(57)【要約】【課題】偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離したり、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成したりすることができる。【解決手段】第１偏光板１０１、１０２の各偏光面にはワイヤグリッド構造の偏光子層が設けられ、第１偏光板１０１の偏光面１０１−１に入射の一方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面１０１−１で反射し反射の一方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面１０２−１を透過する。第１偏光板１０１の偏光面１０１−１に入射の他方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面１０１−１を透過する。第２偏光板１０２の偏光面１０２−１に入射の一方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面１０１−１を透過する。第２偏光板１０２の偏光面１０２−１に入射の他方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面１０２−１で反射し反射の他方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面１０２−１を透過する。【選択図】図１
2014041332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光する偏光装置において、
第１偏光板と、
第２偏光板と、
を備え、
前記第１偏光板は、第１偏光子層が形成され、該第１偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を反射し第２偏光成分の光を透過し、
前記第２偏光板は、第２偏光子層が形成され、該第２偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を透過し第２偏光成分の光を反射し、
前記第１偏光板の前記第１偏光子層の形成された面と前記第２偏光板の前記第２偏光子層の形成された面とが、所定の角度で交差状に配置されたことを特徴とする偏光装置。
【請求項２】
請求項１記載の偏光装置において、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とによって形成される４つの間隙のうち少なくとも１つに三角柱プリズムを設けることを特徴とする偏光装置。
【請求項３】
請求項２記載の偏光装置において、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とによって形成される４つの間隙のうち、対向する間隙のそれぞれに三角柱プリズムを設け、前記第１偏光板又は前記第２偏光板に対向していない前記各三角プリズムの側面の少なくともいずれかに三角柱プリズムを設けることを特徴とする偏光装置。
【請求項４】
請求項２記載の偏光装置において、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とによって形成される４つの間隙のうち、対向する２つの間隙のうち少なくとも一方の間隙に、四辺柱プリズムを設けることを特徴とする偏光装置。
【請求項５】
入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光する偏光装置において、
第１偏光板と、
第２偏光板と、
第１反射部材と、
第２反射部材と、
を備え、
前記第１偏光板は、第１偏光子層が形成され、該第１偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光成分のうち第１偏光成分の光を反射し第２偏光成分の光を透過し、
前記第２偏光板は、第２偏光子層が形成され、該第２偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光成分のうち第１偏光成分の光を透過し第２偏光成分の光を反射し、
前記第１偏光板の前記第１偏光子層の形成された面と前記第２偏光板の前記第２偏光子層の形成された面とが所定の角度で配置され、且つ、前記第１偏光板と前記第１反射部材とが直線状に配置され、且つ、前記第２偏光板と前記第２反射部材とが直線状に配置されたことを特徴する偏光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光装置において、
前記第１偏光子層及び前記第２偏光子層は、金属で構成された特定方向に延びる金属ワイヤを特定のピッチで配列したワイヤグリッド構造で形成されていることを特徴とする偏光装置。
【請求項７】
請求項１記載の偏光装置において、
前記所定の角度が９０度であることを特徴とする偏光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の偏光装置と、該偏光装置によって偏光された光を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項８記載の撮像装置において、
互いに異なる方向の光を前記偏光装置を介して前記撮像手段に結像させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の撮像装置において、
互いに反対方向の光を前記撮像手段に結像させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載の撮像装置において、
各入射光の画角範囲を広げるレンズを設けることを特徴する撮像装置。
【請求項１２】
請求項８記載の撮像装置において、
同一方向から入射された各入射光を前記偏光装置を介して前記撮像手段に結像させ、前記撮像手段によって取得した画像に基づいて視差画像を取得することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれかに記載の撮像装置において、
互いに異なる透過波長のフィルタを介して入射光を前記撮像手段に結像させ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、入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光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】
従来、プロジェクタなどに搭載される光学装置には、光の色合成または色分離を行うクロスプリズムが備わっている。このクロスプリズムは、４つの三角柱プリズムを組合せることで形成されている。具体的には、４つの三角柱プリズムの各頂角どうしを突き合わせて配置し、三角柱プリズムどうしを互いに貼り合わせて接着固定している。そして、三角柱プリズム間の接合面には、波長選択膜が設けられている。このクロスプリズムは、入射した光に含まれる少なくとも２つの波長の光を互いに異なる向きに出射するものである。このクロスプリズムを用いたプロジェクタとして、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１のプロジェクタでは、光源から入射した光のうち、一部の色の光のみを反射させたり他の色の光を透過させたりしながら、３つの色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の光に分ける。そして、分けた各光毎で画信号による変調を行い、各色の光を合成してスクリーン上に投影している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のプロジェクタにおけるクロスプリズムは、誘電体の多層膜構造で形成された波長選択膜を用いている。一方、偏光ビームスプリッタと呼ばれ、光束を二つ（場合によってはそれ以上）に分割する光学分野の装置がある。入射する偏光成分に応じてビームスプリッタに入射した光の一部は反射し、一部は透過する。多層膜中で界面への入射角がブリュースタ角になる条件を満たすようにすると、Ｓ偏光のみ反射率があがりＰ偏光では無反射率が実現できる。ただし、Ｓ偏光反射・Ｐ偏光透過の構成に限定されるものであり、一般的な波長選択型のクロスプリズムのように多層膜を用いて偏光選択型のクロスプリズムを構成することは困難である。したがって、上記特許文献１に開示されている光の色合成または色分離を実現可能なクロスプリズムに多層膜構造で形成された偏光ビームスプリッタを適用しても、入射光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離したり、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成したりすることはできなかった。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は以下のとおりである。入射光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離したり、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成したりすることが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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光する偏光装置において、第１偏光板と、第２偏光板とを備え、前記第１偏光板は、第１偏光子層が形成され、該第１偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を反射し第２偏光成分の光を透過し、前記第２偏光板は、第２偏光子層が形成され、該第２偏光子層は前記入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を透過し第２偏光成分の光を反射し、前記第１偏光板の前記第１偏光子層の形成された面と前記第２偏光板の前記第２偏光子層の形成された面とが、所定の角度で交差状に配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、偏光子層が形成されている面を有する偏光板を用いている。この偏光子層は、互いに異なる一方の方向の偏光成分の光を反射したり、互いに異なる他方の方向に直交する方向の偏光成分の光を透過したりするものである。偏光方向が互いに直交する２つの偏光子層において、互いに異なる方向の偏光成分の光は、一方の偏光子層では反射し、他方の偏光子層では透過する。特定方向に直交する方向の偏光成分の光は、一方の偏光子層では透過し、他方の偏光子層では反射する。このような偏光特性を有する偏光子層を偏光板の面に形成して構成する、少なくとも第１偏光板と第２偏光板とを備えている。そして、第１偏光板の面と第２偏光板の面との偏光方向が互いに直交するように、かつ第１偏光板と第２偏光板とがなす角度が所定の角度になるように、第１偏光板と第２偏光板とを交差状に配置する。これらにより、第１偏光板及び第２偏光板の面から入射した光を各偏光板の面の反対の面へ偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離できる。第１偏光板及び第２偏光板の偏光子層が形成された各面に対して反対の面から入射させ、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１に係る偏光装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施形態２に係る偏光装置の構成を示す概略図である。
【図３】実施形態２の偏光装置に入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図４】実施形態３のクロスプリズムの構成を示す概略斜視図である。
【図５】実施形態３のクロスプリズムの構成を示す概略平面図である。
【図６】実施形態３のクロスプリズムに入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図７】ワイヤグリッド構造の偏光子層の顕微鏡写真を示す図である。
【図８】クロスプリズムの製造工程のうち三角柱プリズム形成工程の一例を示す模式工程図である。
【図９】クロスプリズムの製造工程のうち偏光板の配置工程の一例を示す模式工程図である。
【図１０】クロスプリズムの製造工程のうち三角柱プリズムの配置工程の一例を示す模式工程図である。
【図１１】実施形態３のクロスプリズムの変形例１を示す概略平面図である。
【図１２】実施形態３のクロスプリズムの変形例２の構成を示す概略平面図である。
【図１３】変形例２のクロスプリズムに入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図１４】変形例２のクロスプリズムに入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図１５】実施形態３のクロスプリズムの変形例３を示す概略平面図である。
【図１６】実施形態３のクロスプリズムの変形例４を示す概略平面図である。
【図１７】実施形態３のクロスプリズムの平面形状例を示す概略平面図である。
【図１８】実施形態４の撮像装置の一例の構成を示す図である。
【図１９】撮像装置の実施例１の構成を示す図である。
【図２０】撮像装置の実施例１の適用例を示す図である。
【図２１】モニタ装置の映像例を示す図である。
【図２２】撮像装置の実施例２の構成を示す図である。
【図２３】撮像装置の実施例２の構成を示す図である。
【図２４】撮像装置の実施例２の適用例を示す図である。
【図２５】撮像装置の実施例３の構成を示す図である。
【図２６】撮像装置の実施例３の構成を示す図である。
【図２７】撮像装置の実施例４の構成を示す図である。
【図２８】撮像装置の実施例４の構成を示す図である。
【図２９】撮像装置の実施例５の構成を示す図である。
【図３０】被検査物体の平面図である。
【図３１】撮像装置の実施例５による検査映像を示す図である。
【図３２】撮像装置の実施例６の構成を示す図である。
【図３３】撮像装置の実施例６の構成を示す図である。
【図３４】撮像装置の実施例６の適用例を示す図である。
【図３５】撮像装置の実施例７の構成を示す図である。
【図３６】撮像装置の実施例７の構成を示す図である。
【図３７】撮像装置の実施例８の構成を示す図である。
【図３８】撮像装置の実施例８の構成を示す図である。
【図３９】撮像装置の実施例８の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１は実施形態１に係る偏光装置の構成を示す概略図である。図１（ａ）は概略平面図、図１（ｂ）は概略斜視図である。図１に示す偏光装置１００は、少なくとも２つ偏光板を備えている。第１偏光板１０１は、平面基板の表面に、例えばワイヤグリッド構造の偏光子層を設けた偏光面を有している。第２偏光板１０２は、第２偏光板１０２の端縁部を第１偏光板１０１の端縁部に突き合わせて所定の角度θ、例えば図１に示すような略直角をなすように交差状に配置されている。第１偏光板１０１及び第２偏光板１０２は、平面基板の表面に、例えばワイヤグリッド構造の偏光子層を設けた偏光面１０１−１、１０２−１を有している。そして、第１偏光板１０１の偏光面１０１−１と第２偏光板１０２の偏光面１０２−１とが対向している。第１偏光板１０１及び第２偏光板のワイヤグリッド構造における偏光方向は互いに直交している。第１偏光板１０１、第２偏光板１０２には平板収差がないので、各偏光板に入射された光は狙いの光路に進む。第１偏光板１０１、第２偏光板１０２を含めて偏光部と称す。
【００１０】
次に、実施形態１の偏光装置に入射する光の光路について説明する。
図１（ａ）に示す偏光装置１００における側面１１１に入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。偏光装置１００における側面１１１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｙ軸方向の偏光方向の光（以降、紙面内平行方向の偏光成分をＰ偏光成分とよぶ）は第１偏光板１０１の偏光子層（不図示）で反射される。そして、第２偏光板１０２の偏光子層（不図示）を透過して−Ｙ方向に進む。一方、偏光装置１００における側面１１１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｚ軸方向の偏光方向の光（以降、紙面内垂直方向の偏光成分をＳ偏光成分とよぶ）は第１偏光板１０１の偏光子層（不図示）を透過し、反射板１０３で反射され＋Ｙ方向に進む。偏光装置１００における側面１１１に入射する光路Ｉ２では、Ｓ偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光子層（不図示）で反射され、第１偏光板１０１の偏光子層（不図示）を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、偏光装置１００における側面１１１に入射する光路Ｉ２では、Ｐ偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光子層（不図示）を透過し、反射板１０４で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１１】
図２は実施形態２に係る偏光装置の構成を示す概略図である。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は斜視図である。図２に示す偏光装置２００は、第１偏光板２０１、２０２の端縁部と、第１偏光板２０１、２０２の端縁部に突き合わせて所定の角度、例えば図２に示すような略直角をなすように交差状に配置する第２偏光板２０３、２０４とを少なくとも含んで構成されている。第１偏光板２０１の偏光面と第２偏光板２０３の偏光面とが対向し、第１偏光板２０２の偏光面と第２偏光板２０４の偏光面とが対向している。そして、第１偏光板２０１、２０２及び第２偏光板２０３、２０４の各偏光面には、例えばワイヤグリッド構造の偏光子層が設けられている。第１偏光板２０１及び第２偏光板２０３のワイヤグリッド構造における偏光方向は互いに直交している。第１偏光板２０２及び第２偏光板２０４のワイヤグリッド構造における偏光方向は互いに直交している。第１偏光板２０１、２０２、第２偏光板２０３、２０４には平板収差がないので、各偏光板に入射された光は狙いの光路に進む。
【００１２】
次に、図２及び図３の偏光装置に入射する光の光路について説明する。
はじめに、図２において、偏光装置２００における側面２１１に入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。偏光装置２００における側面２１１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｐ偏光成分の光は第１偏光板２０１の偏光子層（不図示）で反射され、第２偏光板２０３の偏光子層（不図示）を透過して−Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００における側面２１１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｓ偏光成分の光は第１偏光板２０１の偏光子層（不図示）を透過し、第２偏光板２０４の偏光子層（不図示）で反射され＋Ｙ方向に進む。偏光装置２００における側面２１１に入射する光路Ｉ２のＳ偏光成分の光は、第２偏光板２０３の偏光子層（不図示）で反射され、第１偏光板２０１の偏光子層（不図示）を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００における側面２１１に入射する光路Ｉ２では、Ｐ偏光成分の光は第２偏光板２０３の偏光子層（不図示）を透過し、第１偏光板２０２の偏光子層（不図示）で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１３】
図３において、偏光装置２００における側面２１２に入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。偏光装置２００における側面２１２に入射する光路Ｉ３では、Ｓ偏光成分の光は第２偏光板２０４で反射され、第１偏光板２０２を透過して−Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００における側面２１２に入射する光路Ｉ３では、Ｐ偏光成分の光は第２偏光板２０４を透過し、第１偏光板２０１で反射され＋Ｙ方向に進む。偏光装置２００の側面２１２に入射する光路Ｉ４では、Ｐ偏光成分の光は第１偏光板２０２で反射され、第２偏光板２０４を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００の側面２１２に入射する光路Ｉ４では、Ｓ偏光成分の光は第１偏光板２０２を透過し、第２偏光板２０３で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１４】
図４は実施形態３のクロスプリズムの構成を示す概略斜視図である。図５は本実施形態のクロスプリズムの構成を示す概略平面図である。図４に示すように、クロスプリズム１０は、三角柱プリズム１、２、３、４の頂角１４、２４、３４、４４どうしを突き合せて配置し、対向する三角柱プリズム１、２、３、４どうしを貼り合わせて接着固定されている。そして、対向する三角柱プリズム１、２、３、４の間には、上述したワイヤグリッド構造の偏光板が挟まれている。本実施形態のように三角柱プリズムを設けることによって偏光板の平板収差を少なくすることができる。
【００１５】
そして、図５に示すように、クロスプリズム１０の平面形状は、略正方形になっている。このクロスプリズム１０は、ガラスなどから成る略直角二等辺三角柱の四個の三角柱プリズム１、２、３、４、ワイヤグリッド構造の偏光板５、６、７、８、および接着層９を備えている。四個の三角柱プリズム１、２、３、４どうしが対向して隔てる間隙に、接着剤からなる接着層９及び偏光板５、６、７、８がそれぞれ形成されている。
【００１６】
三角柱プリズム１は、三つの側面１１、１２、１３を形成し、側面１２、１３が略直角に交わる頂角１４（図４参照）を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。三角柱プリズム２は、三つの側面２１、２２、２３を形成し、側面２２、２３が略直角に交わる頂角２４（図４参照）を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。三角柱プリズム３は、三つの側面３１、３２、３３を形成し、側面３２、３３が略直角に交わる頂角３４（図４参照）を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。三角柱プリズム４は、三つの側面４１、４２、４３を形成し、側面４２、４３が略直角に交わる頂角４４（図４参照）を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。そして、三角柱プリズム１、２、３、４は、頂角１４、２４、３４、４４どうしを突き合せて配置されている。
【００１７】
偏光板５は、平面基板５１上に偏光子層５２を形成し、さらに偏光子層５２は図示しない充填層によって覆われたものである。そして、図中の±Ｘ方向から進行してくる光に対して、Ｙ方向に偏光方向を有する光は反射し、Ｚ方向に偏光方向を有する光は透過する。偏光板６は、平面基板６１上に偏光子層６２を形成し、さらに偏光子層６２は図示しない充填層によって覆われたものである。そして、図中の±Ｘ方向から進行してくる光に対して、Ｙ方向に偏光方向を有する光は透過し、Ｚ方向に偏光方向を有する光は反射する。偏光板７は、平面基板７１上に偏光子層７２を形成し、さらに偏光子層７２は図示しない充填層によって覆われたものである。そして、図中の±Ｘ方向から進行してくる光に対して、Ｙ方向に偏光方向を有する光は反射し、Ｚ方向に偏光方向を有する光は透過する。偏光板８は、平面基板８１上に偏光子層８２を形成し、さらに偏光子層８２は図示しない充填層によって覆われたものである。そして、図中の±Ｘ方向から進行してくる光に対して、Ｙ方向に偏光方向を有する光は透過し、Ｚ方向に偏光方向を有する光は反射する。
【００１８】
また、偏光板５は、平面基板５１に対して偏光子層５２側を三角柱プリズム２の側面２３側に向けて配置する。図示しない充填層面と側面２３面間は接着剤で接合される。偏光板６は、平面基板６１に対して偏光子層６２側を三角柱プリズム２の側面２６側に向けて配置する。図示しない充填層面と側面２２面間は接着剤で接合される。偏光板７は、平面基板７１に対して偏光子層７２側を三角柱プリズム４の側面４３側に向けて配置する。図示しない充填層面と側面４３面間は接着剤で接合される。偏光板８は、平面基板８１に対して偏光子層８２側を三角柱プリズム４の側面４２側に向けて配置する。図示しない充填層面と側面４２面間は接着剤で接合される。
【００１９】
そして、平面基板５１と三角柱プリズム１の側面１２の間は接着剤で接合される。平面基板６１と三角柱プリズム３の側面３３の間は接着剤で接合される。平面基板７１と三角柱プリズム３の側面３２の間は接着剤で接合される。平面基板８１と三角柱プリズム１の側面１３の間は接着剤で接合される。
【００２０】
接着層９は、三角柱プリズム１、２、３、４、偏光板５、６、７、８どうしが隔てる間隙に形成されている。そして、接着層９は、接着剤の硬化処理を一括して行うことにより形成され、四個の三角柱プリズムと、４枚の偏光板を接着固定している。この接着剤としては、透光性、ガラス接着性、精密性が良好な接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤などが用いられる。
【００２１】
次に、図５及び図６を用いて、クロスプリズムに入射する光の光路について説明する。
図５に示すように、三角柱プリズム４の側面４１から入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。三角柱プリズム４の側面４１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｙ軸方向の偏光方向のＰ偏光成分の光は偏光板７の偏光子層７２で反射され、偏光板８の偏光子層８２で透過して−Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム４の側面４１に入射する光の光路Ｉ１では、Ｚ軸方向の偏光方向のＳ偏光成分の光は、偏光板７の偏光子層７２を透過し、偏光板６の偏光子層６２で反射され＋Ｙ方向に進む。三角柱プリズム４の側面４１に入射する光路Ｉ２では、Ｓ偏光成分の光は偏光板８の偏光子層８２で反射され、偏光板７の偏光子層７２を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム４の側面４１に入射する光路Ｉ２ではＰ偏光成分の光は偏光板８の偏光子層８２を透過し、偏光板５の偏光子層５２で反射され−Ｙ方向に進む。
【００２２】
図６に示すように、三角柱プリズム２の側面２１から入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。三角柱プリズム２の側面２１に入射する光路Ｉ３では、Ｓ偏光成分の光は偏光板６の偏光子層６２で反射され、偏光板５の偏光子層５２を透過して−Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム２の側面２１に入射する光路Ｉ３では、Ｐ偏光成分の光は偏光板６の偏光子層６２を透過し、偏光板７の偏光子層７２で反射され＋Ｙ方向に進む。三角柱プリズム２の側面２１に入射する光路Ｉ４では、Ｐ偏光成分の光は偏光板５の偏光子層５２で反射され、偏光板６の偏光子層６２を透過して−Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム２の側面２１に入射する光路Ｉ４では、Ｓ偏光成分の光は偏光板５の偏光子層５２を透過し、偏光板８の偏光子層８２で反射され−Ｙ方向に進む。
【００２３】
ここで、偏光板５、６、７、８としては、特定偏光成分を透過し、それとは直交する偏光成分の光を反射する偏光板であればよい。実施形態３では平面基板５１、６１、７１、８１上に、それぞれ偏光子層５２、６２、７２、８２を形成した偏光板を用いる。偏光子としてはワイヤグリッド構造などを用いればよい。偏光板５、６、７、８の平面基板５１、６１、７１、８１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、例えばガラス、サファイア、水晶等を用いることができる。本実施形態では、ガラス、特に安価で、かつ耐久性もある石英ガラス（屈折率１．４６）やテンパックス（登録商標）ガラス（屈折率１．５１）を用いると好適である。また、ガラスに限定されるものでなくプラスチックを用いてもよい。フィルム上のプラスチックを用いればプリズム間のギャップを狭くできるため、より望ましい。
【００２４】
次に、偏光子層について説明する。
偏光板５、６、７、８の偏光子層５２、６２、７２、８２は、図７に示すような、例えばワイヤグリッド構造で形成された偏光子層を有し、その面は凹凸面である。このワイヤグリッド構造は、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（導電体線）を特定のピッチで配列した構造になっている。図７に示す偏光子層では、溝方向の偏光方向の光が入射したときは反射し、溝と直交する方向の偏光方向の光が入射したときは透過する。ワイヤグリッド構造のワイヤーピッチを、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。すなわち、金属ワイヤの長手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し、金属ワイヤ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ため、単一偏光を作り出す偏光子層として使用できる。ワイヤグリッド構造の偏光子層は、一般に、金属ワイヤ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では透過率が減少する。また、金属ワイヤ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。
【００２５】
そして、偏光子層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。すなわち、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。ワイヤグリッド構造はサブミクロンオーダの構造物であるため組付などのハンドリングを想定すると保護しておくことが望ましい。
【００２６】
また、実施形態３のように別部材（プリズムなど）へ密着接合する場合は、平行に配置されることが望ましく、平坦化層として充填材が形成されていることが望ましい。充填材は、偏光子層の金属ワイヤ間の凹部に充填される。充填材は、平面基板よりも屈折率が低いか又は同等の屈折率を有する無機材料が好適に利用できる。実施形態３における充填材は、偏光子層の金属ワイヤ部分の積層方向上面も覆うように形成されている。充填材の材料には、偏光子層の凹凸面を平坦化でき、かつ、偏光子層の機能を妨げない材料を用いる必要があるため、偏光機能を有しない材料を用いることが好ましい。また、充填材の材料には、その屈折率が空気の屈折率（屈折率＝１）に極力近い低屈折率材料を用いることが好ましい。充填材の具体的な材料としては、例えばセラミックス中に微細な空孔を分散させて形成してなる多孔質のセラミックス材料が好ましい。より詳しくは、ポーラスシリカ（ＳｉＯ２）、ポーラスフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、ポーラスアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を挙げることができる。
【００２７】
更に、これらの低屈折率の程度は、セラミックス中の空孔の数や大きさ（ポーラス度）によって決まる。平面基板の主成分が水晶やガラスからなる場合には、ポーラスシリカ（ｎ＝１．２２〜１．２６）が好適に使用できる。充填材の形成方法としては、これに限られるものではないが、例えば、ＳＯＧ（Spin On Glass）法を好適に用いることができる。具体的には、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）をアルコールに溶かした溶剤を、平面基板上に形成された偏光子層上にスピン塗布し、その後に熱処理によって溶媒成分を揮発させ、シラノール自体を脱水重合反応させることで形成できる。偏光子層はサブ波長サイズのワイヤグリッド構造であり、機械的強度が弱く、わずかな外力によって金属ワイヤが損傷してしまう。実施形態３の偏光板は、三角柱プリズムに密着配置することが望まれるため、その製造段階において偏光板と三角柱プリズムとが接触する可能性がある。
【００２８】
実施形態３では、偏光子層の積層方向上面が充填材によって覆われているので、三角柱プリズムと接触した際にワイヤグリッド構造が損傷する事態を抑制できる。また、本実施形態のように充填材を偏光子層のワイヤグリッド構造における金属ワイヤ間の凹部へ充填することで、その凹部への異物進入を防止できる。
【００２９】
次に、実施形態３の一例である偏光選択型のクロスプリズムの作製工程について説明する。図８〜図１０はクロスプリズムの製造工程の一例を示す模式工程図である。図８は三角柱プリズム形成工程を示し、図９は偏光板の配置工程を示している。図１０は三角柱プリズムの配置工程を示している。図８に示すように、三角柱プリズムの製造工程において、先ず三角柱プリズム１、２、３、４を製造する。例えば、三つの側面１１、１２、１３のうち二つの側面１２、１３が略直角に交わるように形成され、略直角二等辺三角柱の三角柱プリズム１を製造する。同様にして、三角柱プリズム２、３、４が製造される。また、前述のとおり、偏光板５、６、７、８が製造される。そして、図９に示すように、配置工程において、例えば偏光板５、６、７、８の偏光子層側の面に接着剤９９１、９９２、９９３、９９４を塗布して配置される。そして、偏光板５、６は三角柱プリズム２の側面２２、２３に、偏光板７、８は三角柱プリズム４の側面４２、４３にそれぞれ配置される。なお、この接着剤９９１、９９２、９９３、９９４としては、透光性、ガラス接着性、精密性が良好な接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤などが用いられる。
【００３０】
次に、図１０に示すように、位置決め工程において、頂角１４、２４、３４、４４どうしを突き合わせて配置して、三角柱プリズム１、２、３、４どうしの位置を決める。三角柱プリズム１、３の側面に接着剤９９５〜９９８が塗布されている。
【００３１】
次に、硬化処理工程において、例えば紫外線照射を行い、接着剤９９１〜９９８の硬化処理を一括して行うことにより、同一の硬化処理条件で接着層を形成し、三角柱プリズム１、２、３、４及び偏光板５、６、７、８どうしを接着固定する。これにより、図１に示す角柱状のクロスプリズムを形成することができる。なお、接着硬化させるまえの三角柱プリズム、偏光板としてはＺ軸方向に伸びた長尺状のものを用いていれば、配置ならびに接着硬化の工程が一回で済み、その後、切断工程だけをもうけてやればよい。
【００３２】
次に、実施形態３のクロスプリズムの変形例１について説明する。
実施形態３のクロスプリズムは上述の構成に限定されるものでなく、図１１のような変形例１の構成であってもよい。図５及び図６のクロスプリズムの構成との違いは三角柱プリズム３を除いたことである。三角柱プリズム１と三角柱プリズム２からなる光路及び、三角柱プリズム１と三角柱プリズム４とからなる光路のみを光学系として使用して、三角柱プリズム３を経由する光路を使用しない場合は、三角柱プリズム３を除いても構わない。
【００３３】
次に、実施形態３のクロスプリズムの変形例２について説明する。
図１２は実施形態３に係るクロスプリズムの変形例２の構成を示す概略平面図である。変形例２のクロスプリズムは、実施形態３のクロスプリズム１０の三角柱プリズム２の側面２１と、クロスプリズム１０の三角柱プリズム４の側面４１に接着剤９９からなる接着層９を介して、それぞれ三角柱プリズム３１１と三角柱プリズム３１２を接合してなる。三角柱プリズム３１１は、三つの側面３２１、３２２、３２３を形成し、側面３２１、３２３が略直角に交わる頂角３２４を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。三角柱プリズム３１２は、三つの側面３３１、３３２、３３３を形成し、側面３３１、３３３が略直角に交わる頂角３３４を有し、略直角二等辺三角柱に形成されている。
【００３４】
次に、図１３及び図１４を用いて、変形例２のクロスプリズムに入射する光の光路について説明する。
図１３に示すように、三角柱プリズム３１２の側面３３３に入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。三角柱プリズム３１２の側面３３３に入射する光の光路Ｉ１では、Ｐ偏光成分の光は反射面３３２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板７の偏光子層７２で反射され、−Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム３１２の側面３３３に入射する光の光路Ｉ１では、Ｓ偏光成分の光は反射面３３２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板７の偏光子層７２を透過し、偏光板６の偏光子層６２で反射され＋Ｙ方向に進む。三角柱プリズム３１２の側面３３３に入射する光の光路Ｉ２では、Ｓ偏光成分の光は反射面３３２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板８の偏光子層８２で反射され、偏光板７の偏光子層７２を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム３１２の側面３３３に入射する光の光路Ｉ２では、Ｐ偏光成分の光は反射面３３２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板８の偏光子層８２を透過し、偏光板５の偏光子層５２で反射され−Ｙ方向に進む。
【００３５】
図１４に示すように、三角柱プリズム３１１の側面３２３に入射した光は偏光方向に応じて光路が＋Ｙ方向、−Ｙ方向それぞれに分岐される。三角柱プリズム３１１の側面３２３に入射する光の光路Ｉ３では、Ｓ偏光成分の光は反射面３２２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板６の偏光子層６２で反射され、−Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム３１１の側面３２３に入射する光の光路Ｉ３では、Ｐ偏光成分の光は反射面３２２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板６の偏光子層６２を透過し、偏光板７の偏光子層７２で反射され＋Ｙ方向に進む。三角柱プリズム３１１の側面３２３に入射する光の光路Ｉ４では、Ｐ偏光成分の光は反射面３２２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板５の偏光子層５２で反射され、＋Ｙ方向に進む。一方、三角柱プリズム３１１の側面３２３に入射する光の光路Ｉ４では、Ｓ偏光成分の光は反射面３２２で反射され、光路を９０度偏光され、偏光板５の偏光子層５２を透過し、偏光板８の偏光子層８２で反射され−Ｙ方向に進む。
【００３６】
次に、実施形態３のクロスプリズムの変形例３について説明する。
実施形態３のクロスプリズムは上述の構成に限定されるものでなく、図１５の変形例３のような構成であってもよい。図１２のクロスプリズムの構成との違いは、三角柱プリズム３１２を接合するのではなく、三角柱プリズム４に三角柱プリズム３１２の機能を融合させた４辺プリズムを用いる点である。また、三角柱プリズム３１１を接合するのではなく、三角柱プリズム２に三角柱プリズム３１１の機能を融合させた４辺プリズムを用いた点である。４辺プリズム４１０の側面４１５と、４辺プリズム４２０の側面４２５は、三角柱プリズム１の側面１１と平行となるように形成されてなる。接合する工程が省けるとともに、接合によるズレが抑制できるため、光路としての変化が抑制できる。結果、低コスト化が図れる。
【００３７】
次に、実施形態３のクロスプリズムの変形例４について説明する。実施形態３のクロスプリズムは上述の構成に限定されるものでなく、図１６のような変形例４の構成であってもよい。図１５のクロスプリズムの構成との違いは、４辺プリズム４１０の側面４１５と、４辺プリズム４２０の側面４２５は、三角柱プリズム１の側面１１と平行とならない構成であってもよい。このような構成とすることにより、側面４１５と側面４２５に入射する光路の各種角度に対応することができる。図１６（ｂ）、（ｃ）に示すような変形例４のクロスプリズムに入射する光の光路となる。
【００３８】
ここで、プリズムの構成としては実施形態３のような正方形（図１７（ａ））の構成に限定されるものでなく、図１７（ｂ）や図１７（ｃ）のような台形形状であってもよい。このような構成とすることにより、直交方向に光路を偏光するものに限定されず、各種偏光角のクロスプリズムを形成することができる。
【００３９】
次に、上述した実施形態３のクロスプリズムを適用する光学装置の実施形態に係る撮像装置について説明する。図１８は撮像装置の一例の構成を示す図である。側面５１２から入射してきたＰ偏光成分の光と、側面５１３から入射してきたＳ偏光成分の光を側面５１１方向に光路合成する光学装置に適用できる。例えば後述する撮像装置などに適用可能である。また、側面５１１に入射した光を、側面５１２方向にＰ偏光成分を出射させ、側面５１３の方向にＳ偏光成分を出射させる光学装置に適用できる。例えば、側面５１１側に照明光源を配置し、偏光分岐するような光学装置に好適である。
【００４０】
次に、実施形態の光学装置の一例である撮像装置の構成について説明する。図１９は撮像装置の実施例１の構成を示す図である。図１９に示すように、撮像装置は、基板６１１上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。撮像装置では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５を配置している。偏光選択型クロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面５１２に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面５１３に入射するＰ偏光成分の光とを側面５１１方向に偏光反射する。これにより、−Ｙ方向のＳ偏光画像と、＋Ｙ方向のＰ偏光画像とが抽出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方向の被写体を検出するのに対して、本実施形態では±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。
【００４１】
ここで、本撮像装置を、例えば自動車に装備して、図２０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７０１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７００と、自動車７０１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２１参照）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２１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７０３に映し出される。自動車７０１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。
【００４２】
図２２は撮像装置の実施例２の構成を示す図である。実施例２の撮像装置の概略図である図２３に示すように、撮像装置は、基板上６１１に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５を配置している。偏光選択型クロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面５１２に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面５１３に入射するＰ偏光成分の光とを、側面５１１方向に偏光反射する。これにより、−Ｙ方向のＳ偏光画像と、＋Ｙ方向のＰ偏光画像とが抽出することが可能である。
【００４３】
図２２の撮像装置は、撮像装置の光学系構成としては図１８の撮像装置と同一であるが、撮像レンズ６１４から基板６１１までは固定光学系であるのに対して、偏光選択型のクロスプリズム６１５はＺ軸中心に回転することが可能な構成となっている。回転方法としてはよく知られたモータなどを用いればよい。このような構成とすることにより、Ｚ軸中心に３６０度の画像情報が取得可能な撮像装置を実現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、一つの方向の被写体を検出するのに対して、本実施例ではＺ軸中心に３６０度の画像を撮影が可能となる。また、画像取得が±Ｙに２方向の画像が独立かつ同時に検出することができる。このため、１フレームあたりの情報が従来の撮像装置の２倍であるので、高速撮影が可能である。
【００４４】
本撮像装置を、例えば、自動車に装備して、図２４に示すように車両周辺情報を撮影確認するものとして使用することが可能である。自動車天井部に装備された撮像装置７００と、自動車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７０３とを含んで構成されている。撮像装置７００で撮影された車両周辺の情報が映像信号に変換され、図２４のようにモニタ装置７０３に映し出される。また、障害物があるような場合はその情報を警告することも可能である。更に、自動車周辺の３６０度の情報を取得可能であり、駐車支援や自車両周辺の走行車両情報を検知してドライバに警告などを利用することが可能となり、運転の安全性を確保することができる。
【００４５】
図２５及び図２６は撮像装置に係る実施例３の構成を示す図である。図２６に示すように、本実施形態の撮像装置は、基板６１１上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。更に、偏光選択型クロスプリズムの側面５１２と側面５１３に近接してレンズ６１６がそれぞれ具備されている。
【００４６】
本撮像装置では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５を配置している。偏光選択型クロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面５１２に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面５１３に入射するＰ偏光成分の光を側面５１１方向に偏光反射する。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可能である。
【００４７】
本撮像装置は画角範囲を広げるためのレンズ６１６を具備している。広角化するためには凹レンズを用いればよい。画角範囲として、例えば１８０度以上となるような光学系構成とすることにより、実施例２と同様にＺ軸中心に３６０度の画像撮影が可能となる。実施例２に比べ回動させるための手段が不要となるため、振動などによる機械的な劣化が回避でき寿命の長い撮像装置が実現できる。また、常に３６０度画像が撮影できるため、より高速に３６０度画像を形成することが可能である。
【００４８】
このような構成とすることにより、Ｚ軸中心に３６０度の画像情報が取得可能な撮像装置を実現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、一方向の被写体を検出するのに対して、本実施形態ではＺ軸中心に３６０度の画像を撮影が可能となる。
【００４９】
本撮像装置を、例えば、自動車に装備して、図２４に示すように車両周辺情報を撮影確認するものとして使用することが可能である。自動車天井部に装備された撮像装置７００と、自動車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７０３とを含んで構成されている。撮像装置７００で撮影された車両周辺の情報が映像信号に変換され、図２４のようにモニタ装置７０３に映し出される。また、障害物があるような場合はその情報を警告することも可能である。更に、自動車周辺の３６０度の情報を取得可能であり、駐車支援や自車両周辺の走行車両情報を検知してドライバに警告などを利用することが可能となり、運転の安全性を確保することができる。実施例２の撮像装置を用いた場合に比べ、回転画像情報から周辺画像に変換するなどの処理負荷を軽減できるなどの利点を有する。
【００５０】
図２７及び図２８は撮像装置に係る実施例４の構成を示す図である。図２８に示すように、本実施形態の撮像装置は、基板６１１上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。更に、偏光選択型クロスプリズムの側面５１２と側面５１３に近接してレンズ６１６が具備されている。
【００５１】
本撮像装置では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５を配置している。偏光選択型クロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面５１２に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面５１３に入射するＰ偏光成分の光を側面５１１方向に偏光反射する。これにより−Ｙ方向のＳ偏光画像と、＋Ｙ方向のＰ偏光画像が抽出することが可能である。
【００５２】
なお、本撮像装置では、撮像レンズ６１４として、公知のテレセントリックレンズを具備している。テレセントリックレンズは、被写界深度が深く、その範囲で倍率が一定のレンズである。実施例３の撮像装置に比べて、撮像レンズ６１４とクロスプリズム６１５の間隔を長くすることが可能である。これにより、撮像レンズから離れたところの＋Ｙ方向の画像とーＹ方向の画像が同時撮影することが可能となる。従来の単一撮像素子と単一テレセントリック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、本実施形態ではＺ軸中心の３６０度画像が撮影可能である。
【００５３】
本撮像装置に係る実施例５は、例えば、工業用途として、図２９に示すように筒状の物体の内側表面のキズの欠陥検査や塗装後の塗布状態などの検査用として使用することが可能である。検査装置８００は、クロスプリズム８０１と撮像レンズ部（撮像レンズ〜基板までの部分）を筒状の筐体８０２で支持した撮像装置と、モニタ装置（不図示）とから構成されている。図３０に示すように、筒状の被検査物体８０３の中に、異物８０４、８０５が付着している場合、本撮像装置を有する検査装置８００を用いれば、モニタ装置により図３１のような３６０度画像により異物の付着とその位置を特定することができる。このように、筒状の被検査物体の内側の情報を取得可能であり、外側からは見え難い欠陥などの情報確認が可能となる。
【００５４】
図３２及び図３３は本撮像装置に係る実施例６の構成を示す図である。図３３に示すように、本撮像装置は、基板６１１上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。さらに偏光選択型クロスプリズム６１５の側面６１７、６１８に近接して三角柱プリズム６１９、６２０が配置されている。
【００５５】
本実施形態では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５、さらにクロスプリズム６１５に隣接して三角柱プリズム６１９、６２０を２個配置している。三角柱プリズム６１９、６２０は＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏光反射する全反射面を有するものである。偏光選択型のクロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面に入射するＰ偏光成分の光を側面方向に偏光反射する。これにより−Ｙ方向のＳ偏光画像と、＋Ｙ方向のＰ偏光画像が抽出することが可能である。
【００５６】
実施例１の撮像装置とは異なり、＋Ｚ方向のＰ偏光画像とＳ偏光画像を同時撮影することが可能である。また、図３３から明らかなように、左右の三角柱プリズム６１９，６２０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。このように本実施例の撮像装置は被写体までの距離情報が撮影可能なステレオ撮像装置として構成されている。従来の単一撮像素子と単一レンズを２つ並列配置させたステレオ撮像装置に比べて、撮像レンズと撮像素子とが１つで済むため低コスト化が図れる。また、従来のステレオ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、本実施形態では撮像レンズは一つのためこのような誤差も抑制することが可能である。
【００５７】
本撮像装置を、例えば、図３４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９０１と、撮像装置９０１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９０２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、スピーカをつか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。
【００５８】
図３５及び図３６は撮像装置の実施例７の構成を示す図である。図３６に示すように、本撮像装置は、基板６１１の上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム６１５の側面６１７、６１８に近接して三角柱プリズム６１９、６２０が具備されるとともに、左右の三角柱プリズム６１９、６２０の前段には左右それぞれ特性の異なる光学フィルタ６２１、６２２が配置されている。
【００５９】
本撮像装置では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５、さらにクロスプリズム６１５に隣接して三角柱プリズム６１９、６２０を２個配置している。三角柱プリズム６１９、６２０は＋Ｚ方向からの光をＹ軸方向に偏光反射する全反射面を有するものである。偏光選択型のクロスプリズム６１５は、−Ｙ方向から側面６１７に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面６１８に入射するＰ偏光成分の光を側面５１１方向に偏光反射する。これにより、−Ｙ方向のＳ偏光画像と、＋Ｙ方向のＰ偏光画像が抽出することが可能である。
【００６０】
実施例１の撮像装置とは異なり、＋Ｚ方向のＰ偏光画像とＳ偏光画像を同時撮影することが可能である。Ｐ偏光画像とＳ偏光画像は、それぞれ光学フィルタ６２１、６２２を介した画像を撮影することが可能である。光学フィルタ６２１としてＩＲカットフィルタ、光学フィルタ６２２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＋Ｚ方向の異なる波長帯域の２種類の画像を同時撮影できる。ＩＲカットフィルタは透過波長範囲４５０［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］であり、ＩＲ光のみ透過するフィルタは透過波長範囲８５０［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］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、本撮像装置では左右の光学フィルタの違いを利用して、＋Ｚ方向の２種類の被写体の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。
【００６１】
本撮像装置を、例えば、図３４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９０１と、信号処理装置９０２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。本発明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。
【００６２】
なお、本実施例７の光学フィルタ６２０、６２１の代わりに、左右で異なる被写界距離を形成するように左右に異なるレンズを配置してもよい。例えば、近距離画像と遠距離画像とが同時に撮影することが可能となる。
【００６３】
図３７及び図３８は本撮像装置に係る実施例８の構成を示す図である。図３８に示すように、本撮像装置は、基板６１１上に撮像素子６１２が実装され、撮像素子６１２上に光学フィルタ６１３が密着配置している。撮像レンズ６１４を介して被写体を撮影する。撮像レンズ６１４の前段には偏光選択型のクロスプリズム６１５が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム６１５の側面６１８に近接してレンズ６１６が配置されている。偏光選択型のクロスプリズム６１５の側面６１７に近接して三角柱プリズム６１９が配置されている。
【００６４】
本撮像装置では光学フィルタ６１３として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偏光フィルタを有している。また、撮像レンズ６１４の前段に偏光選択型のクロスプリズム６１５を配置している。偏光選択型のクロスプリズム６１５は、Ｚ方向から側面に入射するＳ偏光成分の光とＰ偏光成分の光とを側面方向に偏光反射する。これにより、Ｚ方向のＳ偏光画像とＰ偏光画像とを抽出することが可能である。
【００６５】
実施例１の撮像装置とは異なり、三角柱プリズム６１９により＋Ｚ方向の画像と、レンズ６１６により画角変化した＋Ｙ方向側の画像が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方向の被写体を検出するのに対して、本発明では＋Ｚ方向と−Ｙ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。
【００６６】
本撮像装置を、例えば、図３９に示すように自動車の車両後方と車両側面下側を確認するものとして使用することが可能である。車両後方並びに側方確認装置は、自動車のサイドミラー付近に装備された撮像装置１００１と、自動車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１００２とを含んで構成されている。車両後方と側方の車両や側溝などの画像情報を取得可能であり、運転者が見えにくい部分を撮影することにより、運転の安全性を確保することができる。
【００６７】
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）
入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光する偏光装置において、第１偏光板と、第２偏光板と、を備え、第１偏光板は、第１偏光子層が形成され、該第１偏光子層は入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を反射し第２偏光成分の光を透過し、第２偏光板は、第２偏光子層が形成され、該第２偏光子層は入射光の互いに直交する偏光方向のうち第１偏光成分の光を透過し第２偏光成分の光を反射し、第１偏光板の第１偏光子層の形成された面と第２偏光板の第２偏光子層の形成された面とが、所定の角度で交差状に配置された。これによれば、上記実施形態２について説明したように、偏光子層が形成されている偏光面を有する偏光板を用いている。この偏光子層は、特定方向の偏光成分の光を反射したり、特定方向に直交する方向の偏光成分の光を透過したりするものである。偏光方向が互いに直交する２つの偏光子層において、特定方向の偏光成分の光は、一方の偏光子層では反射し、他方の偏光子層では透過する。このような偏光特性を有する偏光子層を偏光面に形成して偏光板を構成する。そして、少なくとも第１偏光板と第２偏光板とを備え、第１偏光板の第１偏光面と第２偏光板の第２偏光面との偏光方向が互いに直交するように、かつ第１偏光板と第２偏光板とがなす角度が所定の角度になるように、第１偏光板と第２偏光板とを交差状に配置する。そして、第１偏光板で反射した光が第２偏光板に入射し、あるいは第２偏光板で反射した光が第１偏光板に入射する。これらにより、入射光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離したり、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成したりできる。
（態様２）
（態様１）において、第１偏光板と第２偏光板とによって形成された４つの間隙のうち少なくとも１つに三角柱プリズムを設ける。これによれば、上記実施形態３の変形例１について説明したように、偏光板の平板収差を少なくすることができる。
（態様３）
（態様２）において、第１偏光板と第２偏光板とによって形成される４つの間隙のうち、対向する間隙のそれぞれに三角柱プリズムを設け、第１偏光板又は第２偏光板に対向していない各三角プリズムの側面の少なくともいずれかに三角柱プリズムを設ける。これによれば、上記実施形態３の変形例２について説明したように、偏光板の平板収差を少なくすることができる。
（態様４）
（態様２）において、第１偏光板と第２偏光板とによって形成される４つの間隙のうち、対向する２つの間隙のうち少なくとも一方の間隙に、四辺柱プリズムを設ける。これによれば、上記実施形態３の変形例３について説明したように、偏光板の平板収差を少なくすることができる。
（態様５）
入射光を互いに異なる偏光成分の光に偏光する偏光装置において、第１偏光板と、第２偏光板と、第１反射部材と、第２反射部材と、を備え、第１偏光板は、第１偏光子層が形成され、該第１偏光子層は入射光の互いに直交する偏光成分のうち第１偏光成分の光を反射し第２偏光成分の光を透過し、第２偏光板は、第２偏光子層が形成され、該第２偏光子層は入射光の互いに直交する偏光成分のうち第１偏光成分の光を透過し第２偏光成分の光を反射し、第１偏光板の第１偏光子層の形成された面と第２偏光板の第２偏光子層の形成された面とが所定の角度で配置され、且つ、第１偏光板と第１反射部材とが直線状に配置され、且つ、第２偏光板と第２反射部材とが直線状に配置された。これによれば、上記実施形態１について説明したように、入射光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分の光に分離したり、互いに直交する２つの偏光成分の光を合成したりできる。
（態様６）
（態様１）〜（態様５）のいずれかにおいて、第１偏光子層及び第２偏光子層は、金属で構成された特定方向に延びる金属ワイヤを特定のピッチで配列したワイヤグリッド構造で形成されている。これによれば、上記実施形態１、２、３について説明したように、ワイヤグリッド構造の偏光子層は、互いに直交する偏光方向の偏光成分の光を反射したり、透過したりするものである。例えば、入射光を互いに直交する偏光成分の光に分ける場合、第１偏光板１０１の偏光面に入射される一方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面で反射し、その反射された一方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面に入射して透過する。第１偏光板１０１の偏光面に入射される他方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面を透過する。一方、第２偏光板１０２の偏光面に入射される一方の偏光成分の光は第１偏光板１０１の偏光面を透過する。第２偏光板１０２の偏光面に入射される他方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面で反射し、その反射された他方の偏光成分の光は第２偏光板１０２の偏光面を透過する。例えば、互いに直交する偏光成分の光を合成する場合は、入射光を互いに直交する偏光方向の２つの偏光成分の光に分ける場合の光路とは逆の光路で偏光されて合成する。よって、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に偏光させることができる。
（態様７）
（態様１）において、所定の角度が９０度である。これによれば、上記実施形態１、２、３について説明したように、特定の偏光方向の光を合成させることができる。
（態様８）
（態様１）〜（態様７）のいずれかに記載の偏光装置と、該偏光装置によって偏光された光を撮像化する撮像手段とを有する。これによれば、上記実施形態４について説明したように、Ｐ偏光成分の光とＳ偏光成分の光とを光路合成する撮像装置に適用できる。
（態様９）
（態様８）の撮像装置において、互いに異なる方向に光を偏光装置を介して撮像手段に結像させる。これによれば、上記実施形態４の実施例１について説明したように、異なる方向の画像が独立に、かつ同時に取得することができる。
（態様１０）
（態様９）において、互いに反対方向の光を撮像手段に結像させる。これによれば、上記実施形態４の実施例１について説明したように、左右の画像が独立に、かつ同時に取得することができる。
（態様１１）
（態様８）〜（態様１０）のいずれかにおいて、各入射光の画角範囲を広げるレンズを設ける。これによれば、上記実施形態４の実施例３について説明したように、光学系を回動させずに広角化が図れるので、光学系の回動機構が不要となり低コスト化が図れる。
（態様１２）
（態様８）において、同一方向から入射された各入射光を偏光装置を介して撮像手段に結像させ、撮像手段によって取得した画像に基づいて視差画像を取得する。これによれば、上記実施形態４の実施例６について説明したように、撮像手段などの各光学系がそれぞれ１つで済むため、ステレオ撮像装置において低コスト化が図れる。
（態様１３）
（態様８）〜（態様１２）のいずれかにおいて、互いに異なる透過波長のフィルタを介して入射光を撮像手段に結像させる。これによれば、上記実施形態４の実施例７について説明したように、透過波長の互いに異なることを利用して、２種類の被写体の撮像情報を取得することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  偏光装置
１０１  第１偏光板
１０２  第２偏光板
１０３  反射板
１０４  反射板
２００  偏光装置
２０１  第１偏光板
２０２  第１偏光板
２０３  第２偏光板
２０４  第２偏光板
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２０００−２２７７６５号公報
【図１】
2014041332.tif 000003
【図２】
2014041332.tif 000004
【図３】
2014041332.tif 000005
【図４】
2014041332.tif 000006
【図５】
2014041332.tif 000007
【図６】
2014041332.tif 000008
【図８】
2014041332.tif 000009
【図９】
2014041332.tif 000010
【図１０】
2014041332.tif 000011
【図１１】
2014041332.tif 000012
【図１２】
2014041332.tif 000013
【図１３】
2014041332.tif 000014
【図１４】
2014041332.tif 000015
【図１５】
2014041332.tif 000016
【図１６】
2014041332.tif 000017
【図１７】
2014041332.tif 000018
【図１８】
2014041332.tif 000019
【図１９】
2014041332.tif 000020
【図２０】
2014041332.tif 000021
【図２１】
2014041332.tif 000022
【図２２】
2014041332.tif 000023
【図２３】
2014041332.tif 000024
【図２４】
2014041332.tif 000025
【図２５】
2014041332.tif 000026
【図２６】
2014041332.tif 000027
【図２７】
2014041332.tif 000028
【図２８】
2014041332.tif 000029
【図２９】
2014041332.tif 000030
【図３０】
2014041332.tif 000031
【図３１】
2014041332.tif 000032
【図３２】
2014041332.tif 000033
【図３３】
2014041332.tif 000034
【図３４】
2014041332.tif 000035
【図３５】
2014041332.tif 000036
【図３６】
2014041332.tif 000037
【図３７】
2014041332.tif 000038
【図３８】
2014041332.tif 000039
【図３９】
2014041332.tif 000040
【図７】
2014041332.tif 000041