本發(fā)明涉及一種立體圖像拍攝裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)令人滿意的視差左/右分離的單目立體圖像拍攝裝置。

背景技術(shù)：
能夠顯示立體圖像的TV接收器已經(jīng)得到廣泛使用，并且存在如下跡象：能夠拍攝被攝體的立體圖像的數(shù)字相機(jī)(立體圖像拍攝裝置)正在普及。如例如在專利文獻(xiàn)1(參見下文)中所公開的，常規(guī)立體圖像拍攝裝置是雙目類型并且配備有在相機(jī)主體的前側(cè)上布置并且在水平方向上排列的兩個(gè)攝像透鏡系統(tǒng)。位于左側(cè)和右側(cè)(如從前側(cè)觀察的)上的攝影透鏡系統(tǒng)相應(yīng)地對(duì)應(yīng)于人類的右眼和左眼。左攝影透鏡系統(tǒng)和右攝影透鏡系統(tǒng)隔開約6.5cm，該距離為人類的左眼和右眼之間的平均距離。因?yàn)樽笱郾粩z體圖像和右眼被攝體圖像通過彼此隔開6.5cm的獨(dú)立的攝影透鏡系統(tǒng)拍攝，所以這樣的雙目立體圖像拍攝裝置能夠拍攝在視差的左/右分離程度上很高的被攝體圖像。然而，因?yàn)槭褂脙蓚€(gè)昂貴的攝影透鏡系統(tǒng)，所以雙目立體圖像拍攝裝置具有它們很昂貴的問題。鑒于以上情況，已經(jīng)提出了在專利文獻(xiàn)2中公開的單目立體圖像拍攝裝置(參見下文)。在配備有單各攝影透鏡系統(tǒng)的該立體圖像拍攝裝置中，來自被攝體并且由攝影透鏡系統(tǒng)聚焦的入射光通過使它經(jīng)過中繼透鏡而被轉(zhuǎn)換成平行光。如圖8所示，由中繼透鏡獲得的平行光1由包括彼此接觸并且形成直角的兩個(gè)鏡2和3的光分割鏡4分離成左光束和右光束，光分割鏡4包括彼此接觸并且形成直角的兩個(gè)鏡2和3。從鏡2反射的光由鏡5再次反射并且在圖像傳感器6上形成圖像。從鏡3反射的光由鏡7再次反射并且在圖像傳感器8上形成圖像。攝影透鏡系統(tǒng)布置在輸出平行光1的中繼透鏡的光入射側(cè)上。由于來自被攝體的入射光是左/右顛倒的，所以對(duì)應(yīng)于左眼和右眼的圖像相應(yīng)地形成在圖像傳感器6和8上。圖9示出在圖8所示的圖像傳感器6和8的左右方向上的入射角對(duì)靈敏度特性的圖形。由于由中繼透鏡從入射光獲得的平行光1由光分割鏡4劃分成兩個(gè)部分，如圖9所示，所以靈敏度分布TL相對(duì)于接收從鏡5反射的光的圖像傳感器6的入射角度向右偏移(如從相機(jī)側(cè)觀察的)。相反地，靈敏度分布TR相對(duì)于接收從鏡7反射的光的圖像傳感器8的入射角度向左偏移。通過將相應(yīng)地由其靈敏度分布在左右方向上偏移的圖像傳感器6和8所拍攝的圖像再現(xiàn)為左眼圖像和右眼圖像，能夠獲得使得能夠?qū)崿F(xiàn)被攝體的立體視覺的立體圖像。然而，如果對(duì)應(yīng)于視差的左右方向上的偏移不足，則不能通過再現(xiàn)左眼圖像和右眼圖像來獲得良好的立體圖像。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：JP-A-2008-187385專利文獻(xiàn)2：JP-A-2010-81580

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題上述雙目立體相機(jī)能夠產(chǎn)生充分的左右視差，因?yàn)樗鼈兣鋫溆斜舜烁糸_6.5cm的兩個(gè)攝影透鏡系統(tǒng)。另一方面，圖8所示的示例單目立體相機(jī)不能產(chǎn)生充分的左右視差。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠拍攝良好的立體圖像的單目立體圖像拍攝裝置。解決問題的手段問題的解決方案本發(fā)明的立體圖像拍攝裝置包括：?jiǎn)文繑z影透鏡；第一和第二固態(tài)成像設(shè)備，第一和第二固態(tài)成像設(shè)備經(jīng)由平行的攝影透鏡接收來自被攝體的入射光的一個(gè)部分和另一個(gè)部分；光分割部件，該光分割部件使用垂直于光軸延伸的邊界區(qū)域?qū)⑷肷涔夥指畛稍撊肷涔獾囊粋€(gè)部分和另一個(gè)部分，并且使得入射光的一個(gè)部分和另一個(gè)部分相應(yīng)地進(jìn)入第一和第二固態(tài)成像設(shè)備；視差分離部件，該視差分離部件防止入射光進(jìn)入邊界區(qū)域的部分進(jìn)入第一和第二固態(tài)成像設(shè)備；以及圖像處理單元，該圖像處理單元通過對(duì)第一和第二固態(tài)成像設(shè)備的相應(yīng)的輸出信號(hào)執(zhí)行圖像處理而產(chǎn)生被攝體的立體圖像數(shù)據(jù)。發(fā)明的有利效果根據(jù)本發(fā)明，由于阻斷了入射光的一部分，否則的話這部分將進(jìn)入包括用于視差分離的邊界線并且具有規(guī)定寬度的區(qū)域，所以能夠令人滿意地獲得視差的左/右分離，并且盡管裝置是單目類型，但是也能夠獲得能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的立體圖像數(shù)據(jù)。附圖說明圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的外觀的透視圖。圖2是示出圖1的立體圖像拍攝裝置的功能構(gòu)造的框圖。圖3是示出圖2所示的視差分離組件和光分割鏡。圖4是示出阻斷入射光的一部分的效果的圖形，否則的話這部分將照在分光邊界線及其周圍。圖5是在另一個(gè)實(shí)施例中使用的集成在一起的視差分離組件和光分割組件的透視圖。圖6示出在又一個(gè)實(shí)施例中使用的集成在一起的視差分離組件和光分割組件。圖7示出在進(jìn)一步的實(shí)施例中使用的光分割鏡。圖8示出常規(guī)單目立體圖像拍攝裝置。圖9示出在圖8所示的圖像傳感器6和8的左右方向上的入射角對(duì)靈敏度特性的圖形。具體實(shí)施方式在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能夠拍攝立體圖像的數(shù)字相機(jī)的透視圖。在數(shù)字相機(jī)10中，單目攝影透鏡12布置在矩形主體11的前側(cè)上。攝影透鏡12被提供在能夠縮回到主體11中的透鏡筒13中。主體11在右上拐角處被提供有快門釋放按鈕14。圖2是示出圖1的數(shù)字相機(jī)10的功能構(gòu)造的框圖。數(shù)字相機(jī)10配備有容納攝影透鏡12的透鏡筒13。除了攝影透鏡12之外，透鏡筒13還容納焦點(diǎn)調(diào)整透鏡、長(zhǎng)焦透鏡等。中繼透鏡21布置在透鏡筒13的后方。由攝影透鏡12等聚焦的入射光穿過中繼透鏡21并且由此被轉(zhuǎn)換成平行光22。視差分離組件23和光分割鏡24布置上在平行光22的光路上。在該實(shí)施例中，視差分離組件23(稍后詳細(xì)地描述)是液晶快門。光分割鏡24被構(gòu)造為使得兩個(gè)鏡25和26的前邊緣彼此接觸。優(yōu)選在視差分離組件23之前或之后布置用于控制f值的光圈。鏡25傾斜以使得其右手邊緣位于其左手邊緣的后面并且與平行光22形成角度45°，并且鏡26傾斜以使得其左手邊緣位于其右手邊緣的后面并且與平行光22形成角度45°。鏡25和26被彼此接合為使得它們的前邊緣彼此接觸。接合邊緣27垂直于圖1所示的主體11的底表面延伸。因此，平行光22的左半邊由鏡26上水平方向上向左反射，并且平行光22的右半邊由鏡25在水平方向上向右反射，且接合邊緣27充當(dāng)邊界線。鏡28與鏡25的反射表面稍微隔開從而與鏡25平行。從鏡28反射的光穿過聚焦透鏡29并且被成像在固態(tài)成像設(shè)備30的照相檢測(cè)表面上。同樣地，鏡31與鏡26的反射表面稍微隔開從而與鏡26平行。從鏡31反射的光穿過聚焦透鏡32并且被成像在固態(tài)成像設(shè)備33的照相檢測(cè)表面上。數(shù)字相機(jī)10的電控制系統(tǒng)配備有用于以統(tǒng)一的方式控制整個(gè)數(shù)字相機(jī)10的中心控制單元(CPU)40、用于從用戶接收操縱指令的操縱單元41(包括快門釋放按鈕14)、圖像處理單元42、用于將如由圖像處理單元42處理的圖像數(shù)據(jù)編碼成顯示數(shù)據(jù)的編碼器44、用于將顯示數(shù)據(jù)顯示在顯示單元45上的驅(qū)動(dòng)器46、主存儲(chǔ)器47、用于執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)器卡48的寫入/讀取控制的介質(zhì)控制單元49、以及將上述單元相互連接的總線50。模擬信號(hào)處理單元(AFE)34和35和模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器36和37相應(yīng)地連接至固態(tài)成像設(shè)備30和33。由固態(tài)成像設(shè)備30和33產(chǎn)生的圖像信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器36和37轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)被輸入到總線50。一對(duì)AFE34和35和一對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器36和37每一個(gè)可以被組合到單個(gè)單元中并且以切換的方式來使用。設(shè)備控制單元51連接到CPU40。根據(jù)來自CPU40的指令，設(shè)備控制單元51控制攝影透鏡12、焦點(diǎn)調(diào)整透鏡、和長(zhǎng)焦透鏡，并且還控制視差分離組件23、固態(tài)成像設(shè)備30和33、AFE34和35、以及A/D轉(zhuǎn)換器36和37。當(dāng)利用具有上述構(gòu)造的數(shù)字相機(jī)10拍攝被攝體的立體圖像時(shí)，固態(tài)成像設(shè)備30拍攝當(dāng)左眼看被攝體時(shí)將被識(shí)別的圖像，并且固態(tài)成像設(shè)備33拍攝當(dāng)右眼看被攝體時(shí)將被識(shí)別的圖像。這是因?yàn)椋缟纤觯捎趤碜员粩z體域的入射光通過攝影透鏡12的聚焦的結(jié)果，拍攝在左右方向和上下方向上顛倒的被攝體圖像。由固態(tài)成像設(shè)備30拍攝的圖像數(shù)據(jù)由主存儲(chǔ)器47接收，該圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受已知的圖像處理，諸如偏移校正、伽馬校正、和RGB/YC轉(zhuǎn)換，在圖像處理單元42中以JPEG格式被壓縮、并且被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器卡48中。同樣地，由固態(tài)成像設(shè)備33拍攝的圖像數(shù)據(jù)由主存儲(chǔ)器47接收，該圖像數(shù)據(jù)經(jīng)受上述已知的圖像處理，在圖像處理單元42中以JPEG格式被壓縮，并且被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器卡48。兩個(gè)圖像數(shù)據(jù)作為一對(duì)(左右)圖像數(shù)據(jù)以例如MPO格式被存儲(chǔ)，MPO格式是由相機(jī)與成像產(chǎn)品協(xié)會(huì)(CIPA)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)被攝體的左右圖像由固態(tài)成像設(shè)備30和33拍攝時(shí)，CPU40以下列方式經(jīng)由設(shè)備控制單元51控制視差分離組件23。圖3示出視差分離組件23和光分割鏡24。在該實(shí)施例中，視差分離組件23是液晶快門并且垂直于入射光的光軸被豎立。在液晶快門中，能夠使光入射表面的任意區(qū)域成為光非透射區(qū)域。在該實(shí)施例中，以光非透射區(qū)域61被形成為與兩個(gè)鏡25和26的前接合邊緣27的整個(gè)長(zhǎng)度(從頂端到底端)相對(duì)(即，覆蓋)的方式來構(gòu)造視差分離組件23。光非透射區(qū)域61被成形為類似在垂直方向上很長(zhǎng)的矩形，并且其中心垂直線與鏡25和26的前接合邊緣27相對(duì)。光非透射區(qū)域61的寬度x包括受到中心垂直線限制的同樣的左右寬度。因此，光非透射區(qū)域61完全打斷了平行光22(由中繼透鏡21從入射光獲得)的一部分，該部分在具有寬度x的區(qū)域中并且在垂直方向上充分延伸，并且否則的話該部分將朝鏡25和26的前接合邊緣27及其周圍行進(jìn)。因此，如圖4所示，上文參照?qǐng)D9所描述的靈敏度分布TL和TR的入射角0°附近的寬部分被切掉，由此，能夠增加由固態(tài)成像設(shè)備30和33拍攝的圖像之間的視差。以這種方式，視差分離組件23防止其入射角約為0°的光(即，否則的話將進(jìn)入以鏡25和26的前接合邊緣27為中心并且具有寬度x的區(qū)域中的光)照在固態(tài)成像設(shè)備30和33上。因此，當(dāng)左眼圖像和右眼圖像由右固態(tài)成像設(shè)備和左固態(tài)成像設(shè)備30和33拍攝并且被再現(xiàn)時(shí)，能夠獲得使得能夠?qū)崿F(xiàn)良好立體視覺的圖像數(shù)據(jù)。光非透射區(qū)域61的寬度x可以是固定值。然而，優(yōu)選可變地控制寬度x。例如，對(duì)于黑暗場(chǎng)景，減小寬度x以防止產(chǎn)生過度黑暗的圖像。對(duì)于明亮場(chǎng)景，增加寬度x。在攝影透鏡12具有短焦距的情況下，如在它是廣角透鏡的情況下，難以達(dá)到令人滿意的視差分離。因此，在這種情況下，將光非透射區(qū)域61的寬度x設(shè)置成大的以有助于視差分離。相反地，在焦距長(zhǎng)的情況下，如在長(zhǎng)焦透鏡的情況下，寬度x被設(shè)置得小。此外，光非透射區(qū)域61的寬度x可以考慮到f值而可變地受到控制。對(duì)于黑暗場(chǎng)景，f值在許多情況下被設(shè)置得小(寬孔徑)，對(duì)于明亮場(chǎng)景，f值被設(shè)置得大(窄孔徑)。相應(yīng)地設(shè)置光非透射區(qū)域61的寬度x；也就是，當(dāng)f值大時(shí)，將寬度x設(shè)置得大以增加視差分離，因?yàn)槟繕?biāo)場(chǎng)景明亮并且因此不會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降。在圖2和圖3的實(shí)施例中，視差分離組件23被布置在緊接在光分割鏡24(鏡25和26)的前面，以遮蔽光分割鏡24的光分割邊界線及其周圍。然而，視差分離組件23不需要總是布置在緊接在光分割鏡24的前面。光圈也被布置成靠近攝影透鏡12的使入射光聚焦的焦點(diǎn)，并且例如，視差分離組件23可以被布置成與該光圈相鄰。這還使得可以利用在面積上很小的液晶快門將入射光劃分成兩個(gè)相等的部分。圖5是在另一個(gè)實(shí)施例中使用的集成在一起的視差分離組件和光分割組件的透視圖。在該實(shí)施例中，使用電致變色鏡65和66代替圖3所示的相應(yīng)的鏡25和26，電致變色鏡65和66的反射率能夠電力地且部分地受到控制。鏡65和66被布置成使得它們的前邊緣彼此接觸，它們形成直角，并且前接合邊緣67垂直于入射光的光軸延伸。優(yōu)選地，將鏡65和66中的每一個(gè)的包括接合邊緣67并且具有寬度y的末端部分的反射率改變?yōu)?%(其他部分的反射率是100%)。其反射率被改變?yōu)?%的部分充當(dāng)該實(shí)施例的視差分離組件63。優(yōu)選的是，可以進(jìn)行測(cè)量以使得能夠?qū)崿F(xiàn)寬度y的可變控制。該實(shí)施例提供與通過中斷入射光的在具有規(guī)定寬度且沿著左/右光分割線(接合邊緣67)延伸的區(qū)域中的那部分而獲得的效果相同的效果，由此，以與參照?qǐng)D4所描述的相同的方式切掉在左右靈敏度分布TL和TR的入射角0°附近的寬部分。圖6的部分(a)是在又一個(gè)實(shí)施例中使用的集成在一起的視差分離組件和光分割組件的透視圖。該實(shí)施例與圖3的實(shí)施例的不同之處在于，使鏡25和26在水平方向上移位。在圖3的實(shí)施例中，鏡25和26的前邊緣彼此緊密接觸，而在該實(shí)施例中，間隙72被形成在它們之間。間隙72充當(dāng)視差分離組件。進(jìn)行測(cè)量以可變地控制間隙72的寬度。該結(jié)構(gòu)使得可以防止入射光的在沿著假想的左右光分割線延伸的區(qū)域中的那部分照在左右固態(tài)成像設(shè)備30和33上，由此以與上文參照?qǐng)D4所述的相同的方式令人滿意地獲得視差的左右分離。用于接收穿過間隙72的光的第三固態(tài)成像設(shè)備68可以被提供成如圖6部分(b)所示，在這種情況下，固態(tài)成像設(shè)備68能夠?qū)Ρ粩z體拍攝二維圖像。圖7示出在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中使用的光分割鏡。盡管在圖3的實(shí)施例中，鏡25和26被布置成使得它們的前邊緣彼此接觸并且它們形成直角，但是本發(fā)明并不限于這樣的情況。在圖7的實(shí)施例中，不使用鏡25，并且平行光22的右半邊由鏡25反射然后由鏡28反射、由聚焦透鏡29聚焦，并且成像在固態(tài)成像設(shè)備30上。使平行光22的左半邊直行、由聚焦透鏡32聚焦，并且成像在固態(tài)成像設(shè)備33上。鏡25的前邊緣27充當(dāng)用于視差的左右分離的邊界線，入射光的一部分由視差分離組件23中斷，否則的話該部分將進(jìn)入包括邊界線并且具有規(guī)定的寬度x的區(qū)域。因?yàn)槭÷早R26的反射光路，所以該實(shí)施例使得可以減小數(shù)字相機(jī)10的寬度。盡管在上述實(shí)施例中，入射光由一個(gè)或多個(gè)鏡分割成兩個(gè)部分(左部分和右部分)，但是用于將入射光分割成兩個(gè)部分(左部分和右部分)的光學(xué)部件并不限于一個(gè)或多個(gè)鏡，并且可以是諸如棱鏡的任何其它光學(xué)部件。此外，盡管在上述實(shí)施例中，從鏡28和31反射的光束被聚焦并且照在固態(tài)成像設(shè)備30和33上，但是另一個(gè)構(gòu)造是可能的，在該構(gòu)造中，省略鏡25和26，并且從鏡28和31反射的光束被聚焦并且照在固態(tài)成像設(shè)備30和33上。如上所述，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于包括：?jiǎn)文繑z影透鏡；第一和第二固態(tài)成像設(shè)備，該第一和第二固態(tài)成像設(shè)備經(jīng)由平行的攝影透鏡接收來自被攝體的入射光的一個(gè)部分和另一個(gè)部分；光分割部件，該光分割部件使用垂直于光軸延伸的邊界區(qū)域?qū)⑷肷涔夥指畛扇肷涔獾囊粋€(gè)部分和另一個(gè)部分，并且使得入射光的這一個(gè)部分和另一個(gè)部分相應(yīng)地進(jìn)入第一和第二固態(tài)成像設(shè)備；視差分離部件，該視差分離部件防止入射光的進(jìn)入邊界區(qū)域的部分進(jìn)入第一和第二固態(tài)成像設(shè)備；以及圖像處理單元，該圖像處理單元通過對(duì)第一和第二固態(tài)成像設(shè)備的相應(yīng)的輸出信號(hào)執(zhí)行圖像處理而產(chǎn)生被攝體的立體圖像數(shù)據(jù)。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于進(jìn)一步包括：控制邊界區(qū)域的寬度的控制單元。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于，控制單元根據(jù)攝像條件控制邊界區(qū)域的寬度。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于，隨著f值減小、攝像場(chǎng)景變得更亮或攝影透鏡的焦距減小，控制單元增加邊界區(qū)域的寬度，并且隨著所述f值增加、攝像場(chǎng)景變得更暗或攝影透鏡的焦距增加，控制單元減小邊界區(qū)域的寬度。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于，視差分離部件由布置在光分割部件前方的液晶快門來構(gòu)造，并且視差分離部件通過位于液晶快門的中心處的垂直條形光非透射區(qū)域來阻斷入射光的進(jìn)入邊界區(qū)域的部分。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于，光分割部件和視差分離部件被一體地形成，通過將兩個(gè)鏡布置成使得它們形成直角并且它們的前邊緣彼此接觸，來構(gòu)造光分割部件，并且通過可變地控制兩個(gè)鏡中的每一個(gè)的包括前邊緣并且具有規(guī)定寬度的部分的反射率來構(gòu)造視差分離部件。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于，光分割部件和視差分離部件被一體地形成，通過形成直角的兩個(gè)鏡來構(gòu)造光分割部件，并且視差分離部件由在兩個(gè)鏡之間的間隙構(gòu)造。并且，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的立體圖像拍攝裝置的特征在于進(jìn)一步包括：第三固態(tài)成像設(shè)備，該第三固態(tài)成像設(shè)備接收入射光的穿過兩個(gè)鏡之間的間隙的部分。根據(jù)上述實(shí)施例，由于入射光的一部分被阻斷，否則的話該部分將進(jìn)入包括用于視差分離的邊界線并且具有規(guī)定寬度的區(qū)域，所以能夠令人滿意地獲得視差的分離，并且盡管裝置的單目類型，但是也能夠獲得能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的立體圖像數(shù)據(jù)。工業(yè)實(shí)用性因?yàn)榧词共捎脝文繕?gòu)造，也能夠令人滿意地獲得視差的左/右分離，所以本發(fā)明在被應(yīng)用于低成本立體圖像拍攝裝置時(shí)是有用的。雖然已經(jīng)參照特定實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠作出各種改變和修改是顯而易見的。本申請(qǐng)是基于2011年3月2日提交的日本專利申請(qǐng)No.2011-45544，該專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用并入本文。附圖標(biāo)記列表10：數(shù)字相機(jī)(立體圖像拍攝裝置)11：矩形主體12：攝影透鏡13：透鏡筒21：中繼透鏡23、63：視差分離組件24：光分割鏡25、26：反射鏡27、67：前接合邊緣(用于視差分離的邊界)30、33：固態(tài)成像設(shè)備40：CPU42：圖像處理單元61：光非透射區(qū)域x：光非透射區(qū)域的寬度