JP5224046B2 - 画像処理装置、撮像装置および表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の画像処理装置は、撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、撮像レンズからリフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、このリフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、撮像データから、上記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部とを備えたものである。また、上記合成画像生成部は、2次元画像データ内の領域に応じて複数のリフォーカス係数を用いて、合成画像データを生成する。
本発明の第3の画像処理装置は、撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、撮像レンズからリフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、このリフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、撮像データから、上記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部とを備えたものである。また、上記合成画像生成部は、任意の処理段階において、マイクロレンズの撮像領域ごとに画像反転処理を行うことにより、表示パネルとこの表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有する表示部において立体映像表示を行うための合成画像データを生成する。
本発明の第2の撮像装置は、撮像レンズと、受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子と、撮像レンズと撮像素子との間で撮像レンズの焦点面上に配置されると共に、撮像素子の複数の画素に対して1つのマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、撮像素子により得られた撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、撮像レンズから上記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、上記本発明の第2の画像処理装置における合成画像生成部とを備えたものである。
本発明の第3の撮像装置は、撮像レンズと、受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子と、撮像レンズと撮像素子との間で撮像レンズの焦点面上に配置されると共に、撮像素子の複数の画素に対して1つのマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、撮像素子により得られた撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、撮像レンズから上記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、上記本発明の第3の画像処理装置における合成画像生成部とを備えたものである。
本発明の第2の表示装置は、上記本発明の第2の画像処理装置と、上記本発明の第2の画像処理装置における合成画像生成部により生成された合成画像データに基づいて立体映像表示を行う表示部とを備えたものである。
本発明の第3の表示装置は、上記本発明の第3の画像処理装置と、上記本発明の第3の画像処理装置における合成画像生成部により生成された合成画像データに基づいて立体映像表示を行う表示部とを備え、この表示部が、表示パネルと、この表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有しているものである。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置(撮像装置1)の全体構成を表すものである。この撮像装置1は、撮像対象物2を撮像して画像処理を施すことにより画像データ(合成画像データ)Doutを出力するものであり、開口絞り10を有する撮像レンズ11と、マイクロレンズアレイ12と、撮像素子13と、画像処理部14と、撮像素子駆動部15と、制御部16とから構成されている。なお、画像処理部14が、本発明における「画像処理装置」の一具体例に対応している。
(1/F)=(1/d)+(1/α0・f) …(1)
(1/F)={1/(d−Z)}+(1/α1・f) …(2)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(h/e)=(v/g) …(12)
{h/(g−f)}=(v/g) …(13)
(1/g)=(1/f)×{1−(h/v)} …(14)
(1/F)=(1/g)+(1/d) …(15)
(1/F)=(1/D)+(1/f) …(16)
(1/d)=(1/F)−[(1/f)×{1−(h/v)}] …(17)
f=F×{D/(D−F)} …(18)
(1/d)=(1/F)−[1/{F×D/(D−F)}×{1−(h/v)}]
…(19)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1または第2の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
(1/F)=(1/Md)+(1/α1・f) …(20)
本発明の撮像装置は、例えば、以下説明するような立体表示装置の他、カムコーダや位置センサ、生体センサ、光学顕微鏡およびFTV(Free viewpoint TV)などの用途の撮像装置に適用することができる。
Claims (16)
- 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記リフォーカス係数算出部は、
前記撮像データに基づいて、前記撮像レンズから前記撮像画像内における任意の基準位置までの距離を規定する第2距離情報を抽出する距離情報抽出部と、
前記距離情報抽出部により抽出された第2距離情報と、前記第1距離情報とを用いて、前記リフォーカス係数を設定するリフォーカス係数設定部と
を有し、
前記距離情報抽出部は、前記撮像データに基づいて互いに視差の異なる複数の視差画像を生成すると共に、これら複数の視差画像のうち少なくとも2つの視差画像間の位相差を検出し、検出された位相差に基づいて、前記第2距離情報を算出する
画像処理装置。 - 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記合成画像生成部は、前記2次元画像データ内の領域に応じて複数のリフォーカス係数を用いて、前記合成画像データを生成する
画像処理装置。 - 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記合成画像生成部は、任意の処理段階において、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに画像反転処理を行うことにより、表示パネルとこの表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有する表示部において立体映像表示を行うための合成画像データを生成する
画像処理装置。 - 前記距離情報抽出部は、前記撮像データにおいて、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに同じ位置の画素データを抽出し、その抽出した同じ位置の画素データ同士を合成することにより、前記複数の視差画像を生成する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記リフォーカス係数算出部は、前記撮像データに基づいて、前記リフォーカス係数を算出する
請求項2または請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記リフォーカス係数算出部は、
前記撮像データに基づいて、前記撮像レンズから前記撮像画像内における任意の基準位置までの距離を規定する第2距離情報を抽出する距離情報抽出部と、
前記距離情報抽出部により抽出された第2距離情報と、前記第1距離情報とを用いて、前記リフォーカス係数を設定するリフォーカス係数設定部とを有する
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記リフォーカス係数算出部は、外部から指定された前記第1距離情報を用いて、前記リフォーカス係数を算出する
請求項2または請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記合成画像生成部は、前記2次元画像データ内の領域に応じて複数のリフォーカス係数を用いて、前記合成画像データを生成する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記合成画像生成部は、任意の処理段階において、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに画像反転処理を行うことにより、表示パネルとこの表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有する表示部において立体映像表示を行うための合成画像データを生成する
請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記合成画像生成部は、前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数の逆数からなるリフォーカス係数を用いて、前記合成画像データから、前記基準位置に対応するフォーカス面上に合焦する合成画像データを生成する
請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 撮像レンズと、
受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間で前記撮像レンズの焦点面上に配置されると共に、前記撮像素子の複数の画素に対して1つのマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記撮像素子により得られた撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記リフォーカス係数算出部は、
前記撮像データに基づいて、前記撮像レンズから前記撮像画像内における任意の基準位置までの距離を規定する第2距離情報を抽出する距離情報抽出部と、
前記距離情報抽出部により抽出された第2距離情報と、前記第1距離情報とを用いて、前記リフォーカス係数を設定するリフォーカス係数設定部と
を有し、
前記距離情報抽出部は、前記撮像データに基づいて互いに視差の異なる複数の視差画像を生成すると共に、これら複数の視差画像のうち少なくとも2つの視差画像間の位相差を検出し、検出された位相差に基づいて、前記第2距離情報を算出する
撮像装置。 - 撮像レンズと、
受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間で前記撮像レンズの焦点面上に配置されると共に、前記撮像素子の複数の画素に対して1つのマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記撮像素子により得られた撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記合成画像生成部は、前記2次元画像データ内の領域に応じて複数のリフォーカス係数を用いて、前記合成画像データを生成する
撮像装置。 - 撮像レンズと、
受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間で前記撮像レンズの焦点面上に配置されると共に、前記撮像素子の複数の画素に対して1つのマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記撮像素子により得られた撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と
を備え、
前記合成画像生成部は、任意の処理段階において、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに画像反転処理を行うことにより、表示パネルとこの表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有する表示部において立体映像表示を行うための合成画像データを生成する
撮像装置。 - 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と、
前記合成画像生成部により生成された合成画像データに基づいて立体映像表示を行う表示部と
を備え、
前記リフォーカス係数算出部は、
前記撮像データに基づいて、前記撮像レンズから前記撮像画像内における任意の基準位置までの距離を規定する第2距離情報を抽出する距離情報抽出部と、
前記距離情報抽出部により抽出された第2距離情報と、前記第1距離情報とを用いて、前記リフォーカス係数を設定するリフォーカス係数設定部と
を有し、
前記距離情報抽出部は、前記撮像データに基づいて互いに視差の異なる複数の視差画像を生成すると共に、これら複数の視差画像のうち少なくとも2つの視差画像間の位相差を検出し、検出された位相差に基づいて、前記第2距離情報を算出する
表示装置。 - 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と、
前記合成画像生成部により生成された合成画像データに基づいて立体映像表示を行う表示部と
を備え、
前記合成画像生成部は、前記2次元画像データ内の領域に応じて複数のリフォーカス係数を用いて、前記合成画像データを生成する
表示装置。 - 撮像レンズと受光光線に基づいて撮像データを取得する撮像素子との間にこの撮像素子の複数画素に対して1つのマイクロレンズが割り当てられたマイクロレンズアレイを有する撮像光学系により光線の進行方向を保持した状態で取得された撮像データに対応する撮像画像内における指定された奥行き面をリフォーカス面とするリフォーカス係数を、前記撮像レンズから前記リフォーカス面までの距離を規定する第1距離情報を用いて算出するリフォーカス係数算出部と、
前記リフォーカス係数算出部により算出されたリフォーカス係数を用いて、前記撮像データから、前記リフォーカス面上に合焦する撮像データを生成すると共に、そのリフォーカス面上に合焦する撮像データに対して所定の2次元画像データを挿入する画像合成処理を行うことにより、合成画像データを生成する合成画像生成部と、
前記合成画像生成部により生成された合成画像データに基づいて立体映像表示を行う表示部と
を備え、
前記表示部は、表示パネルと、この表示パネルの前面に配置された他のマイクロレンズアレイとを有し、
前記合成画像生成部は、任意の処理段階において、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに画像反転処理を行うことにより、前記表示部において立体映像表示を行うための合成画像データを生成する
表示装置。
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