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公開番号2023117793
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-08-24
出願番号2022020549
出願日2022-02-14
発明の名称撮像装置
出願人日本放送協会
代理人個人,個人
主分類H04N 23/55 20230101AFI20230817BHJP(電気通信技術)
要約【課題】符号化像を撮像する撮像素子(カメラ)への、装置外部から入射し、DMDで反射された不要な迷光の混入を防止し得る撮像装置を提供する。
【解決手段】 DMD30のミラー面は、微小ミラーが2次元状に配列されてなり、2次元状に配列された微小ミラーのうち、被写体10からの光を、撮像素子(カメラ)11の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラー(32)により、所定方向からの外光(迷光)が、撮像素子(カメラ)11の方向に反射される場合に、この所定方向からの外光(迷光)を吸収する迷光吸収用の第2光吸収体16を、迷光がDMD30に入射する前段の所定位置に配設してなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光学系内にDMDと撮像素子を備え、所定の制御手段により、該DMDのミラー面に結像された被写体の像に所定のパターン処理を施し、このパターン処理が施された該被写体の像を前記撮像素子により取得する撮像装置において、
前記DMDのミラー面は、微小ミラーが２次元状に配列されてなり、２次元状に配列された該微小ミラーのうち、前記被写体からの光を、前記撮像素子の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラーにより、外部所定方向からの迷光が前記撮像素子の方向に反射される場合に、該外部所定方向からの迷光を吸収する迷光用の光吸収体を、該迷光が前記DMDに入射する前段の所定位置に配設してなることを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記DMDにおける２次元状に配列された前記微小ミラーのうち、前記被写体からの光を、前記撮像素子の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラーにより反射された不要光を吸収する不要光用の光吸収体を、該不要光が前記DMDから反射された後段の所定位置に配設してなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光吸収体を前記光学系の外部であって装置筐体の内部に配設することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
光学系内にDMDと、ポジ画像取得用の第１撮像素子およびネガ画像取得用の第２撮像素子を備え、所定の制御手段により、該DMDのミラー面に結像された被写体の像に所定のパターン処理を施し、このパターン処理が施された該被写体のポジ画像情報を前記第１撮像素子により取得するとともに、このパターン処理が施された該被写体のネガ画像情報を前記第２撮像素子により取得する撮像装置において、
前記DMDのミラー面は、微小ミラーが２次元状に配列されてなり、２次元状に配列された該微小ミラーのうち、前記被写体のポジ画像情報形成用の光を、前記第１の撮像素子の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラーにより、外部第１の方向からの迷光が前記第１の撮像素子の方向に反射される場合に、該外部第１の方向からの迷光を吸収する第１の外光用光吸収体を、該外部第１の方向からの迷光が前記DMDに入射する前段の所定位置に配設するとともに、
２次元状に配列された前記微小ミラーのうち、前記被写体のネガ画像情報形成用の光を、前記第２の撮像素子の方向以外の方向に反射するオン画素用に角度設定されたミラーにより、外部第２の方向からの迷光が前記第２の撮像素子の方向に反射される場合に、該外部第２の方向からの迷光を吸収する第２の外光用光吸収体を、
前記外部第１の方向および前記外部第２の方向からの迷光が、前記DMDに入射する前段の所定位置に各々配設してなることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記第１の外光用光吸収体および前記第２の外光用光吸収体を、前記光学系の外部であって装置筐体の内部に配設することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記所定のパターン処理が、符号化パターン処理であることを特徴とする請求項１～５のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記符号化パターン処理を超解像イメージング処理に用いたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルマイクロミラーデバイス（DMD）を使用し、被写体画像に所定のパターン処理を施す際に、オフ画素に相当するミラーで反射した光が迷光としてカメラに入射することを防止し得る、特に超解像イメージング、高フレームレート、高波長分解能（ハイパースペクトル）および奥行情報の取得等の撮像に用いられる撮像光学系を備えた撮像装置に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
符号化撮像は、被写体とカメラの間に特殊な光学系を設けることで、一般的なカメラでは取得できないような映像を撮影する技術である。光学的に符号化（エンコード）した被写体像をカメラで撮影したのち、符号情報に基づき計算機で再構成（デコード）することで所望の被写体映像を取得する。超解像、高フレームレート、高波長分解能（ハイパースペクトル）、奥行情報の取得等において、種々の応用例が報告されている。
例えば超解像化技術においては、カメラの画素よりも細かい符号化パターンを光変調器に表示することにより符号化する。また、高フレームレート化技術においては、カメラの１露光の間に複数枚の符号化パターンを光変調器に表示することにより符号化する。
このような技術においては、カメラよりも高い解像度あるいはフレームレートの符号化パターンが必要となることから、符号化に用いる光変調器としては、DMD（Digital Micromirro Device、デジタルマイクロミラーデバイス）が頻繁に用いられる。
【０００３】
DMDは、微小なミラーが２次元状に配列された空間光変調デバイスである。画素に相当するそれぞれのミラーを傾けることで入射光の反射方向をスイッチングし、空間的に光を変調する。
DMDを用いた符号化撮像装置の従来例１を図１２に示す。被写体２１０からの光（自然光の反射光）は第１レンズ２２１によりDMD２３０に結像し、DMD２３０で符号化された符号化像を担持した反射光である変調光は第２レンズ２２２により撮像素子（カメラ）２１１に到達する。なお、DMD２３０は制御演算処理装置２４０によって制御され、任意の符号化パターンが表示されるようになっている。
上記従来例１の符号化撮像装置におけるDMD２３０周りの拡大模式図を図１３に示す。
図１３に示すように、符号化パターンにおいてオン画素となったミラー２３１で反射された光のみが撮像素子（カメラ）２１１に到達する。制御演算処理装置２４０は、前述したように撮影時においてDMD２３０に任意の符号化パターンを表示する機能を有するが、再構成計算時においては、使用した符号化パターンの情報に基づき、撮像素子（カメラ）２１１で取得した符号化画像から再構成計算をする機能を有する。
【０００４】
図１４に示す従来例２の符号化撮像装置のように、被写体２１０Ａと撮像素子（カメラ）２１１Ａを、従来例１とは入れ替えた構成としても、作用としては従来例１のものと同様であり、被写体２１０Ａからの光（自然光の反射光）は第１レンズ２２１ＡによりDMD２３０Ａに結像し、DMD２３０Ａで符号化された符号化像である変調光は第２レンズ２２２Ａにより撮像素子（カメラ）２１１Ａに到達する。この従来例２における符号化撮像装置におけるDMD２３０Ａ周りの拡大模式図を図１５に示す。この図１５に示されたDMD２３０Ａ周りの部材については、図１３に示された部材と機能が同様であるので、図１３に示す対応する部材の符号にＡを付して示すものとする。
【０００５】
ところで、図１３および図１５に示すいずれの従来例の構成においても、オフ画素となったミラー２３２、２３２Ａからの反射光（不要光）は、撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａに到達しないような角度方向に反射されるが、この後、この反射光が光路外の部品等で乱反射した後に、撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａに入射する可能性がある。このため、不要光の反射方向に光吸収体２１５、２１５Ａを配置する手法（例えば、下記特許文献１等）や、不要光の反射方向にプリズムを設けて不要光を除去するような手法（例えば特許文献２～４）により、この不要光を除去する方策が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－２９２９５３
特許第３９３８４６６
ＵＳ５６０４６２４Ａ
特開２００６－１１９３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の不要光は、被写体からの光がＤＭＤ２３０、２３０Ａのオフ画素となったミラー２３２、２３２Ａにより光学系の外方に反射され、それが装置筐体の内壁や光学部材のフレームなどに当たって乱反射することで生じるものであるが、この不要光とは別に、装置外部から入射した迷光がＤＭＤ２３０、２３０Ａのオフ画素となったミラー２３２、２３２Ａで反射して、撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａに混入することがある。これによって、本来オフ画素であるはずのミラー２３２、２３２Ａに入射した外光（迷光）が撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａに混入してしまう。この外光（迷光）の撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａへの混入は、不要光の場合と同様に符号化像を正確に取得することを妨げるため、再構成画像の画質の低下を招来する（図１６を参照）。
特に、このような外光（迷光）はＤＭＤ２３０、２３０Ａのミラー２３２、２３２Ａで反射されて撮像素子（カメラ）２１１、２１１Ａに直接入射されるため、前述の不要光に比して強度が強く、ノイズ成分としての影響はより大きなものとなってしまう。
【０００８】
さらに、符号化撮像においては、不要光にはネガポジ反転した逆符号化像が重畳されているため、これを取得して有効活用するデュアル符号化像取得手法も近年提案されている。
このようなデュアル符号化像取得手法においてはポジ画像取得用の撮像素子（カメラ）の他、ネガ画像取得用の撮像素子（カメラ）を備えているため、ＤＭＤのオフ画素となったミラーからの外光の他、オン画素となったミラーからの外光についても、撮像素子（カメラ）に入射することを阻止する手法の検討が重要となる。
本発明は、上述したような従来の問題を解決するためになされたものであり、符号化像を撮像する撮像素子（カメラ）への、装置外部から入射し、ＤＭＤで反射された、不要な迷光の混入を防止し得る撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の撮像装置は、
光学系内にDMDと撮像素子を備え、所定の制御手段により、該DMDのミラー面に結像された被写体の像に所定のパターン処理を施し、このパターン処理が施された該被写体の像を前記撮像素子により取得する撮像装置において、
前記DMDのミラー面は、微小ミラーが２次元状に配列されてなり、２次元状に配列された該微小ミラーのうち、前記被写体からの光を、前記撮像素子の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラーにより、外部所定方向からの迷光が前記撮像素子の方向に反射される場合に、該外部所定方向からの迷光を吸収する迷光用の光吸収体を、該迷光が前記DMDに入射する前段の所定位置に配設してなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記第１の撮像装置において、前記DMDにおける２次元状に配列された前記微小ミラーのうち、前記被写体からの光を、前記撮像素子の方向以外の方向に反射するオフ画素用に角度設定されたミラーにより反射された不要光を吸収する不要光用の光吸収体を、該不要光が前記DMDから反射された後段の所定位置に配設してなることが好ましい。
さらに、上述したいずれかの第１の撮像装置において、前記光吸収体を前記光学系の外部であって装置筐体の内部に配設することが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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