[发明专利]图像拍摄装置、图像拍摄方法、图像拍摄器件和存储介质

说明书

本发明涉及一种能够在无透镜成像期间减小由掩模开口引起的衍射的影响的图像拍摄装置、图像拍摄方法、图像拍摄器件和存储介质。在掩模前级设置被划分成多个区域并且在多个区域之中透射不同波长带的入射光的带通滤波器。设置用于对已经透过带通滤波器的、在多个区域之间不同的波长带的入射光进行调制的掩模。该掩模包括使得由对于每个波长的衍射产生的模糊最小化的单位尺寸的开口。这种配置可以应用于无透镜成像装置。

技术领域

本公开内容涉及图像拍摄装置、图像拍摄方法和图像拍摄器件，并且具体地涉及即使在无透镜图像拍摄装置中同时获取大范围波长的情况下也使得能够拍摄具有高空间分辨率的二维图像作为最终图像的图像拍摄装置、图像拍摄方法和图像拍摄器件。

背景技术

无透镜图像拍摄装置是如下图像拍摄装置，其通过使用诸如图案化开口或衍射光栅的光调制机构连同二维图像传感器一起拍摄图像，而不使用已经在现有二维图像拍摄系统中使用的透镜拍摄，并且在拍摄图像之后对像素信号执行信号处理以将像素信号重构为二维最终图像，从而实现图像拍摄装置的尺寸减小、重量减轻、价格降低、非平面化等。

存在用于无透镜图像拍摄装置的配置的若干技术。

例如，在已经提出的一种如下技术中：通过图案化的掩模开口对进入二维图像传感器的图像拍摄面的光进行调制；基于调制的光，拍摄的图像；以及通过对拍摄的图像执行信号处理来重构最终图像(参见专利文献1)。

另外，在已经提出的另一如下技术中：通过菲涅尔结构掩模开口控制进入二维图像传感器的图像拍摄面的光；以及通过执行基于傅立叶变换的信号处理来重构最终图像(参见非专利文献1)。

此外，在已经提出的又一如下技术中：通过使用衍射光栅将入射光调制为具有取决于入射光角度的不同相位的正弦波状形式；通过二维图像传感器拍摄该入射光；并且通过信号处理重构所拍摄的图像来恢复最终图像(参见专利文献2)。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO2016/123529A1

专利文献2：JP 2016-510910A(US 2016003994A1)

非专利文献

非专利文献1：Lensless Light-field Imaging with Fresnel Zone Aperture(Yusuke Nakamura,Takeshi Shimano,Kazuyuki Tajima,Mayu Sao,Taku Hoshizawa(Hitachi,Ltd.)),IWISS2016

发明内容

技术问题

以上提及的专利文献1、专利文献2和非专利文献1中描述的所有技术均主张了能够应对要输入的入射光的波长的可缩放方法。当然，无透镜图像拍摄装置是也可以应用于X射线和γ射线的图像拍摄的技术，并且也被用于天文的图像观测。理论上，无透镜图像拍摄装置也可以应用于毫米波或太赫兹波成像。

然而，如果考虑光学衍射现象，则需要针对目标波长对在每种技术中调制光的开口的图案、形状等进行优化。这是因为衍射是取决于入射光的波长的现象。

例如，在专利文献1的技术中，对于目标波长，如果不对图案掩模与图像传感器之间的距离、或开口的单位图案的尺寸进行优化，则会由于衍射而引起模糊量增大。

另外，非专利文献1的技术被认为更容易受到衍射的影响，并且对于目标波长如果不对掩模的透射率的调制周期进行优化，则会发生由于衍射而引起的相互干涉。

此外，由于专利文献2的技术利用衍射本身，因此到达传感器的光根据波长而表现出不同的行为。如果不将晶格间隔设计成为适合于目标波长的相位，则光不可避免地会扩散，并且作为自然结果，在图像中发生空间模糊。