JP2013126084A - 立体像撮影装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】劣化のない良好な立体像を撮影できる立体像撮影装置を提供する。
【解決手段】同一被写体からの視差画像の２つの入射光を偏光方向が異なる２つの偏光に変換して、２つの偏光を合成する偏光合成部(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)と、偏光合成部(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)で合成された２つの偏光を複数のレンズを介して結像させるカメラ光学系(Ｌ２〜Ｌ８)と、２つの偏光が異なる像面に結像するように、カメラ光学系(Ｌ２〜Ｌ８)を透過した２つの偏光を分離する偏光分離部(Ｐ１０２)とを備える。上記偏光合成部(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)は、２つの入射光のうちの一方をλ／４シート１１１(偏光変換素子)と反射ミラー１１２の反射面を用いて偏光方向を変換してカメラ光学系(Ｌ２〜Ｌ８)に導く。
【選択図】図２

Description

この発明は、立体像撮影装置およびその立体像撮影装置を備えた電子機器に関する。

近年、携帯電話、スマートフォンやＰＤＡ(Personal Digital Assistant：パーソナル・デジタル・アシスタント)に代表される携帯型の電子機器等が普及し、それらの多くに小型カメラが搭載されている。このようなカメラは、小型のＣＣＤ(Charge Coupled Device：電荷結合素子)やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：コンプリメンタリ・メタル・オキサイド・セミコンダクタ)の撮像センサを用いることにより小型化を実現している。さらに、カメラの高解像度化、高性能化、多機能化が求められている。

また、近年、３次元(３Ｄ)ディスプレイが普及してきており、ユーザーの立体視への興味が高まっている。例えば、小型カメラを備えた電子機器で自分が撮影した写真(静止画)や動画等をディスプレイに立体表示することが可能であり、自分の撮影した好みの静止画や動画等をディスプレイ上に立体表示させたいという要望が強まっている。

これらの観点から、例えば、電子機器に搭載されているような高画素やズーム機能のみを備えたカメラでは、ユーザーの期待に応えることができず、立体像をも撮影可能にするカメラへの期待が高まっている。

従来の立体像を撮影できるカメラとして、特許文献１(特開昭６４−５４４３８号公報)に記載されたものがある。このカメラでは、右と左の２つの偏光を合成して１つの光学系を通した後、２つの偏光を分離して、異なる撮像素子に結像させる。

しかしながら、上記従来の立体像を撮影できるカメラでは、一方の偏光の一部が他方の偏光に変換されてしまって、光学系の通過後に２つの偏光を正しく分離できないため、像のうつり込み等により良好な立体像を得ることができないという問題がある。

特開昭６４−５４４３８号公報

そこで、この発明の課題は、劣化のない良好な立体像を撮影できる立体像撮影装置および電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の立体像撮影装置は、
同一被写体からの視差画像の２つの入射光を偏光方向が異なる２つの偏光に変換して、上記２つの偏光を合成する偏光合成部と、
上記偏光合成部で合成された上記２つの偏光を複数のレンズを介して結像させるカメラ光学系と、
上記２つの偏光が異なる像面に結像するように、上記カメラ光学系を透過した上記２つの偏光を分離する偏光分離部と
を備え、
上記偏光合成部は、上記２つの入射光のうちの一方を偏光変換素子と反射部材を用いて偏光方向を変換して上記カメラ光学系に導くことを特徴とする。

上記構成によれば、偏光合成部は、２つの入射光のうちの一方を偏光変換素子と反射部材を用いて偏光方向を変換してカメラ光学系に導くことによって、上記反射部材による反射に起因する反射波面収差を小さくでき、光学特性の低下を抑制して、劣化のない良好な立体画像を撮影することができる。

また、一実施形態の立体像撮影装置では、
上記偏光合成部は、偏光プリズムを含み、
上記偏光プリズムにより上記同一被写体からの視差画像の２つの入射光から上記２つの偏光を生成して合成するとき、上記２つの偏光のうちの一方を上記偏光変換素子により偏光方向を変換する。

上記実施形態によれば、偏光合成部の偏光プリズムにより同一被写体からの視差画像の２つの入射光から２つの偏光を生成して合成するとき、上記２つの偏光のうちの一方を偏光変換素子により偏光方向を変換することによって、簡単かつコンパクトな構成で反射波面収差を小さくできる。

また、一実施形態の立体像撮影装置では、
上記偏光合成部は、上記偏光プリズムの出射面に、上記偏光変換素子と上記反射部材とが順に重ね合わさるように固定されており、
上記２つの偏光のうちの一方が上記偏光プリズムの出射面から出射された後、上記偏光変換素子を通過して上記反射部材の反射面で反射して、再び上記偏光変換素子を介して上記偏光プリズムの出射面に入射する。

上記実施形態によれば、２つの偏光のうちの一方が偏光プリズムの出射面から出射された後、偏光変換素子を通過して反射部材の反射面で反射して、再び偏光変換素子を介して偏光プリズムの出射面に入射することによって、短い経路で偏光方向を変換することができ、小型化が容易にできる。

また、この発明の電子機器では、
上記のいずれか１つの立体像撮影装置を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、劣化のない良好な立体像を撮影できる立体像撮影装置を携帯電話等の小型の電子機器に搭載することで、高機能かつ付加価値の高い小型の電子機器を提供することができる。

以上より明らかなように、この発明の立体像撮影装置によれば、劣化のない良好な立体像を撮影できる立体像撮影装置を提供することにある。

また、この発明の電子機器によれば、劣化のない良好な立体像を撮影できる電子機器を提供することにある。

図１はこの発明の第１実施形態の偏光合成式の立体像撮影装置の概略模式図である。 図２は上記偏光合成式の立体像撮影装置の構成図である。 図３は上記立体像撮影装置の斜視図である。 図４は上記立体像撮影装置の偏光プリズムの被写体側から見た正面図である。 図５は上記立体像撮影装置の偏光プリズムの側面図である。 図６は上記立体像撮影装置の偏光プリズムの斜視図である。 図７は反射ミラーとλ／４シートおよび偏光プリズムの比較例の模式図である。 図８は上記立体像撮影装置の反射ミラーとλ／４シートおよび偏光プリズムの模式図である。 図９は図７に示す比較例の反射波面収差を示す図である。 図１０は図８に示す立体像撮影装置の反射ミラーとλ／４シートおよび偏光プリズムの反射波面収差を示す図である。 図１１は上記偏光合成式の立体像撮影装置の画像処理装置の構造を説明するブロック図である。 図１２はこの発明の第２実施形態の立体像撮影装置を用いた電子機器の一例としての携帯電話の正面図である。

以下、この発明の立体像撮影装置および電子機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
この発明の第１実施形態として、偏光合成方式を用いた立体像撮影装置に関して、図１〜図１１を用いて説明する。この第１実施形態に係る偏光合成式の立体像撮影装置は、左右から見た被写体を偏光の違いを利用して合成し、１つのカメラ光学系で結像し、再び偏光の違いにより２つの像に分離し、それぞれに対応した撮像素子に結像させ、両眼(左右２枚)の画像を形成するものである。この立体像撮影装置では、異なった方向から光線を取り込むために、２つの光取込部１０１,１０２が配置されている。また、撮像素子において、２つの分離した像として取り込むために、２つの撮像素子１０６,１０７が配置されている。以下、その構成について具体的に説明する。

図１は、上記第１実施形態に係る偏光合成式の立体像撮影装置１００を示す概念図である。この偏光合成式の立体像撮影装置１００は、図１に示すように、概略的には被写体Ａの像を取り込む２か所の光取込部１０１(Ｌ１),１０２(Ｌ１)と、光取込部１０２から入射した入射光と、光取込部１０１から入射した偏光成分の異なる(ｐ偏光成分とｓ偏光成分)入射光を合成して、カメラ光学系１０４に導く偏光合成部１０３と、被写体Ａの像を所望の倍率で撮像素子１０６,１０７上に結像するカメラ光学系１０４(Ｌ２〜Ｌ８)と、カメラ光学系１０４を出射した結像光を偏光成分の違いにより、２つの撮像素子１０６,１０７方向に分離する偏光分離部１０５と、撮像素子１０６,１０７で得られた被写体像を撮像(光電変換)した後に、Ａ／Ｄ変換して得たデジタル画像データから画像を形成する画像処理装置１０８とを備えている。撮像素子１０６,１０７には、偏光成分の異なる光が入射し、撮像イメージＩＭＧ1とＩＭＧ２は一定量ずれた映像(視差画像)となる。このずれ量は、光取込部１０１,１０２の配置によって決まる数値である。この第１実施形態では、光取込部１０２と光取込部１０１の中心間隔は、２０[ｍｍ]離れている。

上記偏光合成部１０３は、同一被写体Ａからの視差画像の２つの入射光を偏光方向が異なる２つの偏光に変換して、２つの偏光を合成する。また、上記カメラ光学系１０４は、偏光合成部１０３で合成された２つの偏光を複数のレンズを介して結像させる。また、上記偏光分離部１０５は、２つの偏光が異なる像面に結像するように、カメラ光学系１０４を透過した２つの偏光を分離する。

以下、光取込部１０１,１０２から取り込まれた被写体Ａの像が、撮像素子１０６,１０７上に結像される過程を図２〜図６を用いて説明する。

図２は、上記第１実施形態の偏光合成式の立体像撮影装置１００を被写体側から見た図であり、図３は立体像撮影装置１００の斜視図である。図２において偏光合成部１０３は、光の入射側から見て、光取込部１０１(Ｌ１),１０２(Ｌ１)の裏面に夫々配置された４５度プリズム１０９Ｌ,１０９Ｒと、光路変換素子Ｐ１０１と、偏光変換素子の一例としてのλ／４シート１１１と、反射部材の一例としての反射ミラー１１２で構成されている。上記４５度プリズム１０９Ｌ,１０９Ｒと、光路変換素子Ｐ１０１と、λ／４シート１１１と、反射ミラー１１２で偏光プリズムを構成している。

光取込部１０１,１０２から入射した光線は、４５度プリズム１０９Ｌ,１０９Ｒによって、光路を９０度折り曲げられ、光路変換素子Ｐ１０１に到達する。図２には、左側の光取込部１０１から取り込んだ光が撮像素子１０６に到達する経路をＬＬとして点線で示し、右側の光取込部１０２から取り込んだ光が撮像素子１０７に到達する経路をＬＲとして実線で示してある。

図２に示されるように、この第１実施形態の立体像撮影装置１００は、像面からの距離が固定された負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍時に光軸方向に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍時や合焦時に光軸方向に沿って移動する負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、像面からの距離が固定された正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４でズームレンズが構成されている。上記第１レンズ群と第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群を物体側から像面側に向かって順に配置している。また、第１レンズ群Ｇ１内に光路合成部の光路変換素子Ｐ１０１を配置し、第４レンズ群Ｇ４の像面側に偏光分離部の一例としての光路変換素子Ｐ１０２を配置している。

図２において、第１レンズ群Ｇ１において、物体側から順に、物体側に凸面を備えた負のメニスカスレンズ形状の第１レンズＬ１と、第１レンズＬ１を介して入射した光線の光路を略９０度Ｘ方向に折り曲げる光路変換素子Ｐ１０１と、物体側と像面側に対して共に凹面を備えた第２レンズＬ２と、物体側が凸面でかつ像面側が略平面の第３レンズＬ３を配置している。この第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有している。

また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像面側に向かって順に、絞りＳＴＯ(図示せず)と、物体側および像面側に凸面を備えた第４レンズＬ４と、物体側に凸面を備えたメニスカスレンズ形状の第５レンズＬ５と物体側に凸面を備えたメニスカスレンズ形状の第６レンズＬ６との貼り合わせからなる接合レンズを配置している。この第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力を有している。

更に、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を備えた負のメニスカスレンズ形状の第７レンズＬ７の１枚だけで構成されている。この第３レンズ群Ｇ３は負の屈折力を有している。

また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面および像面側に凸面を備えたメニスカスレンズ形状の第８レンズＬ８の１枚だけで構成されている。この第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力を有している。第４レンズ群Ｇ４の像面側には、光路を略９０度折り曲げたり分離したりすることを目的として配置された光路変換素子Ｐ１０２が配置されている。

図４は上記立体像撮影装置１００の偏光プリズムを被写体側から見た正面図を示し、図５は上記立体像撮影装置１００の偏光プリズムの側面図を示し、図６は上記立体像撮影装置１００の偏光プリズムの斜視図を示している。

図４に示す光路変換素子Ｐ１０１は、ｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を透過する広帯域ＰＢＳ膜Ｐ１０１ａを有し、この広帯域ＰＢＳ膜Ｐ１０１ａにおいてｓ偏光成分を反射するのが光路変換面である。光路変換素子Ｐ１０１は、光取込部１０２から取り込んだ光ＬＲの中で、ｓ偏光成分は図４の−Ｙ方向に反射し、光取込部１０１から取り込んだ光ＬＬの中で、ｓ偏光成分は図４の＋Ｙ方向に反射する。一方、光取込部１０１および１０２から取り込んだ光ＬＬ,ＬＲの中で、ｐ偏光成分は広帯域ＰＢＳ膜Ｐ１０１ａを透過し、光軸方向であるＹ軸の方向に反射されない。また、光取込部１０１から取り込んだ光ＬＬのｓ偏光成分は、＋Ｙ方向に反射された後、λ／４シート１１１を透過することで、例えば右回り円偏光に変換され、さらに反射ミラー１１２で反射することで左回り円偏光になり、再びλ／４シート１１１を透過することでｐ偏光成分になる。反射ミラー１１２は、アルミニウムなどの金属を表面に蒸着し、反射面として用いられる。反射ミラー１１２によって反射された光ＬＬは、円偏光の成分を有しているが、再びλ／４シート１１１を通過し、直線偏光であるｐ偏光成分に変換され、広帯域ＰＢＳ膜Ｐ１０１ａを透過する。

図５において、θ１とθ２は、１３５°±０．０５°としている。

広帯域ＰＢＳ膜Ｐ１０１ａには、偏光ビームスプリッタ(ＰＢＳ)が用いられているが、その特性としては、可視光波長帯域(４００(ｎｍ)〜７００(ｎｍ))、膜面への入射角４５±１０(度)の範囲でｐ偏光成分の透過率が９０(％)以上で、ｓ偏光成分の反射率が９０(％)以上であることが望ましく、理想的には、膜面への入射角４５±２０(度)の範囲で、ｐ偏光成分の透過率が１００(％)で、ｓ偏光成分の反射率が１００(％)であるのが望ましい。

次に、この第１実施形態における数値例について、図２,図３および表１〜表３を用いて詳細に説明する。

表１は面データを示し、表２は、表１の面データのうち非球面レンズの形状に関するデータを示し、表３は、各ズームポジションにおける焦点距離ｆ、Ｆナンバー、移動群の面間隔２ｗ等を示している。面間隔Ｒｉおよび曲率半径Ｄｉの値の単位はｍｍ(ミリメートル)である。屈折率およびアッベ数の欄には、レンズ要素のｄ線(５８７.６ｎｍ)に対する屈折率およびアッベ数の値を示している。

また、非球面形状に関して、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式である次式を用いて表される。

表１において、第１レンズＬ１はＳ１からＳ２、光路変換素子Ｐ１０１はＳ３からＳ４、第２レンズＬ２はＳ５からＳ６、第３レンズＬ３はＳ７からＳ８、絞りＳＴＯがＳ９、第４レンズＬ４はＳ１０からＳ１１、第５レンズＬ５はＳ１２からＳ１３、第６レンズＬ６はＳ１３からＳ１４(貼り合せ)、第７レンズＬ７はＳ１５からＳ１６、第８レンズＬ８がＳ１７からＳ１８、光路変換素子Ｐ１０２がＳ１９からＳ２０に対応している。また、撮像素子のＬ９がＳ２１からＳ２２に対応しており、Ｓ２３は像面に対応している。

次に、上記第１実施形態の立体像撮影装置のλ／４シート１１１と反射ミラー１１２で構成される偏光変換部の構成について説明する。

まず、図７は反射ミラー１１２とλ／４シート１１１および偏光プリズムの比較例の模式図を示している。

図７に示すように、粘着フィルム１２１が一方の面に接着されたλ／４シート１１１と、ＵＶ接着剤１２２が一方の面に塗布された反射ミラー１１２とを夫々作成する。この粘着フィルム１２１およびＵＶ接着剤１２２の材料としては、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系などの材料を用いることができる。また、可視領域の光の高い透過特性を備えていれば、この他の材料も粘着フィルム１２１およびＵＶ接着剤１２２の材料として用いることができる。また、上記粘着フィルム１２１およびＵＶ接着剤１２２の厚さは、例えば１〜５０μｍ程度の厚みを想定、左右示唆画像の収差の違いや光路長変化への影響を考えるとより薄い方がよく、３０μｍ以下が望ましい。

次に、上記反射ミラー１１２のＵＶ接着剤１２２が塗布された面に、λ／４シート１１１の他方の面を接着する。

そして、ＵＶ接着剤１２２を介して接着された反射ミラー１１２,λ／４シート１１１を、偏光プリズムの光路変換素子Ｐ１０１の出射面に粘着フィルム１２１を介して接着させる。

このように、光路変換素子Ｐ１０１の出射面に、粘着フィルム１２１,λ／４シート１１１,ＵＶ接着剤１２２,反射ミラー１１２を順に積層して偏光変換部を構成する。このような偏光変換部の射波面収差を図９に示す。図９は平面座標[画素(任意ピッチ)]における収差を示している。

これに対して、図８は上記立体像撮影装置１００の反射ミラー１１２とλ／４シート１１１および偏光プリズムの模式図を示している。

図８に示すように、粘着フィルム１２１が一方の面に接着されたλ／４シート１１１を作成する。

次に、上記λ／４シート１１１の粘着フィルム１２１が接着された面に、反射ミラー１１２の一方の面を接着させる。

次に、粘着フィルム１２１を介して接着された反射ミラー１１２,λ／４シート１１１を、偏光プリズムの光路変換素子Ｐ１０１の出射面にＵＶ接着剤１２２を介して接着する。

このように、光路変換素子Ｐ１０１の出射面に、ＵＶ接着剤１２２,λ／４シート１１１,粘着フィルム１２１,反射ミラー１１２を順に積層して偏光変換部を構成する。このような偏光変換部の射波面収差を図１０に示す。図１０は平面座標[画素(任意ピッチ)]における収差を示している。

図９に示す比較例の反射波面収差が大きく乱れているのに対して、図１０に示す第１実施形態の立体像撮影装置の反射波面収差は平坦で良好な特性を示している。

この第１実施形態において、カメラ光学系１０４は、図２に示した様に、複数のレンズ群から構成されており、これらのレンズ群を駆動することにより焦点距離を変更できるズームレンズとなっている。上記説明の通り、光取込部１０１,１０２には２つの同一のレンズＬ１を配置しているが、偏光合成部１０３を通して、２つの入射光が一つに合成されるため、カメラ光学系１０４は共有化することができる。このため、光取込部１０１,１０２から取り込まれた２種類の偏光像は、この1組のカメラ光学系１０４で同時にズーミング、フォーカシングが行われると共に、光学系のもつ収差の影響は２つの像に対して同じように働くため、２つの像間の画像の違いが発生しないし、撮像系として最もコストがかかり、サイズアップの影響があるカメラ光学系１０４部分に対して、コストダウンを図ることができるだけでなく、偏光合成式の立体像撮影装置の小型化にも大きく貢献できる。

また、取り込んだ像を撮像するための撮像素子は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子(センサ)、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換器等を備えており、上記ｐ偏光成分およびｓ偏光成分の分離画像に基づく撮像素子の出力に基づいて画像データを生成する。また、一般的にカメラは、自分で撮影した画像に関する情報を記録する内蔵メモリを有し、双方向パラレルインターフェースやＳＣＳＩインターフェース等の高速で画像転送可能な汎用インターフェースやＵＳＢ(Universal Series Bus)によって画像処理装置のコンピュータに接続される。

図１１は、一般的なカメラに用いられる画像処理装置１０８の構造を説明するブロック図である。画像処理装置１０８は、演算処理を実行し、命令を出力する等の機能を備えたＣＰＵ(Central Processing Unit：中央処理装置)２０７と、画像処理のための手順をＣＰＵ２０７に実行させるためのプログラム等を格納したＲＯＭ(Read Only Memory：リード・オンリー・メモリー)２０８と、ＣＰＵの処理動作のために、ＲＯＭ２０８から読み出した上記プログラムや、ＣＰＵの処理のために必要なデータ等を一時的に格納しておくＲＡＭ(Random Access Memory：ランダム・アクセス・メモリー)２０９からなるコンピュータ２１０と、データやコマンド等を入力するための入力部２１１と、ＣＰＵの出力を表示するための表示部２１２と、更に必要に応じて画像データを収納するための記憶手段(図示せず)を備えている。

画像は撮像素子で電気信号に変換されて、Ａ／Ｄ変換した後、内蔵の画像信号処理回路に入りシェーディング補正やγ補正等の処理を行った後、その内蔵メモリに記録される。画像処理装置１０８に入力された画像データは、コンピュータ２１０で画像２枚のステレオ画像に形成される。画像処理装置１０８のコンピュータ２１０はこのようにして得られた２つの画像から立体画像を生成し、例えばディスプレイなどの出力手段(図示せず)等に表示することができる。

以上、光取込部１０１および光取込部１０２からの入射光の夫々が、偏光合成部１０３、カメラ光学系１０４、偏光分離部１０５を通して、撮像素子１０６,１０７上にそれぞれｐ偏光成分およびｓ偏光成分に分離した画像を結像する手段について詳細に説明した。ｐ偏光成分の画像とｓ偏光成分の画像は、光取込部１０１および光取込部１０２の視差に応じてそれぞれ互いに僅かにずれている。

上記構成の立体像撮影装置によれば、２つの第１レンズＬ１,Ｌ１より取り込んだ入射光を、光路変換素子Ｐ１０１を含む偏光合成部１０３によって合成し、共通の第２,第３レンズＬ２,Ｌ３と第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４を介して集光させ、撮像素子の直前で再び光路を、光路変換素子Ｐ１０２を含む偏光分離部１０５により分割し、別々の撮像素子上に結像させることで、被写体を複数の異なった角度から撮影することが可能となり、立体像を得ることができる。

上記立体像撮影装置によれば、偏光合成部１０３は、２つの入射光のうちの一方をλ／４シート１１１(偏光変換素子)と反射ミラー１１２を用いて偏光方向を変換してカメラ光学系１０４に導くことによって、反射ミラー１１２による反射に起因する反射波面収差を小さくでき、光学特性の低下を抑制して、劣化のない良好な立体画像を撮影することができる。

また、上記偏光合成部１０３のλ／４シート１１１(偏光変換素子)と反射面が、合成した上記２つの偏光をカメラ光学系１０４に導く方向に対応した位置に設けられていることによって、λ／４シート１１１(偏光変換素子)により偏光方向が変換された偏光を反射ミラー１１２でカメラ光学系１０４に向けて反射するので、反射波面収差を小さくできる。

また、上記偏光合成部１０３の偏光プリズム(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)により同一被写体からの視差画像の２つの入射光から２つの偏光を生成して合成するとき、上記２つの偏光のうちの一方をλ／４シート１１１(偏光変換素子)により変換することによって、簡単かつコンパクトな構成で反射波面収差を小さくできる。

また、２つの偏光のうちの一方が偏光プリズム(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)の出射面から出射された後、λ／４シート１１１(偏光変換素子)を通過して反射ミラー１１２の反射面で反射して、再びλ／４シート１１１(偏光変換素子)を介して偏光プリズム(１０９Ｌ,１０９Ｒ,Ｐ１０１,１１１,１１２)の出射面に入射することによって、短い経路で偏光方向を変換することができ、小型化が容易にできる。

また、上記第１実施形態において、カメラ光学系１０４の平均複屈折量を３０ｎｍ以下にすることによって、視差画像のクロストーク量を３％以下にすることが可能になる。

〔第２実施形態〕
また、この発明の第２実施形態として、この発明の立体像撮影装置を搭載した電子機器の一例としての携帯型情報端末に関して図１２を用いて説明する。図１２は、この発明の偏光合成式の立体像撮影装置を搭載した携帯電話３００の外観を示す図である。図１２(A)は携帯電話３００の正面図であり、図１２(B)は携帯電話３００の背面図であり、図１２(C)は携帯電話３００の側面図である。図１２では、電子機器として携帯電話である例を示しているが、この第２実施形態の電子機器は、これに限定されるものではない。電子機器としては、例えば、ＰＣ(特にモバイルＰＣ)、ＰＤＡ、ゲーム機、テレビ等のリモートコントローラ等が挙げられる。

図１２(A)〜図１２(C)に示されるように、携帯電話３００は、モニター側筐体３０１および操作側筐体３０２を備えている。モニター側筐体３０１は、モニター部３０５およびスピーカー部３０６を含み、操作側筐体３０２は、マイク部３０３、テンキー３０４を含み、その裏面にこの発明の偏光合成式の立体像撮影装置３０７が配置されている。例えば、偏光合成式の立体像撮影装置３０７に第１実施形態の偏光合成式の立体像撮影装置１００を用いてもよい。

図１２(B)では、偏光合成式の立体像撮影装置３０７の光取込部が横一列になるように配置されているが、この配置だけに限定される訳ではなく、偏光合成式の立体像撮影装置３０７の光取込部は、携帯電話３００の筐体に対して縦方向に配置されても良い。また、この第２実施形態のズームレンズの配置方法およびその向きについては、携帯電話３００のモニター側筐体３０１の裏面に限定されるわけではない。

図１２(A)において、スピーカー部３０６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部３０３は音声情報を携帯電話３００に入力するものである。モニター部３０５は、映像情報を出力するものであり、例えば、偏光合成式の立体像撮影装置３０７で撮像した被写体の像をモニター部３０５に出力させることも可能である。

なお、この第２実施形態の携帯電話３００は、図１２に示されるように、上部の筐体(モニター側筐体３０１)と下部の筐体(操作側筐体３０２)とがヒンジを介して接続されている、いわゆる折りたたみ式の携帯電話３００を例として挙げている。携帯電話３００として、折りたたみ式が主流であるため、本実施形態では折りたたみ式の携帯電話を一例として挙げているのであって偏光合成式の立体像撮影装置３０７を搭載することができる携帯電話３００は、折りたたみ式に限るものではない。近年、折りたたみ式の携帯電話３００において、折りたたんだ状態で厚みが１０ｍｍ以下のものも登場してきている。携帯電話３００の携帯性を考慮するならば、その厚みは極めて重要な要素となっている。

図１２に示す操作側筐体３０２において、図示されない内部の回路基板等を除いて、その厚みを決定する部品は、マイク部３０３、テンキー３０４、偏光合成式の立体像撮影装置３０７である。この中で、偏光合成式の立体像撮影装置３０７の厚さが最も厚く、偏光合成式の立体像撮影装置３０７の薄型化は、携帯電話３００の薄型化に直接繋がる。よって、上述のように薄型化可能なこの発明の偏光合成式の立体像撮影装置３０７は、携帯電話の様な薄型化を必要とする電子機器に対して好適な発明である。

上記構成によれば、偏光合成式の立体像撮影装置３０７を携帯電話３００に搭載することで、劣化のない良好な立体像を撮影することが可能となり、高機能かつ付加価値の高い小型の携帯電話３００を実現することができる。

上記第２実施形態では、偏光合成式の立体像撮影装置を備えた電子機器としての携帯電話について説明したが、電子機器はこれに限らず、他の携帯情報端末などの電子機器にこの発明を適用してもよい。

この発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についてもこの発明の技術的範囲に含まれる。

１００…立体像撮影装置
１０１,１０２…光取込部
１０３…偏光合成部
１０４…カメラ光学系
１０５…偏光分離部
１０６,１０７…撮像素子
１０８…画像処理装置
１０９Ｌ,１０９Ｒ…光路変換素子
１１１…λ／４シート
１１２…反射ミラー
１１４…位相差板
１１５…反射ミラー
２００…撮像素子
２０１…偏光板
２０２…偏光板
２０３…撮像素子の画素
２０７…ＣＰＵ
２０８…ＲＯＭ
２０９…ＲＡＭ
２１０…コンピュータ
２１１…入力部
２１２…表示部
３００…携帯電話
３０１…モニター側筐体
３０２…操作側筐体
３０３…マイク部
３０４…テンキー
３０５…モニター部
３０６…スピーカー部
３０７…偏光合成式の立体像撮影装置
Ｌ１…第１レンズ
Ｌ２…第２レンズ
Ｌ３…第３レンズ
Ｌ４…第４レンズ
Ｌ５…第５レンズ
Ｌ６…第６レンズ
Ｌ７…第７レンズ
Ｌ８…第８レンズ
Ｌ９…第９レンズ
ＩＭＧ１,ＩＭＧ２…像面
Ｐ１０１…光路変換素子
Ｐ１０１ａ…広帯域ＰＢＳ膜
Ｐ１０２…偏光分離素子
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ａ…被写体
ＬＲ…光取込部１０２から取り込まれた光
ＬＬ…光取込部１０１から取り込まれた光

Claims (4)

1. 同一被写体からの視差画像の２つの入射光を偏光方向が異なる２つの偏光に変換して、上記２つの偏光を合成する偏光合成部と、
   上記偏光合成部で合成された上記２つの偏光を複数のレンズを介して結像させるカメラ光学系と、
   上記２つの偏光が異なる像面に結像するように、上記カメラ光学系を透過した上記２つの偏光を分離する偏光分離部と
   を備え、
   上記偏光合成部は、上記２つの入射光のうちの一方を偏光変換素子と反射部材を用いて偏光方向を変換して上記カメラ光学系に導くことを特徴とする立体像撮影装置。
2. 請求項１に記載の立体像撮影装置において、
   上記偏光合成部は、偏光プリズムを含み、
   上記偏光プリズムにより上記同一被写体からの視差画像の２つの入射光から上記２つの偏光を生成して合成するとき、上記２つの偏光のうちの一方を上記偏光変換素子により偏光方向を変換することを特徴とする立体像撮影装置。
3. 請求項２に記載の立体像撮影装置において、
   上記偏光合成部は、上記偏光プリズムの出射面に、上記偏光変換素子と上記反射部材とが順に重ね合わさるように固定されており、
   上記２つの偏光のうちの一方が上記偏光プリズムの出射面から出射された後、上記偏光変換素子を通過して上記反射部材の反射面で反射して、再び上記偏光変換素子を介して上記偏光プリズムの出射面に入射することを特徴とする立体像撮影装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の立体像撮影装置を備えたことを特徴とする電子機器。