JP2012049892A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来、車載用カメラは、車両前方を撮像し、道路の白線や走行上の障害物を検知することに用いられている。図16は従来の撮像装置のレンズと撮像素子の取り付け構造の1例を示した図である。従来の撮像装置101は、光学部110と制御部20とを備える。
光学部110は、レンズホルダー111と、レンズ鏡筒112と、6つのレンズ113i(iは1から6までの整数)と、撮像素子114と、A/D変換部115とを備える。
後側主点から撮像素子面までの距離が、焦点距離fとなるように撮像素子114が設置されている。
Conventionally, an in-vehicle camera is used to image the front of a vehicle and detect a white line on a road or an obstacle on traveling. FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a mounting structure of a lens and an imaging element of a conventional imaging device. The
The
The image sensor 114 is installed such that the distance from the rear principal point to the image sensor surface is the focal length f.
また、特許文献1では、制約された設置位置から監視する対象の視認性を向上させるために、車両に搭載されて車両の内部または外部を撮像する車載カメラ装置において、撮像レンズ及びこの撮像レンズを通して得た像を電気信号に変換する撮像素子を備え、撮像素子の読み出し領域と撮像レンズとがあおり効果が生じる位置関係に配置されることが示されている。 Further, in Patent Document 1, in order to improve the visibility of an object to be monitored from a restricted installation position, in an in-vehicle camera device that is mounted on a vehicle and images the inside or outside of the vehicle, the imaging lens and the imaging lens are used. It is shown that an image pickup device that converts the obtained image into an electric signal is provided, and the reading region of the image pickup device and the image pickup lens are arranged in a positional relationship where an effect is produced.
しかしながら、従来の車載用カメラでは、遠方の対象物を検知するための解像度を得るように、車載用カメラの撮像素子の画素数を選定するので、車載用カメラの近傍では、過剰な解像度になってしまい、後段の演算部における演算処理が重くなるという欠点があった。
この欠点に対し、従来では後段の演算部が、車載用カメラで得られた画像に対して自車の近傍を撮像した部分の解像度を落とすフィルターを掛ける必要があるという問題があった。
However, in the conventional in-vehicle camera, the number of pixels of the image sensor of the in-vehicle camera is selected so as to obtain a resolution for detecting a distant object, so that the resolution is excessive in the vicinity of the in-vehicle camera. As a result, there is a drawback in that the calculation processing in the subsequent calculation unit becomes heavy.
Conventionally, there has been a problem that the calculation unit in the subsequent stage needs to apply a filter that lowers the resolution of the portion where the vicinity of the own vehicle is imaged with respect to the image obtained by the in-vehicle camera.
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることを可能とする撮像装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can reduce the resolution of an area in the vicinity of the imaging apparatus in the captured image.
[1]上記の課題を解決するために、本発明の一態様である撮像装置は、光を集光するレンズと、前記レンズにより集光された光を電気信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子は、前記レンズから所定の距離範囲内にある被写体から前記レンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ第1の錯乱円の直径が所定の長さより小さくなり、前記レンズから前記所定の距離範囲外にある被写体から前記レンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ第2の錯乱円の直径が前記所定の長さ以上であるように前記レンズからの距離と前記レンズに対する角度が決定されていることを特徴とする。
上記撮像装置によれば、所定の距離範囲にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、所定の距離範囲外にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができるので、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[1] In order to solve the above-described problem, an imaging apparatus according to one embodiment of the present invention includes a lens that collects light, and an imaging element that converts light collected by the lens into an electrical signal. The imaging element has a diameter of a first circle of confusion on the imaging element from which light arriving at the lens from a subject within a predetermined distance range from the lens is smaller than a predetermined length, and from the lens The distance from the lens and the distance to the lens so that the diameter of the second circle of confusion that the light arriving at the lens from the subject outside the predetermined distance range joins on the image sensor is not less than the predetermined length. The angle is determined.
According to the above imaging device, it is possible to focus on a subject within a predetermined distance range, and to stop focusing on a subject outside the predetermined distance range. Among them, the resolution of the area where the vicinity of the imaging device included outside the predetermined distance range is imaged can be lowered.
[2]上記[1]記載の撮像装置において、前記第1の錯乱円の前記レンズからの距離が、焦点距離から焦点深度分短い距離から、前記焦点距離から前記焦点深度分長い距離までの範囲内で、前記第2の錯乱円の前記レンズからの距離が、焦点距離から焦点深度分短い距離から、前記焦点距離から前記焦点深度分長い距離までの範囲外になるように、前記撮像素子が前記レンズに対して平行でない角度をなすことを特徴とする。
これによれば、撮像素子が、所定の距離範囲にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、所定の距離範囲外にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができる位置およびレンズに対する所定の角度で設置されるので、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[2] In the imaging device according to [1], the distance from the lens of the first circle of confusion ranges from a short distance from the focal distance to the focal depth to a long distance from the focal distance to the focal depth. The distance from the lens of the second circle of confusion is out of a range from a short distance from the focal distance to the focal depth to a long distance from the focal distance to the long focal depth. The angle is not parallel to the lens.
According to this, the position and lens in which the imaging element can focus on a subject within a predetermined distance range and can not focus on a subject outside the predetermined distance range. Therefore, it is possible to reduce the resolution of the area in which the vicinity of the imaging device included outside the predetermined distance range in the captured image is captured.
[3]上記[1]記載の撮像装置において、前記撮像素子は、前記レンズからの距離が前記レンズの焦点距離から、前記レンズの焦点距離から焦点深度分短い距離までの範囲で、前記レンズと平行であることを特徴とする。
これによれば、撮像素子が、所定の距離範囲にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、所定の距離範囲外にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができる位置に、レンズと水平に設置されるので、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[3] In the imaging apparatus according to [1], the imaging element may have a distance from the lens from the focal length of the lens to a distance shorter than the focal length of the lens by a focal depth. It is characterized by being parallel.
According to this, the imaging element can be focused on a subject in a predetermined distance range, and can be out of focus on a subject outside the predetermined distance range, Since it is installed horizontally with the lens, the resolution of the area where the vicinity of the imaging device included outside the predetermined distance range in the captured image is captured can be lowered.
[4]上記[1]記載の撮像装置において、前記撮像素子の角度を変更するために撮像素子の一端を移動させる駆動部と、前記レンズに対する前記撮像素子の角度を算出する角度算出部と、前記算出された角度に基づいて、前記撮像素子の一端の移動量を算出する移動量算出部と、前記撮像素子の一端が前記算出された移動量移動するよう前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。
これによれば、撮像素子の角度を調整することができるので、撮像条件が変化しても、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[4] In the imaging apparatus according to [1], a drive unit that moves one end of the imaging device to change an angle of the imaging device, an angle calculation unit that calculates an angle of the imaging device with respect to the lens, Based on the calculated angle, a movement amount calculation unit that calculates a movement amount of one end of the imaging element, and a drive control unit that controls the driving unit so that one end of the imaging element moves the calculated movement amount And.
According to this, since the angle of the imaging element can be adjusted, even if the imaging condition changes, the resolution of the area where the vicinity of the imaging device included outside the predetermined distance range in the captured image is reduced is reduced. Can do.
[5]上記[4]記載の撮像装置において、前記角度算出部は、外部から供給された自装置の地面に対する俯角を示す俯角情報に基づいて、前記レンズに対する前記撮像素子の角度を算出することを特徴とする。
これによれば、俯角情報に基づいてレンズに対する撮像素子の角度を算出することができるので、撮像装置の地面に対する俯角が変更されても、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[5] In the imaging apparatus according to [4], the angle calculation unit calculates an angle of the imaging element with respect to the lens based on depression angle information indicating an depression angle of the own apparatus with respect to the ground. It is characterized by.
According to this, since the angle of the image sensor with respect to the lens can be calculated based on the depression angle information, even if the depression angle of the imaging apparatus with respect to the ground is changed, the imaging apparatus included outside the predetermined distance range in the captured image The resolution of the area in which the vicinity is imaged can be lowered.
[6]上記[4]記載の撮像装置において、前記撮像素子が変換した電気信号から絞り量を算出する絞り量算出部と、前記角度算出部は、前記算出された絞り量に基づいて、前記レンズに対する前記撮像素子の角度を算出することを特徴とする。
これによれば、絞り量に基づいてレンズに対する撮像素子の角度を算出するができるので、絞り量を変更しても、撮像画像のうち所定の距離範囲外に含まれる撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。
[6] In the imaging device according to [4], the aperture amount calculation unit that calculates the aperture amount from the electrical signal converted by the image sensor, and the angle calculation unit, based on the calculated aperture amount, An angle of the image sensor with respect to the lens is calculated.
According to this, since the angle of the image sensor with respect to the lens can be calculated based on the aperture amount, the vicinity of the imaging device included outside the predetermined distance range in the captured image is captured even if the aperture amount is changed. The resolution of the area can be lowered.
本発明によれば、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resolution of the area | region where the imaging device vicinity was imaged among the captured images can be reduced.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における撮像装置の機能ブロック図である。撮像装置1は、光学部10と制御部20とを備える。光学部10は、レンズホルダー11と、レンズ鏡筒12と、6枚のレンズ13i(iは1から6までの整数)と、撮像素子14と、A/D変換部15とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a functional block diagram of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The imaging device 1 includes an
レンズホルダー11は、レンズ鏡筒12を保持する。レンズ鏡筒12は、各レンズ13iを保持する。各レンズ13iは被写体から供給された光を集光し、撮像素子14で結像させる。
The
撮像素子14は、各レンズ13iに対して、所定の角度φで取り付けられている。撮像素子14は、レンズ13iにより集光された光を電気信号に変換し、A/D変換部15へ供給する。
A/D変換部15は、供給された電気信号をデジタルの画像データに変換し、変換した画像データを制御部20の後述する記憶部21に記憶させる。
The image sensor 14 is attached to each lens 13 i at a predetermined angle φ. The image sensor 14 converts the light collected by the lens 13 i into an electric signal and supplies it to the A /
The A /
制御部20は、記憶部21と、画像処理部22とを備える。画像処理部22は、記憶部21に記憶された画像データを読出し、読み出した画像データに対して、必要に応じて所定のフィルターを掛けたり、輝度値を調整したり、射影変換を施したりする。画像処理部22は、上記画像処理後の画像データを不図示の外部装置へ供給する。
The
図2は、撮像装置で車外前方の道路状況を撮影したときの出力画像の1例である。同図において、車外前方の被写体面には、撮像された車のオブジェクトが示されている。また、被写体面より所定の距離だけ遠方に位置する被写体を遠方被写体といい、被写体面より所定の距離だけ近傍に位置する被写体を近傍被写体という。 FIG. 2 is an example of an output image when a road situation ahead of the vehicle is photographed by the imaging device. In the figure, a captured vehicle object is shown on the subject surface in front of the vehicle. A subject located a predetermined distance away from the subject surface is referred to as a far subject, and a subject located near a predetermined distance from the subject surface is referred to as a near subject.
続いて、従来の撮像装置と本実施形態の撮像装置との違いを説明する。
図3は、従来の撮像装置のレンズと撮像素子の位置関係を示した図である。ここで、焦点深度δである。同図に置いて、中間被写体Aから出た光と、近傍被写体Bから出た光と、遠方被写体Cから出た光とがレンズで集光されて、それぞれ撮像素子の位置A’、位置B’、位置C’で像が結ばれている。
Subsequently, a difference between the conventional imaging device and the imaging device of the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship between a lens and an imaging element of a conventional imaging device. Here, the depth of focus δ. In the figure, the light emitted from the intermediate subject A, the light emitted from the near subject B, and the light emitted from the far subject C are condensed by the lens, and the positions A ′ and B of the image sensor are respectively obtained. An image is formed at “position C”.
位置A’では焦点が合っているので、光源からの光が撮像素子上で結ぶ円形の像である錯乱円の直径はほぼ0である。一方、位置B’では焦点がずれており、近傍像の錯乱円の直径はεbである。また、位置C’では焦点がずれており、遠傍像の錯乱円の直径はεcである。また、近傍像の錯乱円の直径εbと、遠傍像の錯乱円の直径εcとは等しい。 Since the position A ′ is in focus, the diameter of the circle of confusion, which is a circular image that the light from the light source joins on the image sensor, is almost zero. On the other hand, the position B ′ is out of focus, and the diameter of the circle of confusion in the neighborhood image is ε b . Moreover, out of focus in the position C ', the diameter of the circle of confusion Tosobazo is epsilon c. Also, the diameter ε b of the circle of confusion in the near image is equal to the diameter ε c of the circle of confusion in the far side image.
図4は、本発明の第1の実施形態における撮像装置のレンズと撮像素子の位置関係の1例を示した図である。同図において、中間被写体Aから出た光と、近傍被写体Bから出た光と、遠方被写体Cから出た光とがレンズで集光されて、それぞれ撮像素子の位置A’、位置B’、位置C’で像が結ばれている。撮像素子は、レンズに対して所定の角度φをなしている。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the lens and the imaging element of the imaging device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the light emitted from the intermediate subject A, the light emitted from the near subject B, and the light emitted from the far subject C are collected by the lens, and the positions A ′, B ′, An image is formed at position C ′. The image sensor has a predetermined angle φ with respect to the lens.
位置C’における遠方像の錯乱円の直径εcは、位置A’における中間像の錯乱円の直径εaより小さい。また、位置A’における中間像の錯乱円の直径εaは、位置B’における近傍像の錯乱円の直径εbより小さい。
図4の例では、撮像素子14は、被写体が撮像装置に近づくほど錯乱円の直径が大きくなるような所定の位置およびレンズに対する所定の傾斜角に設置されている。
The diameter ε c of the distant circle of the distant image at the position C ′ is smaller than the diameter ε a of the confusion circle of the intermediate image at the position A ′. Further, the diameter ε a of the confusion circle of the intermediate image at the position A ′ is smaller than the diameter ε b of the confusion circle of the neighboring image at the position B ′.
In the example of FIG. 4, the imaging element 14 is installed at a predetermined position and a predetermined inclination angle with respect to the lens such that the diameter of the circle of confusion increases as the subject approaches the imaging device.
続いて、撮像素子の傾斜角θの算出方法について1例を用いて説明する。図5は、本発明の第1の実施形態における撮像装置のレンズと撮像素子の位置関係を説明するための図である。同図において、焦点が合う遠方被写体Cと中間被写体Aとの間の領域を合焦領域であり、焦点が合わない中間被写体Aと近傍被写体Bとの間の領域を非合焦領域である。また、被写体Aのレンズから焦点が合う距離である合焦距離はfA、被写体Bの合焦距離はfB、被写体Cの合焦距離はfCである。 Next, a method for calculating the tilt angle θ of the image sensor will be described using an example. FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between the lens and the imaging element of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the region between the far subject C and the intermediate subject A that are in focus is the in-focus region, and the region between the intermediate subject A and the near subject B that is not in focus is the out-of-focus region. Further, the in-focus distance, which is the in-focus distance from the lens of the subject A, is f A , the in-focus distance of the subject B is f B , and the in-focus distance of the subject C is f C.
ここで、焦点(合焦)距離f、許容錯乱円径ε、レンズ有効口径Dとすると、焦点深度δは、以下の式(1)で算出される。
δ=f×ε/D …(1)
許容錯乱円径εは、例えば、1画素分の長さである。
Here, assuming that the focal point (focusing) distance f, the allowable confusion circle diameter ε, and the lens effective aperture diameter D, the focal depth δ is calculated by the following equation (1).
δ = f × ε / D (1)
The allowable confusion circle diameter ε is, for example, the length of one pixel.
1例として、レンズ有効口径Dを2[mm]、許容錯乱円径εを5[μm]、被写体Cからレンズまでの距離を100[m]、被写体Aからレンズまでの距離を50[m]、被写体Bからレンズまでの距離をB=20[m]とした場合の合焦距離をそれぞれfC=3.99[mm]、fA=4.00[mm]、fB=4.01[mm]とする。
そうすると、上式(1)から、焦点深度はそれぞれδC=9.975[μm]、δA=10[μm]、δB=10.25[μm]で、どれも約±10[μm]が合焦面からの許容合焦範囲となる。
As an example, the effective lens diameter D is 2 [mm], the allowable circle of confusion ε is 5 [μm], the distance from the subject C to the lens is 100 [m], and the distance from the subject A to the lens is 50 [m]. When the distance from the subject B to the lens is B = 20 [m], the in-focus distances are f C = 3.99 [mm], f A = 4.00 [mm], and f B = 4.01, respectively. [Mm].
Then, from the above equation (1), the focal depths are δ C = 9.975 [μm], δ A = 10 [μm], and δ B = 10.25 [μm], respectively, which are approximately ± 10 [μm]. Is the allowable focusing range from the focusing surface.
図6は、本発明の第1の実施形態において、レンズに対する撮像素子の角度を説明するための図である。位置A’、位置B’および位置C’における合焦面からの合焦範囲を±10[μm]とする。そうすると、同図に示すように、位置C’における合焦範囲61が位置C’から±10[μm]の範囲である。また、位置A’における合焦範囲62は、位置A’から±10[μm]の範囲である。また、位置B’における合焦範囲は、位置B’から±10[μm]の範囲であるので、位置B’における非合焦範囲は、同図に示された非合焦範囲63と非合焦範囲64とである。 FIG. 6 is a diagram for explaining the angle of the image sensor with respect to the lens in the first embodiment of the present invention. The in-focus range from the in-focus surface at position A ′, position B ′, and position C ′ is ± 10 [μm]. Then, as shown in the figure, the focusing range 61 at the position C ′ is within a range of ± 10 [μm] from the position C ′. Further, the focusing range 62 at the position A ′ is a range of ± 10 [μm] from the position A ′. Further, since the in-focus range at the position B ′ is a range of ± 10 [μm] from the position B ′, the out-of-focus range at the position B ′ is out of focus with the out-of-focus range 63 shown in FIG. The focal range 64.
図5における遠方被写体Cから中間被写体Aまでは合焦領域なので、位置C’と位置A’とにおいて合焦するよう撮像素子の傾斜角θを算出する。また、図5における近傍被写体Bからレンズまでは非合焦領域なので、位置B’において合焦しないよう撮像素子の傾斜角θを算出する。 Since the distance from the far subject C to the intermediate subject A in FIG. 5 is an in-focus region, the inclination angle θ of the image sensor is calculated so as to focus at the position C ′ and the position A ′. Further, since the area from the near subject B to the lens in FIG. 5 is an out-of-focus area, the tilt angle θ of the image sensor is calculated so as not to focus at the position B ′.
具体的には、例えば、撮像面の傾斜角θの範囲は、以下のようにして算出される。まず、遠方被写体Cが合焦するために、撮像素子が位置C’から向かって左に10[μm]離れた点を通る場合について説明する。 Specifically, for example, the range of the inclination angle θ of the imaging surface is calculated as follows. First, a case will be described in which the imaging element passes through a point 10 [μm] away from the position C ′ in order to focus the far subject C.
図6において、中間被写体Aが合焦するためには、位置C’から向かって左に10[μm]離れた点から位置A’から向かって左に10[μm]離れた点までの線分65よりも、撮像素子が向かって右に傾いている必要がある。また、位置C’から向かって左に10[μm]離れた点から位置A’から向かって右に10[μm]離れた点までの線分65よりも、撮像素子が向かって左に傾いている必要がある。そうすると、位置A’と位置C’との垂直距離は2[mm]であるから、撮像面の傾斜角θには、以下の条件(2)を満たす必要がある。
10/2000<tanθ<30/2000 …(2)
In FIG. 6, in order to focus the intermediate subject A, a line segment from a point 10 [μm] left from the position C ′ to a point 10 [μm] left from the position A ′. It is necessary that the image sensor is tilted to the right from 65. In addition, the imaging element is tilted to the left from the
10/2000 <tan θ <30/2000 (2)
一方、近傍被写体Bが合焦しないようにするためには、位置C’から向かって左に10[μm]離れた点から位置B’から向かって左に10[μm]離れた点までの線分66よりも、撮像素子が向かって左に傾いている必要がある。また、位置C’から向かって左に10[μm]離れた点から位置B’から向かって右に10[μm]離れた点までの線分66よりも、撮像素子が向かって右に傾いている必要がある。そうすると、位置B’と位置C’との垂直距離は5[mm]であるから、撮像面の傾斜角θには、以下の条件(3)を満たす必要がある。
tanθ<20/5000 又は tanθ>40/5000 …(3)
On the other hand, in order to prevent the near subject B from being focused, a line from a point 10 [μm] to the left from the position C ′ to a point 10 [μm] to the left from the position B ′. The image sensor needs to be tilted to the left with respect to the
tan θ <20/5000 or tan θ> 40/5000 (3)
中間被写体Aが合焦し、近傍被写体Bが合焦しないようにするためには、撮像面の傾斜角θは、式(2)かつ式(3)を満たす必要がある。式(2)かつ式(3)を解くと、撮像面の傾斜角θの範囲は、0.458[deg]<θ<0.859[deg](図6の傾斜角69a)となる。
In order to prevent the intermediate subject A from being in focus and the nearby subject B from being in focus, the inclination angle θ of the imaging surface needs to satisfy the expressions (2) and (3). Solving Equation (2) and Equation (3), the range of the inclination angle θ of the imaging surface is 0.458 [deg] <θ <0.859 [deg] (
次に、撮像素子が位置C’から向かって右に10[μm]離れた点を通る場合について説明する。図6において、中間被写体Aが合焦するためには、位置C’から向かって右に10[μm]離れた点から位置A’から向かって左に10[μm]離れた点までの線分67よりも、撮像素子が向かって右に傾いている必要がある。また、位置C’から向かって右に10[μm]離れた点から位置A’から向かって右に10[μm]離れた点までの線分67よりも、撮像素子が向かって左に傾いている必要がある。そうすると、位置A’と位置C’との垂直距離は2[mm]であるから、撮像面の傾斜角θには、以下の条件(4)を満たす必要がある。
−10/2000<tanθ<10/2000 …(4)
Next, a case where the image sensor passes through a point 10 [μm] away from the position C ′ to the right will be described. In FIG. 6, in order to focus the intermediate subject A, a line segment from a point 10 [μm] to the right from the position C ′ to a point 10 [μm] to the left from the position A ′. It is necessary that the image sensor is tilted to the right from 67. In addition, the image sensor is tilted to the left from a
−10/2000 <tan θ <10/2000 (4)
一方、近傍被写体Bが合焦しないようにするためには、位置C’から向かって右に10[μm]離れた点から位置B’から向かって左に10[μm]離れた点までの線分68よりも、撮像素子が向かって左に傾いている必要がある。また、位置C’から向かって右に10[μm]離れた点から位置B’から向かって右に10[μm]離れた点までの線分68よりも、撮像素子が向かって右に傾いている必要がある。そうすると、位置B’と位置C’との垂直距離は5[mm]であるから、撮像面の傾斜角θには、以下の条件(5)を満たす必要がある。
tanθ<0 又は tanθ>20/5000 …(5)
On the other hand, in order to prevent the near subject B from being focused, a line from a
tan θ <0 or tan θ> 20/5000 (5)
中間被写体Aが合焦し、近傍被写体Bが合焦しないようにするためには、撮像面の傾斜角θは、式(4)かつ式(5)を満たす必要がある。式(4)かつ式(5)を解くと、撮像面の傾斜角θの範囲は、−0.286[deg]<θ<0[deg]又は0.229[deg]<θ<0.286[deg](図6の傾斜角69b)となる。 In order to prevent the intermediate subject A from being in focus and the nearby subject B from being in focus, the inclination angle θ of the imaging surface needs to satisfy Expressions (4) and (5). When Expression (4) and Expression (5) are solved, the range of the inclination angle θ of the imaging surface is −0.286 [deg] <θ <0 [deg] or 0.229 [deg] <θ <0.286. [Deg] (inclination angle 69b in FIG. 6).
このように、第1の実施形態における撮像装置において、合焦領域にある被写体から到来する光が撮像素子に結ぶ像(または第1の錯乱円)のレンズからの距離が、焦点距離から焦点深度分短い距離から、前記焦点距離から前記焦点深度分長い距離までの範囲内になるように、撮像素子の傾斜角が予め設定される。
上記の条件に加えて、非合焦領域にある被写体から到来する光が撮像素子に結ぶ像(または第2の錯乱円)のレンズからの距離が、焦点距離から焦点深度分短い距離から、前記焦点距離から前記焦点深度分長い距離までの範囲外になるように、撮像素子の傾斜角が予め設定される。
As described above, in the imaging apparatus according to the first embodiment, the distance from the lens of the image (or the first circle of confusion) in which the light arriving from the subject in the in-focus area is connected to the imaging element is the focal length to the focal depth. The tilt angle of the image sensor is set in advance so that the distance is within a range from a short distance to a distance long from the focal distance to the focal depth.
In addition to the above condition, the distance from the lens of the image (or the second circle of confusion) that the light arriving from the subject in the out-of-focus area is connected to the imaging device is shorter than the focal length by the focal depth, The tilt angle of the image sensor is set in advance so that it is outside the range from the focal length to the distance longer by the focal depth.
このように、撮像素子は、レンズから所定の距離範囲にある被写体からレンズに到来する光が撮像素子上で結ぶ第1の錯乱円の直径が所定の長さより小さくなり、レンズから所定の距離範囲外の距離にある被写体からレンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ第2の錯乱円の直径が前記所定の長さ以上であるように前記レンズからの距離と前記レンズに対する角度が決定される。 As described above, in the imaging device, the diameter of the first circle of confusion that the light coming from the subject within the predetermined distance range from the lens joins on the imaging device is smaller than the predetermined length, and the predetermined distance range from the lens. The distance from the lens and the angle with respect to the lens are determined such that the diameter of the second circle of confusion that the light arriving at the lens from a subject at an outside distance joins on the image sensor is equal to or greater than the predetermined length. The
第1の実施形態によれば、撮像装置は予め定められた遠方領域にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、予め定められた近傍領域にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができるので、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。これにより、画像処理部において近傍付近の解像度を落とすためのフィルター処理が不要となるので、画像処理部での演算処理を軽くすることができる。 According to the first embodiment, the imaging apparatus can focus on a subject in a predetermined far area and can not focus on a subject in a predetermined nearby area. Therefore, it is possible to reduce the resolution of the area where the vicinity of the imaging device is captured in the captured image. This eliminates the need for filter processing for reducing the resolution in the vicinity of the image processing unit, thereby reducing the calculation processing in the image processing unit.
<第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。図7は、本発明の第2の実施形態における撮像装置の機能ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図7の撮像装置1bの構成は図1の撮像装置1の構成に対して、光学部10を光学部10bに変更したものとなっている。図7の光学部10bの構成は、図1の光学部10の構成に対して、撮像素子14を撮像素子14bに変更したものとなっている。
<Second Embodiment>
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a functional block diagram of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The configuration of the
撮像装置1bは、レンズの絞りを開放とするので絞りを有しておらず、焦点位置を被写界深度の遠方(焦点深度の前方)へ合わせることにより、近傍の合焦度合いを低下させる。これにより、近傍を撮像した像に対して、ローパスフィルタの効果を持たせることができる。
撮像素子14bは、各レンズ13iに対して並行に配置され、後側主点から焦点距離fから焦点深度δを引いた距離(f−δ)に位置している。撮像素子14bは、レンズ13iにより集光された光を電気信号に変換し、A/D変換部15へ供給する。
Since the
The imaging device 14b is located is disposed in parallel with respect to each lens 13 i, distance from the rear principal point minus the depth of focus [delta] from the focal length f (f-δ). The image sensor 14 b converts the light collected by the lens 13 i into an electrical signal and supplies the signal to the A /
図8は、本発明の第2の実施形態における撮像装置のレンズと撮像素子の位置関係の1例を示した図である。同図に置いて、中間被写体Aから出た光と、近傍被写体Bから出た光と、遠方被写体Cから出た光とがレンズで集光されて、それぞれ撮像素子の位置A’、位置B’、位置C’で像が結ばれている。撮像素子は、レンズの後側主点から(f−δ)離れた距離に位置し、レンズに対して並行に設置されている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the lens and the imaging element of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the light emitted from the intermediate subject A, the light emitted from the near subject B, and the light emitted from the far subject C are condensed by the lens, and the positions A ′ and B of the image sensor are respectively obtained. An image is formed at “position C”. The image sensor is located at a distance (f−δ) from the rear principal point of the lens and is installed in parallel to the lens.
位置C’における遠方像の錯乱円の直径εcはほぼ0であり、位置A’における中間像の錯乱円の直径εaより小さい。また、位置A’における中間像の錯乱円の直径εaは、位置B’における近傍像の錯乱円の直径εbより小さい。
図8の例では、撮像素子14bは、被写体が撮像装置に近づくほど錯乱円の直径が大きくなるように、レンズから所定の距離離れた位置に、レンズに対して並行に設置されている。
The far-field confusion circle diameter ε c at the position C ′ is almost 0, which is smaller than the intermediate image confusion circle diameter ε a at the position A ′. Further, the diameter ε a of the confusion circle of the intermediate image at the position A ′ is smaller than the diameter ε b of the confusion circle of the neighboring image at the position B ′.
In the example of FIG. 8, the image sensor 14b is installed in parallel to the lens at a position away from the lens by a predetermined distance so that the diameter of the circle of confusion increases as the subject approaches the imaging device.
続いて、撮像素子のレンズからの距離の算出方法について1例を用いて説明する。図9は、本発明の第2の実施形態における撮像装置のレンズと撮像素子の位置関係を説明するための図である。同図において、焦点が合う遠方被写体Cと中間被写体Aとの間が領域を合焦領域であり、焦点が合わない中間被写体Aと近傍被写体Bとの間の領域が非合焦領域である。また、被写体Aの合焦距離はfA、被写体Bの合焦距離はfB、被写体Cの合焦距離はfCである。撮像素子は、レンズから被写体Aの合焦距離fAと被写体Bの合焦距離fBの間の距離に位置している。 Next, a method for calculating the distance from the lens of the image sensor will be described using an example. FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between the lens and the imaging element of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the region between the far subject C and the intermediate subject A in focus is the in-focus region, and the region between the intermediate subject A and the near subject B that is not in focus is the out-of-focus region. The in-focus distance of the subject A is f A , the in-focus distance of the subject B is f B , and the in-focus distance of the subject C is f C. The imaging element is located at a distance between the focusing distance f B focusing distance f A and the object B of the subject A from the lens.
図10は、本発明の第2の実施形態において、レンズに対する撮像素子の位置を説明するための図である。同図において、合焦範囲101は、遠方被写体の焦点が合う範囲であって、位置C’から±10[μm]の範囲である。合焦範囲102は、中間被写体の焦点が合う範囲であって、位置A’から±10[μm]の範囲がである。非合焦範囲103と、非合焦範囲104とは、近傍被写体の焦点が合わない範囲であって、それぞれ位置B’から向かって左に10[μm]を超えて離れた範囲と、位置B’から向かって右に10[μm]を超えて離れた範囲である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the position of the image sensor with respect to the lens in the second embodiment of the present invention. In the figure, an in-
レンズ口径Dが2[mm]、許容錯乱円径εが1画素の値5[μm]で、被写体Cのレンズからの距離が100[m]、被写体Aのレンズからの距離が50[m]、被写体Bのレンズからの距離が20[m]とする。その場合の合焦距離をそれぞれfC=3.99[mm]、fA=4.00[mm]、fB=4.01[mm]とすると、焦点深度はそれぞれδB=9.975[μm]、δA=10[μm]、δC=10.25[μm]である。被写体A、B、Cは、どれも約10[μm]が合焦面からの許容合焦範囲となる。 The lens diameter D is 2 [mm], the permissible circle of confusion ε is 5 [μm] per pixel, the distance from the subject C to the lens is 100 [m], and the distance from the subject A to the lens is 50 [m]. The distance of the subject B from the lens is 20 [m]. In this case, assuming that the focus distances are f C = 3.99 [mm], f A = 4.00 [mm], and f B = 4.01 [mm], the focal depths are δ B = 9.975, respectively. [Μm], δ A = 10 [μm], and δ C = 10.25 [μm]. For all of the subjects A, B, and C, about 10 [μm] is an allowable in-focus range from the in-focus surface.
被写体BおよびCの焦点深度を10[μm]と近似すると、被写体Aと被写体Bに焦点をあわせ、被写体Cには焦点を合わせないようにするため、撮像素子のレンズからの距離は、3.99から4.00[mm]となる。図10には、その場合の撮像素子の設置範囲105が示されている。 When the depths of focus of the subjects B and C are approximated to 10 [μm], the distance from the lens of the image sensor is 3 in order to focus on the subjects A and B and not on the subject C. 99 to 4.00 [mm]. FIG. 10 shows the installation range 105 of the image sensor in that case.
このように、第2の実施形態における撮像装置において、合焦領域にある被写体から到来する光が像を結ぶ際の撮像素子の位置が焦点距離に相当する位置から焦点距離から焦点深度離れた位置までの範囲内になるように、撮像素子の位置が予め設定される。
上記の条件に加えて、非合焦領域にある被写体から到来する光が像を結ぶ際の撮像素子の位置が焦点距離に相当する位置から焦点距離から焦点深度離れた位置までの範囲に入らないように、撮像素子の位置が予め設定される。
As described above, in the imaging apparatus according to the second embodiment, the position of the imaging element when the light coming from the subject in the in-focus area forms an image is a position that is away from the focal distance from the position corresponding to the focal distance. The position of the image sensor is set in advance so as to fall within the range up to.
In addition to the above conditions, the position of the image sensor when the light coming from the subject in the out-of-focus area forms an image does not fall within the range from the position corresponding to the focal length to the position away from the focal length. As described above, the position of the image sensor is set in advance.
換言すれば、撮像素子は、レンズから所定の距離範囲にある被写体からレンズに到来する光が撮像素子上で結ぶ錯乱円の直径が所定の長さより小さくなり、レンズから所定の距離範囲外の距離にある被写体からレンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ錯乱円の直径が所定の長さ以上であるように設置される。 In other words, the imaging element has a diameter of a circle of confusion where light arriving at the lens from a subject within a predetermined distance range from the lens is smaller than a predetermined length and a distance outside the predetermined distance range from the lens. Are arranged so that the diameter of the circle of confusion connecting the light coming from the subject to the lens on the image sensor is not less than a predetermined length.
第2の実施形態によれば、撮像装置は予め定められた遠方領域にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、予め定められた近傍領域にある被写体に対しては焦点を合わせなくすることができるので、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。これにより、画像処理部において近傍付近の解像度を落とすためのフィルター処理が不要となるので、画像処理部での演算処理を軽くすることができる。 According to the second embodiment, the imaging apparatus can focus on a subject in a predetermined far area, and can not focus on a subject in a predetermined nearby area. Therefore, it is possible to reduce the resolution of the area where the vicinity of the imaging device is captured in the captured image. This eliminates the need for filter processing for reducing the resolution in the vicinity of the image processing unit, thereby reducing the calculation processing in the image processing unit.
<第3の実施形態>
続いて、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、撮像装置の地面に対する俯角が変更された際に、撮像素子の角度を調節する撮像装置について説明する。撮像素子の角度を調節することは、例えば、撮像装置が観測する車両からの距離範囲を変更するときに撮像装置の俯角が変更された際、または撮像装置が搭載された車両が積載する荷物の重量が変わることで車高が変わり、その結果撮像装置の俯角が変更された際に、有用である。
<Third Embodiment>
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, an imaging apparatus that adjusts the angle of the imaging element when the depression angle of the imaging apparatus with respect to the ground is changed will be described. Adjusting the angle of the image pickup device is, for example, when the depression angle of the image pickup device is changed when changing the distance range from the vehicle observed by the image pickup device, or when the vehicle loaded with the image pickup device is loaded. This is useful when the vehicle height changes due to the change in weight, and as a result, the depression angle of the imaging device is changed.
図11は、本発明の第3の実施形態における撮像装置の機能ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図11の撮像装置1cの構成は図1の撮像装置1の構成に対して、光学部10を光学部10cに変更し、制御部20を制御部20cに変更したものとなっている。
FIG. 11 is a functional block diagram of an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The configuration of the
図11の光学部10cの構成は、図1の光学部10の構成に対して、撮像素子14を撮像素子14cに変更し、撮像素子基板16と、固定部材17とアクチュエータ(駆動部)18とが加えられたものとなっている。
撮像素子14cは、各レンズ13iに対して所定の角度φとなるように、撮像素子基板16に対して水平に取り付けられている。撮像素子14cは、レンズ13iにより集光された光を電気信号に変換し、A/D変換部15へ供給する。
11 is different from the configuration of the
The imaging element 14c is such that the predetermined angle φ with respect to each lens 13 i, is mounted horizontally with respect to the image pickup device substrate 16. The image sensor 14 c converts the light collected by the lens 13 i into an electrical signal and supplies it to the A /
撮像素子基板16は、撮像素子14cを支持する。撮像素子基板16は、その一端を固定部材17によって、レンズホルダー11に固定されている。また、撮像素子基板16の他端は、アクチュエータ(駆動部)18に接合されている。
The image sensor substrate 16 supports the image sensor 14c. One end of the image pickup device substrate 16 is fixed to the
アクチュエータ(駆動部)18は、後述する制御部20cの駆動制御部25から供給される駆動信号によって、その長さを調整する。これによって、アクチュエータ(駆動部)18は、撮像素子基板16の各レンズ13iに対する傾斜角を変更することができるので、撮像素子14cが各レンズ13iに対して所定の角度φとなるように調整することができる。
The actuator (drive unit) 18 adjusts its length by a drive signal supplied from a
図11の制御部20cの構成は、図1の制御部10の構成に対して、記憶部21を記憶部21cに変更し、角度算出部23と、移動量算出部24と、駆動制御部25とが加えられたものとなっている。
記憶部21cには、A/D変換部15から供給された画像データが記憶されている。また、記憶部21cには、現在の撮像素子の傾斜角を示す現傾斜角情報が記憶されている。
The
The
角度算出部23は、不図示の角度調整装置から供給された撮像装置の地面に対する俯角を示す俯角情報と、予め観測する範囲の情報とから、変更後の撮像素子の傾斜角を算出する。角度算出部23は、算出した変更後の撮像素子の傾斜角φ2を示す変更傾斜角情報を移動量算出部24へ供給する。
移動量算出部24は、記憶部21cに記憶されている現在の撮像素子の傾斜角φ1を示す現傾斜角情報を読み出す。移動量算出部24は、現傾斜角情報と、角度算出部23から供給された変更後の傾斜角φ2を示す変更傾斜角情報とから、アクチュエータ(駆動部)18の移動量を算出する。また、移動量算出部24は、その変更傾斜角情報で、記憶部に記憶されている現傾斜角情報の値を更新する。
The
Movement
アクチュエータ(駆動部)18の移動量Δxは、以下の式(6)で算出される。
Δx=L(tanφ2−tanφ1) …(6)
ここで、Lは、固定部材17とアクチュエータ(駆動部)18との垂直距離である。移動量算出部24は、算出した移動量の情報を駆動制御部25へ供給する。
The movement amount Δx of the actuator (drive unit) 18 is calculated by the following equation (6).
Δx = L (tanφ 2 −tanφ 1 ) (6)
Here, L is a vertical distance between the fixing member 17 and the actuator (drive unit) 18. The movement
駆動制御部25は、移動量算出部24から供給された移動量の情報から、アクチュエータ(駆動部)18をその移動量動かす制御信号を生成し、その制御信号をアクチュエータ(駆動部)18へ供給する。これによって、駆動制御部25は、アクチュエータ(駆動部)18を所定の移動量だけ移動させることができる。
The
図12は、本発明の第3の実施形態における撮像素子の角度を変更する処理の流れを示したフローチャートである。まず、角度算出部23は、不図示の角度調整装置から供給された撮像装置の地面に対する俯角を示す俯角情報を受信する(ステップS101)。次に、角度算出部23は、俯角情報から撮像素子の変更後の傾斜角φ2を算出する(ステップS102)。
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing for changing the angle of the image sensor in the third embodiment of the present invention. First, the
次に、移動量算出部24は、記憶部21から読み出した撮像素子の傾斜角φ1を示す現傾斜角情報と、角度算出部23から供給された変更後の傾斜角φ2を示す変更傾斜角情報とからアクチュエータ(駆動部)18の移動量を算出する(ステップS103)。
次に、駆動制御部25は、アクチュエータ(駆動部)18の移動量からアクチュエータ(駆動部)18をその移動量だけ動かす制御信号を生成し、その制御信号をアクチュエータ(駆動部)18へ供給する(ステップS104)。
Next, the movement
Next, the
次に、アクチュエータ(駆動部)18は、供給された制御信号に応じて、アクチュエータ(駆動部)18と撮像素子基板16の接合位置を移動させ、撮像素子基板16の傾斜角を変更する(ステップS105)。これによって、アクチュエータ(駆動部)18は撮像素子14cの傾斜角を変更させることができる。以上で、本フローチャートは終了する。 Next, the actuator (driving unit) 18 moves the joining position of the actuator (driving unit) 18 and the image sensor substrate 16 according to the supplied control signal, and changes the tilt angle of the image sensor substrate 16 (step). S105). Thereby, the actuator (driving unit) 18 can change the inclination angle of the image sensor 14c. Above, this flowchart is complete | finished.
第3の実施形態によれば、撮影可能範囲を変更すべく撮像装置の地面に対する角度である俯角が変更された場合に、その変更された俯角に応じて、撮像装置は、撮像素子の傾斜角を変更することができる。これにより、撮像装置は俯角に応じて、遠方領域にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、予め定められた近傍領域にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができるので、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。これにより、画像処理部において近傍付近の解像度を落とすためのフィルター処理が不要となるので、画像処理部での演算処理を軽くすることができる。 According to the third embodiment, when the depression angle that is the angle of the imaging apparatus with respect to the ground is changed in order to change the shootable range, the imaging apparatus is configured to change the inclination angle of the imaging element according to the changed depression angle. Can be changed. As a result, the imaging apparatus can focus on a subject in a far region according to the depression angle, and can not focus on a subject in a predetermined nearby region. In the captured image, the resolution of the area where the vicinity of the imaging device is captured can be reduced. This eliminates the need for filter processing for reducing the resolution in the vicinity of the image processing unit, thereby reducing the calculation processing in the image processing unit.
また、検知対象物が被写界深度のどの位置にあろうとも対象物の解像度を最大にするように撮像素子の角度を調整できるので、検知対象物を鮮明に撮像することができる。 In addition, since the angle of the image sensor can be adjusted so as to maximize the resolution of the object regardless of the position in the depth of field, the object to be detected can be imaged clearly.
<第4の実施形態>
続いて、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態では、絞りが変更された際に、撮像素子の角度を調節する撮像装置について説明する。撮像素子の角度を調節することは、例えば、トンネル内からトンネル外に出たときに、周囲の明るさが極端に明るくなった場合に、絞りを絞って撮像素子に到来する光量を少なくする際に有用である。
<Fourth Embodiment>
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, an imaging apparatus that adjusts the angle of the imaging element when the aperture is changed will be described. Adjusting the angle of the image sensor is, for example, when reducing the amount of light arriving at the image sensor by reducing the aperture when the surrounding brightness becomes extremely bright when going out of the tunnel. Useful for.
図13は、本発明の第4の実施形態における撮像装置の機能ブロック図である。なお、図11と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図13の撮像装置1dの構成は図11の撮像装置1cの構成に対して、光学部10cを光学部10dに変更したものとなっている。図13の光学部10dの構成は、図11の光学部10cの構成に対して、絞り19が追加されたものになっている。
FIG. 13 is a functional block diagram of an imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in FIG. 11, and the specific description is abbreviate | omitted. The configuration of the
絞り19は、後述する制御部20dの絞り制御部27から供給された制御信号に基づいてレンズ136から入射する光の幅を調整し、幅が調整された光を撮像素子14cに導く。
図13の制御部20dの構成は、図11の光学部20cの構成に対して、画像処理部22を画像処理部22dに変更し、角度算出部23を角度算出部23dに変更し、絞り量算出部26と、絞り制御部27とが追加されたものになっている。
Stop 19 adjusts the width of the light incident from the lens 13 6 based on the control signal supplied from the
The configuration of the
画像処理部22dは、記憶部21に記憶された画像データを読出し、読み出した画像データに対して、必要に応じて所定のフィルターを掛けたり、輝度値を調整したり、射影変換を施したりする。画像処理部22dは、上記画像処理後の画像データを絞り量算出部26と不図示の外部装置とへ供給する。
The
絞り量算出部26は、画像処理部22dから供給された画像処理後の画像データの輝度値から所定の関係式を用いて絞り量を算出する。絞り量算出部26は、算出した絞り量を角度算出部23dと絞り制御部27とへ供給する。
絞り制御部27は、絞り量算出部26から供給された絞り量に基づいて、その絞り量だけ絞り19を動かす制御信号を生成し、その制御信号を絞り19に供給する。これにより、絞り制御部27は、絞り19を所定の絞り量だけ動かすことができる。
The aperture
The
角度算出部23dは、絞り量算出部26から供給された絞り量に基づいて、撮像素子の傾斜角を算出し、その傾斜角を示す傾斜角情報を移動量算出部24へ供給する。その傾斜角算出方法について、具体的に説明する。
図14は、本発明の第4の実施形態において、入射光を絞ったときにレンズに対する撮像素子の傾斜角を変更する際の傾斜角を説明するための図である。同図には、レンズ141と、絞りを絞る前の撮像素子142と、絞りを絞った後の撮像素子143とが示されている。
The
FIG. 14 is a diagram for explaining the tilt angle when changing the tilt angle of the image sensor with respect to the lens when the incident light is reduced in the fourth embodiment of the present invention. In the figure, a lens 141, an image sensor 142 before the aperture is reduced, and an image sensor 143 after the aperture is reduced are shown.
絞りを絞る前の実線144で示された光は、絞る前の撮像素子142に矢印145で示される直径の錯乱円を生成する。一方、絞りを絞った後の破線146で示された光は、絞った後の撮像素子143に矢印147で示される直径の錯乱円を生成する。
角度算出部23dは、矢印145の錯乱円の直径と、矢印147の錯乱円の直径とが同じになるように、撮像素子の傾斜角を算出する。
The light indicated by the
The
図15は、本発明の第4の実施形態における撮像装置の処理の流れを示したフローチャートである。まず、レンズ13iは被写体から出た光を撮像素子に集光させ、撮像素子は集光された光を電気信号に変換する(ステップS201)。次に、A/D変換部15は、撮像素子から供給された電気信号をデジタルの画像データに変換し、その画像データを記憶部21に記憶させる(ステップS202)。
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of processing of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. First, the lens 13 i condenses the light emitted from the subject on the image sensor, and the image sensor converts the collected light into an electrical signal (step S201). Next, the A /
次に、画像処理部22dは、所定の画像処理を行い、画像処理後の画像データを絞り量算出部26へ供給する(ステップS203)。絞り量算出部26は、画像処理部22dから供給された画像処理後の画像データの輝度値から所定の関係式を用いて絞り量を算出し、その絞り量を示す絞り量情報を絞り制御部27へ供給する(ステップS204)。
Next, the
次に、絞り制御部27は、絞り量算出部26から供給された絞り量情報に基づいて、制御信号を生成し、その制御信号を絞り19に供給することにより、絞り19を絞り量だけ動かす(ステップS205)。
次に、角度算出部23dは、絞り量算出部26から供給された絞り量情報に基づいて、撮像素子の変更後の傾斜角φ2を算出し、その変更後の傾斜角φ2を示す変更後傾斜角情報を移動量算出部24へ供給する(ステップS206)。
Next, the
Then, the
次に、移動量算出部24は、記憶部21から読み出した撮像素子の傾斜角φ1を示す現傾斜角情報と、角度算出部23dから供給された変更後の傾斜角φ2を示す変更傾斜角情報とからアクチュエータ(駆動部)18の移動量を算出する(ステップS207)。
次に、駆動制御部25は、アクチュエータ(駆動部)18の移動量からアクチュエータ(駆動部)18をその移動量だけ動かす制御信号を生成し、その制御信号をアクチュエータ(駆動部)18へ供給する(ステップS208)。
Next, the movement
Next, the
次に、アクチュエータ(駆動部)18は、駆動制御部25から供給された制御信号に応じて、アクチュエータ(駆動部)18と撮像素子基板16の接合位置を移動させ、撮像素子基板16の傾斜角を変更する(ステップS209)。これによって、アクチュエータ(駆動部)18は撮像素子14cの傾斜角を変更させることができる。以上で、本フローチャートは終了する。
Next, the actuator (driving unit) 18 moves the joint position of the actuator (driving unit) 18 and the image sensor substrate 16 in accordance with the control signal supplied from the
第4の実施形態によれば、絞りにより撮像素子に到達する光量が調整された場合、絞りの絞り量に応じて、撮像装置は、撮像素子の傾斜角を変更することができる。これにより、撮像装置は絞り量に応じて、遠方領域にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、予め定められた近傍領域にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができるので、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。これにより、画像処理部において近傍付近の解像度を落とすためのフィルター処理が不要となるので、画像処理部での演算処理を軽くすることができる。 According to the fourth embodiment, when the amount of light reaching the imaging device is adjusted by the diaphragm, the imaging device can change the inclination angle of the imaging device according to the diaphragm amount of the diaphragm. As a result, the imaging apparatus can focus on a subject in a far region according to the aperture amount, and can not focus on a subject in a predetermined nearby region. In the captured image, the resolution of the area where the vicinity of the imaging apparatus is captured can be lowered. This eliminates the need for filter processing for reducing the resolution in the vicinity of the image processing unit, thereby reducing the calculation processing in the image processing unit.
以上により、本発明の撮像装置は、遠方領域にある被写体に対しては焦点を合わせることができ、予め定められた近傍領域にある被写体に対しては焦点を合わなくすることができるので、撮像画像のうち撮像装置近傍が撮像された領域の解像度を下げることができる。 As described above, the imaging apparatus of the present invention can focus on a subject in a far region and can not focus on a subject in a predetermined nearby region. In the image, the resolution of the area where the vicinity of the imaging device is imaged can be lowered.
なお、本発明の第1の実施形態と第3の実施形態と第4の実施形態において、撮像素子とレンズの傾斜角は撮像素子とレンズを保持するレンズホルダー筐体に設けてもよく、また撮像素子を撮像素子基板に取り付けたときに、撮像素子を撮像素子基板に対して傾斜角分傾けて取り付けてもよい。 In the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment of the present invention, the inclination angle of the image sensor and the lens may be provided in a lens holder housing that holds the image sensor and the lens. When the image sensor is attached to the image sensor substrate, the image sensor may be attached to the image sensor substrate with an inclination angle.
また、本発明の第3の実施形態と第4の実施形態において、撮像素子がレンズと予め所定の角度をなしており、俯角情報または絞り量情報に応じて撮像素子の角度を変更したが、これに限らず、撮像素子がレンズと並行で、俯角情報または絞り量情報に応じて撮像素子のレンズからの距離を変更してもよい。 In the third embodiment and the fourth embodiment of the present invention, the image sensor has a predetermined angle with the lens in advance, and the angle of the image sensor is changed according to depression angle information or aperture amount information. However, the distance from the lens of the image sensor may be changed according to the depression angle information or the aperture amount information in parallel with the lens.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1、 1b、1c、1d 撮像装置
10、10b、10c 光学部
11 レンズホルダー
12 レンズ鏡筒
131、132、133、134、135、136 レンズ
14、14b 撮像素子
15 A/D変換部
16 撮像素子基板
17 固定部材
18 アクチュエータ(駆動部)
19 絞り
20、20c、20d 制御部
21 21c 記憶部
22 22d 画像処理部
23 23d 角度算出部
24 移動量算出部
25 駆動制御部
26 絞り量算出部
27 絞り制御部
1, 1b, 1c,
19
Claims (6)
前記レンズにより集光された光を電気信号に変換する撮像素子と、
を備え、
前記撮像素子は、前記レンズから所定の距離範囲内にある被写体から前記レンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ第1の錯乱円の直径が所定の長さより小さくなり、前記レンズから前記所定の距離範囲外にある被写体から前記レンズに到来する光が前記撮像素子上で結ぶ第2の錯乱円の直径が前記所定の長さ以上であるように前記レンズからの距離と前記レンズに対する角度が決定されていることを特徴とする撮像装置。 A lens that collects the light;
An image sensor that converts light collected by the lens into an electrical signal;
With
In the imaging element, a diameter of a first circle of confusion that is formed on the imaging element by light arriving at the lens from a subject within a predetermined distance range from the lens is smaller than a predetermined length, and the predetermined distance from the lens The distance from the lens and the angle with respect to the lens are such that the diameter of the second circle of confusion that the light arriving at the lens from a subject outside the distance range is connected to the image sensor is greater than or equal to the predetermined length. An imaging apparatus characterized by being determined.
前記レンズに対する前記撮像素子の角度を算出する角度算出部と、
前記算出された角度に基づいて、前記撮像素子の一端の移動量を算出する移動量算出部と、
前記撮像素子の一端が前記算出された移動量移動するよう前記駆動部を制御する駆動制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 A drive unit that moves one end of the image sensor to change the angle of the image sensor;
An angle calculator that calculates an angle of the image sensor with respect to the lens;
A movement amount calculation unit that calculates a movement amount of one end of the imaging element based on the calculated angle;
A drive control unit that controls the drive unit so that one end of the imaging element moves the calculated movement amount;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記角度算出部は、前記算出された絞り量に基づいて、前記レンズに対する前記撮像素子の角度を算出することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 An aperture amount calculation unit that calculates an aperture amount from an electrical signal converted by the image sensor;
The imaging apparatus according to claim 4, wherein the angle calculation unit calculates an angle of the imaging element with respect to the lens based on the calculated aperture amount.
Priority Applications (1)
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JP2010191092A JP2012049892A (en) | 2010-08-27 | 2010-08-27 | Imaging apparatus |
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Cited By (2)
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JP2018518898A (en) * | 2015-08-21 | 2018-07-12 | グーグル エルエルシー | Image capture system with motion compensation |
CN115242946A (en) * | 2022-06-26 | 2022-10-25 | 上海凯姆视觉科技有限公司 | Camera system for non-forward shooting and camera system setting method |
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- 2010-08-27 JP JP2010191092A patent/JP2012049892A/en not_active Withdrawn
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