[发明专利]三维摄像装置

说明书

技术领域

本申请涉及采用一个光学系统和一个摄像元件来生成视差图像的单眼的三维摄像技术。

背景技术

近年来，关于采用了CCD或CMOS等固体摄像元件(以下有时称为“摄像元件”。)的数码相机或数字电影的高功能化、高性能化备受瞩目。尤其随着半导体制造技术的进步，固体摄像元件中的像素构造的微细化得到发展。其结果，谋求了固体摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化。因此，在仅仅数年中摄像元件的像素数便从100万像素程度显著地增加到1000万像素以上。进而，通过摄像所得到的图像的质量也飞跃地提高。

另一方面，关于显示装置，由于基于薄型的液晶或等离子的显示器不占地方、能够以高分辨率进行高对比度的显示，从而实现高的性能。这种影像的高品质化的潮流正在从二维图像向三维图像扩展。最近虽然需要偏振眼镜，但是高像质的三维显示装置开始被开发。

关于三维摄像技术，作为具有单纯构成的代表性方式，有采用由两个照相机构成的摄像系统来分别取得右眼用的图像以及左眼用的图像的方式。在这种所谓的双眼摄像方式中，由于采用两个照相机，因此摄像装置变得大型，成本也变高。因此，研究采用一个照相机来取得具有视差的多个图像(以下有时称作“多视点图像”。)的方式(单眼摄像方式)。

例如，在专利文献1中公开了采用透射轴的方向互相正交的2个偏振板和进行旋转的偏振滤光器的方式。图11是表示基于该方式的摄像系统的结构的示意图。该摄像装置具备偏振0度的偏振板11、偏振90度的偏振板12、反射镜13、半透半反镜14、圆形的偏振滤光器15、使圆形的偏振滤光器15旋转的驱动装置16、光学镜头3和取得由光学镜头3成像后的像的摄像装置29。在此，半透半反镜14将透射偏振板11并被反射镜13反射出的光反射，使透射了偏振板12的光透射。根据以上的结构，分别透射了在互相分离的场所处配置的偏振板11、12之后的光经由半透半反镜14、圆形的偏振滤光器15以及光学镜头3而入射到摄像装置29，取得图像。该方式中的摄像的原理为：通过使圆形的偏振滤光器15旋转，从而在不同的定时捕捉分别入射到两个偏振板11、12的光，取得具有视差的两个图像。

但是，在上述方式中，由于在使圆形的偏振滤光器15旋转的同时以分时的方式对不同位置所对应的图像进行摄像，因此存在不能同时取得具有视差的两个图像的课题。在此基础上，由于由偏振板11、12以及偏振滤光器15接受全部入射光，因此还存在摄像装置29所接受的光的量(受光量)降低50％以上的课题。

相对于上述方式，在专利文献2中公开了不采用机械式驱动而能同时取得具有视差的两个图像的方式。基于该方式的摄像装置通过反射镜聚集从两个入射区域入射的光，通过两个种类的偏振滤光器被交替地排列的摄像元件进行受光，从而不采用机械式驱动就能取得具有视差的两个图像。

图12是表示该方式中的摄像系统的结构的示意图。该摄像系统具有透射轴的方向互相正交的两个偏振板11、12、反射镜13、光学镜头3和摄像元件2。摄像元件2在其摄像面上具备多个像素10、和与像素一一对应地配置的偏振滤光器17、18。偏振滤光器17、18在全部像素上被交替地排列。在此，偏振滤光器17、18的透射轴的朝向分别与偏振板11、12的透射轴的朝向一致。

通过以上的结构，入射光透射偏振板11、12，被反射镜13反射，通过光学镜头3而入射到摄像元件1的摄像面。分别透射偏振板11、12而入射到摄像元件1的光，分别透射偏振滤光器17、18而在与这些偏振滤光器相对置的像素中被光电变换。在此，将由分别通过偏振板11、12而入射到摄像元件1的光所形成的图像分别称作右眼用图像、左眼用图像。于是，右眼用图像、左眼用图像分别是从与偏振滤光器17、18相对置的像素组中得到的。

如上那样，在专利文献2所公开的方式中，在摄像元件的像素上交替地配置透射轴的方向互相正交的两个种类的偏振滤光器来代替采用专利文献1所公开的进行旋转的圆形的偏振滤光器。由此，与专利文献1的方式相比，虽然分辨率降低到1/2，但却能够采用一个摄像元件而同时得到具有视差的右眼用图像和左眼用图像。然而，在该技术中，也与专利文献1的技术同样地，由于入射光透射偏振板以及偏振滤光器时光量减少，因此摄像元件的受光量减少得较多。