(57)【要約】【課題】観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できるようにする。【解決手段】被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、指示に応じて前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を回転させる回転駆動部とを備える。【選択図】図５
2015052635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部と、を備える
光学ユニット。
【請求項２】
前記偏光方向変換素子はλ／２板で構成され、
前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ／２板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、
前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の１／２の回転角度だけ回転させる
請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にある
請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、
前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段と、を備える
撮像装置。
【請求項５】
前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備える
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画像取得手段は、
受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得る
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記画像取得手段は、
前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有する
請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、立体視画像を撮像するための光学ユニット、及び立体視画像を撮像する撮像装置についての技術分野に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特開２００９−２９１３５８号公報
【特許文献２】特開２０１１−３５８５３号公報
【背景技術】
【０００３】
例えば外科手術等に用いられる手術用顕微鏡が広く知られている。手術用顕微鏡には、接眼レンズを介して肉眼による観察が可能なもののみでなく、対象の撮像画像を得る撮像機能を有したものがある（例えば上記特許文献１を参照）。このような手術用顕微鏡によれば、執刀医などの術者とその助手などが対象を観察したい場合に例えば術者が肉眼、助手が撮像画像による観察をそれぞれ行うことが可能となる。
【０００４】
また、撮像機能を有する手術用顕微鏡には、対象についての立体視画像を提示可能に構成されたものがある（例えば上記特許文献２を参照）。特許文献２には、被写体からの光を集光する撮影レンズ（１１１）と、前記被写体の１点から拡散する光が平行光となる領域において前記集光された光を左右に分離してそれぞれ異なる偏光にする分離部（偏光フィルタ１１４）と、前記分離された異なる偏光をそれぞれ結像させる結像レンズ（１１５）と、前記結像された異なる偏光を同一平面上に受けて前記平面における領域毎に前記偏光の何れか一方を透過させる透過部（左偏光板１７１，右偏光板１７２）と、前記透過された平面上の光を電子信号による画像に変換する撮像素子（１７０）と、前記変換された画像を前記領域毎に抽出して補間することにより２つの異なる画像を生成する画像生成部（信号処理部２１１，２１２）と、を具備する撮像装置が開示されている。
【０００５】
立体視画像を得るためには、対象を左目で見た画像に相当する左目画像と、右目で見た画像に相当する右目画像とを個別に得ることを要する。観察者の左目に左目画像、右目に右目画像を提示することで立体視が実現される。特許文献２に記載の撮像装置では、偏光フィルタ１１４における左偏光子１４１と右偏光子１４２との境界線がいわゆる瞳分割線として機能し、当該瞳分割線を境に左目画像に対応する像と右目画像に対応する像が分離される。そして、分離されたこれらの像を左偏光板１７１，右偏光板１７２によって選択的に透過して撮像素子１７０が左目画像と右目画像を個別に受光できるようにされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、観察者のうち一人（例えば術者）が接眼レンズを介して肉眼により対象を観察し、もう一人（例えば助手）が立体視画像により対象を観察するというケースを想定してみる。このように観察者が複数人である場合、それらの観察者が同じ立ち位置に居ることは考え難く、通常は対象に対してそれぞれ異なる立ち位置から向き合うことになる。すなわち、肉眼による観察者が対象に対して位置する方角と立体視画像による観察者が対象に対して位置する方角とが異なる。なお、ここで言う「方角」は、対象を中心として放射状に０deg（度）〜３６０degで定義した方角を意味する。
【０００７】
このとき、立体視画像を得るための光学系は、観察者が対象に対して位置する方角を考慮して設計する必要がある。適正な立体視を実現するためには、瞳分割線の角度（光軸回りの角度）を適正に設定すべきである。具体的に、瞳分割線の向きは、立体視画像による観察者の位置する方角から対象を実際に見たときの左右方向に直交する方向と一致している必要がある。このため、立体視画像を得るための光学系においては、このような瞳分割線の向きが実現されるように、偏光フィルタ１１４の設置角度が設定されている。
【０００８】
しかしながら、ここで注意すべきは、観察者の対象に対する位置は固定とは限らない点である。
偏光フィルタ１１４の設置角度が上記のように設定された下において、観察者が対象に対して位置する方角が変化した場合には、瞳分割線の向きが観察者の位置する方角から対象を実際に見たときの左右方向に直交する方向からずれてしまう。このため、立体視画像を違和感なく観察者に提示することができない。
【０００９】
この場合において、立体視画像を観察者に違和感なく提示するためには、偏光フィルタ１１４を観察者の位置する方角に応じて回転させればよいが、偏光フィルタ１１４を回転させてしまうと撮像素子１７０上に設けられた左偏光板１７１，右偏光板１７２に入射する直線偏光の偏光方向も回転してしまい、左目画像に対応した像と右目画像に対応した像を個別に受光することができなくなる。偏光方向の回転に応じて撮像素子１７０を回転させれば個別受光は可能であるが、撮像素子１７０を回転させることは部品点数の増加やスペース確保の面等から困難であり、現実的ではない。
【００１０】
そこで、本技術では上記の問題点を克服し、観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術に係る光学ユニットは、第１に、被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、指示に応じて前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を回転させる回転駆動部とを備えるものである。
【００１２】
これにより、観察者の位置する方角に応じて瞳分割偏光分離素子（瞳分割線）を回転させたことによって瞳分割偏光分離素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向が変化したとしても、偏光方向変換素子が回転することで二種の直線偏光の偏光方向が調整される。
【００１３】
第２に、上記した本技術に係る光学ユニットにおいては、前記偏光方向変換素子はλ／２板で構成され、前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ／２板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の１／２の回転角度だけ回転させることが望ましい。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子（瞳分割線）を回転させても、偏光方向変換素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向が変化することがない。
【００１４】
第３に、上記した本技術に係る光学ユニットにおいては、前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にあることが望ましい。
上記のように瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときのλ／２板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域の透過軸と右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光の偏光方向とλ／２板の結晶軸との角度差（瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの角度差）がそれぞれ４５度、−４５度であることを意味する。これにより、偏光方向変換素子から出力される直線偏光の偏光方向が瞳分割偏光分離素子の回転に依らず直交関係を維持する。
【００１５】
また、本技術に係る撮像装置は、第１に、被写体からの光を集光する集光レンズと、光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段とを備えるものである。
【００１６】
本技術に係る撮像装置は、上記した本技術に係る光学ユニットを備えているため、観察者の位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子（瞳分割線）を回転させても、偏光方向変換素子から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
【００１７】
第２に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備えることが望ましい。
これにより、左目画像ＧＬと右目画像ＧＲにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
【００１８】
第３に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記画像取得手段は、受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得ることが望ましい。
これにより、一つの撮像素子によって二種の直線偏光が個別に受光される。
【００１９】
第４に、上記した本技術に係る撮像装置においては、前記画像取得手段は、前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有することが望ましい。
これにより、個々の撮像素子においては二種の直線偏光のうち対応する一方の直線偏光しか受光されない。
【発明の効果】
【００２０】
本技術によれば、観察者が対象に対して位置する方角が変化する場合にも撮像素子を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本技術の一実施形態としての撮像装置の内部構成を示したブロック図である。
【図２】撮像装置が備える光学ユニットの内部構成について説明するための図である。
【図３】瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子についての説明図である。
【図４】撮像素子の構成についての説明図である。
【図５】瞳分割偏光分離素子及び偏光方向変換素子の回転に応じて得られる動作についての説明図である。
【図６】信号処理部の内部構成について説明するための図である。
【図７】光学ユニットの他の構成例（構成例１）についての説明図である。
【図８】光学ユニットのさらに他の構成例（構成例２）についての説明図である。
【図９】変形例としての光学ユニットの構成についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．実施の形態の撮像装置＞
[1-1．撮像装置の全体構成]
[1-2．光学ユニット及び撮像素子について]
[1-3．信号処理部について]
[1-4．まとめ及び効果]
＜２．光学ユニットの他の構成例＞
[2-1．構成例１]
[2-2．構成例２]
＜３．変形例＞
＜４．本技術＞
【００２３】
＜１．実施の形態の撮像装置＞
[1-1．撮像装置の全体構成]
図１は、本技術に係る撮像装置の一実施形態としての撮像装置１の内部構成を示したブロック図である。
本実施形態の撮像装置１は、例えば手術用顕微鏡とされ、観察者への立体視画像の提示を可能とするための左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを生成することが可能に構成されている。
【００２４】
撮像装置１は、光学ユニット２、撮像素子３、信号処理部４、表示制御部５、表示部６、記録部７、照明部８、制御部９及び操作部１０を有している。
光学ユニット２は、観察対象としての被写体からの光を集光すると共に被写体像を撮像素子３の受光面に結像させる。本実施形態における光学ユニット２によっては、被写体像として左目画像ＧＬに対応する像と右目画像ＧＲに対応する像が撮像素子３の受光面に結像される。なお、光学ユニット２の内部構成については後述する。
【００２５】
撮像素子３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサー等で構成され、受光面に結像された被写体像に応じた光を画素単位で受光して電気信号に変換する（光電変換）。
撮像素子３は、左目画像ＧＬに対応する像と右目画像ＧＲに対応する像を個別に受光することが可能に構成されているがこの点については後述する。
【００２６】
信号処理部４は、撮像素子３によって画素単位で得られた電気信号すなわち撮像画像信号に基づき左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを生成する。なお、信号処理部４の内部構成についても後述する。
【００２７】
表示制御部５は、信号処理部４が生成した左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを表示部６に立体視が実現されるように表示させる制御を行う。本例において、表示部６は、光学ユニット２を内蔵する鏡体の周囲を回動可能に取り付けられており、例えばレンチキュラー方式によって立体視画像を提示するディスプレイとされている（例えば特開２００６−５０３２０号公報を参照）。
或いは、表示部６は、眼鏡型のディスプレイとされてもよい。この場合、表示部６は撮像装置２の本体部とケーブルを介して接続されるか、或いは無線通信によって表示制御部５による表示制御を受ける。
【００２８】
記録部７は、例えば光ディスク記録媒体、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリーカードなどのリムーバブル記録媒体に対する記録が可能に構成され、装填又は挿入されたリムーバブル記録媒体に対して信号処理部４が生成した左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを所定のデータ形式で制御部９の指示に応じて記録する。
なお、記録部７としては、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの非リムーバブルな記録媒体に対する記録を行うように構成することもできる。
【００２９】
照明部８は、可視光を発光する光源を有し、制御部９からの指示に応じて当該光源を点灯させて観察対象としての被写体を照明する。
【００３０】
制御部９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備えたマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵが例えば上記ＲＯＭに記録されたプログラムに従った処理を実行することで撮像装置１の全体制御を行う。
制御部９には、操作部１０が接続されている。操作部１０には、観察者等が撮像装置１に各種の指示を行うための操作子が形成されている。特に、本例の操作部１０には、観察者が対象に対して位置する方角を指示するための操作子が形成されている。
制御部９は、操作部１０を介して観察者が対象に対して位置する方角を示す情報が入力されたことに応じて、入力された方角の情報を指示信号Ｓｒ、指示信号Ｓｓによって光学ユニット２、信号処理部４にそれぞれ指示する。これら指示信号Ｓｒ、指示信号Ｓｓによって方角の情報が指示されたことに応じて得られる動作については後述する。
なお、本例のように表示部６が鏡体の周囲を回動する構成が採られる場合には、表示部６の回動位置（角度）を観察者が位置する方角の情報として検出することもできる。
【００３１】
なお確認のため述べておくと、ここで言う「方角」とは、前述もしたように対象（観察対象）を中心として放射状に０deg（度）〜３６０degで定義した方角を意味する。ここでは、方角を表す角度の値（deg）が増大する方向は、対象を真上から見たときの時計回り方向と一致しているとする。
【００３２】
[1-2．光学ユニット及び撮像素子について]
図２は、光学ユニット２の内部構成について説明するための図である。なお、この図では光学ユニット２の内部構成と共に撮像素子３も併せて示している。
ここで、手術用顕微鏡の場合、対象の観察は、通常は対象の真上に集光レンズ１１を位置させて行われるものである。図２を始めとして図３〜図５及び図７では、この前提の下で方角を示している。
【００３３】
図２に示すように光学ユニット２内においては、物体側（被写体側）から順に集光レンズ１１、瞳分割偏光分離素子１２、偏光方向変換素子１３及び結像レンズ１４が配置されていると共に、瞳分割偏光分離素子１２と偏光方向変換素子１３を光軸Ｏｘ回りに回転させる回転駆動部１５が形成されている。
【００３４】
集光レンズ１１は、被写体からの光を集光する。
集光レンズ１１によって集光された光は、ほぼ平行光となる位置において、瞳分割偏光分離素子１２によって偏光方向の異なる二種の直線偏光に分離される。
【００３５】
図３Ａは、瞳分割偏光分離素子１２の構成についての説明図である。
瞳分割偏光分離素子１２は、光軸Ｏｘに直交する瞳分割線１２ａを有し、瞳分割線１２ａを境に左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒとが形成されている。
本実施形態において、左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒは共に偏光子で形成されている。図中の実線矢印で表すように、左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸（偏光軸）の方向は異なっており、これにより左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒによって偏光方向の異なる二種の直線偏光が分離出力される。具体的に、本実施形態においては、左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸は瞳分割線１２ａに対して４５deg傾斜されており、右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸は瞳分割線１２ａに対して−４５deg傾斜されている。すなわち、左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸と右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸は直交関係にあり、これにより、左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒによって偏光方向が直交する二種の直線偏光が分離出力される。
【００３６】
図示による説明は省略するが、瞳分割偏光分離素子１２は、所定の機構によって光軸Ｏｘ回り方向に回転自在に保持されている。ここで以下、瞳分割偏光分離素子１２の光軸Ｏｘ回り方向の回転角度を「ａ」degと表記する。
図３Ａでは、瞳分割偏光分離素子１２の回転角度ａが初期角度である状態を示しているが、瞳分割偏光分離素子１２の初期角度は０degである。この初期角度の状態では、瞳分割線１２ａは０deg−１８０degの軸と一致し、且つ像面側から見たときに左目側偏光分離領域１２Ｌは瞳分割線１２ａに対して９０degの方角側に位置し、右目側偏光分離領域１２Ｒは瞳分割線１２ａに対して２７０degの方角側に位置している。これは、観察者が対象に対して０degの方角に位置する状態（０degの方角から対象と向き合う状態）を初期状態と定めたことに対応させたものである。
【００３７】
図２において、偏光方向変換素子１３は瞳分割偏光分離素子１２から出力された二種の直線偏光の偏光方向を変換する。本例の偏光方向変換素子１３はλ／２板で構成されている。これにより、左目側偏光分離領域１２Ｌから出力された直線偏光と右目側偏光分離領域１２Ｒから出力された直線偏光の偏光方向が、それら直線偏光の偏光方向とλ／２板としての偏光方向変換素子１３の結晶軸の方向との角度差に応じた分だけ変換される。具体的に、λ／２板としての偏光方向変換素子１３は、入射直線偏光の偏光方向と結晶軸との角度差を｜Ｄ｜degとしたときに、入射直線偏光の偏光方向を「２Ｄ」degだけ変換する。
このとき、λ／２板による偏光方向の変換には、結晶軸を基準とした極性があり、具体的には入射直線偏光の偏光方向と結晶軸との角度差が＋Ｄdegであれば入射直線偏光の偏光方向は「−２Ｄ」deg変換され、−Ｄdegであれば入射直線偏光の偏光方向は「＋２Ｄ」deg変換される。
【００３８】
ここで、偏光方向変換素子１３としても所定の機構によって光軸Ｏｘ回り方向に回転自在に保持されている。
図３Ｂは、偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度の状態での結晶軸の方向を実線矢印により表している。偏光方向変換素子１３の結晶軸は、偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度である状態において０degの方向を向いている。図３Ａと対比すると、この場合における偏光方向変換素子１３（λ／２板）の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子１２の左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸と右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸の中間方向と一致していることが分かる。すなわち、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときのλ／２板の結晶軸の方向は、瞳分割偏光分離素子１２より出射された二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致している。
【００３９】
偏光方向変換素子１３により偏光方向が変換された二種の直線偏光は、図２に示す結像レンズ１４を介することで撮像素子３の受光面上に結像される。
【００４０】
図４は、撮像素子３の構成についての説明図である。
本実施形態における撮像素子３はいわゆるｒｇｇｂ型の撮像素子とされ、カラー画像の撮像が可能とされている。撮像素子３には、水平方向に０番目からｎ−１番目までの計ｎ画素が形成され、垂直方向に０番目からｍ−１番目までの計ｍ画素が形成されている。ｒｇｇｂ型の撮像素子においては水平方向２画素×垂直方向２画素の計４画素が１つのユニットを形成しており、該ユニットを構成する左上の画素にはｒ（赤）、右上と左下の画素にはそれぞれｇ（緑）、右下の画素にはｂ（青）のカラーフィルタがそれぞれ形成されている。
撮像素子３において、０番目の水平ラインは撮像画像における最も上側の水平ラインに相当し、ｍ−１番目の水平ラインは撮像画像における最も下側のラインに相当する。前述のように本実施形態では観察者が対象に対して０degの方角に位置する状態を初期状態と定めているため、撮像素子３は、ｍ−１番目の水平ライン側が０degの方向と一致するように光軸Ｏｘ回りの設置角度が設定されている。
【００４１】
撮像素子３の受光面上には、互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板３ａ，３ｂが形成されている。図のように偏光板３ａ，３ｂは、二本の水平ラインごとに交互に形成されている。図中では白抜き矢印によって偏光板３ａ，３ｂの透過軸の方向を表しているが、各偏光板３ａの透過軸は−４５deg（３１５deg）の方向を向き、各偏光板３ｂの透過軸は４５degの方向を向いている。従って、各偏光板３ａは−４５degの偏光方向による直線偏光を透過し、各偏光板３ｂは４５degの偏光方向による直線偏光を透過する。
【００４２】
図２に戻り、回転駆動部１５は、図１に示した制御部９からの指示信号Ｓｒに基づき、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３を回転させる。具体的に、回転駆動部１５は、瞳分割偏光分離素子１２については指示信号Ｓｒに応じた回転角度「ａ」degだけ回転させ、偏光方向変換素子１３については「１／２ａ」degだけ回転させる。
例えば、本例における回転駆動部１５は、指示信号Ｓｒに応じた回転量だけ回転するモータと、該モータの回転動力を瞳分割偏光分離素子１２、偏光方向変換素子１３をそれぞれ回転させるための機構部に伝達するための歯車を少なくとも備え、それら歯車のギヤ比によって瞳分割偏光分離素子１２と偏光方向変換素子１３の回転角度に１／２の差を与えるように構成されている。
【００４３】
図５は、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転に応じて得られる動作についての説明図であり、図５Ａは光学ユニット２における集光レンズ１１、瞳分割偏光分離素子１２、偏光方向変換素子１３、結像レンズ１４と撮像素子３とを示し、図５Ｂ〜図５Ｇは観察者が対象に対して位置する方角として０deg、４５deg、９０deg、１３５deg、２７０deg、３１５degがそれぞれ指示された場合の左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸の方向、左目側偏光分離領域１２Ｌ、右目側偏光分離領域１２Ｒで分離（透過）された二種の直線偏光の偏光方向、偏光方向変換素子１３の結晶軸の方向、及び偏光方向変換素子１３を通過後の二種の直線偏光の偏光方向を表している。
【００４４】
観察者より方角が指示されたことに応じては、瞳分割偏光分離素子１２は指示信号Ｓｒに応じた回転角度「ａ」degだけ回転され、偏光方向変換素子１３は「１／２ａ」degだけ回転される。
【００４５】
ここで、観察者より指示された方角が０degであることに応じて瞳分割偏光分離素子１２の回転角度ａが初期角度（０deg）であるとき、左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸の方向は４５deg、右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸の方向は−４５degである。このため、瞳分割偏光分離素子１２から分離出力される二種の直線偏光の偏光方向もそれぞれ４５deg、−４５degである（図５Ｂを参照）。
以下、左目側偏光分離領域１２Ｌを透過した側の直線偏光を「直線偏光ＰＬ」、右目側偏光分離領域１２Ｒを透過した側の直線偏光を「直線偏光ＰＲ」と表記する。瞳分割偏光分離素子１２から分離出力された段階において、直線偏光ＰＬの偏光方向は４５deg、直線偏光ＰＲの偏光方向は−４５degである。
【００４６】
また、観察者より指示された方角が０degであることに応じて瞳分割偏光分離素子１２の回転角度ａが初期角度であるとき、ａ＝０degより偏光方向変換素子１３の回転角度（＝ａ／２）も０degすなわち初期角度にある。このとき、偏光方向変換素子１３の結晶軸の方向は０degである（図３Ｂ及び図５Ｂ参照）。このため、瞳分割偏光分離素子１２から出力された直線偏光ＰＬの偏光方向と偏光方向変換素子１３の結晶軸との角度差Ｄは４５degであり、瞳分割偏光分離素子１２から出力された直線偏光ＰＲの偏光方向と偏光方向変換素子１３の結晶軸との角度差Ｄは−４５degである。
従って、指示された方角が０degである場合、偏光方向変換素子１３を通過後の直線偏光ＰＬの偏光方向は、元の偏光方向＝４５degから「−２Ｄ」degすなわち−２×４５deg＝−９０deg変換されるため、４５deg−９０deg＝−４５degとなる。一方、指示された方角が０degである場合における偏光方向変換素子１３を通過後の直線偏光ＰＲの偏光方向は、元の偏光方向＝−４５degから「＋２Ｄ」degすなわち＋２×４５deg＝＋９０deg変換されるため、−４５deg＋９０deg＝４５degとなる。
【００４７】
以上の要領で、指示された方角がそれぞれ４５deg、９０deg、１３５deg、２７０deg、３１５degである場合の直線偏光ＰＬ，ＰＲの偏光方向変換素子１３を通過後の偏光方向を算出すると以下のようになる。
４５deg時 ： ａ＝４５deg、ａ／２＝２２．５deg
ＰＬ：９０deg−６７．５deg×２＝−４５deg
ＰＲ：０deg＋２２．５deg×２＝４５deg
９０deg時 ： ａ＝９０deg、ａ／２＝４５deg
ＰＬ：１３５deg−９０deg×２＝−４５deg
ＰＲ：４５deg＋０deg×２＝４５deg
１３５deg時 ： ａ＝１３５deg、ａ／２＝６７．５deg
ＰＬ：１８０deg−１１２．５deg×２＝−４５deg
ＰＲ：９０deg−２２．５deg×２＝４５deg
２７０deg（−９０deg）時 ： ａ＝２７０deg、ａ／２＝１３５deg
ＰＬ：３１５deg−１８０deg×２＝−４５deg（３１５deg）
ＰＲ：２２５deg−９０deg×２＝４５deg
３１５deg（−４５deg）時 ： ａ＝３１５deg、ａ／２＝１５７．５deg
ＰＬ：０deg＋１５７．５deg×２＝−４５deg（３１５deg）
ＰＲ：２７０deg−１１２．５deg×２＝４５deg
【００４８】
このように本実施形態の光学ユニット２においては、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子１２を回転させて瞳分割線１２ａの角度を変化させても、撮像素子３に入射する二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向はそれぞれ−４５deg、４５degで不変となる。
図４に示したように、撮像素子３に形成された偏光板３ａ、３ｂの透過軸の方向はそれぞれ−４５deg、４５degである。従って、撮像素子３においては、瞳分割偏光分離素子１２の回転角度に関わらず、偏光板３ａのみが直線偏光ＰＬを透過し、偏光板３ｂのみが直線偏光ＰＲを透過する。すなわち、瞳分割偏光分離素子１２を回転させても、撮像素子３が左目画像ＧＬに対応する直線偏光ＰＬと右目画像ＧＲに対応する直線偏光ＰＲとを個別に受光する状態が維持される。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割線１２ａを回転させて違和感のない立体視画像を提示するにあたり、撮像素子１２を回転させる必要がなくなる。
【００４９】
[1-3．信号処理部について]
続いて、図６を参照して信号処理部４の内部構成について説明する。
図６に示すように信号処理部４は、左右分離処理部１６、現像処理部１７Ｌ，１７Ｒ、回転処理部１８Ｌ，１８Ｒを有している。
左右分離処理部１６は、撮像素子３で得られる撮像画像信号が、左目画像ＧＬに対応する撮像画像信号と右目画像ＧＲに対応する撮像画像信号とに分離されるように処理を行う。具体的に、本例における左右分離処理部１６は、撮像素子３における偏光板３ａの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を左目画像ＧＬに対応する撮像画像信号（以下「左目側撮像画像信号」と表記）として読み出し、偏光板３ｂの形成部分に対応する位置にある画素の受光信号を右目画像ＧＲに対応する撮像画像信号（以下「右目側撮像画像信号」と表記）として読み出す。
【００５０】
現像処理部１７Ｌ、１７Ｒは、左右分離処理部１６で得られた左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号についての現像処理を行う。
ここで、本例における現像処理としては、撮像素子３の一つの画素ごとにｒ、ｇ、ｂの各値を得るためのデモザイク処理と、左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号の欠落部分を補うための補間処理を少なくとも行う。なお、左目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板３ｂが形成された画素部分であり、右目側撮像画像信号における欠落部分は各偏光板３ａが形成された画素部分である。
【００５１】
デモザイク処理は、撮像素子３上の水平方向＝ｉ番目，垂直方向＝ｊ番目の位置にある画素について、その画素のカラーフィルタによって受光される色以外の他の色の各値をそれぞれ近傍の同色の画素の値を用いて算出する処理である。例えば（４，２）の画素についてはｒ値以外の他のｇ、ｂの値を当該（４，２）の画素の近傍に位置するｇ色のカラーフィルタが形成された画素、ｂ色のカラーフィルタが形成された画素で得られたｇ値、ｂ値を用いて算出する。
デモザイク処理の具体的な手法としては、左目画像ＧＬと右目画像ＧＲがそれぞれ左右の異なる視点から被写体を捉えた画像に相当する点を考慮して、例えば前述した特許文献２に記載されるような重み付け係数（Ｗ）を用いた手法を採ることが有効である。
【００５２】
なお、デモザイク処理の手法は特許文献２に記載の手法に限定されるべきものではない。例えば特許文献２に記載の手法では左目側撮像画像信号についてのデモザイク処理を左目側撮像画像信号のみでなく右目側撮像画像信号を用いて行い、右目側撮像画像信号についてのデモザイク処理を右目側撮像画像信号のみでなく左目側撮像画像信号を用いて行っているが、これに代えて、左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号のデモザイク処理をそれぞれ左目側撮像画像信号、右目側撮像画像信号のみを用いて行うなど、他の手法を採ることもできる。
【００５３】
また現像処理部１７Ｌ、１７Ｒが行う補間処理については、補間の対象である（ｉ，ｊ）の画素の近傍に位置する画素値の加算平均値を用いる等の手法を採ることができる。なお、補間処理は、デモザイク処理後の撮像画像信号に対して実行する他、デモザイク処理と並行して実行することもできる。
【００５４】
現像処理部１７Ｌの現像処理によって左目画像ＧＬが得られ、現像処理部１７Ｒの現像処理によって右目画像ＧＲが得られる。
現像処理部１７Ｌで得られた左目画像ＧＬは回転処理部１８Ｌに入力され、現像処理部１７Ｒで得られた右目画像ＧＲは回転処理部１８Ｒに入力される。
【００５５】
回転処理部１８Ｌ、１８Ｒは、それぞれ左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲを制御部９からの指示信号Ｓｓに応じた角度だけ回転させる。すなわち、左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲを瞳分割偏光分離素子１２の回転角度と同じ「ａ」degだけ回転させる。
【００５６】
ここで、立体視画像の観察者にとっては、立体視画像上に映し出される対象の向きが当該観察者が位置する方角から対象を実際に見たときの対象の向きと一致していることが望ましい。
先の図４を参照して説明したように、本例における撮像素子３の設置角度は０degを基準に設定されているため、本来、画像上に映し出される対象の向きは、観察者が０degの方角に立って対象を実際に観察したときの対象の向きと一致する。しかしながらこれによると、観察者が０deg以外の方角に立ったときに画像上の対象の向きと実際に観察したときの対象の向きとが一致せず、観察者に違和感を与える虞がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、上記のように回転処理部１８Ｌ、１８Ｒによって左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲを瞳分割偏光分離素子１２の回転角度と同じ「ａ」degだけ回転させている。すなわち、左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲを観察者が位置する方角に併せて回転させている。
これにより、画像上に映し出される対象の向きを、観察者が位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることができ、画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
【００５８】
[1-4．まとめ及び効果]
上記のように本実施形態の光学ユニット２は、被写体からの光を集光する集光レンズ１１と、光軸Ｏｘに直交する瞳分割線１２ａを境に形成された左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒとによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲを分離出力する瞳分割偏光分離素子１２と、瞳分割偏光分離素子１２から出力された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向を変換する偏光方向変換素子１３と、瞳分割偏光分離素子１２と偏光方向変換素子１２を光軸Ｏｘ回り方向に回転させる回転駆動部１５とを備えている。
【００５９】
これにより、観察者の位置する方角に応じて瞳分割偏光分離素子１２（瞳分割線１２ａ）を回転させたことによって瞳分割偏光分離素子１２から出力される二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が変化したとしても、偏光方向変換素子１３が回転することで二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が調整される。そして、このように瞳分割偏光分離素子１２の回転により変化する二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が偏光方向変換素子１３の回転によって調整されることで、瞳分割偏光分離素子１２を回転させても、偏光方向変換素子１３から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
偏光方向変換素子１３から出力される各直線偏光の偏光方向が不変となれば、偏光を利用して左目画像ＧＬに対応する像、右目画像ＧＲに対応する像を個別に受光するにあたり撮像素子３を回転させずに済む。従って、本実施形態の光学ユニット２によれば、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子３を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
【００６０】
また、本実施形態の光学ユニット２においては、偏光方向変換素子１３はλ／２板で構成され、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときの前記λ／２板の結晶軸の方向が、瞳分割偏光分離素子１２より出射された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向の中間方向と一致しており、回転駆動部１５は、偏光方向変換素子１３を瞳分割偏光分離素子１２の回転角度（ａ）の１／２の回転角度（ａ／２）だけ回転させている。
これにより、観察者が対象に対して位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子１２を回転させても、偏光方向変換素子１３から出力される二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が変化することがない。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子３を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
【００６１】
なお、上記では、λ／２板による偏光方向変換素子１３の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子１２より出射された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向の中間方向と一致する例として、直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向とλ／２板の結晶軸との角度差をそれぞれ４５deg、−４５degとした例を挙げたが、当該角度差は、瞳分割偏光分離素子１２の回転に依らず偏光方向変換素子１３から出力される二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向を不変とする上では任意でよい。
一例として、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときの直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向とλ／２板の結晶軸との角度差をそれぞれ６０deg、−６０degとした場合において、偏光方向変換素子１３から出力される直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向の角度を瞳分割偏光分離素子１２の回転角度ごとに求めると以下のようなる。
０deg時 ： ａ＝０deg、ａ／２＝０deg
ＰＬ：６０deg−６０deg×２＝−６０deg
ＰＲ：−６０deg＋６０deg×２＝６０deg
４５deg時 ： ａ＝４５deg、ａ／２＝２２．５deg
ＰＬ：１０５deg−８２．５deg×２＝−６０deg
ＰＲ：−１５deg＋３７．５deg×２＝６０deg
９０deg時 ： ａ＝９０deg、ａ／２＝４５deg
ＰＬ：１５０deg−１０５deg×２＝−６０deg
ＰＲ：３０deg＋１５deg×２＝６０deg
１３５deg時 ： ａ＝１３５deg、ａ／２＝６７．５deg
ＰＬ：１９５deg−１２７．５deg×２＝−６０deg
ＰＲ：７５deg−７．５deg×２＝６０deg
２７０deg（−９０deg）時 ： ａ＝２７０deg、ａ／２＝１３５deg
ＰＬ：３３０deg−１９５deg×２＝−６０deg（３１５deg）
ＰＲ：２１０deg−７５deg×２＝６０deg
３１５deg（−４５deg）時 ： ａ＝３１５deg、ａ／２＝１５７．５deg
ＰＬ：１５deg＋１４２．５deg×２＝−６０deg（３００deg）
ＰＲ：２５５deg−９７．５deg×２＝６０deg
【００６２】
上記の計算結果からも理解されるように、瞳分割偏光分離素子１２の回転に依らず偏光方向変換素子１３から出力される二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向を不変とするにあたっては、瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときのλ／２板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子１２より出射された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向の中間方向と一致していればよく、直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向とλ／２板の結晶軸との具体的な角度差は任意でよい。
【００６３】
また、本実施形態の光学ユニット２においては、瞳分割偏光分離素子１２における左目側偏光分離領域１２Ｌと右目側偏光分離領域１２Ｒが偏光子で形成され、左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸と右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸が直交関係にある。
前述のように瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときのλ／２板の結晶軸の方向が瞳分割偏光分離素子１２より出射された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向の中間方向と一致しているため、左目側偏光分離領域１２Ｌの透過軸と右目側偏光分離領域１２Ｒの透過軸が直交関係にあるということは、直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向とλ／２板の結晶軸との角度差（瞳分割偏光分離素子１２及び偏光方向変換素子１３の回転角度が初期角度のときの角度差）がそれぞれ４５度、−４５度であることを意味する。これにより、先の図５を参照して分かるように偏光方向変換素子１３から出力される直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が瞳分割偏光分離素子１２の回転に依らず直交関係を維持する。
ここで、偏光を利用して左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲに対応する像を個別に受光するにあたっては、例えば偏光板３ａ、３ｂ等の所定の偏光方向による直線偏光のみを選択的に透過、吸収、又は反射する等の選択機能を有する光学素子を偏光方向変換素子１３の後段に対して配置することになるが、このような光学素子は、一般的に偏光方向が直交する偏光に対して上記の選択機能を最大限に発揮する。従って、上記のように偏光方向変換素子１３から出力される直線偏光ＰＬ、ＰＲの偏光方向が直交関係にあれば、上記光学素子において抽出すべき一方の偏光に対して他方の偏光が漏れ込んでしまうことが防止され、左目画像ＧＬと右目画像ＧＲとの間のクロストークの防止が図られる。
【００６４】
また、本実施形態の撮像装置１は、光学ユニット２と、偏光方向変換素子１３により偏光方向が変換された二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲを個別に受光して左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを得る画像取得手段（撮像素子３及び信号処理部４）とを備えている。
【００６５】
本実施形態の撮像装置１は、光学ユニット２を備えているため、観察者の位置する方角が変化したことに応じて瞳分割偏光分離素子１２（瞳分割線１２ａ）を回転させても、偏光方向変換素子１３から出力される二種の直線偏光の偏光方向を不変とすることが可能となる。
従って、対象に対する観察者の位置する方角が変化する場合にも撮像素子３を回転させることなく違和感のない立体視画像を提示できる。
【００６６】
さらに、本実施形態の撮像装置１は、左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを回転させる回転処理部１８Ｌ、１８Ｒを備えている。
これにより、左目画像ＧＬと右目画像ＧＲにより実現される立体視画像上に映し出される対象の向きを、観察者が対象に対して位置する方角から実際に対象を観察したときの対象の向きと一致させることが可能となる。
従って、立体視画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとの不一致に起因した違和感の発生防止を図ることができる。
【００６７】
さらにまた、本実施形態の撮像装置１においては、画像取得手段は、受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板３ａ、３ｂが形成された撮像素子３によって二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲを個別に受光して左目画像ＧＬと右目画像ＧＲを得るようにしている。
これにより、一つの撮像素子３によって二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲが個別に受光される。従って、部品点数の削減及び省スペース化が図られ、撮像装置１を小型化できる。
【００６８】
＜２．光学ユニットの他の構成例＞
［2-1．構成例１］
図７は、構成例１としての光学ユニット２Ａについての説明図である。
なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分については同一符号を付して説明を省略する。
光学ユニット２Ａは、立体視画像による観察のみでなく接眼レンズ２１Ｌ、２１Ｒを用いた肉眼による観察を可能とするものである。
【００６９】
光学ユニット２Ａにおいては、被写体側から集光レンズ１１の左側端部を通過した光が接眼レンズ２１Ｌに入射する。また、被写体側から集光レンズ１１の右側端部を通過した光は、偏光ビームスプリッタ２０に入射し、一部が偏光ビームスプリッタ２０の分光面で反射され、他の一部が当該分光面を透過する。分光面を透過した光は接眼レンズ２１Ｒに入射する。
このように接眼レンズ２１Ｌに集光レンズ１１の左側端部を通過した光が入射し、接眼レンズ２１Ｒに集光レンズ１１の右側端部を通過した光が入射することで、これら接眼レンズ２１Ｌ、２１Ｒを介した観察により対象を立体視することができる。
【００７０】
偏光ビームスプリッタ２０の分光面で反射された光はλ／４板２２に入射する。
ここで、偏光ビームスプリッタ２０の分光面で反射されλ／４板２２に入射する光は直線偏光とされている。具体的に、この場合の偏光ビームスプリッタ２０の分光面は偏光方向が９０deg−２７０degの軸に平行な直線偏光を選択的に反射するように構成されており、従ってλ／４板２２に入射する直線偏光の偏光方向は９０deg−２７０degの軸に平行とされている。
【００７１】
λ／４板２２は、結晶軸の方向が図のように４５degの方向を向くように光軸Ｏｘ回り方向の設置角度が設定されている。すなわち、入射する直線偏光の偏光方向と結晶軸とに４５degの角度差が与えられるように設置角度が設定されている。これにより、λ／４板２２を介して出力される光は円偏光に変換される。
【００７２】
λ／４板２２から出力された円偏光は、瞳分割回転結像光学系２ａに入射する。ここで、瞳分割回転結像光学系２ａは、先の図２に示した光学ユニット２における瞳分割偏光分離素子１２、偏光方向変換素子１３、結像レンズ１４及び回転駆動部１５で構成された部分を指す。
【００７３】
瞳分割回転結像光学系２ａに入射した円偏光は、瞳分割偏光分離素子１２の左目側偏光分離領域１２Ｌ、右目側偏光分離領域１２Ｒによって偏光方向が直交する二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲに分離される。これ以降、二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲが瞳分割偏光分離素子１２の回転に依らず撮像素子３によって個別に受光される過程については光学ユニット２の場合と同様となるため説明は省略する。
【００７４】
なお、撮像素子３の後段の構成については、撮像装置１の場合と同様の構成が採られる。
【００７５】
［2-2．構成例２］
図８は、構成例２としての光学ユニット２Ｂについての説明図である。
光学ユニット２Ｂは、二人の観察者に立体視画像を提供できるように構成されたものである。
光学ユニット２Ｂにおいては、二系統の立体視画像の提供を可能とするべく、瞳分割回転結像光学系２ａが二つ設けられている。またこの場合、撮像素子３としても瞳分割回転結像光学系２ａごとに計二つが設けられている。
また、光学ユニット２Ｂにおいては、被写体側から集光レンズ１１を介して入射した光を双方の瞳分割回転結像光学系２ａに振り分けるための偏光ビームスプリッタ２０が設けられている。
【００７６】
被写体側から集光レンズ１１を介して入射した光は、偏光ビームスプリッタ２０に入射し、その一部が偏光ビームスプリッタ２０の分光面で反射され、他の一部が当該分光面を透過する。これら分光面で反射された光と分光面を透過した光は、互いの偏光方向が直交関係にある直線偏光とされている。
【００７７】
偏光ビームスプリッタ２０の分光面で反射された光は、λ／４板２２を介して一方の瞳分割回転結像光学系２ａに円偏光により入射する。
一方、偏光ビームスプリッタ２０の分光面を透過した光は、λ／４板２３を介して他方の瞳分割回転結像光学系２ａに入射する。λ／４板２３としても、λ／４板２２と同様に、入射する直線偏光の偏光方向と結晶軸とに４５degの角度差が与えられるように設置されている。このため、偏光ビームスプリッタ２０の分光面を透過した光は、λ／４板２３を介して円偏光により他方の瞳分割回転結像光学系２ａに入射する。
【００７８】
このように円偏光が瞳分割回転結像光学系２ａに入射することで、二種の直線偏光ＰＬ、ＰＲが瞳分割偏光分離素子１２の回転に依らず撮像素子３によって個別に受光される。
【００７９】
ここで、立体視画像による観察を行う者が二人存在する場合、それらの観察者は対象に対して異なる方角に位置していることが想定される。そこで、構成例２に対応する撮像装置としては、二人の観察者が個別に方角を指定できるように構成する。具体的に、この場合における制御部９としては、二種の方角の指示入力を受け付け可能に構成しておく。そして、この場合の制御部９は、指示入力された一方の方角の情報に応じた指示信号Ｓｒを一方の瞳分割回転結像光学系２ａ内の回転駆動部１５に与え、指示入力された他方の方角の情報に応じた指示信号Ｓｒ'を他方の瞳分割回転結像光学系２ａ内の回転駆動部１５に与える。
これにより、二人の観察者に提供される双方の立体視画像について、瞳分割線１２ａの向きが不適正であることに起因する違和感の発生防止を図ることができる。
【００８０】
なお、構成例２に対応する撮像装置においては、少なくとも信号処理部４、表示駆動部５及び表示部６を撮像素子３ごとに設けることは言うまでもない。このとき、各撮像素子３を介して得られるそれぞれの立体視画像について画像上における対象の向きと実際に対象を観察したときの対象の向きとが一致しないことに起因する違和感の発生を防止するにあたっては、一方の撮像素子３側に設けられた信号処理部４における回転処理部１８Ｌ、１８Ｒと他方の撮像素子３側に設けられた信号処理部４における回転処理部１８Ｌ、１８Ｒとに個別に指示信号を与えるように構成する。具体的に、この場合における制御部９は、一方の観察者から指示入力された方角に応じた指示信号Ｓｓと他方の観察者から指示入力された方角に応じた指示信号Ｓｓ'とを個別に生成し、一方の撮像素子３側の回転処理部１８Ｌ、１８Ｒに指示信号Ｓｓを与え他方の撮像素子３側の回転処理部１８Ｌ、１８Ｒに指示信号Ｓｓ'を与える。
【００８１】
＜３．変形例＞
なお、本技術は上記で説明した具体例に限定されるべきものではなく、多様な変形例が考えられる。
例えば、上記では、偏光板３ａ、３ｂが形成された一つの撮像素子３によって左目画像ＧＬに対応する像と右目画像ＧＲに対応する像を個別に受光する例を挙げたが、左目画像ＧＬ、右目画像ＧＲに対応する各像を個別に受光するための構成はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すように偏光ビームスプリッタ２４で分光した各像を二つの撮像素子３'によって個別に受光するように構成することもできる。
この場合、瞳分割回転結像光学系２ａに代えて瞳分割回転結像光学系２ａ'を設ける。瞳分割回転結像光学系２ａ'は、瞳分割回転結像光学系２ａに対して偏光方向変換素子１３と結像レンズ１４との間に偏光ビームスプリッタ２４を挿入する共に、偏光ビームスプリッタ２４の分光面で反射された光が入射する結像レンズ２５を追加したものである。
前述のように偏光方向変換素子１３から出力される直線偏光ＰＬ、ＰＲは偏光方向が直交しているため、それらのうち一方は偏光ビームスプリッタ２４の分光面を透過し、他方は偏光ビームスプリッタ２４の分光面にて反射される。偏光ビームスプリッタ２４の分光面を透過した直線偏光は結像レンズ１４を介して一方の撮像素子３'の受光面に結像し、偏光ビームスプリッタ２４の分光面にて反射された光は結像レンズ２５を介して他方の撮像素子３'に結像する。撮像素子３'は、撮像素子３から偏光板３ａ、３ｂを省略したものである。
【００８２】
図９に示す構成によれば、偏光方向変換素子１３から出力された直線偏光ＰＬ、ＰＲを偏光ビームスプリッタ２４によって分光できるため、それら分光された直線偏光ＰＬ、ＰＲをそれぞれの撮像素子３'によって個別に受光できる。
撮像素子３が備える偏光板３ａ、３ｂを省略できるため、構成を簡略化できる。
また、個々の撮像素子３'においては直線偏光ＰＬ、ＰＲのうち対応する一方を全面で受光できるため、個々の撮像素子３'による撮像画像信号について左右の撮像画像信号を分離する処理を行う必要性がない。さらに、分離処理が不要であれば、個々の撮像素子３'の撮像画像信号に欠落部分が生じることもないため、この場合の信号処理部４においては、現像処理として前述したような補間処理を実行する必要がなく、処理負担の軽減が図られる。
【００８３】
また、上記では、本技術が手術用顕微鏡に適用される場合を例示したが、本技術は例えば内視鏡などの他の光学製品に対しても好適に適用できる。
【００８４】
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【００８５】
＜４．本技術＞
なお、本技術は以下のような構成を採ることもできる。
（１）
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部と、を備える
光学ユニット。
（２）
前記偏光方向変換素子はλ／２板で構成され、
前記瞳分割偏光分離素子及び前記偏光方向変換素子の回転角度が初期角度のときの前記λ／２板の結晶軸の方向が、前記瞳分割偏光分離素子より出射された前記二種の直線偏光の偏光方向の中間方向と一致しており、
前記回転駆動部は、前記偏光方向変換素子を前記瞳分割偏光分離素子の回転角度の１／２の回転角度だけ回転させる
前記（１）に記載の光学ユニット。
（３）
前記瞳分割偏光分離素子における前記左目側偏光分離領域と前記右目側偏光分離領域が偏光子で形成され、前記左目側偏光分離領域の透過軸と前記右目側偏光分離領域の透過軸が直交関係にある
前記（２）に記載の光学ユニット。
（４）
被写体からの光を集光する集光レンズと、
光軸に直交する瞳分割線を境に形成された左目側偏光分離領域と右目側偏光分離領域とによって前記集光された光から偏光方向の異なる二種の直線偏光を分離出力する瞳分割偏光分離素子と、
前記瞳分割偏光分離素子から出力された前記二種の直線偏光の偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記瞳分割偏光分離素子と前記偏光方向変換素子を光軸回り方向に回転させる回転駆動部とを備える光学ユニットと、
前記偏光方向変換素子により偏光方向が変換された前記二種の直線偏光を個別に受光して左目画像と右目画像を得る画像取得手段と、を備える
撮像装置。
（５）
前記左目画像と前記右目画像を回転させる画像回転処理部を備える
前記（４）に記載の撮像装置。
（６）
前記画像取得手段は、
受光面上に互いに透過軸の方向が異なる二種の偏光板が形成された撮像素子によって前記二種の直線偏光を個別に受光して前記左目画像と前記右目画像を得る
前記（４）又は（５）に記載の撮像装置。
（７）
前記画像取得手段は、
前記二種の直線偏光を分光する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにより分光された二種の直線偏光の各一方を受光する二つの撮像素子とを有する
前記（４）又は（５）に記載の撮像装置。
【符号の説明】
【００８６】
１…撮像装置、２,２Ａ,２Ｂ…光学ユニット、２ａ,２ａ'…瞳分割回転結像光学系、３，３'…撮像素子、３ａ,３ｂ…偏光板、４…信号処理部、１１…集光レンズ、１２…瞳分割偏光分離素子、１２１Ｌ…左目側偏光分離領域、１２Ｒ…右目側偏光分離領域、１２ａ…瞳分割線、１３…偏光方向変換素子、１５…回転駆動部、１６…左右分離処理部、１８Ｌ，１８Ｒ…回転処理部、２４…偏光ビームスプリッタ
【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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