JP2018107794A - 画像生成装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1及び2に記載の技術では、1つの画素において、R(赤)、G(緑)及びB(青)のいずれかの情報しか取得されない。このため、取得される情報は必ずしも十分ではなく、解像度の高い適切な画像が生成されない可能性がある。
図1は、本実施の形態に係る撮像システム10の構成を示す。撮像システム10は、撮像装置11と画像生成装置12とを備える。
まず、図2を参照しながら撮像装置11を説明する。
結像光学系201は、少なくとも、1枚又は複数枚のレンズと、レンズ位置調整機構とを有する(いずれも図示せず)。1枚又は複数枚のレンズは被写体からの光を集めて、光信号を結像する。光信号は被写体の像を示す。レンズ位置調整機構は、例えば、レンズによる結像位置を調整するためのアクチュエータ及びアクチュエータの駆動量を制御する制御回路(コントローラ)である。なお、1枚又は複数枚のレンズの焦点が固定されている場合には、レンズ位置調整機構は不要である。また、ピンホールカメラのように、レンズを利用せずに光信号を結像させてもよい。
図3は、ランダムカラーフィルタアレイ202及び撮像素子203の構成の詳細の一例を示す。
ランダムカラーフィルタアレイ202は、複数種類のカラーフィルタ202a〜202cと散乱部204とにより構成される。ランダムカラーフィルタアレイ202は、例えば、カラーフィルタ202a〜202cを複数個、略平面上の互いに異なる位置に配置してなるカラーフィルタの集合体と散乱部204とを備える。ランダムカラーフィルタアレイ202は、フォトダイオード203aの前、つまり、結像光学系201から入射した光が撮像素子203に至る光路上(例えば入射光がフォトダイオード203aの受光面に至る手前)に配置される。ランダムカラーフィルタアレイ202において複数種類のカラーフィルタ202a〜202cは、結像光学系201から入射した光がフォトダイオード203aの受光面に至るまでの光路上に配置される。散乱部204は、結像光学系201とフォトダイオード203aとの間に配置される。散乱部204は、複数種類のカラーフィルタ202a〜202cの前に配置、すなわち、カラーフィルタ202a〜202cは散乱部204と撮像素子203との間に配置されても、または、散乱部204は、カラーフィルタ202a〜202cの後であって撮像素子203の前に配置、すなわち、散乱部204はカラーフィルタ202a〜202cと撮像素子203との間に配置されてもよい。ここでは、複数種類のカラーフィルタ202a〜202cの前に配置、すなわち、カラーフィルタ202a〜202cが散乱部204と結像光学系201との間に配置される例を主に用いて説明する。
送信回路103は、撮像素子203が撮像した変調画像と、ランダムカラーフィルタアレイ202に対応して設定された変調情報とを、画像生成装置12に送信する。変調情報は、位置毎の波長特性としての光透過率と点拡がり関数とを示す。送信は、有線通信及び無線通信のいずれで行われてもよい。
再び図1を参照し、画像生成装置12の受信回路104、カラー画像生成回路105及び出力インタフェース装置106をそれぞれ説明する。
受信回路104は、撮像装置11から出力された変調画像と変調情報とを受け取る。受信回路104と送信回路103との間の通信は、有線通信でも無線通信でもよい。なお、送信回路103が変調画像及び変調情報を有線通信で送信したとしても、有線通信を無線通信に変換する機器を経由することにより、受信回路104がこれらの情報を無線で受信してもよい。その逆も同様である。
カラー画像生成回路105は、受信回路104が受信した変調画像及び変調情報を利用してカラー画像を生成する。カラー画像を生成する処理(カラー画像生成処理)の詳細については後述する。カラー画像生成回路105は、生成されたカラー画像を出力インタフェース装置106に送る。
出力インタフェース装置106は、映像出力端子等である。出力インタフェース装置106は、カラー画像を、デジタル信号として又はアナログ信号として画像生成装置12の外部に出力する。
次に、図4〜図7Aを参照しながら、ランダムカラーフィルタアレイ202をより詳細に説明する。
次に、図12に即して画像生成装置12(図1参照)における処理について説明する。
以下、ステップS102でのカラー画像生成回路105によるカラー画像生成処理について、より詳しく説明する。
図15は、本実施の形態に係る撮像システム10の構成を示す。本実施の形態に係る撮像システム10の構成要素のうち、実施の形態1で示した撮像システム10と同じ構成要素については、図15において図1と同一の符号を付しており、ここでは説明を適宜省略する。本実施の形態に係る撮像システム10は、画像生成装置12において、実施の形態1で示したカラー画像生成回路105の代わりに、マルチバンド画像生成回路107を備える。この撮像システム10は、3原色のRGBカラー画像に限られないマルチバンド画像を生成し得る。マルチバンド画像は、光の波長帯域を4以上の領域に分割した信号で表現する画像である。その波長帯域は可視光に限られず、近赤外、赤外、紫外等の波長帯域であってもよく、マルチバンド画像は、例えば近赤外光画像、赤外光画像、紫外光画像等であり得る。
以下、ステップS104でのマルチバンド画像生成処理について、より詳しく説明する。
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態1、2を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これらの実施の形態に限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施した形態、互いに異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態等は、本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。例えば、以下のような変形例も本開示に係る技術の一実施態様に含まれる。
11 撮像装置
12 画像生成装置
101 波長変調部
102 変調画像取得部
103 送信回路
104 受信回路
105 カラー画像生成回路
106 出力I/F(インタフェース)装置
107 マルチバンド画像生成回路
201 結像光学系
202 ランダムカラーフィルタアレイ
202a、202b、202c、202d カラーフィルタ
203 撮像素子
203a フォトダイオード
203b AD変換部
204 散乱部
204a 粒子
Claims (10)
- 複数種類の光学フィルタと散乱部とを有するランダム光学フィルタアレイと、
前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部と、
前記デジタルデータと、前記ランダム光学フィルタアレイの変調情報とを用いて、画像を生成する生成回路とを備え、
前記散乱部は、前記複数種類の光学フィルタと前記フォトダイオードとの間に位置し、
前記散乱部は、第1の屈折率を有する材料と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料とを含む
画像生成装置。 - 前記光学フィルタは、カラーフィルタであり、
前記ランダム光学フィルタアレイは、ランダムカラーフィルタアレイであり、
前記生成回路が生成する前記画像は、カラー画像である
請求項1に記載の画像生成装置。 - 前記散乱部は、前記第1の屈折率を有する材料で構成される第1の層と、前記第1の層に散在する前記第2の屈折率を有する材料を含む粒子とを有する
請求項1又は2に記載の画像生成装置。 - 前記第2の屈折率は1.9以上である
請求項3に記載の画像生成装置。 - 前記粒子は、SiN、TiO2、ZrO2、ZnO又はTa2O5で構成される
請求項3に記載の画像生成装置。 - 前記粒子の粒径は、500nm以上1000nm以下である
請求項3〜5のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 前記散乱部は、前記第1の屈折率を有する材料で構成される第1の層と、前記第2の屈折率を有する材料で構成される第2の層とを含み、
前記ランダム光学フィルタアレイの厚み方向に、前記第1の層と前記第2の層は、積層される
請求項1又は2に記載の画像生成装置。 - 前記生成回路が生成する前記画像は、マルチバンド画像である
請求項1に記載の画像生成装置。 - 前記生成回路は、圧縮センシング技術を用いて前記画像を生成する
請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像生成装置。 - 複数種類の光学フィルタと散乱部とを有するランダム光学フィルタアレイと、
前記ランダム光学フィルタアレイを透過した光を受光する複数のフォトダイオードと、
前記複数のフォトダイオードのそれぞれで受光した光をデジタルデータに変換するAD変換部とを備え、
前記散乱部は、前記複数種類の光学フィルタと前記フォトダイオードとの間に位置し、
前記散乱部は、第1の屈折率を有する材料と、前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する材料とを含む
撮像装置。
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