JP2020517183A - 部分視野を撮像するための装置、多開口撮像装置およびそれらを提供する方法 - Google Patents
部分視野を撮像するための装置、多開口撮像装置およびそれらを提供する方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明の研究結果は、上記の目的がその画像情報で達成できることを認識したことにある。全視野の解像度は、同じ全視野の部分視野の画像情報と組み合わせることにより増加する場合があるが、全視野の画像情報は既に存在し、粗い情報として使用することができ、全体の画像情報を使用することで掩蔽アーチファクトの発生を回避することができる。
さらに有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して以下に説明される。
収差=f(fi、相対運動)、
の機能的相関をもたらし、すなわち、収差は、全体的に、または基準チャネルに関連して、焦点距離または焦点距離の差、および視線を変更するため、または光学画像安定化を達成するために実行される相対運動の関数として表すことができる。
本発明の研究結果は、上記の目的がその画像情報で達成できることを認識したことにある。全視野の解像度は、同じ全視野の部分視野の画像情報と組み合わせることにより増加する場合があるが、全視野の画像情報は既に存在し、粗い情報として使用することができ、全体の画像情報を使用することで掩蔽アーチファクトの発生を回避することができる。
さらに有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して以下に説明される。
収差=f(fi、相対運動)、
の機能的相関をもたらし、すなわち、収差は、全体的に、または基準チャネルに関連して、焦点距離または焦点距離の差、および視線を変更するため、または光学画像安定化を達成するために実行される相対運動の関数として表すことができる。
Claims (51)
- 画像センサ(12)と、
光学チャネル(16a〜16b)のアレイ(14)であって、各光学チャネル(16a〜16b)が、前記画像センサ(12)の画像センサ領域(24a〜24b)上に全視野(70)の部分視野(72a〜72b)を投影するための光学系(64a〜64b)を含み、前記アレイ(14)の第1光学チャネル(16a)が、前記全視野(70)の第1部分視野(72a)を撮像するように構成され、前記アレイ(14)の第2光学チャネル(16b)が、前記全視野(70)の第2部分視野(72b)を撮像するように構成された、アレイ(14)と、
前記撮像された部分視野(72a〜72b)に基づいて前記第1部分視野および前記第2部分視野の画像情報を取得し、前記全視野(70)の画像情報を取得し、前記全視野の結合画像情報(61)を生成するために、前記部分視野の前記画像情報と前記全視野の前記画像情報とを結合するように構成された計算ユニット(33)と、を備えている、装置。 - 前記第1光学チャネルおよび前記第2光学チャネル(16a〜16b)はそれぞれ、前記全視野(70)のうちの1つの部分視野(72a〜72b)を撮像するように構成された光学チャネルのグループの一部であり、前記光学チャネルのグループは、共同で前記全視野(70)を完全に撮像するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記光学チャネルのグループは、2つの部分視野(72a〜72b)を正確に捕捉するように構成されている、請求項2に記載の装置。
- 前記第1部分視野の前記画像情報を表す第1部分画像および前記第2部分視野の前記画像情報を表す第2部分画像は、第1画像方向(32)に沿って、前記全視野(70)の前記画像情報を表す全画像と同じ寸法を有し、第2画像方向(28)に沿って、前記全画像と比較して異なる寸法を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
- 単色の輝度情報を有する、撮像された前記第1部分視野の前記画像情報および撮像された前記第2部分視野の前記画像情報を提供するように構成された、請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 第1走査度(b×c)を有する前記全視野(70)の前記画像情報を取得して前記第1走査度(b×c)よりも大きい第2走査度(b×a)を有する前記第1部分視野または前記第2部分視野(72a〜72b)の前記画像情報を取得し、前記第1走査度よりも大きい第3走査度を有する前記全視野(70)の前記結合画像情報を提供するように構成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2走査度(b×a)は、第1画像方向および第2画像方向(28、32)に沿って前記第1走査度よりも少なくとも30%大きい、請求項6に記載の装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の前記画像情報および前記部分視野の前記画像情報を画像ブロック(63a、63b)に細分化するとともに、ブロックごとに、前記全視野における第1画像ブロック(63c)に含まれる画像情報(x、*、#)を、前記第1部分視野または前記第2部分視野における第2画像ブロック(63a、63b)の一致する画像情報と関連付けて、前記第1画像ブロックおよび前記第2画像ブロックを結合することにより、前記結合画像情報における前記全視野(70)の前記画像情報の走査度を増加させるように構成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計算ユニット(33)は、関連付け基準が満たされる場合にのみ前記結合を実行するように前記関連付け基準を適用しながら、前記第1ブロック(63c)を前記第2ブロック(63a、63b)に関連付けるとともに、前記関連付け基準が満たされない場合はいかなる結合もせずに前記第1ブロック(63c4)内の前記全視野(70)の前記結合画像情報(61)を提供するように構成されている、請求項8に記載の装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の前記画像情報に基づいて前記部分視野(72a〜72b)の前記画像情報のステッチングを実行するように構成されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の画像と前記第1部分視野(72a)の画像との間の第1視差(83a)と、前記全視野(70)の前記画像と前記第2部分視野(72b)の画像との間の第2視差(83b)とを使用しながら、前記全視野(70)の前記画像情報のための深度マップを生成するように構成されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記部分視野(72a〜72b)は、前記全視野(70)内のオーバーラップ領域(73、73a〜73e)内でオーバーラップし、前記計算ユニット(33)は、前記第1部分視野および前記第2部分視野(72a〜72b)の前記画像情報を使用しながら、前記オーバーラップ領域(73、73a〜73e)内における前記全視野(70)の前記画像情報の深度マップを生成するように構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記画像センサ(12)と前記アレイ(14)との間の第1相対運動(34、39a)を生成することによる第1画像軸(28)に沿った画像安定化、および前記画像センサ(12)と前記アレイ(14)との間の第2相対運動(38、39b)を生成することによる第2画像軸(32)に沿った画像安定化のための光学画像安定化装置(22)を備えている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記装置の焦点を調整するための少なくとも1つのアクチュエータ(134b)を有する集束手段をさらに備え、前記アクチュエータ(134b)は、前記光学チャネル(16a〜16b)の1つにおける少なくとも1つの光学系(64a〜64b)と前記画像センサ(12)との間の相対運動をもたらすように構成されている、請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の装置を備え、カメラに結合されて前記カメラから前記全視野(70)の前記画像情報を取得するように構成されている補充装置。
- 画像センサ(12)と、
光学チャネル(16a〜16b)のアレイ(14)であって、各光学チャネル(16a〜16b)が、全視野(70)の少なくとも1つの部分視野(72a〜72b)を前記画像センサ(12)の画像センサ領域(24a〜24c)に投影するための光学系(64a〜64c)を含む、アレイ(14)と、を備え、
前記アレイ(14)の第1光学チャネル(16a)は前記全視野(70)の第1部分視野(72a)を撮像するように構成され、前記アレイ(14)の第2光学チャネル(16b)は前記全視野(70)の第2部分視野(72b)を撮像するように構成され、第3光学チャネル(16c)は前記全視野(70)を完全に撮像するように構成されている、
多開口撮像装置(10、30、60、70、80、90)。 - 前記第1光学チャネルおよび前記第2光学チャネル(16a〜16b)の光路(26a〜26b)を共同で偏向するビーム偏向手段(18)を備えている、請求項16に記載の多開口撮像装置。
- 前記アレイ(14)内の前記第1部分視野および前記第2部分視野を捕捉するための光学系(64a、64c)の配列は、前記全視野(70)を撮像する前記光学系(64b)の位置に関して対称であるか、または、
前記第1部分視野および前記第2部分視野(72a〜72b)を撮像するための画像センサ領域(24a、24c)の配置は、前記全視野(70)を撮像するための前記画像センサ領域(24b)の位置に関して対称である、請求項16または17に記載の多開口撮像装置。 - 前記全視野(70)の画像フォーマットは、前記撮像された第1部分視野(72a)と前記撮像された第2部分視野(72b)との冗長性のない組み合わせに対応する、請求項16〜18のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記撮像された部分視野(72a〜72b)に基づいて、前記第1部分視野と前記第2部分視野との画像情報を取得するとともに、撮像された前記全視野(70)に基づいて前記全視野(70)の画像情報を取得し、前記部分視野の前記画像情報を前記全視野(70)の前記画像情報と組み合わせて前記全視野(70)の結合画像情報(61)を生成するように構成された計算ユニット(33)を備えている、請求項16〜19のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の前記画像情報と前記部分視野の前記画像情報とを画像ブロックに細分化するとともに、ブロックごとに、前記全視野(70)の第1画像ブロック内に含まれる画像情報を、前記第1部分視野または前記第2部分視野の第2画像ブロックの一致する画像情報と関連付けし、前記第1画像ブロックと前記第2画像ブロックとを結合することにより、前記結合画像情報における前記全視野(70)の前記画像情報の走査度を増加するように構成されている、請求項20に記載の多開口撮像装置。
- 前記計算ユニット(33)は、関連付け基準が満たされる場合にのみ前記結合を実行するように前記関連付け基準を適用しながら、前記第1ブロックを前記第2ブロックに関連付けるとともに、前記関連付け基準が満たされない場合はいかなる結合もせずに前記第1ブロック内の前記全視野(70)の前記結合画像情報を提供するように構成されている、請求項21に記載の多開口撮像装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の前記画像情報に基づいて、前記部分視野の前記画像情報のステッチングを実行するように構成されている、請求項20〜22のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記計算ユニット(33)は、前記全視野(70)の画像と前記第1部分視野の画像との間の第1視差(83a)と、前記全視野(70)の画像と前記第2部分視野の画像との間の第2視差(83b)とを使用しながら、前記全視野(70)の画像情報の深度マップ(81)を生成するように構成されている、請求項20〜23のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記部分視野は、前記全視野(70)内のオーバーラップ領域内でオーバーラップし、前記計算ユニット(33)は、前記第1部分視野および前記第2部分視野の前記画像情報を使用しながら、前記オーバーラップ領域内における前記全視野(70)の前記画像情報の深度マップを生成するように構成されている、請求項20〜24のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記センサから第1走査度を有する前記全視野(70)の画像情報を取得して、前記センサから、前記第1走査度よりも大きい第2走査度を有する前記第1部分視野または前記第2部分視野の前記画像情報を取得するとともに、前記第1走査度よりも大きい第3走査度を有する前記全視野(70)の前記結合画像情報を提供するように構成されている、請求項20〜25のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記第2走査度は、第1画像方向および第2画像方向に沿って、前記第1走査度よりも少なくとも30%大きい、請求項26に記載の多開口撮像装置。
- 前記第3光学チャネルによって前記画像センサから第1画像解像度で捕捉される前記全視野(70)の画像情報を取得するように構成されており、前記多開口撮像装置は、最大で前記第1画像解像度で画像情報を表示するように構成された表示手段を備えている、請求項16〜27のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記全視野(70)の連続画像に基づいて、前記表示手段に前記全視野(70)のビデオ信号を出力するように構成されている、請求項28に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学チャネル(16a〜16c)の光路(26a〜26c)の共有偏向のためのビーム偏向手段(18)を含み、前記画像センサ(12)、前記アレイ(14)、および前記ビーム偏向手段(18)の間の第1相対運動を生成することによる第1画像軸(28)に沿った画像安定化、および前記画像センサ(12)、前記アレイ(14)、および前記ビーム偏向手段(18)間の第2相対運動(38)を生成することによる第2画像軸(32)に沿った画像安定化のための光学画像安定化装置(22)を備えている、請求項16〜29のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学画像安定化装置(22)は、前記第1光学チャネルおよび前記第2光学チャネルに対する第1相対運動と、前記第3光学チャネルに対する第2相対運動とを提供する、請求項30に記載の多開口撮像装置。
- 前記第1相対運動は、前記画像センサ(12)と前記アレイ(14)との間の並進相対運動、前記画像センサ(12)と前記ビーム偏向手段(18)との間の並進相対運動、および前記アレイ(14)と前記ビーム偏向手段(18)との間の並進相対運動のうちの少なくとも1つを含み、前記第2相対運動(38)は、前記ビーム偏向手段(18)の回転運動、前記画像センサ(12)と前記アレイ(14)との間の並進相対運動、および前記アレイ(14)と前記ビーム偏向手段(18)との間の並進相対運動のうちの少なくとも1つを含む、請求項30または31に記載の多開口撮像装置。
- 前記第1画像軸および前記第2画像軸(28、32)に沿った前記アレイ(14)の前記第1光学チャネル(16a)の画像安定化のための電子画像安定化装置(41)をさらに備えている、請求項30〜32のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記電子画像安定化装置(41)は、前記第1画像軸(28)および前記第2画像軸(32)に沿って第1の程度まで前記第1光学チャネル(16a)を安定化させるように構成され、さらに、前記第1画像軸(28)および前記第2画像軸(32)に沿った第2の程度まで前記第2光学チャネル(16c)の画像安定化のために構成されている、請求項33に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学画像安定化装置(22)は、前記光学画像安定化が第1の前記部分視野(72a〜72b)の画像に関連するように前記光学画像安定化を実行するように構成されており、前記電子画像安定化装置(41)は、前記第1部分視野(72a〜72b)の前記画像に対して第2部分視野(72a〜72b)の画像を安定させるように構成されている、請求項33または34に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学画像安定化装置(22)は、前記第1光学チャネル(16a)と前記第2光学チャネル(16c)とを含むグループからの基準チャネルの撮像された部分視野(72a〜72b)の画像を安定化するように構成されており、前記電子画像安定化装置(41)は、前記基準チャネルとは異なる光学チャネル(16a〜16c)に対してチャネル固有の方法で画像安定化を実行するように構成されており、前記多開口撮像装置は前記基準チャネルを光学的にのみ安定させるように構成されている、請求項33〜35のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記電子画像安定化装置(41)は、チャネル固有の方法で各光学チャネル(16a〜16c)に対して画像安定化を実行するように構成されている、請求項33〜36のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記電子画像安定化装置(41)は、前記画像センサ(12)、前記アレイ(14)、および前記ビーム偏向手段(18)間の相対運動に依存する特定の機能的相関に従って、各チャネルでチャネル固有の電子画像安定化を実行するように構成されている、請求項37に記載の多開口撮像装置。
- 前記機能的相関は線形関数である、請求項38に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学画像安定化装置(22)は、前記ビーム偏向手段(18)の回転運動(38)に基づいて、前記画像方向(28、32)の一方に沿った前記光学画像安定化を提供するように構成されており、前記機能的相関は、前記ビーム偏向手段(18)の回転角を前記画像方向(28、32)に沿った前記電子画像安定化の範囲に投影する角度関数である、請求項33〜39のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記電子画像安定化装置(41)は、第1の時点および第2の時点において、第1部分視野(72a〜72b)の第1部分画像において、一致する特徴を識別して、前記第1画像内における前記特徴の動きの比較に基づいて前記電子画像安定化を提供するように構成されている、請求項33〜40のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記装置の焦点を調整するための少なくとも1つのアクチュエータ(89a〜89b)を有する集束手段(87)をさらに備え、前記アクチュエータは、前記光学チャネル(16a〜16c)の1つにおける少なくとも1つの光学系(64a〜64c)と前記画像センサ(12)との間の相対運動をもたらすように構成されている、請求項16〜41のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記集束手段(87)は、前記第1光学チャネル(16a)および前記第2光学チャネル(16c)に対して第3相対運動を提供するとともに、前記第3光学チャネル(16b)に対して第4相対運動を提供するように構成されている、請求項42に記載の多開口撮像装置。
- 前記画像センサ領域は、ライン延長方向(35)に沿って前記画像センサ(12)上に配置され、前記画像センサ領域(24a〜24c)は、前記ライン延長方向に垂直な画像方向(32)に沿って、20%の許容範囲内で同一の寸法を示す、請求項16〜43のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記第1光学チャネル(16a)および前記第2光学チャネル(16c)はそれぞれ、前記全視野(70)の部分視野(72a〜72c)を撮像するように構成された光学チャネルのグループの一部であり、前記光学チャネルのグループは、共同で前記全視野(70)を完全に撮像するように構成されている、請求項16〜44のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 前記光学チャネルのグループは、2つの部分視野(72a〜72b)を正確に捕捉するように構成されている、請求項44に記載の多開口撮像装置。
- 前記画像センサ(12)によって提供される前記第1部分視野(72a)の前記画像情報を表す第1部分画像および前記第2部分視野(72b)の前記画像情報を表す第2部分画像は、第1画像方向(32)に沿って、前記画像センサによって提供される前記全視野(70)の画像情報を表す全画像と同じ寸法を有するとともに、第2画像方向(28)に沿って、前記全画像と比較して異なる寸法を示す、請求項16〜46のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 単色の輝度情報を有する前記撮像された第1部分視野および第2部分視野(72a〜72b)を提供するように構成されている、請求項16〜47のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 携帯電話、スマートフォン、タブレット、またはモニタとして構成されている、請求項16〜48のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
- 画像センサを提供すること(1410)と、
光学チャネルのアレイを配置すること(1420)であって、各光学チャネルが全視野の少なくとも1つの部分視野を前記画像センサの画像センサ領域に投影するための光学系を含み、前記アレイの第1光学チャネルは、前記全視野の第1部分視野を撮像するように構成され、前記アレイの第2光学チャネルは、前記全視野の第2部分視野を撮像するように構成されている、配置すること(1420)と、
前記撮像された部分視野に基づいて前記第1部分視野と前記第2部分視野との画像情報を取得するとともに、前記全視野の画像情報を取得し、前記部分視野の前記画像情報と前記全視野の前記画像情報とを結合して前記全視野の結合画像情報を生成するように構成された計算ユニットを配置すること(1430)と、
を含む、装置を提供する方法(1400)。 - 画像センサを提供すること(1510)と、
光学チャネルのアレイを配置すること(1520)であって、各光学チャネルが全視野の少なくとも1つの部分視野を前記画像センサの画像センサ領域に投影するための光学系を含むとともに、前記アレイの第1光学チャネルが前記全視野の第1部分視野を撮像するように構成され、前記アレイの第2光学チャネルが前記全視野の第2部分視野を撮像するように構成され、第3光学チャネルは、前記全視野を完全に撮像するように構成されている、配置すること(1520)と、を含む、
多開口撮像装置を提供する方法(1500)。
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