstand von einer Mittenposition der Maske anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtkondensierende Element eine Fresnel-Zonenplatte (FZP) ist, und die Anpassungseinheit die FZP auf der Basis einer Bewertungsfunktion, die mit einer Beziehung zwischen einem gemeinsamen Bereich zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der FZP eintritt, und einer Fokusrichtung, in der Fokussierung der FZP erreicht werden kann, gebildet ist, anpasst.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen einer Mittenrichtung des gemeinsamen Bereichs zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der FZP eintritt, und der Richtung der Fokusrichtung der FZP gebildet ist.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP durch Anpassen einer Mittenposition und eines Seitenverhältnisses der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der FZP durch Anpassen der Anzahl von Ringen der FZP anpasst, um die Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anpassungseinheit ein Layout der lichtkondensierenden Elemente auf der Basis einer ersten Bewertungsfunktion, die gemeinsamen Bereichen zwischen dem Einfallsbereich des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und den Einfallsbereichen des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der lichtkondensierenden Elemente eintritt, entspricht, anpasst.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Bewertungsfunktion eine Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche in Bezug auf die jeweiligen lichtkondensierenden Elemente ist, und die Anpassungseinheit die erste Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet ist, berechnet und das Layout der lichtkondensierenden Elemente anpasst, um die erste Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes aufweist: eine Layout-Verschiebungseinheit, die das Layout der lichtkondensierenden Elemente unter der Bedingung, dass das Layout als das endgültige Bild dadurch rekonstruiert werden kann, dass die Rekonstruktionseinheit eine Signalverarbeitung an dem Pixelsignal ausführt, verschiebt, wobei die Anpassungseinheit die Layout-Verschiebungseinheit steuert, das Layout der lichtkondensierenden Elemente zu verschieben, so dass die lichtkondensierenden Elemente nicht innerhalb eines Bereichs eines vorbestimmten Abstands von einer Mittenposition der Maske angeordnet sind, und wiederholt einen Prozess zum Berechnen der ersten Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet wird, ausführt, während der vorbestimmte Abstand geändert wird, um das Layout der lichtkondensierenden Elemente anzupassen, um die erste Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Anpassungseinheit die Layout-Verschiebungseinheit steuert, das Layout der lichtkondensierenden Elemente zu verlagern, so dass die lichtkondensierenden Elemente nicht innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Abstands von der Mittenposition der Maske angeordnet sind, wiederholt den Prozess zum Berechnen der ersten Bewertungsfunktion, die mit der Gesamtsumme der gemeinsamen Bereiche gebildet wird, ausführt, während der vorbestimmte Abstand vergrößert wird, und das Layout der lichtkondensierenden Elemente unmittelbar vor dem Beginn des Anstiegs der ersten Bewertungsfunktion als das Layout der lichtkondensierenden Elemente, mit dem die erste Bewertungsfunktion minimiert wird, einstellt.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei die Anpassungseinheit die lichtkondensierenden Elemente auf der Basis einer zweiten Bewertungsfunktion einstellt, die mit einer Beziehung zwischen den gemeinsamen Bereichen und einer Fokusrichtung, in der eine Fokussierung der lichtkondensierenden Elemente erreicht wird, gebildet ist.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei die zweite Bewertungsfunktion mit einer Differenz zwischen einer Mittenrichtung der gemeinsamen Bereiche und der Fokusrichtung der lichtkondensierenden Elemente gebildet ist.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 16, wobei die Anpassungseinheit die Fokusrichtung der lichtkondensierenden Elemente anpasst, um die zweite Bewertungsfunktion zu minimieren.
Abbildungsvorrichtungs-Herstellungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Anpassungseinheit das Layout der lichtkondensierenden Elemente an ein Muster mit gleichmäßig redundanter Anordnung (URA-Muster) anpasst.
Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material, das einfallendes Licht blockiert, gebildet ist, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: den Schritt zum Anpassen des lichtkondensierenden Elements auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements eintritt.
Abbildungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Maske, die mit einem lichtabschirmenden Material, das einfallendes Licht blockiert, gebildet ist, mehrere Transmissionsbereiche aufweist, die in einem Teil des lichtabschirmenden Materials gebildet sind und das einfallende Licht durchlassen, und ein lichtkondensierendes Element aufweist, das in den Transmissionsbereichen angeordnet ist und das einfallende Licht kondensiert, um das einfallende Licht zu modulieren und durchzulassen; ein Abbildungselement, das das durch die Maske modulierte einfallende Licht als ein Pixelsignal abbildet; und eine Rekonstruktionseinheit, die das Pixelsignal durch Signalverarbeitung als ein endgültiges Bild rekonstruiert, wobei das lichtkondensierende Element auf der Basis eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen der Maske eintritt, und eines Einfallsbereichs des einfallenden Lichts, das in das Abbildungselement nach dem Durchlaufen des lichtkondensierenden Elements eintritt, angepasst wird.