[发明专利]三维摄像装置、图像处理装置

说明书

技术领域

本申请发明涉及利用1个光学系统和1个摄像元件来制作视差图像的单眼的三维摄像技术。

背景技术

近年来，利用了CCD、CMOS等固体摄像元件(以下，有时称为“摄像元件”。)的数码相机、数码摄像机的高功能化、高性能化令人瞠目。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进一步发展。其结果，正在谋求固体摄像元件的像素及驱动电路的高集成化。因此，在仅仅几年间摄像元件的像素数从100万像素程度显著地增加至1000万像素以上。再有，通过摄像所得到的图像的质量也飞跃性提高。另一方面，对于显示装置而言，通过基于薄型的液晶、等离子的显示器，无论场地如何，都能够进行高析像度且高对比度的显示，从而可实现较高的性能。这种影像的高品质化的潮流从二维图像逐渐扩展至三维图像。近来，尽管需要偏振眼镜，但已开始了高画质的三维显示装置的开发。

对于三维摄像技术而言，作为具有简单构成的代表性方式，存在使用由2个照相机构成的摄像系统分别获取右眼用的图像及左眼用的图像这一方式。在这种所谓的2眼摄像方式中，由于使用2个照相机，因此摄像装置成为大型，成本也可能变高。为此，正在研究使用1个照相机来获取具有视差的多个图像(以下，有时称为“多视点图像”。)的方式(单眼摄像方式)。

例如，在专利文献1中公开了使用透过轴的方向彼此正交的2个偏振板和旋转的偏振滤光器的方式。图14是表示基于该方式的摄像系统的构成的示意图。摄像装置具备：偏振0度的偏振板11、偏振90度的偏振板12、反射镜13、半透反射镜(half mirror)14、圆形的偏振滤光器15、使圆形的偏振滤光器15旋转的驱动装置16、光学透镜3、获取由光学透镜所成的像的摄像装置9。在此，半透反射镜14对透过偏振板11之后被反射镜13反射的光进行反射，使透过了偏振板12的光透过。通过以上的构成，分别透过了配置在彼此分离的位置处的偏振板11、12之后的光，经由半透反射镜14、圆形的偏振滤光器15及光学透镜3而入射至摄像装置9，以获取图像。该方式中的摄像原理是：通过使圆形的偏振滤光器15旋转，由此在不同的时刻分别捕获在2个偏振板11、12各自中所入射的光，以获取具有视差的2个图像。

但是，在上述方式中，由于一边使圆形的偏振滤光器15旋转一边通过时间分割来拍摄不同位置的图像，因此存在无法同时获取具有视差的2个图像的这一课题。此外，因为采用机械式驱动，所以在耐久性方面也可能存在问题。而且，由于以偏振板11、12及偏振滤光器15来接收所有入射光，因此还存在摄像装置9接收的光的量(受光量)低于50％以上的这一课题。

针对上述方式，在专利文献2中公开了在不采用机械式驱动的情况下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由反射镜对从2个入射区域入射的光进行聚光，由2种偏振滤光器被交替排列而成的摄像元件进行受光，由此在不采用机械式驱动部的情况下获取具有视差的2个图像。

图15是表示该方式中的摄像系统的构成的示意图。该摄像系统具有：透过轴的方向彼此正交的2个偏振板11、12、反射镜13、光学透镜3和摄像元件2。摄像元件2在其摄像面上具备多个像素10、与像素一一对应地配置的偏振滤光器17、18。偏振滤光器17、18在全部像素上交替地排列。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。

根据以上的构成，入射光透过偏振板11、12，被反射镜13反射，通过光学透镜3而入射至摄像元件1的摄像面。分别透过偏振板11、12而入射至摄像元件1的光，分别透过偏振滤光器17、18之后由与它们相对置的像素进行光电变换。在此，将由分别通过偏振板11、12而入射至摄像元件1光所形成的图像分别称为右眼用图像、左眼用图像时，右眼用图像、左眼用图像分别从与偏振滤光器17、18相对置的像素群获得。

这样，在专利文献2所公开的方式中，取代使用专利文献1所公开的旋转的圆形的偏振滤光器，而在摄像元件的像素上交替配置透过轴的方向彼此正交的2种偏振滤光器。由此，尽管与专利文献1的方式相比，析像度下降至1/2，但却能够使用1个摄像元件同时获得具有视差的右眼用图像和左眼用图像。然而，在该技术中，也与专利文献1的技术同样，由于入射光透过偏振板及偏振滤光器时光量减少，因此摄像元件的受光量大幅减少。