JP6260006B2 - 撮像装置、並びにそれを用いた撮像システム、電子ミラーシステムおよび測距装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1の撮像装置Aを示す模式図である。本実施の形態の撮像装置Aは、Vを光軸とするレンズ光学系Lと、レンズ光学系Lの焦点近傍に配置されたレンチキュラレンズKと、カラー撮像素子Nを含む撮像部IMと、第1の信号処理部C1とを備える。
本実施の形態2は、レンチキュラレンズをカラー撮像素子Nの撮像面上に形成したという点で、実施の形態1と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態3は、第1の信号処理部で生成した第1の画像情報および第2の画像情報から撮影対象物の視差情報を生成する第2の信号処理部と、レンズ駆動部と、前記視差情報に基づいて合焦制御を行う制御部とをさらに備える点で実施の形態1および2と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態1および2と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態4は、偏光照明を備えている点で、実施の形態1、2および3と異なる。図10は、実施の形態4における撮像システムAP1を示す模式図である。本実施の形態の撮像システムAP1は、例えば、実施の形態1の撮像装置Aと、偏光照明Qaと、制御部CSとを備える。制御部CSは、偏光照明Qaの点灯タイミングおよび撮像装置Aによる撮影のタイミングを制御する。また、撮像装置Aから画像情報を受け取り、外部装置EUへ出力する。制御部CSは、電子回路等によって構成されていてもよいし、演算装置、メモリおよびソフトウエアによって構成されていてもよい。偏光照明Qaは、可視光を発する光源LS1と、偏光フィルタPLとを含む。偏光フィルタPLの偏光軸は、撮像装置Aの第1の光学領域D1の偏光軸と直交する第2の偏光軸を有している。また、制御部CSは、撮像装置Aおよび偏光照明Qaの制御、および外部装置EUとの入出力制御等を行う。外部装置EUは、例えば、撮像システムAP1から出力された画像を表示するモニター、または画像を処理するパーソナルコンピュータ等である。
本実施の形態5は、実施の形態4の撮像システムAP1を電子ミラーAP2に応用した構成である。なお、撮像システムAP1における撮像装置Aとしては、実施の形態1から3の撮像装置Aを用いることができる。
本実施の形態6は、実施の形態1もしくは実施の形態2に示す撮像装置を複数用いた測距装置である。図12は撮像装置を2つ用いた測距装置の概略図である。図12において、各符号は図1と同じである。本実施の形態では、測距装置の基線方向Bに対して、各撮像装置のレンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向Eを直交させている。測距装置では、パターンマッチングすることにより視差を抽出し、抽出した視差を用いて三角測量の原理により被写体までの距離を算出する。従って、測距装置の基線方向Bに対して、レンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向Eを直交させることで、測距装置の基線方向Bに対して、レンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向Eを同一にした場合に比べて、視差抽出の分解能を上げることができる。
本実施の形態7は、絞りSの近傍に配置される光学素子L1pが、4つの領域によって構成される点、複数の画素Pが4種類に分けられる点で、実施の形態1と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態8は、光軸と垂直な面内における第1の光学領域D1、第2の光学領域D2、第3の光学領域D3、第4の光学領域D4の配置、複数の画素P1、P2、P3、P4の配置、及びレンチキュラレンズにかえてマイクロレンズアレイを使用している点が、実施の形態7と異なる。ここでは、本実施の形態において実施の形態7と同様の内容についての詳細な説明は省略する。
本実施の形態9は、第1の信号処理部で生成した画像情報に基づいて出力画像を生成する第3の信号処理部を備える点で実施の形態1から実施の形態8までと異なる。
本実施の形態10は、実施の形態1から実施の形態9に係る撮像装置を、車両のフロントガラス付近に配置した形態を示す。
L レンズ光学系
L1,L1p 光学素子
L2 レンズ
D1,D2,D3,D4 光学領域
S 絞り
K レンチキュラレンズ
N カラー撮像素子
Ni 撮像面
M1 シリンドリカルレンズ
Md1,Md2 レンチキュラレンズ
Ms,M2 マイクロレンズ
P,P1,P2,P3,P4 画素
C1 第1の信号処理部
C2 第2の信号処理部
C3 第3の信号処理部
CS 制御部
LD レンズ駆動部
Claims (24)
- レンズ光学系と、
前記レンズ光学系を通過した光が入射する複数の第1の画素と前記レンズ光学系を通過した光が入射する複数の第2の画素とを少なくとも有するカラー撮像素子と、
前記レンズ光学系と前記カラー撮像素子との間に配置された第1のアレイ状光学素子とを備え、
前記レンズ光学系は、複数の光学領域を有し、
前記複数の光学領域は、分光透過率特性および透過偏光特性のうち少なくとも1つが互いに異なる第1の光学領域および第2の光学領域を含み、
前記複数の第1の画素のそれぞれは、複数種類の互いに異なる分光透過率特性の分光フィルタを含み、
前記複数の第2の画素のそれぞれは、少なくとも1種類以上の分光透過率特性の分光フィルタを含み、
前記第1のアレイ状光学素子は、前記第1の光学領域を通過した光を前記複数の第1の画素に入射させ、前記第2の光学領域を通過した光を前記複数の第2の画素に入射させ、
前記第1のアレイ状光学素子が第1のレンチキュラレンズであり、
前記第1のレンチキュラレンズは、前記カラー撮像素子上に形成されている、
撮像装置。 - 前記カラー撮像素子は、前記レンズ光学系を通過した光が入射する複数の第3の画素、および前記レンズ光学系を通過した光が入射する複数の第4の画素をさらに有し、
前記レンズ光学系における前記複数の光学領域は、第3の光学領域、および第4の光学領域をさらに含み、
前記第1の光学領域、前記第2の光学領域、前記第3の光学領域、および前記第4の光学領域は、分光透過率特性および透過偏光特性のうち少なくとも1つが互いに異なり、
前記複数の第3の画素および前記複数の第4の画素は、複数種類の互いに異なる分光透過率特性の分光フィルタを含み、
前記第1のアレイ状光学素子は、前記第3の光学領域を通過した光を前記複数の第3の画素に入射させ、前記第4の光学領域を通過した光を前記複数の第4の画素に入射させる
、請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1のアレイ状光学素子がマイクロレンズアレイである、請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記第1の光学領域は、第1の偏光軸の方向に振動する光を主に透過する偏光フィルタによって構成され、
前記第2の光学領域は、前記第1の偏光軸とは異なる第2の偏光軸の方向に振動する光を主に透過する偏光フィルタによって構成されている、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記第1の光学領域は、無偏光の光を透過し、
前記第2の光学領域は、所定の偏光軸の方向に振動する光を主に透過する偏光フィルタによって構成されている、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記第1の光学領域は、可視光帯域の光を主に透過する分光フィルタによって構成され、
前記第2の光学領域は、非可視光帯域の光を主に透過する分光フィルタによって構成されている、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記第1のレンチキュラレンズと前記カラー撮像素子との間に設けられた第2のレンチキュラレンズをさらに備え、
前記第1のレンチキュラレンズは、前記第2のレンチキュラレンズを介して前記カラー撮像素子上に形成されている、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1のレンチキュラレンズと前記カラー撮像素子との間に設けられたマイクロレンズをさらに備え、
前記第1のレンチキュラレンズは、前記マイクロレンズを介して前記カラー撮像素子上に形成されている、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の第1の画素および前記複数の第2の画素から得られる画素信号に基づいて、それぞれ第1の画像情報および第2の画像情報を生成するように構成された第1の信号処理部をさらに備える、請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記第1の画像情報および前記第2の画像情報に基づき被写体の視差情報を生成するように構成された第2の信号処理部と、
前記視差情報に基づいて合焦制御信号を生成するように構成された制御部と、
レンズ駆動部と、
をさらに備え、
前記レンズ光学系は、前記レンズ光学系の光軸に沿って移動可能な少なくとも1つのレンズを含み、
前記レンズ駆動部は、前記合焦制御信号に基づいて前記レンズを前記光軸に沿って移動させる、
請求項9に記載の撮像装置。 - 第3の信号処理部をさらに備え、
前記第3の信号処理部は、
前記第1の画像情報または前記第2の画像情報のうち少なくともいずれか一方の画像情報の明るさを読みとり、
前記画像の明るさを所定の閾値と比較し、
前記比較結果に応じて前記第1の画像情報および前記第2の画像情報のうちいずれか一方を出力する、
請求項9または10に記載の撮像装置。 - 第3の信号処理部をさらに備え、
第3の信号処理部は、
前記第1の画像情報または前記第2の画像情報のうち少なくともいずれか一方の画像情報の明るさを読み取り、
前記画像の明るさに応じて前記第1の画像情報と前記第2の画像情報との各加算比率を決定し、
前記加算比率に基づいて、前記第1の画像情報と前記第2の画像情報とを加算した加算画像を生成し、出力する、
請求項9または10に記載の撮像装置。 - 前記複数の第1の画素の分光フィルタは、赤色、緑色、および青色の分光透過率特性をもつ分光フィルタと、赤色、緑色、および青色以外の分光透過率特性をもつ分光フィルタとを含む、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の第2の画素の分光フィルタは、赤色、緑色、および青色の分光透過率特性をもつ分光フィルタと、赤色、緑色、および青色以外の分光透過率特性をもつ分光フィルタとを含む、
請求項13に記載の撮像装置。 - 前記複数の第1の画素の分光フィルタは、赤色、緑色、および青色の分光透過率特性をもつ分光フィルタを含み、
前記複数の第2の画素の分光フィルタは、前記複数の第1の画素の分光フィルタの何れとも異なる分光透過率特性をもつ分光フィルタを含む、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の第1の画素の分光フィルタは、赤色、緑色、および青色の分光透過率特性をもつ分光フィルタを含み、
前記複数の第2の画素の分光フィルタは、前記複数の第1の画素の分光フィルタの何れか1つと同色の分光透過率特性をもつ分光フィルタを、前記複数の第1の画素の分光フィルタよりも多く含む、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の第2の画素の分光フィルタは、全て同一色の分光透過率特性を持つ、請求項15または請求項16に記載の撮像装置。
- 請求項1または2に記載の撮像装置と、
偏光光を出射する偏光照明と、
を備える撮像システム。 - 前記撮像装置において取得された画像を表示する表示装置をさらに備える、
請求項18に記載の撮像システム。 - 請求項9に記載の撮像装置と、
前記撮像装置において取得された画像を表示する表示装置と
を備える電子ミラーシステム。 - 偏光光を出射する偏光照明をさらに備え、
前記撮像装置、前記偏光照明、および前記表示装置が略同一平面状に配置されている、請求項20に記載の電子ミラーシステム。 - 前記第1の画像情報および前記第2の画像情報を用いて被写体の特徴を定量化した情報を生成するように構成された第3の信号処理部をさらに備え、
前記表示装置は、前記定量化された情報をさらに表示する、
請求項20または21に記載の電子ミラーシステム。 - 請求項5に記載の撮像装置と、
近赤外照明または近紫外照明と、を備える撮像システム。 - 請求項1から9のいずれかに記載の撮像装置を複数備える測距装置。
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