摄像装置及摄像方法
【专利说明】摄像装直及摄像方法
[0001]本申请是申请日为2011年6月27日、申请号为201180028853.0、发明名称为摄像装置及摄像方法这一申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种使用单一的拍摄光学系统可生成由多个视点的平面图像构成的立体图像的摄像装置及摄像方法。
【背景技术】
[0003]现有技术中，使用单一的拍摄光学系统可生成由多个视点的平面图像构成的立体图像的摄像装置为世人所知。
[0004]专利文献I公开了下述构成:具有单一的拍摄光学系统，通过旋转光圈进行光瞳分割，生成立体图像。
[0005]专利文献2公开了下述构成:设置偏光元件，按照光路使摄像元件受光，从而通过单一的拍摄光学系统获得相位信息。
[0006]专利文献3公开了下述摄像装置:具有单一的拍摄光学系统、排列了第I像素组及第2像素组的摄像元件，上述第I像素组及第2像素组使通过了该单一的拍摄光学系统的不同的区域的光束分别光电变换，该摄像装置生成由通过第I像素组获得的平面图像、及通过第2像素组获得的平面图像所构成的立体图像。
[0007]专利文献4记载了，在专利文献3所述的摄像装置中，对第I像素的输出和第2像素的输出进行相加。
[0008]专利文献5公开了以下构成:在具有多个拍摄光学系统的多镜头摄像装置中，以2D动画、3D动画各自的拍摄中设定的周期进行曝光控制。在3D动画拍摄中，不改变深度，因此尽量不移动机械光圈。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特表2009 - 527007号公报
[0012]专利文献2:日本特开2009 - 168995号公报
[0013]专利文献3:日本特开平10 - 42314号公报
[0014]专利文献4:日本特开2008 - 299184号公报
[0015]专利文献5:日本特开2008 - 187385号公报
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
[0017]但是，在使用单一的拍摄光学系统可生成由多个视点的平面图像构成的立体图像的摄像装置(以下称为“单镜头3D摄像装置”)中，根据多个视点的平面图像生成一张高分辨率图像时，在高分辨率平面图像中，在非对焦部分会产生阶梯状的图案。以下说明该阶梯状图案产生的构成。
[0018]首先，使用图33A说明通过不进行光瞳分割的单镜头摄像装置拍摄3个被摄体91、92,93的情况。摄像元件16上成像的3个图像91a、92a、93a中，通过摄像元件16焦点对齐的，仅是位于对焦面D上的被摄体92的图像92a。被摄体91距拍摄镜头12的距离比对焦面D远，其对焦图像91d和摄像元件16相比在靠近拍摄镜头12的地方形成，因此被摄体91的图像91a焦点未对齐，成为模糊的图像，即模糊图像。并且，被摄体93距拍摄镜头12的距离比对焦面D近，其对焦图像93d和摄像元件16相比在距拍摄镜头12远的地方形成，因此被摄体93的图像93a的焦点也不对齐，成为模糊图像。
[0019]接着说明通过光瞳分割的单镜头3D摄像装置拍摄3个被摄体91、92、93的情况。在该示例的单镜头3D摄像装置中，包括以下状态:如图33B所示，将拍摄镜头12的光瞳通过快门95仅限制在上方的状态；如图33C所示，将拍摄镜头12的光瞳通过快门95仅限制在下方的状态。该单镜头3D摄像装置中的摄像元件16上的图像的模糊量(图像焦点不对齐的量)及位置和图33A所示的单镜头摄像装置不同。即，在图33B所示的状态下，如图34B所示，被摄体91的图像91b和不进行光瞳分割时(图34A)的被摄体91的图像91a相比，模糊量小，且位置向图中下侧移动。并且，被摄体93的图像93b的模糊量变小，且位置向图中的上侧移动。在图33C所示的状态下，如图34C所示，被摄体91的图像91c和不进行光瞳分割时(34A)的被摄体91的图像91a相比，模糊量变小且位置向图中的上侧移动。并且，被摄体93的图像93c的模糊量变小，且位置向图中的下侧移动。
[0020]在该单镜头3D摄像装置中，为生成高分辨率平面图像，合成了图34B所示的图像和图34C所示的图像时，图像91b和图像91c、图像93b和图像93c中，因成像位置偏离，会产生阶梯状的图案。即，在高分辨率平面图像拍摄时，来自同一被摄体的光束通过拍摄镜头12的不同的光瞳位置，从而使同一被摄体的图像成像在摄像元件16的不同位置，存在产生因视差引起的阶梯状的图案的问题。在本说明书中将这种图案的产生称为产生伪分辨。
[0021]专利文献I?5对于可解决因视差引起的伪分辨的构成，并没有公开。
[0022]此外，在专利文献4所述的构成中，仅在附近像素之间进行像素相加，因此存在对焦的主要被摄体的分辨率通过像素相加下降的问题。例如，在2图像混合时，分辨率会下降到 1/2。
[0023]并且，在专利文献5所述的构成中，因是多镜头方式，所以即使设定为小光圈也不会产生伪分辨，并且其关注点在于不切换光圈。
[0024]本发明鉴于以上情况而出现，其目的在于提供一种可维持立体图像中的视差的同时，可提高平面图像的质量的摄像装置及摄像方法。
[0025]用于解决问题的手段
[0026]为实现上述目的，本发明提供一种摄像装置，具备单一的拍摄光学系统和具有对通过了单一拍摄光学系统的不同区域的光束分别进行光电变换的第I像素组及第2像素组的摄像元件，能够执行以下拍摄:立体拍摄，通过第I像素组及第2像素组拍摄同一场景，取得由通过第I像素组及第2像素组分别生成的第I平面图像及第2平面图像构成的立体图像；平面拍摄，根据第I平面图像及第2平面图像取得一张平面图像；其特征在于具有:减光单元，能够减少从拍摄光学系统入射到摄像元件的光量；光圈，配置在光路中；被摄体亮度取得单元，取得被摄体亮度；控制单元，在立体拍摄时，根据通过被摄体亮度取得单元取得的被摄体亮度控制是否通过减光单元减少到达摄像元件的光量，在平面拍摄时，使光圈的光圈值大于立体拍摄时的光圈值。
[0027]S卩，在立体拍摄时，根据被摄体亮度来控制是否减少到达摄像元件的光量，在平面拍摄时，使光圈的光圈值大于立体拍摄时的光圈值，使第I及第2平面图像间的成像位置接近，因此可在维持立体图像中的视差的同时，消除平面图像的伪分辨的产生，提高质量。
[0028]在本发明的一个实施方式中优选:第I像素组和第2像素组由二维排列的受光元件构成，在摄像元件上，第I像素组的各像素和第2像素组的各像素彼此相邻地配置。
[0029]在本发明的一个实施方式中优选:具有对通过了拍摄光学系统的光束进行分割的光学部件，摄像元件由分别接受通过光学部件光瞳分割的光束的具有第I像素组的第I摄像元件和具有第2像素组的第2摄像元件构成。
[0030]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在立体拍摄时将光圈设定为开放状态，在平面拍摄时使光圈比开放状态缩小。
[0031]在本发明的一个实施方式中优选:减光单元是能够插入到供入射于摄像元件的光束通过的光路中的减光镜，控制单元在立体拍摄时根据通过被摄体亮度取得单元取得的被摄体亮度来控制是否设定成将减光镜插入到光路中的插入状态。
[0032]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在立体拍摄时，当被摄体亮度大于阈值时，使减光镜为插入状态，在被摄体亮度为阈值以下时，使减光镜为非插入状态。
[0033]在本发明的一个实施方式中优选:减光单元是遮挡光圈的开口的一部分的遮挡部，该遮挡部遮挡光圈的开口的一部分，以将从光轴方向上看到的光圈的开口在摄像元件的水平方向及垂直方向的至少一个方向上平均地二等分；控制单元控制遮挡部，在立体拍摄时设定为通过遮挡部遮挡光圈的开口的至少一部分的遮挡状态，在平面拍摄时设定为不通过遮挡部遮挡光圈的开口的非遮挡状态。
[0034]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在立体拍摄时，根据通过被摄体亮度取得单元取得的被摄体亮度来变更由遮挡部遮挡的光圈的开口的遮挡区域大小。
[0035]此外，减光单元及光圈不限于配置在拍摄光学系统和摄像元件之间，也存在以下情况:拍摄光学系统由多个镜头(镜头组)构成，减光单元及光圈中的至少一方配置在镜头组中。
[0036]在本发明的一个实施方式中优选:具有取得被摄体距离的被摄体距离取得单元，控制单元在平面拍摄时根据通过被摄体距离取得单元取得的被摄体距离来控制是否使光圈为开放状态。
[0037]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在平面拍摄时，当被摄体距离大于阈值时，使光圈为开放状态。即，即使在平面拍摄中，被摄体距离较大时，第I及第2平面图像间的成像偏移较小，因此可避免由光圈引起的衍射，获得高质量的画质。
[0038]在本发明的一个实施方式中优选:具有取得拍摄光学系统的焦距的焦距取得单元，控制单元在平面拍摄时根据通过焦距取得单元取得的焦距来控制是否使光圈为开放状
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[0039]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在平面拍摄时，当焦距大于阈值时，使光圈为开放状态。即，即使在平面拍摄中，拍摄光学系统的焦距较短时，第I及第2平面图像间的成像偏移较小，因此可避免由光圈引起的衍射，获得高质量的画质。
[0040]在本发明的一个实施方式中优选:具有视差信息取得单元，计算出通过摄像元件获得的构成立体图像的第I平面图像和第2平面图像之间的视差量，并且取得视差范围，该视差范围表示立体图像中的近侧的最大视差量与远侧的最大视差量之差，控制单元在平面拍摄时，根据通过视差信息取得单元取得的视差范围控制是否使光圈为开放状态。此外，此处的“近侧”是指相对摄像装置位于近处的一侧，而“远侧”是指从摄像装置向被摄体离开的一侧，是相对摄像装置位于远处的一侧。
[0041]在本发明的一个实施方式中优选:在平面拍摄时，当取得的视差范围小于阈值时，使光圈为开放状态，当取得的视差范围为阈值以上时，使光圈的光圈值大于立体拍摄时的光圈值。
[0042]在本发明的一个实施方式中优选:具有接受拍摄指示的输入的指示输入单元，视差信息取得单元根据向指示输入单元输入拍摄指示之前由摄像元件所拍摄的立体图像来计算出视差范围。
[0043]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在输入拍摄指示之前的拍摄时使光圈为开放状态。
[0044]在本发明的一个实施方式中优选:控制单元在平面拍摄时使光圈为开放状态时，根据通过被摄体亮度取得单元取得的被摄体亮度来切换是否利用减光单元进行减光。
[0045]在本发明的一个实施方式中优选:在平面拍摄时，合成第I平面图像及第2平面图像，取得分辨率比第I及第2平面图像高的一张高分辨率平面图像。
[0046]在本发明的一个实施方式中优选:在平面拍摄时，对第I平面图像和第2平面图像中彼此相邻的像素的摄像信号进行相加，取得分辨率和第I及第2平面图像相同的一张平面图像。
[0047]在本发明的一个实施方式中优选:摄像元件中，第I像素组及第2像素组分别在平面视图中在第I方向和与该第I方向正交的第2方向上二维排列，从第I及第2方向中的至少一个方向观察时，第I像素组的像素和与该第I像素组的像素分离地对应的第2像素组的像素重叠配置，使得受光区域的一部分看上去相重叠。
[0048]并且，本发明提供一种摄像方法，使用单一的拍摄光学系统、具有对通过了单一拍摄光学系统的不同区域的光束分别进行光电变换的第I像素组及第2像素组的摄像元件、能够减少从拍摄光学系统入射到摄像元件的光量的减光单元及配置在光路中的光圈，能够执行以下拍摄:立体拍摄，通过第I像素组及第2像素组拍摄同一场景，取得由通过第I像素组及第2像素组分别生成的第I平面图像及第2平面图像构成的立体图像；及平面拍摄，根据第I平面图像及第2平面图像取得一张平面图像；其特征在于:取得被摄体亮度，在立体拍摄时根据取得的被摄体亮度控制是否利用减光单元减少到达摄像元件的光量，在平面拍摄时使光圈的光圈值大于立体拍摄时的光圈值。
[0049]发明的效果
[0050]根据本发明，可在维持立体图像中的视差的同时，提高平面图像的质量。
【附图说明】
[0051]图1是表示第I?第4实施方式中的本发明涉及的摄像装置的硬件构成例的框图。
[0052]图2是表示摄像元件的构成示例的图。
[0053]图3是表示摄像像素的图。
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