JP6249367B2 - 海底撮像装置 - Google Patents
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Description
しかしこの発明に係る焦点の合った画像を得る海底撮像装置では高い水圧下で、海中の水圧を精度よく計測するための水圧センサがカメラのほかに必要である、焦点を制御するための制御手段が必要になるなどの課題があった。
特許文献2 特許第3,265,212 多重フォーカス測距装置
特許文献3 特許第5106221 撮像装置
非特許文献2 上野梨沙子、ほか: 1ショットで2次元可視画像と距離画像を撮影可能な超小型複眼カメラモジュール、東芝レビュー、Vol.69, No.6, pp.32-35, 2014年6月号。
非特許文献3 小森秀樹:知っておきたいキーワード 画像超解像、映像情報メディア学会誌、Vol.63, No.10, pp.1400-1402, 2009.
本発明はこのような海底カメラの問題点を解決し、リアルタイムで高品質で焦点の合った画像を簡単に得ることができる複数の異なる焦点距離を有する海底撮像装置を提供することを目的とする。
更に、上記撮像レンズと上記イメージセンサを含む撮像装置は内部を耐圧ゲル状物質で充填されていることを特徴とする。
上記複数に分割して結像するようにした複数の光学装置は複数のマイクロレンズからなることを特徴とする。
上記マイクロレンズは少なくとも2種類の曲率を含むことを特徴とする。
上記複数の光学装置はダイクロイックプリズムの波長選択特性を有する多層干渉膜部分を波長選択特性のない多層干渉膜で形成したことを特徴とする。
上記合焦点画像信号を取り出す手段は上記イメージセンサからの出力信号を切り替えるようにして分離取り出すようにしたことを特徴とする。
上記合焦点画像信号を取り出す手段は上記イメージセンサからの出力信号を切り替えて分離取り出すようにした複数の信号を演算により所望の信号を得るようにしたことを特徴とする。
いて、撮像レンズから入射した光線を複数に分割して結像するようにした複数の光学装置を用いて、上記複数に分割して結像された光学像をイメージセンサによって光電変換すると、上記イメージセンサからの出力信号の中で、合焦点画像信号を取り出すことによって、フォーカスの合った画像を容易に取り出すことができる海底撮像装置を提供することができる。
すなわち、海底撮像装置では高い水圧を受けるために、通常地上のカメラで使われているようなメカニカルにレンズを移動させるようなレンズ調整機構を設けることは著しく困難であった。
ところが本発明によればメカニカルな移動機構を全く必要とせずに、常にフォーカスの合った画像を容易に得ることができる。
なお、マイクロレンズを用いて1個の撮像デバイスで複数の画像を得るようにしてきたが、プリズムを用いて複数の画像を複数の撮像デバイスで得るようにすると、撮像デバイス1個の画素数すべてを同一の画像で撮像できるため、解像度の良い鮮明な画像が得られるというメリットがある。
このようにして得られた左側用PD38と右側用PD39からの出力信号は合成された形で一つのCMOSイメージセンサから出力される。このようにしてイメージセンサ13からは2焦点の画像信号が、出力され、図1で示した回路構成に従って、出力信号18が得られる。
このようにすれば第1のフォーカス、第2のフォーカス、第3のフォーカスと3種類の焦点距離が選べる。図7はこのような場合の切替回路の構成を示したものである。前方被写体画像信号62、後方被写体画像信号63に加えて、中央被写体画像信号71の3種の画像信号が得られる。これらの信号はそれぞれ、第1のフォーカス検出回路64、第2のフォーカス検出回路65に第3のフォーカス検出回路72に加えられる。これらの出力信号は次の比較回路73に加えられ、三つの信号のどれを選択するべきか判断されて、どの信号を選択すべきかの選択信号が選択回路74に加えられる。選択回路74では比較回路73の結果に基づいて、信号が選択されて、次の出力回路17に送られる。
体画像信号62と後方被写体画像信号63の二つの信号を比較回路73で自動的に判断して、どちらかの信号を選択してきたが、得られる画面を見ながら、マニュアルで選択する。このようにすると実際に見たい画像を任意に選択できるというメリットがある。
このようにすれば第1のフォーカス、第2のフォーカス、第3のフォーカスと3種類の焦点距離が選べる。図7はこのような場合の切替回路の構成を示したものである。前方被写体画像信号62、後方被写体画像信号63に加えて、中央被写体画像信号71の3種の画像信号が得られる。これらの信号はそれぞれ、第1のフォーカス検出回路64、第2のフォーカス検出回路65に第3のフォーカス検出回路72に加えられる。これらの出力信号は次の比較回路73に加えられ、三つの信号のどれを選択するべきか判断されて、どの信号を選択すべきかの選択信号が選択回路74に加えられる。選択回路74では比較回路73の結果に基づいて、信号が選択されて、次の出力回路17に送られる。
このように、前方被写体画像信号62、後方被写体画像信号63に加えて、中央被写体画像信号71の3種の画像信号が得られるようにすると、フォーカスの合う画像が的確にとらえることができ、常にフォーカスの合った画像を得ることができるというメリットがある。
図10は本発明の海底撮像装置の他の構成を示すもので、デジタル信号処理15の次に再構成回路101を設けた海底撮像装置102を示すものである。再構成回路101では前方被写体画像信号 62 と後方被写体画像信号 63など複数の信号を組み合わせて、所望の新規な画像信号を再構成する機能を有している。このようにすると、前方被写体24と後方被写体22の中間位置に所望の被写体があった場合に、前方被写体画像信号 62 と後方被写体画像信号 63を用いて、演算することによって、フォーカスの合ったより鮮明な画像を得ることが可能になる。
なお、特許文献3明細書[0046]及び図7には、重みづけ加算の一例として、色信号創出の場合に、それぞれの信号を1/2、1/4に演算した上で加算する演算方法が示されている。
また、非特許文献3 の1401ページには,超解像技術の再構成型方式として、複数枚の低解像の画像から,高解像度の画像を推定する再構成型技術が示されている。
2…被写体
3…防水装置
11…撮像レンズ
12…本発明の複数の光学装置
13イメージセンサ
14…AFE (CCDのみ)
15…デジタル信号処理
16…切替回路
17…出力回路
18…出力信号
22…後方被写体
23…中央被写体
24…前方被写体
25…後方被写体の光学像
26…中央被写体の光学像
27…前方被写体の光学像
33…2焦点マイクロレンズ
34…撮像レンズ右側光線
35…撮像レンズ左側光線
36…右側光線結像位置
37…左側光線結像位置
38…左側用PD
39…右側用PD
41…第1の焦点距離のマイクロレンズ
42…第2の焦点距離のマイクロレンズ
54…後方被写体用イメージセンサ
55…前方被写体用イメージセンサ
56…中央被写体用イメージセンサ
57…1/3反射膜
58…1/2反射膜
59…プリズムブロック
61…分離回路
62…前方被写体画像信号
63…後方被写体画像信号
64…第1のフォーカス検出回路
65…第2のフォーカス検出回路
66…比較回路
67…選択回路
68…スイッチングパルス
71…中央被写体画像信号
72…第3のフォーカス検出回路
73…比較回路
74…選択回路
81…選択回路
82…画像選択ボタン
91…切替回路
101…再構成回路
102…海底撮像装置
111…平均化回路
112比較回路
Claims (3)
- 海底に投入し、海底の画像を取得する撮像装置において、
撮像レンズと
上記レンズから入射した光線を複数に分割して結像するようにした複数の光学装置と
上記複数に分割して結像された光学像を光電変換するイメージセンサと、
上記イメージセンサからの出力信号の中で、合焦点画像信号を取り出す手段を有し、
前記光電変換された信号を処理するデジタル信号処理回路と
再構成回路を有し、
前記再構成回路は第1のフォーカス検出回路と第2のフォーカス検出回路と
合焦点画像信号を取り出す平均化回路からなり、
上記複数のフォーカス検出回路の情報に基づき、
上記イメージセンサから得られる複数の画像信号の中から第1の画像信号と第2の画像信号を組合せて、第3の画像信号を創出する平均化回路を有することを特徴とする海底撮像装置。 - 上記平均化回路は第1の画像信号と第2の画像信号を組合せて、超解像技術によって鮮明化する技術を含むことを特徴とする請求項1記載の海底撮像装置。
- 上記平均化回路は第1の画像信号と第2の画像信号を組合せて、重みづけ平均化する技術を含むことを特徴とする請求項1記載の海底撮像装置。
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