專利名稱:成像裝置和成像方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本公開涉及成像裝置和成像方法,更具體地涉及將對象成像為立體圖像的成像裝置和成像方法。
背景技術(shù):
在相關(guān)技術(shù)中,已提出這樣的系統(tǒng),其用于使用布置在左側(cè)和右側(cè)的兩個攝像機(jī)同時對共同對象成像、同時輸出兩種獲得的圖像(右眼圖像和左眼圖像)并顯示立體圖像。但是,當(dāng)使用兩個攝像機(jī)時,裝置的尺寸可能增加,并且使用兩個攝像機(jī)不實用。無論鏡頭的變焦比如何,兩個攝像機(jī)之間的基線長度,即立體相機(jī)的兩眼間距離通常是大約65mm,這對應(yīng)于人的兩眼間距離。在此情況下,在放大的圖像中雙眼視差可能增加,并且這迫使在觀察者的視覺系統(tǒng)中要執(zhí)行與正常信息處理不同的信息處理,并引起視覺疲勞。當(dāng)使用兩個攝像機(jī)對運(yùn)動對象成像時,應(yīng)該進(jìn)行對兩個攝像機(jī)的精確同步控制。但是,同步控制非常難,并且對會聚角的準(zhǔn)確控制也非常難。已經(jīng)提出了一種立體成像裝置,其中組合被偏振以變?yōu)榇怪标P(guān)系的偏振濾光片來促進(jìn)透鏡系統(tǒng)的調(diào)整以進(jìn)行立體成像,并且共享光學(xué)系統(tǒng)(例如,參見日本專利申請公開(JP-B) No. 6-054991)。已經(jīng)提出了通過包括兩個鏡頭和一個成像單元的成像裝置進(jìn)行立體成像的方法(例如,參見日本專利申請公開(JP-A) No. 2004-309868)。在日本專利申請公開(JP-A)No. 2004-309868中公開的成像裝置包括提供在成像表面上的具有像素的成像單元,這些像素對應(yīng)于掃描線的預(yù)定數(shù)量的整數(shù)倍;第一水平分量偏振單元,僅透過來自對象的第一畫面光中的水平分量;以及第一垂直分量偏振單元,布置在距離該第一水平分量偏振單元預(yù)定距離的位置處,并且僅透過來自對象的第二畫面光中的垂直分量。在此情況下,第一水平分量偏振單元透過的水平分量會聚到成像表面上的預(yù)定范圍內(nèi)的像素,并且第一垂直分量偏振單元透過的垂直分量會聚到除了該預(yù)定范圍以外的其余范圍中的像素。具體地,被布置為彼此分離根據(jù)人眼視差的間隔的水平分量偏振濾光片和垂直分量偏振濾光片以及兩個透鏡被提供在距離CCD的成像表面預(yù)定距離的位置處。
發(fā)明內(nèi)容
同時,根據(jù)在日本專利申請公開(JP-B) No. 6-054991中公開的技術(shù),通過重疊兩個偏振濾光片的輸出并形成單個光路來共享透鏡系統(tǒng)。但是,應(yīng)該進(jìn)一步提供偏振濾光片以在接下來的步驟中提取左眼圖像和右眼圖像,光路應(yīng)該再次被劃分,并且光應(yīng)該入射在每個偏振濾光片上。為此,在透鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生光損失,并且難以減小裝置的尺寸。根據(jù)在日本專利申請公開(JP-A) No. 2004-309868中公開的技術(shù),因為應(yīng)該提供兩組透鏡和偏振濾光片的組合,所以裝置變得復(fù)雜,并且裝置的尺寸增加。即,使用成像裝置不僅成像立體圖像而且成像正常的二維圖像是不現(xiàn)實的,因為裝置變得復(fù)雜。希望提供具有簡單配置并且可以將對象成像為立體圖像的成像裝置、以及使用該成像裝置的成像方法。根據(jù)本公開的第一實施例,提供了成像裝置,包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及成像兀件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號。該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中第一區(qū)域的重心點和第二區(qū)域的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例,提供了使用根據(jù)本公開的實施例的成像裝置的成像方法,該方法包括通過經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像的電信號;通過經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)該成像元件的第二區(qū)域經(jīng)過光在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。根據(jù)本公開的第二實施例,提供了成像裝置,包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及成像兀件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號。該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光處于非偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。根據(jù)本公開的第二實施例,提供了使用根據(jù)本公開的另一實施例的成像裝置的成像方法,該方法包括通過經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像之一的電信號;通過經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一個的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。根據(jù)以上描述的本公開的實施例,因為使用一組第一偏振單元和第二偏振單元以及一個透鏡系統(tǒng)配置成像裝置,所以可以提供具有單眼簡單配置的小的成像裝置。因為不需要兩組透鏡和偏振濾光片的組合,所以在變焦、光圈單元、聚焦和會聚角中不發(fā)生偏差或差別。因為雙目視差的基線長度相對短,所以可以獲得自然的立體效果??梢酝ㄟ^安裝或移除第一偏振單元容易地獲得二維圖像和三維圖像。
圖1A到圖1C是根據(jù)第一實施例的成像裝置的概念圖以及例示第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖;圖2A和2B分別是在根據(jù)第一實施例的成像裝置中,經(jīng)過第一偏振單元中的第一區(qū)域和第二偏振單元中的第三區(qū)域并到達(dá)成像元件陣列的光的概念圖和經(jīng)過第一偏振單元中的第二區(qū)域以及第二偏振單元中的第四區(qū)域并到達(dá)該成像元件陣列的光的概念圖,并且圖2C和2D是例示通過圖2A和2B所示的光在成像元件陣列上形成的圖像的示意圖;圖3A和3B分別是根據(jù)第一實施例的成像裝置中的成像元件的示意部分截面圖以及例示線柵偏振器的布置狀態(tài)的示意圖;圖4是根據(jù)第一實施例的成像裝置中的具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖;圖5是用于例示關(guān)于從成像元件獲得的電信號執(zhí)行去馬賽克處理并獲得信號值的圖像處理的具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖;圖6A和6B分別是例示在根據(jù)第二實施例的成像裝置中包括的第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖;圖7是根據(jù)第二實施例的成像裝置中的具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖;圖8A到8D是根據(jù)第三實施例的成像裝置中包括的第一偏振單元的示意圖;圖9是根據(jù)第四實施例的成像裝置的概念圖;圖1OA到IOC是根據(jù)第五實施例的成像裝置的概念圖以及例示第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖;圖1lA到IlC分別是例示在第七實施例中形成線柵偏振器的線的間距、入射光的波長和消光比之間的關(guān)系,形成線柵偏振器的線的高度、入射光的波長和消光比之間的關(guān)系,以及形成線柵偏振器的線的(寬度/間距)、入射光的波長和消光比之間的關(guān)系的計算結(jié)果的圖;圖12是例示在第七實施例中形成線柵偏振器的兩條線的長度、入射光的波長和消光比之間的關(guān)系的計算結(jié)果的圖;圖13是根據(jù)第八實施例的成像裝置中的具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖;圖14是根據(jù)第八實施例的成像裝置的第一修改中的具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖;圖15A到I 分別是根據(jù)第九實施例的成像裝置的概念圖、四分之一波片的概念圖、例示第一偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖以及例示偏振單元(第二偏振單元)的偏振狀態(tài)的不意圖;圖16A到16C分別是根據(jù)第九實施例的成像裝置中的四分之一波片的概念圖、例示第一偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖和例示偏振單元(第二偏振單元)的偏振狀態(tài)的示意圖,并且圖16D和16E是根據(jù)第十實施例的成像裝置中的四分之一波片的概念圖;圖17A到17C是根據(jù)第十一實施例的成像裝置的概念圖以及例示第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖;圖18A和18B分別是第十二和第十三實施例中的透鏡系統(tǒng)的示意部分截面圖;以及
圖19A和19B是成像元件的修改的示意部分截面圖。
具體實施例方式下文中,將參考附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實施例。注意,在本說明書和附圖中,具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件用相同的參考標(biāo)號指示,并且省略對這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)說明。將按以下所述的順序進(jìn)行以下描述。1.關(guān)于根據(jù)本公開的第一和第二方面的成像裝置和成像方法的整體的說明2.第一實施例(根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置和成像方法)3.第二實施例(第一實施例的修改)4.第三實施例(第一實施例的另一修改)5.第四實施例(第一實施例的另一修改) 6.第五實施例(第一實施例的另一修改)7.第六實施例(第一實施例的另一修改)8.第七實施例(第一實施例的另一修改)9.第八實施例(第一實施例的另一修改)10.第九實施例(第一實施例的另一修改)11.第十實施例(第九實施例的修改)12.第H^一實施例(根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置和成像方法)13.第十二實施例(第一到第i^一實施例的修改)14.第十三實施例(第十二實施例的修改)及其他[關(guān)于根據(jù)本公開的第一和第二方面的成像裝置和成像方法的整體的說明]在以下說明中,根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置以及適合于根據(jù)本公開的第一方面的成像方法的成像裝置統(tǒng)稱為“根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置”,根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置以及適合于根據(jù)本公開的第二方面的成像方法的成像裝置統(tǒng)稱為“根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置”,并且根據(jù)本公開的第一和第二方面的成像裝置以及適合于根據(jù)本公開的第一和第二方面的成像方法的成像裝置統(tǒng)稱為“本公開的成像裝置”。在本公開的成像裝置中,優(yōu)選第一偏振單元布置在透鏡系統(tǒng)的光圈單元附近?;蛘?,當(dāng)入射在透鏡系統(tǒng)上的光首先變?yōu)槠叫泄獠⒆罱K會聚(成像)在成像元件上時,優(yōu)選在偏振光的狀態(tài)下第一偏振單元布置在透鏡系統(tǒng)的部分上。在此配置中,通常,不需要再次設(shè)計透鏡系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng),并且可以進(jìn)行機(jī)械(物理)設(shè)計改變以便第一偏振單元固定在現(xiàn)有透鏡系統(tǒng)上或者可移除地安裝到現(xiàn)有透鏡系統(tǒng)。為了將第一偏振單元可移除地安裝到透鏡系統(tǒng),第一偏振單元被形成為具有類似于鏡頭的光圈葉片的配置的配置,并且可以布置在透鏡系統(tǒng)中。或者,在透鏡系統(tǒng)中,其中提供了第一偏振單元和開孔的組件被安裝到與透鏡系統(tǒng)的光軸平行的旋轉(zhuǎn)軸,以可繞著該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),并且該組件繞著該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),以便經(jīng)過該透鏡系統(tǒng)的光線經(jīng)過該開孔或者該第一偏振單元?;蛘撸谠撏哥R系統(tǒng)中,其中提供了第一偏振單元和開孔的組件被安裝到透鏡系統(tǒng)以可在與透鏡系統(tǒng)的光軸垂直的方向上滑動,并且該組件滑動,以便經(jīng)過該透鏡系統(tǒng)的光線經(jīng)過該開孔或者該第一偏振單元。在此情況下,可以使用一個組件或者多個組件塊來配置其中提供了第一偏振單元和開孔的組件。
優(yōu)選地,使用一個單聚焦透鏡和布置在該單聚焦透鏡的前表面或前側(cè)(對象側(cè))的光圈單元(即前光圈單聚焦透鏡)來配置透鏡系統(tǒng),并且第一偏振單元布置在該透鏡系統(tǒng)的附近。第一偏振單元優(yōu)選可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng)。一個單聚焦透鏡可以被配置為包括成像透鏡組,并且可以作為整體相對成像元件陣列在前后方向上移動。由此,一個單聚焦透鏡優(yōu)選實現(xiàn)自動聚焦功能。第一偏振單元和一個單聚焦透鏡之間的最短距離是0. 6_或更小,優(yōu)選0. 05到0. 6mm。在包括上述優(yōu)選形式的本公開的成像裝置中,在第一偏振單元中,在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供中心區(qū)域,并且已經(jīng)經(jīng)過中心區(qū)域的中心區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不從在入射在中心區(qū)域上之前的光的偏振狀態(tài)改變。即,中心區(qū)域與偏振無關(guān)。在第一偏振單元的中心區(qū)域中,光強(qiáng)度強(qiáng)。但是,視差量小。因此,在成像元件陣列接收的光強(qiáng)度增加時,可以確保具有足夠長度的雙目視差的基線長度。當(dāng)?shù)谝黄駟卧耐獠啃螤畋慌渲脼閳A形時,中心區(qū)域可以被配置為圓形,并且第一區(qū)域和第二區(qū)域的形狀可以配置為圍繞該中心區(qū)域并且具有180度的中心角的扇形,或者中心區(qū)域可以配置為菱形或者方形,并且第一區(qū)域和第二區(qū)域可以配置為與圍繞中心區(qū)域并且具有180度的中心角的扇形類似的形狀。或者,可以在沿著第二方向延伸的條形中形成第一區(qū)域、中心區(qū)域和第二區(qū)域。在包括上述各個優(yōu)選實施例的本公開的成像裝置中,可以使用偏振器形成第一區(qū)域和第二區(qū)域,并且第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以垂直于第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。在包括這樣的配置的本公開的成像裝置中,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第一方向平行,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第一方向形成45度角,或者第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第一方向形成任意角度(P )。在包括上述配置的任意組合的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行,并且第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行。在包括上述配置的任意組合的根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置中,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以與第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行。在包括上述配置的任意組合的本公開的成像裝置中,偏振器的消光比是3或更大,優(yōu)選是10或更大。在此情況下,“偏振狀態(tài)”意味著其中電場和磁場僅在特定方向上振動的光的狀態(tài),并且“非偏振狀態(tài)”意味著其中光的偏振是不規(guī)則的并且彼此垂直的電場分量的相位關(guān)系是無序的光的狀態(tài)。“偏振器”意味著從自然光(非偏振光)產(chǎn)生線偏振光或者圓偏振光的元件,并且形成第一區(qū)域和第二區(qū)域的偏振器可以是具有公知配置的偏振器(偏振片)。例如,第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光之一的偏振分量可以主要用作S波(TE波),并且另一個的偏振分量可以主要用作P波(TM波)。第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)可以是線偏振或者圓偏振(旋轉(zhuǎn)方向處于相互相反的關(guān)系)。通常,其中振動方向僅是特定方向的橫波被稱為偏振波,并且振動方向被稱為偏振方向或者偏振軸。光的電場方向與偏振方向匹配。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于第一方向時,在第一區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第一區(qū)域的光中包括的其中電場方向是第一方向的光的分量和其中電場方向是第二方向的光的分量的比率,并且在第二區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第二區(qū)域的光中包括的其中電場方向是第二方向的光的分量和其中電場方向是第一方向的光的分量的比率。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成45度角時,在第一區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第一區(qū)域的光中包括的其中電場方向與第一方向形成45度角的光的分量和其中電場方向與第一方向形成135度角的光的分量的比率,并且在第二區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第二區(qū)域的光中包括的其中電場方向與第一方向形成135度角的光的分量和其中電場方向與第一方向形成45度角的光的分量的比率。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成任意角度(^度)時,在第一區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第一區(qū)域的光中包括的其中電場方向與第一方向形成P度角的光的分量和其中電場方向與第一方向形成(¢+90)度角的光的分量的比率,并且在第二區(qū)域中,消光比是在經(jīng)過第二區(qū)域的光中包括的其中電場方向與第一方向形成(¢+90)度角的光的分量和其中電場方向與第一方向形成P度角的光的分量的比率。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的偏振分量主要是P波并且第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振分量主要是S波時,在第一區(qū)域中,消光比是該第一區(qū)域經(jīng)過光中包括的P偏振分量和S偏振分量的比率,并且在第二區(qū)域中,消光比是該第二區(qū)域經(jīng)過光中包括的S偏振分量和P偏振分量的比率。在包括上述的各種優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,通過在光電轉(zhuǎn)換元件之上或以上堆疊濾色片、芯片上透鏡和線柵偏振器形成成像元件,并且線柵偏振器可以形成第三區(qū)域和第四區(qū)域?;蛘撸ㄟ^在光電轉(zhuǎn)換元件之上或以上堆疊線柵偏振器、濾色片和芯片上透鏡來形成成像元件,并且線柵偏振器可以形成第三區(qū)域和第四區(qū)域?;蛘?,通過在光電轉(zhuǎn)換元件之上或以上堆疊芯片上透鏡、濾色片和線柵偏振器來形成成像元件,并且線柵偏振器可以形成第三區(qū)域和第四區(qū)域。但是,可以適當(dāng)?shù)馗淖冃酒贤哥R、濾色片和線柵偏振器的堆疊順序。在此配置中,當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于第一方向時,形成線柵偏振器的多條線的延伸方向可以平行于第一方向或第二方向。具體地,在形成第三區(qū)域的線柵偏振器中,線的延伸方向平行于第二方向,并且在形成第四區(qū)域的線柵偏振器中,線的延伸方向平行于第一方向 。在此配置中,當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成45度角時,形成線柵偏振器的多條線的延伸方向可以與第一方向或第二方向形成45度角。具體地,在形成第三區(qū)域的線柵偏振器中,線的延伸方向與第一方向形成135度角,并且在形成第四區(qū)域的線柵偏振器中,線的延伸方向與第一方向形成45度角。線的延伸方向變?yōu)榫€柵偏振器中的光吸收軸,并且與線的延伸方向垂直的方向變?yōu)榫€柵偏振器中的光傳輸軸。除了第四區(qū)域之外,以上配置基本適用于根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置。在包括以上所述的各種優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,四分之一波片(、/4波片)優(yōu)選布置在第一偏振單元的光入射側(cè)以防止產(chǎn)生所謂的雙眼競爭。四分之一波片可以一直布置,并且可以在需要時布置。具體地,該四分之一波片可以可移除地安裝到在透鏡系統(tǒng)中提供的濾波片安裝部分。在此情況下,雙眼競爭意味著如下現(xiàn)象在對反射P波分量但是吸收S波分量的諸如水的表面或窗戶的對象成像的情況下,當(dāng)將從P波分量獲得的圖像和從S波分量獲得的圖像提供給雙眼時,不發(fā)生融合,僅一個圖像是較好的,并且該圖像被交替地觀看到或者在重疊的區(qū)域彼此抑制。已經(jīng)經(jīng)過四分之一波片的光的偏振方向成直線。在當(dāng)光經(jīng)過第一區(qū)域和第三區(qū)域并到達(dá)成像元件陣列時獲得的圖像以及當(dāng)光經(jīng)過第二區(qū)域和第四區(qū)域并到達(dá)成像元件陣列時獲得的圖像中,在反射P波分量但是吸收S波分量的對象的部分的圖像之間不產(chǎn)生大的差別,并且可以防止產(chǎn)生雙眼競爭。該四分之一波片的快軸優(yōu)選與第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成45度角或者45度±10度的角。如上所述,在根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,在其中使用偏振器配置第一區(qū)域和第二區(qū)域的每個的配置中,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直于第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向,并且第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于第一方向或者第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成45度角,四分之一波片布置在第一偏振單兀的光入射側(cè),四分之一波片的快軸可以與第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度,該四分之一波片包括沿著第一方向或第二方向布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片,第一四分之一波片的快軸可以與第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度,并且第二四分之一波片的快軸可以垂直于第一四分之一波片的快軸(換句話說,第二四分之一波片的快軸平行于第一四分之一波片的慢軸)。在此配置中,預(yù)定角度可以是45度或者45度±10度。在此配置中,第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以平行于第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向,并且第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以平行于第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。在此配置中,第一偏振單元可以可移除地安裝到透鏡系統(tǒng),并且四分之一波片可以可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)。在此配置中,四分之一波片可以與第一偏振單元相鄰地安裝在第一偏振單元的光入射側(cè)。為了將四分之一波片可移除地安裝到透鏡系統(tǒng),該四分之一波片可以形成為具有與鏡頭的光圈片的配置類似的配置,并且可以布置在透鏡系統(tǒng)中?;蛘撸谠撏哥R系統(tǒng)中,其中提供了四分之一波片和開孔的組件被安裝到與透鏡系統(tǒng)的光軸平行的旋轉(zhuǎn)軸以可繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),并且該組件繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),以便經(jīng)過透鏡系統(tǒng)的光經(jīng)過該開孔或該四分之一波片?;蛘?,在該透鏡系統(tǒng)中,其中提供了四分之一波片和開孔的組件被安裝到透鏡系統(tǒng)以可在與該透鏡系統(tǒng)的光軸垂直的方向上滑動,并且該組件滑動,以便經(jīng)過透鏡系統(tǒng)的光經(jīng)過該開孔或該四分之一波片。在此情況下,可以使用多個組件配置該四分之一波片,并且每個組件可以在與該透鏡系統(tǒng)的光軸垂直的方向上滑動。在根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,為了防止產(chǎn)生所謂的雙眼競爭,具有a度的偏振軸的偏振片可以布置在第一偏振單元的光入射側(cè),可以使用第一波片配置第一區(qū)域,可以使用第二波片配置第二區(qū)域,并且第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向可以垂直于第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。具體地,a的值是45度,可以使用半波片(+入/2波片)配置第一波片,并且可以使用在相位差方面與形成第一波片的半波片不同的半波片(_ X/2波片)配置第二波片。在此情況下,具有a度的偏振軸的偏振片固定在透鏡系統(tǒng)上。在根據(jù)本公開的第二方面的成像方法中,通過經(jīng)過第三區(qū)域并到達(dá)成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像中的一個圖像的電信號(為了方便說明,其可以稱為第一電信號)。另外,通過經(jīng)過第四區(qū)域并到達(dá)成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一圖像的電信號(為了便于說明,其可以稱為第二電信號)。但是,在該成像裝置中,優(yōu)選在基于第一電信號和第二電信號獲得的右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)(或左眼圖像數(shù)據(jù)和右眼圖像數(shù)據(jù))中調(diào)整亮度,并且優(yōu)選優(yōu)化右眼圖像的亮度和左眼圖像的亮度。在包括上述的各種優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,成像元件陣列具有拜耳布置,一個像素包括四個成像元件,并且關(guān)于一個像素可以布置一個第三區(qū)域和/或第四區(qū)域。在包括上述的各種優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,可以關(guān)于N個像素沿著第一方向布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域(N是211且11是I到5的自然數(shù))。但是,成像元件陣列的布置不限于拜耳布置,并且可以是線間(inter-line)布置、G條帶RG棋盤布置、G條形RG完全棋盤布置、棋盤互補(bǔ)顏色布置、條形布置、斜條形布置、原色差布置、場色差順序布置、幀色差順序布置、MOS型布置、改進(jìn)MOS型布置、幀交織布置和場交織布置。以上配置基本適用于根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置。在使用包括上述的各種優(yōu)選實施例和配置的本公開的成像裝置的根據(jù)本公開的第一方面或第二方面的成像方法中,可以關(guān)于N個像素沿著第一方向布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域(N是2n且n是I到5的自然數(shù))。在此情況下,可以基于深度圖(深度信息)獲得用于獲得右眼圖像的圖像數(shù)據(jù)(右眼圖像數(shù)據(jù))以及用于獲得左眼圖像的圖像數(shù)據(jù)(左眼圖像數(shù)據(jù)),該深度圖從通過經(jīng)過第三區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號以及通過經(jīng)過第四區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號(根據(jù)本公開的第一方面的成像方法),或者通過經(jīng)過第四區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號(根據(jù)本公開的第二方面的成像方法),以及來自形成成像元件陣列的所有成像元件的電信號而產(chǎn)生。在根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,當(dāng)成像元件陣列的布置被設(shè)置為拜耳布置時,可以不在用于接收紅光的紅色成像元件和用于接收藍(lán)光的藍(lán)色成像元件中布置第三和第四區(qū)域,第三區(qū)域可以布置在用于接收綠光的兩個綠色成像元件之一中,并且第四區(qū)域可以布置在另一綠色成像元件中。或者,當(dāng)成像元件陣列的布置被設(shè)置為拜耳布置時,可以在用于接收紅光的一個紅色成像元件、用于接收藍(lán)光的一個藍(lán)色成像元件以及用于接收綠光的兩個綠色成像元件之中在第一方向上相鄰的兩個成像元件(例如,用于接收紅光的一個紅色成像元件和用于接收綠光的一個綠色成像元件)中布置第三區(qū)域或第四區(qū)域,并且可以在剩余的兩個成像元件(例如,用于接收藍(lán)光的一個藍(lán)色成像元件以及用于接收綠光的另一綠色成像元件)中布置第四區(qū)域或第三區(qū)域。或者,當(dāng)成像元件陣列的布置被設(shè)置為拜耳布置時,可以在在用于接收紅光的一個紅色成像元件、用于接收藍(lán)光的一個藍(lán)色成像元件以及用于接收綠光的兩個綠色成像元件之中的一個成像元件(例如用于接收紅光的一個紅色成像元件或者用于接收藍(lán)光的一個藍(lán)色成像元件)中布置第三區(qū)域或第四區(qū)域,并且可以在第一方向上與該成像元件相鄰的成像元件(例如綠色成像元件)中布置第四區(qū)域或第三區(qū)域。即使在此情況下,可以沿著第二方向關(guān)于N個像素布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域,并且可以沿著第一方向關(guān)于M個像素布置一個第三區(qū)域或一個第四區(qū)域。以上配置基本適用于根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置。在包括上述的各種優(yōu)選實施例和配置的根據(jù)本公開的第一方面和第二方面的成像裝置和成像方法(下文中它們可以統(tǒng)稱為本公開)中,第一方向可以設(shè)置為水平方向并且第二方向可以設(shè)置為垂直方向。第三區(qū)域和第四區(qū)域沿著第二方向的單元長度可以等于成像元件沿著第二方向的長度(當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于第一方向時),或者可以等于一個成像元件的長度(當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成45度角時)。透鏡系統(tǒng)可以被配置為單聚焦透鏡或者變焦透鏡,并且可以基于透鏡系統(tǒng)的規(guī)范確定透鏡或透鏡系統(tǒng)的配置。作為成像元件,可以使用C⑶傳感器、CMOS傳感器和電荷調(diào)制器件(CMD)型的信號放大圖像傳感器。作為成像裝置,可以使用表面輻射類型的固態(tài)成像裝置或者背面輻射類型的固態(tài)成像裝置。可以使用根據(jù)第一方面或第二方面的成像裝置配置數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)、攝像放像機(jī)以及附有相機(jī)的移動電話。在其中在根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中使用線柵偏振器配置第三區(qū)域和第四區(qū)域的情況下,或者當(dāng)在根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置中使用線柵偏振器配置第三區(qū)域時,盡管形成線柵偏振器的線的形成材料不限于特定材料,但是形成材料優(yōu)選是鋁(Al)和鋁合金,線的寬度和線的間距之間的比值[(線的寬度)/ (線的間距)]優(yōu)選是0.33或更大,線的高度優(yōu)選是5X 10_8m或更大,并且線的數(shù)量優(yōu)選是10或更多。在根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置中,第一區(qū)域的重心點指示基于第一區(qū)域的外形計算的重心點,并且第二區(qū)域的重心點指示基于第二區(qū)域的外形計算的重心點。當(dāng)?shù)谝黄駟卧耐庑?入瞳直徑)被配置為具有半徑r的圓形并且第一區(qū)域和第二區(qū)域每個形成為具有占據(jù)第一偏振單元的一半的半月形時,可以從簡單的計算[(810/(3^0]獲得第一區(qū)域的重心點和第二區(qū)域的重心點之間的距離。在根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置中,第一區(qū)域的重心點指示基于第一區(qū)域的外形計算的重心點,并且第一偏振單元的重心點指示基于第一偏振單元的外形(入瞳直徑)計算的重心點。當(dāng)?shù)谝黄駟卧耐庑?入瞳直徑)被配置為具有半徑r的圓形并且第一區(qū)域和第二區(qū)域每個形成為具有占據(jù)第一偏振單元的一半的半月形時,可以從簡單的計算[(#)/(3^1)]獲得第一區(qū)域的重心點和第一偏振單元的重心點之間的距離。[第一實施例]第一實施例涉及根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置和成像方法,更具體地,涉及將對象成像為立體圖像的成像裝置和成像方法。在圖1A中例示了根據(jù)第一實施例的成像裝置的概念圖,在圖1B和IC中分別例示了例示第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖,在圖2A中例示了經(jīng)過透鏡系統(tǒng)、第一偏振單元中的第一區(qū)域和第二偏振單元中的第三區(qū)域到達(dá)成像元件陣列的光的概念圖,在圖2B中例示了經(jīng)過第一偏振單元中的第二區(qū)域、第二偏振單元中的第四區(qū)域并到達(dá)成像元件陣列的光的概念圖,并且在圖2C和2D中分別例示了例示通過在圖2A和2B中所示的光在成像元件陣列上形成的圖像的示意圖。在以下描述中,光的前進(jìn)方向定義為Z軸方向,第一方向定義為水平方向(X軸方向),并且第二方向定義為垂直方向(Y軸方向)。 根據(jù)第一實施例以及以下要描述的第二到第十實施例的成像裝置的每個包括(A)對來自對象的光進(jìn)行偏振的第一偏振單元130、230、330、430、530和930之一 ;(B)透鏡系統(tǒng)20,會聚來自第一偏振單元130、230、330、430、530和930之一的光;以及(C)成像元件陣列40,具有在第一方向(水平方向和X軸方向)和與該第一方向垂直的第二方向(垂直方向和Y軸方向)的矩陣中布置的成像元件41,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元150和250之一,并將透鏡系統(tǒng)20會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號。在根據(jù)第一實施例以及以下要描述的第二到第十實施例的成像裝置中,第一偏振單元130、230、330、430、530和930具有沿著第一方向(水平方向和X軸方向)布置的第一區(qū)域 131、231、331、531 和 931,以及第二區(qū)域 132、232、332、532 和 932。經(jīng)過第一區(qū)域131、231、331、531和931的第一區(qū)域經(jīng)過光L1的偏振狀態(tài)不同于經(jīng)過第二區(qū)域132、232、332、532和932的第二區(qū)域經(jīng)過光L2的偏振狀態(tài)。第二偏振單元150和250具有交替地沿著第一方向(水平方向和X軸方向)布置并在第二方向(垂直方向和Y軸方向)延伸的多個第三區(qū)域151和251以及多個第四區(qū)域152和 252。經(jīng)過第三區(qū)域151和251的第三區(qū)域經(jīng)過光L3的偏振狀態(tài)不同于經(jīng)過第四區(qū)域152和252的第四區(qū)域經(jīng)過光L4的偏振狀態(tài)。第一區(qū)域經(jīng)過光L1經(jīng)過第三區(qū)域151和251并到達(dá)成像元件41,第二區(qū)域經(jīng)過光L2經(jīng)過第四區(qū)域152和252并到達(dá)成像元件41,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中,第一區(qū)域131、231、331、531和931的重心點BC1以及第二區(qū)域132、232、332、532和932的重心點BC2之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。在此情況下,在根據(jù)第一實施例以及以下要描述的第二到第i^一實施例的成像裝置中,透鏡系統(tǒng)20包括成像透鏡21、光圈單元22和圖像形成透鏡23,并起著變焦鏡頭的作用。成像透鏡21是用于會聚來自對象的入射光的透鏡。成像透鏡21包括進(jìn)行聚焦的聚焦透鏡或者放大對象的變焦透鏡,并且由多個透鏡的組合實現(xiàn)以校正色差。光圈單元22具有用于調(diào)整會聚光量的縮小功能,并且通常通過組合多個片形板而配置。在至少光圈單元22的位置處,來自對象的一個點的光變?yōu)槠叫泄?。圖像形成透鏡23在成像元件陣列40上對經(jīng)過第一偏振單元130、230、330、530、930和1130的光成像。成像元件陣列40布置在相機(jī)主體11中。在上述配置中,入瞳被定位為比圖像形成透鏡23更靠近相機(jī)主體。成像裝置形成數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)或攝像放像機(jī)。除了成像元件陣列40之外,相機(jī)主體11還包括圖像處理單元12和圖像存儲單元13?;谟沙上裨嚵?0轉(zhuǎn)換的電信號產(chǎn)生右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)。成像元件陣列40由電荷耦合器件(CXD)或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器實現(xiàn)。圖像處理單元12將從成像元件陣列40輸出的電信號轉(zhuǎn)換為右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù),并將這些圖像數(shù)據(jù)記錄在圖像存儲單元13中。第一偏振單元130、230、330、430、930和1130布置在透鏡系統(tǒng)20的光圈單元22附近。具體地,第一偏振單元130、230、330、430、930和1130布置在更靠近光圈單元22的位置處,只要第一偏振單元不阻礙光圈單元22的激活即可。如上所述,當(dāng)入射在透鏡系統(tǒng)20上的光首先變?yōu)槠叫泄獠⑶易罱K會聚(成像)在成像元件41上時,在平行光的狀態(tài)下,第一偏振單元130、230、330、430、930和1130布置在透鏡系統(tǒng)20的一部分中。
在根據(jù)第一實施例的成像裝置110中,第一偏振單元130包括第一區(qū)域131和第二區(qū)域132。具體地,第一偏振單元130的外部形狀是圓形,并且第一區(qū)域131和第二區(qū)域132的每個具有占據(jù)了第一偏振單元130的一半的半月形的外形。第一區(qū)域131和第二區(qū)域132的邊界線沿著第二方向延伸。通過組合兩個偏振濾光片形成的第一偏振單元130將入射光的偏振狀態(tài)分離為兩個不同的偏振狀態(tài)。如上所述,第一偏振單元130使用雙側(cè)對稱偏振器配置,并產(chǎn)生彼此垂直的線性方向的偏振、或者在相對于相機(jī)的直立狀態(tài)在左右兩個位置彼此相反的旋轉(zhuǎn)方向的偏振。第一區(qū)域131是關(guān)于要被右眼觀看的對象的圖像(將被右眼接收的光)進(jìn)行偏振的濾光片。同時,第二區(qū)域132是關(guān)于要被左眼觀看的對象的圖像(要被左眼接收的光)進(jìn)行偏振的濾光片。在根據(jù)第一實施例的成像裝置110中,使用偏振器配置第一區(qū)域131和第二區(qū)域132的每個。(由空心箭頭示出的)第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場的方向與(由空心箭頭示出的)第二區(qū)域經(jīng)過光1^2的電場的方向垂直(參見圖1B)。在第一實施例中,第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向平行于第一方向。具體地,第一區(qū)域經(jīng)過光L1主要具有P波(TM波)作為偏振分量,并且第二區(qū)域經(jīng)過光L2主要具有S波(TE波)作為偏振分量。第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向平行于(由空心箭頭示出的)第三區(qū)域經(jīng)過光L3的電場的方向,并且第二區(qū)域經(jīng)過光L2的電場方向平行于(由空心箭頭示出的)第四區(qū)域經(jīng)過光L4的電場的方向(參見圖1C)。每個偏振器的消光比是3或更大,具體地是10或更大。
在根據(jù)第一實施例的成像裝置110中,第一偏振單元130的外部形狀被配置為具有半徑r=10_的圓形。第一區(qū)域131和第二區(qū)域132的每個形成為具有占據(jù)第一偏振單元130的一半的半月形狀。因此,第一區(qū)域131的重心點BC1和第二區(qū)域132的重心點BC2之間的距離是[(8r)/3 ] = 8. 5mm。如作為線柵偏振器67的布置狀態(tài)的示意部分截面圖的圖3A以及作為其示意圖的圖3B所示,通過在提供在硅半導(dǎo)體基板60中的光電轉(zhuǎn)換元件61上堆疊第一平坦膜62、濾色片63、芯片上透鏡64、第二平坦膜65、無機(jī)絕緣基礎(chǔ)層66和線柵偏振器67來形成成像元件41。線柵偏振器67形成第三區(qū)域151和第四區(qū)域152的每個。在圖3B中,通過實線示出像素的邊界區(qū)域。形成線柵偏振器67的多條線68的延伸方向平行于第一方向或第二方向。具體地,在形成第三區(qū)域151的線柵偏振器67A中,線68A的延伸方向平行于第二方向。在形成第四區(qū)域152的線柵偏振器67B中,線68B的延伸方向平行于第一方向。線68的延伸方向變?yōu)榫€柵偏振器67中的光吸收軸,并且與線68的延伸方向垂直的方向變?yōu)榫€柵偏振器67中的光傳輸軸。在根據(jù)第一實施例的成像方法中,通過經(jīng)過第三區(qū)域151并到達(dá)成像元件41的第一區(qū)域經(jīng)過光L1在成像元件41中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像數(shù)據(jù)的電信號。另外,通過經(jīng)過第四區(qū)域152并到達(dá)成像元件41的第二區(qū)域經(jīng)過光L2在成像元件41中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像數(shù)據(jù)的電信號。在時間序列上同時或交替地輸出這些電信號。圖像處理單元12關(guān)于輸出的電信號(從成像元件陣列40輸出的用于獲得右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)的電信號)執(zhí)行圖像處理,并且將這些電信號作為右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)記錄在圖像存儲單元13中。如圖2A和2B中示意性示出的,透鏡系統(tǒng)20的透鏡聚焦在方形對象A上。另外,圓形對象B被定位為比對象A更靠近透鏡系統(tǒng)20。在聚焦方形對象的狀態(tài)下,在成像元件陣列40上形成方形對象A的圖像。在不聚焦對象的狀態(tài)下,在成像元件陣列40上形成圓形對象B的圖像。在圖2A所示的例子中,在成像元件陣列40上,在離對象A的右側(cè)一距離( + AX)的位置處形成對象B的圖像。同時,在圖2B所示的例子中,在成像元件陣列40上,在離對象A的左側(cè)一距離(-AX)的位置處形成對象B的圖像。因此,距離(2X AX)變?yōu)殛P(guān)于對象B的深度的信息。即,被定位為比對象A更靠近成像裝置的對象的模糊(blur)量和模糊方向變得不同于被定位為更遠(yuǎn)離成像裝置的對象的模糊量和模糊方向,并且對象B的模糊量根據(jù)對象A和對象B之間的距離而不同。另外,可以獲得其中第一偏振單元130中的第一區(qū)域131和第二區(qū)域132的形狀的重心位置之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度的立體圖像。即,可以基于公知的方法根據(jù)按上述方式獲得的右眼圖像(參見圖2C的示意圖)和左眼圖像(參見圖2D的示意圖)獲得立體圖像。如果將右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)相互合成,則可以獲得的正常的二維(平面)圖像而不是立體圖像。如作為概念圖的圖4中所示,在第一實施例中,成像元件陣列40具有拜耳布置,并且一個像素包括四個成像元件(一個用于接收紅光的紅色成像元件R、一個用于接收藍(lán)光的藍(lán)色成像元件B以及兩個用于接收綠光的綠色成像元件G)。關(guān)于在第二方向上延伸的一列的像素組布置第三區(qū)域151。同樣,關(guān)于在第一方向上與該像素組相鄰并且在第二方向上延伸的一列的像素組布置第四區(qū)域152。第三區(qū)域151和第四區(qū)域152沿著第一方向交替布置。第三區(qū)域151和第四區(qū)域152整體在第二方向上延伸。但是,沿第一方向和第二方向的第三區(qū)域151和第四區(qū)域152的單元長度等于成像元件41沿第一方向和第二方向的長度。通過此配置,沿著第一方向交替地產(chǎn)生基于主要具有P波分量的光并且在第二方向上延伸的條形圖像(右眼圖像)和基于主要具有S波分量的光并且在第二方向上延伸的條形圖像(左眼圖像)。在圖4中,在第三區(qū)域151中繪出縱向線,并且在第四區(qū)域152中繪出橫向線??v向線和橫向線示意性示出線柵偏振器67A和67B的線。如上所述,沿著第一方向在缺失(missing)狀態(tài)下產(chǎn)生用于獲得右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)的電信號。因此,圖像處理單元12關(guān)于該電信號執(zhí)行去馬賽克處理以及基于超分辨率處理的差值處理以產(chǎn)生右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù),由此最終產(chǎn)生右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)。例如,可以使用用于通過立體匹配從左眼圖像數(shù)據(jù)和右眼圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生視差圖的視差檢測技術(shù)以及用于基于該視差圖控制視差的視差控制技術(shù),來加重視差或者可以使視差變得適當(dāng)。圖5是例示用于關(guān)于從成像元件獲得的電信號執(zhí)行去馬賽克處理并獲得信號值的圖像處理(馬賽克處理)的、具有拜耳布置的成像元件的概念圖。圖5例示其中產(chǎn)生左眼圖像中的關(guān)于綠色成像元件的信號值的情況的例子。在正常的去馬賽克處理中,通常使用相同顏色的周圍成像元件的電信號的平均值。但是,如在第一實施例中所述,在交替地重復(fù)用于獲得右眼圖像數(shù)據(jù)的像素組(像素列)和用于獲得左眼圖像數(shù)據(jù)的像素組(像素列)的情況下,如果不改變地使用周圍成像元件的電信號的平均值,則可能不能獲得原始圖像。因此,在考慮右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)中的哪個對應(yīng)于要涉及的成像元件的電信號之后,執(zhí)行去馬賽克處理。在拜耳布置中,假設(shè)紅色成像元件R被布置在位置(4,2 )。此時,為了產(chǎn)生對應(yīng)于位置(4,2)的綠色成像元件信號值g’,進(jìn)行由以下表達(dá)式表示的操作。g 4,2_ ( , 1+^4,3+ 2+ , 5 X W3) / (3. 0+W3)
在此情況下,左側(cè)的g’ i;J示出在位置(i,j)處的綠色成像元件信號值。另外,右側(cè)的gi,j示出在位置(i,j)處的綠色成像元件的電信號的值。另外,“3. 0”示出與在從關(guān)注的成像元件G4.2到相鄰成像元和G5.2的距離(W1)分別是“1.0”時,通過將其倒數(shù)(inverse number)設(shè)置為權(quán)重并計算權(quán)重的總和而獲得的值對應(yīng)的值。同樣,W3是關(guān)于距離相應(yīng)的成像元件達(dá)三個成像元件的成像元件G4.5的電信號的值的權(quán)重。在此情況下,評3是“1/3”。以上表達(dá)式的一般化變?yōu)橐韵卤磉_(dá)式。在其中i是偶數(shù)的情況下(與紅色成像元件R的位置對應(yīng)的綠色成像元件G的信號值)g,i, J= (gi, w X W^gi, J+1X W^gitl, J X W^gi, J+3 X W3) / (W1X 3. 0+ff3)在其中i是奇數(shù)的情況下(與藍(lán)色成像元件B的位置對應(yīng)的綠色成像元件G的信號值)g,i, J= (gi, X W1+gi’ J+1X Wi+gH, J X W^gi, J_3X W3) / (W1X 3. 0+ff3)在此情況下,滿足W1=L 0并且W3=l/3??梢园磁c上述情況相同的方式關(guān)于紅色成像元件R和藍(lán)色成像元件B執(zhí)行去馬賽克處理??梢酝ㄟ^去馬賽克處理獲得在每個成像元件的位置處的成像元件信號值。但是,在此步驟中,信號進(jìn)入缺失狀態(tài),如上所述。為此原因,關(guān)于其中沒有成像元件信號值的區(qū)域,應(yīng)該通過插值產(chǎn)生成像元件信號值。作為插值方法,可以使用諸如使用相鄰成像元件的電信號的值的相加平均值的方法的公知的方法??梢耘c去馬賽克處理并行地執(zhí)行插值處理。因為在第二方向安全地維持了圖像質(zhì)量,所以諸如整個圖像的分辨率降低的圖像質(zhì)量惡化相對小。在第一實施例中,因為可以使用一組第一偏振單元130和第二偏振單元150以及一個透鏡系統(tǒng)20配置成像裝置110,因此可以同時產(chǎn)生橫向上分開的兩個不同的圖像,并且可以提供具有單眼簡單配置并具有小數(shù)量的結(jié)構(gòu)元件的小成像裝置。因為不需要兩組透鏡和偏振濾光片的組合,所以在變焦、光圈單元、聚焦和會聚角中不發(fā)生偏差或差別。因為雙目視差的基線長度相對短,所以可以獲得自然的立體效果。如果第一偏振單元130被配置為可移除,則可以容易地獲得二維圖像和三維圖形。[第二實施例]第二實施例是第一實施例的修改。在第一實施例中,第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向平行于第一方向。同時,在第二實施例中,第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向與第一方向形成45度角。在根據(jù)第二實施例的成像裝置中包括的第一偏振單元230和第二偏振單元250的偏振狀態(tài)示意性例示在圖6A和6B中。在圖7中例示具有拜耳布置的成像元件陣列40的概念圖。即使在第二實施例中,在成像元件陣列40中,一個像素也包括四個成像元件(一個用于接收紅光的紅色成像元件R、一個用于接收藍(lán)光的藍(lán)色成像元件B以及兩個用于接收綠光的綠色成像元件G)。關(guān)于在第二方向上延伸的一列的像素組布置第三區(qū)域251。同樣,關(guān)于在第一方向上與該像素組相鄰并且在第二方向上延伸的一列的像素組布置第四區(qū)域252。第三區(qū)域251和第四區(qū)域252沿著第一方向交替布置。第三區(qū)域251和第四區(qū)域252整體在第二方向上延伸。但是,第三區(qū)域251和第四區(qū)域252的單元長度等于一個成像元件的長度。通過此配置,沿著第一方向交替地產(chǎn)生基于主要具有P波分量的光并且在第二方向上延伸的條形圖像(右眼圖像)和基于主要具有S波分量的光并且在第二方向上延伸的條形圖像(左眼圖像)。在圖7中,在第三區(qū)域251和第四區(qū)域252中繪出斜線。這些斜線示意性示出線柵偏振器的線。除了以上所述的部分配置之外,根據(jù)第二實施例的成像裝置的配置與根據(jù)第一實施例的成像裝置110的配置相同。因此,省略對成像裝置的配置的重復(fù)說明。根據(jù)第二實施例的成像裝置的配置可應(yīng)用于以下所述的根據(jù)第三到第十一實施例的成像裝置。[第三實施例]第三實施例也是第一實施例的修改。在根據(jù)第三實施例的成像裝置中,在第一偏振單元330中,在第一區(qū)域331和第二區(qū)域332之間提供中心區(qū)域333,并且已經(jīng)經(jīng)過中心區(qū)域333的中心區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不從在入射在中心區(qū)域333上之前的光的偏振狀態(tài)改變。即,中心區(qū)域333與偏振無關(guān)。同時,當(dāng)入射光經(jīng)過第一偏振單元時,光量與光譜特性和消光比成比例地降低,并且其亮度變暗。在此情況下,消光比是要被偏振器選擇并通過的光量和未被偏振器選擇的和要被反射或吸收的漏光量的比率。具體地,在以消光比10使P波分量經(jīng)過的偏振器的情況下,關(guān)于P波分量的入射自然光的強(qiáng)度100 S波分量=50:50,該偏振器以P波分量S波分量的比率=50:5的消光比透過該光。在以消光比⑴使P波分量經(jīng)過的偏振器的情況下,偏振器完全透過P波分量,并且全部反射S波分量或者完全吸收S波分量,并且不透過S波分量。為此原因,當(dāng)一般自然光入射時,其亮度變?yōu)榇蠹s1/2。即使在經(jīng)過圖1B和IC中所示的第一偏振單元130和第二偏振單元150的每個的光量中的透射損失是0,光量也可能變?yōu)樵谌肷湓诘谝黄駟卧?30上之前的光量的25%。當(dāng)經(jīng)過第一區(qū)域和第二區(qū)域的光被合成并且以非分離的狀態(tài)入射在成像元件陣列40上時,雙目視差的基線長度與合成比成比例地降低。在完全合成的狀態(tài)下,左眼圖像和右眼圖像變?yōu)橄嗤膱D像,沒有視差,并且不能觀看到立體圖像。在第一偏振單元330的中心區(qū)域333,光強(qiáng)度強(qiáng)。但是,視差量小。因此,如果采用根據(jù)第三實施例的第一偏振單元330,則可以在成像元件陣列409接收的光強(qiáng)度增加時確保雙目視差的足夠基線長度。如作為第一偏振單元330的示意圖的圖8A中所示,當(dāng)?shù)谝黄駟卧?30的外部形狀被配置為圓形時,中心區(qū)域333的形狀可以被配置為圓形,并且第一區(qū)域331和第二區(qū)域332的每個的形狀可以配置為圍繞該中心區(qū)域333并且具有180度的中心角的扇形。或者,如作為第一偏振單元330的示意圖的圖8B和8C中所示,中心區(qū)域333的形狀可以配置為菱形或者方形,并且第一區(qū)域331和第二區(qū)域332的每個的形狀可以配置為與圍繞中心區(qū)域333并且具有180度的中心角的扇形類似的形狀?;蛘?,如作為第一偏振單元330的示意圖的圖8D所示,第一區(qū)域331、中心區(qū)域333和第二區(qū)域332的形狀可以配置為沿著第二方向延伸的條形。除了以上所述的部分配置之外,根據(jù)第三實施例的成像裝置的配置與根據(jù)第一實施例的成像裝置110的配置相同。因此,省略對根據(jù)第三實施例的成像裝置的配置的重復(fù)說明。根據(jù)第三實施例的成像裝置的配置可應(yīng)用于以下描述的根據(jù)第四到第十一實施例的成像裝置。[第四實施例]第四實施例也是第一實施例的修改。圖9中例示了根據(jù)第四實施例的成像裝置410的概念圖。在根據(jù)第四實施例的成像裝置410中,四分之一波片(入/4波片)433被布置在第一偏振單元430的光入射側(cè)。由此,可以防止產(chǎn)生所謂的雙眼競爭。四分之一波片433可以可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)中提供的濾光片安裝部分。已經(jīng)經(jīng)過四分之一波片433的光的偏振方向成直線(線偏振狀態(tài))。在光經(jīng)過第一區(qū)域131和第三區(qū)域151并到達(dá)成像元件陣列40時獲得的圖像、以及在光經(jīng)過第二區(qū)域132和第四區(qū)域152并到達(dá)成像元件陣列40時獲得的圖像中,在反射P波分量但是吸收S波分量的對象的部分的圖像之間不產(chǎn)生大的差別,并且可以防止產(chǎn)生雙眼競爭。根據(jù)第四實施例的成像裝置410的配置可應(yīng)用于以下描述的根據(jù)第六到第八實施例的成像裝置。在第一實施例或者第二實施例中所述的成像裝置中,優(yōu)選四分之一波片433的快軸與第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角(具體地,45度角或者45度±10度的角)。[第五實施例]第五實施例也是第一實施例的修改。圖1OA中例示了根據(jù)第五實施例的成像裝置510的概念圖,并且在圖1OB和IOC中分別例不了第一偏振單兀和第二偏振單兀的偏振狀態(tài)的示意圖。在根據(jù)第五實施例的成像裝置510中,為了防止產(chǎn)生雙眼競爭,具有a度的偏振軸的偏振片534被布置在第一偏振單元530的光入射側(cè)。使用第一波片配置第一區(qū)域531,使用第二波片配置第二區(qū)域,并且第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向與第二區(qū)域經(jīng)過光L2的電場方向垂直。具體地,a的值是45度,使用半波片(+X/2波片)配置形成第一區(qū)域531的第一波片,并且使用相位差與形成第一波片的半波片不同的半波片(-X/2波片)配置形成第二區(qū)域532的第二波片。由此,第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向變得平行于第一方向,并且第二區(qū)域經(jīng)過光L2的電場方向變得平行于第二方向。偏振片534固定在透鏡系統(tǒng)上。即使在根據(jù)第五實施例的成像裝置510中,可以有效地防止產(chǎn)生雙眼競爭。根據(jù)第五實施例的成像裝置510的配置可應(yīng)用于以下描述的根據(jù)第六到第十一實施例的成像裝置。[第六實施例]第六實施例也是第一實施例的修改。在第六實施例中,已經(jīng)研究了消光比和視差之間的關(guān)系。即,當(dāng)將橫向分離的圖像彼此合成時,為了知道視差變得消失即觀察不到立體圖像時的圖像合成比,在消光比從消光比=m(其中串?dāng)_比是0%并且左眼圖像和右眼圖像彼此完全分離的狀態(tài))改變到消光比=1 (其中串?dāng)_比是50%、左眼圖像和右眼圖像完全彼此合成并且左眼圖像和右眼圖像是相同的圖像的狀態(tài))時進(jìn)行合成圖像仿真。結(jié)果,隨著消光比從消光比=⑴改變到消光比=3 (串?dāng)_比是25%)和消光比=10 (串?dāng)_比是10%),左眼圖像和右眼圖像之間的差減小,并且在消光比I時左眼圖像和右眼圖像相同。根據(jù)仿真結(jié)果,已經(jīng)確定偏振器的消光比優(yōu)選是3或更大。[第七實施例]第七實施例也是第一實施例的修改。在第七實施例中,已經(jīng)計算了線柵偏振器的規(guī)格和消光比之間的關(guān)系。具體地,在圖1lA中例示了形成線柵偏振器的線的間距、入射光的波長(、)和消光比之間的關(guān)系。線的寬度被設(shè)置為線的間距的1/3,線的高度被設(shè)置為150nm,并且線的長度被設(shè)置為°o。在圖1lA中,曲線“A”示出在間距是150nm的情況下的數(shù)據(jù),曲線“B”示出間距是175nm的情況下的數(shù)據(jù),曲線“C”示出間距是200nm的情況下的數(shù)據(jù),曲線“D”示出間距是250nm的情況下的數(shù)據(jù),并且曲線“E”示出間距是300nm的情況下的數(shù)據(jù)。圖1lB中例示形成線柵偏振器的高度、入射光的波長(\ )和消光比之間的關(guān)系。線的寬度被設(shè)置為50nm,線的長度被設(shè)置為⑴,并且線的間距被設(shè)置為150nm。在圖1lB中,曲線“A”示出高度是250nm的情況下的數(shù)據(jù),曲線“B”示出高度是200nm的情況下的數(shù)據(jù),曲線“C”示出高度是150nm的情況下的數(shù)據(jù),并且曲線“D”示出高度是IOOnm的情況下的數(shù)據(jù)。在圖1lC中例示形成線柵偏振器的線的(寬度/間距)、入射光的波長(\ )和消光比之間的關(guān)系。線的寬度被設(shè)置為50nm,線的高度被設(shè)置為150nm,并且線的長度被設(shè)置為⑴。在圖1lC中,曲線“A”示出(寬度/間距)的值是0. 50的情況下的數(shù)據(jù),并且曲線“B”示出(寬度/間距)的值是0. 33的情況下的數(shù)據(jù)。根據(jù)圖11A,已經(jīng)確定線的間距優(yōu)選是200nm或更小,線的高度優(yōu)選是5Xl(T8m(50nm)或更大,線的(寬度/間距)的值優(yōu)選是0. 33或更大,以便將消光比維持在10或更大。線的數(shù)量優(yōu)選是10或更大。在圖12中例示了在兩條線的長度、入射光的波長(入)和消光比之間的關(guān)系。線的寬度被設(shè)置為50nm,線的高度被設(shè)置為150nm,并且線的間距被設(shè)置為比線的寬度大三倍。在圖12中,曲線“A”示出長度是Iym的情況下的數(shù)據(jù),曲線“B”示出長度是的情況下的數(shù)據(jù),曲線“C”示出長度是3 y m的情況下的數(shù)據(jù),曲線“D”示出長度是4 y m的情況下的數(shù)據(jù),曲線“E”示出長度是5 y m的情況下的數(shù)據(jù),曲線“F”示出長度是6 y m的情況下的數(shù)據(jù),并且曲線“G”示出長度是⑴的情況下的數(shù)據(jù)。根據(jù)圖12,已經(jīng)確定線的長度被設(shè)置為2 y m或更大,優(yōu)選3 u m或更大,以便將消光比維持在10或更大。另外,從容易匹配的觀點,已經(jīng)確定形成線的材料優(yōu)選是鋁或鋁合金。[第八實施例]
第八實施例也是第一實施例的修改。如作為具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖的圖13中所示,在根據(jù)第八實施例的成像裝置中,沿著第一方向關(guān)于N個像素(N是2"并且n是I到5的自然數(shù),具體地,在第八實施例中n=3)布置一個第三區(qū)域151和一個第四區(qū)域152。基于根據(jù)從經(jīng)過第三區(qū)域151的第一區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號、和經(jīng)過第四區(qū)域152的第二區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號、以及來自形成成像元件陣列40的所有成像元件41的電信號產(chǎn)生的視差量的深度圖(深度信息),獲得用于獲得右眼圖像的電信號和用于獲得左眼圖像的電信號。但是,在此情況下,可以使用公知的方法。另外,可以基于所有電信號進(jìn)行去馬賽克處理,包括其中布置了第三區(qū)域和第四區(qū)域的所有成像元件以及其中未布置第三區(qū)域和第四區(qū)域的所有成像元件,并且可以通過超分辨率處理對已經(jīng)被稀疏的其中布置了第三區(qū)域和第四區(qū)域的成像元件的列的部分插值,并且可以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。深度圖的圖像質(zhì)量/像素數(shù)相對圖像的圖像質(zhì)量/像素數(shù)可能不是1:1。原因如下。在大多數(shù)的拍攝情景下,每個對象與像素分辨率相比充分大,并且等于圖像的像素分辨率的距離信息分辨率不是必需的,只要不存在具有與每個對象中的像素分辨率相同的精細(xì)度的距離差即可。在圖14中例示了根據(jù)第八實施例的成像裝置的修改中具有拜耳布置的成像元件陣列的概念圖。在此情況下,可以沿著第二方向關(guān)于兩個像素布置一個第三區(qū)域151和一個第四區(qū)域152。在圖14所示的例子中,第三區(qū)域151和第四區(qū)域152按Z字形(成方格的形狀)布置。即,第三區(qū)域151沿著第一方向在第三區(qū)域151的一個邊界處與第四區(qū)域152相鄰。但是,第三區(qū)域151在第三區(qū)域151的另一邊界處不與第四區(qū)域152相鄰。[第九實施例]第九實施例是根據(jù)第一到第三實施例以及第五到第八實施例的成像裝置的修改。在圖15A中例示了根據(jù)第九實施例的成像裝置的概念圖,在圖15B中例示了四分之一波片的概念圖,在圖15C中例示了第一偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖,以及在圖1 中例示了偏振單元(第二偏振單元)的偏振狀態(tài)的示意圖。在根據(jù)第九實施例的成像裝置910中,在第一偏振單元930的入射光側(cè)提供四分之一波片933。四分之一波片933的(由圖15B、16A、16D和16E中的黑色箭頭示出的)快軸與第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向形成預(yù)定角度。第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向與第三區(qū)域經(jīng)過光L3的電場方向平行,并且第二區(qū)域經(jīng)過光L2的電場方向與第四區(qū)域經(jīng)過光L4的電場方向平行。在此情況下,預(yù)定角度是45度或45度±10度。這可應(yīng)用于以下描述。第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直。第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向平行(參見圖15 D),或者第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與第一方向形成45度角(參見圖16C)。四分之一波片933具有與鏡頭的光圈片類似的配置,并且布置在透鏡系統(tǒng)20中。第一偏振單元930可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)20,并且四分之一波片933也可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)20。四分之一波片933被布置為與第一偏振單元930相鄰。在圖15A中,從入射光側(cè)依次例示四分之一波片933和第一偏振單元930。但是,在某些情況下,從入射光側(cè)可以依次布置第一偏振單兀930和四分之一波片933??梢詮娜肷涔鈧?cè)依次布置四分之一波片933和第一偏振單兀930,并且可以將四分之一波片933和第一偏振單兀930布置在透鏡系統(tǒng)中,以便可以成像三維圖像(立體圖像)?;蛘撸谝黄駟卧?30可以布置在透鏡系統(tǒng)中并且四分之一波片933可以從透鏡系統(tǒng)移除,以便可以成像三維圖像(立體圖像)。四分之一波片933可以布置在透鏡系統(tǒng)中并且第一偏振單元930可以從透鏡系統(tǒng)移除,以便可以成像二維圖像。同時,從入射光側(cè)可以依次布置第一偏振單元930和四分之一波片933,第一偏振單元930可以布置在透鏡系統(tǒng)中,并且四分之一波片933可以從透鏡系統(tǒng)移除,以便可以成像三維圖像(立體圖像)。四分之一波片933可以布置在透鏡系統(tǒng)中并且第一偏振單元930可以從透鏡系統(tǒng)移除,以便可以成像二維圖像。在圖15B中,由在右上45度方向上延伸的黑色箭頭示出的四分之一波片933的快軸的延伸方向不限于右上45度方向,并且快軸可以在左上45度方向上延伸。在圖16A、16B和16C中分別例示了根據(jù)第九實施例的成像裝置中的四分之一波片的概念圖、第一偏振單元的偏振狀態(tài)的修改以及偏振單元(第二偏振單元)的偏振狀態(tài)的修改。此例子是圖6中所示的第二實施例的修改。當(dāng)?shù)谝黄駟卧?30從透鏡系統(tǒng)20移除并且用戶試圖成像正常的二維圖像時,如果入射在成像裝置上的光包括線偏振光,則在經(jīng)過第三區(qū)域151和251的光的強(qiáng)度和經(jīng)過第四區(qū)域152和252的光的強(qiáng)度之間可能產(chǎn)生差別,并且在獲得的二維圖像中可能產(chǎn)生條紋形光的陰影。在根據(jù)第九實施例的成像裝置中,因為裝配了其快軸與第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度(具體地45度或者45度±10度)的四分之一波片933,入射在四分之一波片933上的線偏振光變?yōu)閳A偏振狀態(tài)下的光并且從四分之一波片933發(fā)射。因此,在經(jīng)過第三區(qū)域151和251的光的強(qiáng)度和經(jīng)過第四區(qū)域152和252的光的強(qiáng)度之間很少產(chǎn)生差別,并且在獲得的二維圖像中不產(chǎn)生條紋形光的陰影。[第十實施例]第十實施例是第九實施例的修改。如作為根據(jù)第十實施例的成像裝置中的四分之一波片的概念圖的圖16D或16E中所示,在第十實施例中,四分之一波片933包括沿著第二方向布置的第一四分之一波片933A和第二四分之一波片933B。第一四分之一波片933A和第二四分之一波片933B彼此結(jié)合在一起。第一四分之一波片933A的快軸與第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度,并且第二四分之一波片933B的快軸與第一四分之一波片933A的快軸垂直。換句話說,第二四分之一波片933B的快軸平行于第一四分之一波片933A的慢軸。在此情況下,預(yù)定角度是45度或45度±10度。圖16D中所示的例子是圖15B中所示的例子的修改,并且圖16E中所示的例子是圖16B中所示的例子的修改。除了上述的部分配置之外,根據(jù)第十實施例的成像裝置的配置與根據(jù)第九實施例的成像裝置的配置相同。因此,省略對成像裝置的配置的重復(fù)說明。通過使用第一四分之一波片933A和第二四分之一波片933B配置四分之一波片933,在經(jīng)過第三區(qū)域151和251的光的強(qiáng)度和經(jīng)過第四區(qū)域152和252的光的強(qiáng)度之間很少產(chǎn)生差別。在圖16D和16E所示的例子中,四分之一波片包括沿著第二方向布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片。但是,四分之一波片可以包括沿著第一方向而不是第二方向布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片。[第^^一實施例]第十一實施例涉及根據(jù)本公開的第二方面的成像裝置和成像方法,更具體地,涉及將對象成像為立體圖像的成像裝置和成像方法。在圖17A中例示根據(jù)第十一實施例的成像裝置的概念圖,并且在圖17B和17C中分別例示第一偏振單元和第二偏振單元的偏振狀態(tài)的示意圖。根據(jù)第i^一實施例的成像裝置1110包括(A)第一偏振單元1130,對來自對象的光偏振;(B)透鏡系統(tǒng)20,匯聚來自第一偏振單元1130的光;以及(C)成像元件陣列40,具有在第一方向(水平方向和X軸方向)和與第一方向垂直的第二方向(垂直方向和Y軸方向)的矩陣中布置的成像元件41、布置在光入射側(cè)的第二偏振單元1150,并將透鏡系統(tǒng)20會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號。 第一偏振單元1130具有沿著第一方向(水平方向和X軸方向)布置的第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132。已經(jīng)經(jīng)過第一區(qū)域1131的第一區(qū)域經(jīng)過光L1的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第二區(qū)域1132的第二區(qū)域經(jīng)過光L2的偏振狀態(tài)。第二偏振單兀1150具有沿著第一方向(水平方向和X軸方向)交替布置并在第二方向(垂直方向和Y軸方向)上延伸的多個第三區(qū)域1151和多個第四區(qū)域1152。已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光L3處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光L4處于非偏振狀態(tài)(即,第一區(qū)域經(jīng)過光L1和第二區(qū)域經(jīng)過光L2被合成的狀態(tài))。第一區(qū)域經(jīng)過光L1經(jīng)過第三區(qū)域1151并到達(dá)成像元件41,并且第一區(qū)域經(jīng)過光L1和第二區(qū)域經(jīng)過光L2經(jīng)過第四區(qū)域1152并到達(dá)成像元件41,由此成像圖像以獲得其中第一區(qū)域1131的重心點BC/和第一偏振單元1130的重心點BCc/之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度的立體圖像。即使在根據(jù)第i^一實施例的成像裝置1110中,第一偏振單元1130包括第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132。具體地,第一偏振單元1130的外形是圓形,并且第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132的每個具有占據(jù)第一偏振單元1130的一半的半月形的外形。第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132的邊界線沿著第二方向延伸。通過組合兩個偏振濾光片形成的第一偏振單元1130將入射光的偏振狀態(tài)分離為兩個不同的偏振狀態(tài)。如上所述,使用雙側(cè)對稱偏振器配置第一偏振單元1130,并且第一偏振單元1130產(chǎn)生彼此垂直的線性方向的偏振、或者關(guān)于相機(jī)的直立狀態(tài)在左右兩個位置彼此相反的旋轉(zhuǎn)方向的偏振。第一區(qū)域1131是關(guān)于要被右眼觀看的對象的圖像(將被右眼接收的光)進(jìn)行偏振的濾光片。第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132是關(guān)于要被左眼觀看的對象的圖像(要被左眼接收的光)進(jìn)行偏振的濾光片。第一偏振單元1130可以具有與第一實施例中描述的第一偏振單元130的配置基本相同的配置。第三區(qū)域1151具有與第一實施例中描述的配置基本相同的配置,已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域1151的第三區(qū)域經(jīng)過光L3處于偏振狀態(tài),并且第一區(qū)域經(jīng)過光L1的電場方向與(空心箭頭示出的)第三區(qū)域經(jīng)過光L3的電場方向平行。偏振器的消光比是3或更大,具體地是10或更大。使用線柵偏振器配置第三區(qū)域1151,并且線的延伸方向與第二方向平行。因此,形成線柵偏振器的線的長度的最大值是第二方向布置的像素的長度。線柵偏振器的長度和消光比之間的關(guān)系如第七實施例中所述。在第十一實施例中,因為可以充分增加形成線柵偏振器的線的程度,所以可以增加消光比的值,并且可以實現(xiàn)左眼圖像和右眼圖像的高分辨率。同時,在第四區(qū)域1152中不布置偏振器。在根據(jù)第i^一實施例的成像裝置1110中,第一偏振單元1130的外形被配置為具有半徑r = IOmm的圓形。第一區(qū)域1131和第二區(qū)域1132的每個被形成為具有占據(jù)第一偏振單元1130的一半的半月形。因此,第一區(qū)域1131的重心點BC/和第一偏振單元1130的重心點BC。’之間的距離是[(4r) / (3 ) ] =4. 3mm。
在根據(jù)第i^一實施例的成像方法中,通過經(jīng)過第三區(qū)域1151并到達(dá)成像元件41的第一區(qū)域經(jīng)過光L1,在成像元件41中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像和右眼圖像的一個圖像(具體地,右眼圖像,即,第十一實施例中的右眼圖像數(shù)據(jù))的電信號(第一電信號)。另外,通過經(jīng)過第四區(qū)域1152并到達(dá)成像元件41的第一區(qū)域經(jīng)過光L1和第二區(qū)域經(jīng)過光L2,在成像元件41中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像和右眼圖像的另一圖像(具體地,左眼圖像,即在第十一實施例中的左眼圖像數(shù)據(jù))的電信號(第二電信號)。電信號(第一和第二電信號)在時間序列中同時或者交替輸出。圖像處理單元12關(guān)于輸出的電信號(從成像元件陣列40輸出的用于獲得右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)的電信號)執(zhí)行圖像處理,并且這些電信號作為獲得的右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)被記錄圖像存儲單元13中。如果右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)被合成,則可以獲得正常的二維(平面)圖像而不是立體圖像。 成像元件陣列40可以具有與每個實施例中描述的拜耳布置相同的拜耳布置,并且可以使用與第一實施例中描述的方法相同的方法來進(jìn)行圖像處理單元12中的右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。在第二到第十實施例中描述的配置可應(yīng)用于第十一實施例。即使在第i^一實施例中,因為可以使用一組第一偏振單元1130和第二偏振單元1150以及一個透鏡系統(tǒng)20來配置成像裝置1110,所以可以同時產(chǎn)生橫向分離的兩個不同的圖像,并且可以提供具有單眼簡單配置以及具有少量結(jié)構(gòu)元件的小成像裝置。因為不需要兩組透鏡和偏振濾光片的組合,所以在變焦、光圈單元、聚焦和會聚角中不發(fā)生偏差或差另IJ。因為雙目視差的基線長度相對短,所以可以獲得自然的立體效果。如果偏振單元1130被配置為可移除,則可以容易地獲得二維圖像和三維圖像。[第十二實施例]以下描述的第十二實施例或第十三實施例涉及透鏡系統(tǒng)。在第十二實施例或者第十三實施例中,如作為示意部分截面圖的圖18A和18B中所示,透鏡系統(tǒng)包括單聚焦透鏡80和90以及分別布置在單聚焦透鏡80和90的前表面或前側(cè)(對象側(cè))的光圈單元86和96。光圈單元86和96分別布置在單聚焦透鏡80和90的前表面(對象側(cè))上。即,使用前光圈單聚焦透鏡配置光圈單元86和96。第一偏振單元130布置在透鏡系統(tǒng)的光圈單元86和96的附近。第一偏振單元130可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)。單聚焦透鏡80和90的每個可以作為整體相對于成像元件陣列40在前后方向上移動,即單聚焦透鏡80和90的每個包括用于拖動整個組的機(jī)構(gòu),并且示出通過該機(jī)構(gòu)的自動聚焦功能。布置得比光圈單元86和96更靠近對象的第一偏振單元1130和單聚焦透鏡80與90之間的最短距離是0. 6mm或更小,具體地從0. 05到0. 6mmo在以下描述的第十二實施例或者第十三實施例中,具有第二偏振單元150(未在圖18A和18B中示出)的成像元件陣列40被安裝到基座70。其中提供第一偏振單元1130和開孔(在圖18A和18B中僅例示了第一偏振單元130)的組件被安裝到旋轉(zhuǎn)/支撐組件71,并且旋轉(zhuǎn)/支撐組件71被安裝到基座70。其中提供第一偏振單元和開孔的組件被安裝到與透鏡系統(tǒng)的光軸平行的旋轉(zhuǎn)軸(盡管旋轉(zhuǎn)軸被包括在旋轉(zhuǎn)/支撐組件71中,但是未在圖例示該旋轉(zhuǎn)軸)以可繞著該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),并且該組件繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),以便經(jīng)過透鏡系統(tǒng)的光線經(jīng)過開孔或第一偏振單元130。通過此配置,第一偏振單元130可移除地安裝到透鏡系統(tǒng)?;蛘撸渲刑峁┑谝黄駟卧?130和開孔的組件安裝到透鏡系統(tǒng)以可在與透鏡系統(tǒng)的光軸垂直的方向上滑動,并且該組件滑動,以便經(jīng)過透鏡系統(tǒng)的光線經(jīng)過開孔或第一偏振單元。在此情況下,可以使用一個組件或者多個組件塊配置其中提供第一偏振單元1130和開孔的組件。在第十二實施例中,使用具有1/3. 2的尺寸并且具有以1. 12ii m的間距布置的130萬像素的CMOS圖像傳感器。通過安裝或移除第一偏振單元130可以容易地獲得二維圖像和三維圖像。在第十二實施例中,單聚焦透鏡80具有四組的配置,并且設(shè)置其中Fm=2. 8、焦距=4. 21mm、水平視角=56度并且整個光學(xué)長度=5. Omm的四個透鏡。在此情況下,使用由從對象側(cè)依次提供的第一透鏡81、第二透鏡82、第三透鏡83和第四透鏡84構(gòu)成的成像透鏡組配置單聚焦透鏡80,并且單聚焦透鏡80采取第一透鏡81、第二透鏡82和第三透鏡83的正放大倍率(power)、負(fù)放大倍率/正放大倍率的三個一組的配置。添加優(yōu)化入射在圖像表面和成像元件陣列40上的光線的入射角的第四透鏡84,并且單聚焦透鏡80具有與小的高分辨率透鏡相同的最優(yōu)功能。在MTF中,在220 (lps/mm)的圖像高度時對比度是大約50%。為了實現(xiàn)高分辨率透鏡,透鏡組的偏心準(zhǔn)確度應(yīng)該被抑制在大約3 u m。因此,在其中準(zhǔn)確度被抑制在大約I U m的透鏡筒74中,應(yīng)該以高準(zhǔn)確度裝配透鏡組。為此原因,作為自動聚焦方法,相比于拖動成像透鏡組的一部分的方法,整組拖動方法是優(yōu)選的。因此,在第十二實施例或者第十三實施例中,采用使用音圈型的驅(qū)動類型的自動聚焦機(jī)構(gòu)。具體地,聚焦線圈76繞著單聚焦透鏡80和90的透鏡筒纏繞,磁鐵75繞著聚焦線圈76布置,并且使得電流流經(jīng)聚焦線圈76,以便單聚焦透鏡80和90可以作為整體相對成像元件陣列40在前后方向上移動。透鏡筒74經(jīng)過板簧73安裝到支撐組件72,并且支撐組件72安裝到基座70。如果在對象側(cè)的第一透鏡81的透鏡表面和第一偏振單元130之間的最短距離Dniin長,則在成像元件陣列40附近的光量降低。為此原因,最短距離Dmin優(yōu)選是0. 6mm或更小,如上所述。在第十二實施例中,最短距離Dmin被設(shè)置為0. 50mm。為了實現(xiàn)最短距離Dmin,用于安裝或移除第一偏振單元130的機(jī)構(gòu),具體地其中在單聚焦透鏡80和90側(cè)提供第一偏振單元130和開孔的組件(未在圖中示出),其光線有效直徑的周圍部分優(yōu)選被切口。另外,旋轉(zhuǎn)/支撐組件71、透鏡筒74和支撐組件72優(yōu)選被設(shè)計為以便用于安裝或移除第一偏振單元130的機(jī)構(gòu)以及單聚焦透鏡80和90不接觸,即,當(dāng)支撐第一偏振單元130的旋轉(zhuǎn)/支撐組件71的一部分的下表面和面對該下表面的透鏡筒74的一部分的上表面接觸時,第一偏振單元130或者其中提供第一偏振單元130和開孔的組件的下表面和透鏡筒74的最前表面不接觸,具體地,滿足DPD1,如圖中所示。這樣,在第十二實施例或者以下描述的第十三實施例中,透鏡系統(tǒng)是具有高的偏心準(zhǔn)確度的高分辨率透鏡。該透鏡系統(tǒng)具有整組拖動的自動聚焦機(jī)構(gòu),并且第一偏振單元可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng)。可以容易地裝配第一偏振單元和透鏡系統(tǒng),并且因為可以密封透鏡組,所以可以防止混入灰塵??梢匀菀椎貙崿F(xiàn)小的立體相機(jī)系統(tǒng),可以容易地實現(xiàn)自動聚焦機(jī)構(gòu),并且可以以低成本獲得高的宏觀效益。因為光瞳位于前光圈單聚焦透鏡中的前側(cè),所以可以抑制主光線相對于成像元件陣列的入射角。因為第一偏振單元和成像元件陣列之間的距離長,所以由來自第一偏振單元和成像元件陣列兩者的微小反射光產(chǎn)生的閃爍很小。當(dāng)獲得二維圖像時,在光量方面不發(fā)生缺失。[第十三實施例]在第十三實施例中,單聚焦透鏡90對應(yīng)于具有1/3. 2的尺寸并具有1. 12iim的間距的成像元件陣列。單聚焦透鏡90具有五組和五個透鏡的配置,其中設(shè)置Fm=L 7,焦距=4. 9mm,水平視角=53. 8度,并且整個光學(xué)長度=5. 7mm。因為Fn。明亮,所以光瞳直徑大。因為雙目視差的基線長度長,所以可以獲得優(yōu)異的立體圖像。在此情況下,單聚焦透鏡90包括從對象側(cè)依次提供的第一透鏡91、第二透鏡92、第三透鏡93、第四透鏡94和第五透鏡95。單聚焦通過90采取第一透鏡91、第二透鏡92和第三透鏡93的正放大倍率/負(fù)放大倍率/正放大倍率的三個一組的配置,第四透鏡94和第五透鏡95具有正放大倍率和負(fù)放大倍率,并且可以在校正光學(xué)失真時以高準(zhǔn)確度校正各種像差。第五透鏡95還具有優(yōu)化入射在圖像表面和成像元件陣列40上的光線的入射角的功能。由此,可以實現(xiàn)小的高分辨率透鏡。根據(jù)以上描述的第十二實施例或者第十三實施例的透鏡系統(tǒng)可應(yīng)用于第一到第一實施例。已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例描述了本公開。但是,本公開不限于這些實施例。在實施例中描述的成像裝置和成像方法的配置僅僅是示例性的,并且可以適當(dāng)改變。例如,如作為示意部分截面圖的圖19A中所示,可以提供在硅半導(dǎo)體基板60中提供的光電轉(zhuǎn)換元件61上堆疊第一平坦膜62、無機(jī)絕緣基礎(chǔ)層66、線柵偏振器67、第二平坦膜65、濾色片63和芯片上透鏡64來形成成像元件41。或者,如作為示意部分截面圖的圖19B所示,可以通過在娃半導(dǎo)體基板60中提供的光電轉(zhuǎn)換元件61上堆疊第一平坦膜62、芯片上透鏡64、第二平坦膜65、濾色片63、無機(jī)絕緣基本層66、和線柵偏振器67來形成成像元件41。成像元件可以是圖中例示的表面照射型,并且可以是圖中未例示的后表面照射型。基于右眼圖像數(shù)據(jù)和左眼圖像數(shù)據(jù)顯示立體圖像。作為顯示方法,可以遵循將圓偏振濾光片和線性濾光片安裝到兩個投影儀、顯示左眼圖像和右眼圖像并用與顯示對應(yīng)的圓偏振和線性偏振的眼鏡觀察圖像的方法,雙凸透鏡方法和視差屏障方法。如果不使用圓偏振眼鏡或者線性偏振眼鏡觀察圖像,則可以觀察到正常的二維(平面)圖像。以上所述的處理序列可以理解為具有一系列序列的方法,并且可以理解為用于運(yùn)行計算機(jī)以執(zhí)行該一系列序列的程序或者存儲該程序的記錄介質(zhì)。作為記錄介質(zhì),可以使用緊湊盤(CD)、迷你盤(MD)、數(shù)字通用盤(DVD)、存儲卡和藍(lán)光盤(注冊商標(biāo))。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,取決于設(shè)計要求和其他因素,可以發(fā)生各種修改、組合、子組合和變更,只要它們在所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)即可。另外,本技術(shù)還可以如下配置。(1)成像裝置,包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單兀具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,
已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中第一區(qū)域的重心點和第二區(qū)域的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。(2)根據(jù)(I)的成像裝置,其中第一偏振單元被布置在該透鏡系統(tǒng)的光圈單元的附近。(3)根據(jù)(I)或(2)的成像裝置,其中在該第一偏振單元中,在該第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供中心區(qū)域,以及已經(jīng)經(jīng)過該中心區(qū)域的中心區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不從在入射在中心區(qū)域上之前的光的偏振狀態(tài)改變。( 4 )根據(jù)(I)到(3 )的任意一項的成像裝置,其中使用偏振器配置該第一區(qū)域和該第二區(qū)域的每個,以及該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直。(5)根據(jù)(4)的成像裝置,其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第一方向平行。(6)根據(jù)(4)的成像裝置,其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第一方向形成45度角。(7)根據(jù)(4)到(6)的任意一項的成像裝置,其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行,以及該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行。(8)根據(jù)(4)到(7)的任意一項的成像裝置,其中該偏振器的消光比是3或更大。(9)根據(jù)(4)到(8)的任意一項的成像裝置,其中通過堆疊濾色片、芯片上透鏡和線柵偏振器而形成該成像元件,以及
該線柵偏振器形成該第三區(qū)域或者該第四區(qū)域。(10)根據(jù)(4)到(8)的任意一項的成像裝置,其中通過堆疊線柵偏振器、濾色片和芯片上透鏡而形成該成像元件,以及該線柵偏振器形成該第三區(qū)域或者該第四區(qū)域。(11)根據(jù)(9)或(10)的成像裝置,其中形成該線柵偏振器的多條線的延伸方向平行于該第一方向或者該第二方向。( 12 )根據(jù)(I)到(11)的任意一項的成像裝置,其中在該第一偏振單元的光入射側(cè)布置四分之一波片。(13)根據(jù)(5)或(6)的成像裝置,其中在該第一偏振單元的光入射側(cè)布置四分之一波片,以及該四分之一波片的快軸與該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度。(14)根據(jù)(5)或(6)的成像裝置,其中四分之一波片包括沿著第一方向或者第二方向布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片,
該第一四分之一波片的快軸與該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度,以及該第二四分之一波片的快軸垂直于該第一四分之一波片的快軸。(15)根據(jù)(13)或(14)的成像裝置,其中該預(yù)定角度是45度。(16)根據(jù)(13)到(15)的任意一項的成像裝置,其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于該第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向,以及該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于該第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。( 17)根據(jù)(13)到(16)的任意一項的成像裝置,其中該第一偏振單元可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng),以及該四分之一波片可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng)。(18)根據(jù)(13)到(17)的任意一項的成像裝置,其中該四分之一波片被布置為與該第一偏振單元相鄰。(19)根據(jù)(I)到(3)的任意一項的成像裝置,其中在該第一偏振單兀的光入射側(cè)布置具有a度的偏振軸的偏振片,使用第一波片配置該第一區(qū)域,并且使用第二波片配置該第二區(qū)域,以及該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直于該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。(20)根據(jù)(19)的成像裝置,其中a的值是45度,該第一波片由半波片構(gòu)成,以及該第二波片由在相位差上與形成該第一波片的半波片不同的半波片構(gòu)成。(21)根據(jù)(I)到(20)的任意一項的成像裝置,其中該成像元件陣列具有拜耳布置,并且一個像素包括四個成像元件,以及關(guān)于一個像素布置一個第三區(qū)域或者一個第四區(qū)域。( 22 )根據(jù)(I)到(21)的任意一項的成像裝置,其中沿著第一方向關(guān)于N個像素(N表示2n并且n表示I到5的自然數(shù))布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域。(23)使用成像裝置的成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及成像兀件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),并且該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第二區(qū)域的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度,該成像方法包括通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像的電信號;
通過已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第二區(qū)域經(jīng)過光在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。(24)根據(jù)(23)的成像方法,其中沿著第一方向關(guān)于N個像素(N表示2n并且n表示I到5的自然數(shù))布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域。(25)根據(jù)(24)的成像方法,其中基于深度圖獲得用于獲得右眼圖像的圖像數(shù)據(jù)和用于獲得左眼圖像的圖像數(shù)據(jù),該深度圖從通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號以及已經(jīng)通過經(jīng)過該第四區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號以及來自形成該成像元件陣列的所有成像元件的電信號而產(chǎn)生。(26)〈〈成像裝置第二模式〉〉成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光處于非偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點的之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。(27)〈〈成像方法第二模式〉〉使用成像裝置的成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光處于非偏振狀態(tài),并且該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度,該成像方法包括通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像之一的電信號;通過已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一個的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。另外,在(26)中描述的根據(jù)本公開的第二模式的成像裝置和在(27)中描述的根據(jù)本公開的第二模 式的成像方法也可以表達(dá)如下。(260 成像裝置第二模式>>成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向分離布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第二偏振單元中除了該第三區(qū)域之外的區(qū)域的光處于非偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第二偏振單元中除了該第三區(qū)域之外的區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。(270 成像方法第二模式>>使用成像裝置的成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向分離布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第二偏振單元中除了該第三區(qū)域之外的區(qū)域的光處于非偏振狀態(tài),以及該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第二偏振單元中除了該第三區(qū)域之外的區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度,該成像方法包括
通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光,在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像之一的電信號;通過已經(jīng)經(jīng)過該第二偏振單元中除了該第三區(qū)域之外的區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光,在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一個的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。本公開包含與2011年9月30日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-215895中的公開有關(guān)的主題,通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置,包括 第一偏振單兀,偏振來自對象的光; 透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及 成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號, 其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域, 已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài), 該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域, 已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),以及 該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中第一區(qū)域的重心點和第二區(qū)域的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中第一偏振單元被布置在該透鏡系統(tǒng)的光圈單元的附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中在該第一偏振單元中,在該第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供中心區(qū)域,以及已經(jīng)經(jīng)過該中心區(qū)域的中心區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不從在入射在中心區(qū)域上之前的光的偏振狀態(tài)改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中使用偏振器配置該第一區(qū)域和該第二區(qū)域的每個,以及 該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第一方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第一方向形成45度角。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行,以及 該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向與該第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中該偏振器的消光比是3或更大。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中通過堆疊濾色片、芯片上透鏡和線柵偏振器而形成該成像元件,以及 該線柵偏振器形成該第三區(qū)域或者該第四區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的成像裝置, 其中通過堆疊線柵偏振器、濾色片和芯片上透鏡而形成該成像元件,以及 該線柵偏振器形成該第三區(qū)域或者該第四區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的成像裝置, 其中形成該線柵偏振器的多條線的延伸方向平行于該第一方向或者該第二方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中在該第一偏振單兀的光入射側(cè)布置四分之一波片。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的成像裝置, 其中在該第一偏振單兀的光入射側(cè)布置四分之一波片,以及 該四分之一波片的快軸與該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的成像裝置, 其中四分之一波片包括沿著第一方向或者第二方向布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片, 該第一四分之一波片的快軸與該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向形成預(yù)定角度,以及 該第二四分之一波片的快軸垂直于該第一四分之一波片的快軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的成像裝置, 其中該預(yù)定角度是45度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的成像裝置, 其中該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于該第三區(qū)域經(jīng)過光的電場方向,以及 該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向平行于該第四區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的成像裝置, 其中該第一偏振單元可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng),以及 該四分之一波片可移除地安裝到該透鏡系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的成像裝置, 其中該四分之一波片被布置為與該第一偏振單兀相鄰。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中在該第一偏振單兀的光入射側(cè)布置具有α度的偏振軸的偏振片, 使用第一波片配置該第一區(qū)域,并且使用第二波片配置該第二區(qū)域,以及 該第一區(qū)域經(jīng)過光的電場方向垂直于該第二區(qū)域經(jīng)過光的電場方向。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的成像裝置, 其中α的值是45度, 該第一波片由半波片構(gòu)成,以及 該第二波片由在相位差上與形成該第一波片的半波片不同的半波片構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中該成像元件陣列具有拜耳布置,并且一個像素包括四個成像元件,以及 關(guān)于一個像素布置一個第三區(qū)域或者一個第四區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的成像裝置, 其中沿著第一方向關(guān)于N個像素布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域,N表示2η并且η表示I到5的自然數(shù)。
23.一種使用成像裝置的成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及成像兀件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),并且該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第二區(qū)域的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度,該成像方法包括 通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光,在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像的電信號; 通過已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第二區(qū)域經(jīng)過光在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得左眼圖像的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的成像方法, 其中沿著第一方向關(guān)于N個像素布置一個第三區(qū)域和一個第四區(qū)域,N表示2n并且η表示I到5的自然數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的成像方法, 其中基于深度圖獲得用于獲得右眼圖像的圖像數(shù)據(jù)和用于獲得左眼圖像的圖像數(shù)據(jù),該深度圖從通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號、以及通過已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光獲得的電信號、以及來自形成該成像元件陣列的所有成像元件的電信號而產(chǎn)生。
26.—種成像裝置,包括 第一偏振單兀,偏振來自對象的光; 透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及 成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號, 其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域, 已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài), 該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域, 已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光處于非偏振狀態(tài),以及 該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,并且該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度。
27.一種使用成像裝置的成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單兀的光;以及成像兀件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號,該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區(qū)域和第二區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第一區(qū)域的第一區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài)不同于已經(jīng)經(jīng)過該第二區(qū)域的第二區(qū)域經(jīng)過光的偏振狀態(tài),該第二偏振單元具有沿著第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多個第三區(qū)域和多個第四區(qū)域,已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域的第三區(qū)域經(jīng)過光處于偏振狀態(tài),并且已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域的第四區(qū)域經(jīng)過光處于非偏振狀態(tài),并且該第一區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第三區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,該第一區(qū)域經(jīng)過光和該第二區(qū)域經(jīng)過光經(jīng)過該第四區(qū)域并到達(dá)所述成像元件,由此成像圖像以獲得立體圖像,在該立體圖像中該第一區(qū)域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設(shè)置為雙目視差的基線長度,該成像方 法包括 通過已經(jīng)經(jīng)過該第三區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光,在成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像之一的電信號; 通過已經(jīng)經(jīng)過該第四區(qū)域并已經(jīng)到達(dá)該成像元件的第一區(qū)域經(jīng)過光和第二區(qū)域經(jīng)過光,在該成像元件中產(chǎn)生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一個的電信號;以及輸出產(chǎn)生的電信號。
全文摘要
提供了一種成像裝置和成像方法,該成像裝置包括第一偏振單元,偏振來自對象的光;透鏡系統(tǒng),會聚來自該第一偏振單元的光;以及成像元件陣列,具有在第一方向和與第一方向垂直的第二方向的矩陣中布置的成像元件,具有布置在光入射側(cè)的第二偏振單元,并將該透鏡系統(tǒng)會聚的光轉(zhuǎn)換為電信號。
文檔編號G03B35/26GK103033940SQ20121036423
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者馬場友彥 申請人:索尼公司