[发明专利]三维摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及生成具有视差的多个图像的单眼的三维摄像技术。

背景技术

近年来，采用了CCD或CMOS等被称作固体摄像元件(以下，有时称作“摄像元件”)的数码相机或数字摄像机的高功能化、高性能化受到瞩目。特别是，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不断发展。其结果，实现了固体摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化。因此，仅仅数年，摄像元件的像素数从100万像素的程度显著增加到1000万像素以上。进而，通过拍摄而得到的图像的画质也显著提高。另一方面，关于显示装置，通过利用薄型的液晶或等离子的显示器，能够以不占用空间的方式且以高分辨率进行高对比度的显示，实现了高性能。这样的影像的高品质化的潮流正从二维图像向三维图像扩展。最近，开始开发了虽然需要偏振眼镜，但能实现高画质的三维显示装置。

关于三维摄像技术，作为具有简单结构的代表技术，有如下所述的技术：采用由2个照相机构成的摄像系统，分别取右眼用图像以及左眼用图像。在这种所谓的两眼摄像方式中，由于采用2个照相机，所以摄像装置变得大型化，成本也会变高。为此，正在研究使用1个照相机来取得具有视差的多个图像的方式。例如，专利文献1公开了采用透过轴的方向相互正交的2个偏振板和旋转的偏振滤光器的方式。

图13是表示该方式的摄像系统的结构的示意图。摄像装置具备0度偏振的偏振板11、90度偏振的偏振板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旋转的驱动装置16、光学透镜3、和取得由光学透镜成像后的像的摄像装置9。在此，半透半反镜14使透过偏振板11并由反射镜13反射的光反射，使透过了偏振板12的光透过。通过以上的结构，分别透过了在分开的地方配置的偏振板11、12的光透过半透半反镜14、圆形的偏振滤光器15以及光学透镜3并入射到摄像装置9，取得图像。该方式中的摄像原理是：通过使圆形的偏振滤光器15旋转，从而在分别不同的时刻捕捉分别入射到2个偏振板11、12的光，从而取得具有视差的2个图像。

然而，在上述方式中，由于使圆形的偏振滤光器15旋转的同时通过时间分割而取得不同位置的图像，所以存在不能同时取得具有视差的2个图像的课题。另外，由于采用机械式的驱动，所以耐用性方面会出现问题。进而，由于入射光透过偏振板以及偏振滤光器，所以还存在摄像装置9接受的光量(受光量)会减少50％以上的问题点。

针对上述方式，专利文献2公开了在不采用机械式的驱动的情况下同时拍摄具有视差的2个图像的方式。该方式的摄像装置通过反射镜对从2个入射区域入射的光进行聚光，用交替排列了两种偏振滤光器的摄像元件进行受光，从而无需具备机械式的驱动部也可取得具有视差的2个图像。

图14是表示该方式中的摄像系统的结构的示意图。该摄像系统具有透过轴的方向相互正交的2个偏振板11、12、反射镜13、光学透镜3、和摄像元件1。摄像元件1在其摄像面上具有多个像素10和与像素一一对应地配置的偏振滤光器17、18。在全部像素上交替地排列偏振滤光器17、18。在此，偏振滤光器17、18的透过轴的朝向分别与偏振板11、12的透过轴的朝向一致。

通过以上的结构，入射光透过偏振板11、12，被反射镜13反射，通过光学透镜3，入射到摄像元件1的摄像面上。分别透过偏振板11、12并入射到摄像元件1的光分别透过偏振滤光器17、18，并在它们正下方的像素中被进行光电变换。在此，若将由分别通过偏振板11、12并入射到摄像元件1的光而形成的图像分别称作右眼用图像和左眼用图像，则右眼用图像和左眼用图像分别由与偏振滤光器17、18对置的像素群得到。

这样，在专利文献2公开的方式中，取代专利文献1所公开的旋转的圆形偏振滤光器的使用，在摄像元件的像素上交替配置透过轴的方向相互正交的两种偏振滤光器。由此，与专利文献1的方式相比，虽然分辨率会降低到1/2，但能采用1个摄像元件来同时得到具有视差的右眼用图像与左眼用图像。

然而，在该技术中，与专利文献1的技术相同，由于入射光透过偏振板以及偏振滤光器时光量会减少，所以摄像元件的受光量大幅减少。