(57)【要約】【課題】光学系の光学条件を調整することなく同じ大きさの２つの方向の画像撮像を行うことができるとともに装置の大型化を抑えることができる。【解決手段】偏光装置は、第１偏光板と第２偏光板とを備え、第１偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を反射し他方の偏光成分の画像光を透過し、第２偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過し他方の偏光成分の画像光を反射し、第１偏光板と第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、第１偏光板と前記第２偏光板とを設けられ、第１偏光板で反射して第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と第１偏光板を透過して第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有する。【選択図】図１
2014036298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光装置、光学偏光フィルタ及び撮像素子を有し、前記光学偏光フィルタは、前記偏光装置と前記撮像素子との間に設けられ、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過する第１領域と、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他方の偏光成分の画像光を透過する第２領域とが複数配置され、前記偏光装置によって、２つの方向のうち一方の方向から取り込んだ第１画像光における一方の偏光成分の画像光と他方の方向から取り込んだ第２画像光における他方の偏光成分の画像光とが１つの画像光にまとめられて偏光され、前記光学偏光フィルタでは、前記偏光装置から入射された画像光を、各第１領域を介することによって第１画像光における一方の偏光成分の画像光に分離するとともに各第２領域を介することによって第２画像光における他方の偏光成分の画像光に分離し、分離された２つの偏光成分の画像光を前記撮像素子によって光電変換し画像信号を出力する撮像装置において、
前記偏光装置は、第１偏光板と第２偏光板とを備え、
前記第１偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を反射し他方の偏光成分の画像光を透過し、
前記第２偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過し他方の偏光成分の画像光を反射し、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、前記第１偏光板と前記第２偏光板とを設けられ、
前記第１偏光板を透過する画像光の偏光成分と前記第２偏光板を透過して前記第１偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有し、
前記第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と前記第１偏光板を透過して前記第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
前記偏光装置は、２つの第１偏光板と、各第１偏光板の端縁部にそれぞれ突き合わせて所定の角度をなすように配置する２つの第２偏光板とを備え、一方の第１偏光板の偏光面と一方の第２偏光板の偏光面とが対向し、他方の第１偏光板の偏光面と他方の第２偏光板の偏光面とが対向するように設けられ、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、前記第１偏光板と前記第２偏光板とを設けられ、
前記第１偏光板で反射して前記第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と前記第１偏光板を透過して前記第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有し、
前記第２偏光板を透過して前記第１偏光板で反射した画像光の偏光成分と、前記第２偏光板で反射して前記第１偏光板を透過する画像光の偏光成分とは、互いに直交する偏光方向を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記偏光子層が形成された面で対向する偏光板どうしの間の少なくとも１つに三角柱プリズムを設けてクロスプリズムを構成することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置において、
前記クロスプリズムを撮像レンズの光軸中心に回転させて、画像撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記第１偏光板及び前記第２偏光板の前段に、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１又は２に記載の撮像装置において、
前記第１偏光板及び前記第２偏光板の前段に、三角プリズムをそれぞれ備え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備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記第１偏光板又は前記第２偏光板のいずれか一方の前段に、三角プリズムを備え、前記第１偏光板又は前記第２偏光板のいずれか他方の前段に、画角を広げるレンズを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記撮像レンズは、テレセントリックレンズであることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置を車両に搭載し、車両の左右方向の画像撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項４記載の撮像装置を車両に搭載し、車両周辺の３６０度の画像撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項４記載の撮像装置を用いて、筒状の内部を撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置を車両に搭載し、該撮像装置で車両の前方を撮像し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１４】
請求項７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。
【請求項１５】
請求項６記載の撮像装置を車両に搭載し、車両の後方と側方下側の２方向の画像撮像を行う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、２方向の画像もしくは同一方向の画像の撮像を行う撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の撮像装置として、特許文献１のものが知られている。この特許文献１の撮像装置では、一方向から集光レンズを介して入射させ、かつ反射ミラーで反射された第１画像光と、一方向とは異なる他方向から集光レンズを介して入射させた第２画像光とを偏光ビームスプリッタ（偏光装置）に導く。偏光ビームスプリッタは、１枚の偏光板を備えている。この偏光板の一方の面では、その面に入射した光の、偏光方向が互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分の光のうち、一方の偏光成分の光は透過させる。偏光板の他方の面では、その面に入射した光の、偏光方向が互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分の光のうち、他方の偏光成分の光は反射させる。そして、第１画像光が偏光ビームスプリッタにおける偏光板の一方の面に入射すると、第１画像光における、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画像光が偏光板の他方の面側へ透過する。第２画像光が偏光ビームスプリッタにおける偏光板の他方の面に入射すると、第２画像光における、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他方の偏光成分の画像光は反射する。そして、第１画像光における一方の偏光成分の画像光と、第２画像光における他方の偏光成分の画像光とは、互いに同じ方向である撮像素子側に導かれる。
【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）を設けられている。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。この領域分割フィルタに、第１画像光における一方の偏光成分の画像光と第２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、偏光装置から入射した画像光を、各第１領域を介することによって第１画像光における一方の偏光成分の画像光に分離し、各第２領域を介することによって第２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、モニタには、その画像信号に基づいて画像処理された第１画像光及び第２画像光の各画像が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、集光レンズによって集光された第１画像光を反射ミラーを介して偏光ビームスプリッタに導き、一方集光レンズによって集光された第２画像光を偏光ビームスプリッタに直接導いている。このため、第１画像光が偏光ビームスプリッタに到達する間の光路の長さである第１光路長は、第１画像光が反射ミラーを介した光路長分、第２画像光が偏光ビームスプリッタに到達する間の光路の長さである第２光路長より長い。例えば撮像装置における一方の方向を撮像装置の左方向としてその方向の画像を撮像した画像光を第１画像光とし、撮像装置における他方の方向を撮像装置の右方向としてその方向の画像を撮像した画像光を第２画像光とする。このとき、撮像装置から左方向にある物体と、撮像装置から右方向にある物体とが互いに大きさが同じで、かつ撮像装置から各物体までの距離が互いに同じであっても、左右の方向の画像を映しているモニタの画面上での物体の大きさが互いに異なってしまう。上記特許文献１のように撮像装置を車両に搭載したとき、モニタに映し出された左右の画像の大きさが異なり、遠近感の異なる画像となる。例えば自車両から左右略同じ離れているとき、ドライバが左画像では近いと判断し右画像では遠方にあると勘違いしてしまう可能性がある。そこで、モニタの画面上での物体の大きさを互いに同じにするために、光学系の光学条件を調整しなければならなかった。具体的には、光学系を構成する複数のレンズの互いの位置を調整したり、レンズパワーを調整したりする。これらの調整はかなりの技術と時間を要するものであり、煩雑さを招いていた。そして、光路長の長い第１光路長に合せて装置全体を構成しなければならないため、装置の大型化を招いてしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は以下のとおりである。光学系の光学条件を調整することなく同じ大きさの２つの方向の画像撮像を行うことができるとともに装置の大型化を抑えることができる、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、偏光装置、光学偏光フィルタ及び撮像素子を有し、前記光学偏光フィルタは、前記偏光装置と前記撮像素子との間に設けられ、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過する第１領域と、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他方の偏光成分の画像光を透過する第２領域とが複数配置され、前記偏光装置によって、２つの方向のうち一方の方向から取り込んだ第１画像光における一方の偏光成分の画像光と他方の方向から取り込んだ第２画像光における他方の偏光成分の画像光とが１つの画像光にまとめられて偏光され、前記光学偏光フィルタでは、前記偏光装置から入射された画像光を、各第１領域を介することによって第１画像光における一方の偏光成分の画像光に分離するとともに各第２領域を介することによって第２画像光における他方の偏光成分の画像光に分離し、分離された２つの偏光成分の画像光を前記撮像素子によって光電変換し画像信号を出力する撮像装置において、前記偏光装置は、第１偏光板と第２偏光板とを備え、前記第１偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を反射し他方の偏光成分の画像光を透過し、前記第２偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過し他方の偏光成分の画像光を反射し、前記第１偏光板と前記第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、前記第１偏光板と前記第２偏光板とを設けられ、前記第１偏光板を透過する画像光の偏光成分と前記第２偏光板を透過して前記第１偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有し、前記第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と前記第１偏光板を透過して前記第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明において、偏光装置の第１偏光板では、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一方の偏光成分の画像光を反射し他方の偏光成分の画像光を透過する。一方、偏光装置の第２偏光板では、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一方の偏光成分の画像光を透過し他方の偏光成分の画像光を反射する。第１偏光板と第２偏光板とが所定の角度をなすように設けている。これらにより、第１偏光板のうら面から入射し第１偏光板を透過した一方の偏光成分の画像光は、第２偏光板のうら面から入射し第２偏光板を透過して第１偏光板で反射した他方の偏光成分の画像光と共に１つの画像光になる。そして、その画像光は第１偏光板と第２偏光板とが対向する側へ出射する。第２偏光板のうら面から入射し第２偏光板を透過した他方の偏光成分の画像光は、第１偏光板のうら面から入射し第１偏光板を透過して第２偏光板で反射した一方の偏光成分の画像光と共に１つの画像光になる。そして、その画像光も第１偏光板と第２偏光板とが対向する側へ出射する。
【０００８】
第１偏光板のうら面から入射した画像光及び第２偏光板のうら面から入射した画像光は、偏光装置での反射や透過を互いに略同様に行われているので、光路長が同じである。偏光装置から出射された互いに異なる偏光方向を有する２つの偏光成分の画像光は、光学偏光フィルタによって互いに直交する偏光方向を有する２つの偏光成分の画像光に分離される。そして、撮像素子によって光電変換して画像信号に基づいて生成されたモニタの画面上での２つの画像の大きさは互いに略同じように表示される。よって、光学系の光学条件を調整することなく同じ大きさの２つの方向の画像撮像を行うことができる。また、第１偏光板のうら面から取り込んだ画像光及び第２偏光板のうら面から取り込んだ画像光の光路長が互いに略同じであるので、装置の大型化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の撮像装置の構成を示す概略図である。
【図２】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３】図２の断面図である。
【図４】本実施形態に係る撮像装置における偏光装置の実施例１の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る撮像装置における偏光装置の実施例２の構成を示す概略図である。
【図６】偏光装置の実施例２に入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図７】偏光装置の実施例３の構成を示す概略斜視図である。
【図８】偏光装置の実施例３に入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図９】偏光装置の実施例３に入射する光の光路を示す概略平面図である。
【図１０】撮像装置の実施例１の一部の構成を示す概略図である。
【図１１】撮像装置の実施例１の全体構成を示す概略図である。
【図１２】撮像装置の実施例１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１３】モニタ装置の映像例を示す図である。
【図１４】撮像装置の実施例２の一部構成を示す概略図である。
【図１５】撮像装置の実施例２の全体構成を示す概略図である。
【図１６】撮像装置の実施例２を車両に搭載した構成を示す概略図である。
【図１７】撮像装置の実施例３の一部構成を示す概略図である。
【図１８】撮像装置の実施例３の全体構成を示す概略図である。
【図１９】撮像装置の実施例４の一部構成を示す概略図である。
【図２０】撮像装置の実施例４の全体構成を示す概略図である。
【図２１】撮像装置の実施例５の全体構成を示す概略図である。
【図２２】被検査物体の平面図である。
【図２３】撮像装置の実施例５による検査映像を示す図である。
【図２４】撮像装置の実施例６の一部構成を示す概略図である。
【図２５】撮像装置の実施例６の全体構成を示す概略図である。
【図２６】撮像装置の実施例６を車両に搭載した構成を示す概略図である。
【図２７】撮像装置の実施例７の一部構成を示す概略図である。
【図２８】撮像装置の実施例７の全体構成を示す概略図である。
【図２９】撮像装置の実施例８の一部構成を示す概略図である。
【図３０】撮像装置の実施例８の全体構成を示す概略図である。
【図３１】撮像装置の実施例８を車両に搭載した構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る撮像装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態の撮像装置の構成を示す概略図である。本実施形態では、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。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。更に、撮像レンズ１０４の前段に後述する偏光装置の一例である偏光選択型のクロスプリズム１０５及び信号処理部１０６を備えている。そして、撮像素子１０２は、基板１０１に搭載されている。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、画素毎に入射光を光電変換する機能を有する。図２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。
【００１１】
信号処理部１０６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１０６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１０６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１０６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。
【００１２】
次に、偏光分離用ＳＷＳフィルタについて説明する。
図２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３は図２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１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３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。
【００１３】
図４は本実施形態に係る撮像装置における偏光装置の実施例１の構成を示す概略図である。図４（ａ）は概略平面図、図４（ｂ）は概略斜視図である。図４に示す偏光装置２００は、少なくとも２つ偏光板を備えている。第１偏光板２０１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２０２は、第２偏光板２０２の端縁部を第１偏光板２０１の端縁部に突き合わせて所定の角度θ、例えば図４に示すような略直角をなすように配置されている。第１偏光板２０１及び第２偏光板２０２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２０１−１、２０２−１を有している。そして、第１偏光板２０１の偏光面２０１−１と第２偏光板２０２の偏光面２０２−１とが対向している。第１偏光板２０１及び第２偏光板２０２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、第２偏光板２０２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。
【００１４】
次に、実施例１の偏光装置に入射する光の光路について説明する。
図４（ａ）に示す偏光装置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、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２０１の偏光子層（不図示）で反射される。そして、第２偏光板２０２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、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２０１の偏光子層（不図示）を透過し、反射板２０３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では、Ｓ偏光成分の光は第２偏光板２０２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２０２の偏光子層（不図示）を透過し、反射板２０４で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１５】
図５は本実施形態に係る撮像装置における偏光装置の実施例２の構成を示す概略図である。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は斜視図である。図５に示す偏光装置２００は、第１偏光板２０１、２０５と、第１偏光板２０１、２０５の端縁部に突き合わせて所定の角度、例えば図５に示すような略直角をなすように配置する第２偏光板２０２、２０６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２０２の偏光面とが対向し、第１偏光板２０５の偏光面と第２偏光板２０６の偏光面とが対向している。そして、第１偏光板２０１、２０５及び第２偏光板２０２、２０６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２０２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２０５及び第２偏光板２０６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、２０５、第２偏光板２０２、２０６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。
【００１６】
次に、図５及び図６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５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２０２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２０６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２０２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２０２の偏光子層（不図示）を透過し、第１偏光板２０５の偏光子層（不図示）で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１７】
図６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２０６で反射され、第１偏光板２０５を透過して−Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００における側面側２１２に入射する光路Ｉ３では、Ｐ偏光成分の光は第２偏光板２０６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の側面側２１２に入射する光路Ｉ４では、Ｐ偏光成分の光は第１偏光板２０５で反射され、第２偏光板２０６を透過して＋Ｙ方向に進む。一方、偏光装置２００の側面側２１２に入射する光路Ｉ４では、Ｓ偏光成分の光は第１偏光板２０５を透過し、第２偏光板２０２で反射され−Ｙ方向に進む。
【００１８】
図７は偏光装置の実施例３の構成を示す概略斜視図である。図８は偏光装置の実施例３に入射する光の光路を示す概略平面図である。図７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。
【００１９】
そして、図８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。
【００２０】
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どうしを突き合わせて配置されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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面との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との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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、図８及び図９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８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。
【００２６】
図９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、−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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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９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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
本実施形態では、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。
【００３３】
次に、上述した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１０は撮像装置の実施例１の一部構成を示す概略図である。側面３０１から入射してきたＰ偏光成分の光と、側面３０２から入射してきたＳ偏光成分の光を側面３０３の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３０３に入射した光を、側面３０１の方向にＰ偏光成分を出射させ、側面３０２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３０３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。
【００３４】
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１１は撮像装置の実施例１の全体構成を示す概略図である。図１１に示すように、撮像装置４００は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。撮像装置４００では光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００を配置している。偏光選択型のクロスプリズム３００は、−Ｙ方向から側面３０１に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面３０２に入射するＰ偏光成分の光とを側面３０３の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。
【００３５】
ここで、本撮像装置を、例えば自動車に装備して、図１２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５０１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５００と、自動車５０１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１２参照）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１３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５０２に映し出される。自動車５０１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。
【００３６】
図１４は撮像装置の実施例２の一部構成を示す概略図である。撮像装置の実施例２の全体構成の概略図である図１５に示すように、撮像装置は、基板上４０１に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００を配置している。偏光選択型のクロスプリズム３００は、−Ｙ方向から側面３０１に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面３０２に入射するＰ偏光成分の光とを、側面３０３の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。
【００３７】
図１４の撮像装置は、撮像装置の光学系構成としては図１０の撮像装置と同一であるが、撮像レンズ４０４から基板４０１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３００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。
【００３８】
本撮像装置を、例えば、自動車に装備して、図１６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６０１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６０２とを含んで構成されている。撮像装置で撮影された車両周辺の情報が映像信号に変換され、図１６のようにモニタ装置６０２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。
【００３９】
図１７及び図１８は撮像装置の実施例３の構成を示す図である。図１８に示すように、本実施例の撮像装置は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０１と側面３０２に近接してレンズ３０４がそれぞれ具備されている。
【００４０】
実施例３の撮像装置では光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００を配置している。偏光選択型のクロスプリズム３００は、−Ｙ方向から側面３０１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。
【００４１】
実施例３の撮像装置は画角範囲を広げるためのレンズ３０４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。
【００４２】
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。
【００４３】
実施例３の撮像装置を、例えば、自動車に装備して、図１６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６０１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６０２とを含んで構成されている。撮像装置で撮影された車両周辺の情報が映像信号に変換され、図１６のようにモニタ装置６０２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。
【００４４】
図１９及び図２０は撮像装置の実施例４の構成を示す図である。図２０に示すように、本実施例の撮像装置は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０１と側面３０２に近接してレンズ３０４がそれぞれ具備されている。
【００４５】
実施例４の撮像装置では光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００を配置している。偏光選択型のクロスプリズム３００は、−Ｙ方向から側面３０１に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面３０２に入射するＰ偏光成分の光を側面３０３の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。
【００４６】
実施例４の撮像装置では、撮像レンズ４０４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４０４とクロスプリズム３００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。
【００４７】
本実施形態の撮像装置の実施例５は、例えば、工業用途として、図２１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７００は、クロスプリズム７０１と撮像レンズ部（撮像レンズから基板までの部分）を筒状の筐体７０２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２２に示すように、筒状の被検査物体７０３の中に、異物７０４、７０５が付着している場合がある。この場合、本撮像装置を有する検査装置７００を用いれば、モニタ装置により図２３のような３６０度の画像に映し出される異物の画像部７０４−１、７０５−１から、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。
【００４８】
図２４及び図２５は本撮像装置の実施例６の構成を示す図である。図２５に示すように、本実施例の撮像装置は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０１、３０２に近接して三角プリズム３０５、３０６が配置されている。
【００４９】
実施例６の撮像装置は、光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００、さらにクロスプリズム３００に隣接して三角プリズム３０５、３０６をそれぞれ配置している。三角プリズム３０５、３０６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３００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。
【００５０】
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２５から明らかなように、左右の三角プリズム３０５、３０６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。
【００５１】
実施例６の撮像装置を、例えば、図２６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８０１と、撮像装置８０１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８０２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。
【００５２】
図２７及び図２８は撮像装置の実施例７の構成を示す図である。図２８に示すように、本実施例の撮像装置は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体情報を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０１、３０２に近接して三角プリズム３０５、３０６が具備されるとともに、左右の三角プリズム３０５、３０６の前段には左右それぞれ特性の異なる光学フィルタ３０７、３０８が配置されている。
【００５３】
実施例７の撮像装置では光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００、さらにクロスプリズム３００に隣接して三角プリズム３０５、３０６を２個配置している。三角プリズム３０５、３０６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３００は、−Ｙ方向から側面３０１に入射するＳ偏光成分の光と、＋Ｙ方向から側面３０２に入射するＰ偏光成分の光を側面３０３の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。
【００５４】
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３０７、３０８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３０７としてＩＲカットフィルタ、光学フィルタ３０８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、実施例７の撮像装置では、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。
【００５５】
実施例７の撮像装置を、例えば、図２６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８０１と、信号処理装置８０２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。本実施形態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。
【００５６】
なお、実施例７の光学フィルタ３０６、３０７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。
【００５７】
図２９及び図３０は撮像装置の実施例８の構成を示す図である。図３０に示すように、本実施例の撮像装置は、基板４０１上に撮像素子４０２が実装され、撮像素子４０２上に光学フィルタ４０３が密着配置している。撮像レンズ４０４を介して被写体を撮影する。撮像レンズ４０４の前段には偏光選択型のクロスプリズム３００が配置されている。更に、偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０２に近接してレンズ３０４が配置されている。偏光選択型のクロスプリズム３００の側面３０１に近接して三角プリズム３０５が配置されている。
【００５８】
実施例８の撮像装置では光学フィルタ４０３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４０４の前段に偏光選択型のクロスプリズム３００を配置している。偏光選択型のクロスプリズム３００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。
【００５９】
実施例１の撮像装置とは異なり、三角プリズム３０５により＋Ｚ方向の画像と、レンズ３０４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。
【００６０】
実施例８の撮像装置を、例えば、図３１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９０１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９０２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。
【００６１】
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）
偏光装置は、第１偏光板と第２偏光板とを備え、第１偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を反射し他方の偏光成分の画像光を透過し、第２偏光板は、偏光子層が形成され、かつ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一方の偏光成分の画像光を透過し他方の偏光成分の画像光を反射し、第１偏光板と第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、第１偏光板と第２偏光板とを設けられ、第１偏光板を透過する画像光の偏光成分と第２偏光板を透過して第１偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有し、第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と第１偏光板を透過して第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有する。これによれば、上記実施形態１について説明したように、第１偏光板のうら面から入射した画像光及び第２偏光板のうら面から入射した画像光は、偏光装置での反射や透過を互いに略同様に行われているので、光路長が同じである。このため、偏光装置から出射された互いに異なる偏光方向を有する２つの偏光成分の画像光は、光学偏光フィルタの第１領域及び第２領域を介することで一方の偏光成分の画像光と他方の偏光成分の画像光とに分離される。分離された２つの偏光成分の光を撮像素子によって光電変換して画像信号に基づいて生成された２つの画像の大きさは互いに略同じようにモニタに表示される。よって、光学系の光学条件を調整することなく同じ大きさの２つの方向の画像撮像を行うことができる。また、第１偏光板のうら面から取り込んだ画像光及び第２偏光板のうら面から取り込んだ画像光の光路長が互いに略同じであるので、装置の大型化を抑えることができる。
（態様２）
（態様１）において、偏光装置は、２つの第１偏光板と、各第１偏光板の端縁部にそれぞれ突き合わせて所定の角度をなすように配置する２つの第２偏光板とを備え、一方の第１偏光板の偏光面と一方の第２偏光板の偏光面とが対向し、他方の第１偏光板の偏光面と他方の第２偏光板の偏光面とが対向するように設けられ、第１偏光板と第２偏光板とがなす角度が所定の角度となるように、第１偏光板と第２偏光板とを設けられ、第１偏光板で反射して第２偏光板を透過する画像光の偏光成分と第１偏光板を透過して第２偏光板で反射した画像光の偏光成分とは互いに直交する偏光方向を有し、第２偏光板を透過して第１偏光板で反射した画像光の偏光成分と、第２偏光板で反射して第１偏光板を透過する画像光の偏光成分とは、互いに直交する偏光方向を有する。これによれば、上記実施形態１について説明したように、一方の第１偏光板のうら面と他方の第２偏光板のおもて面と対向する側から入射した光及び一方の第２偏光板のうら面と他方の第１の偏光板のおもて面と対向する側から入射した光は偏光装置での反射や透過を略同様に行われ、光路長も同じである。このため、一方の第１偏光板のうら面と他方の第２偏光板のおもて面と対向する側から取り込んだ画像光及び一方の第２偏光板のうら面と他方の第１の偏光板のおもて面と対向する側から取り込んだ画像光が偏光装置に入射される。
（態様３）
（態様２）又は（態様３）において、偏光子層が形成された面で対向する偏光板どうしの間の少なくとも１つに三角柱プリズムを設けてクロスプリズムを構成する。これによれば、上記実施形態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４）
（態様３）において、クロスプリズムを撮像レンズの光軸中心に回転させて、画像撮像を行う。これによれば、上記実施形態１について説明したように、Ｚ軸中心に３６０度の画像を撮影が可能となる。また、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。
（態様５）
（態様１）又は（態様２）において、第１偏光板及び第２偏光板の前段に、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１について説明したように、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。
（態様６）
（態様１）又は（態様２）において、第１偏光板及び第２偏光板の前段に、三角プリズムをそれぞれ備える。これによれば、上記実施形態１について説明したように、−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。
（態様７）
（態様６）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備える。これによれば、上記実施形態１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＋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。
（態様８）
（態様１）又は（態様２）において、第１偏光板又は第２偏光板の一方の前段に、三角プリズムを備え、第１偏光板又は第２偏光板の他方の前段に、画角を広げるレンズを備える。これによれば、上記実施形態１について説明したように、−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。
（態様９）
（態様１）又は（態様２）において、撮像レンズは、テレセントリックレンズである。これによれば、上記実施形態１について説明したように、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。撮像レンズ４０４とクロスプリズム３００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。
（態様１０）
（態様１）〜（態様９）のいずれかの撮像装置を車両に搭載し、車両の左右方向の画像撮像を行う。これによれば、上記実施形態１について説明したように、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。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１１）
（態様４）の撮像装置を車両に搭載し、車両周辺の３６０度の画像撮像を行う。これによれば、上記実施形態１について説明したように、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。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。
（態様１２）
（態様４）の撮像装置を用いて、筒状の内部を撮像する。これによれば、上記実施形態１について説明したように、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。筒状の被検査物体の中に、異物が付着している場合がある。この場合、本撮像装置を有する検査装置を用いれば、モニタ装置により３６０度の画像に映し出される異物の画像部から、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。
（態様１３）
（態様１）〜（態様９）のいずれかの撮像装置を車両に搭載し、該撮像装置で車両の前方を撮像してステレオ画像を取得する。これによれば、上記実施形態１について説明したように、左右のプリズム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。
（態様１４）
（態様７）において、光学フィルタの一方はＩＲカットフィルタで、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１について説明したように、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。
（態様１５）
（態様６）の撮像装置を車両に搭載し、車両の後方と側方下側の２方向の画像撮像を行う。これによれば、上記実施形態１について説明したように、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。
【符号の説明】
【００６２】
１  三角柱プリズム
２  三角柱プリズム
３  三角柱プリズム
４  三角柱プリズム
１０  クロスプリズム
１００  撮像装置
１０１  基板
１０２  撮像素子
１０３  光学偏光フィルタ
１０３−１  フィルタ基板
１０３−２  偏光フィルタ層
１０３−３  充填層
１０４  撮像レンズ
１０５  クロスプリズム
１０６  信号処理部
１２０  画像解析ユニット
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
３００  クロスプリズム
３０４  レンズ
４００  撮像装置
４０１  基板
４０２  撮像素子
４０３  光学偏光フィルタ
４０４  撮像レンズ
５００  撮像装置
５０１  自動車
５０２  モニタ装置
６０１  撮像装置
６０２  モニタ装置
７００  検査装置
７０１  クロスプリズム
７０２  筐体
７０３  被検査物体
７０４  異物
７０４−１  異物の画像部
７０５  異物
７０５−１  異物の画像部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２０１０−２５４０８５号公報
【図１】
2014036298.tif 000003
【図２】
2014036298.tif 000004
【図３】
2014036298.tif 000005
【図４】
2014036298.tif 000006
【図５】
2014036298.tif 000007
【図６】
2014036298.tif 000008
【図７】
2014036298.tif 000009
【図８】
2014036298.tif 000010
【図９】
2014036298.tif 000011
【図１０】
2014036298.tif 000012
【図１１】
2014036298.tif 000013
【図１２】
2014036298.tif 000014
【図１３】
2014036298.tif 000015
【図１４】
2014036298.tif 000016
【図１５】
2014036298.tif 000017
【図１６】
2014036298.tif 000018
【図１７】
2014036298.tif 000019
【図１８】
2014036298.tif 000020
【図１９】
2014036298.tif 000021
【図２０】
2014036298.tif 000022
【図２１】
2014036298.tif 000023
【図２２】
2014036298.tif 000024
【図２３】
2014036298.tif 000025
【図２４】
2014036298.tif 000026
【図２５】
2014036298.tif 000027
【図２６】
2014036298.tif 000028
【図２７】
2014036298.tif 000029
【図２８】
2014036298.tif 000030
【図２９】
2014036298.tif 000031
【図３０】
2014036298.tif 000032
【図３１】
2014036298.tif 000033