JP2016134732A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な撮影条件に適した符号化開口パターンを選択可能な撮像装置の提供を目的とする。【解決手段】撮像対象１０２からの光に空間的な変調を付与して出射する空間光変調素子１３０と、空間光変調素子１３０によって空間的な変調を付与された変調光を画像情報として取得する撮像素子１２０と、前記光が空間光変調素子１３０に照射される照射領域上の各点における空間光変調素子１３０の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成手段１３１と、を有し、空間光変調素子１３０の前記開口パターンは、パターン生成手段１３１によって取得された、撮像対象１０２と当該撮像装置１００との間の距離情報に基づいて生成される撮像装置１００。【選択図】図１

Description

本発明は、空間光変調素子を用いた撮像装置及び撮像方法に関する。

カメラに代表される撮像装置は、写真撮影などの観賞用の他、産業用計測・物体認識システム、車両の危険検知、防犯用の監視システムなど、幅広く利用されている。これらの利用形態においては、被写体の画像のみならず、距離や視野方向などの空間情報の取得がしばしば要求される。

こうした空間情報の取得が可能な技術として、撮像素子と符号化された開口パターンとを用い、得られた画像に復号処理を施して撮像素子に入射した光束の空間及び入射角度に関する情報を取得する技術が知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１〜３等参照）。

このような従来の符号化された開口パターンを用いた撮像装置においては、撮影条件によって、例えば被写体までの距離によって生成するべき最適な開口パターンが異なることが知られている。

しかしながら、従来の開口パターンを用いた撮像装置では、予め設計された基本波の周波数に従って開口パターンを形成するに過ぎず、様々な撮影条件に適した開口パターンを選択することは困難であった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、様々な撮影条件に適した開口パターンを選択可能な撮像装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の撮像装置は、撮像対象からの光に空間的な変調を付与して出射する空間光変調素子と、前記空間光変調素子によって空間的な変調を付与された変調光を画像情報として取得する撮像素子と、前記光が前記空間光変調素子に照射される照射領域上の各点における前記空間光変調素子の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成手段と、を有し、前記空間光変調素子の前記開口パターンは、前記パターン生成手段によって取得された、前記撮像対象と当該撮像装置との間の距離情報に基づいて生成される。

本発明によれば、様々な撮影条件に適した開口パターンを選択可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態における撮像装置の全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態における１次元の開口パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における２次元の開口パターンの一例を示す図である。 本発明の実施形態における撮像素子での受光の様子の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態における撮像方法の一例を示すフロー図である。 本発明の実施形態において得られる画像と空間光変調素子の開口パターンとの関係の一例を示す概念図である。 本発明の実施形態における高調波の１次元の開口パターンの一例を示す図である。 図７で示した高調波状態での開口パターンと得られる画像との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態における長波長状態での開口パターンと得られる画像との関係の一例を示す概念図である。 本発明の実施形態において得られる画像と空間光変調素子の開口パターンとの関係の一例を示す概念図である 本発明の実施形態の撮像方法の他の一例を示すフロー図である。

本実施形態の一例である図１に示された撮像装置１００は、シーンたる撮像対象１０２からの光に空間的な変調を付与する空間光変調素子１３０と、画像情報を取得するための撮像素子１２０と、を有している。
撮像装置１００は、入射した光束を結像して撮像素子１２０に向けて出射する結像光学系１１０を構成するレンズＬ１、Ｌ２と、入射する光束の量を制御する開口絞り１１５と、を有している。
撮像装置１００は、撮像対象１０２と撮像装置１００との間の距離を測定するための距離測定部としての測距センサ１５０を有している。
撮像装置１００は、これら各部を制御するための制御手段たる制御部１９０を有している。

空間光変調素子１３０は、高空間周波数を有する減衰パターンを含むマスクである。
空間光変調素子１３０は、撮像対象１０２からの光が空間光変調素子１３０に照射される照射領域上の各点であり、２次元的に多数配置されたセル１３２における透過率を独立して変えることができる光学素子である。
空間光変調素子１３０は、例えば透過型の液晶デバイスであり、それぞれの位置における透過率を変化させることで、符号化された開口パターン、言い換えるとモザイクパターンたる濃淡パターンを形成する。
なお、空間光変調素子１３０は、ここでは透過型の液晶デバイスとしたが、ウェット毛細管型の空間光変調素子であっても良い。

撮像素子１２０は、空間光変調素子１３０によって空間的な変調を付与された変調光を画像情報として取得する撮像面たる光検出器アレイとしてのCCD（Charge Coupled Device）を用いたイメージセンサである。
撮像素子１２０には複数の光検出器１２１である受光素子たるフォトダイオードが２次元的に並べて配設された光検出器アレイが配置されており、撮像面に入射した光の強度等の情報を電気信号に変換する。ここではCCDを用いることとしたが、画像情報を取得可能なイメージセンサであれば、CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等を用いるものであっても良い。

測距センサ１５０は、レーザーなどを撮像対象１０２に照射し、撮像対象１０２からの反射光を用いて撮像対象１０２までの距離の情報を得るための距離測定部たるレーザーセンサである。
なお、測距センサ１５０は、ここではレーザーセンサであるとしたが、例えば結像光学系１１０の焦点を撮像対象１０２に合わせるオートフォーカス動作時に、得られた画像のコントラスト比から撮像対象１０２までの距離を求めるものであってもよい。
また、得られた画像の位相差から撮像対象１０２までの距離を求めるものであってもよい。

制御部１９０は、空間光変調素子１３０の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成手段たるパターン生成部１３１と、撮像素子１２０が取得した画像情報を４Ｄライトフィールドとして再構築するための画像生成部１４０と、を有している。
制御部１９０は、撮像装置１００に内蔵されたマイクロプロセッサあるいは当該マイクロプロセッサ上で動作するプログラムによって実現する制御手段である。

パターン生成部１３１は、電気信号によって空間光変調素子１３０の各セル１３２における透過率を独立して設定することで、開口パターンを生成するパターン生成手段である。
パターン生成部１３１は、撮像対象１０２からの光が当該空間光変調素子１３０に照射される照射領域を複数に分割し、分割された当該照射領域たるセル１３２における空間光変調素子１３０の透過率を設定することで、開口パターンを生成する。

画像生成部１４０は、撮像素子１２０から入力された画像情報を合成して、画角分離画像を算出する画像算出手段であり、撮像素子１２０によって取得された画像情報を画角や距離等の情報を含む４Ｄライトフィールド情報へと変換して出力する。

パターン生成部１３１が生成する開口パターンの一例を、Ｘ方向のある一次元について、縦軸に透過率をとって図２（ａ）、（ｂ）に示す。
開口パターンは、ここでは図２（ａ）に示すように、１次元においては、基本波長１ｍｍ、基本周波数ｆ_０のコサイン波及びその４次までの高調波の合成波である。
かかる高調波の合成波を、Ｘ方向とＹ方向それぞれについて合成すると、図３に示すように、互いに干渉して、モザイク状の開口パターンを形成する。なお、図３においては、簡単のためそれぞれのセル１３２における透過率を色の濃さで模式的に示しているが、実際には、セル１３２が表現可能な透過率の段階、言い換えると階調に従って分布している。
すなわち空間光変調素子１３０に形成される開口パターンは、空間的に連続した高周波の２Ｄパターンである。

図２のような透過率の分布を与えた場合の光検出器１２１それぞれの理想的なサイズについて考える。
説明を簡単にするため、Ｘ方向についてのみ考えると、図２に示したように、空間光変調素子１３０の透過率は基本周波数１サイクル／ｍｍすなわち波長１ｍｍで周期的に変化している。また、透過率の濃淡は１ｍｍの中で５回変化しているから、透過率の変化の高周波成分は、約０．２ｍｍ間隔となる。

光検出器１２１のＸ方向の大きさをピクセルサイズｄとして、ある波長λｍｍの波を検出する場合を考える。
図４（ａ）、（ｂ）は、光検出器１２１に照射される光量の概念図であり、透過率の濃淡が連続的に変化する場合の理想的な再現波形を破線で、有限のピクセルサイズｄをもつ光検出器１２１が再現する波形を実線で、それぞれ示している。
なお、光検出器１２１はピクセルサイズｄの範囲内において、光量を検出するが、総量のみで、その分布までは検出できない。

図４（ａ）に示すように、ピクセルサイズｄに対して波長λが十分大きい場合には、すなわち、λ＝１０ｄ程度で光検出器１２１のピクセルサイズｄに対して濃淡の変化が十分に大きい場合には、光検出器１２１は、光量の変化を精度よく再現することができる。
一方で、図４（ｂ）に示すように、ピクセルサイズｄと波長λとの大きさの差異が小さい場合には、例えばλ＝２ｄ〜３ｄ程度の場合には、光量の変化を精度良く再現しているとは言いがたい。
従って、図２に示すような高周波成分を有する周期的な波を再現するためには、λ＝１０ｄ程度の、少なくとも１ピクセルあたり０．０２ｍｍ以下のサイズの光検出器１２１が必要である。

かかる構成の撮像装置１００を用いて、４Ｄライトフィールド情報を含む画像を得るまでの撮影方法について、図５を用いて説明する。
まず、撮影が開始されると、撮像装置１００に入射してきた光は、結像光学系１１０によって、撮像素子１２０上に像を結ぶように偏向され、開口絞り１１５を通過することで光量が調整される。
かかる初期状態においては、空間光変調素子１３０には、まだ開口パターンは形成されておらず、セル１３２の全てが透過状態、すなわち透過率最大に設定されている（ステップＳ２０１）。

撮像素子１２０には、通常のデジタルカメラと同様に、２Ｄ画像が形成されて、画像情報として画像生成部１４０に保存される（ステップＳ２０２）。
かかる処理は、撮像素子１２０が、空間光変調素子１３０を透過してきた光から画像情報を取得する画像取得ステップである。

制御部１９０は、撮像素子１２０によって取得された、空間変調のかけられていない画像情報を元に、得られた画像のコントラスト比を利用したコントラストオートフォーカス（コントラストＡＦ）によって、撮像対象１０２までの距離を測定する（ステップＳ２０３）。
なお、開口絞り１１５よりも光の光軸方向下流で一度光路を２つに分け、互いに得られた画像を比較した上で位相差を検知して、撮像対象までの距離を測定する像面位相差オートフォーカス（像面位相差ＡＦ）によって測定してもよい。

このように、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理を行うことで、撮像対象１０２と、撮像装置１００との間の距離を測定する距離測定ステップが行われる。
あるいは、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理に代えて、測距センサ１５０を用いて、撮像対象１０２と、撮像装置１００との間の距離を測定する操作を距離測定ステップとしても良い（ステップＳ２２０）。

かかる距離測定ステップにより、制御部１９０は、かかるコントラストＡＦ又は像面位相差ＡＦの何れか一方あるいは両方を使用して、撮像対象１０２と撮像装置１００との間の距離を測定する。
パターン生成部１３１は、かかる距離測定ステップにおいて得られた距離情報を、制御部１９０から取得するとともに、かかる距離情報に基づいて、開口パターンを生成する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４は、このとき空間光変調素子１３０の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成ステップである。

空間光変調素子１３０は、例えば図２に示したようなパターン生成部１３１からの電気信号、言い換えると周期的な変調信号に従って、素子上それぞれのセル１３２における透過率を変化させることで符号化された開口パターンを形成する（ステップＳ２０５）。
開口パターンの形成により、空間光変調素子１３０は、素子上の各セル１３２の透過率を周期的に変化させることで、空間光変調素子１３０を通過する光に対して空間的な変調を付与することが可能となる。
パターン生成ステップの後、結像光学系１１０から入射し、空間光変調素子１３０に入射した光は、空間光変調素子１３０によって空間的な変調を付与される。

こうした空間透過率分布を用いて、開口パターンを形成する際には、その正弦波の周期に対応する空間周波数位置、すなわちフーリエ変換を行った場合の横軸に、画像自身の持つ有限の空間周波数帯域のスペクトル分布が畳み込み積分の形で複製される。
つまり、正弦波形の周期の数だけ、空間周波数の軸上に被写体の空間周波数スペクトル分布が複製される。ここで、正弦波形の周波数の大きさに依存して角度成分の周波数情報が混ざりこむことにより画角分離が可能となる（例えば非特許文献１〜３）。

空間的な変調を付与された変調光は、撮像素子１２０に検出されることで、画像情報として認識される（ステップＳ２０６）。この画像情報には、周期的な変調信号に従って空間的な変調を付与されたことにより、空間光変調素子１３０上のどのセル１３２を、どの時間に通過したのかという情報が含まれている。
画像生成部１４０は、かかる撮像素子１２０に検知された画像情報から、画角分離画像を算出する（ステップＳ２０７）。
画像生成部１４０は、撮像素子１２０に検知された画像情報と、当該画像情報が検出された撮像素子１２０の位置から、撮像素子１２０に検出された変調光の角度情報、言い換えると光の方向成分の情報を算出する（ステップＳ２０８）。
なお、ステップＳ２０７とステップＳ２０８とは、順番が逆であっても良い。

画像生成部１４０はさらに、このようにして得られた画像情報から、空間的な変調を取り除いて画像を再構成することにより、撮像装置を複数台設ける等の特殊な装置構成を必要とせず、距離や方向などの空間情報を含んだ出力画像を得る（ステップＳ２０９）。

出力画像を得ると、撮像装置１００は撮影を終了する。

以上のような撮影方法において、得られる画角及び距離等の空間情報を含んだ出力画像の精度は、空間光変調素子１３０に与えられる基本周波数の基本波長λ_０と、撮像素子１２０のピクセルサイズｄによって制限される。

図６は、開口パターンの基本周波数ｆ_０に対応する基本波長λ_０と解像度との関係を示す模式図であり、図の中央部分に撮像対象１０２を模式的に表し、図の外縁部に対応する開口パターンの基本波を表示している。
ここでは例としてまず１２ｍｍ角の撮像素子１２０を用いて、空間光変調素子１３０に与える開口パターンを基本波長λ_０＝０．５ｍｍの基本波に４次までの余弦波を合成した合成波として設定する。
撮像対象１０２の撮影は、図６に概略を示したように、得られた被写体を基本波長λ_０ごとに区切って、かかる測定エリア１３３における画像情報を得ることと等しい。
ここで測定エリア１３３は、空間光変調素子１３０の照射領域内において、照射領域を分割された１領域である。
測定エリア１３３は、空間光変調素子１３０の透過率を制御可能な最小分割単位であるセル１３２と同一のサイズであっても良いし、セル１３２を複数、二次元的にグループ化した任意の領域であっても良い。

図６に示した状態を基準状態として、図７、図８に示すような基本波に８次までの余弦波を合成した合成波を付与する高調波状態について考える。
このとき、図７は図６に高調波を重畳した形になるから、基本波長λ_０＝０．５ｍｍは変わらず、濃淡のパターンの高周波成分の波長λ_２が基準状態の高周波成分の波長λ₁の半分になる。
従って、図８に示すように、測定エリア１３３辺りの情報量が倍になるから、角度分解能は向上する。
その一方で、図４を用いて既に説明したように、ピクセルサイズｄが同一であれば、波長λ_２に対して十分な数のピクセル数を確保できず、画像の再現精度が低下する。

また、ピクセルサイズｄは撮像素子１２０の性能そのものであり、ピクセルサイズｄの低減は容易ではない。
例えば、同様に１０ピクセルの画素数を割り当てるならば、基準状態ではピクセルサイズｄ＝０．０１ｍｍ以下で良いが、図８に示した高調波状態では、ピクセルサイズｄ＝０．００５ｍｍ以下であることが必要となる。

図９には、１２ｍｍ角の撮像素子１２０を用いて、空間光変調素子１３０に基本波長λ_０＝１．０ｍｍ、基本波に８次までの余弦波を合成した合成波を開口パターンとして付与する長波長状態について考える。
かかる長波長状態では、基本波長λ_０が倍になっているので、８次までの高調波が合成される一方で、要求されるピクセルサイズｄは基準状態と同一である。このとき、長波長状態における高調波の波長λ_３は、基準状態の高調波の波長λ_１と同等の長さをもつ。
したがって、測定エリア１３３内での情報量は倍になって角度分解能は向上するが、測定エリア１３３の１区画辺りの長さも倍になるため、測定エリア１３３内の角度情報を切り分けることができない。すなわち、測定エリア１３３内で撮像対象１０２と撮像装置１００との距離が大きく異なる２つの被写体が入り込む図９のような場合には、不正確な角度情報しか得られない。

このように、撮像対象との位置関係によって、空間光変調素子１３０に与えるべき開口パターンを形成するための基準となる基本波は異なる。
そこで、本実施形態では、空間光変調素子１３０の開口パターンは、パターン生成部１３１によって取得された、撮像対象１０２と撮像装置１００との間の距離情報に基づいて生成される。
かかる構成により、様々な撮影条件に適した符号化開口パターンを選択可能である。

この点について、詳しく説明する。
図５で既に説明したように、撮像装置１００は、空間変調をかけない画像を取得した上で、当該画像から、あるいは測距センサ１５０を用いて、撮像装置１００と撮像対象１０２との間の距離を測定する。
また、パターン生成部１３１は、かかる距離情報を元に、空間光変調素子１３０に表示する開口パターン、言い換えるとモザイクパターンたる濃淡パターンを決定する。

具体的には、測定エリア１３３において、測定エリア１３３に反映される画像の被写体が全て比較的近距離であって、被写体同士の距離に大きな差が無い場合には、開口パターンの基本波の波長を長くする長波長状態に設定する。
また、基本波に重畳させる高調波の次数を高くした高調波状態とすることで、角度測定の分解能を向上させることができる。

また、リフォーカスを目的とした測定で、シーンの被写体が比較的遠くにあるものが多い場合には、開口パターンの基本波長λ_０を短くし、画像内の解析点数を多くすることで、角度情報の精度を向上させる。

また、測定エリア１３３に反映される画像の被写体の位置がばらばらな場合にも、開口パターンの基本波長λ_０を短くし、画像内の解析点数を多くすることで、角度情報の精度を向上させる。
また、その際の画像情報の再現性の低下については、基本波に重畳させる高調波の次数を低く抑えることで抑制することができる。

また、各測定エリア１３３における開口パターンは、空間光変調素子１３０の全域で同じにする必要は無く、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、各測定エリア１３３における距離情報に応じて、遠距離部分と近距離部分とで異なる開口パターンを設定しても良い。
具体的には、空間光変調素子１３０の照射領域を、領域Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の４つに分けたときに、撮像対象１０２に遠距離のものが多く含まれる領域Ｘ１、Ｘ２に対応する測定エリア１３３に遠距離用の開口パターンを設定する。
撮像装置１００は、このように、空間光変調素子１３０の照射領域を、距離情報に対応した複数の区画に分割する区画分離ステップを有している。

また同様に、撮像対象１０２に近距離のものが多く含まれる領域Ｘ３では、かかる領域Ｘ３に対応する測定エリア１３３に近距離用の開口パターンを設定し、撮像対象１０２に中距離のものが多く含まれる領域Ｘ４では中距離用の開口パターンを設定する。
かかる構成により、撮像対象１０２までの距離が、各測定エリア１３３において一様でない場合であっても、精度良く様々な撮影条件に適した開口パターンを選択可能である。

また、図１１に示すように、距離情報の取得を行った後、距離情報の変化を検知するための距離比較ステップＳ３１０を有し、距離比較ステップにおいて距離情報の変化を検知しないときには、開口パターンを継続して使用することとしても良い。
またこの場合には、距離比較ステップＳ３１０において、距離情報の変化を検知したときには、再び距離情報を取得し、開口パターンを再度生成することが望ましい。

距離比較ステップＳ３１０を有する場合には、図１１に示すように、以前に測定された距離情報の有無を確認するデータ確認ステップＳ３０８と、データ確認ステップＳ３０８において確認されたデータを読み出すデータ読み出しステップＳ３０９と、を有することが望ましい。
かかるデータ確認ステップＳ３１１と、データ読みだしステップ３１２とによって、以前測定された距離情報を精度よく読みとることができるから、計算負荷を低減しながらも様々な撮影条件に適した符号化開口パターンを選択可能である。

かかる構成により、距離情報を取得するためのステップを省略できて、計算負荷を低減しながらも様々な撮影条件に適した符号化開口パターンを選択可能である。

これら撮像方法は、制御部１９０に記録されたプログラムによって実現されており、ＣＰＵなどの計算手段によって実行される。かかるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上記実施形態において、撮像装置１００は、コンパクトデジタルカメラや、携帯機器搭載の小型カメラのような種々の形態の撮像装置であっても良い。

また、上記実施形態においては、パターン生成手段が距離を測定するための距離測定部を有するとしたが、外部の測定手段を用いて撮像対象と撮像装置１００との距離を測定し、パターン生成手段は当該距離情報を取得するのみであっても良い。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１００ 撮像装置
１０２ 撮像対象
１１０ 結像光学系
１２０ 撮像素子
１３０ 空間光変調素子（空間光変調手段）
１３１ パターン生成手段（パターン生成部）
１３３ 分割された照射領域（測定エリア）
１４０ 画像生成部
１５０ 測距センサ
１９０ 制御部（パターン生成部）（画像生成部）（距離測定部）
Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２２０ 距離測定ステップ
Ｓ２０２ 画像取得ステップ
Ｓ２０４ パターン生成ステップ
Ｓ３１０ 距離比較ステップ

特許第５３２８１６５号公報

アナ・レヴィン他（Ａ．Ｌｅｖｉｎ，Ｒ．Ｆｅｒｇｕｓ，Ｆ．Ｄｕｒａｎｄ ａｎｄ Ｗ．Ｆｒｅｅｍａｎ）著、「Ｉｍａｇｅ ａｎｄ Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ ａ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｃａｍｅｒａ ｗｉｔｈ ａ Ｃｏｄｅｄ Ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＳＩＧＧＲＡＰＨ ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．３）」（米国）、２００７年 チャンイン・ゾウ他（Ｃ．Ｚｈｏｕ，Ｓ．Ｌｉｎ， ａｎｄ Ｓ．Ｎａｙａｒ）著、「Ｃｏｄｅｄ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｐａｉｒｓ ｆｏｒ Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ（ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ （ＩＣＣＶ）２００９）」（米国）、２００９年 アショック・ヴィーララハン他（Ａ．Ｖｅｅｒａｒａｇｈａｖａｎ）著、「斑な写真：ヘテロダイン処理がされた光場および符号化開口の再フォーカス動作に関するマスキングが強化されたカメラ」、ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．３， ｐａｐｅｒ ６９、２００７年

Claims (10)

1. 撮像対象からの光に空間的な変調を付与して出射する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子によって空間的な変調を付与された変調光を画像情報として取得する撮像素子と、
   前記光が前記空間光変調素子に照射される照射領域上の各点における前記空間光変調素子の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成手段と、を有し、
   前記空間光変調素子の前記開口パターンは、前記パターン生成手段によって取得された、前記撮像対象と当該撮像装置との間の距離情報に基づいて生成される撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記パターン生成手段は、前記照射領域を分割し、分割された当該照射領域における前記空間光変調素子の透過率を設定することで前記開口パターンを生成することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記パターン生成手段は、前記撮像対象と当該撮像装置との間の距離を測定するための距離測定部を有することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記距離測定部は、前記開口パターンを前記光が透過する透過状態に設定したときに、前記撮像素子によって取得される画像情報のうち、位相差またはコントラスト比の一方あるいは両方を用いて前記距離を測定することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項３または４に記載の撮像装置において、
   前記距離測定部は、前記距離を測定するための測距センサを有することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の撮像装置において、
   前記空間光変調素子は複数に区画され、
   前記開口パターンは、複数の前記区画それぞれにおいて、各区画における前記撮像対象と当該撮像装置との距離情報に基づいて形成されることを特徴とする撮像装置。
7. 撮像対象までの距離情報を取得する距離取得ステップと、
   前記距離情報を元に、前記撮像対象からの光が当該光に空間的な変調を付与する空間光変調手段に照射される照射領域上の各点において、前記空間光変調手段の透過率を設定することで開口パターンを生成するパターン生成ステップとを有する撮像方法。
8. 請求項７に記載の撮像方法であって、
   前記距離取得ステップによって取得された前記距離情報の変化を検知する距離比較ステップを有し、
   前記距離比較ステップにおいて前記距離情報の変化を検知したときには、再び距離情報を取得し、
   前記距離比較ステップにおいて前記距離情報の変化を検知しないときには、継続して当該距離情報を用いることを特徴とする撮像方法。
9. 請求項７または８に記載の撮像方法であって、
   空間光変調手段を透過してきた光から画像情報を取得する画像取得ステップを有し、
   前記距離取得ステップにおいて取得される前記距離情報は、前記画像取得ステップにおいて取得された前記画像情報から算出されることを特徴とする撮像方法。
10. 請求項７乃至９の何れか１つに記載の撮像方法であって、
    前記空間光変調手段を、前記距離情報に対応した複数の区画に分割する区画分離ステップを有し、
    前記開口パターンは、複数の前記区画それぞれにおける前記距離情報に基づいて形成されることを特徴とする撮像方法。

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