JP5454424B2 - 撮像方法 - Google Patents
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Description
所定数の走査線の整数倍に相当する画素が撮像面に設けられた撮像手段と、
被写体からの第1の映像光における水平成分だけを透過する第1の水平成分偏光手段と、
上記第1の水平成分偏光手段とは所定距離だけ離隔された位置に配置され、上記被写体からの第2の映像光における垂直成分だけを透過する第1の垂直成分偏光手段、
とを具え、
上記第1の水平成分偏光手段により透過した上記水平成分を上記撮像面における所定範囲の画素に集光させ、
上記第1の垂直成分偏光手段によって透過された上記垂直成分を上記所定範囲を除く残余範囲の画素に集光させる。具体的には、CCDの撮像面に対して所定距離だけ離れた位置に、人間の視差に応じた間隔だけ離間して配置された水平成分偏光フィルタ及び垂直成分偏光フィルタが、2つのレンズと共に設けられている。
第1の方向に沿ってM0個の画素から成る単位画素行が、第1の方向と直交する第2の方向に沿ってN0行、配列されて成り、
(A)光学系、並びに、
(B)各画素に対応して撮像素子が配列されて成り、光学系を通過した光を電気信号に変換する撮像素子アレイ、
を具備した撮像装置を用いた撮像方法であって、
N行(但し、2≦N)毎に選択された単位画素行を含む少なくとも1行の単位画素行から構成された画素群を、第1画素群とし、
第1画素群における画素を構成する撮像素子を、第1撮像素子群とし、
第1撮像素子群に含まれない撮像素子から構成された撮像素子群を、第2撮像素子群とし、
第2撮像素子群から構成された画素から成る画素群を、第2画素群としたとき、
立体画像を得るための視差情報を第1撮像素子群において取得し、画像を得るための画像情報を第2撮像素子群において取得し、
取得された画像情報に基づき、第1画素群における視差情報を取得した画素において画像情報を得た後、視差情報及び全画素における画像情報から立体画像を得る。
1.本発明の撮像方法、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の撮像方法)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(実施例1の別の変形)
6.実施例5(実施例1の別の変形)
7.実施例6(実施例1の別の変形)、その他
本発明の撮像方法においては、限定するものではないが、Nの値を2以上の整数とし、その上限を25とすることができる。あるいは又、本発明の撮像方法においては、限定するものではないが、N=2nであり、nは1乃至5の自然数である構成とすることができる。
(a)被写体からの光を偏光させる第1偏光手段、及び、
(b)第1偏光手段からの光を集光するレンズ系、
を備えており、
第1撮像素子群は、光入射側に第2偏光手段を有し、レンズ系によって集光された光を電気信号に変換し(より具体的には、第1撮像素子群は、レンズ系によって集光され、第1偏光手段及び第2偏光手段を通過した光を電気信号に変換し)、
第2撮像素子群は、レンズ系によって集光された光を電気信号に変換し(より具体的には、第2撮像素子群は、レンズ系によって集光され、第1偏光手段を通過した光を電気信号に変換し)、
第1偏光手段は、第1の方向に沿って配列された第1領域及び第2領域を有し、
第1領域を通過した第1領域通過光の偏光状態と、第2領域を通過した第2領域通過光の偏光状態とは異なり、
第2偏光手段は、第1の方向に延びる複数の第3領域及び第4領域を有し、
第3領域を通過した第3領域通過光の偏光状態と、第4領域を通過した第4領域通過光の偏光状態とは異なり、
第1領域通過光は第3領域を通過して第1撮像素子群に到達し、第2領域通過光は第4領域を通過して第1撮像素子群に到達し、以て、第1領域の重心点と第2領域の重心点との間の距離を両眼視差の基線長さとした視差情報を得る形態とすることができる。尚、このような形態の光学系を含む撮像装置を、便宜上、『本発明における撮像装置』と呼ぶ場合がある。
ワイヤグリッド偏光子を構成するワイヤは、限定するものではないが、アルミニウム(Al)あるいはアルミニウム合金から成り、
ワイヤの幅とワイヤのピッチとの比[(ワイヤの幅)/(ワイヤのピッチ)]の値は0.33以上であり、
ワイヤの高さは5×10-8m以上であり、
ワイヤは10本以上である構成とすることが好ましい。
(A)光学系、並びに、
(B)各画素に対応して撮像素子43A,43Bが配列されて成り、光学系を通過した光を電気信号に変換する撮像素子アレイ40、
を具備している。尚、M0,N0の値は、本質的に任意であり、上記の値に限定するものではない。
N行(但し、2≦N)毎に選択された単位画素行を含む少なくとも1行の単位画素行から構成された画素群を、第1画素群PG1とし、
第1画素群PG1における画素を構成する撮像素子を、第1撮像素子群41とし、
第1撮像素子群41に含まれない撮像素子から構成された撮像素子群を、第2撮像素子群42とし、
第2撮像素子群42から構成された画素から成る画素群を、第2画素群PG2とする。
(a)被写体からの光を偏光させる第1偏光手段130,230,330、及び、
(b)第1偏光手段130,230,330からの光を集光するレンズ系20、
を備えている。そして、第1撮像素子群41は、光入射側に第2偏光手段150,250を有し、レンズ系20によって集光された光を電気信号に変換し、第2撮像素子群42は、レンズ系20によって集光された光を電気信号に変換する。具体的には、第1撮像素子群41は、レンズ系20によって集光され、第1偏光手段130,230,330及び第2偏光手段150,250を通過した光を電気信号に変換する。第2撮像素子群42は、レンズ系20によって集光され、第1偏光手段130,230,330を通過した光を電気信号に変換する。第1偏光手段130,230,330は、第1の方向(水平方向、X軸方向)に沿って配列された第1領域131,231,331及び第2領域132,232,332を有する。
第1領域131,231,331を通過した第1領域通過光L1の偏光状態と、第2領域132,232,332を通過した第2領域通過光L2の偏光状態とは異なり、
第2偏光手段150,250は、第1の方向(水平方向、X軸方向)に延びる複数の第3領域151,251及び第4領域152,252を有し、
第3領域151,251を通過した第3領域通過光L3の偏光状態と、第4領域152,252を通過した第4領域通過光L4の偏光状態とは異なり、
第1領域通過光L1は第3領域151,251を通過して第1撮像素子群41に到達し、第2領域通過光L2は第4領域152,252を通過して第1撮像素子群41に到達し、以て、第1領域131,231,331の重心点BC1と第2領域132,232,332の重心点BC2との間の距離を両眼視差の基線長さとした視差情報を得る。
第3領域から得られる左眼用視差情報と第4領域から得られる右眼用視差情報の差異からステレオマッチングによりデイスパリティ・マップ(Disparity Map)を作成する視差検出技術、及び、
得られたデイスパリティ・マップを基に、補間処理に基づく第1撮像素子群と第2撮像素子群の加算により得られた撮像素子全域の画像情報に対して、左眼用画像及び右眼用画像を任意に生成する視差制御技術、
により、視差の強調や適切化を図ることもできる。
g’i,j=(gi,j-1×W1+gi,j+1×W1+gi+1,j×W1+gi-3,j×W3)/(W1×3.0+W3)
iが奇数の場合(青色撮像素子Bの位置に相当する緑色撮像素子Gの信号値);
g’i,j=(gi,j-1×W1+gi,j+1×W1+gi-1,j×W1+gi+3,j×W3)/(W1×3.0+W3)
ここで、W1=1.0,W3=1/3である。
P波成分:S波成分=50:50
の入射自然光の強度100に対して、この偏光子は、P波成分を50、S波成分を5の割合で透過する。また、消光比∞のP波成分を通過させる偏光子の場合、P波成分を100%透過し、S波成分を全反射し、又は、完全に吸収し、透過させないので、平均的な自然光が入射した場合、約1/2の明るさになる。図1の(B)及び(C)に示した第1偏光手段130及び第2偏光手段150を通過した光の光量は、透過損失がゼロとしても、第1偏光手段130に入射する前の光の光量の約25%となってしまう。また、第1領域及び第2領域を通過した光が、混ざった状態になり、分離できない状態で撮像素子アレイ40に入射した場合、混ざった割合に比例して両眼視差の基線長さが短くなり、完全に混ざった状態では左眼用視差情報と右眼用視差情報が同一となり、視差が取れず、立体視することができなくなる。
Claims (14)
- 第1の方向に沿ってM0個の画素から成る単位画素行が、第1の方向と直交する第2の方向に沿ってN0行、配列されて成り、
(A)光学系、並びに、
(B)各画素に対応して撮像素子が配列されて成り、光学系を通過した光を電気信号に変換する撮像素子アレイ、
を具備した撮像装置を用いた撮像方法であって、
N行(但し、2≦N)毎に選択された単位画素行を含む少なくとも1行の単位画素行から構成された画素群を、第1画素群とし、
第1画素群における画素を構成する撮像素子を、第1撮像素子群とし、
第1撮像素子群に含まれない撮像素子から構成された撮像素子群を、第2撮像素子群とし、
第2撮像素子群から構成された画素から成る画素群を、第2画素群としたとき、
立体画像を得るための視差情報を第1撮像素子群において取得し、画像を得るための画像情報を第2撮像素子群において取得し、
取得された画像情報に基づき、第1画素群における視差情報を取得した画素において画像情報を得た後、視差情報及び全画素における画像情報から立体画像を得る撮像方法。 - N=2nであり、nは1乃至5の自然数である請求項1に記載の撮像方法。
- 光学系は、
(a)被写体からの光を偏光させる第1偏光手段、及び、
(b)第1偏光手段からの光を集光するレンズ系、
を備えており、
第1撮像素子群は、光入射側に第2偏光手段を有し、レンズ系によって集光された光を電気信号に変換し、
第2撮像素子群は、レンズ系によって集光された光を電気信号に変換し、
第1偏光手段は、第1の方向に沿って配列された第1領域及び第2領域を有し、
第1領域を通過した第1領域通過光の偏光状態と、第2領域を通過した第2領域通過光の偏光状態とは異なり、
第2偏光手段は、第1の方向に延びる複数の第3領域及び第4領域を有し、
第3領域を通過した第3領域通過光の偏光状態と、第4領域を通過した第4領域通過光の偏光状態とは異なり、
第1領域通過光は第3領域を通過して第1撮像素子群に到達し、第2領域通過光は第4領域を通過して第1撮像素子群に到達し、以て、第1領域の重心点と第2領域の重心点との間の距離を両眼視差の基線長さとした視差情報を得る、請求項1又は請求項2に記載の撮像方法。 - 第1偏光手段はレンズ系の絞り部近傍に配置されている請求項3に記載の撮像方法。
- 第1偏光手段において、第1領域と第2領域との間には中央領域が設けられており、
中央領域を通過した中央領域通過光の偏光状態は、中央領域入射前と変化しない請求項3又は請求項4に記載の撮像方法。 - 第1領域及び第2領域は偏光子から成り、
第1領域通過光の電場の向きと第2領域通過光の電場の向きとは直交している請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の撮像方法。 - 第1領域通過光の電場の向きは第1の方向と平行である請求項6に記載の撮像方法。
- 第1領域通過光の電場の向きは第1の方向と45度の角度を成す請求項6に記載の撮像方法。
- 第1領域通過光の電場の向きと第3領域通過光の電場の向きとは平行であり、
第2領域通過光の電場の向きと第4領域通過光の電場の向きとは平行である請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像方法。 - 偏光子の消光比は3以上である請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載の撮像方法。
- 第1撮像素子群を構成する撮像素子は、カラーフィルタ、オンチップレンズ、及び、ワイヤグリッド偏光子が積層されて成り、
ワイヤグリッド偏光子が第3領域又は第4領域を構成する請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載の撮像方法。 - 第1撮像素子群を構成する撮像素子は、ワイヤグリッド偏光子、カラーフィルタ、及び、オンチップレンズが積層されて成り、
ワイヤグリッド偏光子が第3領域又は第4領域を構成する請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載の撮像方法。 - ワイヤグリッド偏光子を構成する複数のワイヤの延びる方向は、第1の方向あるいは第2の方向と平行である請求項11又は請求項12に記載の撮像方法。
- 撮像素子アレイはベイヤ配列を有し、1画素は4つの撮像素子から構成されており、
1画素に対して、1つの第3領域及び/又は第4領域が配されている請求項3乃至請求項13のいずれか1項に記載の撮像方法。
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