專(zhuān)利名稱(chēng)：三維攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用1個(gè)光學(xué)系統(tǒng)和1個(gè)攝像元件獲取具有視差的多個(gè)圖像的單眼三維攝像技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年，使用了 CXD和CMOS等固體攝像元件(以下，有時(shí)稱(chēng)為“攝像元件”)的數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字電影的高功能化、高性能化有時(shí)會(huì)讓人吃驚。特別是，由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，攝像元件中的像素構(gòu)造的微細(xì)化得到推進(jìn)。其結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)攝像元件的像素以及驅(qū)動(dòng)電路的高集成化。由此，僅僅經(jīng)過(guò)幾年，攝像元件的像素?cái)?shù)就從100萬(wàn)像素左右顯著增加到 1000萬(wàn)像素以上。進(jìn)一步地，由攝像得到的圖像的質(zhì)量也飛躍提高。一方面，關(guān)于顯示裝置，通過(guò)基于薄型的液晶和等離子體的顯示器，不分場(chǎng)所就可以進(jìn)行高分辨率高對(duì)比度的顯示，實(shí)現(xiàn)高性能。這樣的映像的高品質(zhì)化的進(jìn)行正從二維圖像擴(kuò)大至三維圖像。最近，雖然需要偏光眼鏡，但是也正在開(kāi)始高品質(zhì)三維顯示裝置的開(kāi)發(fā)。關(guān)于三維攝像技術(shù)，具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的代表性裝置采用由2個(gè)照相機(jī)構(gòu)成的攝像系統(tǒng)，分別獲取右眼用的圖像以及左眼用的圖像。在這樣的所謂雙眼攝像方式中，由于使用2 個(gè)照相機(jī)，所以攝像裝置會(huì)變大型化，成本也會(huì)變高。因此，正在研究利用1個(gè)照相機(jī)來(lái)獲取具有視差的多個(gè)圖像的方式。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)有使用透過(guò)軸的方向相互正交的2片偏光板和旋轉(zhuǎn)的偏光濾光器的方式。圖10是表示基于該方式的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。攝像裝置包括0度偏光的偏光板11、90度偏光的偏光板12、反射鏡13、半反射鏡(half mirror) 14、圓形的偏光濾光器15、使圓形的偏光濾光器旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置16、光學(xué)透鏡3、獲取由光學(xué)透鏡成像的像的攝像裝置9。在此，半反射鏡14對(duì)透過(guò)偏光板11后由反射鏡13反射的光進(jìn)行反射，并使透過(guò)偏光板12后的光透過(guò)。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，分別透過(guò)了配置在相互離開(kāi)的場(chǎng)所中的偏光板11、 12的光經(jīng)由半反射鏡14、圓形的偏光濾光器15、以及光學(xué)透鏡3入射至攝像裝置9，從而獲取圖像。該方式的攝像的原理是，通過(guò)使圓形的偏光濾光器15旋轉(zhuǎn)，在各自的時(shí)刻捕捉分別入射至2片偏光板11、12中的光，獲取具有視差的2個(gè)圖像。但是，在上述方式中，由于一面旋轉(zhuǎn)圓形的偏光濾光器15，一面通過(guò)時(shí)間分割來(lái)對(duì)不同位置的圖像進(jìn)行攝像，所以存在不能同時(shí)獲取具有視差的2個(gè)圖像的課題。此外，由于使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)，所以耐久性方面會(huì)有問(wèn)題。此外，由于通過(guò)偏光板以及偏光濾光器來(lái)接受全部入射光，所以還有攝像裝置9接受的光的量(受光量)也降低50%以上這樣的課題。相對(duì)于上述方式，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了不使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)而同時(shí)獲取具有視差的2 個(gè)圖像的方式?；谠摲绞降臄z像裝置，其利用反射鏡對(duì)從2個(gè)入射區(qū)域入射的光進(jìn)行聚光，并利用由2種偏光濾光器交替排列的攝像元件進(jìn)行受光，由此，不使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)部就獲取到具有視差的2個(gè)圖像。圖11是表示該方式的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖。在該攝像系統(tǒng)中，具有透過(guò)軸的方向相互正交的2個(gè)偏光板11、12、反射鏡13、光學(xué)透鏡3、和攝像元件1。攝像元件1在其攝像面上具備多個(gè)像素10、和與像素一對(duì)一對(duì)應(yīng)配置的偏光濾光器17、18。偏光濾光器 17、18在全部像素上交替排列。這里，偏光濾光器17、18的透過(guò)軸的方向分別與偏光板11、 12的透過(guò)軸的方向一致。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，入射光透過(guò)偏光板11、12，由反射鏡13反射后通過(guò)光學(xué)透鏡3，并入射至攝像元件1的攝像面。分別透過(guò)偏光板11、12后入射至攝像元件1的光分別透過(guò)偏光濾光器17、18后，被與偏光濾光器17、18相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。這里，如果將由分別通過(guò)偏光板11、12后入射至攝像元件1的光形成的圖像分別稱(chēng)為右眼用圖像、左眼用圖像， 則從分別與偏光濾光器17、18相對(duì)的像素組得到右眼用圖像、左眼用圖像。這樣，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的方式中，取代使用專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)的圓形的偏光濾光器，而在攝像元件的像素上交替配置透過(guò)軸的方向相互正交的2種偏光濾光器。 由此，與專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方式相比，雖然分辨率降低至1/2，但是使用1個(gè)攝像元件也能夠同時(shí)得到具有視差的右眼用圖像和左眼用圖像。但是，在該技術(shù)中，與專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)同樣地，由于在入射光透過(guò)偏光板以及偏光濾光器時(shí)光量減少，所以攝像元件的受光量大量減少。對(duì)于攝像元件的受光量減少這樣的問(wèn)題，作為另外的途徑方法，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)有機(jī)械地對(duì)具有視差的多個(gè)圖像的攝像和通常圖像的攝像進(jìn)行切換的方法。圖12是示意表示該方法中的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖12所示的攝像裝置具有2個(gè)偏光透過(guò)部20、 21，并且包括僅通過(guò)這些透過(guò)部后就使來(lái)自光學(xué)透鏡3的入射光透過(guò)的光通過(guò)部19 ；將對(duì)來(lái)自偏光透過(guò)部20、21的光進(jìn)行分離的特定成分透過(guò)濾光器23以及彩色濾光器M組成1 組后得到的受光部光學(xué)濾光器盤(pán)(filter tray) 22 ；從光路上取下光通過(guò)部19以及特定成分透過(guò)濾光器23后將彩色濾光器M插入光路中、或者進(jìn)行這個(gè)動(dòng)作的逆動(dòng)作的濾光器驅(qū)動(dòng)部25。根據(jù)該技術(shù)，使濾光器驅(qū)動(dòng)部25工作，在具有視差的2個(gè)圖像的攝像中使用光通過(guò)部19以及特定成分透過(guò)濾光器23，在通常的拍攝中，使用彩色濾光器M。在具有視差的2 個(gè)圖像的拍攝中，基本上，與專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的技術(shù)相同，光利用率大大降低。另一方面，在通常的彩色圖像的拍攝中，從光路中取下光通過(guò)部19，此外，取代特定成分透過(guò)濾光器23， 而插入彩色濾光器對(duì)，能夠得到光利用率高的彩色圖像。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP特開(kāi)昭62491292號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP特開(kāi)昭62-217790號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 JP特開(kāi)2001-016611號(hào)公報(bào)在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)使用偏光板(偏光透過(guò)部)以及偏光濾光器，能夠由單眼照相機(jī)對(duì)具有視差的2個(gè)圖像進(jìn)行攝像。在這些技術(shù)中，偏光板以及偏光濾光器都由具有0°、 90°的透過(guò)軸的2種偏光器構(gòu)成。由此，雖然能夠由單眼照相機(jī)對(duì)具有視差的2個(gè)圖像進(jìn)行攝像，但是存在光利用率低且攝像靈敏度降低這樣的課題。此外，為了得到在靈敏度方面沒(méi)有問(wèn)題的彩色圖像，需要在上面所示的受光部中設(shè)置光學(xué)濾光器盤(pán)和濾光器驅(qū)動(dòng)部。進(jìn)一步地，如果即使假設(shè)設(shè)置了它們，在具有視差的圖像的拍攝時(shí)和彩色圖像的拍攝時(shí)被攝體的狀態(tài)也不同，則視差圖像和彩色圖像不是相同狀態(tài)的圖像。也就是說(shuō)，存在不能同時(shí)得到兩種圖像的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題，提供一種不在攝像系統(tǒng)中設(shè)置機(jī)械驅(qū)動(dòng)部就能得到具有視差的多個(gè)圖像的攝像技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，能夠同時(shí)得到具有視差的多個(gè)圖像和靈敏度方面沒(méi)有問(wèn)題的圖像。本發(fā)明的三維攝像裝置包括光透過(guò)部，其具有偏光區(qū)域和非偏光區(qū)域，其中，該偏光區(qū)域使在特定方向上發(fā)生了偏振的光透過(guò)，該非偏光區(qū)域與偏振方向無(wú)關(guān)地使光透過(guò)；固體攝像元件，其按照接受透過(guò)上述光透過(guò)部的光的方式來(lái)配置，并且具有像素陣列、 以及濾光器陣列，該像素陣列被分割成多個(gè)像素塊，該多個(gè)像素塊的每個(gè)包括第一像素以及第二像素，該濾光器陣列包括與上述第一像素相對(duì)地配置的偏光濾光器，上述偏光濾光器使透過(guò)上述偏光區(qū)域的光的至少一部分入射至上述第一像素；成像部，其在上述固體攝像元件的攝像面上形成像；以及圖像生成部，其基于從上述第一像素輸出的第一像素信號(hào)、 以及從上述第二像素輸出的第二像素信號(hào)，生成由入射至上述偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像以及由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像。在某實(shí)施方式中，上述偏光區(qū)域的透過(guò)軸的方向與上述偏光濾光器的透過(guò)軸的方
向一致。在某實(shí)施方式中，在將上述偏光區(qū)域設(shè)為第一偏光區(qū)域，將上述偏光濾光器設(shè)為第一偏光濾光器時(shí)，上述光透過(guò)部具有第二偏光區(qū)域，該第二偏光區(qū)域具有與上述第一偏光區(qū)域的透過(guò)軸正交的透過(guò)軸，各像素塊包括第三像素，上述濾光器陣列具有與上述第三像素相對(duì)地配置的第二偏光濾光器，該第二偏光濾光器具有與上述第一偏光濾光器的透過(guò)軸不同的方向的透過(guò)軸，上述圖像生成部使用上述第一像素信號(hào)、上述第二像素信號(hào)、以及從上述第三像素輸出的第三像素信號(hào)，生成由入射至上述偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像以及由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像。在某實(shí)施方式中，上述第一偏光區(qū)域以及上述第二偏光區(qū)域相對(duì)于上述光透過(guò)部的中心而對(duì)稱(chēng)地配置。在某實(shí)施方式中，上述第二像素與上述第一像素以及上述第三像素相鄰配置。在某實(shí)施方式中，上述第一偏光區(qū)域以及上述第二偏光區(qū)域按照相互隔開(kāi)的方式來(lái)配置。在某實(shí)施方式中，上述圖像生成部通過(guò)對(duì)由入射至上述第一偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)、以及由入射至上述第二偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)加上由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)，來(lái)生成與上述第一偏光區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)以及與上述第二偏光區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)。在某實(shí)施方式中，各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使青色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的青色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使黃色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的黃色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件，與第 2行第2列的像素以及第4行第2列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。在某實(shí)施方式中，各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使青色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的青色濾光器，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使黃色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的黃色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件，相對(duì)于第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素，分別配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。在某實(shí)施方式中，各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第2行第2列的像素相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第4行第2列的像素相對(duì)地配置上述第二偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器。在某實(shí)施方式中，各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第2行第1列的像素相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第4行第1列的像素相對(duì)地配置上述第二偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器。在某實(shí)施方式中，各像素塊都包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列， 與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。在某實(shí)施方式中，各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器， 與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件，與第2行第 1列的像素以及第4行第1列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。在某實(shí)施方式中，上述圖像生成部通過(guò)使用從上述8個(gè)像素輸出的像素信號(hào)的運(yùn)算，生成由入射至上述第一偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像、由入射至上述第二偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像、以及彩色圖像。
在某實(shí)施方式中，各像素塊還包括第四像素，上述第一像素、第二像素、第三像素、 以及第四像素排列成2行2列，與上述第二像素相對(duì)地配置使第一波長(zhǎng)段的光透過(guò)的第一濾色器，與上述第四像素相對(duì)地配置使第二波長(zhǎng)段的光透過(guò)的第二濾色器。在某實(shí)施方式中，上述第一波長(zhǎng)段相當(dāng)于紅色波長(zhǎng)段，上述第二波長(zhǎng)段相當(dāng)于藍(lán)色波長(zhǎng)段。根據(jù)本發(fā)明的三維攝像裝置，包括光透過(guò)部，其具有偏光區(qū)域以及非偏光區(qū)域； 以及攝像元件，其具有配置了偏光濾光器的第一像素組、以及未配置偏光濾光器的第二像素組。由此，通過(guò)使用了第一像素組的信號(hào)和第二像素組的信號(hào)的運(yùn)算處理，能夠生成由入射至偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像和由入射至非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像。也就是說(shuō)，能夠得到具有視差的多個(gè)圖像。此外，由于能夠生成透過(guò)非偏光區(qū)域的圖像，所以也能夠得到靈敏度不降低的圖像。這樣，根據(jù)本發(fā)明的三維攝像裝置，具有不設(shè)置機(jī)械驅(qū)動(dòng)部，僅通過(guò)信號(hào)運(yùn)算就能夠同時(shí)得到具有視差的多個(gè)圖像和在靈敏度方面沒(méi)有問(wèn)題的圖像。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式中的攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1中的透光板、透鏡、以及攝像元件的配置關(guān)系的示意圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的透光板的正面圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的固體攝像元件的攝像面中的基本顏色構(gòu)成的圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的固體攝像元件的攝像部的基本顏色構(gòu)成圖。圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的透光板的正面圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的D值和偏光角(angle of polarization)之間的關(guān)系圖。圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的E值和偏光角之間的關(guān)系圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的固體攝像元件的攝像部的基本顏色構(gòu)成圖。圖10是專(zhuān)利文獻(xiàn)1中的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖11是專(zhuān)利文獻(xiàn)2中的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖12是專(zhuān)利文獻(xiàn)3中的攝像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。符號(hào)說(shuō)明1固體攝像元件
Ia攝像面
2透光板
3光學(xué)透鏡
4紅外截止濾光器
5信號(hào)產(chǎn)生以及圖像信號(hào)接收部
6元件驅(qū)動(dòng)部
7圖像信號(hào)生成部
8圖像接口部
9攝像裝置
9
10像素
110度偏光的偏光板
1290度偏光的偏光板
13反射鏡
14半反射鏡(half mirror)
15圓形的偏光濾光器
16使偏光濾光器旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置
17,18偏光濾光器
19光通過(guò)部
20,21偏光透過(guò)部
22受光部光學(xué)濾光器盤(pán)
23特定成分透過(guò)濾光器
24彩色濾光器
25濾光器驅(qū)動(dòng)部
30存儲(chǔ)器
100攝像部
110濾光器陣列
200信號(hào)處理部
具體實(shí)施例方式以下，針對(duì)實(shí)施方式，參照

本發(fā)明。對(duì)所有附圖公共的要素附加相同的符號(hào)。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)將表示圖像的信號(hào)或信息簡(jiǎn)單稱(chēng)為“圖像”。此外，有時(shí)將具有視差的多個(gè)圖像稱(chēng)為“多視點(diǎn)圖像”(multi-viewpoint images)。(實(shí)施方式1)首先，說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是表示本實(shí)施方式中的三維攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。本實(shí)施方式的攝像裝置是數(shù)字式的電子照相機(jī)，包括攝像部100、和信號(hào)處理部200。信號(hào)處理部200基于來(lái)自攝像部100的信號(hào)，生成表示圖像的信號(hào)(圖像信號(hào))。攝像部100包括攝像元件(圖像傳感器)1，其具備排列在攝像面上的多個(gè)光感測(cè)單元(像素)；透光板2，其具有偏光區(qū)域以及非偏關(guān)區(qū)域，該偏光區(qū)域使在特定方向上發(fā)生了偏振的光透過(guò)，該非偏光區(qū)域不論偏振方向如何都使光透過(guò)；光學(xué)透鏡3，其用于在攝像元件1的攝像面上形成像；以及紅外截止濾光器4。攝像部100還包括信號(hào)產(chǎn)生/接收部5，其產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)攝像元件1的基本信號(hào)，并且接收來(lái)自攝像元件1的輸出信號(hào)，并向信號(hào)處理部200送出；以及元件驅(qū)動(dòng)部6，其基于由信號(hào)產(chǎn)生/接收部5產(chǎn)生的基本信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)攝像元件1。攝像元件1典型地是CCD或者CMOS傳感器，由公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)制造。信號(hào)產(chǎn)生/接收部5以及元件驅(qū)動(dòng)部30例如由CXD驅(qū)動(dòng)器等LSI構(gòu)成。信號(hào)處理部200包括圖像信號(hào)生成部7，其對(duì)從攝像部100輸出的信號(hào)進(jìn)行處理并生成圖像信號(hào)；存儲(chǔ)器30，其用于保存在圖像信號(hào)的生成中所使用的各種數(shù)據(jù)；以及接口(IF)部8，其將生成的圖像信號(hào)送出至外部。圖像信號(hào)生成部7適于由公知的數(shù)字信號(hào)處理處理器(DSP)等硬件、和執(zhí)行包括圖像信號(hào)生成處理在內(nèi)的圖像處理的軟件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器30由DRAM等構(gòu)成。存儲(chǔ)器30記錄從攝像部100得到的信號(hào)，并且暫時(shí)記錄由圖像信號(hào)生成部7生成的圖像數(shù)據(jù)、和壓縮后的圖像數(shù)據(jù)。這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由接口部8 被送出至未圖示的記錄介質(zhì)和顯示部等。另外，本實(shí)施方式的攝像裝置包括電子快門(mén)、取景器(viewfinder)、電源(電池)、 閃光燈等公知的構(gòu)成要素，但是這些說(shuō)明對(duì)本發(fā)明的理解來(lái)說(shuō)并不是特別必需的，所以省略說(shuō)明。下面，參照?qǐng)D2 4，更詳細(xì)地說(shuō)明攝像部100的結(jié)構(gòu)。圖2是示意表示攝像部100中的透光板2、光學(xué)透鏡3、以及攝像元件1的配置關(guān)系的圖。另外，在圖2中，省略除透光板2、光學(xué)透鏡3、以及攝像元件1以外的構(gòu)成要素。透光板2具有偏光區(qū)域A以及非偏光區(qū)域(透明區(qū)域)C，使入射光透過(guò)。光學(xué)透鏡3是公知的透鏡，對(duì)透過(guò)透光板2的光進(jìn)行聚光，在攝像元件1的攝像面Ia上成像。另外，在以下的說(shuō)明中，設(shè)從偏光區(qū)域A的中心朝向非偏光區(qū)域C的中心的方向?yàn)棣址较?，在與攝像面Ia 平行的平面中，設(shè)與χ方向垂直的方向?yàn)?方向。圖3是本實(shí)施方式中的透光板2的正面圖。透光板2的形狀與光學(xué)透鏡3相同， 都是圓形，但是也可以為其他形狀。在圖2中，透光板2的左側(cè)的一半是在χ方向上(水平方向)具有透過(guò)軸的偏光區(qū)域A。透光板2的右側(cè)的一半是不論偏振方向如何都使入射光透過(guò)的透明區(qū)域C。偏光區(qū)域A由公知的偏光板等形成。透明區(qū)域C可以由任何以高透過(guò)率使光透過(guò)的部件形成。在本實(shí)施方式中，透光板2作為本發(fā)明的光透過(guò)部發(fā)揮作用。另外，圖3中示出的透光板2被描述為僅由偏光區(qū)域A以及透明區(qū)域C形成，但是也可以是一部分由遮光性部件形成。在圖2中示出的攝像元件1的攝像面Ia中，形成包括排列成二維形狀的多個(gè)光感測(cè)單元(像素)在內(nèi)的光感測(cè)單元陣列(像素陣列)。此外，與像素陣列相對(duì)地在光入射的一側(cè)形成包括多個(gè)偏光濾光器以及彩色濾光器在內(nèi)的濾光器陣列。各像素典型地包括光電二極管，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換輸出與各自接受到的光的量(受光量)相應(yīng)的電信號(hào)(稱(chēng)為“光電轉(zhuǎn)換信號(hào)”、或者“像素信號(hào)”。)。在本實(shí)施方式中，以相鄰的4個(gè)像素的組作為1個(gè)像素塊， 與各像素塊的4個(gè)像素相對(duì)應(yīng)地配置2個(gè)濾色器、1個(gè)透明部件、1個(gè)偏光濾光器。圖4是示意表示在攝像面Ia上形成的濾光器陣列110的一部分的圖。濾光器陣列110按照使透過(guò)偏光區(qū)域A的光的至少一部分以及透過(guò)透明區(qū)域C的光的至少一部分入射至各像素的方式來(lái)構(gòu)成。在各像素塊中，與第1行第1列的像素相對(duì)地配置使青色波長(zhǎng)段(藍(lán)色以及綠色波長(zhǎng)段)的光透過(guò)的濾色器(青色要素Cy)。與第2行第1列的像素相對(duì)地配置使黃色波長(zhǎng)段(綠色以及紅色波長(zhǎng)段)的光透過(guò)的濾色器(黃色要素如)。與第 2行第1列的像素相對(duì)地配置不論波長(zhǎng)以及偏振方向如何都使可視光透過(guò)的透明部件(透明要素W)。與第2行第2列的像素相對(duì)地配置具有χ方向的透過(guò)軸的偏光濾光器(偏光要素Wh)。另外，透明要素W可以由空氣代用。Cy、W、Ye、Wh的配置不限于圖4所示的配置， 可以相互調(diào)換為任何方式。此外，可以取代圖4中示出的正方格子形狀的像素排列，采用相對(duì)χ方向以及y方向傾斜排列的斜交型的像素排列。在以下的說(shuō)明中，將青色要素、黃色要素、透明要素、偏光要素總稱(chēng)為“顏色要素”。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，在拍攝時(shí)入射至攝像裝置的光通過(guò)透光板2、光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4、濾光器陣列110后入射至像素。各像素接受透過(guò)透光板2的偏光區(qū)域A的光以及透過(guò)透明區(qū)域C的光，輸出與接受到的光的量相應(yīng)的像素信號(hào)。由各像素輸出的像素信號(hào)通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生/接收部5后被送出至信號(hào)處理部200。信號(hào)處理部200中的圖像信號(hào)生成部7基于從攝像部100送出的信號(hào)來(lái)生成多視點(diǎn)圖像。以下，說(shuō)明從各像素輸出的像素信號(hào)。首先，說(shuō)明透過(guò)W要素或Wh要素后由相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光所產(chǎn)生的圖像信號(hào)。這里，設(shè)透光板2的偏光區(qū)域A的偏光特性和Wh要素的偏光特性相同。在假設(shè)透光板2的偏光區(qū)域A的光透過(guò)率為100%的情況下， 設(shè)與透過(guò)該區(qū)域并通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為As，設(shè)與透過(guò)透光板2的透明區(qū)域C并通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為Cs。實(shí)際上，由于透光板2的偏光區(qū)域A透過(guò)率不是100%，所以設(shè)其透過(guò)率為T(mén)l，并且設(shè)將2片透過(guò)軸的方向相同的偏光板重疊的情況下的光透過(guò)率為 T1XT2。設(shè)透光板2的透明區(qū)域C的光透過(guò)率為100%。將與透過(guò)W要素后由其相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為 Sw。將與透過(guò)透光板2的偏光區(qū)域A并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為T(mén)lXAs。將與透過(guò)透光板2的透明區(qū)域C并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為Cs，所以信號(hào)量 Sw由以下的式1表示。Sw = TlXAs+Cs (式 1)將與透過(guò)Wh要素后由其相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為 Swh。將透過(guò)透光板2的偏光區(qū)域A并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)量表示為T(mén)1XT2XAS。將透過(guò)透光板2的透明區(qū)域C并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、 紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)量為T(mén)lXCs，所以信號(hào)量Swh由以下的式2表示。Swh = TlXT2XAs+TlXCs (式 2)根據(jù)上述式1和式2，能夠計(jì)算表示透過(guò)透光板2的偏光區(qū)域A后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的圖像信號(hào)As、和透過(guò)透光板2的透明區(qū)域C后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的圖像信號(hào)Cs。 As以及Cs分別由以下的式3以及式4表示。As = (Sw-Swh/Tl) / (T1-T2)......(式 3)Cs = (Swh-T2 X Sw) / (T1-T2)......(式 4)圖像信號(hào)生成部7通過(guò)按每個(gè)像素塊來(lái)執(zhí)行以上運(yùn)算，從而按每個(gè)像素塊來(lái)計(jì)算 As以及Cs。這樣生成的As的集合將形成入射至偏光區(qū)域A的光產(chǎn)生的圖像，Cs的集合將形成入射至透明區(qū)域C的光產(chǎn)生的圖像。這樣，在本發(fā)明中，能夠采用簡(jiǎn)單的像素間運(yùn)算來(lái)作成具有視差的2個(gè)圖像。另一方面，關(guān)于彩色圖像，使用表示透過(guò)青色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量、表示透過(guò)黃色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量Sye、以及表示透過(guò)W要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量Sw，按照以下方式來(lái)生成。首先，紅色的顏色信息Sr由 (Sw-Scy)的運(yùn)算得到。藍(lán)色的顏色信息Sb由(Sw-Sye)的運(yùn)算得到。進(jìn)一步地，通過(guò) (Sw-Sr-Sb)的運(yùn)算，得到綠色的顏色信息。通過(guò)以上運(yùn)算，能夠簡(jiǎn)單作成RGB的彩色圖像。 其結(jié)果，本實(shí)施方式中的光量的降低，僅僅抑制透光板2的偏光區(qū)域A中的損失部分，如果設(shè)該部分的光量降低為50%，則配合透過(guò)透明區(qū)域C的光的量，就得到確保了入射光的
1275%的光量的彩色圖像。以上，根據(jù)本實(shí)施方式的攝像裝置，設(shè)2行2列為像素的基本結(jié)構(gòu)，與4個(gè)像素相對(duì)應(yīng)來(lái)配置2個(gè)濾色器、偏光濾光器、以及透光性部件。在第1行第1列配置青色要素(Cy)， 在第1行第2列配置透明要素(W)，在第2行第1列配置黃色要素(如)，在第2行第2列配置僅使在χ方向發(fā)生了偏振的光透過(guò)的偏光要素(Wh)。此外，透光板2的圖3中示出的左半部分僅使在χ方向上發(fā)生了偏振的光透過(guò)，右半部分不論偏振方向如何都使入射光通過(guò)。根據(jù)與透明要素W相對(duì)的像素的像素信號(hào)和與偏光要素Wh相對(duì)的像素的像素信號(hào)之間的運(yùn)算，能夠作成具有視差的2個(gè)圖像。進(jìn)一步地，通過(guò)使用了與青色要素Cy相對(duì)的像素的像素信號(hào)、與黃色要素如相對(duì)的像素的像素信號(hào)、與透明要素W相對(duì)的像素的像素信號(hào)的運(yùn)算，能夠作成將光量的降低抑制為入射光量的大約25%的彩色圖像。也就是說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施方式，不需要現(xiàn)有技術(shù)中采用的機(jī)械驅(qū)動(dòng)部，就能夠得到僅利用圖像信號(hào)間的運(yùn)算就能同時(shí)得到多視點(diǎn)圖像和大幅抑制光利用率降低的彩色圖像這樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，雖然構(gòu)成為使透光板2的偏光區(qū)域A和透明區(qū)域C為相等的面積，但是增大透明區(qū)域C的比例也能夠進(jìn)一步提高彩色圖像的光利用率。但是，其該情況下，存在視差的精度降低的可能性。由于彩色圖像的光利用率和視差精度之間存在平衡 (trade-off)關(guān)系，所以將透明區(qū)域C的比例設(shè)定為什么程度是設(shè)計(jì)事項(xiàng)。此外，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，雖然使用青色要素、黃色要素、透明要素、偏光要素，但是由于如果使用透過(guò)波長(zhǎng)段不同的3種顏色要素，則能夠得到彩色圖像，所以不限于這樣的顏色構(gòu)成。此外，不限定于圖4中示出的顏色配置。例如，可以取代青色要素以及黃色要素，使用可使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器(藍(lán)色要素B)以及使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器 (紅色要素R)。此外，也可以與配置了偏光要素Wh的像素相對(duì)地進(jìn)一步配置濾色器。例如，可以在透過(guò)偏光要素Wh的光的光路上配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，取代透明要素W而配置綠色濾光器。這樣，在4個(gè)顏色要素中，優(yōu)選相同顏色的2要素是透明要素或者接近人類(lèi)的視覺(jué)靈敏度特性的綠色要素。此外，如果對(duì)應(yīng)4像素來(lái)配置4個(gè)顏色要素，則這些配置是任意的。本實(shí)施方式的透光板2，如圖3所示，由通過(guò)中心的線而分割，左側(cè)是偏光區(qū)域A， 右側(cè)是透明區(qū)域C，這些區(qū)域不必相互相接。例如，偏光區(qū)域A和透明區(qū)域C可以?shī)A持遮光性部件而相隔離地配置。此外，在本實(shí)施方式中，透光板2的偏光區(qū)域A和攝像元件1的偏光要素Wh具有相同方向的透過(guò)軸，但是這些透過(guò)軸方向也可以不同。在透光板2的偏光區(qū)域A的透過(guò)軸的方向和攝像元件1的偏光要素Wh的透過(guò)軸的方向以某角度相交叉的情況下，按照該角度對(duì)式2 4進(jìn)行變形即可。關(guān)于攝像部100的結(jié)構(gòu)，圖2中示出的各構(gòu)成要素的配置關(guān)系是一個(gè)例子，本發(fā)明不限于這樣的配置關(guān)系。例如，如果能夠在攝像面Ia上形成像，則光學(xué)透鏡3也可以配置得比透光板2更遠(yuǎn)離攝像元件1。此外，也可以配置多個(gè)透鏡，并在它們之間配置透光板2。 此外，透鏡3和透光板2為獨(dú)立的構(gòu)成要素并不是必需的，兩者可以一體化。進(jìn)一步地，透光板2和攝像元件1的攝像面并不必平行配置。例如，通過(guò)在兩者之間配置反射鏡和棱鏡等反射光的光學(xué)元件52，可以構(gòu)成為透光板2和攝像元件1的攝像面位于相互交叉的平面上。
(實(shí)施方式2)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。本實(shí)施方式的攝像裝置除了透光板2以及攝像元件1的構(gòu)造、以及圖像信號(hào)生成部7的處理，與實(shí)施方式1的攝像裝置相同。由此，僅說(shuō)明與實(shí)施方式1不同的方面，重復(fù)事項(xiàng)省略。圖5是表示本實(shí)施方式中的固體攝像元件1的攝像面中的基本顏色構(gòu)成的圖。在本實(shí)施方式中，以4行2列作為像素的基本構(gòu)成，在第1行第1列和第3行第1列中是青色要素(Cy)，在第1行第2列和第3行第2列中是透明要素(W)，在第2行第1列以及第4行第1列中是黃色要素( ),在第2行第2列中是透過(guò)軸的方向相對(duì)χ方向成θ角度的偏光要素(Wh)，在第4行第2列中是透過(guò)軸的方向相對(duì)y方向成θ角度的偏光要素(Wv)。固體攝像元件1的各像素與上述顏色要素一一對(duì)應(yīng)，與各顏色要素相對(duì)地配置。此外，圖6是本實(shí)施方式中的透光板加的正面圖。透光板加的形狀是圓形，具有與光學(xué)透鏡3相同的有效直徑。透光板加在圖6中的左側(cè)具有僅使入射光的χ方向的偏光成分透過(guò)的長(zhǎng)方形的偏光區(qū)域A(以下，稱(chēng)為“偏光左部”)，在右側(cè)具有相同大小的僅使入射光的y方向的偏光成分透過(guò)的偏光區(qū)域B(以下，稱(chēng)為“偏光右部”)。在透光板加中， 偏光區(qū)域A、B以外的區(qū)域由透光性部件形成，是不論偏振方向如何都使入射光透過(guò)的透明區(qū)域C。這樣，本實(shí)施方式中的透光板加具有相對(duì)中心對(duì)稱(chēng)配置的2個(gè)偏光區(qū)域A、B。通過(guò)這樣的構(gòu)成，能夠得到分別入射至偏光區(qū)域A、B的光產(chǎn)生的多視點(diǎn)圖像。另外，偏光左部和偏光右部的形狀不必是長(zhǎng)方形。在以上構(gòu)成中，首先說(shuō)明表示透過(guò)W要素、Wh要素、或Wv要素后由與它們分別相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)。其中，作為條件，設(shè)透光板加的偏光區(qū)域A的偏光特性、Wh要素的偏光特性、和Wv要素的偏光特性除透過(guò)軸的方向外都相同。此外，在假設(shè)透光板加的偏光左部的光透過(guò)率為100%時(shí)，設(shè)與透過(guò)該區(qū)域并通過(guò)光學(xué)透鏡2、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為As。同樣地，在假設(shè)透光板加的偏光右部的光透過(guò)率為100%時(shí)，設(shè)與透過(guò)該區(qū)域并通過(guò)光學(xué)透鏡2、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為Bs。此外，設(shè)與透過(guò)透光板加的透明區(qū)域C并通過(guò)光學(xué)透鏡 2、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為Cs。實(shí)際上，由于透光板加的偏光區(qū)域A不是透過(guò)率為100 %，所以設(shè)其透過(guò)率為T(mén)l。此外，設(shè)重疊偏振方向相同的2片偏光板的情況下的光透過(guò)率為T(mén)1XT2。如果將與透過(guò)W要素后由其相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為Sw，則與透過(guò)透光板加的偏光區(qū)域A并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為T(mén)lX (As+Bs)。由于與透過(guò)透光板加的透明區(qū)域 C并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為Cs， 所以信號(hào)量Sw由以下式5來(lái)表示。Sw = TlX (As+Bs) +Cs......(式 5)如果將與透過(guò)Wh要素后由其相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為Swh，則與透過(guò)透光板加的偏光左部并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡3、紅外截止濾光器4后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為T(mén)1XT2XASC0S θ。與透過(guò)透光板加的偏光右部并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為 TlXT2XBssine。由于與透過(guò)透光板加的透明區(qū)域C并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、紅外截止
14濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量為T(mén)lXCs，所以信號(hào)量Swh由以下式6來(lái)表示。Swh = TlX (T2XAscos θ +Τ2XBssin θ +Cs)......(式 6)如果將與透過(guò)Wv要素后由其相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為Swv，則與透過(guò)透光板加的偏光左部并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量表示為T(mén)lXT2XASSin θ。透過(guò)透光板加的偏光右部并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)量表示為T(mén)1XT2XBSC0S θ。由于透過(guò)透光板加的透明區(qū)域C并進(jìn)一步通過(guò)光學(xué)透鏡、紅外截止濾光器后被光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)量為T(mén)lXCs，所以信號(hào)量Swv由以下式7來(lái)表示。Swv = TlX (T2XAssin θ +Τ2XBscos θ +Cs)......(式 7)由上述式5、式6、以及式7，能夠計(jì)算與透過(guò)透光板加的偏光左部后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)膱D像信號(hào)As、與透過(guò)透光板加的偏光右部后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)膱D像信號(hào)Bs、以及透過(guò)透光板加的透明區(qū)域C后被光電轉(zhuǎn)換的圖像信號(hào)Cs。As、Bs、Cs分別由以下的式8 式10來(lái)表示。其中，k、D、E分別由式11 13表示。As = {T2 (sin θ -cos θ ) Sw+ (kcos θ -1) Swh+ (1-ksin θ ) Swv} /D......(式 8)Bs= {Τ2 (sin θ -cos θ ) Sw+(1-ksin θ ) Swh+ (kcos θ -1) Swv} /D......(式 9)Cs = (Τ2 (sin θ +cos θ ) Sw-Swh-Swv) /E......(式 10)k = T2/T1......(式 11)D = T2(sin θ -cos θ ) (2Tl_T2(sin θ +cos θ ))......(式 12)E = T2(sin θ+cos θ )-2Τ1......(式 13)這樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)簡(jiǎn)單的像素信號(hào)間的運(yùn)算，能夠生成表示多視點(diǎn)圖像的信號(hào)As、Bs、以及光利用率高的圖像Cs。雖然圖像Cs不是表示視差的圖像，但是也能夠有與多視點(diǎn)圖像As、Bs類(lèi)似的部分。由此，關(guān)于類(lèi)似的部分，通過(guò)在多視點(diǎn)圖像As、Bs上添加圖像Cs，就能夠提高多視點(diǎn)圖像As、Bs的光利用率。這里，關(guān)于式8 式10，由于這些式子用分?jǐn)?shù)來(lái)表示，所以認(rèn)為分母越大則計(jì)算誤差越小。因此，設(shè)想塑料制的偏光薄膜，設(shè)Tl =0.45，12 = 0.9，在圖7、8中示出使θ變化至0 45度情況下對(duì)上述D和E進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果可知，使D值最大的角度θ是20度，使E值最大的角度θ是45度。但是，由于D值在θ =45度時(shí)為0，所以?xún)?yōu)選使D值優(yōu)先，使θ =20度為設(shè)計(jì)值之一。另一方面，關(guān)于彩色圖像，與實(shí)施方式1的情況相同，使用表示透過(guò)青色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量、表示透過(guò)黃色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量Sye、 和表示透過(guò)W要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)量Sw，能夠按照以下方式生成。紅色的顏色信息Sr通過(guò)(Sw-Scy)的運(yùn)算得到。藍(lán)色的顏色信息Sb通過(guò)(Sw-Sye)的運(yùn)算得到。進(jìn)一步地，通過(guò)(Sw-Sr-Sb)的運(yùn)算得到綠色的顏色信息。通過(guò)以上運(yùn)算，能夠簡(jiǎn)單生成RGB 的彩色圖像。其結(jié)果，本實(shí)施方式中的光量的降低，如果抑制成僅在透光板2的偏光區(qū)域A 中出現(xiàn)的損失部分，配合透過(guò)透明區(qū)域C的光的量，則就得到大幅抑制了入射光的光量降低的彩色圖像。如以上，根據(jù)本實(shí)施方式的攝像裝置，設(shè)4行2列為像素的基本結(jié)構(gòu)，與8個(gè)像素相對(duì)應(yīng)來(lái)使用2個(gè)Cy要素、2個(gè)知要素、2個(gè)透明要素、2個(gè)偏光要素。在第1行第1列以及第3行第1列配置青色要素(Cy)，在第1行第2列以及第3行第2列配置透明要素(W)，在第2行第1列以及第4行第1列配置黃色要素( )，在第2行第2列配置透過(guò)軸的方向相對(duì)χ方向成θ角度的偏光要素(Wh)，在第4行第2列配置透過(guò)軸的方向相對(duì)y方向成 θ角度的偏光要素(Wv)。此外，透光板加在圖6中的左側(cè)具有透過(guò)軸的方向與χ方向一致的偏光左部，在右側(cè)具有相同大小且透過(guò)軸的方向與y方向一致的偏光右部。通過(guò)這樣的構(gòu)成，根據(jù)與透明要素W相對(duì)的像素的信號(hào)、與透明要素Wh相對(duì)的像素的信號(hào)、以及與透明要素Wv相對(duì)的像素的信號(hào)間的運(yùn)算，能夠作成多視點(diǎn)圖像。進(jìn)一步地，根據(jù)與青色要素 Cy相對(duì)的像素的信號(hào)、與黃色要素知相對(duì)的像素的信號(hào)、以及與透明要素W相對(duì)的像素的信號(hào)間的運(yùn)算，能夠作成大幅抑制了靈敏度降低的彩色圖像。也就是說(shuō)，與實(shí)施方式1同樣地，根據(jù)本實(shí)施方式，不需要現(xiàn)有技術(shù)中采用的機(jī)械工作部分，就能夠得到僅利用圖像信號(hào)間的運(yùn)算就能同時(shí)得到多視點(diǎn)圖像和大幅抑制光利用率降低的彩色圖像這樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，雖然設(shè)透光板加的偏光左部以及偏光右部的形狀為長(zhǎng)方形，但是并不限于此。進(jìn)一步地，雖然將偏光要素Wh的透過(guò)軸的方向相對(duì)χ方向確定為角度 θ，將Wv的透過(guò)軸的方向相對(duì)y方向確定為角度θ，但是不限于此，分別采用各自的角度是沒(méi)有問(wèn)題的。此外，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，雖然使用青色要素、黃色要素、透明要素、 偏光要素，但是由于只要使用透過(guò)波長(zhǎng)段不同的3種顏色要素，則能夠得到彩色圖像，所以不限于這些要素。此外，不限定于圖6中示出的顏色配置。例如，可以取代青色要素以及黃色要素，使用使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器(藍(lán)色要素B)以及使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器(紅色要素R)。此外，也可以與配置了偏光要素Wh、Wv的像素相對(duì)地進(jìn)一步配置濾色器。例如，可以在透過(guò)偏光要素Wh、Wv的光的光路上配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，取代透明要素W而配置綠色濾光器。這樣，在4個(gè)顏色要素中，優(yōu)選相同顏色的2要素是透明要素或者接近人類(lèi)的視覺(jué)靈敏度特性的綠色要素。作為本實(shí)施方式的變形例，例如可以是以下這樣的構(gòu)成。⑴更換圖5中示出的構(gòu)成的至少1行的2要素的構(gòu)成，(2)將圖5中示出的Cy要素更換為紅色以及藍(lán)色要素中的一者，并將如要素更換為紅色以及藍(lán)色要素中的另一者的構(gòu)成，(3)更換上述O)的構(gòu)成的至少1行的2要素的構(gòu)成，(4)將圖5中示出的Cy濾光器更換為紅色以及藍(lán)色要素中的一者，并將如要素更換為紅色以及藍(lán)色要素中的另一者，將W要素更換為綠色要素，除了 Wh 以及Wv要素外進(jìn)一步配置綠色要素的構(gòu)成，(5)更換上述的構(gòu)成的至少1行的2要素的構(gòu)成。在這些任意的變形例中，通過(guò)同樣的信號(hào)運(yùn)算，能夠得到多視點(diǎn)圖像以及光利用率高的彩色圖像。(實(shí)施方式3)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。圖9是表示本實(shí)施方式中的固體攝像元件1的攝像面中的基本顏色構(gòu)成的圖。設(shè)2行2列為基本結(jié)構(gòu)，在第1行第1列是青色要素(Cy)， 在第1行第2列是透過(guò)軸的方向相對(duì)χ方向成θ角度的偏光要素(Wh)，在第2行第1列是黃色要素( ),在第2行第2列是透過(guò)軸的方向相對(duì)y方向成θ角度的偏光要素(Wv)。 固體攝像元件1的各像素與上述顏色要素一一對(duì)應(yīng)，位于各顏色要素的正下方。此外，在本實(shí)施方式中，由于透光板加與實(shí)施方式2相同，所以省略說(shuō)明。以下，以與實(shí)施方式2不同的方面為中心進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式的構(gòu)成中，由于未設(shè)置W要素，所以不能進(jìn)行實(shí)施方式2中示出的計(jì)算。但是，在對(duì)接近非彩色的被攝體進(jìn)行攝像的情況下，由于Cy+Ye = W+G，所以如果設(shè)RGB的受光信號(hào)比率為Kr、Kg、Kb，則通過(guò)W要素后得到的信號(hào)被認(rèn)為是通過(guò)Cy要素和如要素后得到的信號(hào)的合計(jì)的(Kr+Kg+Kb)/(Kr+2Kg+Kb)倍。因此，通過(guò)進(jìn)行這樣的運(yùn)算，如果設(shè)該結(jié)果是表示由與W要素相對(duì)的像素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的量的信號(hào)，則之后的處理能夠采用與實(shí)施方式2中的處理相同的處理來(lái)作成多視點(diǎn)圖像。另一方面，關(guān)于彩色圖像，能夠使用與透過(guò)青色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量、與透過(guò)黃色要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量Sye、與透過(guò)Wh要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量Swh、以及與透過(guò)Ww要素后被光電轉(zhuǎn)換的光的量相當(dāng)?shù)男盘?hào)量Swv，按照以下方式來(lái)生成。首先，對(duì)Swh和Swv相加，設(shè)其為W要素的信號(hào)量Sw。這樣，紅色的顏色信息Sr由(Sw-Scy)的運(yùn)算得到。藍(lán)色的顏色信息Sb由(Sw-Sye)的運(yùn)算得到。進(jìn)一步地，通過(guò)(Sw-Sr-Sb)的運(yùn)算，得到綠色的顏色信息。其結(jié)果，光量降低僅在透光板加的偏光區(qū)域A中得到抑制，如果配合透明區(qū)域C的光量，就得到大幅抑制了入射光的光量降低的彩色圖像。如以上，根據(jù)本實(shí)施方式，設(shè)2行2列為像素的基本結(jié)構(gòu)，與4個(gè)像素相對(duì)應(yīng)來(lái)使用Cy要素、Ye要素、2個(gè)偏光要素。在第1行第1列配置青色要素(Cy)，在第1行第2列配置透過(guò)軸的方向相對(duì)χ方向成θ角度的偏光要素(Wh)，在第2行第1列配置黃色要素 ( ),在第2行第2列配置透過(guò)軸的方向相對(duì)y方向成θ角度的偏光要素(Wv)。此外，透光板加在圖6中的左側(cè)具有透過(guò)軸的方向與χ方向一致的偏光左部，在右側(cè)具有相同大小且透過(guò)軸的方向與y方向一致的偏光右部。通過(guò)這樣的構(gòu)成，根據(jù)使用了與青色要素Cy相對(duì)的像素的信號(hào)、與黃色要素知相對(duì)的像素的信號(hào)、與偏光要素Wh相對(duì)的像素的信號(hào)、以及與偏光要素Wv相對(duì)的像素的信號(hào)的運(yùn)算，能夠作成大幅抑制了多視點(diǎn)圖像和靈敏度降低的彩色圖像。也就是說(shuō)，與實(shí)施方式1、2同樣地，不需要現(xiàn)有技術(shù)中采用的機(jī)械性工作部分，就能夠得到僅利用圖像信號(hào)間的運(yùn)算就能同時(shí)得到多視點(diǎn)圖像和大幅抑制了靈敏度降低的彩色圖像這樣的效果。另外，在本實(shí)施方式中，不限于圖9所示的顏色配置，可以變更青色要素、黃色要素、偏光要素的位置。此外，也可以取代青色要素以及黃色要素，而配置紅色要素以及藍(lán)色要素。在以上的實(shí)施方式1 3中，攝像裝置構(gòu)成為獲取多視點(diǎn)圖像以及彩色圖像雙方， 但是也可以構(gòu)成為僅獲取多視點(diǎn)圖像。在以?xún)H得到視差信息為目的而利用本發(fā)明的情況下，也可以沒(méi)有圖4、5、9中示出的Cy要素以及Xe要素。此外，攝像裝置可以通過(guò)在得到多視點(diǎn)圖像的基礎(chǔ)上，實(shí)施它們的差分處理，從而得到差分圖像。更進(jìn)一步地，可以根據(jù)多視點(diǎn)圖像來(lái)求取表示各對(duì)應(yīng)點(diǎn)在圖像上的位置的偏差的大小的視差圖像(disparity map)。通過(guò)求出視差圖像，能夠得到表示被攝體的進(jìn)深的信息。在實(shí)施方式1 3中，雖然根據(jù)由攝像得到的光電轉(zhuǎn)換信號(hào)通過(guò)信號(hào)運(yùn)算來(lái)生成圖像，但是也可以使與攝像裝置獨(dú)立的其他裝置執(zhí)行基于信號(hào)運(yùn)算的圖像的生成處理。在該情況下，攝像裝置可以不具備圖1中示出的圖像信號(hào)生成部7。例如，將通過(guò)具有實(shí)施方式1 3中的攝像部100的攝像裝置獲取到的信號(hào)讀入其他裝置，使該其他裝置執(zhí)行對(duì)各實(shí)施方式的信號(hào)運(yùn)算處理進(jìn)行規(guī)定的程序，就能夠得到相同的效果。本發(fā)明的三維攝像裝置在采用了固體攝像元件的所有照相機(jī)中是有效的。例如，可以利用于數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)等民用照相機(jī)、和工業(yè)用固體監(jiān)視照相機(jī)等。
權(quán)利要求
1.一種三維攝像裝置，包括光透過(guò)部，其具有偏光區(qū)域和非偏光區(qū)域，其中，該偏光區(qū)域使在特定方向上發(fā)生了偏振的光透過(guò)，該非偏光區(qū)域與偏振方向無(wú)關(guān)地使光透過(guò)；固體攝像元件，其按照接受透過(guò)上述光透過(guò)部的光的方式來(lái)配置，并且具有像素陣列、 以及濾光器陣列，該像素陣列被分割成多個(gè)像素塊，該多個(gè)像素塊的每個(gè)包括第一像素以及第二像素，該濾光器陣列包括與上述第一像素相對(duì)地配置的偏光濾光器，上述偏光濾光器使透過(guò)上述偏光區(qū)域的光的至少一部分入射至上述第一像素； 成像部，其在上述固體攝像元件的攝像面上形成像；以及圖像生成部，其基于從上述第一像素輸出的第一像素信號(hào)、以及從上述第二像素輸出的第二像素信號(hào)，生成由入射至上述偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像以及由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維攝像裝置，其中，上述偏光區(qū)域的透過(guò)軸的方向與上述偏光濾光器的透過(guò)軸的方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維攝像裝置，其中，在將上述偏光區(qū)域設(shè)為第一偏光區(qū)域，將上述偏光濾光器設(shè)為第一偏光濾光器時(shí)， 上述光透過(guò)部具有第二偏光區(qū)域，該第二偏光區(qū)域具有與上述第一偏光區(qū)域的透過(guò)軸正交的透過(guò)軸，各像素塊包括第三像素，上述濾光器陣列具有與上述第三像素相對(duì)地配置的第二偏光濾光器，該第二偏光濾光器具有與上述第一偏光濾光器的透過(guò)軸不同的方向的透過(guò)軸，上述圖像生成部使用上述第一像素信號(hào)、上述第二像素信號(hào)、以及從上述第三像素輸出的第三像素信號(hào)，生成由入射至上述偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像以及由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維攝像裝置，其中，上述第一偏光區(qū)域以及上述第二偏光區(qū)域相對(duì)于上述光透過(guò)部的中心而對(duì)稱(chēng)地配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的三維攝像裝置，其中，上述第二像素與上述第一像素以及上述第三像素相鄰配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 5中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中，上述第一偏光區(qū)域以及上述第二偏光區(qū)域按照相互隔開(kāi)的方式來(lái)配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3 6中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中，上述圖像生成部通過(guò)對(duì)由入射至上述第一偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)、以及由入射至上述第二偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)加上由入射至上述非偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像信號(hào)，來(lái)生成與上述第一偏光區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)以及與上述第二偏光區(qū)域相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使青色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的青色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使黃色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的黃色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件， 與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使青色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的青色濾光器，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使黃色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的黃色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件， 相對(duì)于第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素，分別配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第2行第2列的像素相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第4行第2列的像素相對(duì)地配置上述第二偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器。
11.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第2行第1列的像素相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器，與第4行第1列的像素相對(duì)地配置上述第二偏光濾光器以及使綠色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的綠色濾光器。
12.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第2列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第2列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件， 與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。
13.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊包括排列成4行2列的8個(gè)像素，上述第一像素配置在第2行第1列，上述第二像素配置在第1行第2列，上述第三像素配置在第4行第1列，與第1行第1列的像素以及第3行第1列的像素相對(duì)地配置使紅色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的紅色濾光器，與第2行第2列的像素以及第4行第2列的像素相對(duì)地配置使藍(lán)色波長(zhǎng)段的光透過(guò)的藍(lán)色濾光器，與第1行第2列的像素以及第3行第2列的像素相對(duì)地配置透明部件， 與第2行第1列的像素以及第4行第1列的像素分別相對(duì)地配置上述第一偏光濾光器以及上述第二偏光濾光器。
14.根據(jù)權(quán)利要求8 13中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中，上述圖像生成部通過(guò)使用從上述8個(gè)像素輸出的像素信號(hào)的運(yùn)算，生成由入射至上述第一偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像、由入射至上述第二偏光區(qū)域的光產(chǎn)生的圖像、以及彩色圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的三維攝像裝置，其中， 各像素塊還包括第四像素，上述第一像素、上述第二像素、上述第三像素、以及上述第四像素排列成2行2列， 與上述第二像素相對(duì)地配置使第一波長(zhǎng)段的光透過(guò)的第一濾色器， 與上述第四像素相對(duì)地配置使第二波長(zhǎng)段的光透過(guò)的第二濾色器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的三維攝像裝置，其中，上述第一波長(zhǎng)段相當(dāng)于紅色波長(zhǎng)段，上述第二波長(zhǎng)段相當(dāng)于藍(lán)色波長(zhǎng)段。
全文摘要
提供一種不具有使攝像系統(tǒng)機(jī)械性工作的部分就能夠同時(shí)得到具有視差的多個(gè)圖像和在靈敏度方面沒(méi)有問(wèn)題的圖像的攝像技術(shù)。三維攝像裝置包括光透過(guò)部(2)，其具有使在特定方向上發(fā)生了偏振的光透過(guò)的偏光區(qū)域(A)和與偏振方向無(wú)關(guān)地使光透過(guò)的非偏光區(qū)域(C)；固體攝像元件(1)，其按照接受透過(guò)了光透過(guò)部(2)的光的方式來(lái)配置；成像部(3)，其在固體攝像元件(1)的攝像面(1a)上形成像；以及圖像生成部，其基于從固體攝像元件(1)輸出的信號(hào)來(lái)生成圖像。固體攝像元件(1)具有包括偏光濾光器在內(nèi)的濾光器陣列。圖像生成部生成由入射至上述偏光區(qū)域(A)的光產(chǎn)生的圖像、和由入射至上述非偏光區(qū)域(C)的光產(chǎn)生的圖像。
文檔編號(hào)H04N13/02GK102342115SQ201080009869
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者三崎正之, 平本政夫, 瀧澤輝之, 鈴木正明 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社