成像裝置和成像方法制造方法及圖紙

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，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的第二偏振單元，并將該透鏡系統會聚的光轉換為電信號。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及，更具體地涉及將對象成像為立體圖像的。
技術介紹
在相關技術中，已提出這樣的系統，其用于使用布置在左側和右側的兩個攝像機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，當使用兩個攝像機時，裝置的尺寸可能增加，并且使用兩個攝像機不實用。無論鏡頭的變焦比如何，兩個攝像機之間的基線長度，即立體相機的兩眼間距離通常是大約65mm，這對應于人的兩眼間距離。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中要執行與正常信息處理不同的信息處理，并引起視覺疲勞。當使用兩個攝像機對運動對象成像時，應該進行對兩個攝像機的精確同步控制。但是，同步控制非常難，并且對會聚角的準確控制也非常難。已經提出了一種立體成像裝置，其中組合被偏振以變為垂直關系的偏振濾光片來促進透鏡系統的調整以進行立體成像，并且共享光學系統(例如，參見日本專利申請公開(JP-B) No. 6-054991)。已經提出了通過包括兩個鏡頭和一個成像單元的成像裝置進行立體成像的方法(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，這些像素對應于掃描線的預定數量的整數倍；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定范圍內的像素，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的成像表面預定距離的位置處。
技術實現思路
同時，根據在日本專利申請公開(JP-B) No. 6-054991中公開的技術，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。但是，應該進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，光路應該再次被劃分，并且光應該入射在每個偏振濾光片上。為此，在透鏡系統中產生光損失，并且難以減小裝置的尺寸。根據在日本專利申請公開(JP-A) No. 2004-309868中公開的技術，因為應該提供兩組透鏡和偏振濾光片的組合，所以裝置變得復雜，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實的，因為裝置變得復雜。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，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的第二偏振單元，并將該透鏡系統會聚的光轉換為電信號。該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區域和第二區域，已經經過該第一區域的第一區域經過光的偏振狀態不同于已經經過該第二區域的第二區域經過光的偏振狀態，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域和多個第四區域，已經經過第三區域的第三區域經過光的偏振狀態不同于已經經過第四區域的第四區域經過光的偏振狀態，以及該第一區域經過光經過該第三區域并到達所述成像元件，并且該第二區域經過光經過該第四區域并到達所述成像元件，由此成像圖像以獲得立體圖像，在該立體圖像中第一區域的重心點和第二區域的重心點之間的距離被設置為雙目視差的基線長度。根據本專利技術的第一實施例，提供了使用根據本公開的實施例的成像裝置的成像方法，該方法包括通過經過該第三區域并到達該成像元件的第一區域經過光在成像元件中產生用于獲得右眼圖像的電信號；通過經過該第四區域并到達該成像元件的第二區域經過光在該成像元件中產生用于獲得左眼圖像的電信號；以及輸出產生的電信號。根據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，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的第二偏振單元，并將該透鏡系統會聚的光轉換為電信號。該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區域和第二區域，已經經過該第一區域的第一區域經過光的偏振狀態不同于已經經過該第二區域的第二區域經過光的偏振狀態，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域和多個第四區域，已經經過該第三區域的第三區域經過光處于偏振狀態，并且已經經過該第四區域的第四區域經過光處于非偏振狀態，以及該第一區域經過光經過該第三區域并到達所述成像元件，并且該第一區域經過光和該第二區域經過光經過該第四區域并到達所述成像元件，由此成像圖像以獲得立體圖像，在該立體圖像中該第一區域的重心點和該第一偏振單元的重心點之間的距離被設置為雙目視差的基線長度。根據本公開的第二實施例，提供了使用根據本公開的另一實施例的成像裝置的成像方法，該方法包括通過經過該第三區域并到達該成像元件的第一區域經過光在成像元件中產生用于獲得右眼圖像和左眼圖像之一的電信號；通過經過該第四區域并到達該成像元件的第一區域經過光和第二區域經過光在該成像元件中產生用于獲得右眼圖像和左眼圖像的另一個的電信號；以及輸出產生的電信號。根據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。可以通過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。附圖說明圖1A到圖1C是根據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的示意圖；圖2A和2B分別是在根據第一實施例的成像裝置中，經過第一偏振單元中的第一區域和第二偏振單元中的第三區域并到達成像元件陣列的光的概念圖和經過第一偏振單元中的第二區域以及第二偏振單元中的第四區域并到達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的示意圖；圖4是根據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是用于例示關于從成像元件獲得的電信號執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的示意圖；圖7是根據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是根據第四實施例的成像裝置的概念圖；圖1OA到IOC是根據第五實施例的成像裝置的概念圖以及例示第一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種成像裝置，包括：第一偏振單元，偏振來自對象的光；透鏡系統，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的第二偏振單元，并將該透鏡系統會聚的光轉換為電信號，其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區域和第二區域，已經經過該第一區域的第一區域經過光的偏振狀態不同于已經經過該第二區域的第二區域經過光的偏振狀態，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域和多個第四區域，已經經過第三區域的第三區域經過光的偏振狀態不同于已經經過第四區域的第四區域經過光的偏振狀態，以及該第一區域經過光經過該第三區域并到達所述成像元件，并且該第二區域經過光經過該第四區域并到達所述成像元件，由此成像圖像以獲得立體圖像，在該立體圖像中第一區域的重心點和第二區域的重心點之間的距離被設置為雙目視差的基線長度。

【技術特征摘要】
2011.09.30 JP 2011-2158951.一種成像裝置，包括 第一偏振單兀，偏振來自對象的光； 透鏡系統，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的第二偏振單元，并將該透鏡系統會聚的光轉換為電信號， 其中該第一偏振單元具有沿著第一方向布置的第一區域和第二區域， 已經經過該第一區域的第一區域經過光的偏振狀態不同于已經經過該第二區域的第二區域經過光的偏振狀態， 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域和多個第四區域， 已經經過第三區域的第三區域經過光的偏振狀態不同于已經經過第四區域的第四區域經過光的偏振狀態，以及 該第一區域經過光經過該第三區域并到達所述成像元件，并且該第二區域經過光經過該第四區域并到達所述成像元件，由此成像圖像以獲得立體圖像，在該立體圖像中第一區域的重心點和第二區域的重心點之間的距離被設置為雙目視差的基線長度。2.根據權利要求1的成像裝置， 其中第一偏振單元被布置在該透鏡系統的光圈單元的附近。3.根據權利要求1的成像裝置， 其中在該第一偏振單元中，在該第一區域和第二區域之間提供中心區域，以及已經經過該中心區域的中心區域經過光的偏振狀態不從在入射在中心區域上之前的光的偏振狀態改變。4.根據權利要求1的成像裝置， 其中使用偏振器配置該第一區域和該第二區域的每個，以及 該第一區域經過光的電場方向與該第二區域經過光的電場方向垂直。5.根據權利要求4的成像裝置， 其中該第一區域經過光的電場方向與該第一方向平行。6.根據權利要求4的成像裝置， 其中該第一區域經過光的電場方向與該第一方向形成45度角。7.根據權利要求4的成像裝置， 其中該第一區域經過光的電場方向與該第三區域經過光的電場方向平行，以及 該第二區域經過光的電場方向與該第四區域經過光的電場方向平行。8.根據權利要求4的成像裝置， 其中該偏振器的消光比是3或更大。9.根據權利要求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域或者該第四區域。10.根據權利要求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域或者該第四區域。11.根據權利要求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.根據權利要求1的成像裝置， 其中在該第一偏振單兀的光入射側布置四分之一波片。13.根據權利要求5的成像裝置， 其中在該第一偏振單兀的光入射側布置四分之一波片，以及 該四分之一波片的快軸與該第一區域經過光的電場方向形成預定角度。14.根據權利要求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域經過光的電場方向形成預定角度，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.根據權利要求13的成像裝置， 其中該預定角度是45度。16.根據權利要求13的成像裝置， 其中該第一區域經過光的電場方向平行于該第三區域經過光的電場方向，以及 該第二區域經過光的電場方向平行于該第四區域經過光的電場方向。17.根據權利要求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，以及 該四分之一波片可移除地安裝到該透鏡系統。18.根據權利要求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.根據權利要求1的成像裝置， 其中在該第一偏振單兀的光入射側布置具有α度的偏振軸的偏振片， 使用第一波片配置該第一區域，并且使用第二波片配置該第二區域，以及 該第一區域經過光的電場方向垂直于該第二區域經過光的電場方向。20.根據權利要求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成。21.根據權利要求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 關于一個像素布置一個第三區域或者一個第四區域。22...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬場友彥，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：