JP3298905B2 - 立体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、被写体を立体
画像として見ることができるようにした立体撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、共通の被写体を左右２台のビ
デオカメラで撮影し、そのビデオカメラからの出力信号
を２台のモニタに供給して、これらモニタ上の光学画像
をハーフミラーで合成し、合成した光学画像を直交偏光
フィルタ眼鏡によって見ることにより、被写体による画
像を立体画像として見ることができるようにされた立体
カメラが提案されている。

【０００３】しかし、このような立体カメラは２台のビ
デオカメラが必須とされていることから構成が複雑にな
り、装置全体として比較的に大形・高価格になるので、
民生用、例えば、家庭用の立体撮像装置としては不適当
なものであった。

【０００４】この不都合を解消するために、本出願人
は、特開昭５９−３０３９０号公報に１台のビデオカメ
ラにより立体画像を得ることのできる技術を提案してい
る。以下、この技術によるカメラを、便宜上、プリズム
式立体カメラという。

【０００５】このプリズム式立体カメラは、１台のビデ
オカメラのレンズの前側に第１のプリズムを配置するよ
うにしたものである。上記第１のプリズムによって、共
通の被写体からの画像情報を有する光を２つの左右視差
を有する光に分離した後、上記レンズによって上記左右
視差を有する光学像を上記ビデオカメラの受像面上に結
像させる。そして、結像された光学像に基づく電気信号
による光学画像をモニタの画面上左右に表示させる。こ
の表示された光学画像を左右対称にプリズム素子が配置
された第２のプリズムを通して見る。この第２のプリズ
ムを通して見る際に、左側に表示された光学画像を左側
のプリズム素子を通して左目で見、一方、右側に表示さ
れた光学画像を右側のプリズム素子を通して右目で見る
ようにすることにより、立体画像を見ることができるよ
うにされた技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
プリズム式立体カメラでは、図２Ａに示すように、モニ
タ１上に表示された左右の光学画像２，３の中央部分４
で、例えば、幅ｄ１の光学画像の重なり部分が発生す
る。このため、第２のプリズムを通して見たときに重な
り部分を原因として、立体画像にも重なり部分が発生
し、画像が見ずらくなるとの問題がある。

【０００７】この問題を解決するために、上記従来のプ
リズム式立体カメラでは、上記第１のプリズムに遮光マ
スクを形成している。第１のプリズムに遮光マスクを形
成することにより、図２Ｂに示すように、画面の中央部
分４において光学画像が表示されない帯上の非画像部分
５ができて、左右の光学画像２，３の重なり部分を排除
することができ、良質の立体画像を見ることができる。

【０００８】ところが、被写体からの画像情報を有する
光の光量が小さくなったとき、言い換えれば、周囲が暗
くなったときには、上記受像面に入射される光量を大き
くするために、上記ビデオカメラの開口絞りを開くこと
が必要になる。開口絞りを開くと、図２Ｃに示すよう
に、図２Ａに比較して重なり部分の幅が広がった幅ｄ２
（ｄ２＞ｄ１）の重なり部分が中央部分４´に発生す
る。

【０００９】そこで、この開口絞りが開かれた状態に対
応させるため、はじめから、中央部分４´の幅ｄ２に対
応する幅の広い遮光マスクを上記第１のプリズムに形成
するようにすると、図２Ｄに示すように、画像の重なり
部分は非画像部分５´になる。

【００１０】しかしながら、このように幅広の遮光マス
クを上記第１のプリズムに形成した状態において、再び
周囲が明るくなって上記開口絞りが閉じられると、図２
Ｅに示すように、画面中央部分４´´の幅ｄ３（ｄ３＞
ｄ２）のようになってしまい、遮光マスクの幅に対応す
る非画像部分が非画像部分５´´に拡大して、左右の光
学画像２，３の画像表示面積が小さくなることから、こ
の左右の光学画像２，３に基づき、左右の目によって観
測される立体画像の面積が小さくなり、いわゆる立体感
が少なくなるという問題があった。

【００１１】これらの問題を解決するために、開口絞り
の絞り量に応じた幅の異なる遮光マスクが形成された第
１のプリズムを数種類用意することも考えられるが、周
囲の明るさに応じて交換する交換作業がきわめて煩雑に
なり、民生用、例えば、家庭用の立体撮像装置としては
不適当なものであるという問題が再発する。しかも、例
えば、昼用の遮光マスクが形成された第１のプリズムと
夜用の遮光マスクが形成された第１のプリズムを用意し
た場合であっても、昼用の遮光マスクが形成された第１
のプリズムを使用して撮影中にトンネルの中に進入した
場合等、急に入射光量が変わった場合には迅速に対応す
ることができないという問題があった。

【００１２】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、絞りが変化してもプリズムの遮光部の面積
を変える必要がなく、かつ立体画像の面積を比較的に大
きく保持することのできる立体撮像装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、下記の手段を備えた立体撮像装置を提供
する。即ち、被写体を立体画像として見ることができる
立体撮像装置において、上記被写体の情報を担持する入
射光を光軸の左右に分離して左右視差を有する２つの光
学画像を形成するプリズムと、上記２つの光学画像を相
互に隔離するために、上記プリズムの光軸を中心として
左右所定幅にわたり形成された遮光マスクと、上記プリ
ズムの後方に配置され、上記２つの光学画像を表す光を
集束するレンズとを備える光学系と、上記光学系からの
光を光電変換する個体撮像素子と、上記個体撮像素子へ
の光の蓄積時間を変えることにより個体撮像素子に蓄積
する上記光学画像の光量を調整する電子絞り回路と、を
備え、光学的絞りを使わずに上記電子絞り回路によって
光量を調節するようにしたことを特徴とする立体撮像装
置を提供する。

【００１４】

【作用】本発明立体撮像装置によれば、固体撮像装置２
０を構成するレンズ２１により、プリズム１１から入射
される左右視差を有する光を左右視差を有する光学像３
１Ｌ，３１Ｒとして固体撮像素子２２上に結像させるよ
うにするとともに、この固体撮像装置２０には、固体撮
像素子２２へ入射する光の蓄積時間を可変することによ
り入射光量を可変する電子式絞り３２が設けられている
ので、この電子式絞り３２により絞りが変化されても入
射光の光線束の断面積、言い換えれば、視野が変化しな
い。

【００１５】したがって、絞りが変化しても遮光部の面
積を変える必要がない一定面積の遮光部１３を有するプ
リズム１１を使用することができ、かつ立体画像の面積
を比較的に大きく保持することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明立体撮像装置の一実施例につい
て図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面
において、上述の図２Ａ〜図２Ｅに示したものと対応す
るものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略す
る。

【００１７】図１において、１０は被写体であり、この
被写体１０からの画像情報を有する光Ｌは、第１のプリ
ズム１１によって光軸１２に対して２つの左右視差を有
する光に分離される。第１のプリズム１１としては、図
１に示すように、断面が２等辺３角形を有するプリズム
あるいは断面が菱形のプリズム等を用いることができ
る。

【００１８】第１のプリズム１１には、光軸１２が通る
部分を含んで遮光部を形成するための幅ｗの遮光マスク
１３が形成されている。遮光マスク１３としてはクロム
の蒸着マスク等を用いることができる。

【００１９】第１のプリズム１１によって分離されて得
られた２つの左右視差を有する光は、固体撮像装置２０
を構成するレンズ２１に入射される。固体撮像装置２０
は、レンズ２１の他、インタライン形ＣＣＤ等の固体撮
像素子２２、信号処理回路２３、蓄積時間制御回路２
４、駆動回路２５、蓄積時間設定スイッチ２５およびシ
ステムコントローラ３５とを備えている。

【００２０】上記２つの左右視差を有する光はレンズ２
１によって収束されて２つの左右視差を有する光学像３
１Ｒ，３１Ｌとして固体撮像素子２２上に結像される。

【００２１】固体撮像装置２０には、上記固体撮像素子
２２に入射される入射光量を可変する電子式絞り３２が
設けられている。この電子式絞り３２は、固体撮像素子
２２とその駆動回路２５と蓄積時間制御回路２４とによ
って構成される。

【００２２】すなわち、例えば、固体撮像素子２２を構
成する各光電変換部に蓄えられた電荷のうち、所定の電
荷をテレビジョン信号の水平ブランキング期間に垂直Ｃ
ＣＤ、あるいはオーバフロードレインに掃きだして、そ
の後に上記光電変換部に上記左右視差を有する光学像３
１Ｒ，３１Ｌに対応する信号電荷を蓄積時間設定値Ｔｓ
（シャッタスピードに対応する）の間、蓄積するように
したものである。したがって、この電子絞り３２による
絞りによれば、固体撮像装置２０に入射される光Ｌの光
線束の断面積が変化することはない。言い換えれば、こ
の電子式絞りは、開口面積を変化する開口絞りではな
く、開口面積が一定で、受光光量を受光時間によって制
御する絞りだからである。

【００２３】蓄積時間設定値Ｔｓは蓄積時間設定スイッ
チ２５の設定値により手動的に、あるいは信号処理回路
２３からの受光光量に応じた信号により自動的にシステ
ムコントローラ３５によって制御することができる。こ
の電子式絞りの技術としては、例えば、本出願人の出願
による特開昭６４−２９０６７号公報に開示された技術
を挙げることができる。この技術には、受光時における
絞りの量を、それ以前に撮像した複数フィールドの平均
光強度により、自動的に決定する技術が開示されてい
る。なお、電子式絞りは、電子シャッタとして知られて
いる。

【００２４】固体撮像素子２２から出力される上記左右
視差を有する光学像３１Ｌ，３１Ｒに対応する信号電荷
は信号処理回路２３で、映像信号ＳＶに変換された後、
出力端子２６を通じてテレビジョン等の画像表示手段で
あるモニタ３６に供給される。

【００２５】モニタ３６の画面の前方には中央部にじゃ
ま板として機能する遮光マスク３７が形成された第２の
プリズム３８が配置されているので、立体画像を見よう
とする人は左右の目３９Ｌ，３９Ｒによりその第２のプ
リズム３８を通じてモニタ３６の画面に表示された左右
視差を有する光学画像２，３を見ることにより被写体１
０の立体画像を見ることができる。なお、第２のプリズ
ム３８を用いることなく、モニタ３６の画面に表示され
た左右視差を有する光学画像２，３のうち、左側の光学
画像２を左目３９Ｌにより右側の光学画像３を右目３９
Ｒによって見ることにより、同様に被写体１０の立体画
像を見ることができる。

【００２６】図１例において、遮光マスク１３の幅ｗ
は、モニタ３６上に表示された左右視差を有する光学画
像を、例えば、目３９Ｌ，３９Ｒによって、直接見たと
き（第２のプリズム３８は光路上から外しておく）に、
左右視差を有する光学画像２，３の中央部分における重
なり部分が無くなる最小幅に対応する幅に調整すればよ
い。重なり部分が無くなる最小幅を最小幅ｄ５とし、そ
の非画像部分を非画像部分３７として図示している。こ
の遮光マスク１３の幅ｗの調整は製造者側で調整するこ
とが可能であり、一般需要者は、このように最適状態に
調整された立体撮像装置により、第１のプリズム１１の
遮光マスク１３の幅ωを意識することなく、比較的に面
積の大きい立体画像を見ることができる。

【００２７】なお、図１において、第１のプリズム１
１、第２のプリズム３８は、その位置にプリズムを置く
ということを示すもので、形状、寸法、配置、方向、取
付方の詳細は個々の場合に応じて適宜決めることができ
る。以上、本発明の実施例について説明したが、この実
施例による立体撮像装置は、固体撮像素子２２へ入射す
る光の蓄積時間を変えることにより入射光量を変える電
子式絞り３２が設けられているので、絞りが変化されて
も入射光の光線束の断面積、換言すると、視野が変化し
ない。

【００２８】したがって、絞りが変化しても第１のプリ
ズム１１に形成される遮光マスク１３の幅ｗ、すなわち
遮光面積を変える必要がなくて、遮光マスク１３のつい
た第１のプリズム１１を周囲の明るさに応じて交換不要
な立体撮像装置を得ることができる。このため、従来の
技術の項で述べたような撮影中にトンネルの中に進入し
た場合等、急に入射光量が変わった場合でも、電子式絞
り３２による絞り量（蓄積時間）を変化させることで、
視野の比較的広い立体画像を得ることができる。

【００２９】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明立体撮像装
置によれば、固体撮像装置を構成するレンズにより、プ
リズムから入射される左右視差を有する光を左右視差を
有する光学像として固体撮像素子上に結像させるように
するとともに、この固体撮像装置には、固体撮像素子へ
入射する光の蓄積時間を可変することにより入射光量を
可変する電子式絞りが設けられている。このため、この
電子式絞りにより絞りが変化されても入射光の光線束の
断面積、言い換えれば、視野が変化しないという効果が
得られる。

【００３１】したがって、周囲光等に応じて絞りが変化
しても遮光部の面積を変える必要がないので一定面積の
遮光部を有するプリズムを使用することができるという
効果が得られる。また、立体画像の面積を比較的に大き
く保持することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体撮像装置の一実施例の構成を
示す線図である。

【図２】開口絞りと遮光マスクによる非画像部分等との
関係説明に供される線図である。

【符号の説明】

１０ 被写体 １１ プリズム １２ 光軸 １３ 遮光部 ２０ 固体撮像装置 ２２ 固体撮像素子 ３１Ｌ，３１Ｒ 光学像 ３２ 電子式絞り

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を立体画像として見ることができ
   る立体撮像装置において、 上記被写体の情報を担持する入射光を光軸の左右に分離
   して左右視差を有する２つの光学画像を形成するプリズ
   ムと、 上記２つの光学画像を相互に隔離するために、上記プリ
   ズムの光軸を中心として左右所定幅にわたり形成された
   遮光マスクと、 上記プリズムの後方に配置され、上記２つの光学画像を
   表す光を集束するレンズとを備える光学系と、 上記光学系からの光を光電変換する個体撮像素子と、 上記個体撮像素子への光の蓄積時間を変えることにより
   個体撮像素子に蓄積する上記光学画像の光量を調整する
   電子絞り回路と、を備え、 光学的絞りを使わずに上記電子絞り回路によって光量を
   調節するようにしたことを特徴とする立体撮像装置。