JP2014127771A - 撮像装置及びステレオカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同一の光路から入射された光を一の方向の偏光成分と一の方向に直交する他の方向の偏光成分とに分岐する複屈折板と、一の方向の偏光成分の光のみを透過する一の偏光子領域と他の方向の偏光成分の光のみを透過する他の偏光子領域とに分割された領域分割フィルタと、複数の受光素子が2次元に配置された撮像素子とを有し、領域分割フィルタは、複数の一の偏光子領域及び他の偏光子領域を配置し、複屈折板が分岐させた一の方向の偏光成分の光及び他の方向の偏光成分の光を一の偏光子領域及び他の偏光子領域で夫々透過し、撮像素子は領域分割フィルタを透過した偏光成分の光を複数の受光素子で受光する。
【選択図】図3
Description
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係る撮像装置100を説明する。
図3及び図4を用いて、撮像装置100が偏光画像を撮像する動作を説明する。
図5を用いて、撮像素子(撮像部材)としてモノクロセンサを用いた実施例1に係る撮像装置を説明する。
本実施例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図5(a)及び図5(b)に示す。図5(b)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpを行状(横ストライブ模様)に配置している。
図5(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po1aに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po1aは、同一の光路から入射された光Ltを分岐する。すなわち、複屈折板21po1aは、S偏光成分の光をそのまま透過し、P偏光成分の光を偏向方向Xp1a(図5(b)の屈折方向Mb)に屈折(透過)する。
図6を用いて、実施例1に係る撮像装置の変形例を説明する。
本変形例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図6(a)及び図6(b)に示す。図6(b)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpを交互(市松模様)に配置している。
図6(a)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po1aに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po1aは、同一の光路から入射された光Ltを分岐する。すなわち、複屈折板21po1aは、S偏光成分の光をそのまま透過し、P偏光成分の光を偏向方向Xp1a(図6(b)の屈折方向Mb)に屈折(透過)する。
図7を用いて、撮像素子(撮像部材)としてカラーセンサを用いた実施例2に係る撮像装置を説明する。本実施例では、カラーセンサとして、RCCC(レッド・クリア・クリア・クリア)配列の例を説明する。なお、本発明の撮像素子に用いることができるカラーセンサは、RCCC配列に限定されるものではない。すなわち、本発明に用いることができるカラーセンサは、RGB(レッド・グリーン・ブルー)配列、RGBG(レッド・グリーン・ブルー・グリーン)配列及びその他複数の色に対応する配列のものでもよい。
本実施例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図7(a)及び図7(b)に示す。本実施例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpをカラーセンサの配列に対応して斑状に配置している。
図7(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po2aに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po2aは、本実施例では、同一の光路から入射された光Ltを分岐する。すなわち、複屈折板21po2aは、S偏光成分の光をそのまま透過し、P偏光成分の光を偏向方向Xp2a(図7(b)の屈折方向Mb)に屈折(透過)する。
図8を用いて、実施例2に係る撮像装置の変形例を説明する。
本変形例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図8(a)及び図8(b)に示す。図8(a)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、複屈折板21po2aCの入射側に光学的ローパスフィルタ21po2aA、21po2aBを更に有する。ここで、光学的ローパスフィルタ21po2aA、21po2aBは、画像のエリアシングノイズを除去するために用いられる。
図8(a)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po2aA、21po2aBに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po2aA等は、本変形例では、同一の光路から入射された光Ltを2回分岐する。すなわち、複屈折板21po2aAは、45度軸がずれた複屈折軸Xp2aA(図8(b)の屈折方向Ma)で入射された光Ltを二重像に分離する。次いで、複屈折板21po2aBは、135度の複屈折軸Xp2aB(図8(b)の屈折方向Mb)で、さらに二重像に分離する。これにより、撮像装置は、入射された光Ltを4点に分離し、光学的ローパスフィルタを実現する。
図9を用いて、撮像素子(撮像部材)としてカラーセンサを用いた実施例3に係る撮像装置を説明する。本実施例に係る撮像装置は、カラーセンサとして、RCCC(レッド・クリア・クリア・クリア)配列を用いる。また、本実施例に係る撮像装置は、複屈折板21po3Cを用いて、撮像素子の受光素子の配列に対して45度方向に光を偏光する。
本実施例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図9(a)及び図9(b)に示す。本実施例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpをカラーセンサの配列に対応して斑状に配置している。また、図9(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、複屈折板21po3Cの入射側に光学的ローパスフィルタ21po3A、21po3Bを更に有する。
図9(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po3A、21po3Bに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po3A等は、本実施例では、同一の光路から入射された光Ltを2回分岐する。すなわち、複屈折板21po3Aは、複屈折軸Xpo3A(図9(b)の屈折方向Ma)で入射された光Ltを二重像に分離する。次いで、複屈折板21po3Bは、複屈折軸Xpo3B(図9(b)の屈折方向Mb)で、さらに二重像に分離する。これにより、撮像装置は、入射された光Ltを4点に分離し、光学的ローパスフィルタを実現する。
図10を用いて、撮像素子(撮像部材)としてカラーセンサを用いた実施例4に係る撮像装置を説明する。本実施例では、カラーセンサとして、RGB(レッド・グリーン・ブルー)配列(ベイヤ配列)の例を説明する。
本実施例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図10(a)及び図10(b)に示す。図10(b)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpをカラーセンサの配列に対応して斑状に配置している。また、図10(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、複屈折板21po4Bの入射側に光学的ローパスフィルタ21po4Aを更に有する。
図10(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po4Aに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po4Aは、本実施例では、同一の光路から入射された光Ltを分岐する。すなわち、複屈折板21po4Aは、S偏光成分の光をそのまま透過し、P偏光成分の光を偏向方向Xpo4A(図10(b)の屈折方向Ma)に屈折(透過)する。
図11を用いて、撮像素子(撮像部材)としてカラーセンサを用いた実施例5に係る撮像装置を説明する。本実施例では、カラーセンサとして、RGB(レッド・グリーン・ブルー)配列(ベイヤ配列)の例を説明する。
本実施例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図11(a)及び図11(b)に示す。図11(b)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、領域分割フィルタのS偏光子領域21fs及びP偏光子領域21fpをカラーセンサの配列に対応して斑状に配置している。また、図11(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、複屈折板21po5Cの入射側に光学的ローパスフィルタ21po5A、21po5Bを更に有する。
図11(a)に示すように、本実施例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po5A、21po5Bに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po5A等は、本実施例では、同一の光路から入射された光Ltを2回分岐する。すなわち、複屈折板21po5Aは、複屈折軸Xpo5A(図11(b)の屈折方向Ma)で入射された光Ltを二重像に分離する。次いで、複屈折板21po5Bは、複屈折軸Xpo5B(図11(b)の屈折方向Mb)で、さらに二重像に分離する。これにより、撮像装置は、入射された光Ltを4点に分離し、光学的ローパスフィルタを実現する。
図12を用いて、実施例5に係る撮像装置の変形例を説明する。
本変形例に係る撮像装置の要部の側面断面図及び平面図を図12(a)及び図12(b)に示す。図12(a)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、光学的ローパスフィルタ21po5Acを更に有する。
図12(a)に示すように、本変形例に係る撮像装置は、先ず、複屈折板21po5Ac、21po5Bc、21po5Ccに光Ltを入射される。このとき、複屈折板21po5Ac等は、本変形例では、同一の光路から入射された光Ltを2回分岐する。すなわち、複屈折板21po5Acは、複屈折軸Xpo5Ac(図12(b)の屈折方向Ma)で入射された光Ltを二重像に分離する。次いで、複屈折板21po5Bcは、複屈折軸Xpo5Bc(図12(b)の屈折方向Mb)で、さらに二重像に分離する。これにより、撮像装置は、入射された光Ltを4点に分離する。また、本変形例では、撮像装置は、複屈折板21po5Ccを用いて、4点に分離された光を屈折方向Xpo5Cc(図12(b)の屈折方向Mc)に屈折する。
実施例6に係る撮像装置を用いて、本発明を説明する。本実施例では、撮像装置として、ステレオカメラ200の例を説明する。なお、本発明を用いることができる撮像装置は、本実施例に係るステレオカメラ200に限定されるものではない。すなわち、本発明を用いることができる撮像装置は、実施形態に係る撮像装置100と、光を受光する受光手段とを有するいずれの装置にも用いることができる。
図13に示すように、本実施例に係るステレオカメラ200は、レンズアレイ11LA及び撮像装置100を備える。また、ステレオカメラ200は、プリズムPrmとして、偏光ビームスプリッタSp及び偏光ミラーMrr1、Mrr2を備える。偏光ビームスプリッタSp及び偏光ミラーMrr1、Mrr2は、一対のレンズ(不図示)とレンズアレイ11LAとの間の光路に配置される。なお、偏光ビームスプリッタSpは、例えばPBS膜などの多層膜を用いることができる。また、偏光ビームスプリッタSpは、広範囲な入射角および入射波長に対して安定した性能を持つ偏光子(例えばワイヤーグリッド)を用いてもよい。
図14に示すように、ステレオカメラ200は、撮像装置100で光Lt1、Lt2を受光して、被写体に関する画像(視差画像、差分画像、偏光画像など)を撮影する。
200 : ステレオカメラ
11 : 撮像素子
11px:受光素子
21f :領域分割フィルタ
21fs:S偏光子領域(一の偏光子領域)
21fp:P偏光子領域(他の偏光子領域)
21po,21po1a,21po1c,21po2a,21po2c,21po2aA,21po2aB,21po2aC,21po2cA,21po2cB,21po2cC,21po3A,21po3B,21po3C,21po4A,21po4B,21po4C,21po5A,21po5B,21po5C,21po5Ac,21po5Bc,21po5Cc,21po5Dc:複屈折板
Claims (10)
- 一の方向の偏光成分及び前記一の方向に直交する他の方向の偏光成分を夫々受光する撮像装置であって、
同一の光路から入射された光を前記一の方向の偏光成分と前記他の方向の偏光成分とに分岐する複屈折板と、
前記一の方向の偏光成分の光のみを透過する一の偏光子領域と前記他の方向の偏光成分の光のみを透過する他の偏光子領域とに分割された領域分割フィルタと、
複数の受光素子が2次元に配置された撮像素子と
を有し、
前記領域分割フィルタは、複数の前記受光素子の格子縞状に対応して複数の前記一の偏光子領域及び複数の前記他の偏光子領域を配置し、前記複屈折板が分岐させた前記一の方向の偏光成分の光及び前記他の方向の偏光成分の光を前記一の偏光子領域及び前記他の偏光子領域で夫々透過し、
前記撮像素子は、前記領域分割フィルタを透過した前記一の方向の偏光成分の光又は前記他の方向の偏光成分の光を複数の前記受光素子で夫々受光する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記領域分割フィルタは、前記一の偏光子領域及び前記他の偏光子領域を行状若しくは列状、又は、斑状若しくは交互に配置する、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記領域分割フィルタは、前記複屈折板と前記撮像素子との間の光路に配置されている、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、カラーフィルタを備え、
前記複屈折板の入射側に光学的ローパスフィルタを更に有し、
前記複屈折板は、可視光を入射される、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記光学的ローパスフィルタは前記複屈折板の屈折方向と45度異なる屈折方向の第2の複屈折板を用いる、ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記複屈折板は、2枚の複屈折板を組み合わせた形状であり、
前記2枚の複屈折板は、屈折方向が90度異なる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 前記複屈折板の屈折方向は、前記格子縞状の縦又は横に対して45度の方向である、ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記複屈折板の材料は水晶である、ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 一対のレンズと、前記一対のレンズを透過した光が入射されるプリズムとを更に有し、
前記プリズムは、前記一対のレンズを夫々透過した前記一の方向の偏光成分の光と前記他の方向の偏光成分の光とを合成して、合成光を生成し、
前記複屈折板は、生成された前記合成光を入射され、
前記領域分割フィルタは、前記合成光を前記一の方向の偏光成分と前記他の方向の偏光成分とに分岐し、
前記撮像素子は、分岐された前記一の方向の偏光成分と前記他の方向の偏光成分とを夫々受光して、該一の方向の偏光成分に対応する画像と該他の方向の偏光成分に対応する画像とを視差画像として取得する、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の撮像装置を含むステレオカメラ。 - 前記プリズムは、前記複屈折板の入射側の光路に配置され、偏光方向が異なり、且つ、視差を有する2つの光の光路を1つに重ね合わせ、
前記視差の方向は、前記格子縞状の縦又は横に対して45度の方向である、
ことを特徴とする、請求項9に記載のステレオカメラ。
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