[发明专利]进深推定摄像装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于利用1组光学系统和1个摄像元件取得被摄体的进深信息的单眼的三维摄像技术。

背景技术

近年来，关于采用了CCD或CMOS等固体摄像元件(以下称为“摄像元件”。)的数码相机或数字电影的高功能化、高性能化备受瞩目。尤其随着半导体制造技术的进步，摄像元件中的像素构造的微细化得到发展。其结果，实现了摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化。因此，在仅仅数年中摄像元件的像素数便从100万像素程度显著地增加到1000万像素以上。进而，通过摄像所得到的图像的质量也飞跃地提高。另一方面，关于显示装置，由薄型的液晶或等离子制成的显示器不占地方、能够以高分辨率进行高对比度的显示，从而实现高的性能。这种影像的高品质化的潮流正在从二维图像向三维图像扩展。在最近，虽然需要偏振眼镜，但高画质的三维显示装置也开始开发。

关于三维摄像技术，作为具有单纯构成的代表性的方式，存在使用由2个照相机构成的摄像系统，分别取得右眼用的图像以及左眼用的图像的方式。在这样的所谓双眼摄像方式中，由于使用2个照相机，因此摄像装置变得大型，成本也会变为很高。因此，对使用1个照相机取得具有视差的多个图像(以下有时称为“多视点图像”)的方式(单眼摄像方式)进行了研究。

例如，在专利文献1、2中，已经公开了使用透过轴的方向相互正交的2枚偏振板和旋转的偏振滤波器来取得多个视点图像的方式。此外，在专利文献3～5中，已经公开了使用设置了多个滤色器的光阑(光束限制板)来取得多个视点图像的方式。

在上述的专利文献1～5中公开的方式，在通过单眼的照相机主要生成多个视点图像时而被利用。另一方面，也存在如下技术：能够利用具备多个微透镜的单眼的照相机取得进深信息，并基于该信息自由改变取得后的图像的焦点位置的技术。这种技术被称为光场摄影术(light-field photography)，使用了该技术的单眼照相机被称为光场照相机。在光场相机中，在摄像元件上配置有多个微透镜。各微透镜被配置成覆盖多个像素。摄像后，根据所取得的图像信息算出与入射光的方向相关的信息，由此能够推定被摄体的进深。这种相机例如已经在非专利文献1中被公开。

在光场相机中，虽然能够算出进深信息，但是由于分辨率由微透镜的数目来决定，因此存在着分辨率比由摄像元件的像素数决定的分辨率有所下降的课题。针对该课题，在专利文献6中已公开了利用2个摄像系统来提高分辨率的技术。在该技术中，将入射光进行2分割，由具有在空间上各错开1／2间距(pitch)地排列的微透镜组的摄像系统对所分割后的各个入射光进行摄像，然后将所取得的图像进行合成，由此使分辨率提高。但是，在该技术中，需要2个摄像系统，在尺寸以及成本方面存在课题。

针对上述课题，在专利文献7中已公开了下述技术：即，利用1个摄像系统来切换通常摄像模式和基于光场摄影术的模式。根据该技术，用到了焦点距离会根据施加电压发生变化的微透镜，微透镜的焦点距离在前者的模式下被设定成无限大，在后者的模式下被设定成规定的距离。根据这种机构，能够获得高分辨率的图像和进深信息。但是，在这种手法中，需要对微透镜的焦点距离进行控制这种高度的控制技术。

另一方面，在专利文献8、9中也介绍了将重点置于进深信息的取得的技术。在这些技术中，通过在照相机的前面配置的衍射光栅进行摄像，基于透过衍射光栅的0次衍射光所形成的图像(0次光图像)和高次的衍射光所形成的图像(高次光图像)之间的位置偏离量，来测量从被摄体到衍射光栅的距离。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：JP特开昭62-291292号公报

专利文献2：JP特开昭62-217790号公报

专利文献3：JP特开2002-344999号公报

专利文献4：JP特开2009-276294号公报

专利文献5：JP特开2003-134533号公报

专利文献6：JP特开平11-98532号公报

专利文献7：JP特开2008-167395号公报

专利文献8：JP特表平2-502398号公报

专利文献9：JP特开2011-2387号公报

【非专利文献】

非专利文献1：Ren Ng，et al，“Light Field Photography with a Hand-held Plenoptic Camera”，Stanford Tech Report CTSR2005-02

发明内容