(57)【要約】【課題】光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、第１の透明平板と第２の透明平板とを互いに直交に配置して固定することができる光学フィルタを提供すること。【解決手段】光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、第１の切欠き部を備える第１の透明平板と、第２の切欠き部を備える第２の透明平板とを有し、前記第１の切欠き部の幅は前記第２の透明平板の厚さ以上であり、前記第２の切欠き部の幅は前記第１の透明平板の厚さ以上であり、前記第１の切欠き部に前記第２の透明平板を挿入され、且つ、前記第２の切欠き部に前記第１の透明平板を挿入されることによって、該第１の透明平板と該第２の透明平板とを互いに直交に配置される、ことを特徴とする。【選択図】図３
2014119654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、
第１の切欠き部を備える第１の透明平板と、
第２の切欠き部を備える第２の透明平板と
を有し、
前記第１の切欠き部の幅は前記第２の透明平板の厚さ以上であり、
前記第２の切欠き部の幅は前記第１の透明平板の厚さ以上であり、
前記第１の切欠き部に前記第２の透明平板を挿入され、且つ、前記第２の切欠き部に前記第１の透明平板を挿入されることによって、該第１の透明平板と該第２の透明平板とを互いに直交に配置される、
ことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記第１の切欠き部は前記第１の透明平板の略中央に形成され、
前記第２の切欠き部は前記第２の透明平板の略中央に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
互いに直交に配置された前記第１の透明平板及び前記第２の透明平板に光を入射して、前記光を偏光する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学フィルタを備えるクロスプリズム。
【請求項４】
前記第１の透明平板及び前記第２の透明平板は、ワイヤグリッド構造の偏光子膜を更に有する、ことを特徴とする請求項３に記載のクロスプリズム。
【請求項５】
互いに直交に配置された前記第１の透明平板及び前記第２の透明平板に光を入射して、前記光を分光する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学フィルタを備えるクロスプリズム。
【請求項６】
互いに直交に配置された前記第１の透明平板及び前記第２の透明平板で複数の光を夫々反射して、前記複数の光を合成する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学フィルタを備えるクロスミラー。
【請求項７】
矩形の開口部を備える第１の透明平板と、
前記第１の透明平板と光学的に特性の異なる第２の透明平板と
を有し、
前記開口部の長辺の大きさは前記第２の透明平板の幅以上であり、該開口部の短辺の大きさは該第２の透明平板の厚さ以上であり、
前記開口部に前記第２の透明平板を挿入されることによって、前記第１の透明平板と前記第２の透明平板とを互いに直交に配置される、
ことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項８】
請求項１に記載の光学フィルタ又は請求項７に記載の光学フィルタと、光を受光する受光手段と、を有する撮像装置。
【請求項９】
一対のレンズを更に有し、
前記光学フィルタを用いて前記一対のレンズを夫々透過した光を合成し、前記受光手段を用いて合成した前記光を受光する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の撮像装置を含むステレオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を色合成若しくは色分離又は偏光する光学フィルタには、四個の三角柱プリズムを頂角どうしで突き合せたクロスプリズム（例えば図１１）がある。クロスプリズムの製造方法は、先ず、二個の三角柱プリズムの頂角どうし及び対向する側面どうしを突き合せて配置し、接着剤などで硬化処理して、二個のプリズムペアを製造する。次に、二個のプリズムペアの頂角どうし及び対向する側面どうしを突き合せて配置し、接着剤の硬化処理を再び行うことによって、四個の三角柱プリズムからなるクロスプリズムを製造する（例えば特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
クロスプリズムでは、三角柱プリズムの配置の精度によって、透過又は反射する光の精度（品質）が決まる。すなわち、クロスプリズムでは、夫々配置された四個の三角柱プリズムの側面の平行度及び直角度の精度を確保する必要がある。
【０００４】
特許文献１に開示されている技術では、四個の三角柱プリズムを接着剤で固定するため、硬化状態の異なる接着層が形成されると、クロスプリズム（の四個の三角柱プリズムの側面）の平行度又は直角度の精度が低下する場合があった。また、三角柱プリズムにワイヤグリッドなどの偏光子膜を夫々形成してクロスプリズム（例えば図１３）を製作する場合には、ワイヤグリッド４０１ｗ等の凹凸の影響で接着層の硬化状態が異なり、クロスプリズムの平行度又は直角度の精度が低下する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑み、光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、第１の透明平板と第２の透明平板とを互いに直交に配置することができる光学フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様に係る光学フィルタによれば、光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、第１の切欠き部を備える第１の透明平板と、第２の切欠き部を備える第２の透明平板とを有し、前記第１の切欠き部の幅は前記第２の透明平板の厚さ以上であり、前記第２の切欠き部の幅は前記第１の透明平板の厚さ以上であり、前記第１の切欠き部に前記第２の透明平板を挿入され、且つ、前記第２の切欠き部に前記第１の透明平板を挿入されることによって、該第１の透明平板と該第２の透明平板とを互いに直交に配置される、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の態様に係る光学フィルタによれば、矩形の開口部を備える第１の透明平板と、前記第１の透明平板と光学的に特性の異なる第２の透明平板とを有し、前記開口部の長辺の大きさは前記第２の透明平板の幅以上であり、該開口部の短辺の大きさは該第２の透明平板の厚さ以上であり、前記開口部に前記第２の透明平板を挿入されることによって、前記第１の透明平板と前記第２の透明平板とを互いに直交に配置される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光学フィルタによれば、光学的に特性の異なる２枚の透明平板を備える光学フィルタであって、第１の透明平板と第２の透明平板とを互いに直交に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタの一例を示す概略分解図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタの動作の一例を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタを用いて取得した画像の一例を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光学フィルタの一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光学フィルタの動作の一例を説明する図である。
【図７】本発明の実施例１に係るプリズムの一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施例１の変形例に係るプリズムの一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施例２に係るステレオカメラの一例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の実施例２に係るステレオカメラを自動車に搭載した例を説明する図である。
【図１１】比較例１に係る光学フィルタ（クロスプリズム）の一例を示す概略構成図である。
【図１２】比較例１に係る光学フィルタ（クロスプリズム）を用いて取得した画像の一例を説明する図である。
【図１３】比較例２に係る光学フィルタ（クロスプリズム）の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
光を透過又は反射することで光の特性を変化させる光学フィルタを用いて、本発明の限定的でない例示の実施形態を説明する。本発明は、以後に説明する光学フィルタ以外でも、光学系、光学部材、プリズム及びミラー、並びに、画像形成装置、記録装置、被写機、複合機、プリンタ、スキャナ若しくはプロジェクタなどに内蔵する光の特性を変更する部品（機器、部材、ユニット、システムなど）に用いることができる。
【００１１】
なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１を説明する。
【００１３】
（光学フィルタの構成）
図１に示すように、光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１と第２の透明平板１２とを備える。第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２は、本実施形態では、互いに直交する状態で配置されている。なお、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２は、同じ形状の平板を用いてもよい。
【００１４】
第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の材料としては、使用帯域（例えば可視光域と赤外域）の光を透過可能な透明な材料を用いることができる。透明な材料は、例えばガラス、サファイア、水晶等である。また、第１の透明平板１１等の材料としては、安価で、且つ、耐久性のある石英ガラス（屈折率１．４６）、テンパックスガラス（屈折率１．５１）などを用いると好適である。なお、第１の透明平板１１等の材料は、ガラスに限定されるものでなく、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、合成樹脂及びその他光を透過する材料を用いてもよい。
【００１５】
図２に示すように、第１の透明平板１１は、第１の切欠き部１１ａを有する。第１の切欠き部１１ａは、本実施形態では、第１の透明平板１１の略中央に形成される。第１の切欠き部１１ａの幅１１ａｄは、第２の透明平板１２の厚さ以上とする。第２の透明平板１２は、第２の切欠き部１２ａを有する。第２の切欠き部１２ａは、第１の透明平板１１と同様に、第２の透明平板１２の略中央に形成される。第２の切欠き部１２ａの幅１２ａｄは、第１の透明平板１１の厚さ以上とする。なお、本発明を用いることができる第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２は、その略中央以外の部分に第１の切欠き部１１ａ及び第２の切欠き部１２ａを形成してもよい（例えば後述する図７（ｂ）、図７（ｃ））。
【００１６】
図１及び図２に示すように、光学フィルタ１０１は、第１の切欠き部１１ａに第２の透明平板１２を挿入され、且つ、第２の切欠き部１２ａに第１の透明平板１１を挿入されることによって、第１の透明平板１１と第２の透明平板１２とを互いに直交に配置される。また、光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１の第１の切欠き部１１ａと第２の透明平板１２との間隙に接着剤を挿入して、挿入した接着剤を硬化処理することによって、第１の透明平板１１に第２の透明平板１２を固定してもよい。更に、光学フィルタ１０１は、第２の透明平板１２の第２の切欠き部１２ａと第１の透明平板１１との間隙に接着剤を挿入して、挿入した接着剤を硬化処理することによって、第２の透明平板１２に第１の透明平板１１を固定してもよい。
【００１７】
なお、接着剤としては、透光性、ガラス接着性、精密性が良好な接着剤を用いることができる。接着剤としては、例えば紫外線硬化型接着剤などを用いてもよい。
【００１８】
本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１の平面及び第２の透明平板１２の平面を維持したまま、互いに直交する位置に配置（固定）される。また、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の切欠き部１１ａ及び第２の切欠き部１２ａを用いて互いに直交する位置に容易に配置することができ、且つ、第１の切欠き部１１ａ及び第２の切欠き部１２ａで容易に固定することができる。このため、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１と第２の透明平板１２との直角度を容易に確保することができるので、光学フィルタ１０１の精度を容易に確保することができる。
【００１９】
一方、図１１に四個の三角柱プリズム３１１、３１２、３１３、３１４からなるクロスプリズム（以下「比較例１の光学フィルタ３００」という。）を示す。比較例１の光学フィルタ３００では、図１１（ｂ）に示すように、四個の三角柱プリズム３１１等の頂角どうしを突き合せて配置する。また、四個の三角柱プリズム３１１等の間隙にフィルタ層３０１、３０２、３０３、３０４を配置する。このため、比較例１の光学フィルタ３００では、配置（固定）されたフィルタ層３０１等（図１１（ａ））の相対的な平行度及び直角度の精度を確保するのが困難な場合がある。また、比較例１の光学フィルタ３００では、四個の三角柱プリズム３１１等の側面を接着剤３００ｇで固定するため、硬化状態の異なる接着層が形成されると、三角柱プリズム（３１１等）及びフィルタ層（３０１等）の相対的な平行度又は直角度の精度が低下する場合がある。
【００２０】
すなわち、本実施形態に係る光学フィルタ１０１（図１）は、比較例１の光学フィルタ（図１１）と比較して、容易に光学フィルタの精度を確保することができる。また、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１の平面及び第２の透明平板１２の平面を維持したまま配置（又は固定）されるので、第１の透明平板１１等の平面度を容易に確保することができる。更に、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の切欠き部１１ａ及び第２の切欠き部１２ａによって互いに直交する位置に配置（又は固定）されるので、第１の透明平板１１と第２の透明平板１２との直角度を容易に確保することができる。
【００２１】
光学フィルタ１０１は、光を分離するクロスプリズムとして用いられる場合に、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の表面に波長選択性の光反射膜（若しくは光透過膜）を更に形成される。波長選択性の光反射膜は、例えば赤色光反射膜、青色光反射膜などを用いることができる。光反射膜は、誘電多層膜を例えばスパッタ又は蒸着などすることによって、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の表面に形成される。
【００２２】
光学フィルタ１０１は、光を合成するクロスミラーとして用いられる場合に、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の表面に光反射膜（若しくは半透過反射膜）を更に形成される。光反射膜は、上記の光を分離するクロスプリズムと同様に、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の表面に形成される。
【００２３】
光学フィルタ１０１は、光を偏光するクロスプリズムとして用いられる場合に、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の表面に偏光選択性の光透過膜（以下、「偏光子膜」という。）を更に形成される。偏光子膜としては、特定の偏光方向の偏光成分を透過し、それとは偏光方向が直交する偏光成分の光を反射するものであればよい。偏光子膜は、例えばワイヤグリッド、複屈折板、偏光回折素子、偏光ホログラムなどを用いることができる。なお、ワイヤグリッドは、（第２の実施形態）で説明する。
【００２４】
（光学フィルタの動作）
図３及び図４を用いて、本実施形態に係る光学フィルタ１０１が入射光を２つ以上の光路に分離（以下、「分光」という。）する動作を説明する。なお、本発明を用いた光学フィルタの動作は分光のみに限定されない。すなわち、本発明に係る光学フィルタは、波長選択性若しくは偏光選択性の光透過膜（又は光反射膜）を用いて、光を合成又は偏光してもよい。
【００２５】
図３を用いて、光学フィルタ１０１に入射した光の光路を説明する。
【００２６】
図３に示すように、光学フィルタ１０１は、入射した光ＬｔＯを分光する。ここで、光学フィルタ１０１の第１の透明平板１１は、本実施形態では、その表面に赤色反射膜を形成されたものとする。また、光学フィルタ１０１の第２の透明平板１２は、本実施形態では、その表面に青色反射膜を形成されたものとする。
【００２７】
具体的には、光学フィルタ１０１の第１の透明平板１１は、−Ｘ方向に進行する入射光ＬｔＲの赤色光成分を−Ｙ方向に反射し、入射光ＬｔＲの赤色光成分以外の光成分を−Ｘ方向に透過する。その後、反射した赤色光成分は、第２の透明平板１２を透過して、出射光ＩｍｇＲＲを−Ｙ方向に出射する。また、透過した赤色光成分以外の光成分は、第２の透明平板１２で青色光成分を＋Ｙ方向に反射され、出射光ＩｍｇＲＢを＋Ｙ方向に出射する。
【００２８】
また、光学フィルタ１０１の第２の透明平板１２は、−Ｘ方向に進行する入射光ＬｔＬの青色光成分を＋Ｙ方向に反射し、入射光ＬｔＬの青色光成分以外の光成分を−Ｘ方向に透過する。その後、反射した青色光成分は、第１の透明平板１１を透過して、出射光ＩｍｇＬＢを＋Ｙ方向に出射する。また、透過した青色光成分以外の光成分は、第１の透明平板１１で赤色光成分を−Ｙ方向に反射され、出射光ＩｍｇＬＲを−Ｙ方向に出射する。
【００２９】
本実施形態に係る光学フィルタ１０１が分離した光を受光して、受光した光（撮像データ）に基づいて生成した画像を図４に示す。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、第１の透明平板１１と第２の透明平板１２とを直交させた位置（直交部）に隙間が発生しない。このため、本実施形態に係る光学フィルタ１０１は、図３に示す出射光ＩｍｇＬＲとＩｍｇＲＢを補正することなしに図４に示す画像を生成することができる。
【００３１】
一方、図１１（ａ）に示す比較例１の光学フィルタ３００では、四個の三角柱プリズム３１１等を頂角どうしで突き合せて配置するため、三角柱プリズム（３１１等）及びフィルタ層（３０１等）間の隙間が原因となって画面中央付近に画像の写らないエリアＩｍｇＯ（図１２（ａ））が発生する。このため、比較例１の光学フィルタ３００では、このエリアＩｍｇＯを消去する画像処理（図１２（ｂ））が必要となる。
【００３２】
以上により、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１（図１）によれば、第１の透明平板１１の平面及び第２の透明平板１２の平面を維持したまま配置（又は固定）されるので、容易に光学フィルタの精度を確保することができる。また、本実施形態に係る光学フィルタ１０１によれば、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２を用いてクロスプリズム又はクロスミラーを構成することができるので、例えば比較例１の光学フィルタ３００（図１１）と比較して部品の数を減少させることができる。更に、本実施形態に係る光学フィルタ１０１によれば、第１の切欠き部１１ａ等を用いて第１の透明平板１１等を互いに直交する位置に配置（又は固定）することができるので、（例えば比較例１の光学フィルタ３００と比較して）容易に製造することができる。すなわち、本実施形態に係る光学フィルタ１０１によれば、部品点数を減らすことができ、且つ、固定（接着）箇所を減らすことができるので、部品コスト及び製造コストを低減することができ、且つ、簡易な製造方法で製造することができる。
【００３３】
また、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１によれば、第１の透明平板１１及び第２の透明平板１２の直交部においても光を透過又は反射する第１の透明平板１１又は第２の透明平板１２を配置することができる。すなわち、本実施形態に係る光学フィルタ１０１によれば、直交部においても光を透過又は反射することができるので、直交部を透過又は反射した光に対応する画像部分を補正することなしに、透過光又は反射光に対応する画像を生成することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図５乃至図６を用いて、本発明の第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２を説明する。なお、第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２の構成は、第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１の構成と同様の部分があるため、異なる部分を主に説明する。
【００３５】
（光学フィルタの構成）
図５に示すように、光学フィルタ１０２は、第１の透明平板１１Ｗと第２の透明平板１２Ｗとを互いに直交させた状態で配置する。また、光学フィルタ１０２は、本実施形態では、偏光子膜として、ワイヤグリッド構造の偏光子膜１１Ｗｗ、１２Ｗｗ（図６）を備える。
【００３６】
ここで、ワイヤグリッド構造とは、アルミニウム等の金属で構成された特定方向に延びる金属ワイヤー（導電体線）を特定のピッチで配列した構造である。ワイヤグリッド構造の偏光子膜は、ワイヤグリッド構造の溝方向に対応する偏光方向の光が入射したときにその入射光を反射し、溝方向と直交する方向に対応する偏光方向の光が入射したときにその入射光を透過する。また、ワイヤグリッド構造のワイヤーのピッチは、入射光の波長帯（例えば、可視光の波長４００［ｎｍ］から８００［ｎｍ］）に比べて十分に小さいピッチ（例えば１／２以下）とすることにより、以下の効果を奏する。
【００３７】
ワイヤグリッド構造の偏光子膜１１Ｗｗ、１２Ｗｗは、金属ワイヤーの長手方向（ワイヤグリッド構造の溝方向）に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射する。また、偏光子膜１１Ｗｗ、１２Ｗｗは、金属ワイヤーの長手方向に対して直交する方向に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど透過させる。このため、偏光子膜１１Ｗｗ、１２Ｗｗは、単一偏光を作り出す偏光子膜（偏光層）として使用することができる。
【００３８】
なお、ワイヤグリッド構造の偏光子膜では、一般に、金属ワイヤーの断面積が増加すると消光比が増加し、更に周期幅に対する所定の幅以上の金属ワイヤーで透過率が減少する。また、金属ワイヤーの長手方向に直交する断面形状がテーパー形状であると、広い帯域において透過率、偏光度の波長分散性が少なく、高消光比特性を示す。
【００３９】
更に、偏光子膜をワイヤグリッド構造で形成することにより、以下の効果を有する。
ワイヤグリッド構造は、広く知られた半導体製造プロセスを利用して形成することができる。具体的には、平面基板上にアルミニウム薄膜を蒸着した後、パターニングを行い、メタルエッチング等の手法によってワイヤグリッドのサブ波長の凹凸構造を形成すればよい。また、ワイヤグリッド構造は、アルミニウム、チタン等の金属材料によって作製されるため、耐熱性に優れ、高温になりやすい環境下においても好適に使用できるという利点もある。
【００４０】
一方、ワイヤグリッド構造４０１ｗ、４０２ｗ、４０３ｗ、４０４ｗを備える偏光子膜（４０１等）を含む四個の三角柱プリズム（４１１等）からなるクロスプリズム（以下「比較例２の光学フィルタ４００」という。）を図１３に示す。比較例２の光学フィルタ４００では、図１３（ｂ）に示すように、四個の三角柱プリズム４１１等の頂角どうしを突き合せて配置する。また、四個の三角柱プリズム４１１等の間隙にフィルタ層４０１ｐ、４０２ｐ、４０３ｐ、４０４ｐを配置する。このため、比較例２の光学フィルタ４００では、図１３（ａ）に示すように、配置された四個のフィルタ層４０１ｐ等の平行度及び直角度の精度を確保するのが困難な場合がある。
【００４１】
また、比較例２の光学フィルタ４００では、四個の三角柱プリズム４１１等の側面を接着剤で固定するため、硬化状態の異なる接着層が形成されると、フィルタ層４０１ｐ等の平行度又は直角度の精度が低下する場合がある。このとき、比較例２の光学フィルタ４００では、三角柱プリズム４１１等の側面（表面）を接着剤で固定するため、偏光子膜（ワイヤグリッド構造）４０１ｗ等が接着剤で劣化する場合がある。
【００４２】
更に、三角柱プリズム４１１等の側面（表面）にワイヤグリッドを形成しているため、偏光子膜（ワイヤグリッド）４０１ｗ等の凹凸の影響で接着層の硬化状態が異なり、光学フィルタ４００（フィルタ層４０１ｐ等）の平行度又は直角度の精度が低下する場合がある。このため、比較例２の光学フィルタ４００では、偏光子膜（ワイヤグリッド）４０１ｗ等の凹凸表面を平坦にする平坦化層（充填材）を更に形成する必要がある。
【００４３】
すなわち、本実施形態に係る光学フィルタ１０２（図５）は、比較例２の光学フィルタ４００（図１３）と比較して、容易に光学フィルタの精度を確保することができる。また、本実施形態に係る光学フィルタ１０２は、第１の透明平板１１ｗの平面及び第２の透明平板１２ｗの平面を維持したまま配置（又は固定）されるので、第１の透明平板１１ｗ等の平面度を容易に確保することができる。
【００４４】
（光学フィルタの動作）
図６を用いて、本実施形態に係る光学フィルタ１０２が光を偏光する動作を説明する。なお、本発明に係る光学フィルタ１０２の動作は偏光のみに限定されない。
【００４５】
図６に、光学フィルタ１０２に入射した光の光路について説明する。
【００４６】
図６に示すように、光学フィルタ１０２は入射した光Ｌｔ３をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに偏光する。具体的には、光学フィルタ１０２の第１の透明平板１１ｗは、−Ｘ方向に進行する入射光Ｌｔ１のＳ偏光成分を−Ｙ方向に反射し、入射光Ｌｔ１のＰ偏光成分を−Ｘ方向に透過する。その後、反射したＳ偏光成分は、第２の透明平板１２ｗを透過して、出射光Ｌｔ１Ｓを−Ｙ方向に出射する。また、透過したＰ偏光成分は、第２の透明平板１２ｗで＋Ｙ方向に反射され、出射光Ｌｔ１Ｐを＋Ｙ方向に出射する。
【００４７】
また、光学フィルタ１０２の第２の透明平板１２ｗは、−Ｘ方向に進行する入射光Ｌｔ２のＰ偏光成分を＋Ｙ方向に反射し、入射光Ｌｔ２のＳ偏光成分を−Ｘ方向に透過する。その後、反射したＰ偏光成分は、第１の透明平板１１ｗを透過して、出射光Ｌｔ２Ｐを＋Ｙ方向に出射する。また、透過したＳ偏光成分は、第１の透明平板１１ｗで−Ｙ方向に反射され、出射光Ｌｔ２Ｓを−Ｙ方向に出射する。
【００４８】
以上のとおり、本発明の第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２によれば、第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る光学フィルタ１０２によれば、入射された光を偏光方向に対応して選択的に反射又は透過することができる。
【実施例】
【００４９】
第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１又は第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２を含むプリズムの実施例を用いて、本発明を説明する。
【００５０】
（実施例１）
図７を用いて、本発明の実施例１に係るプリズムの構成等を説明する。なお、本実施例に係るプリズムの構成等は実施形態に係る光学フィルタ１０１又は１０２の構成等と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。
【００５１】
（光学フィルタの構成）及び（光学フィルタの動作）
プリズムの平面形状を図７に示す。ここで、図７（ａ）は、実施形態に係る光学フィルタ１０１又は１０２の平面図と同様である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、本実施例に係るプリズム１１０ｂ及び１１０ｃの平面図である。
【００５２】
図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、本実施例に係るプリズム１１０ｂ及び１１０ｃは、台形形状の平面形状を有する。すなわち、本発明を用いることができるプリズムは、２つの透明平板の略中央以外で固定される構成であってもよい。このような構成とすることにより、光を直交方向に偏光するものに限定されず、任意の偏光角に対応したプリズム（クロスプリズム）を形成することができる。
【００５３】
（変形例）
図８を用いて、本実施例に係るプリズムの変形例を説明する。
【００５４】
図８に示すように、本変形例に係るプリズム１２０は、矩形の開口部１１Ｂａ（図８（ｂ））を備える第１の透明平板１１Ｂと、第１の透明平板１１Ｂと光学的に特性の異なる第２の透明平板１２Ｂとを有する。開口部１１Ｂａの長辺１１Ｂｈの大きさは、第２の透明平板１２Ｂの幅以上である。また、開口部１１Ｂａの短辺１１Ｂｄの大きさは、第２の透明平板１２Ｂの厚さ以上である。
【００５５】
本変形例に係るプリズム１２０は、開口部１１Ｂａに第２の透明平板１２Ｂを挿入されることによって、第１の透明平板１１Ｂと第２の透明平板１２Ｂとを互いに直交した状態で配置される（図８（ａ））。
【００５６】
以上に示すとおり、本発明の実施例１に係るプリズム１１０ｂ、１１０ｃ及び変形例に係るプリズム１２０によれば、実施形態に係る光学フィルタ１０１又は１０２と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（実施例２）
第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２を含む撮像装置の実施例を用いて、本発明を説明する。本実施例では、撮像装置の例としてステレオカメラ２００を説明する。以下の説明においては、本実施例に係るステレオカメラ２００の構成が実施形態に係る光学フィルタ１０２の構成を含むため、異なる部分を主に説明する。
【００５８】
なお、本発明を用いることができる撮像装置（ステレオカメラ）は、本実施例に係るステレオカメラ２００に限定されるものではない。すなわち、本発明を用いることができる撮像装置は、第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２（又は第１の実施形態に係る光学フィルタ１０１）と、光を受光する受光手段とを有するいずれの装置にも用いることができる。
【００５９】
（ステレオカメラの構成）
図９に示すように、本実施例に係るステレオカメラ２００は、一対のレンズ２２０、偏光重畳モジュール２２１、レンズアレイ２３０及び撮像素子２１０を含む。
【００６０】
ステレオカメラ２００は、一対のレンズ２２０を用いて、視差を有する２つの光路Ｘａ、Ｘｂの光を夫々集光する。また、ステレオカメラ２００は、光学フィルタ１０２を含む偏光重畳モジュール２２１を用いて、視差を有する２つの光路の光を合成する。更に、ステレオカメラ２００は、レンズアレイ（撮像レンズ）２３０を介して、合成した光を撮像素子２１０で受光（撮像）する。
【００６１】
本実施例に係るステレオカメラ２００では、レンズアレイ２３０の前で完全に２つの光路の光を合成するため、レンズの特性が温度でずれたり、レンズの位置がずれたり又はセンサの位置がずれた場合でも、両方の画像（合成前の夫々の光）が同じようにずれる。このため、本実施例に係るステレオカメラ２００は、ずれの影響をキャンセルすることができる。これにより、本実施例に係るステレオカメラ２００は、耐環境性のあるステレオカメラを実現する。
【００６２】
また、本実施例に係るステレオカメラ２００では、撮像レンズ（レンズアレイ２３０）とセンサ（撮像素子２１０）が１つで済む。このため、本実施例に係るステレオカメラ２００では、コストを低減することができる。
【００６３】
偏光重畳モジュール２２１は、本実施例では、偏光選択型クロスプリズム２２１ｆ（実施形態に係る光学フィルタ１０２に相当する）及びミラー２２１ｍを備えている。偏光重畳モジュール２２１は、一対のレンズ２２０とレンズアレイ２３０との間の光路に配置される。ミラー２２１ｍは、＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏光反射する。
【００６４】
撮像素子２１０は、例えばＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）、ＣＭＯＳ（ Complementary Metal Oxide Semiconductor ）などを用いることができる。撮像素子２１０は、本実施例では、その表面に画素ごとに偏光子を有する領域分割フィルタ（不図示）を配置している。
【００６５】
領域分割フィルタは、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方のみを透過する領域と他方のみを透過する領域とに分割されたフィルタである。領域分割フィルタは、例えばＳ偏光フィルタ領域とＰ偏光フィルタ領域とを行状、列状、格子縞状、斑状又はストライプ状に配置したフィルタを用いることができる。領域分割フィルタは、本実施例では、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを画素単位で抽出可能な領域分割型偏光フィルタを用いる。
【００６６】
（ステレオカメラの動作）
図９に示すように、ステレオカメラ２００は、撮像素子２１０で光を受光して、被写体に関する画像（例えば視差画像）を撮像する。
【００６７】
具体的には、先ず、ステレオカメラ２００は、一対のレンズ２２０を用いて、視差を有する２つの光路Ｘａ、Ｘｂの光を夫々集光する。次に、ステレオカメラ２００は、ミラー２２１ｍを用いて、＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏光反射する。ここで、偏光選択型クロスプリズム２２１ｆは、−Ｙ方向から側面２０６に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面２０７に入射するＰ偏光成分の光を−Ｚ方向に偏光反射する。これにより、偏光選択型クロスプリズム２２１ｆは、−Ｙ方向のＳ偏光画像と＋Ｙ方向のＰ偏光画像とからなる画像（以下、「偏光画像光」という。）を生成する。
【００６８】
次いで、ステレオカメラ２００は、撮像素子２１０を用いて、レンズアレイ２３０を介して照射された偏光画像光を受光（撮像）する。ここで、撮像素子２１０はその表面に画素ごとに偏光子を有する領域分割フィルタを配置しているため、偏光画像光の偏光（Ｐ偏光成分又はＳ偏光成分）に対応する光を夫々受光することができる。
【００６９】
すなわち、本実施例に係るステレオカメラ２００は、視差を有するＰ偏光画像とＳ偏光画像とを同時撮影することが可能である。また、本実施例に係るステレオカメラ２００は、一対のレンズ２２０の光線有効範囲（光軸）の間に一定の距離（基線長）を有するため、Ｐ偏光画像とＳ偏光画像とからなる視差画像を撮像することができる。更に、本実施例に係るステレオカメラ２００では、２つの撮像素子（例えばイメージセンサ）と２つの撮像素子に対応する２つの撮像レンズ（レンズアレイ）とを備えるステレオカメラと比較して、撮像素子と撮像レンズとが１つで済むため、低コスト化を図れる。更に、本実施例に係るステレオカメラ２００では、合成光を１つの撮像レンズ（レンズアレイ２３０）に透過して、１つの撮像素子２１０で視差画像を撮像するため、熱膨張などで基線長が変化した場合でも測距への影響を低減することが可能である。
【００７０】
本実施例に係るステレオカメラ２００を、自動車の車両前方を確認するカメラとして使用した例を図１０に示す。
【００７１】
自動車は、フロントガラス内側のバックミラー付近に装備したステレオカメラ２００と、ステレオカメラ２００が取得（撮像）した情報に基づいてドライバへの警告や車両の制御を行うための信号処理装置Ｃｎｔｒとを含む。なお、ドライバへの警告方法は、例えばスピーカーを使って音声などによって警告してもよい。また、車両制御は、例えば障害物がある場合に車両を減速させてもよい。
【００７２】
本実施例に係るステレオカメラ２００を用いれば、車両前方の画像情報だけでなく、車両前方の先行車や歩行者までの距離情報を取得することができる。このため、本実施例に係るステレオカメラ２００を用いれば、障害物がある場合に運転者に早期警告を行うなどの運転の安全性を確保するために必要な情報を取得することができる。
【００７３】
以上に示すとおり、本発明の実施例２に係るステレオカメラ２００によれば、第２の実施形態に係る光学フィルタ１０２と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
以上により、本発明の好ましい光学フィルタ（例えばプリズム）及び撮像装置（例えばステレオカメラ）に係る実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０１，１０２，１２０：  光学フィルタ、クロスプリズム、クロスミラー
２００    ：  ステレオカメラ
１１，１１Ｂ：第１の透明平板
１１ａ  ：  第１の切欠き部
１１ａｄ：  第１の切欠き部１１ａの幅
１１Ｂａ：  開口部
１１Ｂｄ：  開口部１１Ｂａの幅
１１Ｂｈ：  開口部１１Ｂａの高さ
１２，１２Ｂ：第２の透明平板
１２ａ  ：  第２の切欠き部
１２ａｄ：  第２の切欠き部１２ａの幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２００８−８３２１４号公報
【図１】
2014119654.tif 000003
【図２】
2014119654.tif 000004
【図３】
2014119654.tif 000005
【図４】
2014119654.tif 000006
【図５】
2014119654.tif 000007
【図６】
2014119654.tif 000008
【図７】
2014119654.tif 000009
【図８】
2014119654.tif 000010
【図９】
2014119654.tif 000011
【図１０】
2014119654.tif 000012
【図１１】
2014119654.tif 000013
【図１２】
2014119654.tif 000014
【図１３】
2014119654.tif 000015