JP4293821B2

JP4293821B2 - Stereo imaging device

Info

Publication number: JP4293821B2
Application number: JP2003105541A
Authority: JP
Inventors: 篤史村上; 晶斉藤; 保大内
Original assignee: NHK MEDIA TECHNOLOGY, INC.
Current assignee: NHK MEDIA TECHNOLOGY, INC.
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004312545A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置とを用いて被写体を撮像し、その撮像した映像を見ることで立体視を可能にする立体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体撮像では、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を人の裸眼視状態の眼球間隔（以下、単に眼球間隔と言う）と同じにして撮像することが自然な立体視のために必要である。もし、光軸間隔が人の眼球間隔より狭いと立体感が乏しくなり、逆に、光軸間隔が人の眼球間隔より広いと、撮像された立体映像を見るとき、被写体がミニチュアセットのように見え、臨場感を損なう映像となる。
【０００３】
また、被写体を明るくかつ拡大して撮像するためには、口径の大きなレンズを使用することが必要であるが、口径が大きいためレンズを人の眼球間隔と同じ間隔に配置することは困難であつた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上から、自然で効果的な立体撮像のためには、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を人の眼球間隔と同じにすることに加えて、口径の大きなレンズを使用して撮像することが必要であり、従って、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔が人の眼球間隔になるように撮像装置を並列配置することは困難であった。
【０００５】
また、被写体がきわめて小さい場合、違和感のない撮像された立体映像を得るためには左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を近づけて撮像する必要があるが、従来の立体撮像装置では、レンズや撮像装置の筐体が邪魔になり、被写体に近づいて撮像（接写）することができなかった。
しかし、この種の問題を議論した文献は見当たらない。
【０００６】
本発明の目的は、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を、レンズ及び撮像装置の制約がある場合であっても、人の眼球間隔と同じに配置したのと同等の効果を生じ、違和感のない立体映像を撮像できるように適切に構成した立体撮像装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明立体撮像装置は、被写体からの撮像光を、少なくとも１個のハーフミラーを用いて左眼用撮像光と右眼用撮像光とに分離してそれぞれ左眼用撮装置と右眼用撮像装置とに導くように構成した立体撮像装置であって、前記左眼用撮装置または前記右眼用撮像装置は、有効映像面の長辺の側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明立体撮像装置は、被写体からの撮像光を左眼用撮像光と右眼用撮像光とに分離するに際しては、左眼用撮像光と右眼用撮像光の各光軸間の間隔と輻輳角を調整するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明立体撮像装置の第１の実施形態を示している。
本実施形態は、被写体からの撮像光を左眼用撮像装置と右眼用撮像装置に導くために、１個のハーフミラーと１個の全反射ミラーとを用いて構成したものである。
また、本実施形態（第１の実施形態）では、ハーフミラーで反射された撮像光を撮像する左眼用撮像装置または右眼用撮像装置は、有効映像面の短辺の側に配置されている。
【００１３】
なお、図１（ａ）は本実施形態による立体撮像装置を上方から見下ろし、また、図１（ｂ）は本実施形態による立体撮像装置を後ろ側から見たときの各構成要素の配置を示している。ただし、図１（ｂ）ではハーフミラーと全反射ミラーは省略して示していない。
図１（ａ），（ｂ）において、１はハーフミラー、２は全反射ミラー、３左眼用撮像装置のレンズ、４は右眼用撮像装置のレンズ、５は左眼用撮像装置、および６は右眼用撮像装置である。
【００１４】
動作につき説明する。
図１（ａ）において、破線にて示す被写体からの撮像光ａはハーフミラー１に入射され、撮像光ｂとｃに分離され、分離された撮像光ｂは左眼用撮像装置のレンズ３に入射される。また、分離された撮像光ｃは、全反射ミラー２で全反射され右眼用撮像装置のレンズ４に入射される。
【００１５】
左眼用撮像装置のレンズ３に入射された撮像光ｂは同レンズにより左眼用撮像装置５の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。同様に、右眼用撮像装置のレンズ４に入射された撮像光ｃは同レンズにより左眼用撮像装置６の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。
【００１６】
なお、立体撮像して得られた映像の立体感は、被写体中の主たる対象物の立体感のほか、その対象物の周囲や前後にある物体の立体感のバランスで成り立っている。立体映像の撮像に際しては、画面の構成、演出表現により映像としての立体感、自然感を調整するために輻輳角を微妙に調整して立体効果を作りだしている。このため、輻輳角が調整できるということは、以下に説明する光軸間隔の調整とともに立体撮像装置に必要な機能である。
【００１７】
図１（ａ）において、被写体からの撮像光ａは１つの破線で示され、左眼用と右眼用の撮像光が完全に重なっているように見えるが、実際には、図２に示すように、左眼用と右眼用の撮像光の各光軸は輻輳角θを挟んで対象物の一点からそれぞれ発生している。輻輳角θの調整は、本実施形態（第１の実施形態）の場合、図示のように、全反射ミラー２の傾きを微小角度変化させて行う。
【００１８】
立体テレビ番組の制作に際し、従来のように、２台のテレビカメラを近接配置して制作するものとすると、口径の大きいレンズや撮像装置の筐体が邪魔をして（上方から見下ろした図である、図１（ａ）参照）、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔が人の眼球間隔になるように２台のテレビカメラを配置することは困難である。
【００１９】
これに対し、本発明では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ハーフミラー１で被写体からの撮像光ａを２つに分離し、分離した一方の撮像光を左眼用撮像装置のレンズ３に入射させ、また、分離した他方の撮像光を全反射ミラー２で全反射させて右眼用撮像装置のレンズ４に入射させるようにしたことにより、左眼用撮像装置５と右眼用撮像装置６に導かれる撮像光の間隔（撮像装置５，６を並列配置したときの光軸間隔と等価であるので、以下では、これも光軸間隔と言う）を人の眼球間隔にすることが可能になる。
【００２０】
また、図１（ａ）に示すように、一方のレンズと撮像装置（この場合、右眼用撮像装置のレンズ４と右眼用撮像装置６）を矢印方向に微小長移動させることにより、左眼用撮像装置５と右眼用撮像装置６の光軸間隔が人の眼球間隔より広い間隔から狭い間隔まで変化して、巨人のような眼球間隔の広い撮像条件から虫のように眼球間隔の狭い視点まで立体視効果を可変設定することができ、その結果、人が被写体を見るのと同様の自然な立体映像（光軸間隔が人の眼球間隔に等しいとき）から疑似的な視点（光軸間隔を人の眼球間隔からあえて変えたとき）までの立体撮像が可能となり、立体映像の制作範囲を飛躍的に拡大することができる。
【００２１】
なお、図１（ａ）に示す例では、左眼用撮像装置５と右眼用撮像装置６の光軸間隔を変化させることにより立体視効果を可変設定したが、これは、他の方法、例えば、ハーフミラー１の設置位置を変えても（このとき、全反射ミラー２の設置位置も変えることは言うまでもない）同様に立体視効果を変えることができる。
【００２２】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明立体撮像装置の第２の実施形態を示している。
本実施形態（第２の実施形態）は、第１の実施形態が１個のハーフミラーと１個の全反射ミラーを用いて被写体からの撮像光を左眼用撮像装置と右眼用撮像装置に導いていたのに対し、１個のハーフミラーのみで被写体からの撮像光を左眼用撮像装置と右眼用撮像装置に導くようにした実施形態である。
【００２３】
また、本実施形態では、１個のハーフミラーで被写体からの撮像光を分離してそのまま左眼用撮像装置と右眼用撮像装置に導くようにするため、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置は各光軸の方向を互いに直交させた配置となっている。
また、本実施形態でも、ハーフミラーで反射された撮像光を撮像する左眼用撮像装置または右眼用撮像装置は、第１の実施形態と同様、有効映像面の短辺の側に配置されている。
【００２４】
なお、図３（ａ）は本実施形態による立体撮像装置を上方から見下ろし、また、図３（ｂ）は本実施形態による立体撮像装置を後ろ側から見たときの各構成要素の配置を示している。ここでも、図３（ｂ）ではハーフミラーは省略して示していない。
また、図３（ａ），（ｂ）においても、図１（ａ），（ｂ）におけると同じ構成要素には同一の符号を付して示している。
【００２５】
動作につき説明する。
図３（ａ）において、破線にて示す被写体からの撮像光ａはハーフミラー１に入射され、撮像光ｂとｃに分離され、分離された撮像光ｂは左眼用撮像装置のレンズ３に入射される。また、分離された撮像光ｃは右眼用撮像装置のレンズ４に入射される。
【００２６】
左眼用撮像装置のレンズ３に入射された撮像光ｂは同レンズにより左眼用撮像装置５の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。同様に、右眼用撮像装置のレンズ４に入射された撮像光ｃは同レンズにより左眼用撮像装置６の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。
なお、本実施形態において輻輳角を調整するには、ハーフミラー１の傾きを微小角度変化させて行う。
【００２７】
左眼用撮像装置６の固体撮像素子等の撮像面に結像された光像は、ハーフミラー１によって反射された光像であるため、被写体の左右が反転している。このため、通常のテレビ走査と異なって、右から左方向への水平走査を行って電気信号を読み出す。
また、別の方法として、左右反転した映像信号が出力された後、一旦フレームメモリに記憶させ読み出し順序を変えるなど、回路処理で左右反転しない映像信号を得るようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態においても、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を人の眼球間隔にすることが可能である。
また、図３（ａ）に示すように、一方のレンズと撮像装置（この場合、右眼用撮像装置のレンズ４と右眼用撮像装置６）を矢印方向に微小長移動させることにより、左眼用撮像装置５と右眼用撮像装置６の光軸間隔が人の眼球間隔より広い間隔から狭い間隔まで変化し、その結果、人が被写体を見るのと同様な自然な立体映像（光軸間隔が人の眼球間隔に等しいとき）から疑似的な視点（光軸間隔を人の眼球間隔からあえて変えたとき）までの立体撮像が可能となり、立体映像の制作範囲を飛躍的に拡大することができる。
なお、図３（ａ）に示す例では、右眼用撮像装置のレンズ４と右眼用撮像装置６を矢印方向に微小長移動させることにより立体視効果を可変設定したが、これは、他の方法、例えば、ハーフミラー１の設置位置を変えても同様に立体視効果を変えることができる。
【００２９】
以上説明した第１、第２の実施形態はともに、ハーフミラーで反射された撮像光（第１の実施形態では、さらに全反射ミラー２を経由した撮像光）を撮像する左眼用撮像装置または右眼用撮像装置は、有効映像面の短辺の側に配置した本発明立体撮像装置の実施形態である。
【００３０】
これに対し、以下に説明する本発明立体撮像装置の第３の実施形態では、ハーフミラーで反射された撮像光を撮像する左眼用撮像装置または右眼用撮像装置は、有効映像面の長辺の側に配置されているように構成されている。この構成は、特に、ハイビジョンのように横長テレビの立体像の撮像に有利な構成である。
【００３１】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明立体撮像装置の第３の実施形態を示している。
本実施形態（第３の実施形態）でも、被写体からの撮像光を左眼用撮像装置と右眼用撮像装置に導くために、１個のハーフミラーのみを用いて構成している。
また、本実施形態では、ハーフミラーで反射された撮像光を撮像する左眼用撮像装置または右眼用撮像装置は、有効映像面の長辺の側に配置されている。
【００３２】
なお、図４（ａ）は本実施形態による立体撮像装置を上方から見下ろし、また、図４（ｂ）は本実施形態による立体撮像装置を側面から見たときの各構成要素の配置を示している。ただし、図４（ａ）ではハーフミラーは省略して示していない。
また、図４（ａ），（ｂ）においても、図１（ａ），（ｂ）におけると同じ構成要素には同一の符号を付して示している。
【００３３】
動作につき説明する。
図４（ａ），（ｂ）において、破線にて示す被写体からの撮像光ａ，ａ′はハーフミラー１に入射され、撮像光ａはハーフミラー１を透過して撮像光ｂとなり左眼用撮像装置のレンズ３に入射される。また、撮像光ａ′はハーフミラー１で反射され撮像光ｃとなり右眼用撮像装置のレンズ４に入射される。
【００３４】
左眼用撮像装置のレンズ３に入射された撮像光ｂは同レンズにより左眼用撮像装置５の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。同様に、右眼用撮像装置のレンズ４に入射された撮像光ｃは同レンズにより左眼用撮像装置６の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換される。
なお、本実施形態において輻輳角を調整するには、図４（ｂ）においてハーフミラー１を同ミラーの回転軸とみなしたとき、同ミラーを回転軸を中心に微小角回転させて行う。
【００３５】
右眼用撮像装置６の固体撮像素子等の撮像面に結像された光像は、ハーフミラー１によって反射された光像であるため、上述した第２の実施形態の場合と同様、被写体の左右が反転している。これに対しては第２の実施形態で施したのと同じ対策を施せばよい。
なお、右眼用撮像装置６の配置の仕方によっては被写体の上下が反転するが、反転しない向きの配置を選ぶことでこの問題は解決される。
【００３６】
本実施形態においても、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を人の眼球間隔にすることが可能である。
また、図４（ａ）に示すように、左右眼のうち一方のレンズと撮像装置（この場合、右眼用撮像装置のレンズ４と右眼用撮像装置６）を矢印方向に微小長移動させることにより、左眼用撮像装置５と右眼用撮像装置６の光軸間隔が人の眼球間隔より広い間隔から狭い間隔まで変化し、その結果、人が被写体を見るのと同様な自然な立体映像（光軸間隔が人の眼球間隔に等しいとき）から疑似的な視点（光軸間隔を人の眼球間隔からあえて変えたとき）までの立体撮像が可能となり、立体映像の制作範囲を飛躍的に拡大することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態（第３の実施形態）と第２の実施形態とを比較する。
一般に、広角撮像や被写体に接近して撮像する場合、口径の大きい固定またはズームの広角レンズを使用するが、使用する左眼用および右眼用撮像装置のレンズが互いに他方のレンズの縁を撮像していまい、見切れが発生する。
【００３８】
図５（ａ），（ｂ）は、見切れが発生しない撮像範囲を、第２の実施形態の場合と本実施形態（第３の実施形態）の場合とについてそれぞれ示している。
第２の実施形態の場合を示す図５（ａ）において、符号４は、図３（ａ）に示す右眼用撮像装置のレンズ４を示し、このレンズ４の左端に接する円に内接する矩形を限度としてしか撮像することができない。もし、これより広範囲の被写体を撮像しようとするとレンズ４の端部が撮像映像の右の部分に写し込まれて、見切れが生じてしまうからである。
【００３９】
第３の実施形態の場合を示す図５（ｂ）において、符号４は、図４（ｂ）に示す右眼用撮像装置のレンズ４を示し、第２の実施形態の場合と同じ口径の固定またはズームの広角レンズを使用するにしても、レンズの端部を撮像映像の上側（または、下側）に配置する限り見切れは生じない。従って、第３の実施形態の場合には、第２の実施形態の場合に比べて撮像範囲が大きくなる。
【００４０】
これは、テレビ映像の縦横比がＮＴＳＣ標準方式で３：４、ハイビジョンで９：１６いうように、縦方向の撮像範囲が横方向のそれに比べて小さいということに起因し、縦横比が小さいほどレンズ４の端部を撮像映像の上辺（構造によっては、下辺）に接近させることが可能になるため、従って、口径の大きい固定またはズームの広角レンズを使用し、被写体により接近して撮像を行うことが可能になる。
【００４１】
なお、第３の実施形態の場合、図４（ａ），（ｂ）に、被写体からの撮像光が破線ａ，ａ′で２本示されているのは、撮像光ａがハーフミラーを透過して撮像光ｂ、撮像光ａ′がハーフミラーで反射して撮像光ｃとなってそれぞれ左眼用、右眼用映像を生成するものであることを意味している。破線ａ，ａ′で示される被写体からの撮像光は、被写体上の同一点から発生している輻輳角をもった撮像光で完全な平行光線ではない。すなわち、破線ａ，ａ′の間隔が人の眼球間隔に対応しているものであることを意味している。
【００４２】
また、図５（ｂ）において、右眼用撮像装置のレンズ４が撮像映像（撮像範囲）の上辺の中央に位置しないで、若干右方にずれているのも同じ理由からである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、被写体からの撮像光を少なくとも１個のハーフミラーを用いて左眼用と右眼用の撮像光とに分離してそれぞれ左眼用撮像装置と右眼用撮像装置とに導くようにしたことにより、左眼用撮像装置と右眼用撮像装置の光軸間隔を人の眼球間隔にすることが可能になる。
【００４４】
また、本発明の第３の実施形態によれば、テレビ映像の水平方向の長さが垂直方向の長さに比べて長い（ＮＴＳＣ標準方式で縦横比３：４、ハイビジョンで縦横比９：１６）ことから、レンズの見切れが出にくくなり、広角撮像が可能になる。
【００４５】
また、本発明の第３の実施形態によれば、上下方向に左、右眼用撮像装置を配置しているため、同一撮像範囲ではハーフミラーを小さくすることができ、これにより立体撮像装置の小型化が可能になる。
【００４６】
さらにまた、本発明の第３の実施形態によれば、第２の実施形態に比べ、光軸を立体撮像装置の中心に設定することができ、カメラのパン軸と撮像中心を同一にすることができる。また、同じく、第３の実施形態のものは、カメラの重量中心と光軸中心を合わせることが容易であり、これにより、カメラバランスが改善され、カメラ操作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明立体撮像装置の第１の実施形態を示している。
【図２】本発明立体撮像装置の第１の実施形態の場合における輻輳角θの調整の仕方を示している。
【図３】本発明立体撮像装置の第２の実施形態を示している。
【図４】本発明立体撮像装置の第３の実施形態を示している。
【図５】見切れが発生しない撮像範囲を、第２の実施形態の場合と第３の実施形態の場合とについて示している。
【符号の説明】
１ハーフミラー
２全反射ミラー
３左眼用撮像装置のレンズ
４右眼用撮像装置のレンズ
５左眼用撮像装置
６右眼用撮像装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus that enables stereoscopic viewing by imaging a subject using a left-eye imaging apparatus and a right-eye imaging apparatus and viewing the captured video.
[0002]
[Prior art]
In stereoscopic imaging, it is a natural stereoscopic vision to capture images with the optical axis interval between the left-eye imaging device and the right-eye imaging device set to be the same as the eyeball interval in a human naked eye state (hereinafter simply referred to as the eyeball interval). Is necessary for. If the optical axis interval is narrower than the human eyeball interval, the stereoscopic effect will be poor, and conversely if the optical axis interval is wider than the human eyeball interval, the subject will look like a miniature set when viewing the captured 3D image. It will be a video that looks and impairs the sense of reality.
[0003]
In addition, in order to capture an image of a subject brightly and enlarged, it is necessary to use a lens having a large aperture. However, because the aperture is large, it is difficult to arrange the lenses at the same interval as the human eyeball interval. It was.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
From the above, for natural and effective stereoscopic imaging, in addition to making the optical axis interval of the left eye imaging device and right eye imaging device the same as the human eyeball interval, a lens with a large aperture is used. Therefore, it is difficult to arrange the imaging devices in parallel so that the optical axis interval between the left-eye imaging device and the right-eye imaging device is the human eyeball interval.
[0005]
In addition, when the subject is extremely small, in order to obtain a sensed stereoscopic image, it is necessary to capture images with the optical axis distance between the left-eye imaging device and the right-eye imaging device close to each other. In the apparatus, the lens and the housing of the imaging device are in the way, and it is impossible to take an image (close-up) by approaching the subject.
However, there is no literature that discusses this type of problem.
[0006]
The object of the present invention is equivalent to the arrangement of the optical axis interval of the left-eye imaging device and the right-eye imaging device equal to the human eyeball interval even when there are restrictions on the lens and the imaging device. It is an object of the present invention to provide a stereoscopic imaging apparatus that is appropriately configured so as to be able to capture an effect and to capture a stereoscopic video without a sense of incongruity.
[0007]
In order to achieve the above object, the stereoscopic imaging device of the present invention separates imaging light from a subject into left-eye imaging light and right-eye imaging light using at least one half mirror, respectively. A stereoscopic imaging device configured to be guided to an imaging device and a right-eye imaging device , wherein the left-eye imaging device or the right-eye imaging device is disposed on a long side of an effective image plane it is characterized in that there.
[0011]
In addition, the stereoscopic imaging device according to the present invention separates the imaging light from the subject into the imaging light for the left eye and the imaging light for the right eye, between the optical axes of the imaging light for the left eye and the imaging light for the right eye. It is characterized by adjusting the interval and the convergence angle.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings.
1A and 1B show a first embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention.
In this embodiment, one half mirror and one total reflection mirror are used to guide imaging light from a subject to the left-eye imaging device and the right-eye imaging device.
In the present embodiment (the first embodiment), the left-eye imaging device or the right-eye imaging device that captures the imaging light reflected by the half mirror is arranged on the short side of the effective image plane. Yes.
[0013]
1A is a top view of the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment, and FIG. 1B is an arrangement of components when the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment is viewed from the rear side. ing. However, in FIG. 1B, the half mirror and the total reflection mirror are not shown.
1A and 1B, 1 is a half mirror, 2 is a total reflection mirror, 3 is a lens of an imaging device for the left eye, 4 is a lens of an imaging device for the right eye, 5 is an imaging device for the left eye, and Reference numeral 6 denotes an imaging device for the right eye.
[0014]
The operation will be described.
In FIG. 1A, imaging light a from a subject indicated by a broken line enters a half mirror 1 and is separated into imaging light b and c. The separated imaging light b is applied to the lens 3 of the left-eye imaging device. Incident. The separated imaging light c is totally reflected by the total reflection mirror 2 and is incident on the lens 4 of the right-eye imaging device.
[0015]
The imaging light b incident on the lens 3 of the left-eye imaging device is imaged on the imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 5 by the lens and is photoelectrically converted. Similarly, the imaging light c incident on the lens 4 of the right-eye imaging device is imaged and photoelectrically converted by the lens on an imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 6.
[0016]
Note that the stereoscopic effect of an image obtained by stereoscopic imaging is based on the balance of the stereoscopic effect of the main object in the subject and the stereoscopic effect of objects around and around the object. When capturing a 3D image, a 3D effect is created by finely adjusting the angle of convergence in order to adjust the 3D effect and natural feeling of the image by the screen structure and production expression. For this reason, the ability to adjust the convergence angle is a function necessary for the stereoscopic imaging apparatus together with the adjustment of the optical axis interval described below.
[0017]
In FIG. 1A, the imaging light a from the subject is indicated by one broken line, and the imaging light for the left eye and the right eye seem to be completely overlapped. As described above, the optical axes of the imaging light for the left eye and the right eye are respectively generated from one point of the object with the convergence angle θ interposed therebetween. In the case of the present embodiment (first embodiment), the convergence angle θ is adjusted by changing the inclination of the total reflection mirror 2 by a minute angle as illustrated.
[0018]
When producing a 3D TV program, if two TV cameras are placed close to each other as in the past, the lens with a large aperture and the housing of the image pickup device are in the way (as seen from above). It is difficult to arrange two television cameras so that the optical axis interval between the left-eye imaging device and the right-eye imaging device is equal to the human eyeball interval.
[0019]
In contrast, in the present invention, as shown in FIGS. 1A and 1B, the half mirror 1 separates the imaging light a from the subject into two, and the separated one imaging light is imaged for the left eye. By making the other imaging light incident on the lens 3 of the apparatus and totally reflected by the total reflection mirror 2 to be incident on the lens 4 of the right-eye imaging apparatus, The interval between the imaging lights guided to the right-eye imaging device 6 (this is equivalent to the optical axis interval when the imaging devices 5 and 6 are arranged in parallel, and is hereinafter also referred to as the optical axis interval). It becomes possible to.
[0020]
Also, as shown in FIG. 1 (a), one lens and the imaging device (in this case, the lens 4 of the right-eye imaging device and the right-eye imaging device 6) are moved minutely in the direction of the arrow to the left. The optical axis interval of the eye imaging device 5 and the right eye imaging device 6 changes from a wider interval to a narrower interval than the human eyeball interval, so that the interval between the eyeballs can be changed like an insect from an imaging condition with a wide eyeball interval like a giant. The stereoscopic effect can be variably set to a narrow viewpoint, and as a result, a pseudo viewpoint (light) can be obtained from a natural stereoscopic image (when the optical axis interval is equal to the human eyeball interval), which is the same as when a person sees the subject. 3D imaging (when the axis interval is changed from the human eyeball interval) can be greatly expanded, and the production range of stereoscopic images can be dramatically expanded.
[0021]
In the example shown in FIG. 1A, the stereoscopic effect is variably set by changing the optical axis interval between the left-eye imaging device 5 and the right-eye imaging device 6. For example, even if the installation position of the half mirror 1 is changed (in this case, needless to say, the installation position of the total reflection mirror 2 is also changed), the stereoscopic effect can be changed similarly.
[0022]
3 (a) and 3 (b) show a second embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention.
In the present embodiment (second embodiment), the first embodiment uses an imaging device for the left eye and an imaging device for the right eye to capture imaging light from the subject using one half mirror and one total reflection mirror. In this embodiment, the imaging light from the subject is guided to the left-eye imaging device and the right-eye imaging device with only one half mirror.
[0023]
In the present embodiment, the imaging light for the left eye and the imaging device for the right eye are separated in such a manner that the imaging light from the subject is separated by one half mirror and guided to the imaging device for the left eye and the imaging device for the right eye. The imaging device is arranged such that the directions of the optical axes are orthogonal to each other.
Also in this embodiment, the left-eye imaging device or the right-eye imaging device that captures the imaging light reflected by the half mirror is arranged on the short side of the effective image plane, as in the first embodiment. ing.
[0024]
3A is a top view of the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3B is an arrangement of components when the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment is viewed from the rear side. ing. Again, the half mirror is not shown in FIG. 3B.
3A and 3B, the same components as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals.
[0025]
The operation will be described.
In FIG. 3A, imaging light a from a subject indicated by a broken line is incident on the half mirror 1 and separated into imaging light b and c, and the separated imaging light b is applied to the lens 3 of the left-eye imaging device. Incident. The separated imaging light c is incident on the lens 4 of the right-eye imaging device.
[0026]
The imaging light b incident on the lens 3 of the left-eye imaging device is imaged on the imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 5 by the lens and is photoelectrically converted. Similarly, the imaging light c incident on the lens 4 of the right-eye imaging device is imaged and photoelectrically converted by the lens on an imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 6.
In this embodiment, the convergence angle is adjusted by changing the inclination of the half mirror 1 by a minute angle.
[0027]
Since the optical image formed on the imaging surface such as the solid-state imaging device of the left-eye imaging device 6 is an optical image reflected by the half mirror 1, the left and right sides of the subject are inverted. For this reason, unlike normal television scanning, horizontal scanning from the right to the left is performed to read the electrical signal.
As another method, a video signal that is not horizontally reversed may be obtained by circuit processing, such as temporarily storing the image signal in a frame memory and changing the reading order after the horizontally reversed video signal is output.
[0028]
Also in this embodiment, it is possible to make the optical axis interval of the left-eye imaging device and the right-eye imaging device the human eyeball interval.
Further, as shown in FIG. 3 (a), one lens and the imaging device (in this case, the lens 4 of the right-eye imaging device and the right-eye imaging device 6) are moved minutely in the direction of the arrow to the left. The optical axis interval of the eye imaging device 5 and the right eye imaging device 6 changes from a wider interval to a narrower interval than the human eyeball interval, and as a result, a natural three-dimensional image (optical axis) that is similar to a person viewing a subject. 3D imaging from when the interval is equal to the human eyeball interval) to a pseudo viewpoint (when the optical axis interval is deliberately changed from the human eyeball interval) is possible, dramatically expanding the production range of stereoscopic images Can do.
In the example shown in FIG. 3A, the stereoscopic effect is variably set by moving the lens 4 of the right-eye image pickup device 6 and the right-eye image pickup device 6 by a minute length in the direction of the arrow. Even if the position of the half mirror 1 is changed, for example, the stereoscopic effect can be changed similarly.
[0029]
In both the first and second embodiments described above, an imaging device for the left eye that captures imaging light reflected by the half mirror (in the first embodiment, imaging light further passing through the total reflection mirror 2) or The right-eye imaging device is an embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention arranged on the short side of the effective image plane.
[0030]
On the other hand, in the third embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention described below, the imaging device for the left eye or the imaging device for the right eye that captures the imaging light reflected by the half mirror has a long effective image plane. It is configured to be arranged on the side of the side. This configuration is particularly advantageous for picking up a stereoscopic image of a horizontally long television like a high-definition television.
[0031]
4A and 4B show a third embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention.
Also in the present embodiment (third embodiment), only one half mirror is used to guide the imaging light from the subject to the left-eye imaging device and the right-eye imaging device.
In the present embodiment, the left-eye imaging device or the right-eye imaging device that captures the imaging light reflected by the half mirror is arranged on the long side of the effective image plane.
[0032]
4A is a top view of the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4B is an arrangement of components when the stereoscopic imaging apparatus according to the present embodiment is viewed from the side. Yes. However, the half mirror is not shown in FIG. 4A.
4A and 4B, the same components as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals.
[0033]
The operation will be described.
In FIGS. 4A and 4B, imaging light a and a ′ from the subject indicated by broken lines are incident on the half mirror 1, and the imaging light a passes through the half mirror 1 to become imaging light b. The light enters the lens 3 of the imaging device. The imaging light a ′ is reflected by the half mirror 1 to become imaging light c and is incident on the lens 4 of the right-eye imaging device.
[0034]
The imaging light b incident on the lens 3 of the left-eye imaging device is imaged on the imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 5 by the lens and is photoelectrically converted. Similarly, the imaging light c incident on the lens 4 of the right-eye imaging device is imaged and photoelectrically converted by the lens on an imaging surface such as a solid-state imaging device of the left-eye imaging device 6.
In this embodiment, the convergence angle is adjusted by rotating the mirror by a small angle around the rotation axis when the half mirror 1 is regarded as the rotation axis of the mirror in FIG. 4B.
[0035]
Since the optical image formed on the imaging surface such as the solid-state imaging device of the right-eye imaging device 6 is an optical image reflected by the half mirror 1, as in the case of the second embodiment described above, The left and right are reversed. For this, the same measures as those in the second embodiment may be taken.
Note that, depending on how the right-eye imaging device 6 is arranged, the top and bottom of the subject is inverted, but this problem can be solved by selecting an arrangement that does not invert.
[0036]
Also in this embodiment, it is possible to make the optical axis interval of the left-eye imaging device and the right-eye imaging device the human eyeball interval.
Also, as shown in FIG. 4A, one of the left and right eyes and the imaging device (in this case, the lens 4 of the right-eye imaging device and the right-eye imaging device 6) are slightly moved in the arrow direction. As a result, the optical axis interval of the left-eye imaging device 5 and the right-eye imaging device 6 changes from a wider interval to a narrower interval than the human eyeball interval, and as a result, a natural three-dimensional image that is similar to a person viewing a subject. 3D imaging from a video (when the optical axis interval is equal to the human eyeball interval) to a pseudo viewpoint (when the optical axis interval is changed from the human eyeball interval) is possible, and the range of stereoscopic video production is dramatically increased. Can be expanded.
[0037]
Here, the present embodiment (third embodiment) is compared with the second embodiment.
In general, when wide-angle imaging or close-up imaging is performed, a fixed or zoom wide-angle lens with a large aperture is used, but the lenses of the left-eye and right-eye imaging devices used capture the edges of the other lens. It's slowing down and running out.
[0038]
FIGS. 5A and 5B show an imaging range in which no interruption occurs in the case of the second embodiment and the case of the present embodiment (third embodiment), respectively.
In FIG. 5A showing the case of the second embodiment, reference numeral 4 denotes the lens 4 of the imaging device for the right eye shown in FIG. 3A and is a rectangle inscribed in a circle in contact with the left end of the lens 4. Can be taken only within the limit. This is because, if an image of a wider range of subjects is to be imaged, the end of the lens 4 is imprinted on the right part of the captured image, resulting in an oversight.
[0039]
In FIG. 5 (b) showing the case of the third embodiment, reference numeral 4 denotes the lens 4 of the right-eye imaging device shown in FIG. 4 (b), which has the same aperture as that of the second embodiment. Alternatively, even if a zoom wide-angle lens is used, as long as the end of the lens is arranged on the upper side (or the lower side) of the picked-up image, no parting occurs. Therefore, in the case of the third embodiment, the imaging range becomes larger than in the case of the second embodiment.
[0040]
This is due to the fact that the aspect ratio of the TV image is 3: 4 in the NTSC standard system and 9:16 in the high-definition television, and the vertical imaging range is smaller than that in the horizontal direction. Since the end of the lens 4 can be brought closer to the upper side (or the lower side depending on the structure) of the captured image, a fixed or zoom wide-angle lens with a large aperture is used, and imaging is performed closer to the subject. It becomes possible.
[0041]
In the case of the third embodiment, two imaging light beams from the subject are shown by broken lines a and a ′ in FIGS. 4A and 4B. The imaging light a passes through the half mirror. Thus, the imaging light b and the imaging light a ′ are reflected by the half mirror to become the imaging light c, which respectively generate left-eye and right-eye images. Imaging light from the subject indicated by broken lines a and a ′ is imaging light having a convergence angle generated from the same point on the subject and is not a perfect parallel ray. That is, it means that the interval between the broken lines a and a ′ corresponds to the human eyeball interval.
[0042]
Further, in FIG. 5B, the lens 4 of the right-eye imaging device is not positioned at the center of the upper side of the captured image (imaging range) but is slightly shifted to the right for the same reason.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, imaging light from a subject is separated into left-eye imaging light and right-eye imaging light using at least one half mirror, and the left-eye imaging device and the right-eye imaging device are respectively used. As a result of the guiding, the optical axis interval between the left-eye imaging device and the right-eye imaging device can be set to the human eyeball interval.
[0044]
Further, according to the third embodiment of the present invention, the horizontal length of the TV image is longer than the vertical length (the aspect ratio is 3: 4 in the NTSC standard system, and the aspect ratio is 9:16 in high vision). Therefore, it is difficult for the lens to be cut out, and wide-angle imaging is possible.
[0045]
Further, according to the third embodiment of the present invention, since the left and right eye imaging devices are arranged in the vertical direction, the half mirror can be reduced in the same imaging range. Miniaturization is possible.
[0046]
Furthermore, according to the third embodiment of the present invention, compared to the second embodiment, the optical axis can be set at the center of the stereoscopic imaging apparatus, and the pan axis of the camera and the imaging center are made the same. Can do. Similarly, in the third embodiment, it is easy to align the center of weight of the camera and the center of the optical axis, thereby improving the camera balance and facilitating the camera operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of a stereoscopic imaging apparatus of the present invention.
FIG. 2 shows how to adjust the convergence angle θ in the case of the first embodiment of the stereoscopic imaging apparatus of the present invention.
FIG. 3 shows a second embodiment of the stereoscopic imaging apparatus of the present invention.
FIG. 4 shows a third embodiment of the stereoscopic imaging device of the present invention.
FIGS. 5A and 5B illustrate an imaging range in which no interruption occurs, in the case of the second embodiment and the case of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Half mirror 2 Total reflection mirror 3 Lens of imaging device for left eyes 4 Lens of imaging device for right eyes 5 Imaging device for left eyes 6 Imaging device for right eyes

Claims

A configuration in which imaging light from a subject is separated into left-eye imaging light and right-eye imaging light using at least one half mirror and guided to a left-eye imaging device and a right-eye imaging device, respectively. 3D imaging device ,
The left-eye imaging device or the right-eye imaging device is disposed on the long side of the effective image plane .

2. The stereoscopic imaging device according to claim 1, wherein when the imaging light from the subject is separated into the imaging light for the left eye and the imaging light for the right eye, between the optical axes of the imaging light for the left eye and the imaging light for the right eye. A three-dimensional image pickup apparatus configured to adjust the interval and the convergence angle .