成像装置和成像方法

专利名称：成像装置和成像方法
技术领域：
本公开涉及成像装置和成像方法，更具体地涉及将对象成像为立体图像的成像装置和成像方法。
背景技术：
在相关技术中，已提出这样的系统，其用于使用布置在左侧和右侧的两个摄像机同时对共同对象成像、同时输出两种获得的图像(右眼图像和左眼图像)并显示立体图像。但是，当使用两个摄像机时，装置的尺寸可能增加，并且使用两个摄像机不实用。无论镜头的变焦比如何，两个摄像机之间的基线长度，即立体相机的两眼间距离通常是大约65mm，这对应于人的两眼间距离。在此情况下，在放大的图像中双眼视差可能增加，并且这迫使在观察者的视觉系统中要执行与正常信息处理不同的信息处理，并引起视觉疲劳。当使用两个摄像机对运动对象成像时，应该进行对两个摄像机的精确同步控制。但是，同步控制非常难，并且对会聚角的准确控制也非常难。已经提出了一种立体成像装置，其中组合被偏振以变为垂直关系的偏振滤光片来促进透镜系统的调整以进行立体成像，并且共享光学系统(例如，参见日本专利申请公开(JP-B) No. 6-054991)。已经提出了通过包括两个镜头和一个成像单元的成像装置进行立体成像的方法(例如，参见日本专利申请公开(JP-A) No. 2004-309868)。在日本专利申请公开(JP-A)No. 2004-309868中公开的成像装置包括提供在成像表面上的具有像素的成像单元，这些像素对应于扫描线的预定数量的整数倍；第一水平分量偏振单元，仅透过来自对象的第一画面光中的水平分量；以及第一垂直分量偏振单元，布置在距离该第一水平分量偏振单元预定距离的位置处，并且仅透过来自对象的第二画面光中的垂直分量。在此情况下，第一水平分量偏振单元透过的水平分量会聚到成像表面上的预定范围内的像素，并且第一垂直分量偏振单元透过的垂直分量会聚到除了该预定范围以外的其余范围中的像素。具体地，被布置为彼此分离根据人眼视差的间隔的水平分量偏振滤光片和垂直分量偏振滤光片以及两个透镜被提供在距离CCD的成像表面预定距离的位置处。

发明内容
同时，根据在日本专利申请公开(JP-B) No. 6-054991中公开的技术，通过重叠两个偏振滤光片的输出并形成单个光路来共享透镜系统。但是，应该进一步提供偏振滤光片以在接下来的步骤中提取左眼图像和右眼图像，光路应该再次被划分，并且光应该入射在每个偏振滤光片上。为此，在透镜系统中产生光损失，并且难以减小装置的尺寸。根据在日本专利申请公开(JP-A) No. 2004-309868中公开的技术，因为应该提供两组透镜和偏振滤光片的组合，所以装置变得复杂，并且装置的尺寸增加。即，使用成像装置不仅成像立体图像而且成像正常的二维图像是不现实的，因为装置变得复杂。希望提供具有简单配置并且可以将对象成像为立体图像的成像装置、以及使用该成像装置的成像方法。根据本公开的第一实施例，提供了成像装置，包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及成像兀件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号。该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过第三区域的第三区域经过光的偏振状态不同于已经经过第四区域的第四区域经过光的偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中第一区域的重心点和第二区域的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。根据本发明的第一实施例，提供了使用根据本公开的实施例的成像装置的成像方法，该方法包括通过经过该第三区域并到达该成像元件的第一区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像的电信号；通过经过该第四区域并到达该成像元件的第二区域经过光在该成像元件中产生用于获得左眼图像的电信号；以及输出产生的电信号。根据本公开的第二实施例，提供了成像装置，包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及成像兀件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号。该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第四区域的第四区域经过光处于非偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。根据本公开的第二实施例，提供了使用根据本公开的另一实施例的成像装置的成像方法，该方法包括通过经过该第三区域并到达该成像元件的第一区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像之一的电信号；通过经过该第四区域并到达该成像元件的第一区域经过光和第二区域经过光在该成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像的另一个的电信号；以及输出产生的电信号。根据以上描述的本公开的实施例，因为使用一组第一偏振单元和第二偏振单元以及一个透镜系统配置成像装置，所以可以提供具有单眼简单配置的小的成像装置。因为不需要两组透镜和偏振滤光片的组合，所以在变焦、光圈单元、聚焦和会聚角中不发生偏差或差别。因为双目视差的基线长度相对短，所以可以获得自然的立体效果。可以通过安装或移除第一偏振单元容易地获得二维图像和三维图像。


图1A到图1C是根据第一实施例的成像装置的概念图以及例示第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图；图2A和2B分别是在根据第一实施例的成像装置中，经过第一偏振单元中的第一区域和第二偏振单元中的第三区域并到达成像元件阵列的光的概念图和经过第一偏振单元中的第二区域以及第二偏振单元中的第四区域并到达该成像元件阵列的光的概念图，并且图2C和2D是例示通过图2A和2B所示的光在成像元件阵列上形成的图像的示意图；图3A和3B分别是根据第一实施例的成像装置中的成像元件的示意部分截面图以及例示线栅偏振器的布置状态的示意图；图4是根据第一实施例的成像装置中的具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图；图5是用于例示关于从成像元件获得的电信号执行去马赛克处理并获得信号值的图像处理的具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图；图6A和6B分别是例示在根据第二实施例的成像装置中包括的第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图；图7是根据第二实施例的成像装置中的具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图；图8A到8D是根据第三实施例的成像装置中包括的第一偏振单元的示意图；图9是根据第四实施例的成像装置的概念图；图1OA到IOC是根据第五实施例的成像装置的概念图以及例示第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图；图1lA到IlC分别是例示在第七实施例中形成线栅偏振器的线的间距、入射光的波长和消光比之间的关系，形成线栅偏振器的线的高度、入射光的波长和消光比之间的关系，以及形成线栅偏振器的线的(宽度/间距)、入射光的波长和消光比之间的关系的计算结果的图；图12是例示在第七实施例中形成线栅偏振器的两条线的长度、入射光的波长和消光比之间的关系的计算结果的图；图13是根据第八实施例的成像装置中的具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图；图14是根据第八实施例的成像装置的第一修改中的具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图；图15A到I 分别是根据第九实施例的成像装置的概念图、四分之一波片的概念图、例示第一偏振单元的偏振状态的示意图以及例示偏振单元(第二偏振单元)的偏振状态的不意图；图16A到16C分别是根据第九实施例的成像装置中的四分之一波片的概念图、例示第一偏振单元的偏振状态的示意图和例示偏振单元(第二偏振单元)的偏振状态的示意图，并且图16D和16E是根据第十实施例的成像装置中的四分之一波片的概念图；图17A到17C是根据第十一实施例的成像装置的概念图以及例示第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图；图18A和18B分别是第十二和第十三实施例中的透镜系统的示意部分截面图；以及
图19A和19B是成像元件的修改的示意部分截面图。
具体实施例方式下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件用相同的参考标号指示，并且省略对这些结构元件的重复说明。将按以下所述的顺序进行以下描述。1.关于根据本公开的第一和第二方面的成像装置和成像方法的整体的说明2.第一实施例(根据本公开的第一方面的成像装置和成像方法)3.第二实施例(第一实施例的修改)4.第三实施例(第一实施例的另一修改)5.第四实施例(第一实施例的另一修改) 6.第五实施例(第一实施例的另一修改)7.第六实施例(第一实施例的另一修改)8.第七实施例(第一实施例的另一修改)9.第八实施例(第一实施例的另一修改)10.第九实施例(第一实施例的另一修改)11.第十实施例(第九实施例的修改)12.第H^一实施例(根据本公开的第二方面的成像装置和成像方法)13.第十二实施例(第一到第i^一实施例的修改)14.第十三实施例(第十二实施例的修改)及其他[关于根据本公开的第一和第二方面的成像装置和成像方法的整体的说明]在以下说明中，根据本公开的第一方面的成像装置以及适合于根据本公开的第一方面的成像方法的成像装置统称为“根据本公开的第一方面的成像装置”，根据本公开的第二方面的成像装置以及适合于根据本公开的第二方面的成像方法的成像装置统称为“根据本公开的第二方面的成像装置”，并且根据本公开的第一和第二方面的成像装置以及适合于根据本公开的第一和第二方面的成像方法的成像装置统称为“本公开的成像装置”。在本公开的成像装置中，优选第一偏振单元布置在透镜系统的光圈单元附近。或者，当入射在透镜系统上的光首先变为平行光并最终会聚(成像)在成像元件上时，优选在偏振光的状态下第一偏振单元布置在透镜系统的部分上。在此配置中，通常，不需要再次设计透镜系统的光学系统，并且可以进行机械(物理)设计改变以便第一偏振单元固定在现有透镜系统上或者可移除地安装到现有透镜系统。为了将第一偏振单元可移除地安装到透镜系统，第一偏振单元被形成为具有类似于镜头的光圈叶片的配置的配置，并且可以布置在透镜系统中。或者，在透镜系统中，其中提供了第一偏振单元和开孔的组件被安装到与透镜系统的光轴平行的旋转轴，以可绕着该旋转轴旋转，并且该组件绕着该旋转轴旋转，以便经过该透镜系统的光线经过该开孔或者该第一偏振单元。或者，在该透镜系统中，其中提供了第一偏振单元和开孔的组件被安装到透镜系统以可在与透镜系统的光轴垂直的方向上滑动，并且该组件滑动，以便经过该透镜系统的光线经过该开孔或者该第一偏振单元。在此情况下，可以使用一个组件或者多个组件块来配置其中提供了第一偏振单元和开孔的组件。
优选地，使用一个单聚焦透镜和布置在该单聚焦透镜的前表面或前侧(对象侧)的光圈单元(即前光圈单聚焦透镜)来配置透镜系统，并且第一偏振单元布置在该透镜系统的附近。第一偏振单元优选可移除地安装到该透镜系统。一个单聚焦透镜可以被配置为包括成像透镜组，并且可以作为整体相对成像元件阵列在前后方向上移动。由此，一个单聚焦透镜优选实现自动聚焦功能。第一偏振单元和一个单聚焦透镜之间的最短距离是0. 6_或更小，优选0. 05到0. 6mm。在包括上述优选形式的本公开的成像装置中，在第一偏振单元中，在第一区域和第二区域之间提供中心区域，并且已经经过中心区域的中心区域经过光的偏振状态不从在入射在中心区域上之前的光的偏振状态改变。即，中心区域与偏振无关。在第一偏振单元的中心区域中，光强度强。但是，视差量小。因此，在成像元件阵列接收的光强度增加时，可以确保具有足够长度的双目视差的基线长度。当第一偏振单元的外部形状被配置为圆形时，中心区域可以被配置为圆形，并且第一区域和第二区域的形状可以配置为围绕该中心区域并且具有180度的中心角的扇形，或者中心区域可以配置为菱形或者方形，并且第一区域和第二区域可以配置为与围绕中心区域并且具有180度的中心角的扇形类似的形状。或者，可以在沿着第二方向延伸的条形中形成第一区域、中心区域和第二区域。在包括上述各个优选实施例的本公开的成像装置中，可以使用偏振器形成第一区域和第二区域，并且第一区域经过光的电场方向可以垂直于第二区域经过光的电场方向。在包括这样的配置的本公开的成像装置中，第一区域经过光的电场方向可以与第一方向平行，第一区域经过光的电场方向可以与第一方向形成45度角，或者第一区域经过光的电场方向可以与第一方向形成任意角度(P )。在包括上述配置的任意组合的根据本公开的第一方面的成像装置中，第一区域经过光的电场方向可以与第三区域经过光的电场方向平行，并且第二区域经过光的电场方向可以与第四区域经过光的电场方向平行。在包括上述配置的任意组合的根据本公开的第二方面的成像装置中，第一区域经过光的电场方向可以与第三区域经过光的电场方向平行。在包括上述配置的任意组合的本公开的成像装置中，偏振器的消光比是3或更大，优选是10或更大。在此情况下，“偏振状态”意味着其中电场和磁场仅在特定方向上振动的光的状态，并且“非偏振状态”意味着其中光的偏振是不规则的并且彼此垂直的电场分量的相位关系是无序的光的状态。“偏振器”意味着从自然光(非偏振光)产生线偏振光或者圆偏振光的元件，并且形成第一区域和第二区域的偏振器可以是具有公知配置的偏振器(偏振片)。例如，第一区域经过光和第二区域经过光之一的偏振分量可以主要用作S波(TE波)，并且另一个的偏振分量可以主要用作P波(TM波)。第一区域经过光和第二区域经过光的偏振状态可以是线偏振或者圆偏振(旋转方向处于相互相反的关系)。通常，其中振动方向仅是特定方向的横波被称为偏振波，并且振动方向被称为偏振方向或者偏振轴。光的电场方向与偏振方向匹配。当第一区域经过光的电场方向平行于第一方向时，在第一区域中，消光比是在经过第一区域的光中包括的其中电场方向是第一方向的光的分量和其中电场方向是第二方向的光的分量的比率，并且在第二区域中，消光比是在经过第二区域的光中包括的其中电场方向是第二方向的光的分量和其中电场方向是第一方向的光的分量的比率。当第一区域经过光的电场方向与第一方向形成45度角时，在第一区域中，消光比是在经过第一区域的光中包括的其中电场方向与第一方向形成45度角的光的分量和其中电场方向与第一方向形成135度角的光的分量的比率，并且在第二区域中，消光比是在经过第二区域的光中包括的其中电场方向与第一方向形成135度角的光的分量和其中电场方向与第一方向形成45度角的光的分量的比率。当第一区域经过光的电场方向与第一方向形成任意角度(^度)时，在第一区域中，消光比是在经过第一区域的光中包括的其中电场方向与第一方向形成P度角的光的分量和其中电场方向与第一方向形成(￠+90)度角的光的分量的比率，并且在第二区域中，消光比是在经过第二区域的光中包括的其中电场方向与第一方向形成(￠+90)度角的光的分量和其中电场方向与第一方向形成P度角的光的分量的比率。当第一区域经过光的偏振分量主要是P波并且第二区域经过光的偏振分量主要是S波时，在第一区域中，消光比是该第一区域经过光中包括的P偏振分量和S偏振分量的比率，并且在第二区域中，消光比是该第二区域经过光中包括的S偏振分量和P偏振分量的比率。在包括上述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面的成像装置中，通过在光电转换元件之上或以上堆叠滤色片、芯片上透镜和线栅偏振器形成成像元件，并且线栅偏振器可以形成第三区域和第四区域。或者，通过在光电转换元件之上或以上堆叠线栅偏振器、滤色片和芯片上透镜来形成成像元件，并且线栅偏振器可以形成第三区域和第四区域。或者，通过在光电转换元件之上或以上堆叠芯片上透镜、滤色片和线栅偏振器来形成成像元件，并且线栅偏振器可以形成第三区域和第四区域。但是，可以适当地改变芯片上透镜、滤色片和线栅偏振器的堆叠顺序。在此配置中，当第一区域经过光的电场方向平行于第一方向时，形成线栅偏振器的多条线的延伸方向可以平行于第一方向或第二方向。具体地，在形成第三区域的线栅偏振器中，线的延伸方向平行于第二方向，并且在形成第四区域的线栅偏振器中，线的延伸方向平行于第一方向 。在此配置中，当第一区域经过光的电场方向与第一方向形成45度角时,形成线栅偏振器的多条线的延伸方向可以与第一方向或第二方向形成45度角。具体地，在形成第三区域的线栅偏振器中，线的延伸方向与第一方向形成135度角，并且在形成第四区域的线栅偏振器中，线的延伸方向与第一方向形成45度角。线的延伸方向变为线栅偏振器中的光吸收轴，并且与线的延伸方向垂直的方向变为线栅偏振器中的光传输轴。除了第四区域之外，以上配置基本适用于根据本公开的第二方面的成像装置。在包括以上所述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面的成像装置中，四分之一波片(、/4波片)优选布置在第一偏振单元的光入射侧以防止产生所谓的双眼竞争。四分之一波片可以一直布置，并且可以在需要时布置。具体地，该四分之一波片可以可移除地安装到在透镜系统中提供的滤波片安装部分。在此情况下，双眼竞争意味着如下现象在对反射P波分量但是吸收S波分量的诸如水的表面或窗户的对象成像的情况下，当将从P波分量获得的图像和从S波分量获得的图像提供给双眼时，不发生融合，仅一个图像是较好的，并且该图像被交替地观看到或者在重叠的区域彼此抑制。已经经过四分之一波片的光的偏振方向成直线。在当光经过第一区域和第三区域并到达成像元件阵列时获得的图像以及当光经过第二区域和第四区域并到达成像元件阵列时获得的图像中，在反射P波分量但是吸收S波分量的对象的部分的图像之间不产生大的差别，并且可以防止产生双眼竞争。该四分之一波片的快轴优选与第一区域经过光的电场方向形成45度角或者45度±10度的角。如上所述，在根据本公开的第一方面的成像装置中，在其中使用偏振器配置第一区域和第二区域的每个的配置中，第一区域经过光的电场方向垂直于第二区域经过光的电场方向，并且第一区域经过光的电场方向平行于第一方向或者第一区域经过光的电场方向与第一方向形成45度角，四分之一波片布置在第一偏振单兀的光入射侧，四分之一波片的快轴可以与第一区域经过光的电场方向形成预定角度，该四分之一波片包括沿着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轴可以与第一区域经过光的电场方向形成预定角度，并且第二四分之一波片的快轴可以垂直于第一四分之一波片的快轴(换句话说，第二四分之一波片的快轴平行于第一四分之一波片的慢轴)。在此配置中，预定角度可以是45度或者45度±10度。在此配置中，第一区域经过光的电场方向可以平行于第三区域经过光的电场方向，并且第二区域经过光的电场方向可以平行于第四区域经过光的电场方向。在此配置中，第一偏振单元可以可移除地安装到透镜系统，并且四分之一波片可以可移除地安装到透镜系统。在此配置中，四分之一波片可以与第一偏振单元相邻地安装在第一偏振单元的光入射侧。为了将四分之一波片可移除地安装到透镜系统，该四分之一波片可以形成为具有与镜头的光圈片的配置类似的配置，并且可以布置在透镜系统中。或者，在该透镜系统中，其中提供了四分之一波片和开孔的组件被安装到与透镜系统的光轴平行的旋转轴以可绕该旋转轴旋转，并且该组件绕该旋转轴旋转，以便经过透镜系统的光经过该开孔或该四分之一波片。或者，在该透镜系统中，其中提供了四分之一波片和开孔的组件被安装到透镜系统以可在与该透镜系统的光轴垂直的方向上滑动，并且该组件滑动，以便经过透镜系统的光经过该开孔或该四分之一波片。在此情况下，可以使用多个组件配置该四分之一波片，并且每个组件可以在与该透镜系统的光轴垂直的方向上滑动。在根据本公开的第一方面的成像装置中，为了防止产生所谓的双眼竞争，具有a度的偏振轴的偏振片可以布置在第一偏振单元的光入射侧，可以使用第一波片配置第一区域，可以使用第二波片配置第二区域，并且第一区域经过光的电场方向可以垂直于第二区域经过光的电场方向。具体地，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与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。在此情况下，具有a度的偏振轴的偏振片固定在透镜系统上。在根据本公开的第二方面的成像方法中，通过经过第三区域并到达成像元件的第一区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像中的一个图像的电信号(为了方便说明，其可以称为第一电信号)。另外，通过经过第四区域并到达成像元件的第一区域经过光和第二区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像的另一图像的电信号(为了便于说明，其可以称为第二电信号)。但是，在该成像装置中，优选在基于第一电信号和第二电信号获得的右眼图像数据和左眼图像数据(或左眼图像数据和右眼图像数据)中调整亮度，并且优选优化右眼图像的亮度和左眼图像的亮度。在包括上述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面的成像装置中，成像元件阵列具有拜耳布置，一个像素包括四个成像元件，并且关于一个像素可以布置一个第三区域和/或第四区域。在包括上述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面的成像装置中，可以关于N个像素沿着第一方向布置一个第三区域和一个第四区域(N是211且11是I到5的自然数)。但是，成像元件阵列的布置不限于拜耳布置，并且可以是线间(inter-line)布置、G条带RG棋盘布置、G条形RG完全棋盘布置、棋盘互补颜色布置、条形布置、斜条形布置、原色差布置、场色差顺序布置、帧色差顺序布置、MOS型布置、改进MOS型布置、帧交织布置和场交织布置。以上配置基本适用于根据本公开的第二方面的成像装置。在使用包括上述的各种优选实施例和配置的本公开的成像装置的根据本公开的第一方面或第二方面的成像方法中，可以关于N个像素沿着第一方向布置一个第三区域和一个第四区域(N是2n且n是I到5的自然数)。在此情况下，可以基于深度图(深度信息)获得用于获得右眼图像的图像数据(右眼图像数据)以及用于获得左眼图像的图像数据(左眼图像数据)，该深度图从通过经过第三区域的第一区域经过光获得的电信号以及通过经过第四区域的第二区域经过光获得的电信号(根据本公开的第一方面的成像方法)，或者通过经过第四区域的第一区域经过光和第二区域经过光获得的电信号(根据本公开的第二方面的成像方法)，以及来自形成成像元件阵列的所有成像元件的电信号而产生。在根据本公开的第一方面的成像装置中，当成像元件阵列的布置被设置为拜耳布置时，可以不在用于接收红光的红色成像元件和用于接收蓝光的蓝色成像元件中布置第三和第四区域，第三区域可以布置在用于接收绿光的两个绿色成像元件之一中，并且第四区域可以布置在另一绿色成像元件中。或者，当成像元件阵列的布置被设置为拜耳布置时，可以在用于接收红光的一个红色成像元件、用于接收蓝光的一个蓝色成像元件以及用于接收绿光的两个绿色成像元件之中在第一方向上相邻的两个成像元件(例如，用于接收红光的一个红色成像元件和用于接收绿光的一个绿色成像元件)中布置第三区域或第四区域，并且可以在剩余的两个成像元件(例如，用于接收蓝光的一个蓝色成像元件以及用于接收绿光的另一绿色成像元件)中布置第四区域或第三区域。或者，当成像元件阵列的布置被设置为拜耳布置时，可以在在用于接收红光的一个红色成像元件、用于接收蓝光的一个蓝色成像元件以及用于接收绿光的两个绿色成像元件之中的一个成像元件(例如用于接收红光的一个红色成像元件或者用于接收蓝光的一个蓝色成像元件)中布置第三区域或第四区域，并且可以在第一方向上与该成像元件相邻的成像元件(例如绿色成像元件)中布置第四区域或第三区域。即使在此情况下，可以沿着第二方向关于N个像素布置一个第三区域和一个第四区域，并且可以沿着第一方向关于M个像素布置一个第三区域或一个第四区域。以上配置基本适用于根据本公开的第二方面的成像装置。在包括上述的各种优选实施例和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的成像装置和成像方法(下文中它们可以统称为本公开)中，第一方向可以设置为水平方向并且第二方向可以设置为垂直方向。第三区域和第四区域沿着第二方向的单元长度可以等于成像元件沿着第二方向的长度(当第一区域经过光的电场方向平行于第一方向时)，或者可以等于一个成像元件的长度(当第一区域经过光的电场方向与第一方向形成45度角时)。透镜系统可以被配置为单聚焦透镜或者变焦透镜，并且可以基于透镜系统的规范确定透镜或透镜系统的配置。作为成像元件，可以使用C⑶传感器、CMOS传感器和电荷调制器件(CMD)型的信号放大图像传感器。作为成像装置，可以使用表面辐射类型的固态成像装置或者背面辐射类型的固态成像装置。可以使用根据第一方面或第二方面的成像装置配置数字静态相机、摄像机、摄像放像机以及附有相机的移动电话。在其中在根据本公开的第一方面的成像装置中使用线栅偏振器配置第三区域和第四区域的情况下，或者当在根据本公开的第二方面的成像装置中使用线栅偏振器配置第三区域时，尽管形成线栅偏振器的线的形成材料不限于特定材料，但是形成材料优选是铝(Al)和铝合金，线的宽度和线的间距之间的比值[(线的宽度)/ (线的间距)]优选是0.33或更大，线的高度优选是5X 10_8m或更大，并且线的数量优选是10或更多。在根据本公开的第一方面的成像装置中，第一区域的重心点指示基于第一区域的外形计算的重心点，并且第二区域的重心点指示基于第二区域的外形计算的重心点。当第一偏振单元的外形(入瞳直径)被配置为具有半径r的圆形并且第一区域和第二区域每个形成为具有占据第一偏振单元的一半的半月形时，可以从简单的计算[(810/(3^0]获得第一区域的重心点和第二区域的重心点之间的距离。在根据本公开的第二方面的成像装置中，第一区域的重心点指示基于第一区域的外形计算的重心点，并且第一偏振单元的重心点指示基于第一偏振单元的外形(入瞳直径)计算的重心点。当第一偏振单元的外形(入瞳直径)被配置为具有半径r的圆形并且第一区域和第二区域每个形成为具有占据第一偏振单元的一半的半月形时，可以从简单的计算[(#)/(3^1)]获得第一区域的重心点和第一偏振单元的重心点之间的距离。[第一实施例]第一实施例涉及根据本公开的第一方面的成像装置和成像方法，更具体地，涉及将对象成像为立体图像的成像装置和成像方法。在图1A中例示了根据第一实施例的成像装置的概念图，在图1B和IC中分别例示了例示第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图，在图2A中例示了经过透镜系统、第一偏振单元中的第一区域和第二偏振单元中的第三区域到达成像元件阵列的光的概念图，在图2B中例示了经过第一偏振单元中的第二区域、第二偏振单元中的第四区域并到达成像元件阵列的光的概念图，并且在图2C和2D中分别例示了例示通过在图2A和2B中所示的光在成像元件阵列上形成的图像的示意图。在以下描述中，光的前进方向定义为Z轴方向，第一方向定义为水平方向(X轴方向),并且第二方向定义为垂直方向(Y轴方向)。 根据第一实施例以及以下要描述的第二到第十实施例的成像装置的每个包括(A)对来自对象的光进行偏振的第一偏振单元130、230、330、430、530和930之一 ；(B)透镜系统20，会聚来自第一偏振单元130、230、330、430、530和930之一的光；以及(C)成像元件阵列40,具有在第一方向(水平方向和X轴方向)和与该第一方向垂直的第二方向(垂直方向和Y轴方向)的矩阵中布置的成像元件41，具有布置在光入射侧的第二偏振单元150和250之一，并将透镜系统20会聚的光转换为电信号。在根据第一实施例以及以下要描述的第二到第十实施例的成像装置中，第一偏振单元130、230、330、430、530和930具有沿着第一方向(水平方向和X轴方向)布置的第一区域 131、231、331、531 和 931，以及第二区域 132、232、332、532 和 932。经过第一区域131、231、331、531和931的第一区域经过光L1的偏振状态不同于经过第二区域132、232、332、532和932的第二区域经过光L2的偏振状态。第二偏振单元150和250具有交替地沿着第一方向(水平方向和X轴方向)布置并在第二方向(垂直方向和Y轴方向)延伸的多个第三区域151和251以及多个第四区域152和 252。经过第三区域151和251的第三区域经过光L3的偏振状态不同于经过第四区域152和252的第四区域经过光L4的偏振状态。第一区域经过光L1经过第三区域151和251并到达成像元件41，第二区域经过光L2经过第四区域152和252并到达成像元件41，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中，第一区域131、231、331、531和931的重心点BC1以及第二区域132、232、332、532和932的重心点BC2之间的距离被设置为双目视差的基线长度。在此情况下，在根据第一实施例以及以下要描述的第二到第i^一实施例的成像装置中，透镜系统20包括成像透镜21、光圈单元22和图像形成透镜23，并起着变焦镜头的作用。成像透镜21是用于会聚来自对象的入射光的透镜。成像透镜21包括进行聚焦的聚焦透镜或者放大对象的变焦透镜，并且由多个透镜的组合实现以校正色差。光圈单元22具有用于调整会聚光量的缩小功能，并且通常通过组合多个片形板而配置。在至少光圈单元22的位置处，来自对象的一个点的光变为平行光。图像形成透镜23在成像元件阵列40上对经过第一偏振单元130、230、330、530、930和1130的光成像。成像元件阵列40布置在相机主体11中。在上述配置中，入瞳被定位为比图像形成透镜23更靠近相机主体。成像装置形成数字静态相机、摄像机或摄像放像机。除了成像元件阵列40之外，相机主体11还包括图像处理单元12和图像存储单元13。基于由成像元件阵列40转换的电信号产生右眼图像数据和左眼图像数据。成像元件阵列40由电荷耦合器件(CXD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器实现。图像处理单元12将从成像元件阵列40输出的电信号转换为右眼图像数据和左眼图像数据，并将这些图像数据记录在图像存储单元13中。第一偏振单元130、230、330、430、930和1130布置在透镜系统20的光圈单元22附近。具体地，第一偏振单元130、230、330、430、930和1130布置在更靠近光圈单元22的位置处，只要第一偏振单元不阻碍光圈单元22的激活即可。如上所述，当入射在透镜系统20上的光首先变为平行光并且最终会聚(成像)在成像元件41上时，在平行光的状态下，第一偏振单元130、230、330、430、930和1130布置在透镜系统20的一部分中。
在根据第一实施例的成像装置110中，第一偏振单元130包括第一区域131和第二区域132。具体地，第一偏振单元130的外部形状是圆形，并且第一区域131和第二区域132的每个具有占据了第一偏振单元130的一半的半月形的外形。第一区域131和第二区域132的边界线沿着第二方向延伸。通过组合两个偏振滤光片形成的第一偏振单元130将入射光的偏振状态分离为两个不同的偏振状态。如上所述，第一偏振单元130使用双侧对称偏振器配置，并产生彼此垂直的线性方向的偏振、或者在相对于相机的直立状态在左右两个位置彼此相反的旋转方向的偏振。第一区域131是关于要被右眼观看的对象的图像(将被右眼接收的光)进行偏振的滤光片。同时，第二区域132是关于要被左眼观看的对象的图像(要被左眼接收的光)进行偏振的滤光片。在根据第一实施例的成像装置110中，使用偏振器配置第一区域131和第二区域132的每个。(由空心箭头示出的)第一区域经过光L1的电场的方向与(由空心箭头示出的)第二区域经过光1^2的电场的方向垂直(参见图1B)。在第一实施例中，第一区域经过光L1的电场方向平行于第一方向。具体地，第一区域经过光L1主要具有P波(TM波)作为偏振分量，并且第二区域经过光L2主要具有S波(TE波)作为偏振分量。第一区域经过光L1的电场方向平行于(由空心箭头示出的)第三区域经过光L3的电场的方向，并且第二区域经过光L2的电场方向平行于(由空心箭头示出的)第四区域经过光L4的电场的方向(参见图1C)。每个偏振器的消光比是3或更大，具体地是10或更大。
在根据第一实施例的成像装置110中，第一偏振单元130的外部形状被配置为具有半径r=10_的圆形。第一区域131和第二区域132的每个形成为具有占据第一偏振单元130的一半的半月形状。因此，第一区域131的重心点BC1和第二区域132的重心点BC2之间的距离是[(8r)/3 ] = 8. 5mm。如作为线栅偏振器67的布置状态的示意部分截面图的图3A以及作为其示意图的图3B所示，通过在提供在硅半导体基板60中的光电转换元件61上堆叠第一平坦膜62、滤色片63、芯片上透镜64、第二平坦膜65、无机绝缘基础层66和线栅偏振器67来形成成像元件41。线栅偏振器67形成第三区域151和第四区域152的每个。在图3B中，通过实线示出像素的边界区域。形成线栅偏振器67的多条线68的延伸方向平行于第一方向或第二方向。具体地，在形成第三区域151的线栅偏振器67A中，线68A的延伸方向平行于第二方向。在形成第四区域152的线栅偏振器67B中，线68B的延伸方向平行于第一方向。线68的延伸方向变为线栅偏振器67中的光吸收轴，并且与线68的延伸方向垂直的方向变为线栅偏振器67中的光传输轴。在根据第一实施例的成像方法中，通过经过第三区域151并到达成像元件41的第一区域经过光L1在成像元件41中产生用于获得右眼图像数据的电信号。另外，通过经过第四区域152并到达成像元件41的第二区域经过光L2在成像元件41中产生用于获得左眼图像数据的电信号。在时间序列上同时或交替地输出这些电信号。图像处理单元12关于输出的电信号(从成像元件阵列40输出的用于获得右眼图像数据和左眼图像数据的电信号)执行图像处理，并且将这些电信号作为右眼图像数据和左眼图像数据记录在图像存储单元13中。如图2A和2B中示意性示出的，透镜系统20的透镜聚焦在方形对象A上。另外，圆形对象B被定位为比对象A更靠近透镜系统20。在聚焦方形对象的状态下，在成像元件阵列40上形成方形对象A的图像。在不聚焦对象的状态下，在成像元件阵列40上形成圆形对象B的图像。在图2A所示的例子中，在成像元件阵列40上，在离对象A的右侧一距离( + AX)的位置处形成对象B的图像。同时，在图2B所示的例子中，在成像元件阵列40上，在离对象A的左侧一距离(-AX)的位置处形成对象B的图像。因此，距离(2X AX)变为关于对象B的深度的信息。即，被定位为比对象A更靠近成像装置的对象的模糊(blur)量和模糊方向变得不同于被定位为更远离成像装置的对象的模糊量和模糊方向，并且对象B的模糊量根据对象A和对象B之间的距离而不同。另外，可以获得其中第一偏振单元130中的第一区域131和第二区域132的形状的重心位置之间的距离被设置为双目视差的基线长度的立体图像。即，可以基于公知的方法根据按上述方式获得的右眼图像(参见图2C的示意图)和左眼图像(参见图2D的示意图)获得立体图像。如果将右眼图像数据和左眼图像数据相互合成，则可以获得的正常的二维(平面)图像而不是立体图像。如作为概念图的图4中所示，在第一实施例中，成像元件阵列40具有拜耳布置，并且一个像素包括四个成像元件(一个用于接收红光的红色成像元件R、一个用于接收蓝光的蓝色成像元件B以及两个用于接收绿光的绿色成像元件G)。关于在第二方向上延伸的一列的像素组布置第三区域151。同样，关于在第一方向上与该像素组相邻并且在第二方向上延伸的一列的像素组布置第四区域152。第三区域151和第四区域152沿着第一方向交替布置。第三区域151和第四区域152整体在第二方向上延伸。但是，沿第一方向和第二方向的第三区域151和第四区域152的单元长度等于成像元件41沿第一方向和第二方向的长度。通过此配置，沿着第一方向交替地产生基于主要具有P波分量的光并且在第二方向上延伸的条形图像(右眼图像)和基于主要具有S波分量的光并且在第二方向上延伸的条形图像(左眼图像)。在图4中，在第三区域151中绘出纵向线，并且在第四区域152中绘出横向线。纵向线和横向线示意性示出线栅偏振器67A和67B的线。如上所述，沿着第一方向在缺失(missing)状态下产生用于获得右眼图像数据和左眼图像数据的电信号。因此，图像处理单元12关于该电信号执行去马赛克处理以及基于超分辨率处理的差值处理以产生右眼图像数据和左眼图像数据，由此最终产生右眼图像数据和左眼图像数据。例如，可以使用用于通过立体匹配从左眼图像数据和右眼图像数据产生视差图的视差检测技术以及用于基于该视差图控制视差的视差控制技术，来加重视差或者可以使视差变得适当。图5是例示用于关于从成像元件获得的电信号执行去马赛克处理并获得信号值的图像处理(马赛克处理)的、具有拜耳布置的成像元件的概念图。图5例示其中产生左眼图像中的关于绿色成像元件的信号值的情况的例子。在正常的去马赛克处理中，通常使用相同颜色的周围成像元件的电信号的平均值。但是，如在第一实施例中所述，在交替地重复用于获得右眼图像数据的像素组(像素列)和用于获得左眼图像数据的像素组(像素列)的情况下，如果不改变地使用周围成像元件的电信号的平均值，则可能不能获得原始图像。因此，在考虑右眼图像数据和左眼图像数据中的哪个对应于要涉及的成像元件的电信号之后，执行去马赛克处理。在拜耳布置中，假设红色成像元件R被布置在位置(4，2 )。此时，为了产生对应于位置(4，2)的绿色成像元件信号值g’，进行由以下表达式表示的操作。g 4，2_ ( , 1+^4,3+ 2+ , 5 X W3) / (3. 0+W3)
在此情况下，左侧的g’ i；J示出在位置(i，j)处的绿色成像元件信号值。另外，右侧的gi，j示出在位置(i，j)处的绿色成像元件的电信号的值。另外，“3. 0”示出与在从关注的成像元件G4.2到相邻成像元和G5.2的距离(W1)分别是“1.0”时，通过将其倒数(inverse number)设置为权重并计算权重的总和而获得的值对应的值。同样,W3是关于距离相应的成像元件达三个成像元件的成像元件G4.5的电信号的值的权重。在此情况下，评3是“1/3”。以上表达式的一般化变为以下表达式。在其中i是偶数的情况下(与红色成像元件R的位置对应的绿色成像元件G的信号值)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是奇数的情况下(与蓝色成像元件B的位置对应的绿色成像元件G的信号值)g，i, J= (gi, X W1+gi’ J+1X Wi+gH, J X W^gi, J_3X W3) / (W1X 3. 0+ff3)在此情况下，满足W1=L 0并且W3=l/3。可以按与上述情况相同的方式关于红色成像元件R和蓝色成像元件B执行去马赛克处理。可以通过去马赛克处理获得在每个成像元件的位置处的成像元件信号值。但是，在此步骤中，信号进入缺失状态，如上所述。为此原因，关于其中没有成像元件信号值的区域，应该通过插值产生成像元件信号值。作为插值方法，可以使用诸如使用相邻成像元件的电信号的值的相加平均值的方法的公知的方法。可以与去马赛克处理并行地执行插值处理。因为在第二方向安全地维持了图像质量，所以诸如整个图像的分辨率降低的图像质量恶化相对小。在第一实施例中，因为可以使用一组第一偏振单元130和第二偏振单元150以及一个透镜系统20配置成像装置110，因此可以同时产生横向上分开的两个不同的图像，并且可以提供具有单眼简单配置并具有小数量的结构元件的小成像装置。因为不需要两组透镜和偏振滤光片的组合，所以在变焦、光圈单元、聚焦和会聚角中不发生偏差或差别。因为双目视差的基线长度相对短，所以可以获得自然的立体效果。如果第一偏振单元130被配置为可移除，则可以容易地获得二维图像和三维图形。[第二实施例]第二实施例是第一实施例的修改。在第一实施例中，第一区域经过光L1的电场方向平行于第一方向。同时，在第二实施例中，第一区域经过光L1的电场方向与第一方向形成45度角。在根据第二实施例的成像装置中包括的第一偏振单元230和第二偏振单元250的偏振状态示意性例示在图6A和6B中。在图7中例示具有拜耳布置的成像元件阵列40的概念图。即使在第二实施例中，在成像元件阵列40中，一个像素也包括四个成像元件(一个用于接收红光的红色成像元件R、一个用于接收蓝光的蓝色成像元件B以及两个用于接收绿光的绿色成像元件G)。关于在第二方向上延伸的一列的像素组布置第三区域251。同样，关于在第一方向上与该像素组相邻并且在第二方向上延伸的一列的像素组布置第四区域252。第三区域251和第四区域252沿着第一方向交替布置。第三区域251和第四区域252整体在第二方向上延伸。但是，第三区域251和第四区域252的单元长度等于一个成像元件的长度。通过此配置，沿着第一方向交替地产生基于主要具有P波分量的光并且在第二方向上延伸的条形图像(右眼图像)和基于主要具有S波分量的光并且在第二方向上延伸的条形图像(左眼图像)。在图7中，在第三区域251和第四区域252中绘出斜线。这些斜线示意性示出线栅偏振器的线。除了以上所述的部分配置之外，根据第二实施例的成像装置的配置与根据第一实施例的成像装置110的配置相同。因此，省略对成像装置的配置的重复说明。根据第二实施例的成像装置的配置可应用于以下所述的根据第三到第十一实施例的成像装置。[第三实施例]第三实施例也是第一实施例的修改。在根据第三实施例的成像装置中，在第一偏振单元330中，在第一区域331和第二区域332之间提供中心区域333，并且已经经过中心区域333的中心区域经过光的偏振状态不从在入射在中心区域333上之前的光的偏振状态改变。即，中心区域333与偏振无关。同时，当入射光经过第一偏振单元时，光量与光谱特性和消光比成比例地降低，并且其亮度变暗。在此情况下，消光比是要被偏振器选择并通过的光量和未被偏振器选择的和要被反射或吸收的漏光量的比率。具体地，在以消光比10使P波分量经过的偏振器的情况下，关于P波分量的入射自然光的强度100 S波分量=50:50,该偏振器以P波分量S波分量的比率=50:5的消光比透过该光。在以消光比⑴使P波分量经过的偏振器的情况下，偏振器完全透过P波分量，并且全部反射S波分量或者完全吸收S波分量，并且不透过S波分量。为此原因，当一般自然光入射时，其亮度变为大约1/2。即使在经过图1B和IC中所示的第一偏振单元130和第二偏振单元150的每个的光量中的透射损失是0，光量也可能变为在入射在第一偏振单元130上之前的光量的25%。当经过第一区域和第二区域的光被合成并且以非分离的状态入射在成像元件阵列40上时，双目视差的基线长度与合成比成比例地降低。在完全合成的状态下，左眼图像和右眼图像变为相同的图像，没有视差，并且不能观看到立体图像。在第一偏振单元330的中心区域333，光强度强。但是，视差量小。因此，如果采用根据第三实施例的第一偏振单元330，则可以在成像元件阵列409接收的光强度增加时确保双目视差的足够基线长度。如作为第一偏振单元330的示意图的图8A中所示，当第一偏振单元330的外部形状被配置为圆形时，中心区域333的形状可以被配置为圆形，并且第一区域331和第二区域332的每个的形状可以配置为围绕该中心区域333并且具有180度的中心角的扇形。或者，如作为第一偏振单元330的示意图的图8B和8C中所示，中心区域333的形状可以配置为菱形或者方形，并且第一区域331和第二区域332的每个的形状可以配置为与围绕中心区域333并且具有180度的中心角的扇形类似的形状。或者，如作为第一偏振单元330的示意图的图8D所示，第一区域331、中心区域333和第二区域332的形状可以配置为沿着第二方向延伸的条形。除了以上所述的部分配置之外，根据第三实施例的成像装置的配置与根据第一实施例的成像装置110的配置相同。因此，省略对根据第三实施例的成像装置的配置的重复说明。根据第三实施例的成像装置的配置可应用于以下描述的根据第四到第十一实施例的成像装置。[第四实施例]第四实施例也是第一实施例的修改。图9中例示了根据第四实施例的成像装置410的概念图。在根据第四实施例的成像装置410中，四分之一波片(入/4波片)433被布置在第一偏振单元430的光入射侧。由此，可以防止产生所谓的双眼竞争。四分之一波片433可以可移除地安装到透镜系统中提供的滤光片安装部分。已经经过四分之一波片433的光的偏振方向成直线(线偏振状态)。在光经过第一区域131和第三区域151并到达成像元件阵列40时获得的图像、以及在光经过第二区域132和第四区域152并到达成像元件阵列40时获得的图像中，在反射P波分量但是吸收S波分量的对象的部分的图像之间不产生大的差别，并且可以防止产生双眼竞争。根据第四实施例的成像装置410的配置可应用于以下描述的根据第六到第八实施例的成像装置。在第一实施例或者第二实施例中所述的成像装置中，优选四分之一波片433的快轴与第一区域经过光的电场方向形成预定角(具体地，45度角或者45度±10度的角)。[第五实施例]第五实施例也是第一实施例的修改。图1OA中例示了根据第五实施例的成像装置510的概念图，并且在图1OB和IOC中分别例不了第一偏振单兀和第二偏振单兀的偏振状态的示意图。在根据第五实施例的成像装置510中，为了防止产生双眼竞争，具有a度的偏振轴的偏振片534被布置在第一偏振单元530的光入射侧。使用第一波片配置第一区域531，使用第二波片配置第二区域，并且第一区域经过光L1的电场方向与第二区域经过光L2的电场方向垂直。具体地，a的值是45度，使用半波片(+X/2波片)配置形成第一区域531的第一波片，并且使用相位差与形成第一波片的半波片不同的半波片(-X/2波片)配置形成第二区域532的第二波片。由此，第一区域经过光L1的电场方向变得平行于第一方向，并且第二区域经过光L2的电场方向变得平行于第二方向。偏振片534固定在透镜系统上。即使在根据第五实施例的成像装置510中，可以有效地防止产生双眼竞争。根据第五实施例的成像装置510的配置可应用于以下描述的根据第六到第十一实施例的成像装置。[第六实施例]第六实施例也是第一实施例的修改。在第六实施例中，已经研究了消光比和视差之间的关系。即，当将横向分离的图像彼此合成时，为了知道视差变得消失即观察不到立体图像时的图像合成比，在消光比从消光比=m(其中串扰比是0%并且左眼图像和右眼图像彼此完全分离的状态)改变到消光比=1 (其中串扰比是50%、左眼图像和右眼图像完全彼此合成并且左眼图像和右眼图像是相同的图像的状态)时进行合成图像仿真。结果，随着消光比从消光比=⑴改变到消光比=3 (串扰比是25%)和消光比=10 (串扰比是10%)，左眼图像和右眼图像之间的差减小，并且在消光比I时左眼图像和右眼图像相同。根据仿真结果，已经确定偏振器的消光比优选是3或更大。[第七实施例]第七实施例也是第一实施例的修改。在第七实施例中，已经计算了线栅偏振器的规格和消光比之间的关系。具体地，在图1lA中例示了形成线栅偏振器的线的间距、入射光的波长(、)和消光比之间的关系。线的宽度被设置为线的间距的1/3，线的高度被设置为150nm，并且线的长度被设置为°o。在图1lA中，曲线“A”示出在间距是150nm的情况下的数据，曲线“B”示出间距是175nm的情况下的数据，曲线“C”示出间距是200nm的情况下的数据，曲线“D”示出间距是250nm的情况下的数据，并且曲线“E”示出间距是300nm的情况下的数据。图1lB中例示形成线栅偏振器的高度、入射光的波长(\ )和消光比之间的关系。线的宽度被设置为50nm，线的长度被设置为⑴，并且线的间距被设置为150nm。在图1lB中，曲线“A”示出高度是250nm的情况下的数据，曲线“B”示出高度是200nm的情况下的数据，曲线“C”示出高度是150nm的情况下的数据，并且曲线“D”示出高度是IOOnm的情况下的数据。在图1lC中例示形成线栅偏振器的线的(宽度/间距)、入射光的波长(\ )和消光比之间的关系。线的宽度被设置为50nm，线的高度被设置为150nm，并且线的长度被设置为⑴。在图1lC中，曲线“A”示出(宽度/间距)的值是0. 50的情况下的数据，并且曲线“B”示出(宽度/间距)的值是0. 33的情况下的数据。根据图11A，已经确定线的间距优选是200nm或更小，线的高度优选是5Xl(T8m(50nm)或更大，线的(宽度/间距)的值优选是0. 33或更大，以便将消光比维持在10或更大。线的数量优选是10或更大。在图12中例示了在两条线的长度、入射光的波长(入)和消光比之间的关系。线的宽度被设置为50nm，线的高度被设置为150nm，并且线的间距被设置为比线的宽度大三倍。在图12中，曲线“A”示出长度是Iym的情况下的数据，曲线“B”示出长度是的情况下的数据，曲线“C”示出长度是3 y m的情况下的数据，曲线“D”示出长度是4 y m的情况下的数据，曲线“E”示出长度是5 y m的情况下的数据，曲线“F”示出长度是6 y m的情况下的数据，并且曲线“G”示出长度是⑴的情况下的数据。根据图12，已经确定线的长度被设置为2 y m或更大，优选3 u m或更大，以便将消光比维持在10或更大。另外，从容易匹配的观点，已经确定形成线的材料优选是铝或铝合金。[第八实施例]
第八实施例也是第一实施例的修改。如作为具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图的图13中所示，在根据第八实施例的成像装置中，沿着第一方向关于N个像素(N是2"并且n是I到5的自然数，具体地，在第八实施例中n=3)布置一个第三区域151和一个第四区域152。基于根据从经过第三区域151的第一区域经过光获得的电信号、和经过第四区域152的第二区域经过光获得的电信号、以及来自形成成像元件阵列40的所有成像元件41的电信号产生的视差量的深度图(深度信息)，获得用于获得右眼图像的电信号和用于获得左眼图像的电信号。但是，在此情况下，可以使用公知的方法。另外，可以基于所有电信号进行去马赛克处理，包括其中布置了第三区域和第四区域的所有成像元件以及其中未布置第三区域和第四区域的所有成像元件，并且可以通过超分辨率处理对已经被稀疏的其中布置了第三区域和第四区域的成像元件的列的部分插值，并且可以产生图像数据。深度图的图像质量/像素数相对图像的图像质量/像素数可能不是1:1。原因如下。在大多数的拍摄情景下，每个对象与像素分辨率相比充分大，并且等于图像的像素分辨率的距离信息分辨率不是必需的，只要不存在具有与每个对象中的像素分辨率相同的精细度的距离差即可。在图14中例示了根据第八实施例的成像装置的修改中具有拜耳布置的成像元件阵列的概念图。在此情况下，可以沿着第二方向关于两个像素布置一个第三区域151和一个第四区域152。在图14所示的例子中，第三区域151和第四区域152按Z字形(成方格的形状)布置。即，第三区域151沿着第一方向在第三区域151的一个边界处与第四区域152相邻。但是，第三区域151在第三区域151的另一边界处不与第四区域152相邻。[第九实施例]第九实施例是根据第一到第三实施例以及第五到第八实施例的成像装置的修改。在图15A中例示了根据第九实施例的成像装置的概念图，在图15B中例示了四分之一波片的概念图，在图15C中例示了第一偏振单元的偏振状态的示意图，以及在图1 中例示了偏振单元(第二偏振单元)的偏振状态的示意图。在根据第九实施例的成像装置910中，在第一偏振单元930的入射光侧提供四分之一波片933。四分之一波片933的(由图15B、16A、16D和16E中的黑色箭头示出的)快轴与第一区域经过光L1的电场方向形成预定角度。第一区域经过光L1的电场方向与第三区域经过光L3的电场方向平行，并且第二区域经过光L2的电场方向与第四区域经过光L4的电场方向平行。在此情况下，预定角度是45度或45度±10度。这可应用于以下描述。第三区域经过光的电场方向与第四区域经过光的电场方向垂直。第三区域经过光的电场方向与第一方向平行(参见图15 D)，或者第三区域经过光的电场方向与第一方向形成45度角(参见图16C)。四分之一波片933具有与镜头的光圈片类似的配置，并且布置在透镜系统20中。第一偏振单元930可移除地安装到透镜系统20，并且四分之一波片933也可移除地安装到透镜系统20。四分之一波片933被布置为与第一偏振单元930相邻。在图15A中，从入射光侧依次例示四分之一波片933和第一偏振单元930。但是，在某些情况下，从入射光侧可以依次布置第一偏振单兀930和四分之一波片933。可以从入射光侧依次布置四分之一波片933和第一偏振单兀930,并且可以将四分之一波片933和第一偏振单兀930布置在透镜系统中，以便可以成像三维图像(立体图像)。或者，第一偏振单元930可以布置在透镜系统中并且四分之一波片933可以从透镜系统移除，以便可以成像三维图像(立体图像)。四分之一波片933可以布置在透镜系统中并且第一偏振单元930可以从透镜系统移除，以便可以成像二维图像。同时，从入射光侧可以依次布置第一偏振单元930和四分之一波片933，第一偏振单元930可以布置在透镜系统中，并且四分之一波片933可以从透镜系统移除，以便可以成像三维图像(立体图像)。四分之一波片933可以布置在透镜系统中并且第一偏振单元930可以从透镜系统移除，以便可以成像二维图像。在图15B中，由在右上45度方向上延伸的黑色箭头示出的四分之一波片933的快轴的延伸方向不限于右上45度方向，并且快轴可以在左上45度方向上延伸。在图16A、16B和16C中分别例示了根据第九实施例的成像装置中的四分之一波片的概念图、第一偏振单元的偏振状态的修改以及偏振单元(第二偏振单元)的偏振状态的修改。此例子是图6中所示的第二实施例的修改。当第一偏振单元930从透镜系统20移除并且用户试图成像正常的二维图像时，如果入射在成像装置上的光包括线偏振光，则在经过第三区域151和251的光的强度和经过第四区域152和252的光的强度之间可能产生差别，并且在获得的二维图像中可能产生条纹形光的阴影。在根据第九实施例的成像装置中，因为装配了其快轴与第三区域经过光的电场方向形成预定角度(具体地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上的线偏振光变为圆偏振状态下的光并且从四分之一波片933发射。因此，在经过第三区域151和251的光的强度和经过第四区域152和252的光的强度之间很少产生差别，并且在获得的二维图像中不产生条纹形光的阴影。[第十实施例]第十实施例是第九实施例的修改。如作为根据第十实施例的成像装置中的四分之一波片的概念图的图16D或16E中所示，在第十实施例中，四分之一波片933包括沿着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彼此结合在一起。第一四分之一波片933A的快轴与第一区域经过光的电场方向形成预定角度，并且第二四分之一波片933B的快轴与第一四分之一波片933A的快轴垂直。换句话说，第二四分之一波片933B的快轴平行于第一四分之一波片933A的慢轴。在此情况下，预定角度是45度或45度±10度。图16D中所示的例子是图15B中所示的例子的修改，并且图16E中所示的例子是图16B中所示的例子的修改。除了上述的部分配置之外，根据第十实施例的成像装置的配置与根据第九实施例的成像装置的配置相同。因此，省略对成像装置的配置的重复说明。通过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，在经过第三区域151和251的光的强度和经过第四区域152和252的光的强度之间很少产生差别。在图16D和16E所示的例子中，四分之一波片包括沿着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着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^^一实施例]第十一实施例涉及根据本公开的第二方面的成像装置和成像方法，更具体地，涉及将对象成像为立体图像的成像装置和成像方法。在图17A中例示根据第十一实施例的成像装置的概念图，并且在图17B和17C中分别例示第一偏振单元和第二偏振单元的偏振状态的示意图。根据第i^一实施例的成像装置1110包括(A)第一偏振单元1130，对来自对象的光偏振；(B)透镜系统20，汇聚来自第一偏振单元1130的光；以及(C)成像元件阵列40，具有在第一方向(水平方向和X轴方向)和与第一方向垂直的第二方向(垂直方向和Y轴方向)的矩阵中布置的成像元件41、布置在光入射侧的第二偏振单元1150，并将透镜系统20会聚的光转换为电信号。 第一偏振单元1130具有沿着第一方向(水平方向和X轴方向)布置的第一区域1131和第二区域1132。已经经过第一区域1131的第一区域经过光L1的偏振状态不同于已经经过第二区域1132的第二区域经过光L2的偏振状态。第二偏振单兀1150具有沿着第一方向(水平方向和X轴方向)交替布置并在第二方向(垂直方向和Y轴方向)上延伸的多个第三区域1151和多个第四区域1152。已经经过第三区域的第三区域经过光L3处于偏振状态，并且已经经过第四区域的第四区域经过光L4处于非偏振状态(即，第一区域经过光L1和第二区域经过光L2被合成的状态)。第一区域经过光L1经过第三区域1151并到达成像元件41，并且第一区域经过光L1和第二区域经过光L2经过第四区域1152并到达成像元件41，由此成像图像以获得其中第一区域1131的重心点BC/和第一偏振单元1130的重心点BCc/之间的距离被设置为双目视差的基线长度的立体图像。即使在根据第i^一实施例的成像装置1110中，第一偏振单元1130包括第一区域1131和第二区域1132。具体地，第一偏振单元1130的外形是圆形，并且第一区域1131和第二区域1132的每个具有占据第一偏振单元1130的一半的半月形的外形。第一区域1131和第二区域1132的边界线沿着第二方向延伸。通过组合两个偏振滤光片形成的第一偏振单元1130将入射光的偏振状态分离为两个不同的偏振状态。如上所述，使用双侧对称偏振器配置第一偏振单元1130，并且第一偏振单元1130产生彼此垂直的线性方向的偏振、或者关于相机的直立状态在左右两个位置彼此相反的旋转方向的偏振。第一区域1131是关于要被右眼观看的对象的图像(将被右眼接收的光)进行偏振的滤光片。第一区域1131和第二区域1132是关于要被左眼观看的对象的图像(要被左眼接收的光)进行偏振的滤光片。第一偏振单元1130可以具有与第一实施例中描述的第一偏振单元130的配置基本相同的配置。第三区域1151具有与第一实施例中描述的配置基本相同的配置，已经经过第三区域1151的第三区域经过光L3处于偏振状态，并且第一区域经过光L1的电场方向与(空心箭头示出的)第三区域经过光L3的电场方向平行。偏振器的消光比是3或更大，具体地是10或更大。使用线栅偏振器配置第三区域1151，并且线的延伸方向与第二方向平行。因此，形成线栅偏振器的线的长度的最大值是第二方向布置的像素的长度。线栅偏振器的长度和消光比之间的关系如第七实施例中所述。在第十一实施例中，因为可以充分增加形成线栅偏振器的线的程度，所以可以增加消光比的值，并且可以实现左眼图像和右眼图像的高分辨率。同时，在第四区域1152中不布置偏振器。在根据第i^一实施例的成像装置1110中，第一偏振单元1130的外形被配置为具有半径r = IOmm的圆形。第一区域1131和第二区域1132的每个被形成为具有占据第一偏振单元1130的一半的半月形。因此，第一区域1131的重心点BC/和第一偏振单元1130的重心点BC。’之间的距离是[(4r) / (3 ) ] =4. 3mm。
在根据第i^一实施例的成像方法中，通过经过第三区域1151并到达成像元件41的第一区域经过光L1，在成像元件41中产生用于获得左眼图像和右眼图像的一个图像(具体地，右眼图像，即，第十一实施例中的右眼图像数据)的电信号(第一电信号)。另外，通过经过第四区域1152并到达成像元件41的第一区域经过光L1和第二区域经过光L2，在成像元件41中产生用于获得左眼图像和右眼图像的另一图像(具体地，左眼图像，即在第十一实施例中的左眼图像数据)的电信号(第二电信号)。电信号(第一和第二电信号)在时间序列中同时或者交替输出。图像处理单元12关于输出的电信号(从成像元件阵列40输出的用于获得右眼图像数据和左眼图像数据的电信号)执行图像处理，并且这些电信号作为获得的右眼图像数据和左眼图像数据被记录图像存储单元13中。如果右眼图像数据和左眼图像数据被合成，则可以获得正常的二维(平面)图像而不是立体图像。 成像元件阵列40可以具有与每个实施例中描述的拜耳布置相同的拜耳布置，并且可以使用与第一实施例中描述的方法相同的方法来进行图像处理单元12中的右眼图像数据和左眼图像数据的产生。在第二到第十实施例中描述的配置可应用于第十一实施例。即使在第i^一实施例中，因为可以使用一组第一偏振单元1130和第二偏振单元1150以及一个透镜系统20来配置成像装置1110，所以可以同时产生横向分离的两个不同的图像，并且可以提供具有单眼简单配置以及具有少量结构元件的小成像装置。因为不需要两组透镜和偏振滤光片的组合，所以在变焦、光圈单元、聚焦和会聚角中不发生偏差或差另IJ。因为双目视差的基线长度相对短，所以可以获得自然的立体效果。如果偏振单元1130被配置为可移除，则可以容易地获得二维图像和三维图像。[第十二实施例]以下描述的第十二实施例或第十三实施例涉及透镜系统。在第十二实施例或者第十三实施例中，如作为示意部分截面图的图18A和18B中所示,透镜系统包括单聚焦透镜80和90以及分别布置在单聚焦透镜80和90的前表面或前侧(对象侧)的光圈单元86和96。光圈单元86和96分别布置在单聚焦透镜80和90的前表面(对象侧)上。即，使用前光圈单聚焦透镜配置光圈单元86和96。第一偏振单元130布置在透镜系统的光圈单元86和96的附近。第一偏振单元130可移除地安装到透镜系统。单聚焦透镜80和90的每个可以作为整体相对于成像元件阵列40在前后方向上移动，即单聚焦透镜80和90的每个包括用于拖动整个组的机构，并且示出通过该机构的自动聚焦功能。布置得比光圈单元86和96更靠近对象的第一偏振单元1130和单聚焦透镜80与90之间的最短距离是0. 6mm或更小，具体地从0. 05到0. 6mmo在以下描述的第十二实施例或者第十三实施例中，具有第二偏振单元150(未在图18A和18B中示出)的成像元件阵列40被安装到基座70。其中提供第一偏振单元1130和开孔(在图18A和18B中仅例示了第一偏振单元130)的组件被安装到旋转/支撑组件71，并且旋转/支撑组件71被安装到基座70。其中提供第一偏振单元和开孔的组件被安装到与透镜系统的光轴平行的旋转轴(尽管旋转轴被包括在旋转/支撑组件71中，但是未在图例示该旋转轴)以可绕着该旋转轴旋转，并且该组件绕着旋转轴旋转，以便经过透镜系统的光线经过开孔或第一偏振单元130。通过此配置，第一偏振单元130可移除地安装到透镜系统。或者，其中提供第一偏振单元1130和开孔的组件安装到透镜系统以可在与透镜系统的光轴垂直的方向上滑动，并且该组件滑动，以便经过透镜系统的光线经过开孔或第一偏振单元。在此情况下，可以使用一个组件或者多个组件块配置其中提供第一偏振单元1130和开孔的组件。在第十二实施例中，使用具有1/3. 2的尺寸并且具有以1. 12ii m的间距布置的130万像素的CMOS图像传感器。通过安装或移除第一偏振单元130可以容易地获得二维图像和三维图像。在第十二实施例中，单聚焦透镜80具有四组的配置，并且设置其中Fm=2. 8、焦距=4. 21mm、水平视角=56度并且整个光学长度=5. Omm的四个透镜。在此情况下，使用由从对象侧依次提供的第一透镜81、第二透镜82、第三透镜83和第四透镜84构成的成像透镜组配置单聚焦透镜80，并且单聚焦透镜80采取第一透镜81、第二透镜82和第三透镜83的正放大倍率(power)、负放大倍率/正放大倍率的三个一组的配置。添加优化入射在图像表面和成像元件阵列40上的光线的入射角的第四透镜84，并且单聚焦透镜80具有与小的高分辨率透镜相同的最优功能。在MTF中，在220 (lps/mm)的图像高度时对比度是大约50%。为了实现高分辨率透镜，透镜组的偏心准确度应该被抑制在大约3 u m。因此，在其中准确度被抑制在大约I U m的透镜筒74中，应该以高准确度装配透镜组。为此原因，作为自动聚焦方法，相比于拖动成像透镜组的一部分的方法，整组拖动方法是优选的。因此，在第十二实施例或者第十三实施例中，采用使用音圈型的驱动类型的自动聚焦机构。具体地，聚焦线圈76绕着单聚焦透镜80和90的透镜筒缠绕，磁铁75绕着聚焦线圈76布置，并且使得电流流经聚焦线圈76，以便单聚焦透镜80和90可以作为整体相对成像元件阵列40在前后方向上移动。透镜筒74经过板簧73安装到支撑组件72，并且支撑组件72安装到基座70。如果在对象侧的第一透镜81的透镜表面和第一偏振单元130之间的最短距离Dniin长，则在成像元件阵列40附近的光量降低。为此原因，最短距离Dmin优选是0. 6mm或更小，如上所述。在第十二实施例中，最短距离Dmin被设置为0. 50mm。为了实现最短距离Dmin，用于安装或移除第一偏振单元130的机构，具体地其中在单聚焦透镜80和90侧提供第一偏振单元130和开孔的组件(未在图中示出)，其光线有效直径的周围部分优选被切口。另外，旋转/支撑组件71、透镜筒74和支撑组件72优选被设计为以便用于安装或移除第一偏振单元130的机构以及单聚焦透镜80和90不接触，即，当支撑第一偏振单元130的旋转/支撑组件71的一部分的下表面和面对该下表面的透镜筒74的一部分的上表面接触时，第一偏振单元130或者其中提供第一偏振单元130和开孔的组件的下表面和透镜筒74的最前表面不接触，具体地，满足DPD1,如图中所示。这样，在第十二实施例或者以下描述的第十三实施例中，透镜系统是具有高的偏心准确度的高分辨率透镜。该透镜系统具有整组拖动的自动聚焦机构，并且第一偏振单元可移除地安装到该透镜系统。可以容易地装配第一偏振单元和透镜系统，并且因为可以密封透镜组，所以可以防止混入灰尘。可以容易地实现小的立体相机系统，可以容易地实现自动聚焦机构，并且可以以低成本获得高的宏观效益。因为光瞳位于前光圈单聚焦透镜中的前侧，所以可以抑制主光线相对于成像元件阵列的入射角。因为第一偏振单元和成像元件阵列之间的距离长，所以由来自第一偏振单元和成像元件阵列两者的微小反射光产生的闪烁很小。当获得二维图像时，在光量方面不发生缺失。[第十三实施例]在第十三实施例中，单聚焦透镜90对应于具有1/3. 2的尺寸并具有1. 12iim的间距的成像元件阵列。单聚焦透镜90具有五组和五个透镜的配置，其中设置Fm=L 7，焦距=4. 9mm，水平视角=53. 8度，并且整个光学长度=5. 7mm。因为Fn。明亮，所以光瞳直径大。因为双目视差的基线长度长，所以可以获得优异的立体图像。在此情况下，单聚焦透镜90包括从对象侧依次提供的第一透镜91、第二透镜92、第三透镜93、第四透镜94和第五透镜95。单聚焦通过90采取第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93的正放大倍率/负放大倍率/正放大倍率的三个一组的配置，第四透镜94和第五透镜95具有正放大倍率和负放大倍率，并且可以在校正光学失真时以高准确度校正各种像差。第五透镜95还具有优化入射在图像表面和成像元件阵列40上的光线的入射角的功能。由此，可以实现小的高分辨率透镜。根据以上描述的第十二实施例或者第十三实施例的透镜系统可应用于第一到第一实施例。已经结合优选实施例描述了本公开。但是，本公开不限于这些实施例。在实施例中描述的成像装置和成像方法的配置仅仅是示例性的，并且可以适当改变。例如，如作为示意部分截面图的图19A中所示，可以提供在硅半导体基板60中提供的光电转换元件61上堆叠第一平坦膜62、无机绝缘基础层66、线栅偏振器67、第二平坦膜65、滤色片63和芯片上透镜64来形成成像元件41。或者,如作为示意部分截面图的图19B所示,可以通过在娃半导体基板60中提供的光电转换元件61上堆叠第一平坦膜62、芯片上透镜64、第二平坦膜65、滤色片63、无机绝缘基本层66、和线栅偏振器67来形成成像元件41。成像元件可以是图中例示的表面照射型，并且可以是图中未例示的后表面照射型。基于右眼图像数据和左眼图像数据显示立体图像。作为显示方法，可以遵循将圆偏振滤光片和线性滤光片安装到两个投影仪、显示左眼图像和右眼图像并用与显示对应的圆偏振和线性偏振的眼镜观察图像的方法，双凸透镜方法和视差屏障方法。如果不使用圆偏振眼镜或者线性偏振眼镜观察图像，则可以观察到正常的二维(平面)图像。以上所述的处理序列可以理解为具有一系列序列的方法，并且可以理解为用于运行计算机以执行该一系列序列的程序或者存储该程序的记录介质。作为记录介质，可以使用紧凑盘(CD)、迷你盘(MD)、数字通用盘(DVD)、存储卡和蓝光盘(注册商标)。本领域技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等效物的范围内即可。另外，本技术还可以如下配置。(1)成像装置，包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，其中该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单兀具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，
已经经过该第三区域的第三区域经过光的偏振状态不同于已经经过第四区域的第四区域经过光的偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中第一区域的重心点和第二区域的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。(2)根据(I)的成像装置，其中第一偏振单元被布置在该透镜系统的光圈单元的附近。(3)根据(I)或(2)的成像装置，其中在该第一偏振单元中，在该第一区域和第二区域之间提供中心区域，以及已经经过该中心区域的中心区域经过光的偏振状态不从在入射在中心区域上之前的光的偏振状态改变。( 4 )根据(I)到(3 )的任意一项的成像装置，其中使用偏振器配置该第一区域和该第二区域的每个，以及该第一区域经过光的电场方向与该第二区域经过光的电场方向垂直。(5)根据(4)的成像装置，其中该第一区域经过光的电场方向与该第一方向平行。(6)根据(4)的成像装置，其中该第一区域经过光的电场方向与该第一方向形成45度角。(7)根据(4)到(6)的任意一项的成像装置，其中该第一区域经过光的电场方向与该第三区域经过光的电场方向平行，以及该第二区域经过光的电场方向与该第四区域经过光的电场方向平行。(8)根据(4)到(7)的任意一项的成像装置，其中该偏振器的消光比是3或更大。(9)根据(4)到(8)的任意一项的成像装置，其中通过堆叠滤色片、芯片上透镜和线栅偏振器而形成该成像元件，以及
该线栅偏振器形成该第三区域或者该第四区域。(10)根据(4)到(8)的任意一项的成像装置，其中通过堆叠线栅偏振器、滤色片和芯片上透镜而形成该成像元件，以及该线栅偏振器形成该第三区域或者该第四区域。(11)根据(9)或(10)的成像装置，其中形成该线栅偏振器的多条线的延伸方向平行于该第一方向或者该第二方向。( 12 )根据(I)到(11)的任意一项的成像装置，其中在该第一偏振单元的光入射侧布置四分之一波片。(13)根据(5)或(6)的成像装置，其中在该第一偏振单元的光入射侧布置四分之一波片，以及该四分之一波片的快轴与该第一区域经过光的电场方向形成预定角度。(14)根据(5)或(6)的成像装置，其中四分之一波片包括沿着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，
该第一四分之一波片的快轴与该第一区域经过光的电场方向形成预定角度，以及该第二四分之一波片的快轴垂直于该第一四分之一波片的快轴。(15)根据(13)或(14)的成像装置，其中该预定角度是45度。(16)根据(13)到(15)的任意一项的成像装置，其中该第一区域经过光的电场方向平行于该第三区域经过光的电场方向，以及该第二区域经过光的电场方向平行于该第四区域经过光的电场方向。( 17)根据(13)到(16)的任意一项的成像装置，其中该第一偏振单元可移除地安装到该透镜系统，以及该四分之一波片可移除地安装到该透镜系统。(18)根据(13)到(17)的任意一项的成像装置，其中该四分之一波片被布置为与该第一偏振单元相邻。(19)根据(I)到(3)的任意一项的成像装置，其中在该第一偏振单兀的光入射侧布置具有a度的偏振轴的偏振片，使用第一波片配置该第一区域，并且使用第二波片配置该第二区域，以及该第一区域经过光的电场方向垂直于该第二区域经过光的电场方向。(20)根据(19)的成像装置，其中a的值是45度，该第一波片由半波片构成，以及该第二波片由在相位差上与形成该第一波片的半波片不同的半波片构成。(21)根据(I)到(20)的任意一项的成像装置，其中该成像元件阵列具有拜耳布置，并且一个像素包括四个成像元件，以及关于一个像素布置一个第三区域或者一个第四区域。( 22 )根据(I)到(21)的任意一项的成像装置，其中沿着第一方向关于N个像素(N表示2n并且n表示I到5的自然数)布置一个第三区域和一个第四区域。(23)使用成像装置的成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及成像兀件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过第三区域的第三区域经过光的偏振状态不同于已经经过第四区域的第四区域经过光的偏振状态，并且该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第二区域的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度，该成像方法包括通过已经经过该第三区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像的电信号；
通过已经经过该第四区域并已经到达该成像元件的第二区域经过光在该成像元件中产生用于获得左眼图像的电信号；以及输出产生的电信号。(24)根据(23)的成像方法，其中沿着第一方向关于N个像素(N表示2n并且n表示I到5的自然数)布置一个第三区域和一个第四区域。(25)根据(24)的成像方法，其中基于深度图获得用于获得右眼图像的图像数据和用于获得左眼图像的图像数据，该深度图从通过已经经过该第三区域的第一区域经过光获得的电信号以及已经通过经过该第四区域的第二区域经过光获得的电信号以及来自形成该成像元件阵列的所有成像元件的电信号而产生。(26)〈〈成像装置第二模式〉〉成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，其中该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第四区域的第四区域经过光处于非偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点的之间的距离被设置为双目视差的基线长度。(27)〈〈成像方法第二模式〉〉使用成像装置的成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第四区域的第四区域经过光处于非偏振状态，并且该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度，该成像方法包括通过已经经过该第三区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像之一的电信号；通过已经经过该第四区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光和第二区域经过光在该成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像的另一个的电信号；以及输出产生的电信号。另外，在(26)中描述的根据本公开的第二模式的成像装置和在(27)中描述的根据本公开的第二模 式的成像方法也可以表达如下。(260 成像装置第二模式>>成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，其中该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向分离布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第二偏振单元中除了该第三区域之外的区域的光处于非偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第二偏振单元中除了该第三区域之外的区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。(270 成像方法第二模式>>使用成像装置的成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向分离布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第二偏振单元中除了该第三区域之外的区域的光处于非偏振状态，以及该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第二偏振单元中除了该第三区域之外的区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度，该成像方法包括
通过已经经过该第三区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光，在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像之一的电信号；通过已经经过该第二偏振单元中除了该第三区域之外的区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光和第二区域经过光，在该成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像的另一个的电信号；以及输出产生的电信号。本公开包含与2011年9月30日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-215895中的公开有关的主题，通过引用将其全部内容合并于此。
权利要求
1.一种成像装置，包括 第一偏振单兀，偏振来自对象的光； 透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及 成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号， 其中该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域， 已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态， 该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域， 已经经过第三区域的第三区域经过光的偏振状态不同于已经经过第四区域的第四区域经过光的偏振状态，以及 该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中第一区域的重心点和第二区域的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。
2.根据权利要求1的成像装置， 其中第一偏振单元被布置在该透镜系统的光圈单元的附近。
3.根据权利要求1的成像装置， 其中在该第一偏振单元中，在该第一区域和第二区域之间提供中心区域，以及已经经过该中心区域的中心区域经过光的偏振状态不从在入射在中心区域上之前的光的偏振状态改变。
4.根据权利要求1的成像装置， 其中使用偏振器配置该第一区域和该第二区域的每个，以及 该第一区域经过光的电场方向与该第二区域经过光的电场方向垂直。
5.根据权利要求4的成像装置， 其中该第一区域经过光的电场方向与该第一方向平行。
6.根据权利要求4的成像装置， 其中该第一区域经过光的电场方向与该第一方向形成45度角。
7.根据权利要求4的成像装置， 其中该第一区域经过光的电场方向与该第三区域经过光的电场方向平行，以及 该第二区域经过光的电场方向与该第四区域经过光的电场方向平行。
8.根据权利要求4的成像装置， 其中该偏振器的消光比是3或更大。
9.根据权利要求4的成像装置， 其中通过堆叠滤色片、芯片上透镜和线栅偏振器而形成该成像元件，以及 该线栅偏振器形成该第三区域或者该第四区域。
10.根据权利要求4的成像装置， 其中通过堆叠线栅偏振器、滤色片和芯片上透镜而形成该成像元件，以及 该线栅偏振器形成该第三区域或者该第四区域。
11.根据权利要求9的成像装置， 其中形成该线栅偏振器的多条线的延伸方向平行于该第一方向或者该第二方向。
12.根据权利要求1的成像装置， 其中在该第一偏振单兀的光入射侧布置四分之一波片。
13.根据权利要求5的成像装置， 其中在该第一偏振单兀的光入射侧布置四分之一波片，以及 该四分之一波片的快轴与该第一区域经过光的电场方向形成预定角度。
14.根据权利要求5的成像装置， 其中四分之一波片包括沿着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， 该第一四分之一波片的快轴与该第一区域经过光的电场方向形成预定角度，以及 该第二四分之一波片的快轴垂直于该第一四分之一波片的快轴。
15.根据权利要求13的成像装置， 其中该预定角度是45度。
16.根据权利要求13的成像装置， 其中该第一区域经过光的电场方向平行于该第三区域经过光的电场方向，以及 该第二区域经过光的电场方向平行于该第四区域经过光的电场方向。
17.根据权利要求13的成像装置， 其中该第一偏振单元可移除地安装到该透镜系统，以及 该四分之一波片可移除地安装到该透镜系统。
18.根据权利要求13的成像装置， 其中该四分之一波片被布置为与该第一偏振单兀相邻。
19.根据权利要求1的成像装置， 其中在该第一偏振单兀的光入射侧布置具有α度的偏振轴的偏振片， 使用第一波片配置该第一区域，并且使用第二波片配置该第二区域，以及 该第一区域经过光的电场方向垂直于该第二区域经过光的电场方向。
20.根据权利要求19的成像装置， 其中α的值是45度， 该第一波片由半波片构成，以及 该第二波片由在相位差上与形成该第一波片的半波片不同的半波片构成。
21.根据权利要求1的成像装置， 其中该成像元件阵列具有拜耳布置，并且一个像素包括四个成像元件，以及 关于一个像素布置一个第三区域或者一个第四区域。
22.根据权利要求1的成像装置， 其中沿着第一方向关于N个像素布置一个第三区域和一个第四区域，N表示2η并且η表示I到5的自然数。
23.一种使用成像装置的成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及成像兀件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过第三区域的第三区域经过光的偏振状态不同于已经经过第四区域的第四区域经过光的偏振状态，并且该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第二区域的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度，该成像方法包括 通过已经经过该第三区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光，在成像元件中产生用于获得右眼图像的电信号； 通过已经经过该第四区域并已经到达该成像元件的第二区域经过光在该成像元件中产生用于获得左眼图像的电信号；以及输出产生的电信号。
24.根据权利要求23的成像方法， 其中沿着第一方向关于N个像素布置一个第三区域和一个第四区域，N表示2n并且η表示I到5的自然数。
25.根据权利要求24的成像方法， 其中基于深度图获得用于获得右眼图像的图像数据和用于获得左眼图像的图像数据，该深度图从通过已经经过该第三区域的第一区域经过光获得的电信号、以及通过已经经过该第四区域的第二区域经过光获得的电信号、以及来自形成该成像元件阵列的所有成像元件的电信号而产生。
26.—种成像装置，包括 第一偏振单兀，偏振来自对象的光； 透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及 成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号， 其中该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域， 已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态， 该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域， 已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第四区域的第四区域经过光处于非偏振状态，以及 该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，并且该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度。
27.一种使用成像装置的成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单兀的光；以及成像兀件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号，该第一偏振单元具有沿着第一方向布置的第一区域和第二区域，已经经过该第一区域的第一区域经过光的偏振状态不同于已经经过该第二区域的第二区域经过光的偏振状态，该第二偏振单元具有沿着第一方向交替布置并在第二方向上延伸的多个第三区域和多个第四区域，已经经过该第三区域的第三区域经过光处于偏振状态，并且已经经过该第四区域的第四区域经过光处于非偏振状态，并且该第一区域经过光经过该第三区域并到达所述成像元件，该第一区域经过光和该第二区域经过光经过该第四区域并到达所述成像元件，由此成像图像以获得立体图像，在该立体图像中该第一区域的重心点和该第一偏振单元的重心点之间的距离被设置为双目视差的基线长度，该成像方 法包括 通过已经经过该第三区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光，在成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像之一的电信号； 通过已经经过该第四区域并已经到达该成像元件的第一区域经过光和第二区域经过光，在该成像元件中产生用于获得右眼图像和左眼图像的另一个的电信号；以及输出产生的电信号。
全文摘要
提供了一种成像装置和成像方法，该成像装置包括第一偏振单元，偏振来自对象的光；透镜系统，会聚来自该第一偏振单元的光；以及成像元件阵列，具有在第一方向和与第一方向垂直的第二方向的矩阵中布置的成像元件，具有布置在光入射侧的第二偏振单元，并将该透镜系统会聚的光转换为电信号。
文档编号G03B35/26GK103033940SQ20121036423
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月30日
发明者马场友彦 申请人:索尼公司