(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制できる偏光装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】出射方向に対して所定の角度に傾斜するように配置され、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射する一方の面と、他方の偏光方向を有する偏光成分の光を透過させ、かつ一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させる他方の面とを有するスプリッタ面１０５−１を備え、スプリッタ面１０５−１の一方の面によって反射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を出射方向へ出射されるように設けられている偏光ビームスプリッタ１０５と、スプリッタ面の他方の面で反射された、一方の偏光方向を有する偏光成分の光が入射するように配置され、入射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させるとともに他方の偏光方向に偏光させてスプリッタ面１０５−１の他方の面へ出射する反射型波長板１０６とを備えている。【選択図】図１
2014041171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した異なる２つの光を互いに同じ向きに偏光して出射する偏光装置において、
出射方向に対して所定の角度に傾斜するように配置され、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射する一方の面と、他方の偏光方向を有する偏光成分の光を透過させ、かつ一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させる他方の面とを有するスプリッタ面を備え、該スプリッタ面の一方の面によって反射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を出射方向へ出射されるように設けられている偏光ビームスプリッタと、
前記スプリッタ面の他方の面で反射された、一方の偏光方向を有する偏光成分の光が入射するように配置され、入射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させるとともに他方の偏光方向に偏光させて前記スプリッタ面の他方の面へ出射する反射偏光手段とを備えたことを特徴とする偏光装置。
【請求項２】
入射した異なる２つの光を互いに同じ向きに偏光して出射する偏光装置と、該偏光装置からの２つの画像光を、偏光方向が互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分の光に分離する光学偏光フィルタと、該光学偏光フィルタを介して分離された２つの画像光を画像信号に光電変換する撮像素子とを備えた撮像装置において、
前記偏光装置として、請求項１記載の偏光装置を用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置において、
左右方向の画像を撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置において、
前記偏光ビームスプリッタの各入射側の前段に偏光手段をそれぞれ設け、同一方向の２つの画像を撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置において、
前記各偏光手段の前段に、画角を広げるレンズをそれぞれ備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の撮像装置において、
前記偏光手段は三角プリズムであることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の撮像装置において、
前記三角プリズムが有する反射面は、画角を広げる曲面をなしていることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項４記載の撮像装置において、
前記各偏光手段の前段に、互いに異なる透過波長帯域を有する光学フィルタをそれぞれ備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれかに記載の撮像装置において、
ステレオ画像を取得することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項８記載の撮像装置において、
前記光学フィルタの一方はＩＲカットフィルタで、前記光学フィルタの他方はＩＲバンドパスフィルタであることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した異なる２つの光を互いに同じ向きに偏光して出射する偏光装置及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の偏光装置を搭載した撮像装置として、特許文献１のものが知られている。この特許文献１の撮像装置は、偏光ビームスプリッタ及び反射ミラーを含む偏光装置によって左右方向からの画像光を撮像素子の結像面に導き、左右方向の画像を撮像するものである。上記特許文献１の撮像装置では、偏光ビームスプリッタをスプリッタ面が撮像素子の結像面に対して４５度に傾斜するように配置されている。そして、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第１面には、撮像素子の結像面と平行な方向から、右方向からの画像光を入射させる。偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第１面の反対側の面である第２面には、結像面に垂直な方向から、左方向からの画像光を入射させる。そのために、上記特許文献１の撮像装置では、左方向からの画像光を反射ミラーで９０度偏向させて偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面に導いている。偏光ビームスプリッタの第１面では、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させる。一方、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面では、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち他方の偏光方向を有する偏光成分の光を透過する。このような偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第１面に入射した右方向の画像光は、その第１面で反射されて撮像素子の結像方向に導かれる。一方、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面に入射した左方向からの画像光も、その第２面を透過して撮像素子の結像方向に導かれる。
【０００３】
そして、偏光ビームスプリッタと撮像素子との間には、領域分割フィルタ（光学偏光フィルタ）が設けられている。この領域分割フィルタは、偏光方向が互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過する第１領域と、他方の偏光成分の光を透過する第２領域とを短冊形状にし、第１領域と第２領域とを交互に複数配列したものである。上記特許文献１の撮像装置では、この領域分割フィルタに、左方向からの画像光における一方の偏光成分の画像光と右方向からの画像光における他方の偏光成分の画像光とが入射する。そして、領域分割フィルタでは、偏光ビームスプリッタから入射した画像光を、第１領域を介することによって左方向からの画像光における一方の偏光成分の画像光に分離し、第２領域を介することによって右方向からの画像光における他方の偏光成分の画像光に分離する。分離された２つの偏光成分の画像光は、撮像素子の全ての撮像領域に結像する。撮像素子では光電変換した画像信号を出力する。これにより、その画像信号に基づいて画像処理された左方向の画像及び右方向の画像がモニタの一画面に表示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の撮像装置では、右方向からの画像光は右方向から偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第１面に向かって導けば、一方の偏光方向を有する偏光成分の右方向からの画像光はその第１面で反射されて撮像素子の結像方向に導かれる。一方、左方向からの画像光は左方向から偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面に向かって導いても、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面で一方の偏光方向を有する偏光成分の左方向からの画像光は反射される。もしくは、他方の偏光方向を有する偏光成分の左方向からの画像光は透過する。このため、いずれの偏光方向を有する偏光成分の左方向からの画像光は撮像素子の結像方向に導かれない。そのため、左方向からの画像光は反射ミラーによって９０度反射偏光させて偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面に導かせている。これにより、他方の偏光方向を有する偏光成分の左方向からの画像光は、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の第２面を透過して撮像素子の結像方向に導いている。左方向からの画像光を９０度偏光させる反射ミラーを設けるため、左右方向に対して直交する方向の大きさが大きくなってしまう。よって、装置の大型化を招くことになる。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は装置の大型化を抑制できる偏光装置及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、入射した異なる２つの光を互いに同じ向きに偏光して出射する偏光装置において、出射方向に対して所定の角度に傾斜するように配置され、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射する一方の面と、他方の偏光方向を有する偏光成分の光を透過させ、かつ一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させる他方の面とを有するスプリッタ面を備え、該スプリッタ面の一方の面によって反射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を出射方向へ出射されるように設けられている偏光ビームスプリッタと、前記スプリッタ面の他方の面で反射された、一方の偏光方向を有する偏光成分の光が入射するように配置され、入射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させるとともに他方の偏光方向に偏光させて前記スプリッタ面の他方の面へ出射する反射偏光手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、互いに異なる２つの光について、偏光方向が互いに直交する偏光成分を有する光を互いに同じ向きに偏光して出射方向へ出射する。一方の光がスプリッタ面の一方の面で反射され出射方向へ出射し、他方の光がスプリッタ面の他方の面で反射され、かつ反射偏光手段で反射されて偏光方向を他方の偏光方向に偏光されスプリッタ面の一方の面を透過して出射方向へ出射する。互いに異なる向きからの２つの光は、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の両面へ互いに向い合って入射し、２つの光の光軸は互いに略一致する。２つの光の光軸方向に対して直交する方向の箇所に、光を入射させるための別体の構造体は設けられていない。よって、装置の大型化を抑制できるという特有な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の偏光装置の構成を示す概略図である。
【図２】反射型波長板の構成を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態の偏光装置における偏光の様子を示す概略図である。
【図４】本実施形態の撮像装置の実施例１の構成を示す概略図である。
【図５】光学偏光フィルタと撮像素子の位置関係の対応を示す図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】本実施形態に係る撮像装置の実施例２の構成を示す概略正面図である。
【図８】本実施形態に係る撮像装置の実施例２の構成を示す概略側面図である。
【図９】撮像装置の実施例２を車両に搭載したときの撮像の様子を示す概略平面図である。
【図１０】モニタ装置の映像例を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る撮像装置の実施例３の構成を示す概略正面図である。
【図１２】本実施形態に係る撮像装置の実施例３の構成を示す概略側面図である。
【図１３】撮像装置を車両に搭載した構成を示す概略図である。
【図１４】本実施形態に係る撮像装置の実施例４の構成を示す概略正面図である。
【図１５】本実施形態に係る撮像装置の実施例４の構成を示す概略側面図である。
【図１６】本実施形態に係る撮像装置の実施例５の構成を示す概略正面図である。
【図１７】本実施形態に係る撮像装置の実施例５の構成を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る偏光装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態の偏光装置の構成を示す概略図である。同図に示す本実施形態の偏光装置１は、偏光ビームスプリッタ１０５及び反射型波長板１０６を含んで構成されている。偏光ビームスプリッタ１０５は、入射光の偏光方向に応じて反射したり、透過したりするスプリッタ面１０５−１を備えているプリズムである。そして、入射面１０５−２、１０５−３及び出射面１０５−４、１０５−５を備えている。例えば、後述するＰ偏光成分（図３中の紙面平行方向の偏光方向）の光は透過し、Ｓ偏光成分（（図３中の紙面垂直方向の偏光方向）の光は反射させる。反射型波長板１０６は、偏光ビームスプリッタ１０５の出射面１０５−５と対向するように設置され、１／４波長板の機能と反射面の機能とを有している。反射型波長板の断面図である図２に示すように、反射面１０６−１は、図１の偏光ビームスプリッタ１０５の出射面１０５−５と対向する面に設けられ、アルミコートなどの反射膜の蒸着により形成されている。１／４波長板（偏光部）は直線偏光を円偏光に変換し、あるいは円偏光を直線偏光に変換するものである。そして、１／４波長板としては、水晶などの複屈折材料を用いることで形成することができ、公知のフォトニック結晶やサブ波長格子などの使用波長よりも短い周期を有する微細周期構造がガラス面に形成されている。なお、反射型波長板１０６の光学軸は、偏光ビームスプリッタ１０５から入射するＳ偏光成分の光のＳ偏光方向に対して４５度回転させて配置することで１／４波長板として機能する。
【００１０】
図３は本実施形態の偏光装置における偏光の様子を示す概略図である。同図に示すように、偏光ビームスプリッタ１０５のスプリッタ面１０５−１では、Ｐ偏光成分の光を透過し、Ｓ偏光成分の光は反射させる機能を有する。反射型波長板１０６は１／４波長板であって、図２に示すように直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換する機能を有し、かつ反射面１０６−１を有するものである。つまり、入射した光の偏光成分がＰ偏光成分であった場合反射面で反射した光がＳ偏光成分に変換されて出射する。図３（ａ）のように、偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−２から入射する−Ｙ方向からのＳ偏光成分の光を−Ｚ方向に偏向反射させる。一方、偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−２から入射する−Ｙ方向からのＰ偏光成分の光は＋Ｙ方向に向かって透過する。
【００１１】
図３（ｂ）のように、偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−３から入射する＋Ｙ方向からのＳ偏光成分の光を＋Ｚ方向に偏向反射させ、出射面１０５−５から反射型波長板１０６に入射する。反射型波長板１０６の１／４波長板機能によりＳ偏光成分の光は右回りの円偏光に変換され、続く反射面１０６−１で光路が折り返されるとともに、左回りの円偏光に変換される。続いて、図３（ｃ）のように、反射型波長板１０６の１／４波長板機能によりＰ偏光成分の光に変換された状態で、再び偏光ビームスプリッタ１０５に入射し、−Ｚ方向に向けて偏光ビームスプリッタ１０５を透過して出射面１０５−４から出射する。偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−３から入射する＋Ｙ方向からのＰ偏光成分の光は＋Ｙ方向に向けて透過する。そして、偏光ビームスプリッタ１０５と反射型波長板１０６との間隔は、外乱光の侵入の防止や小型化のために可能なかぎり狭くしたり、あるいは偏光ビームスプリッタ１０５と反射型波長板１０６とを当接させることが必要となる。偏光ビームスプリッタ１０５と反射型波長板１０６との間隔はほぼないか又はかなり小さいので反射型波長板１０６の反射面１０６−１と偏光ビームスプリッタ１０５のスプリッタ面１０５−１の他方の面との距離は短い。環境温度や動作温度などの温度が変化して、反射型波長板１０６の反射面１０６−１が面変位して反射光の軸が入射光の光軸からずれて偏光ビームスプリッタ１０５のスプリッタ面１０５−１の他方の面に入射する。スプリッタ面１０５−１の他方の面を通過して出射方向に出射する光軸が狙いの光軸からずれるずれ量は少ない。
【００１２】
図４は本実施形態の撮像装置の実施例１の構成を示す概略図である。撮像装置１００は、基板１０１、撮像素子１０２、光学偏光フィルタ１０３及び撮像レンズ１０４を有している。本実施例では、撮像レンズ１０４の光軸が水平方向を向くように撮像装置１００を配置しているが、これに限定されることはない。そして、撮像レンズ１０４の前段に偏光ビームスプリッタ１０５及び反射型波長板１０６の偏光装置１を備えている。そして、撮像素子１０２は、基板１０１に搭載され、光学偏光フィルタ１０３を透過した光を受光する２次元配置された複数の画素で構成されて画素毎に入射光を光電変換する機能を有する。図５の撮像素子１０２の各画素を簡略化して描いているが、実際には撮像素子１０２は２次元配置された数十万個程度の画素で構成されている。撮像素子１０２としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。光学偏光フィルタ１０３は撮像レンズ１０４の後段に配置され、撮像素子１０２に入射する光の偏光成分を選択透過する機能を有する。
【００１３】
信号処理部１０７は、撮像素子１０２で光電変換され、基板１０１から出力されるアナログ電気信号（撮像素子１０２の各画素への入射光量）をデジタル電気信号に変換した撮像画像データを生成して出力する機能を有する。信号処理部１０７は、画像解析ユニット１２０と電気的に接続されている。信号処理部１０７には、基板１０１を経由して撮像素子１０２から電気信号（アナログ信号）が入力される。信号処理部１０７は、入力された電気信号から撮像画像データとして撮像素子１０２上における各画素の明るさ（輝度）を示すデジタル信号（撮像画像データ）を、画像の水平・垂直同期信号とともに後段の画像解析ユニット１２０へ出力する。画像解析ユニット１２０は、後述する車両搭載例などで撮像装置からの出力信号に基づいて画像処理を行い、警告や車両制御などに用いられたりする。
【００１４】
次に、偏光分離用ＳＷＳフィルタについて説明する。
図５は光学偏光フィルタと撮像素子の位置関係の対応を示す図である。図６は図５の断面図である。光学偏光フィルタ１０３において、フィルタ基板１０３−１は、図４の撮像レンズ１０４を介して光学偏光フィルタ１０３に入射する入射光を透過する透明な基板である。フィルタ基板１０３−１の撮像素子１０２側の面には、偏光フィルタ層１０３−２が形成されている。偏光フィルタ層１０３−２を覆うように、更に充填層１０３−３が形成されている。光学偏光フィルタ１０３に入射した光のうち、偏光フィルタ層１０３−２を透過した光は、撮像素子１０２の画素領域に入射する。偏光フィルタ層１０３−２には撮像素子１０２の画素サイズに対応した偏光子が領域分割形成されている。偏光子としてはＳ偏光成分透過領域とＰ偏光成分透過領域が形成されている。図５においてはＳ偏光成分透過領域とＰ偏光成分透過領域が短冊状のパタンであってもよい。ここでは撮像素子としてはモノクロのセンサを想定しているが、これに限定されるものでなく、カラーセンサであってもよい。偏光フィルタ層１０３−２が形成されている領域ではＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の各領域の画像が撮影されるが、これらは後述するとおり差分画像を形成することにより視差画像として各種情報検知に使われる。
【００１５】
図７は本実施形態に係る撮像装置の実施例２の構成を示す正面図である。図８は本実施形態に係る撮像装置の実施例２の構成を示す側面図である。実施例２の撮像装置は、実施例１の撮像装置と異なり、プリズム１１０、１１１を具備していない。そして、偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−２と入射面１０５−３に隣接してレンズ１１２、１１３を具備している。実施例２は＋Ｚ方向の左右の画像を撮影してステレオ撮影を行うものに限定されるものではない。
【００１６】
本実施例では、Ｐ偏光情報とＳ偏光情報を画素単位で抽出可能な領域分割型の光学偏光フィルタ１０３を有している。また、撮像レンズ１０４の前段に偏光ビームスプリッタ１０５、さらに偏光ビームスプリッタ１０５に隣接してレンズ１１２、１１３を配置している。偏光ビームスプリッタ１０５及び反射型波長板１０６により、左右のレンズ１１２、１１３からの＋Ｚ方向からの光をそれぞれＳ偏光成分、Ｐ偏光成分として撮像素子１０２側に向けて導く。これにより、−Ｙ方向のＳ偏光画像と＋Ｙ方向のＰ偏光画像を抽出することができる。従来の単一撮像素子と単一レンズからなる撮像装置では、＋Ｚ方向の被写体を検出するのに対して、実施例２では±Ｙ方向の２方向の被写体撮影が可能となる。また、２方向の画像が独立かつ同時に検出することができる。
【００１７】
本実施形態の撮像装置を、例えば自動車に装備して、図９に示すように自動車の左右両側を確認するものとして使用することが可能である。自動車２０１の前端中央であってバンパーの下方に装備された撮像装置２００と、自動車２０１の運転席に近い計器盤（インパネ）等に設置されたモニタ装置（図１０参照）と、から構成されている。撮像装置で撮影された左右両側の情報が映像信号に変換され、図１０に示すように、映像信号に変換された左右両側の情報が左右両側の映像としてモニタ装置２０２に映し出される。自動車２０１の左右両側の情報を取得可能であり、左右の視界が見え難い交差点などでの早期情報確認が可能となり、運転の安全性を確保することができる。
【００１８】
図１１は本実施形態に係る撮像装置の実施例３の構成を示す概略正面図である。図１２は本実施形態に係る撮像装置の実施例３の構成を示す概略側面図である。図１１及び図１２に示すように、本実施例の撮像装置は、基板１０１上に撮像素子１０２が実装され、撮像素子１０２上に光学偏光フィルタ１０３が密着配置している。撮像レンズ１０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ１０４の前段には偏光ビームスプリッタ１０５が配置されている。偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−５に隣接して反射型波長板１０６が配置されている。さらに、偏光ビームスプリッタ１０５の入射面１０５−２と入射面１０５−３に近接して偏光手段の一例である三角プリズム１１０、１１１が配置されている。三角プリズム１１０、１１１の側面１１０−１、１１１−１に隣接してレンズ１１２、１１３が配置されている。他の偏光手段として、反射ミラーでもよい。
【００１９】
本実施例では、Ｐ偏光情報とＳ偏光情報を画素単位で抽出可能な領域分割型の光学偏光フィルタ１０３を有している。また、撮像レンズ１０４の前段に偏光ビームスプリッタ１０５、さらに偏光ビームスプリッタ１０５に隣接してプリズム１１０、１１１を配置している。プリズム１１０、１１１は、＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏向反射する全反射面を有している。偏光ビームスプリッタ１０５及び反射型波長板１０６により、左右のプリズム１１０、１１１からの＋Ｚ方向からの光をそれぞれＳ偏光成分、Ｐ偏光成分として撮像素子１０２側に向けて導く。結果、左右のプリズム１１０、１１１を介したＳ偏光画像とＰ偏光画像が抽出できる。なお、撮像レンズ１０４はテレセントリック性を有するものを使用するのが望ましい。これにより、偏光ビームスプリッタ内を平行光として光が進行できるため、左右の光で光路長差に伴う発散度合いの差異などを生じさせずに、安定した画像が抽出できる。
【００２０】
また、プリズム１１０、１１１に隣接してレンズ１１２、１１３を配置してレンズ画角範囲を広げてもよい。周辺の情報がより得やすくなる。また、テレセントリック性のある撮像レンズを用いない場合は、左右のレンズ１１２、１１３は倍率の異なるものを用いるのが望ましい。右側のレンズ１１３から入射する光路は偏光ビームスプリッタ１０５から反射型波長板１０６までの往復光路分、左側のレンズ１１２から入射する光路に比べて長いため、光路長が長くなる。その結果、左右で同じレンズを用いた場合は左右の画像で倍率の食い違いが生じる。これを補正できるように左右のレンズ１１２、１１３の倍率を調整してもよい。
【００２１】
本実施例の撮像装置によれば、左右のレンズ１１２、１１３を介しての＋Ｚ方向の画像をＳ偏光画像とＰ偏光画像として同時撮影することが可能である。また、図１１から明らかなように、左右のプリズム１１０、１１１の光線有効範囲の間に一定の距離を有するため、Ｐ偏光画像とＳ偏光画像から視差画像を形成することが可能である。これにより、本実施例の撮像装置は被写体までの距離情報が得ることができる。なお、ステレオ画像形成に関してはよく知られた左右２つの画像の視差演算を行えばよい。従来の単一撮像素子と単一レンズを２つ並列配置させた撮像装置に比べて、撮像レンズと撮像素子が一つで済むため低コスト化が図れる。また、従来の撮像装置では各レンズ間を支持する筐体の熱膨張などによる基線長の変化の測距誤差が生じるが、本実施例の撮像装置では撮像レンズは１つであるため、このような誤差も抑制することが可能である。
【００２２】
本実施例の撮像装置を、例えば図１３に示すように自動車の車両前方を確認するものとして使用することが可能である。車両前方確認装置は、自動車のフロントガラス内側のバックミラー付近に装備された撮像装置３０１と、撮像装置３０１からの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３０２とを含んで構成されている。ドライバへの警告方法としては、スピーカを使って音声などにより障害物情報を警告する。また、車両制御としては、障害物がある場合は減速させたりする。本実施形態の撮像装置を用いれば、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可能であり、障害物がある場合は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ことができる。
【００２３】
図１４は本実施形態に係る撮像装置の実施例４の構成を示す正面図である。図１５は本実施形態に係る撮像装置の実施例４の構成を示す側面図である。図１１及び図１２の実施例３の撮像装置と異なる点は、以下の点である。実施例３の撮像装置ではレンズ１１２、１１３により画角を広げていたのに対して、実施例４の撮像装置ではプリズム１１０、１１１の側面１１０−２、１１１−２にレンズ機能を設けることで画角度を広げている。レンズ機能はプリズム１１０、１１１の側面１１０−２、１１１−２に曲率を持たせることでその機能を有することができ、平面上ではあるが回折面を設けることでも付加できる。これにより部品点数の削減を図ることができる。
【００２４】
図１６は本実施形態に係る撮像装置の実施例５の構成を示す正面図である。図１７は本実施形態に係る撮像装置の実施例５の構成を示す側面図である。本実施例５の撮像装置は、実施例４の撮像装置と異なり、左右のプリズム１１０、１１１の側面１１０−１、１１１−１それぞれに隣接して光学フィルタ１３０、１３１が隣接配置されている。光学フィルタ１３０、１３１は互いに特性の異なる光学フィルタであり、例えば透過する波長板帯が異なる。このような光学フィルタを配置することにより１つの撮像装置で２つの異なる画像を同時撮影することが可能である。本実施例は＋Ｚ方向の左右の画像を撮影してステレオ撮影を行うものに限定されるものではない。
【００２５】
本実施例では、Ｐ偏光情報とＳ偏光情報を画素単位で抽出可能な領域分割型の光学偏光フィルタ１０３を有している。また、撮像レンズ１０４の前段に偏光ビームスプリッタ１０５、さらに偏光ビームスプリッタ１０５に隣接してプリズム１１０、１１１を配置している。プリズム１１０、１１１は、＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏向反射する全反射面を有している。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ１０５は、−Ｙ方向から側面１０５−２に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面１０５−３に入射するＳ偏光成分の光とを、実施例２と同様に反射型波長板１０６を介して側面１０５−４の方向に導く。これにより−Ｙ方向の画像と、＋Ｙ方向の画像が抽出することが可能である。そして、実施例４の撮像装置とは異なり、＋Ｚ方向の異なる波長帯の画像を同時撮影することが可能である。光学フィルタ１３０としてはＩＲカットフィルタ（透過波長範囲４５０［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］）、光学フィルタ１３１としてはＩＲ光のみ透過するフィルタ（透過波長範囲８５０［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］）がある。このように＋Ｚ方向の異なる波長帯域の２種類の画像を同時撮影することが可能である。従来の単一撮像素子と単一レンズからなる撮像装置では、＋Ｚ方向の１種類の被写体を検出するのに対して、本実施例では左右の光学フィルタの違いを利用して、＋Ｚ方向の２種類の被写体撮影情報の抽出が可能となる。また、２つの画像が独立かつ同時に検出することができる。
【００２７】
本実施例の撮像装置を、例えば、図１３に示すように自動車の車両前方を確認するものとして使用することが可能である。車両前方確認装置は、自動車のフロントガラス内側のバックミラー付近に装備された撮像装置３０１と、信号処理部３０２とを含んで構成されている。車両前方の先行車や歩行者の情報を取得可能であり、障害物がある場合は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ことができる。本実施例の撮像装置によればＩＲカットされた画像が撮影できるため不要な外光情報を除いた状態での、昼間の障害物検出が可能である。また、ヘッドライトに近赤外帯のＬＥＤランプなどを具備しておくことにより、夜間においても障害物の撮影が行うことが可能である。
【００２８】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
出射方向に対して所定の角度に傾斜するように配置され、偏光方向が互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射する一方の面と、他方の偏光方向を有する偏光成分の光を透過させ、かつ一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させる他方の面とを有するスプリッタ面を備え、該スプリッタ面の一方の面によって反射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を出射方向へ出射されるように設けられている偏光ビームスプリッタと、スプリッタ面の他方の面で反射された、一方の偏光方向を有する偏光成分の光が入射するように配置され、入射された一方の偏光方向を有する偏光成分の光を反射させるとともに他方の偏光方向に偏光させて前記スプリッタ面の他方の面へ出射する反射偏光手段とを備えた。これによれば、上記実施形態１について説明したように、互いに異なる向きからの２つの光について、偏光方向が互いに直交する偏光成分を有する光を互いに同じ向きに偏光して出射方向へ出射する。一方の光がスプリッタ面の一方の面で反射され出射方向へ出射し、他方の光がスプリッタ面の他方の面で反射され、かつ反射偏光手段で反射されて偏光方向を他方の偏光方向に偏光されスプリッタ面の一方の面を透過して出射方向へ出射する。互いに異なる２つの光は、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の両面へ互いに向い合って入射し、２つの光の光軸は互いに略一致する。２つの光の光軸方向に対して直交する方向の箇所に、光を入射させるための別体の構造体は設けられていない。よって、装置の大型化を抑制できる。
（態様２）
入射した異なる２つの光を互いに同じ向きに偏光して出射する互いに異なる向きから入射した２つの画像光を互いに同じ向きに偏光して出射する偏光装置と、該偏光装置からの２つの画像光を、偏光方向が互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分の光に分離する光学偏光フィルタと、該光学偏光フィルタを介して分離された２つの画像光を画像信号に光電変換する撮像素子とを備えた撮像装置において、偏光装置として、（態様１）の偏光装置を用いた。これによれば、上記実施形態２について説明したように、互いに異なる２つの画像光は、偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の両面へ互いに向い合って入射している。２つの画像光の光軸は互いに略一致する。２つの画像光の光軸方向に対して直交する方向の箇所には、画像光を入射するための別体の構造体は設けられていない。よって、装置の大型化を抑制できる撮像装置を提供できる。
（態様３）
（態様２）において、左右方向の画像を撮像する。これによれば、上記実施形態２について説明したように、例えば自動車の左右両側を確認するものとして使用することが可能である。撮像装置で撮影された左右両側の情報が映像信号に変換され、映像信号に変換された左右両側の情報が左右両側の映像としてモニタ装置に映し出される。自動車の左右両側の情報を取得可能であり、左右の視界が見え難い交差点などでの早期情報確認が可能となり、運転の安全性を確保することができる。
（態様４）
（態様２）において、偏光ビームスプリッタの各入射側の前段に偏光手段をそれぞれ設け、同一方向の２つの画像を撮像する。これによれば、上記実施形態３について説明したように、Ｐ偏光画像とＳ偏光画像から視差画像を生成することが可能である。
（態様５）
（態様４）において、各偏光手段の前段に、画角を広げるレンズをそれぞれ備える。これによれば、上記実施形態３の実施例１について説明したように、画角範囲を広げることができ、周辺の情報をより得やすくできる。
（態様６）
（態様４）又は（態様５）において、偏光手段は三角プリズムである。これによれば、上記実施形態３の実施例１について説明したように、Ｐ偏光画像とＳ偏光画像から視差画像を生成することが可能である。
（態様７）
（態様６）において、三角プリズムが有する反射面は、画角を広げる曲面をなしている。これによれば、上記実施形態３の実施例２について説明したように、画角範囲を広げることができ、周辺の情報をより得やすくできる。
（態様８）
（態様４）において、各三角プリズムの前段に、互いに異なる透過波長帯域を有する光学フィルタをそれぞれ備える。これによれば、上記実施形態３の実施例３について説明したように、光学フィルタとしてＩＲ光のみ透過するＩＲバンドパスフィルタなどのように撮像方向の異なる波長帯域の２種類の画像を同時撮像できる。
（態様９）
（態様４）〜（態様８）のいずれかにおいて、ステレオ画像を撮像する。これによれば、上記実施形態３の実施例１について説明したように、Ｐ偏光画像とＳ偏光画像から視差画像を生成することが可能である。
（態様１０）
（態様８）において、光学フィルタの一方はＩＲカットフィルタで、前記光学フィルタの他方はＩＲバンドパスフィルタである。これによれば、上記実施形態３の実施例３について説明したように、撮像方向の異なる波長帯域の２種類の画像、ＩＲカットの画像とＩＲバンドパスの画像を同時撮像できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  偏光装置
１００  撮像装置
１０１  基板
１０２  撮像素子
１０３  光学偏光フィルタ
１０４  撮像レンズ
１０５  偏光ビームスプリッタ
１０５−１  スプリッタ面
１０５−２  入射面
１０５−３  入射面
１０５−４  出射面
１０５−５  出射面
１０６  反射型波長板
１０７  信号処理部
１１０  プリズム
１１１  プリズム
１１２  レンズ
１１３  レンズ
１２０  画像解析ユニット
１３０  光学フィルタ
１３１  光学フィルタ
２００  撮像装置
２０１  自動車
２０２  モニタ装置
３０１  撮像装置
３０２  信号処理部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２０１０−２５４０８５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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