[发明专利]三维摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用1个光学系统和1个摄像元件获取具有视差的多个图像的单眼三维摄像技术。

背景技术

近年，使用了CCD和CMOS等固体摄像元件(以下，有时称为“摄像元件”)的数字照相机和数字电影的高功能化、高性能化有时会让人吃惊。特别是，由于半导体制造技术的进步，摄像元件中的像素构造的微细化得到推进。其结果，能实现摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化。由此，仅仅经过几年，摄像元件的像素数就从100万像素左右显著增加到1000万像素以上。进一步地，由摄像得到的图像的质量也飞跃提高。一方面，关于显示装置，通过基于薄型的液晶和等离子体的显示器，不分场所就可以进行高分辨率高对比度的显示，实现高性能。这样的映像的高品质化的进行正从二维图像扩大至三维图像。最近，虽然需要偏光眼镜，但是也正在开始高品质三维显示装置的开发。

关于三维摄像技术，具有简单结构的代表性装置采用由2个照相机构成的摄像系统，分别获取右眼用的图像以及左眼用的图像。在这样的所谓双眼摄像方式中，由于使用2个照相机，所以摄像装置会变大型化，成本也会变高。因此，正在研究利用1个照相机来获取具有视差的多个图像的方式。例如，在专利文献1中，公开有使用透过轴的方向相互正交的2片偏光板和旋转的偏光滤光器的方式。

图10是表示基于该方式的摄像系统的结构的示意图。摄像装置包括：0度偏光的偏光板11、90度偏光的偏光板12、反射镜13、半反射镜(half mirror)14、圆形的偏光滤光器15、使圆形的偏光滤光器旋转的驱动装置16、光学透镜3、获取由光学透镜成像的像的摄像装置9。在此，半反射镜14对透过偏光板11后由反射镜13反射的光进行反射，并使透过偏光板12后的光透过。通过以上结构，分别透过了配置在相互离开的场所中的偏光板11、12的光经由半反射镜14、圆形的偏光滤光器15、以及光学透镜3入射至摄像装置9，从而获取图像。该方式的摄像的原理是，通过使圆形的偏光滤光器15旋转，在各自的时刻捕捉分别入射至2片偏光板11、12中的光，获取具有视差的2个图像。

但是，在上述方式中，由于一面旋转圆形的偏光滤光器15，一面通过时间分割来对不同位置的图像进行摄像，所以存在不能同时获取具有视差的2个图像的课题。此外，由于使用机械驱动，所以耐久性方面会有问题。此外，由于通过偏光板以及偏光滤光器来接受全部入射光，所以还有摄像装置9接受的光的量(受光量)也降低50％以上这样的课题。

相对于上述方式，专利文献2中公开了不使用机械驱动而同时获取具有视差的2个图像的方式。基于该方式的摄像装置，其利用反射镜对从2个入射区域入射的光进行聚光，并利用由2种偏光滤光器交替排列的摄像元件进行受光，由此，不使用机械驱动部就获取到具有视差的2个图像。

图11是表示该方式的摄像系统的结构的示意图。在该摄像系统中，具有：透过轴的方向相互正交的2个偏光板11、12、反射镜13、光学透镜3、和摄像元件1。摄像元件1在其摄像面上具备多个像素10、和与像素一对一对应配置的偏光滤光器17、18。偏光滤光器17、18在全部像素上交替排列。这里，偏光滤光器17、18的透过轴的方向分别与偏光板11、12的透过轴的方向一致。

通过以上结构，入射光透过偏光板11、12，由反射镜13反射后通过光学透镜3，并入射至摄像元件1的摄像面。分别透过偏光板11、12后入射至摄像元件1的光分别透过偏光滤光器17、18后，被与偏光滤光器17、18相对的像素进行光电转换。这里，如果将由分别通过偏光板11、12后入射至摄像元件1的光形成的图像分别称为右眼用图像、左眼用图像，则从分别与偏光滤光器17、18相对的像素组得到右眼用图像、左眼用图像。

这样，在专利文献2中公开的方式中，取代使用专利文献1中公开的旋转的圆形的偏光滤光器，而在摄像元件的像素上交替配置透过轴的方向相互正交的2种偏光滤光器。由此，与专利文献1的方式相比，虽然分辨率降低至1/2，但是使用1个摄像元件也能够同时得到具有视差的右眼用图像和左眼用图像。

但是，在该技术中，与专利文献1的技术同样地，由于在入射光透过偏光板以及偏光滤光器时光量减少，所以摄像元件的受光量大量减少。