[发明专利]摄像装置及摄像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摄像装置及摄像方法，能够使用单一的拍摄光学系统生成由多个视点的平面图像构成的立体图像。

背景技术

以往，公知有能够使用单一的拍摄光学系统生成由多个视点的平面图像构成的立体图像的摄像装置。

在专利文献1中公开了如下结构：包括单一的拍摄光学系统，通过使光圈旋转来进行光瞳分割，以生成立体图像。

在专利文献2中公开了如下结构：设置有偏光元件，按各光路分别在摄像元件上受光，从而通过单一的拍摄光学系统获取相位信息。

在专利文献3中公开了如下摄像装置：包括：单一的拍摄光学系统；和摄像元件，排列有分别对通过了该单一的拍摄光学系统的不同区域的光束进行光电转换的第1像素组及第2像素组；生成由可通过第1像素组获取的平面图像及可通过第2像素组获取的平面图像构成的立体图像。

在专利文献4中记载有如下内容：在专利文献3所述的摄像装置中，将第1像素的输出和第2像素的输出相加。

在专利文献5中公开了如下结构：在包括多个拍摄光学系统的复眼摄像装置中，以为了进行2D动态画面、3D动态画面的拍摄而分别设定的周期进行曝光控制。在3D动态画面拍摄中，为了不改变深度，尽可能不移动机械光圈。

专利文献

专利文献1：日本特表2009-527007号公报

专利文献2：日本特开2009-168995号公报

专利文献3：日本特开平10-42314号公报

专利文献4：日本特开2008-299184号公报

专利文献5：日本特开2008-187385号公报

发明内容

在能够使用单一的拍摄光学系统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“单眼3D摄像装置”)中，当要通过多个视点的平面图像生成一个宽动态范围的平面图像时，导致在未对焦部分产生灰度错乱。以下说明这种灰度错乱的原理。

首先，用图12A来说明通过不进行光瞳分割的单眼摄像装置对三个被拍摄体91、92、93进行拍摄的情况。在摄像元件16上成像的三个像91a、92a、93a中在摄像元件16上对焦的仅是存在于对焦面D上的被拍摄体92的像92a。被拍摄体91距拍摄镜头12的距离比对焦面D距拍摄镜头12的距离远，其对焦像91d形成在比摄像元件16接近拍摄镜头12的位置上，因此被拍摄体91的像91a没有对焦而成为不清楚的图像即模糊图像。此外，被拍摄体93距拍摄镜头12的距离比对焦面D距拍摄镜头12的距离近，其对焦像93d形成在比摄像元件16远离拍摄镜头12的位置，因此被拍摄体93的像93a也没有对准焦点而成为模糊图像。

接着，说明通过光瞳分割的单眼3D摄像装置对三个被拍摄体91、92、93进行拍摄的情况。在本例的单眼3D摄像装置中，存在如下状态：如图12B所示那样通过快门95将拍摄镜头12的光瞳仅限制在上方的状态和如图12C所示那样通过快门95将拍摄镜头12的光瞳仅限制在下方的状态。这种单眼3D摄像装置中的摄像元件16上的像的模糊量(像的未对焦量)及位置与图12A所示的单眼摄像装置不同。即，在图12B所示的状态下，如图13B所示，与没有进行光瞳分割的情况(图13A)的被拍摄体91的像91a相比，被拍摄体91的像91b的模糊量减小且位置向图中的下侧移动。此外，被拍摄体93的像93b的模糊量减小且位置向图中的上侧移动。在图13C所示的状态下，如图13C所示，与没有进行光瞳分割的情况(图13A)的被拍摄体91的像91a相比，被拍摄体91的像91c的模糊量减小且位置向图中的上侧移动。此外，被拍摄体93的像93c的模糊量减小且位置向图中的下侧移动。

在这种单眼3D摄像装置中，在图13B所示的图像和图13C所示的图像中，在像91b与像91c、像93b与像93c中，成像位置偏移。即，在进行高分辨率平面图像的拍摄时，来自同一被拍摄体的光束通过拍摄镜头12的不同的光瞳位置，从而同一被拍摄体的像在摄像元件16的不同位置成像。因此，当对以不同曝光时间曝光而获取的两个平面图像进行像素相加，存在产生由视差引起的灰度错乱的问题。

在专利文献1~5中没有公开能够改善由视差引起的灰度错乱的结构。

另外，在专利文献4中所记载的结构中，无法生成宽动态范围的图像。此外，仅是单纯在附近像素彼此之间进行像素相加，因此存在对焦后的主要被拍摄体的分辨率因像素相加而下降的问题。例如，在进行两像素混合的情况下，导致分辨率下降至1/2。

专利文献5中所记载的结构是复眼方式，因此即使设置为小光圈，也不发生成像偏移，此外重点在于不切换光圈。