CN102388619A - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拍摄时的姿态不限制在一个方向上也能够获得期望的视点图像的摄像装置。摄像装置2包括：摄像透镜11；摄像元件13，用于基于所接收的光获得摄像数据；液晶快门19，被划分成四个以上区域，该液晶快门19能够控制每个区域中的透射率；液晶快门驱动部14，用于在液晶快门19的每个区域中进行透过和阻断之间的切换；以及壳体，收纳摄像透镜、摄像元件和液晶快门。由于液晶快门19被划分成四个以上的区域，因此，在壳体处于一个姿态的情况下以及壳体处于与该一个姿态不同的另一姿态的情况下，液晶快门驱动部14能够从这四个以上区域中选择对应于期望的视点方向的合适区域，并进行透过和阻断之间的切换。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及一种适于获得例如用于三维显示的视差图像的摄像装置。

背景技术

在现有技术中，已经提出并开发了多种摄像装置。此外，已经提出了对摄像获得的摄像数据进行预定的图像处理并输出结果的摄像装置。

例如，专利文献1提出了具有采用液晶的电子光学快门的摄像装置(在下文中，其快门被简称为液晶快门)。该摄像装置包括摄像透镜、液晶快门、摄像元件和图像处理部。液晶快门被划分成两个区域，并且，可在每个区域中进行透过和阻断之间的切换。因此，基于由液晶快门的每个透过区域所透过的光线来获得图像。基于由液晶快门的不同区域所透过的光线生成图像，并且这些图像为彼此之间具有视差的视差图像。两个这种视差图像分别通过专门的显示装置显示，并且分别被观察者的右眼和左眼观察到。从而实现了立体视觉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开第2001-61165号

发明内容

但是，在上述摄像装置中，液晶快门被划分成的两个区域沿着一个方向设置(例如，水平方向(左右方向))，以获得左视点图像和右视点图像。这样，当这种摄像装置例如被用于照相机等装置时，为了获得左视点图像和右视点图像，照相机在拍摄时的姿态总被限制为某姿态。也就是说，被划分成两个区域的液晶快门(在下文中，简称为两部分分开的快门)受到照相机姿态的限制，因此，例如，在照相机以预定的角度倾斜(旋转)的状态下很难获得期望的视点图像(例如，左视点图像和右视点图像)。

鉴于这些问题进行了本发明。本发明的一个目的在于提供一种拍摄时的姿态不被限制在一个方向上也能够获得期望的视点图像的摄像装置。

根据本发明一实施方式的摄像装置包括：摄像透镜；摄像元件，用于基于所接收的光来获得摄像数据；液晶快门，被划分成至少四个区域，该液晶快门能够控制朝向摄像元件行进的光束在每个区域中的透射率；液晶快门驱动部，被配置为在液晶快门的每个区域中进行透过和阻断之间的切换；以及壳体，收纳摄像透镜、摄像元件和液晶快门。根据壳体的姿态，液晶快门驱动部在液晶快门的每个区域中进行透过和阻断之间的切换。顺便提及，本发明中的“姿态”是指壳体在与摄像元件的光接收表面平行的平面中的倾斜状态(旋转状态)。

在根据本发明一实施方式的摄像装置中，液晶快门驱动部在液晶快门的每个区域中进行透过和阻断之间的切换，这样，摄像元件基于每个区域中所接收的光线来获得摄像数据。由于液晶快门中的多个区域是彼此不同的区域，因此各个区域所透过的光束相互之间具有视差。这时，由于液晶快门被划分成四个或更多的区域，因此，在壳体处于一个姿态的情况下以及在壳体处于与该一个姿态不同的另一姿态的情况下，液晶快门驱动部能够从这四个或更多的区域中选择对应于期望的视点方向的合适区域，并进行透过和阻断之间的切换。

根据本发明一实施方式的摄像装置，液晶快门被划分成至少四个区域，并且液晶快门驱动部根据壳体的姿态在液晶快门的每个区域中进行透过和阻断之间的切换。这样，不仅在壳体处于一个姿态的情况下而且在壳体处于与该一个姿态不同的另一姿态的情况下，均可以选择对应于期望的视点方向的合适区域，并在这些区域中进行透过和阻断之间的切换。也就是说，即使当壳体处于上述任一种姿态时，也能获取期望的视点图像。因此，拍摄时的姿态不被限制在一个方向上也能够获得期望的视点图像。

附图说明

图1为根据本发明第一实施方式的摄像装置的配置框图。

图2示出图1所示的液晶快门的区域划分和偏振方向的平面示意图。

图3为图1所示的液晶快门中子区域之间的边界和邻近区域的截面图。

图4为示出图3所示的偏光器、子电极和检偏器的各自的平面配置的示意图。

图5为示出图4所示的偏光器的另一示例的平面示意图。

图6为示出根据第一比较例的液晶快门的截面配置以及液晶快门的偏光器、电极和检偏器的平面配置的示意图。

图7为用于说明图6所示的液晶快门的示意图。

图8为示出根据第二比较例的液晶快门的偏光器、电极和检偏器的平面配置的示意图。

图9为用于说明图8所示的液晶快门的示意图。

图10为用于说明图1所示的摄像装置的应用例的示意图。

图11为根据本发明第二实施方式的液晶快门的示意性配置的截面图。

图12为示出图11所示的偏光器、子电极和检偏器各自的平面配置的示意图。

图13为图12所示的偏光器的另一示例的平面示意图。

图14为示出根据第一变形例的液晶快门的区域划分和偏振方向的平面示意图。

图15为示出根据第二变形例的液晶快门的区域划分和偏振方向的平面示意图。

图16为示出根据本发明第三实施方式的摄像装置的构成的框图。

图17为根据本发明第三实施方式的液晶快门(四个部分)的示意性构成的平面示意图。

图18(A)为图16所示的液晶快门的截面构造和电极划分图案的示例，并且(B)至(D)为其他电极划分图案的示例。

图19为第三实施方式中的摄像数据获取处理的流程图。

图20示出用于说明使用图16所示的液晶快门进行快门切换操作的示意图，(A)至(C)示出0°姿态，(D)至(F)示出90°姿态。

图21示出用于说明使用图16所示的液晶快门进行另一快门切换操作的示意图，(A)和(B)表示获得左视点图像和右视点图像的情况，并且(C)和(D)表示获得上视点图像和下视点图像的情况。

图22为根据本发明第三变形例的液晶快门(八个部分)的示意性构成的平面示意图。

图23示出图21所示的液晶快门的截面构造和电极划分图案的示例。

图24示出用于说明使用图21所示的液晶快门进行快门切换操作的示意图，(A)至(C)示出0°姿态，(D)至(F)示出90°姿态。

图25示出用于说明使用图21所示的液晶快门进行快门切换操作的示意图，(A)至(C)示出45°姿态，(D)至(F)示出-45°姿态。

图26示出用于说明另一快门切换操作的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。顺便提及，以下面的顺序进行说明。

1.第一实施方式：通过子电极成形(电极划分)来划分液晶快门的每个区域的示例

2.第二实施方式：通过检偏器(第二偏光器)中的偏振区域划分来划分液晶快门的每个区域的示例

3.第一变形例：每个区域被划分成四个子区域的示例

4.第二变形例：每个区域被划分成四个子区域的另一示例

5.第三实施方式：具有姿态检测机构的摄像装置的示例(液晶快门：四个部分)

6.第三变形例：使用另一液晶快门(八个部分)的示例

<第一实施方式>

(摄像装置1的配置)

图1示出了根据本发明第一实施方式的摄像装置(摄像装置1)的整体构造。摄像装置1对摄像对象2进行摄像，并输出摄像数据Dout。摄像装置1包括摄像透镜11、液晶快门12、摄像元件13、液晶快门驱动部14、摄像元件驱动部15和控制部16。顺便提及，摄像装置1可具有图像处理部(图中未示出)。

摄像透镜11是用于对摄像对象2进行摄像的主透镜。例如，采用摄像机、照相机等中所使用的普通摄像透镜作为摄像透镜11。

液晶快门12用于控制朝向摄像元件13传输的光束的透射率。液晶快门12位于摄像透镜11的光入射侧或光出射侧(在本情形中为光出射侧)。液晶快门12的详细配置将在下文中说明。

摄像元件13通过接收来自摄像透镜11的光来获得摄像数据。摄像元件13位于摄像透镜11的焦平面中。摄像元件13例如是通过以矩阵形式布置电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等而形成。例如，具有预定的颜色布置的R、G、B滤色器(未示出)位于摄像元件13的光接收面上。

液晶快门驱动部14驱动液晶快门12，以基于时分的方式在液晶快门12的两个区域中执行透过(打开)和阻断(关闭)之间的切换的控制。通过改变施加至液晶快门12的电压来进行液晶快门驱动部14的切换操作(该切换操作将稍后详述)。

摄像元件驱动部15驱动摄像元件13，以控制摄像元件13的光接收操作。

控制部16控制液晶快门驱动部14和摄像元件驱动部15的操作。例如，使用微型计算机作为控制部16。

(液晶快门12的详细配置)

首先，将参照图2(A)和图2(B)描述液晶快门12中的区域划分的概要。图2(A)和图2(B)示意性示出了液晶快门12中的区域划分和偏振方向。各个子区域中的各箭头示意性地表示偏振方向。液晶快门12具有两个彼此不同的区域(在本情形中为左右两个区域)12L和12R。区域12L和12R以关于光轴对称的方式设置，例如，以将圆形平面形状划分成左右两个部分。这样的液晶快门12能够控制各区域12L和12R中的光束的透射率(具体来说，透过和阻断之间的切换)(图2(B))。在图2(B)中，虚线部分表示光束被阻断(关闭)。即，在图中左侧(L)，区域12L打开，在图中右侧(R)，区域12R打开。

区域12L和12R被划分成子区域，子区域分别透过偏振方向彼此不同的偏振光。例如，区域12L被平均地划分成子区域12L1和12L2。其中，区域12L1选择性地透过第一偏振光(实线箭头，下同)，区域12L2选择性地透过第二偏振光(虚线箭头，下同)。区域12R同样被平均地划分成子区域12R1和12R2，子区域12R1透过第二偏振光，子区域12R2透过第一偏振光。然而，在本说明书中，“第一偏振光”和“第二偏振光”为偏振方向彼此正交(光分别在0°方向和90°方向上振动)的线性偏振光，并且，例如，“第一偏振光”和“第二偏振光”中的一个是p偏振光，另一个是s偏振光。

在液晶快门12中，通过划分偏光器和电极来执行上述区域划分。在下文中将参照图3和图4对液晶快门12的具体配置进行说明。图3示出了液晶快门12中的子区域12L1和12L2之间的边界附近的截面配置。图4示意性示出了偏光器、子电极和检偏器的各自的平面配置。图5示出了偏光器的平面配置的另一示例。

液晶快门12具有密封在一对基板101和106之间的液晶层104、层叠在基板101的光入射侧的偏光器107A(第一偏光器)以及层叠在基板106的光出射侧的检偏器107B(第二偏光器)。基板101和106均为透明基板(例如，玻璃基板)，并且能够透过入射光线。

电极形成在基板101和液晶层104之间，本实施方式中的电极被划分成多个子电极(在本情形中为四个子电极)102A。四个子电极102A被形成为将液晶快门12的平面形状放射状地划分成相同的部分。四个子电极102A对应于液晶快门12中的子区域12L1、12L2、12R1和12R2。这样的电极划分能够控制每个区域12L和12R中的透射率。

另一方面，在与基板101相对的基板106上形成子区域12L1、12L2、12R1和12R2共用的电极105。在子电极102A和液晶层104之间形成取向膜103A，在电极105和液晶层104之间形成取向膜103B。

子电极102A和电极105均由透明电极形成，例如，铟锡氧化物(ITO)，并能够与基板101和106一样透过入射光束。取向膜103A和103B在期望的方向上对液晶层104中的液晶分子取向。在本实施方式中，在对液晶分子的取向控制中，取向膜103A和103B的各自的取向控制方向彼此正交。液晶层104由液晶材料形成，例如，向列型液晶。根据通过子电极102A和电极105所施加的电压的大小来改变液晶层中液晶分子的取向状态。从而执行透射率控制。

偏光器107A和检偏器107B均沿着预定的偏光轴方向选择性地透过偏振光(该偏振光包含在入射光线中)。在本实施方式中，如图4所示，偏光器107A以将其平面形状划分成四个相同的部分的方式被划分成偏振光透过区域107A1至107A4。在偏振光透过区域107A1至107A4中，在偏振光透过区域107A1和107A4中形成偏光轴以选择性地透过第一偏振光。在偏振光透过区域107A1至107A4中，在偏振光透过区域107A2和107A3中形成偏光轴以选择性地透过第二偏振光。偏振光透过区域107A1至107A4以对应于子电极102A的方式设置。在本实施方式中，对于检偏器107B来说，选择性地透过第一偏振光和第二偏振光中的一个即可(例如，第二偏振光)，并且，本实施方式中的检偏器107B在各个子区域12L1、12L2、12R1和12R2中无需具有不同的偏光轴。

顺便提及，偏光器107A的四个偏振光透过区域中的各个偏振方向并不限于上述组合。例如，也可使用如图5所示的偏光器108A。具体来说，可设置对应于子区域12L1和12R1的偏振光透过区域108A1和108A3以选择性地透过第一偏振光，并且设置对应于子区域12L2和12R2的偏振光透过区域108A2和108A4以选择性地透过第二偏振光。也就是说，子区域12L1和12L2组成的区域(12L)与子区域12R1和12R2组成的区域(12R)可左右对称。

(第一实施方式的作用和效果)

(摄像装置1的基本操作)

在摄像装置1中，从摄像对象2发出的光的光束穿过摄像透镜11，并被液晶快门12的预定区域透过，然后到达摄像元件13。摄像元件13根据摄像元件驱动部15的驱动操作基于所接收的光束获得摄像数据Dout(视差图像DR和DL)。图像处理部(图中未示出)在图像处理部中对视差图像DR和DL进行预定的图像处理。所执行的图像处理为视差图像DR和DL的时间性重排、诸如去马赛克的色彩插值处理等。

此时，液晶快门驱动部14基于时分方式对液晶快门12的区域12L和12R执行打开或关闭的切换。具体来说，执行切换以使得，在某定时，朝向摄像元件13传输的光束在液晶快门12的区域12L中被透过并且在液晶快门12的区域12R中被阻断，并且在下一定时，光束在区域12L中被阻断并且在区域12R中被透过。此时，在本实施方式中，根据分别施加给子电极102A和电极105的电压的大小来控制每个区域12L和12R中的透射率。在本情形中，由于区域12L和12R是彼此不同的区域，因此，分别通过区域12L和12R进行透过的光束彼此间具有视差。这样，液晶快门驱动部14的切换操作提供了如同从左右两个观察点拍摄的两个视差图像DL和DR作为摄像数据Dout。

下面将参照图6至图9对根据比较例(第一和第二比较例)的液晶快门进行说明。图6示出根据第一比较例的液晶快门110的截面配置以及液晶快门110的偏光器、电极和检偏器的平面配置。图8示出根据第二比较例的偏光器、电极和检偏器的平面配置。

(第一比较例)

液晶快门110具有密封在一对基板111和115之间的液晶层113、层叠在基板111侧的偏光器116A以及层叠在基板115侧的检偏器116B。电极112和114形成在基板111和115与液晶层113之间。在电极中，例如，形成在基板111侧的电极112以将电极112划分成左右两个部分的方式被划分成两个子电极112A。偏光器116A和检偏器116B分别一致地形成有沿着一个方向的偏光器116A和检偏器116B的偏光轴，并且偏光器116A和检偏器116B被设置为使偏光器116A和检偏器116B的偏光轴彼此正交。在第一比较例中，在对应于两个子电极112A的左右区域中分别控制透射率，从而执行用于在这些区域的打开和关闭之间进行切换的驱动。

(第二比较例)

可选地，如图8所示，左右两个区域的偏振方向可以彼此不同。在此情形中，在与根据第一比较例的液晶快门110的配置相同的配置中，偏光器116被划分成分别透过彼此正交的偏振光的偏振光透过区域116A1和116A2。电极112未被划分，并且检偏器116B与第一比较例的相同。

但是，在第一和第二比较例中，如图7所示，当在左右两个区域中执行透过和阻断之间的切换时，即使左右区域中的任一个是打开的，由于偏光器116A的偏振方向是一致的，因此可以获得依赖于偏振光的(与偏振光相关的)摄像数据。此时，在第一比较例中，在每个区域中获得依赖于偏振方向相同的偏振光的摄像数据。这样，视差图像D110L和D110R为如同经由同一偏振滤光器观察到的图像，因此为不自然的图像。在第二比较例中，如图9所示，左右视差图像D111L和D111R为如同经由偏振方向不同的各偏振滤光器观察到的图像，因此比第一比较例中的图像更加不自然。顺便提及，当经由偏振滤光器观察对象时，所观察的图像容易受到偏振依赖性(偏振相关性)大的光的影响，例如，在水面反射的光或玻璃表面上反射的光，并且因此变得不自然。

(摄像装置1的特性操作)

另一方面，在本实施方式中，液晶快门12中的区域12L和12R分别被划分成选择性地透过第一偏振光的子区域(12L1和12R2)和选择性地透过第二偏振光的子区域(12L2和12R1)。划分成这样的子区域的区域划分是通过将偏光器107A划分成彼此不同的偏振光透过区域并基于电极划分(形成四个子电极102A)执行独立驱动来实现的。

例如，当液晶快门驱动部14根据上述切换操作打开区域12L时，液晶快门驱动部14向每个子区域12L1和12L2中的各子电极102A和电极105施加预定的电压。这样，液晶快门12被驱动以使得偏光器107A的偏振光透过区域107A1和107A2所透过的各光束(第一偏振光和第二偏振光)穿过液晶层104和检偏器107B。对于打开区域12R的情况也是同样。即，通过每个区域12L和12R在摄像元件13上接收的光束分别都基于第一和第二偏振光。这样，与第一和第二比较例中的仅依赖于一部分偏振光的视差图像相比，所获得的两个视差图像DL和DR的偏振依赖性降低。因此，获得不易受到偏振依赖性大的光影响的自然的视差图像。例如，当通过水面对水中的鱼等的图像进行摄像时，可检测到与来自水面的反射光不同的偏振光分量。从而可获得去除了反射光分量的水中状态的自然观察图像。

如上所述，在本实施方式中，朝向摄像元件13传输的光束通过液晶快门12的左右区域12L和12R中的每一个被改变和透过，从而可获得左右两个视差图像。另外，由于区域12L和12R分别被划分成透过第一和第二偏振光的子区域，因此可基于第一和第二偏振光获得摄像数据。从而可获得偏振的限制减少的自然的视差图像。

(应用例)

例如，如图10(A)所示，这样的摄像装置1以被安装在照相机3中的状态使用。照相机3包括壳体30内的摄像装置1，以及取景器31、快门键32等机构。另外，例如，如图10(C)所示，照相机3所拍摄的两个视差图像DL和DR(图10(B))通过使用用于三维显示的3D显示装置4而被显示为右眼图像和左眼图像。分别通过右眼和左眼观察右眼图像和左眼图像，可实现立体视觉。

<第二实施方式>

图11示出了根据本发明第二实施方式的液晶快门(液晶快门20)的截面配置。图12示意性示出了偏光器、电极和检偏器的各自的平面配置。图13示出了偏光器和检偏器的平面配置的另一示例。

(液晶快门20的配置)

与根据前述第一实施方式的液晶快门12一样，液晶快门20被设置为根据摄像装置1中液晶快门驱动部14的驱动来控制朝向摄像元件13传输的光束的透射率。另外，与根据前述第一实施方式的液晶快门12一样，液晶快门20具有左右两个区域12L和12R，该两个区域可执行彼此不同的透射率控制。此外，区域12L和12R被划分成分别透过第一偏振光和第二偏振光的子区域12L1、12L2、12R1和12R2。但是，在本实施方式中，通过在偏光器和检偏器中划分偏振光透过区域来执行这样的液晶快门20中的区域划分。在下文中，与前述第一实施方式中的构成元件相同的构成元件使用相同的参考标号表示，并适当地省略其说明。

具体来说，液晶快门20通过在基板101和106之间密封液晶层104、在基板101侧层叠偏光器107并且在基板106侧层叠检偏器117B(第二偏光器)而形成。电极102和105以及取向膜103A和103B分别形成在基板101和106与液晶层104之间。

在本实施方式中，与前述第一实施方式不同的是，电极102不需要被划分成子电极。检偏器117B在沿预定的偏光轴的方向上选择性地透过偏振光(该偏振光包含在入射光束中)。但是，在本情形中，检偏器117B被划分成偏振光透过区域117B1至117B4，以对应于偏光器107A的偏振光透过区域107A1至107A4。在偏振光透过区域117B1至117B4中，在偏振光透过区域117B1和117B3中形成偏光轴以选择性地透过第一偏振光。在偏振光透过区域117B1至117B4中，在偏振光透过区域117B2和117B4中形成偏光轴以选择性地透过第二偏振光。也就是说，在本实施方式中，可通过偏光器107A和检偏器117B的组合来控制每个区域12L和12R中的透射率。

顺便提及，偏光器107A的四个偏振光透过区域和检偏器117B的四个偏振光透过区域的各偏振方向的组合并不限于上述配置。例如，也可使用如图13所示的偏光器108A和检偏器118B。在此情形中，在偏光器108A中，设置对应于子区域12L1和12R1的偏振光透过区域108A1和108A3以选择性地透过第一偏振光，并且设置对应于子区域12L2和12R2的偏光透过区域108A2和108A4以选择性地透过第二偏振光。也就是说，子区域12L1和12L2组成的区域(12L)和子区域12R1和12R2组成的区域(12R)可左右对称。对于检偏器118B，设置对应于子区域12L1和12R2的偏振光透过区域118B1和118B4以选择性地透过第一偏振光，并且设置对应于子区域12L2和12R1的偏振光透过区域118B2和118B3以选择性地透过第二偏振光。

(第二实施方式的作用和效果)

同样，在本实施方式中，如前述第一实施方式那样，通过液晶快门驱动部14的驱动操作来执行切换，以打开和关闭液晶快门20的区域12L和12R。这样，摄像元件13基于每个区域12L和12R中所接收的光束获得摄像数据Dout(DR和DL)。

在此情形中，在液晶快门20中，检偏器117B被划分成偏振光透过区域117B1至117B4，以对应于偏光器107A的偏振光透过区域107A1至107A4。在这样的配置中，液晶快门驱动部14根据施加至电极102和105的电压的大小来执行切换以打开和关闭液晶快门20的区域12L和12R。例如，当打开区域12L时，施加电压以使得通过偏光器107A的偏振光透过区域107A1和107A2透过的光束(第一和第二偏振光)穿过液晶层104和检偏器117B的偏振光透过区域117B1和117B2。

这样，与根据前述第一实施方式的液晶快门12一样，每个区域12L和12R中所接收的光束分别都基于第一和第二偏振光。因此，可获得与第一实施方式的效果同样的效果。

下面将描述根据前述第一和第二实施方式的液晶快门的变形例(第一至第三变形例)。在下文中，与前述第一实施方式的构成元件相同的构成元件使用相同的参考标号表示，并适当地省略其说明。

<第一变形例>

图14(A)和图14(B)示意性示出了根据第一变形例的液晶快门30的区域划分和偏振方向(实线箭头和虚线箭头)。本变形例为液晶快门的区域划分的示例。本变形例中的区域划分可应用于前述第一实施方式(电极划分)和前述第二实施方式(检偏器的区域划分)。

与前述第一实施方式的区域12L和12R的情况一样，液晶快门30具有左右两个区域30L和30R，该两个区域可执行彼此不同的透射率控制。另外，区域30L和30R被放射性地划分成可分别透过第一和第二偏振光的相同的子区域(子区域30L1、30L2、30R1和30R2)。在这些子区域中，在子区域30L1和30R2中形成偏光轴以选择性地透过第一偏振光。在子区域30L2和30R1中形成偏光轴以选择性地透过第二偏振光。在图14(B)中，虚线部分表示光束被阻断(关闭)。即，在图中左侧(L)，区域30L打开，在图中右侧(R)，区域30R打开。

但是，在本变形例中，在每个区域30L和30R中，分别设置有多个这些子区域30L1、30L2、30R1和30R2。具体来说，区域30L中设置有两个子区域30L1和两个子区域30L2，并且子区域30L1和子区域30L2被交替设置。同样，在区域30R中设置有两个子区域30R1和两个子区域30R2，并且子区域30R1和子区域30R2被交替设置。即，每个区域30L和30R被划分成四个相同的子区域，并且液晶快门30整体上被划分成八个相同的子区域。

因此，可分别设置多个子区域30L1、30L2、30R1和30R2以分别划分液晶快门30中的区域30L和30R。也就是说，并不特别限定区域30L和30R的划分数量，而是可以如前述第一和第二实施方式中那样为两个，或者如本变形例中那样为四个。这是因为，当包括分别透过第一和第二偏振光的区域时，可获得与前述第一实施方式的效果同样的效果。另外，通过增加每个区域30L和30R中的划分数量并交替设置透过第一偏振光的子区域30L1和30R2和透过第二偏振光的子区域30L2和30R1，可进一步降低偏振依赖性。这样，可获得比前述第一和第二实施方式更自然的视差图像。

<第二变形例>

图15(A)和图15(B)示意性示出了根据第二变形例的液晶快门40的区域划分和偏振方向(实线箭头和虚线箭头)。本变形例为液晶快门的区域划分的示例。本变形例中的区域划分可应用于前述第一实施方式(电极划分)和前述第二实施方式(检偏器的区域划分)。

与前述第一实施方式的区域12L和12R一样，液晶快门40具有左右两个区域40L和40R，该两个区域可执行彼此不同的透射率控制。另外，区域40L和40R被划分成可分别透过第一和第二偏振光的子区域(子区域40L1、40L2、40R1和40R2)。在这些子区域中，在子区域40L2和40R1中形成偏光轴以选择性地透过第一偏振光。在子区域40L1和40R2中形成偏光轴以选择性地透过第二偏振光。在本变形例中，与前述第一变形例一样，在每个区域40L和40R中，分别设置有多个(具体地，分别为两个)这些子区域40L1、40L2、40R1和40R2。在图15(B)中，虚线部分表示光束被阻断。即，在图中左侧(L)，区域40L打开，在图中右侧(R)，区域40R打开。

但是，在本变形例中，使液晶快门40的平面形状(圆形)被放射状地划分成四个相同的部分并且被同心地划分成两个相同的部分，液晶快门40被划分成多个区域。即，液晶快门40被沿着液晶快门40的圆形中的θ方向和圆弧R方向划分。在区域40L中，子区域40L1和40L2交替设置(从而彼此不相邻)。同样，在区域40R中，子区域40R1和40R2交替设置。即，每个区域40L和40R被平均地划分成四个子区域，并且液晶快门40整体上被平均地划分成八个子区域。

因此，液晶快门40的区域40L和40R中的子区域40L1、40L2、40R1和40R2的划分形状并不限于上述放射状形状，也可以是同心形状。或者，放射状形状和同心形状可彼此组合。在此情形中，也可获得与上述第一实施方式和第一变形例的效果同样的效果。

<第三实施方式>

图16示出了根据本发明第三实施方式的摄像装置的整体构成(摄像装置2)。与根据第一实施方式的摄像装置1一样，摄像装置2获取摄像对象2的图像，并输出摄像数据Dout。摄像装置2包括摄像透镜11、液晶快门19(液晶快门)、摄像元件13、液晶快门驱动部14、摄像元件驱动部15和控制部16。但在本实施方式中，还设置有姿态检测部17和姿态信息处理部18，并且液晶快门驱动部14根据摄像装置2的姿态(具体地，照相机3或其壳体的姿态)来驱动液晶快门19。另外，在假定摄像装置2被收纳在壳体(图中未示出)中并且例如用作上述照相机3等的情况下进行说明。顺便提及，在此情形中，假定“姿态”是指摄像装置2在与摄像元件的光接收表面平行的平面中的倾斜状态(旋转状态)。在下文中，与前述第一实施方式的构成元件相同的构成元件使用相同的参考标号表示，并适当地省略其说明。

(液晶快门19的构成)

与根据前述第一实施方式的液晶快门12一样，液晶快门19被设置为根据摄像装置1中的液晶快门驱动部14的驱动来控制朝向摄像元件13传输的光束的透射率。另外，作为电极划分的结果，液晶快门19具有能够进行彼此不同的透射率控制的多个区域(在此情形中为四个区域)(与稍后所述的区域a1至a4对应的区域)。

但在本实施方式中，如前述第一实施方式中所述的偏光器中的区域划分并不是必须的，并且偏光器可被划分成区域，或者也可以不被划分成区域。在下文中，为简单起见，以偏光器不被划分成区域的情况(偏光器分别仅在一个方向上透过偏振光的情况)为例进行说明。

例如，如图17所示，液晶快门19具有在偏光器108A和检偏器107B之间被划分成四个放射状区域a1至a4(在此情形中，为方便起见，以标号“1”至“4”表示)的四部分分开的液晶19a。偏光器108A在一个方向上选择性地透过偏振光(例如，90°的方向或0°的方向)。检偏器107B在与偏光器108A正交的方向上选择性地透过偏振光(例如，0°的方向或90°的方向)。

(电极划分图案的示例)

图18(A)至图18(D)示出了液晶快门19的截面构造和电极划分图案的示例。这样，通过在基板101和106之间经由电极A和B密封液晶层104来形成四部分分开的液晶19a。与前述第一实施方式的电极102和105一样，电极A和B用于向液晶层104施加电压。液晶快门19(四部分分开的液晶19a)根据这些电极A和B的划分图案被划分成如上所述的四个区域a1至a4。

例如，在如图18(A)和图18(B)所示的电极划分图案中，电极A和B中只有一个被划分成四个子电极a至d，且另一个电极形成为面电极(未被划分的电极)。在此情形中，一个电极中的四个子电极a至d对应于四部分分开的液晶19a中的区域a1至a4。这样的电极划分图案便于电极A和B之间的取向。

或者，如图18(C)所示，电极A和B可分别被划分成两个子电极a和b，电极A中的子电极a和b可被布置为与电极B中的子电极a和b以预定的角度(例如，90°)偏移。也就是说，电极A和B可被布置为使得各电极A和B的划分方向彼此正交。在此情形中，对电极A和B中的一个的子电极a和b独立地施加电压(即，被设定为独立驱动电极)，对另一电极的子电极a和b施加彼此相同的电压(即，被设定为公共电极)。根据所需的视点方向，来确定这些电极A和B中的哪个被设定为独立驱动电极或者公共电极。例如，当在左右方向上进行快门切换时(将获得左视点图像和右视点图像)，执行如下电极驱动就足够了。即，电极B用作独立驱动电极，电极A用作公共电极。对电极A的子电极a和b施加彼此相同的公共电压(例如，维持在地电势)。对电极B的子电极a和b基于时分方式交替施加电压。这样，分别对应于电极B的子电极a和b的区域可被选择作为后述的单位区域。当采用这样的电极划分图案时，电极A和B可由相同的电极图案形成，并因此可在同一生产线上形成。

另外，如图18(D)所示，电极A和B可分别被划分成四个子电极a至d，电极A和B中的子电极可彼此相对(彼此面对)。当采用这样的电极划分图案时，可对四个区域a1至a4进行彼此完全独立的电压控制。这样，可通过执行所谓的公共反转方式的电压控制来降低所施加的电压值。

(姿态检测部17和姿态信息处理部18)

姿态检测部17具有检测整个摄像装置2的姿态的功能(具体地，测定姿态的信息的功能)，具体地，收纳摄像装置2的壳体的姿态(例如，壳体为图10所示的照相机3的壳体30，并在下文中作为“壳体30”来描述)。例如，能够检测角速度、角加速度等的传感器(诸如陀螺仪传感器等)可作为姿态检测部17的实例。这样，通过将姿态检测部17结合进例如摄像装置2中，可获得壳体30的姿态的信息(后述的信息DsO)。

姿态信息处理部18对姿态检测部17检测到的姿态信息进行预定的处理，并在处理后将姿态信息输出至控制部16。具体来说，姿态信息处理部18基于姿态检测部17中检测(测量)的姿态的信息来获得壳体30的倾斜角度(旋转角度)等，并检测(确定)壳体30的姿态。

(第三实施方式的作用和效果)

同样，在本实施方式中，与前述第一实施方式一样，液晶快门驱动部14对如上所述的液晶快门19的各区域进行打开和关闭之间的切换，从而摄像元件13基于各区域中所接收的光束获得摄像数据Dout。

(基于姿态信息的快门切换操作)

但在本实施方式中，按照下面的方法，根据壳体30的姿态执行快门切换操作，并获得摄像数据Dout。图19示出本实施方式中获得摄像数据的方法流程。这样，启动作为摄像装置2的照相机3(步骤S11)。然后，首先检测壳体30的姿态的信息(步骤S12)。具体来说，姿态检测部17测量壳体30的姿态的信息DsO(诸如角速度等的信息)，然后将信息DsO输出至姿态信息处理部18。姿态信息处理部18基于输入信息DsO获得壳体30的倾斜角度(旋转角度)等信息，并将壳体30的倾斜角度(旋转角度)等作为姿态信息Ds输出至控制部16。

然后，控制部16将预定的控制信号连同如上所述提供的姿态信息Ds一起输出至液晶快门驱动部14。液晶快门驱动部14根据姿态信息Ds和控制信号驱动液晶快门19。具体来说，液晶快门驱动部14基于姿态信息Ds在液晶快门19中选择(设定)要被打开和关闭的单位区域19L和19R，作为打开区域(透过区域)和关闭区域(阻断区域)(步骤S13)。

下面参照图20(A)至图20(F)对具体的快门切换操作进行说明。图20(A)示意性地表示照相机3(壳体30)处于参考姿态(0°姿态)的情况。壳体30的横轴(X轴)与水平方向一致。壳体30的纵轴(Y轴)与垂直方向一致。在这样的0°姿态的情况下(姿态信息Ds表示0°姿态的情况下)，液晶快门驱动部14在液晶快门19的四个区域a1到a4(“1”至“4”，该标号用于下文中的说明)中选择对应于期望的视点方向的单位区域19L和19R。例如，如图20(B)和图20(C)所示，当要获得左视点图像和右视点图像时，液晶快门驱动部14选择“3”和“4”作为单位区域19L，“1”和“2”作为单位区域19R。

另一方面，图20(D)示意性地表示照相机3(壳体30)处于90°姿态的情况。壳体30的X轴和Y轴从0°姿态倾斜(旋转)90°。在这样的90°姿态的情况下(姿态信息Ds表示90°姿态的情况下)，液晶快门驱动部14在液晶快门19的四个区域“1”至“4”中选择对应于期望的视点方向的单位区域19L和19R。例如，如图20(E)和图20(E)所示，当要获得左视点图像和右视点图像时，液晶快门驱动部14选择“2”和“3”作为单位区域19L，“4”和“1”作为单位区域19R。

然后，液晶快门驱动部14执行液晶快门19的时分方式驱动，使得在如上所述所选择的单位区域19L和19R中的每一个中执行打开状态和关闭状态之间的切换(步骤S14)。这样，摄像元件13在0°姿态和90°姿态的情况下均获得期望的视点图像(例如，左视点图像和右视点图像)的摄像数据Dout(步骤S15)。从而完成了摄像数据获取处理。

如上所述，在本实施方式中，液晶快门19被划分成四个区域a1至a4，液晶快门驱动部14在壳体30处于0°姿态的情况下以及在壳体30处于90°姿态的情况下从四个区域a1至a4选择对应于左视点方向和右视点方向的合适区域(单位区域19L和19R)，并且液晶快门驱动部14在这些区域中进行打开和关闭之间的切换。即，例如，无论壳体30处于参考姿态(0°姿态)的情况下还是在壳体30处于倾斜90°的姿态的情况下，都能够获得左视点图像和右视点图像。这对于摄像装置2被应用至经常以90°姿态拍摄的照相机等的情况尤其有用。因此，拍摄时的姿态不限制在一个方向上也能够获得期望的视点图像。

顺便提及，在前述第三实施方式中，描述了以下情形作为实例：对应于各左右视点方向的区域被选择作为单位区域19L和19R，并且在这两个左右区域中执行打开状态和关闭状态之间的切换。然而，除了对应于左右方向，区域还可以对应于上视点方向和下视点方向(图21(A)至图21(E)中的单位区域19U和19D)。

另外，以未进行偏振划分的偏光器被用作偏光器108A的情形作为示例进行了说明。然而，也可使用如前述第一实施方式中所述的进行了偏振划分的偏光器107A。这不仅提供了降低前述第三实施方式中的姿态限制的效果，还提供了消除前述第一实施方式中的偏振限制的效果，因此更加令人期望。

<第三变形例>

图22示出了根据前述第三实施方式的变形例(第三变形例)的液晶快门(液晶快门21)的示意性构造。与上述液晶快门12一样，液晶快门21控制朝向摄像装置1中的摄像元件13传输的光束的透射率。另外，与上述四部分分开的液晶快门19一样，作为电极划分的结果，液晶快门21具有能够进行彼此不同的透射率控制的多个区域。液晶快门21尤其适用于前述第三实施方式中的具有姿态检测机构的摄像装置2。

但是，在本变形例中，液晶快门21被划分成八个区域a1至a8。具体来说，液晶快门21具有在偏光器108A和检偏器107B之间被划分成八个区域a1至a8的八部分分开的液晶21a。如图23所示，通过在基板101和106之间经由电极A和B密封液晶层104来形成八部分分开的液晶21a。电极A和B中的一个或全部被划分成预定的电极图案。在此情形中，只有电极A被划分成八个子电极a至h，电极B为面电极。但是，与前述第三实施方式中一样，也可以只有电极B被划分成八个部分，或者电极A和B都被划分成八个部分。或者，电极A和B都被划分成四个部分，并且电极A和B的各自的子电极可被设置为以预定的角度彼此偏移。

这样的液晶快门21被用在上述摄像装置2中。从而，与前述第三实施方式一样，根据壳体30的姿态(基于姿态信息Ds)执行快门切换，并获得视点图像的摄像数据Dout。但在本变形例中，例如，可根据壳体30的三个姿态(0°、90°和45°)选择(设定)液晶快门21中的要被打开和关闭的单位区域21L和21R。

图24(A)示意性地表示照相机3(壳体30)处于参考姿态(0°姿态)的情况。在0°姿态的情况下(姿态信息Ds表示0°姿态的情况下)，液晶快门驱动部14在液晶快门21的八个区域a1至a8(“1”到“8”，该标号用于下文中的说明)中选择对应于期望的视点方向的单位区域21L和21R。例如，如图24(B)和图24(C)所示，当要获得左视点图像和右视点图像时，液晶快门驱动部14选择“5”至“8”作为单位区域21L，并选择“1”至“4”作为单位区域21R。

图24(D)示意性地表示照相机3(壳体30)处于90°姿态的情况。在这样的90°姿态的情况下(姿态信息Ds表示90°姿态的情况下)，液晶快门驱动部14在液晶快门21的八个区域“1”至“8”中选择对应于期望的视点方向的单位区域21L和21R。例如，如图24(E)和图24(F)所示，当要获得左视点图像和右视点图像时，液晶快门驱动部14选择“3”至“6”作为单位区域21L，并选择“7”、“8”、“1”和“2”作为单位区域21R。

图25(A)示意性地表示照相机3(壳体30)处于45°姿态的情况。壳体30的X轴和Y轴从0°姿态倾斜(旋转)45°。在这样的45°姿态的情况下(姿态信息Ds表示45°姿态的情况下)，液晶快门驱动部14在液晶快门21的八个区域“1”至“8”中选择对应于期望的视点方向的单位区域21L和21R。例如，如图25(B)和图25(C)所示，当要获得左视点图像和右视点图像时，液晶快门驱动部14选择“4”至“7”作为单位区域21L，并选择“8”、“1”、“2”和“3”作为单位区域21R。

如上所述，在本实施方式中，液晶快门21被划分成八个区域a1至a8，液晶快门驱动部14在照相机3(壳体30)处于0°姿态的情况下、照相机3(壳体30)处于90°姿态的情况下以及照相机3(壳体30)处于45°姿态的情况下从八个区域a1至a8选择对应于左视点方向和右视点方向的合适区域(单位区域21L和21R)，并且液晶快门驱动部14对这些区域执行打开和关闭之间的切换。即，例如，无论在壳体30处于作为参考姿态的0°姿态的情况下还是在壳体30处于倾斜90°或45°的姿态的情况下，都能够获得左视点图像和右视点图像。因此，拍摄时的姿态不限制在一个方向上也能够获得期望的视点图像。另外，通过与本变形例这样增加液晶快门21的划分数量，可以在更多的姿态(例如，不仅0°姿态和90°姿态，还可45°姿态等)的情况下获得期望的视点方向上的视点图像。

顺便提及，如图26(A)和图26(B)所示，尽管如上所述，对应于液晶快门21一侧的一半的四个区域可被选择作为要被打开或关闭的单位区域21L或21R，但也可选择少于四个区域(小于划分数量的一半)作为单位区域。

已通过例举实施方式和变形例描述了本发明。但本发明不限于这些实施方式等，而是可进行各种变形。例如，在前述实施方式等中，以通过将液晶快门中的左右两个区域放射状地或同心状地划分成相同的部分而形成子区域的情况作为示例进行了说明。但子区域的划分形状不限于此。例如，各区域可以以格子状的形式(以矩阵形式)被划分成子区域，并且，可交替形成透过第一偏振光的子区域和透过第二偏振光的子区域(例如，以棋盘的形式)。另外，这些区域不需要“被划分成相同的部分”。只要每个区域均具有可分别透过第一和第二偏振光的子区域，就可获得与本实施方式的效果同样的效果。另外，划分数量也不受限制。数量越大，偏振依赖性越容易降低。但是，当划分的数量增加时，期望通过前述第一实施方式中描述的电极划分来进行区域划分。可采用各种平板印刷术等执行子划分(细分)。另一方面，从处理的角度来看，难以增加偏光器和检偏器的划分数量。因此，从处理的角度来看，期望较少的划分数量。划分的最小数量为四个(左右各两个)。

另外，前述实施方式等中的偏光器和检偏器中的偏振光透过区域的偏振方向不限于上述偏振方向；根据液晶层驱动模式等可设定各种组合。另外，尽管第一和第二偏振光被描述为偏振方向彼此正交的偏振光，但偏振方向并不需要彼此正交。

另外，在前述实施方式等中，已将液晶快门的各区域被划分成分别透过第一和第二偏振光的两种子区域的情况作为示例。但是，子区域可包括选择性地透过其他偏振光分量的其他子区域。

另外，在前述实施方式等中描述的摄像装置中获得的视点图像可为静态图像或运动图像。在运动图像的情况下，对于要被驱动的液晶快门来说，基于时分方式在快门的各单位区域中交替执行打开状态和关闭状态之间的切换就足够了。

另外，尽管在前述实施方式中例举了液晶快门12中的一对电极102和105中的一个电极102被划分成多个子电极的示例作为电极划分的方法，但相对侧上的电极105也可被划分，或者两个电极都被划分。

另外，以在液晶快门的两个区域中执行打开和关闭之间的切换的情况作为示例对前述实施方式进行了说明。但执行切换的区域的数量不限于两个，也可以是三个以上。在这种情况下，例如，液晶快门的平面形状期望被划分成放射状形式或网格状形式。从而可获得三个以上的视差图像，并且因此可容易地获得期望视点处的视差图像。

另外，以使用所获得的两个视差图像进行立体视觉的情况作为示例对前述实施方式进行了说明。但所获得的两个视差图像也可用于其他用途。例如，当对两个视差图像进行立体匹配图像处理、并且获得视差图像之间的相位差时，基于该相位差可计算得到至摄像对象的距离。

Claims (16)

1.一种摄像装置，包括：

摄像透镜；

摄像元件，用于基于接收到的光获取摄像数据；

液晶快门，被划分成至少四个区域，所述液晶快门能够控制每个所述区域中朝向所述摄像元件传输的光束的透射率；

液晶快门驱动部，被配置为在所述液晶快门的各区域中进行透过和阻断之间的切换；以及

壳体，所述摄像透镜、所述摄像元件和所述液晶快门被收纳在所述壳体内，

其中，根据所述壳体的姿态，所述液晶快门驱动部在所述液晶快门的各区域中进行透过和阻断之间的切换。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括：

姿态检测部，被配置为检测所述壳体的姿态的姿态信息，

其中，所述液晶快门驱动部基于所述姿态检测部检测到的姿态信息驱动所述液晶快门。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门通过在一对电极之间密封液晶层而形成，并且

所述一对电极中的至少一个被划分成多个子电极。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，

其中，所述一对电极中的仅一个电极被划分成数量与所述液晶快门中所划分的区域的数量相同的子电极。

5.根据权利要求3所述的摄像装置，

其中，所述一对电极中的全部电极都被划分成数量与所述液晶快门中所划分的区域的数量相同的子电极，并且

所述子电极被设置为对应于所述液晶快门的各区域。

6.根据权利要求3所述的摄像装置，

其中，所述一对电极中的全部电极分别被划分成数量与所述液晶快门中所划分的区域的数量的一半相同的子电极，并且

所述一对电极中的彼此相对的子电极被设置为相对于彼此偏移。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门被放射状地划分成多个区域，

根据所述壳体的姿态，所述液晶快门驱动部在所述多个区域中选择彼此相邻的两个或更多个区域作为单位区域，在所述单位区域中执行相同的透射率控制，并且

所述液晶快门驱动部在各所述单位区域内进行透过和阻断之间的切换。

8.根据权利要求7所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门被放射状地划分成四个区域，并且

根据所述壳体的姿态，所述液晶快门驱动部在所述四个区域中选择彼此相邻的两个区域作为所述单位区域。

9.根据权利要求7所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门被放射状地划分成八个区域，并且

根据所述壳体的姿态，所述液晶快门驱动部在所述八个区域中选择彼此相邻的四个区域作为所述单位区域。

10.根据权利要求1所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门的所述多个区域分别具有用于选择性地透过第一偏振光的第一子区域和用于选择性地透过与所述第一偏振光的偏振方向不同的第二偏振光的第二子区域。

11.根据权利要求10所述的摄像装置，

其中，所述液晶快门具有密封在一对基板之间的液晶层、位于所述一对基板中的光入射侧基板上的第一偏光器以及位于所述一对基板中的光出射侧基板上的第二偏光器。

12.根据权利要求11所述的摄像装置，

其中，所述第一偏光器包括：

第一偏振光透过区域，对应于所述第一子区域，并且选择性地透过所述第一偏振光；以及

第二偏振光透过区域，对应于所述第二子区域，并且选择性地透过所述第二偏振光。

13.根据权利要求12所述的摄像装置，

其中，被配置为向所述液晶层施加电压的电极被设置在所述一对基板中的每一个上，并且

至少一个基板上的所述电极被划分为对应于所述第一子区域和所述第二子区域。

14.根据权利要求12所述的摄像装置，

其中，所述第二偏光器具有选择性地透过所述第一偏振光的第三偏振光透过区域和选择性地透过所述第二偏振光的第四偏振光透过区域，以对应于所述第一偏光器中的所述第一偏振光透过区域和所述第二偏振光透过区域的配置。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的摄像装置，

其中，在所述多个区域中的每一个中，平均地划分所述第一子区域和所述第二子区域。

16.根据权利要求15所述的摄像装置，

其中，在所述多个区域中的每一个中，设置多个所述第一子区域和多个所述第二子区域。

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