JP2015052635A - 光学ユニット、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できるようにする。【解決手段】被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、指示に応じて前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を回転させる回転駆動部とを備える。【選択図】図5
Description
本技術は、立体視画像を撮像するための光学ユニット、及び立体視画像を撮像する撮像装置についての技術分野に関する。
例えば外科手術等に用いられる手術用顕微鏡が広く知られている。手術用顕微鏡には、接眼レンズを介して肉眼による観察が可能なもののみでなく、対象の撮像画像を得る撮像機能を有したものがある(例えば上記特許文献1を参照)。このような手術用顕微鏡によれば、執刀医などの術者とその助手などが対象を観察したい場合に例えば術者が肉眼、助手が撮像画像による観察をそれぞれ行うことが可能となる。
また、撮像機能を有する手術用顕微鏡には、対象についての立体視画像を提示可能に構成されたものがある(例えば上記特許文献2を参照)。特許文献2には、被写体からの光を集光する撮影レンズ(111)と、前記被写体の1点から拡散する光が平行光となる領域において前記集光された光を左右に分離してそれぞれ異なる偏光にする分離部(偏光フィルタ114)と、前記分離された異なる偏光をそれぞれ結像させる結像レンズ(115)と、前記結像された異なる偏光を同一平面上に受けて前記平面における領域毎に前記偏光の何れか一方を透過させる透過部(左偏光板171,右偏光板172)と、前記透過された平面上の光を電子信号による画像に変換する撮像素子(170)と、前記変換された画像を前記領域毎に抽出して補間することにより2つの異なる画像を生成する画像生成部(信号処理部211,212)と、を具備する撮像装置が開示されている。
立体視画像を得るためには、対象を左目で見た画像に相当する左目画像と、右目で見た画像に相当する右目画像とを個別に得ることを要する。観察者の左目に左目画像、右目に右目画像を提示することで立体視が実現される。特許文献2に記載の撮像装置では、偏光フィルタ114における左偏光子141と右偏光子142との境界線がいわゆる瞳分割線として機能し、当該瞳分割線を境に左目画像に対応する像と右目画像に対応する像が分離される。そして、分離されたこれらの像を左偏光板171,右偏光板172によって選択的に透過して撮像素子170が左目画像と右目画像を個別に受光できるようにされている。
ここで、観察者のうち一人(例えば術者)が接眼レンズを介して肉眼により対象を観察し、もう一人(例えば助手)が立体視画像により対象を観察するというケースを想定してみる。このように観察者が複数人である場合、それらの観察者が同じ立ち位置に居ることは考え難く、通常は対象に対してそれぞれ異なる立ち位置から向き合うことになる。すなわち、肉眼による観察者が対象に対して位置する方角と立体視画像による観察者が対象に対して位置する方角とが異なる。なお、ここで言う「方角」は、対象を中心として放射状に0deg(度)〜360degで定義した方角を意味する。
このとき、立体視画像を得るための光学系は、観察者が対象に対して位置する方角を考慮して設計する必要がある。適正な立体視を実現するためには、瞳分割線の角度(光軸回りの角度)を適正に設定すべきである。具体的に、瞳分割線の向きは、立体視画像による観察者の位置する方角から対象を実際に見たときの左右方向に直交する方向と一致している必要がある。このため、立体視画像を得るための光学系においては、このような瞳分割線の向きが実現されるように、偏光フィルタ114の設置角度が設定されている。
しかしながら、ここで注意すべきは、観察者の対象に対する位置は固定とは限らない点である。
偏光フィルタ114の設置角度が上記のように設定された下において、観察者が対象に対して位置する方角が変化した場合には、瞳分割線の向きが観察者の位置する方角から対象を実際に見たときの左右方向に直交する方向からずれてしまう。このため、立体視画像を違和感なく観察者に提示することができない。
偏光フィルタ114の設置角度が上記のように設定された下において、観察者が対象に対して位置する方角が変化した場合には、瞳分割線の向きが観察者の位置する方角から対象を実際に見たときの左右方向に直交する方向からずれてしまう。このため、立体視画像を違和感なく観察者に提示することができない。
この場合において、立体視画像を観察者に違和感なく提示するためには、偏光フィルタ114を観察者の位置する方角に応じて回転させればよいが、偏光フィルタ114を回転させてしまうと撮像素子170上に設けられた左偏光板171,右偏光板172に入射する直線偏光の偏光方向も回転してしまい、左目画像に対応した像と右目画像に対応した像を個別に受光することができなくなる。偏光方向の回転に応じて撮像素子170を回転させれば個別受光は可能であるが、撮像素子170を回転させることは部品点数の増加やスペース確保の面等から困難であり、現実的ではない。
そこで、本技術では上記の問題点を克服し、観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できるようにすることを目的とする。
本技術に係る光学ユニットは、第1に、被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、指示に応じて前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を回転させる回転駆動部とを備えるものである。
これにより、観察者の位置する方角に応じて瞳分割偏光分離素子(瞳分割線)を回転させたことによって瞳分割偏光分離素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向が変化したとしても、偏光方向変換素子が回転することで二種の直線偏光の偏光方向が調整される。
第2に、上記した本技術に係る光学ユニットにおいては、前記偏光方向変換素子はλ/2板で構成され、前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ/2板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の1/2の回転角度だけ回転させることが望ましい。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子(瞳分割線)を回転させても、偏光方向変換素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向が変化することがない。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子(瞳分割線)を回転させても、偏光方向変換素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向が変化することがない。
第3に、上記した本技術に係る光学ユニットにおいては、前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にあることが望ましい。
上記のように瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域の透過軸と右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光の偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差(瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの角度差)がそれぞれ45度、−45度であることを意味する。これにより、偏光方向変換素子から出力される直線偏光の偏光方向が瞳分割偏光分離素子の回転に依らず直交関係を維持する。
上記のように瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域の透過軸と右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光の偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差(瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの角度差)がそれぞれ45度、−45度であることを意味する。これにより、偏光方向変換素子から出力される直線偏光の偏光方向が瞳分割偏光分離素子の回転に依らず直交関係を維持する。
また、本技術に係る撮像装置は、第1に、被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段とを備えるものである。
本技術に係る撮像装置は、上記した本技術に係る光学ユニットを備えているため、観察者の位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子(瞳分割線)を回転させても、偏光方向変換素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
第2に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備えることが望ましい。
これにより、左目画像GLと右目画像GRにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
これにより、左目画像GLと右目画像GRにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
第3に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記画像取得手段は、受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得ることが望ましい。
これにより、一つの撮像素子によって二種の直線偏光が個別に受光される。
これにより、一つの撮像素子によって二種の直線偏光が個別に受光される。
第4に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記画像取得手段は、前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有することが望ましい。
これにより、個々の撮像素子においては二種の直線偏光のうち対応する一方の直線偏光しか受光されない。
これにより、個々の撮像素子においては二種の直線偏光のうち対応する一方の直線偏光しか受光されない。
本技術によれば、観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
<1.実施の形態の撮像装置>
[1-1.撮像装置の全体構成]
[1-2.光学ユニット及び撮像素子について]
[1-3.信号処理部について]
[1-4.まとめ及び効果]
<2.光学ユニットの他の構成例>
[2-1.構成例1]
[2-2.構成例2]
<3.変形例>
<4.本技術>
<1.実施の形態の撮像装置>
[1-1.撮像装置の全体構成]
[1-2.光学ユニット及び撮像素子について]
[1-3.信号処理部について]
[1-4.まとめ及び効果]
<2.光学ユニットの他の構成例>
[2-1.構成例1]
[2-2.構成例2]
<3.変形例>
<4.本技術>
<1.実施の形態の撮像装置>
[1-1.撮像装置の全体構成]
図1は、本技術に係る撮像装置の一実施形態としての撮像装置1の内部構成を示したブロック図である。
本実施形態の撮像装置1は、例えば手術用顕微鏡とされ、観察者への立体視画像の提示を可能とするための左目画像GLと右目画像GRを生成することが可能に構成されている。
[1-1.撮像装置の全体構成]
図1は、本技術に係る撮像装置の一実施形態としての撮像装置1の内部構成を示したブロック図である。
本実施形態の撮像装置1は、例えば手術用顕微鏡とされ、観察者への立体視画像の提示を可能とするための左目画像GLと右目画像GRを生成することが可能に構成されている。
撮像装置1は、光学ユニット2、撮像素子3、信号処理部4、表示制御部5、表示部6、記録部7、照明部8、制御部9及び操作部10を有している。
光学ユニット2は、観察対象としての被写体からの光を集光すると共に被写体像を撮像素子3の受光面に結像させる。本実施形態における光学ユニット2によっては、被写体像として左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像が撮像素子3の受光面に結像される。なお、光学ユニット2の内部構成については後述する。
光学ユニット2は、観察対象としての被写体からの光を集光すると共に被写体像を撮像素子3の受光面に結像させる。本実施形態における光学ユニット2によっては、被写体像として左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像が撮像素子3の受光面に結像される。なお、光学ユニット2の内部構成については後述する。
撮像素子3は、例えばCCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサー等で構成され、受光面に結像された被写体像に応じた光を画素単位で受光して電気信号に変換する(光電変換)。
撮像素子3は、左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像を個別に受光することが可能に構成されているがこの点については後述する。
撮像素子3は、左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像を個別に受光することが可能に構成されているがこの点については後述する。
信号処理部4は、撮像素子3によって画素単位で得られた電気信号すなわち撮像画像信号に基づき左目画像GLと右目画像GRを生成する。なお、信号処理部4の内部構成についても後述する。
表示制御部5は、信号処理部4が生成した左目画像GLと右目画像GRを表示部6に立体視が実現されるように表示させる制御を行う。本例において、表示部6は、光学ユニット2を内蔵する鏡体の周囲を回動可能に取り付けられており、例えばレンチキュラー方式によって立体視画像を提示するディスプレイとされている(例えば特開2006−50320号公報を参照)。
或いは、表示部6は、眼鏡型のディスプレイとされてもよい。この場合、表示部6は撮像装置2の本体部とケーブルを介して接続されるか、或いは無線通信によって表示制御部5による表示制御を受ける。
或いは、表示部6は、眼鏡型のディスプレイとされてもよい。この場合、表示部6は撮像装置2の本体部とケーブルを介して接続されるか、或いは無線通信によって表示制御部5による表示制御を受ける。
記録部7は、例えば光ディスク記録媒体、USB(Universal Serial Bus)メモリ、メモリーカードなどのリムーバブル記録媒体に対する記録が可能に構成され、装填又は挿入されたリムーバブル記録媒体に対して信号処理部4が生成した左目画像GLと右目画像GRを所定のデータ形式で制御部9の指示に応じて記録する。
なお、記録部7としては、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの非リムーバブルな記録媒体に対する記録を行うように構成することもできる。
なお、記録部7としては、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの非リムーバブルな記録媒体に対する記録を行うように構成することもできる。
照明部8は、可視光を発光する光源を有し、制御部9からの指示に応じて当該光源を点灯させて観察対象としての被写体を照明する。
制御部9は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを備えたマイクロコンピュータで構成され、CPUが例えば上記ROMに記録されたプログラムに従った処理を実行することで撮像装置1の全体制御を行う。
制御部9には、操作部10が接続されている。操作部10には、観察者等が撮像装置1に各種の指示を行うための操作子が形成されている。特に、本例の操作部10には、観察者が対象に対して位置する方角を指示するための操作子が形成されている。
制御部9は、操作部10を介して観察者が対象に対して位置する方角を示す情報が入力されたことに応じて、入力された方角の情報を指示信号Sr、指示信号Ssによって光学ユニット2、信号処理部4にそれぞれ指示する。これら指示信号Sr、指示信号Ssによって方角の情報が指示されたことに応じて得られる動作については後述する。
なお、本例のように表示部6が鏡体の周囲を回動する構成が採られる場合には、表示部6の回動位置(角度)を観察者が位置する方角の情報として検出することもできる。
制御部9には、操作部10が接続されている。操作部10には、観察者等が撮像装置1に各種の指示を行うための操作子が形成されている。特に、本例の操作部10には、観察者が対象に対して位置する方角を指示するための操作子が形成されている。
制御部9は、操作部10を介して観察者が対象に対して位置する方角を示す情報が入力されたことに応じて、入力された方角の情報を指示信号Sr、指示信号Ssによって光学ユニット2、信号処理部4にそれぞれ指示する。これら指示信号Sr、指示信号Ssによって方角の情報が指示されたことに応じて得られる動作については後述する。
なお、本例のように表示部6が鏡体の周囲を回動する構成が採られる場合には、表示部6の回動位置(角度)を観察者が位置する方角の情報として検出することもできる。
なお確認のため述べておくと、ここで言う「方角」とは、前述もしたように対象(観察対象)を中心として放射状に0deg(度)〜360degで定義した方角を意味する。ここでは、方角を表す角度の値(deg)が増大する方向は、対象を真上から見たときの時計回り方向と一致しているとする。
[1-2.光学ユニット及び撮像素子について]
図2は、光学ユニット2の内部構成について説明するための図である。なお、この図では光学ユニット2の内部構成と共に撮像素子3も併せて示している。
ここで、手術用顕微鏡の場合、対象の観察は、通常は対象の真上に集光レンズ11を位置させて行われるものである。図2を始めとして図3〜図5及び図7では、この前提の下で方角を示している。
図2は、光学ユニット2の内部構成について説明するための図である。なお、この図では光学ユニット2の内部構成と共に撮像素子3も併せて示している。
ここで、手術用顕微鏡の場合、対象の観察は、通常は対象の真上に集光レンズ11を位置させて行われるものである。図2を始めとして図3〜図5及び図7では、この前提の下で方角を示している。
図2に示すように光学ユニット2内においては、物体側(被写体側)から順に集光レンズ11、瞳分割偏光分離素子12、偏光方向変換素子13及び結像レンズ14が配置されていると共に、瞳分割偏光分離素子12と偏光方向変換素子13を光軸Ox回りに回転させる回転駆動部15が形成されている。
集光レンズ11は、被写体からの光を集光する。
集光レンズ11によって集光された光は、ほぼ平行光となる位置において、瞳分割偏光分離素子12によって偏光方向の異なる二種の直線偏光に分離される。
集光レンズ11によって集光された光は、ほぼ平行光となる位置において、瞳分割偏光分離素子12によって偏光方向の異なる二種の直線偏光に分離される。
図3Aは、瞳分割偏光分離素子12の構成についての説明図である。
瞳分割偏光分離素子12は、光軸Oxに直交する瞳分割線12aを有し、瞳分割線12aを境に左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rとが形成されている。
本実施形態において、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rは共に偏光子で形成されている。図中の実線矢印で表すように、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rの透過軸(偏光軸)の方向は異なっており、これにより左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rによって偏光方向の異なる二種の直線偏光が分離出力される。具体的に、本実施形態においては、左目側偏光分離領域12Lの透過軸は瞳分割線12aに対して45deg傾斜されており、右目側偏光分離領域12Rの透過軸は瞳分割線12aに対して−45deg傾斜されている。すなわち、左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸は直交関係にあり、これにより、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rによって偏光方向が直交する二種の直線偏光が分離出力される。
瞳分割偏光分離素子12は、光軸Oxに直交する瞳分割線12aを有し、瞳分割線12aを境に左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rとが形成されている。
本実施形態において、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rは共に偏光子で形成されている。図中の実線矢印で表すように、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rの透過軸(偏光軸)の方向は異なっており、これにより左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rによって偏光方向の異なる二種の直線偏光が分離出力される。具体的に、本実施形態においては、左目側偏光分離領域12Lの透過軸は瞳分割線12aに対して45deg傾斜されており、右目側偏光分離領域12Rの透過軸は瞳分割線12aに対して−45deg傾斜されている。すなわち、左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸は直交関係にあり、これにより、左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rによって偏光方向が直交する二種の直線偏光が分離出力される。
図示による説明は省略するが、瞳分割偏光分離素子12は、所定の機構によって光軸Ox回り方向に回転自在に保持されている。ここで以下、瞳分割偏光分離素子12の光軸Ox回り方向の回転角度を「a」degと表記する。
図3Aでは、瞳分割偏光分離素子12の回転角度aが初期角度である状態を示しているが、瞳分割偏光分離素子12の初期角度は0degである。この初期角度の状態では、瞳分割線12aは0deg−180degの軸と一致し、且つ像面側から見たときに左目側偏光分離領域12Lは瞳分割線12aに対して90degの方角側に位置し、右目側偏光分離領域12Rは瞳分割線12aに対して270degの方角側に位置している。これは、観察者が対象に対して0degの方角に位置する状態(0degの方角から対象と向き合う状態)を初期状態と定めたことに対応させたものである。
図3Aでは、瞳分割偏光分離素子12の回転角度aが初期角度である状態を示しているが、瞳分割偏光分離素子12の初期角度は0degである。この初期角度の状態では、瞳分割線12aは0deg−180degの軸と一致し、且つ像面側から見たときに左目側偏光分離領域12Lは瞳分割線12aに対して90degの方角側に位置し、右目側偏光分離領域12Rは瞳分割線12aに対して270degの方角側に位置している。これは、観察者が対象に対して0degの方角に位置する状態(0degの方角から対象と向き合う状態)を初期状態と定めたことに対応させたものである。
図2において、偏光方向変換素子13は瞳分割偏光分離素子12から出力された二種の直線偏光の偏光方向を変換する。本例の偏光方向変換素子13はλ/2板で構成されている。これにより、左目側偏光分離領域12Lから出力された直線偏光と右目側偏光分離領域12Rから出力された直線偏光の偏光方向が、それら直線偏光の偏光方向とλ/2板としての偏光方向変換素子13の結晶軸の方向との角度差に応じた分だけ変換される。具体的に、λ/2板としての偏光方向変換素子13は、入射直線偏光の偏光方向と結晶軸との角度差を|D|degとしたときに、入射直線偏光の偏光方向を「2D」degだけ変換する。
このとき、λ/2板による偏光方向の変換には、結晶軸を基準とした極性があり、具体的には入射直線偏光の偏光方向と結晶軸との角度差が+Ddegであれば入射直線偏光の偏光方向は「−2D」deg変換され、−Ddegであれば入射直線偏光の偏光方向は「+2D」deg変換される。
このとき、λ/2板による偏光方向の変換には、結晶軸を基準とした極性があり、具体的には入射直線偏光の偏光方向と結晶軸との角度差が+Ddegであれば入射直線偏光の偏光方向は「−2D」deg変換され、−Ddegであれば入射直線偏光の偏光方向は「+2D」deg変換される。
ここで、偏光方向変換素子13としても所定の機構によって光軸Ox回り方向に回転自在に保持されている。
図3Bは、偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度の状態での結晶軸の方向を実線矢印により表している。偏光方向変換素子13の結晶軸は、偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度である状態において0degの方向を向いている。図3Aと対比すると、この場合における偏光方向変換素子13(λ/2板)の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子12の左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸の中間方向と一致していることが分かる。すなわち、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致している。
図3Bは、偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度の状態での結晶軸の方向を実線矢印により表している。偏光方向変換素子13の結晶軸は、偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度である状態において0degの方向を向いている。図3Aと対比すると、この場合における偏光方向変換素子13(λ/2板)の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子12の左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸の中間方向と一致していることが分かる。すなわち、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致している。
偏光方向変換素子13により偏光方向が変換された二種の直線偏光は、図2に示す結像レンズ14を介することで撮像素子3の受光面上に結像される。
図4は、撮像素子3の構成についての説明図である。
本実施形態における撮像素子3はいわゆるrggb型の撮像素子とされ、カラー画像の撮像が可能とされている。撮像素子3には、水平方向に0番目からn−1番目までの計n画素が形成され、垂直方向に0番目からm−1番目までの計m画素が形成されている。rggb型の撮像素子においては水平方向2画素×垂直方向2画素の計4画素が1つのユニットを形成しており、該ユニットを構成する左上の画素にはr(赤)、右上と左下の画素にはそれぞれg(緑)、右下の画素にはb(青)のカラーフィルタがそれぞれ形成されている。
撮像素子3において、0番目の水平ラインは撮像画像における最も上側の水平ラインに相当し、m−1番目の水平ラインは撮像画像における最も下側のラインに相当する。前述のように本実施形態では観察者が対象に対して0degの方角に位置する状態を初期状態と定めているため、撮像素子3は、m−1番目の水平ライン側が0degの方向と一致するように光軸Ox回りの設置角度が設定されている。
本実施形態における撮像素子3はいわゆるrggb型の撮像素子とされ、カラー画像の撮像が可能とされている。撮像素子3には、水平方向に0番目からn−1番目までの計n画素が形成され、垂直方向に0番目からm−1番目までの計m画素が形成されている。rggb型の撮像素子においては水平方向2画素×垂直方向2画素の計4画素が1つのユニットを形成しており、該ユニットを構成する左上の画素にはr(赤)、右上と左下の画素にはそれぞれg(緑)、右下の画素にはb(青)のカラーフィルタがそれぞれ形成されている。
撮像素子3において、0番目の水平ラインは撮像画像における最も上側の水平ラインに相当し、m−1番目の水平ラインは撮像画像における最も下側のラインに相当する。前述のように本実施形態では観察者が対象に対して0degの方角に位置する状態を初期状態と定めているため、撮像素子3は、m−1番目の水平ライン側が0degの方向と一致するように光軸Ox回りの設置角度が設定されている。
撮像素子3の受光面上には、互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板3a,3bが形成されている。図のように偏光板3a,3bは、二本の水平ラインごとに交互に形成されている。図中では白抜き矢印によって偏光板3a,3bの透過軸の方向を表しているが、各偏光板3aの透過軸は−45deg(315deg)の方向を向き、各偏光板3bの透過軸は45degの方向を向いている。従って、各偏光板3aは−45degの偏光方向による直線偏光を透過し、各偏光板3bは45degの偏光方向による直線偏光を透過する。
図2に戻り、回転駆動部15は、図1に示した制御部9からの指示信号Srに基づき、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13を回転させる。具体的に、回転駆動部15は、瞳分割偏光分離素子12については指示信号Srに応じた回転角度「a」degだけ回転させ、偏光方向変換素子13については「1/2a」degだけ回転させる。
例えば、本例における回転駆動部15は、指示信号Srに応じた回転量だけ回転するモータと、該モータの回転動力を瞳分割偏光分離素子12、偏光方向変換素子13をそれぞれ回転させるための機構部に伝達するための歯車を少なくとも備え、それら歯車のギヤ比によって瞳分割偏光分離素子12と偏光方向変換素子13の回転角度に1/2の差を与えるように構成されている。
例えば、本例における回転駆動部15は、指示信号Srに応じた回転量だけ回転するモータと、該モータの回転動力を瞳分割偏光分離素子12、偏光方向変換素子13をそれぞれ回転させるための機構部に伝達するための歯車を少なくとも備え、それら歯車のギヤ比によって瞳分割偏光分離素子12と偏光方向変換素子13の回転角度に1/2の差を与えるように構成されている。
図5は、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転に応じて得られる動作についての説明図であり、図5Aは光学ユニット2における集光レンズ11、瞳分割偏光分離素子12、偏光方向変換素子13、結像レンズ14と撮像素子3とを示し、図5B〜図5Gは観察者が対象に対して位置する方角として0deg、45deg、90deg、135deg、270deg、315degがそれぞれ指示された場合の左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rの透過軸の方向、左目側偏光分離領域12L、右目側偏光分離領域12Rで分離(透過)された二種の直線偏光の偏光方向、偏光方向変換素子13の結晶軸の方向、及び偏光方向変換素子13を通過後の二種の直線偏光の偏光方向を表している。
観察者より方角が指示されたことに応じては、瞳分割偏光分離素子12は指示信号Srに応じた回転角度「a」degだけ回転され、偏光方向変換素子13は「1/2a」degだけ回転される。
ここで、観察者より指示された方角が0degであることに応じて瞳分割偏光分離素子12の回転角度aが初期角度(0deg)であるとき、左目側偏光分離領域12Lの透過軸の方向は45deg、右目側偏光分離領域12Rの透過軸の方向は−45degである。このため、瞳分割偏光分離素子12から分離出力される二種の直線偏光の偏光方向もそれぞれ45deg、−45degである(図5Bを参照)。
以下、左目側偏光分離領域12Lを透過した側の直線偏光を「直線偏光PL」、右目側偏光分離領域12Rを透過した側の直線偏光を「直線偏光PR」と表記する。瞳分割偏光分離素子12から分離出力された段階において、直線偏光PLの偏光方向は45deg、直線偏光PRの偏光方向は−45degである。
以下、左目側偏光分離領域12Lを透過した側の直線偏光を「直線偏光PL」、右目側偏光分離領域12Rを透過した側の直線偏光を「直線偏光PR」と表記する。瞳分割偏光分離素子12から分離出力された段階において、直線偏光PLの偏光方向は45deg、直線偏光PRの偏光方向は−45degである。
また、観察者より指示された方角が0degであることに応じて瞳分割偏光分離素子12の回転角度aが初期角度であるとき、a=0degより偏光方向変換素子13の回転角度(=a/2)も0degすなわち初期角度にある。このとき、偏光方向変換素子13の結晶軸の方向は0degである(図3B及び図5B参照)。このため、瞳分割偏光分離素子12から出力された直線偏光PLの偏光方向と偏光方向変換素子13の結晶軸との角度差Dは45degであり、瞳分割偏光分離素子12から出力された直線偏光PRの偏光方向と偏光方向変換素子13の結晶軸との角度差Dは−45degである。
従って、指示された方角が0degである場合、偏光方向変換素子13を通過後の直線偏光PLの偏光方向は、元の偏光方向=45degから「−2D」degすなわち−2×45deg=−90deg変換されるため、45deg−90deg=−45degとなる。一方、指示された方角が0degである場合における偏光方向変換素子13を通過後の直線偏光PRの偏光方向は、元の偏光方向=−45degから「+2D」degすなわち+2×45deg=+90deg変換されるため、−45deg+90deg=45degとなる。
従って、指示された方角が0degである場合、偏光方向変換素子13を通過後の直線偏光PLの偏光方向は、元の偏光方向=45degから「−2D」degすなわち−2×45deg=−90deg変換されるため、45deg−90deg=−45degとなる。一方、指示された方角が0degである場合における偏光方向変換素子13を通過後の直線偏光PRの偏光方向は、元の偏光方向=−45degから「+2D」degすなわち+2×45deg=+90deg変換されるため、−45deg+90deg=45degとなる。
以上の要領で、指示された方角がそれぞれ45deg、90deg、135deg、270deg、315degである場合の直線偏光PL,PRの偏光方向変換素子13を通過後の偏光方向を算出すると以下のようになる。
45deg時 : a=45deg、a/2=22.5deg
PL:90deg−67.5deg×2=−45deg
PR:0deg+22.5deg×2=45deg
90deg時 : a=90deg、a/2=45deg
PL:135deg−90deg×2=−45deg
PR:45deg+0deg×2=45deg
135deg時 : a=135deg、a/2=67.5deg
PL:180deg−112.5deg×2=−45deg
PR:90deg−22.5deg×2=45deg
270deg(−90deg)時 : a=270deg、a/2=135deg
PL:315deg−180deg×2=−45deg(315deg)
PR:225deg−90deg×2=45deg
315deg(−45deg)時 : a=315deg、a/2=157.5deg
PL:0deg+157.5deg×2=−45deg(315deg)
PR:270deg−112.5deg×2=45deg
45deg時 : a=45deg、a/2=22.5deg
PL:90deg−67.5deg×2=−45deg
PR:0deg+22.5deg×2=45deg
90deg時 : a=90deg、a/2=45deg
PL:135deg−90deg×2=−45deg
PR:45deg+0deg×2=45deg
135deg時 : a=135deg、a/2=67.5deg
PL:180deg−112.5deg×2=−45deg
PR:90deg−22.5deg×2=45deg
270deg(−90deg)時 : a=270deg、a/2=135deg
PL:315deg−180deg×2=−45deg(315deg)
PR:225deg−90deg×2=45deg
315deg(−45deg)時 : a=315deg、a/2=157.5deg
PL:0deg+157.5deg×2=−45deg(315deg)
PR:270deg−112.5deg×2=45deg
このように本実施形態の光学ユニット2においては、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子12を回転させて瞳分割線12aの角度を変化させても、撮像素子3に入射する二種の直線偏光PL、PRの偏光方向はそれぞれ−45deg、45degで不変となる。
図4に示したように、撮像素子3に形成された偏光板3a、3bの透過軸の方向はそれぞれ−45deg、45degである。従って、撮像素子3においては、瞳分割偏光分離素子12の回転角度に関わらず、偏光板3aのみが直線偏光PLを透過し、偏光板3bのみが直線偏光PRを透過する。すなわち、瞳分割偏光分離素子12を回転させても、撮像素子3が左目画像GLに対応する直線偏光PLと右目画像GRに対応する直線偏光PRとを個別に受光する状態が維持される。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割線12aを回転させて違和感のない立体視画像を提示するにあたり、撮像素子12を回転させる必要がなくなる。
図4に示したように、撮像素子3に形成された偏光板3a、3bの透過軸の方向はそれぞれ−45deg、45degである。従って、撮像素子3においては、瞳分割偏光分離素子12の回転角度に関わらず、偏光板3aのみが直線偏光PLを透過し、偏光板3bのみが直線偏光PRを透過する。すなわち、瞳分割偏光分離素子12を回転させても、撮像素子3が左目画像GLに対応する直線偏光PLと右目画像GRに対応する直線偏光PRとを個別に受光する状態が維持される。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割線12aを回転させて違和感のない立体視画像を提示するにあたり、撮像素子12を回転させる必要がなくなる。
[1-3.信号処理部について]
続いて、図6を参照して信号処理部4の内部構成について説明する。
図6に示すように信号処理部4は、左右分離処理部16、現像処理部17L,17R、回転処理部18L,18Rを有している。
左右分離処理部16は、撮像素子3で得られる撮像画像信号が、左目画像GLに対応する撮像画像信号と右目画像GRに対応する撮像画像信号とに分離されるように処理を行う。具体的に、本例における左右分離処理部16は、撮像素子3における偏光板3aの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を左目画像GLに対応する撮像画像信号(以下「左目側撮像画像信号」と表記)として読み出し、偏光板3bの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を右目画像GRに対応する撮像画像信号(以下「右目側撮像画像信号」と表記)として読み出す。
続いて、図6を参照して信号処理部4の内部構成について説明する。
図6に示すように信号処理部4は、左右分離処理部16、現像処理部17L,17R、回転処理部18L,18Rを有している。
左右分離処理部16は、撮像素子3で得られる撮像画像信号が、左目画像GLに対応する撮像画像信号と右目画像GRに対応する撮像画像信号とに分離されるように処理を行う。具体的に、本例における左右分離処理部16は、撮像素子3における偏光板3aの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を左目画像GLに対応する撮像画像信号(以下「左目側撮像画像信号」と表記)として読み出し、偏光板3bの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を右目画像GRに対応する撮像画像信号(以下「右目側撮像画像信号」と表記)として読み出す。
現像処理部17L、17Rは、左右分離処理部16で得られた左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号についての現像処理を行う。
ここで、本例における現像処理としては、撮像素子3の一つの画素ごとにr、g、bの各値を得るためのデモザイク処理と、左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号の欠落部分を補うための補間処理を少なくとも行う。なお、左目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板3bが形成された画素部分であり、右目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板3aが形成された画素部分である。
ここで、本例における現像処理としては、撮像素子3の一つの画素ごとにr、g、bの各値を得るためのデモザイク処理と、左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号の欠落部分を補うための補間処理を少なくとも行う。なお、左目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板3bが形成された画素部分であり、右目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板3aが形成された画素部分である。
デモザイク処理は、撮像素子3上の水平方向=i番目,垂直方向=j番目の位置にある画素について、その画素のカラーフィルタによって受光される色以外の他の色の各値をそれぞれ近傍の同色の画素の値を用いて算出する処理である。例えば(4,2)の画素についてはr値以外の他のg、bの値を当該(4,2)の画素の近傍に位置するg色のカラーフィルタが形成された画素、b色のカラーフィルタが形成された画素で得られたg値、b値を用いて算出する。
デモザイク処理の具体的な手法としては、左目画像GLと右目画像GRがそれぞれ左右の異なる視点から被写体を捉えた画像に相当する点を考慮して、例えば前述した特許文献2に記載されるような重み付け係数(W)を用いた手法を採ることが有効である。
デモザイク処理の具体的な手法としては、左目画像GLと右目画像GRがそれぞれ左右の異なる視点から被写体を捉えた画像に相当する点を考慮して、例えば前述した特許文献2に記載されるような重み付け係数(W)を用いた手法を採ることが有効である。
なお、デモザイク処理の手法は特許文献2に記載の手法に限定されるべきものではない。例えば特許文献2に記載の手法では左目側撮像画像信号についてのデモザイク処理を左目側撮像画像信号のみでなく右目側撮像画像信号を用いて行い、右目側撮像画像信号についてのデモザイク処理を右目側撮像画像信号のみでなく左目側撮像画像信号を用いて行っているが、これに代えて、左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号のデモザイク処理をそれぞれ左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号のみを用いて行うなど、他の手法を採ることもできる。
また現像処理部17L、17Rが行う補間処理については、補間の対象である(i,j)の画素の近傍に位置する画素値の加算平均値を用いる等の手法を採ることができる。なお、補間処理は、デモザイク処理後の撮像画像信号に対して実行する他、デモザイク処理と並行して実行することもできる。
現像処理部17Lの現像処理によって左目画像GLが得られ、現像処理部17Rの現像処理によって右目画像GRが得られる。
現像処理部17Lで得られた左目画像GLは回転処理部18Lに入力され、現像処理部17Rで得られた右目画像GRは回転処理部18Rに入力される。
現像処理部17Lで得られた左目画像GLは回転処理部18Lに入力され、現像処理部17Rで得られた右目画像GRは回転処理部18Rに入力される。
回転処理部18L、18Rは、それぞれ左目画像GL、右目画像GRを制御部9からの指示信号Ssに応じた角度だけ回転させる。すなわち、左目画像GL、右目画像GRを瞳分割偏光分離素子12の回転角度と同じ「a」degだけ回転させる。
ここで、立体視画像の観察者にとっては、立体視画像上に映し出される対象の向きが当該観察者が位置する方角から対象を実際に見たときの対象の向きと一致していることが望ましい。
先の図4を参照して説明したように、本例における撮像素子3の設置角度は0degを基準に設定されているため、本来、画像上に映し出される対象の向きは、観察者が0degの方角に立って対象を実際に観察したときの対象の向きと一致する。しかしながらこれによると、観察者が0deg以外の方角に立ったときに画像上の対象の向きと実際に観察したときの対象の向きとが一致せず、観察者に違和感を与える虞がある。
先の図4を参照して説明したように、本例における撮像素子3の設置角度は0degを基準に設定されているため、本来、画像上に映し出される対象の向きは、観察者が0degの方角に立って対象を実際に観察したときの対象の向きと一致する。しかしながらこれによると、観察者が0deg以外の方角に立ったときに画像上の対象の向きと実際に観察したときの対象の向きとが一致せず、観察者に違和感を与える虞がある。
そこで、本実施形態では、上記のように回転処理部18L、18Rによって左目画像GL、右目画像GRを瞳分割偏光分離素子12の回転角度と同じ「a」degだけ回転させている。すなわち、左目画像GL、右目画像GRを観察者が位置する方角に併せて回転させている。
これにより、画像上に映し出される対象の向きを、観察者が位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることができ、画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
これにより、画像上に映し出される対象の向きを、観察者が位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることができ、画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
[1-4.まとめ及び効果]
上記のように本実施形態の光学ユニット2は、被写体からの光を集光する集光レンズ11と、光軸Oxに直交する瞳分割線12aを境に形成された左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rとによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光PL、PRを分離出力する瞳分割偏光分離素子12と、瞳分割偏光分離素子12から出力された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向を変換する偏光方向変換素子13と、瞳分割偏光分離素子12と偏光方向変換素子12を光軸Ox回り方向に回転させる回転駆動部15とを備えている。
上記のように本実施形態の光学ユニット2は、被写体からの光を集光する集光レンズ11と、光軸Oxに直交する瞳分割線12aを境に形成された左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rとによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光PL、PRを分離出力する瞳分割偏光分離素子12と、瞳分割偏光分離素子12から出力された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向を変換する偏光方向変換素子13と、瞳分割偏光分離素子12と偏光方向変換素子12を光軸Ox回り方向に回転させる回転駆動部15とを備えている。
これにより、観察者の位置する方角に応じて瞳分割偏光分離素子12(瞳分割線12a)を回転させたことによって瞳分割偏光分離素子12から出力される二種の直線偏光PL、PRの偏光方向が変化したとしても、偏光方向変換素子13が回転することで二種の直線偏光PL、PRの偏光方向が調整される。そして、このように瞳分割偏光分離素子12の回転により変化する二種の直線偏光PL、PRの偏光方向が偏光方向変換素子13の回転によって調整されることで、瞳分割偏光分離素子12を回転させても、偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
偏光方向変換素子13から出力される各直線偏光の偏光方向が不変となれば、偏光を利用して左目画像GLに対応する像、右目画像GRに対応する像を個別に受光するにあたり撮像素子3を回転させずに済む。従って、本実施形態の光学ユニット2によれば、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
偏光方向変換素子13から出力される各直線偏光の偏光方向が不変となれば、偏光を利用して左目画像GLに対応する像、右目画像GRに対応する像を個別に受光するにあたり撮像素子3を回転させずに済む。従って、本実施形態の光学ユニット2によれば、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
また、本実施形態の光学ユニット2においては、偏光方向変換素子13はλ/2板で構成され、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときの前記λ/2板の結晶軸の方向が、瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向の中間方向と一致しており、回転駆動部15は、偏光方向変換素子13を瞳分割偏光分離素子12の回転角度(a)の1/2の回転角度(a/2)だけ回転させている。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子12を回転させても、偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光PL、PRの偏光方向が変化することがない。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子12を回転させても、偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光PL、PRの偏光方向が変化することがない。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
なお、上記では、λ/2板による偏光方向変換素子13の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向の中間方向と一致する例として、直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差をそれぞれ45deg、−45degとした例を挙げたが、当該角度差は、瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光PL、PRの偏光方向を不変とする上では任意でよい。
一例として、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときの直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差をそれぞれ60deg、−60degとした場合において、偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向の角度を瞳分割偏光分離素子12の回転角度ごとに求めると以下のようなる。
0deg時 : a=0deg、a/2=0deg
PL:60deg−60deg×2=−60deg
PR:−60deg+60deg×2=60deg
45deg時 : a=45deg、a/2=22.5deg
PL:105deg−82.5deg×2=−60deg
PR:−15deg+37.5deg×2=60deg
90deg時 : a=90deg、a/2=45deg
PL:150deg−105deg×2=−60deg
PR:30deg+15deg×2=60deg
135deg時 : a=135deg、a/2=67.5deg
PL:195deg−127.5deg×2=−60deg
PR:75deg−7.5deg×2=60deg
270deg(−90deg)時 : a=270deg、a/2=135deg
PL:330deg−195deg×2=−60deg(315deg)
PR:210deg−75deg×2=60deg
315deg(−45deg)時 : a=315deg、a/2=157.5deg
PL:15deg+142.5deg×2=−60deg(300deg)
PR:255deg−97.5deg×2=60deg
一例として、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときの直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差をそれぞれ60deg、−60degとした場合において、偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向の角度を瞳分割偏光分離素子12の回転角度ごとに求めると以下のようなる。
0deg時 : a=0deg、a/2=0deg
PL:60deg−60deg×2=−60deg
PR:−60deg+60deg×2=60deg
45deg時 : a=45deg、a/2=22.5deg
PL:105deg−82.5deg×2=−60deg
PR:−15deg+37.5deg×2=60deg
90deg時 : a=90deg、a/2=45deg
PL:150deg−105deg×2=−60deg
PR:30deg+15deg×2=60deg
135deg時 : a=135deg、a/2=67.5deg
PL:195deg−127.5deg×2=−60deg
PR:75deg−7.5deg×2=60deg
270deg(−90deg)時 : a=270deg、a/2=135deg
PL:330deg−195deg×2=−60deg(315deg)
PR:210deg−75deg×2=60deg
315deg(−45deg)時 : a=315deg、a/2=157.5deg
PL:15deg+142.5deg×2=−60deg(300deg)
PR:255deg−97.5deg×2=60deg
上記の計算結果からも理解されるように、瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光PL、PRの偏光方向を不変とするにあたっては、瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向の中間方向と一致していればよく、直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との具体的な角度差は任意でよい。
また、本実施形態の光学ユニット2においては、瞳分割偏光分離素子12における左目側偏光分離領域12Lと右目側偏光分離領域12Rが偏光子で形成され、左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸が直交関係にある。
前述のように瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差(瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときの角度差)がそれぞれ45度、−45度であることを意味する。これにより、先の図5を参照して分かるように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向が瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず直交関係を維持する。
ここで、偏光を利用して左目画像GL、右目画像GRに対応する像を個別に受光するにあたっては、例えば偏光板3a、3b等の所定の偏光方向による直線偏光のみを選択的に透過、吸収、又は反射する等の選択機能を有する光学素子を偏光方向変換素子13の後段に対して配置することになるが、このような光学素子は、一般的に偏光方向が直交する偏光に対して上記の選択機能を最大限に発揮する。従って、上記のように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向が直交関係にあれば、上記光学素子において抽出すべき一方の偏光に対して他方の偏光が漏れ込んでしまうことが防止され、左目画像GLと右目画像GRとの間のクロストークの防止が図られる。
前述のように瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときのλ/2板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子12より出射された二種の直線偏光PL、PRの偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域12Lの透過軸と右目側偏光分離領域12Rの透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光PL、PRの偏光方向とλ/2板の結晶軸との角度差(瞳分割偏光分離素子12及び偏光方向変換素子13の回転角度が初期角度のときの角度差)がそれぞれ45度、−45度であることを意味する。これにより、先の図5を参照して分かるように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向が瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず直交関係を維持する。
ここで、偏光を利用して左目画像GL、右目画像GRに対応する像を個別に受光するにあたっては、例えば偏光板3a、3b等の所定の偏光方向による直線偏光のみを選択的に透過、吸収、又は反射する等の選択機能を有する光学素子を偏光方向変換素子13の後段に対して配置することになるが、このような光学素子は、一般的に偏光方向が直交する偏光に対して上記の選択機能を最大限に発揮する。従って、上記のように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRの偏光方向が直交関係にあれば、上記光学素子において抽出すべき一方の偏光に対して他方の偏光が漏れ込んでしまうことが防止され、左目画像GLと右目画像GRとの間のクロストークの防止が図られる。
また、本実施形態の撮像装置1は、光学ユニット2と、偏光方向変換素子13により偏光方向が変換された二種の直線偏光PL、PRを個別に受光して左目画像GLと右目画像GRを得る画像取得手段(撮像素子3及び信号処理部4)とを備えている。
本実施形態の撮像装置1は、光学ユニット2を備えているため、観察者の位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子12(瞳分割線12a)を回転させても、偏光方向変換素子13から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子3を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
さらに、本実施形態の撮像装置1は、左目画像GLと右目画像GRを回転させる回転処理部18L、18Rを備えている。
これにより、左目画像GLと右目画像GRにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
従って、立体視画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
これにより、左目画像GLと右目画像GRにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
従って、立体視画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
さらにまた、本実施形態の撮像装置1においては、画像取得手段は、受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板3a、3bが形成された撮像素子3によって二種の直線偏光PL、PRを個別に受光して左目画像GLと右目画像GRを得るようにしている。
これにより、一つの撮像素子3によって二種の直線偏光PL、PRが個別に受光される。従って、部品点数の削減及び省スペース化が図られ、撮像装置1を小型化できる。
これにより、一つの撮像素子3によって二種の直線偏光PL、PRが個別に受光される。従って、部品点数の削減及び省スペース化が図られ、撮像装置1を小型化できる。
<2.光学ユニットの他の構成例>
[2-1.構成例1]
図7は、構成例1としての光学ユニット2Aについての説明図である。
なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分については同一符号を付して説明を省略する。
光学ユニット2Aは、立体視画像による観察のみでなく接眼レンズ21L、21Rを用いた肉眼による観察を可能とするものである。
[2-1.構成例1]
図7は、構成例1としての光学ユニット2Aについての説明図である。
なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分については同一符号を付して説明を省略する。
光学ユニット2Aは、立体視画像による観察のみでなく接眼レンズ21L、21Rを用いた肉眼による観察を可能とするものである。
光学ユニット2Aにおいては、被写体側から集光レンズ11の左側端部を通過した光が接眼レンズ21Lに入射する。また、被写体側から集光レンズ11の右側端部を通過した光は、偏光ビームスプリッタ20に入射し、一部が偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射され、他の一部が当該分光面を透過する。分光面を透過した光は接眼レンズ21Rに入射する。
このように接眼レンズ21Lに集光レンズ11の左側端部を通過した光が入射し、接眼レンズ21Rに集光レンズ11の右側端部を通過した光が入射することで、これら接眼レンズ21L、21Rを介した観察により対象を立体視することができる。
このように接眼レンズ21Lに集光レンズ11の左側端部を通過した光が入射し、接眼レンズ21Rに集光レンズ11の右側端部を通過した光が入射することで、これら接眼レンズ21L、21Rを介した観察により対象を立体視することができる。
偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射された光はλ/4板22に入射する。
ここで、偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射されλ/4板22に入射する光は直線偏光とされている。具体的に、この場合の偏光ビームスプリッタ20の分光面は偏光方向が90deg−270degの軸に平行な直線偏光を選択的に反射するように構成されており、従ってλ/4板22に入射する直線偏光の偏光方向は90deg−270degの軸に平行とされている。
ここで、偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射されλ/4板22に入射する光は直線偏光とされている。具体的に、この場合の偏光ビームスプリッタ20の分光面は偏光方向が90deg−270degの軸に平行な直線偏光を選択的に反射するように構成されており、従ってλ/4板22に入射する直線偏光の偏光方向は90deg−270degの軸に平行とされている。
λ/4板22は、結晶軸の方向が図のように45degの方向を向くように光軸Ox回り方向の設置角度が設定されている。すなわち、入射する直線偏光の偏光方向と結晶軸とに45degの角度差が与えられるように設置角度が設定されている。これにより、λ/4板22を介して出力される光は円偏光に変換される。
λ/4板22から出力された円偏光は、瞳分割回転結像光学系2aに入射する。ここで、瞳分割回転結像光学系2aは、先の図2に示した光学ユニット2における瞳分割偏光分離素子12、偏光方向変換素子13、結像レンズ14及び回転駆動部15で構成された部分を指す。
瞳分割回転結像光学系2aに入射した円偏光は、瞳分割偏光分離素子12の左目側偏光分離領域12L、右目側偏光分離領域12Rによって偏光方向が直交する二種の直線偏光PL、PRに分離される。これ以降、二種の直線偏光PL、PRが瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず撮像素子3によって個別に受光される過程については光学ユニット2の場合と同様となるため説明は省略する。
なお、撮像素子3の後段の構成については、撮像装置1の場合と同様の構成が採られる。
[2-2.構成例2]
図8は、構成例2としての光学ユニット2Bについての説明図である。
光学ユニット2Bは、二人の観察者に立体視画像を提供できるように構成されたものである。
光学ユニット2Bにおいては、二系統の立体視画像の提供を可能とするべく、瞳分割回転結像光学系2aが二つ設けられている。またこの場合、撮像素子3としても瞳分割回転結像光学系2aごとに計二つが設けられている。
また、光学ユニット2Bにおいては、被写体側から集光レンズ11を介して入射した光を双方の瞳分割回転結像光学系2aに振り分けるための偏光ビームスプリッタ20が設けられている。
図8は、構成例2としての光学ユニット2Bについての説明図である。
光学ユニット2Bは、二人の観察者に立体視画像を提供できるように構成されたものである。
光学ユニット2Bにおいては、二系統の立体視画像の提供を可能とするべく、瞳分割回転結像光学系2aが二つ設けられている。またこの場合、撮像素子3としても瞳分割回転結像光学系2aごとに計二つが設けられている。
また、光学ユニット2Bにおいては、被写体側から集光レンズ11を介して入射した光を双方の瞳分割回転結像光学系2aに振り分けるための偏光ビームスプリッタ20が設けられている。
被写体側から集光レンズ11を介して入射した光は、偏光ビームスプリッタ20に入射し、その一部が偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射され、他の一部が当該分光面を透過する。これら分光面で反射された光と分光面を透過した光は、互いの偏光方向が直交関係にある直線偏光とされている。
偏光ビームスプリッタ20の分光面で反射された光は、λ/4板22を介して一方の瞳分割回転結像光学系2aに円偏光により入射する。
一方、偏光ビームスプリッタ20の分光面を透過した光は、λ/4板23を介して他方の瞳分割回転結像光学系2aに入射する。λ/4板23としても、λ/4板22と同様に、入射する直線偏光の偏光方向と結晶軸とに45degの角度差が与えられるように設置されている。このため、偏光ビームスプリッタ20の分光面を透過した光は、λ/4板23を介して円偏光により他方の瞳分割回転結像光学系2aに入射する。
一方、偏光ビームスプリッタ20の分光面を透過した光は、λ/4板23を介して他方の瞳分割回転結像光学系2aに入射する。λ/4板23としても、λ/4板22と同様に、入射する直線偏光の偏光方向と結晶軸とに45degの角度差が与えられるように設置されている。このため、偏光ビームスプリッタ20の分光面を透過した光は、λ/4板23を介して円偏光により他方の瞳分割回転結像光学系2aに入射する。
このように円偏光が瞳分割回転結像光学系2aに入射することで、二種の直線偏光PL、PRが瞳分割偏光分離素子12の回転に依らず撮像素子3によって個別に受光される。
ここで、立体視画像による観察を行う者が二人存在する場合、それらの観察者は対象に対して異なる方角に位置していることが想定される。そこで、構成例2に対応する撮像装置としては、二人の観察者が個別に方角を指定できるように構成する。具体的に、この場合における制御部9としては、二種の方角の指示入力を受け付け可能に構成しておく。そして、この場合の制御部9は、指示入力された一方の方角の情報に応じた指示信号Srを一方の瞳分割回転結像光学系2a内の回転駆動部15に与え、指示入力された他方の方角の情報に応じた指示信号Sr'を他方の瞳分割回転結像光学系2a内の回転駆動部15に与える。
これにより、二人の観察者に提供される双方の立体視画像について、瞳分割線12aの向きが不適正であることに起因する違和感の発生防止を図ることができる。
これにより、二人の観察者に提供される双方の立体視画像について、瞳分割線12aの向きが不適正であることに起因する違和感の発生防止を図ることができる。
なお、構成例2に対応する撮像装置においては、少なくとも信号処理部4、表示駆動部5及び表示部6を撮像素子3ごとに設けることは言うまでもない。このとき、各撮像素子3を介して得られるそれぞれの立体視画像について画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとが一致しないことに起因する違和感の発生を防止するにあたっては、一方の撮像素子3側に設けられた信号処理部4における回転処理部18L、18Rと他方の撮像素子3側に設けられた信号処理部4における回転処理部18L、18Rとに個別に指示信号を与えるように構成する。具体的に、この場合における制御部9は、一方の観察者から指示入力された方角に応じた指示信号Ssと他方の観察者から指示入力された方角に応じた指示信号Ss'とを個別に生成し、一方の撮像素子3側の回転処理部18L、18Rに指示信号Ssを与え他方の撮像素子3側の回転処理部18L、18Rに指示信号Ss'を与える。
<3.変形例>
なお、本技術は上記で説明した具体例に限定されるべきものではなく、多様な変形例が考えられる。
例えば、上記では、偏光板3a、3bが形成された一つの撮像素子3によって左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像を個別に受光する例を挙げたが、左目画像GL、右目画像GRに対応する各像を個別に受光するための構成はこれに限定されるものではなく、例えば図9に示すように偏光ビームスプリッタ24で分光した各像を二つの撮像素子3'によって個別に受光するように構成することもできる。
この場合、瞳分割回転結像光学系2aに代えて瞳分割回転結像光学系2a'を設ける。瞳分割回転結像光学系2a'は、瞳分割回転結像光学系2aに対して偏光方向変換素子13と結像レンズ14との間に偏光ビームスプリッタ24を挿入する共に、偏光ビームスプリッタ24の分光面で反射された光が入射する結像レンズ25を追加したものである。
前述のように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRは偏光方向が直交しているため、それらのうち一方は偏光ビームスプリッタ24の分光面を透過し、他方は偏光ビームスプリッタ24の分光面にて反射される。偏光ビームスプリッタ24の分光面を透過した直線偏光は結像レンズ14を介して一方の撮像素子3'の受光面に結像し、偏光ビームスプリッタ24の分光面にて反射された光は結像レンズ25を介して他方の撮像素子3'に結像する。撮像素子3'は、撮像素子3から偏光板3a、3bを省略したものである。
なお、本技術は上記で説明した具体例に限定されるべきものではなく、多様な変形例が考えられる。
例えば、上記では、偏光板3a、3bが形成された一つの撮像素子3によって左目画像GLに対応する像と右目画像GRに対応する像を個別に受光する例を挙げたが、左目画像GL、右目画像GRに対応する各像を個別に受光するための構成はこれに限定されるものではなく、例えば図9に示すように偏光ビームスプリッタ24で分光した各像を二つの撮像素子3'によって個別に受光するように構成することもできる。
この場合、瞳分割回転結像光学系2aに代えて瞳分割回転結像光学系2a'を設ける。瞳分割回転結像光学系2a'は、瞳分割回転結像光学系2aに対して偏光方向変換素子13と結像レンズ14との間に偏光ビームスプリッタ24を挿入する共に、偏光ビームスプリッタ24の分光面で反射された光が入射する結像レンズ25を追加したものである。
前述のように偏光方向変換素子13から出力される直線偏光PL、PRは偏光方向が直交しているため、それらのうち一方は偏光ビームスプリッタ24の分光面を透過し、他方は偏光ビームスプリッタ24の分光面にて反射される。偏光ビームスプリッタ24の分光面を透過した直線偏光は結像レンズ14を介して一方の撮像素子3'の受光面に結像し、偏光ビームスプリッタ24の分光面にて反射された光は結像レンズ25を介して他方の撮像素子3'に結像する。撮像素子3'は、撮像素子3から偏光板3a、3bを省略したものである。
図9に示す構成によれば、偏光方向変換素子13から出力された直線偏光PL、PRを偏光ビームスプリッタ24によって分光できるため、それら分光された直線偏光PL、PRをそれぞれの撮像素子3'によって個別に受光できる。
撮像素子3が備える偏光板3a、3bを省略できるため、構成を簡略化できる。
また、個々の撮像素子3'においては直線偏光PL、PRのうち対応する一方を全面で受光できるため、個々の撮像素子3'による撮像画像信号について左右の撮像画像信号を分離する処理を行う必要性がない。さらに、分離処理が不要であれば、個々の撮像素子3'の撮像画像信号に欠落部分が生じることもないため、この場合の信号処理部4においては、現像処理として前述したような補間処理を実行する必要がなく、処理負担の軽減が図られる。
撮像素子3が備える偏光板3a、3bを省略できるため、構成を簡略化できる。
また、個々の撮像素子3'においては直線偏光PL、PRのうち対応する一方を全面で受光できるため、個々の撮像素子3'による撮像画像信号について左右の撮像画像信号を分離する処理を行う必要性がない。さらに、分離処理が不要であれば、個々の撮像素子3'の撮像画像信号に欠落部分が生じることもないため、この場合の信号処理部4においては、現像処理として前述したような補間処理を実行する必要がなく、処理負担の軽減が図られる。
また、上記では、本技術が手術用顕微鏡に適用される場合を例示したが、本技術は例えば内視鏡などの他の光学製品に対しても好適に適用できる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
<4.本技術>
なお、本技術は以下のような構成を採ることもできる。
(1)
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部と、を備える
光学ユニット。
(2)
前記偏光方向変換素子はλ/2板で構成され、
前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ/2板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、
前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の1/2の回転角度だけ回転させる
前記(1)に記載の光学ユニット。
(3)
前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にある
前記(2)に記載の光学ユニット。
(4)
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、
前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段と、を備える
撮像装置。
(5)
前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備える
前記(4)に記載の撮像装置。
(6)
前記画像取得手段は、
受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得る
前記(4)又は(5)に記載の撮像装置。
(7)
前記画像取得手段は、
前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有する
前記(4)又は(5)に記載の撮像装置。
なお、本技術は以下のような構成を採ることもできる。
(1)
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部と、を備える
光学ユニット。
(2)
前記偏光方向変換素子はλ/2板で構成され、
前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ/2板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、
前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の1/2の回転角度だけ回転させる
前記(1)に記載の光学ユニット。
(3)
前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にある
前記(2)に記載の光学ユニット。
(4)
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、
前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段と、を備える
撮像装置。
(5)
前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備える
前記(4)に記載の撮像装置。
(6)
前記画像取得手段は、
受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得る
前記(4)又は(5)に記載の撮像装置。
(7)
前記画像取得手段は、
前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有する
前記(4)又は(5)に記載の撮像装置。
1…撮像装置、2,2A,2B…光学ユニット、2a,2a'…瞳分割回転結像光学系、3,3'…撮像素子、3a,3b…偏光板、4…信号処理部、11…集光レンズ、12…瞳分割偏光分離素子、121L…左目側偏光分離領域、12R…右目側偏光分離領域、12a…瞳分割線、13…偏光方向変換素子、15…回転駆動部、16…左右分離処理部、18L,18R…回転処理部、24…偏光ビームスプリッタ
Claims (7)
- 被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部と、を備える
光学ユニット。 - 前記偏光方向変換素子はλ/2板で構成され、
前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ/2板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、
前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の1/2の回転角度だけ回転させる
請求項1に記載の光学ユニット。 - 前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にある
請求項2に記載の光学ユニット。 - 被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、
前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段と、を備える
撮像装置。 - 前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備える
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記画像取得手段は、
受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得る
請求項4に記載の撮像装置。 - 前記画像取得手段は、
前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有する
請求項4に記載の撮像装置。
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