JPH03185996A - 立体映像用ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は立体映像用ビデオカメラに関する。

（発明の背景） 立体映像システムとして、ＶＨＤ方式のビデオディスク
を使用したものが使用されることがある。

このシステムは、両眼視差の原理を利用して、立体映像
を実現するものである。すなわち、フィールド毎に左右
のビデオ信号を切り替えて記録し、再生時には液晶シャ
ッタを交互に開き立体視させるものである。また、これ
と同様の原理でＶＴＲを使用することも可能である。す
なわち、テレビ両面には右目用の画像と左目用の画像と
が１フイールド毎に映し出されている。これをそのまま
見ると、２重の画像に見える。専用の立体スコープを使
用すると、左右に設けられた液晶シャッタが画像のフィ
ールドに同期して交互に作動し、右目用の画像がでてい
るときには右シャッタが開き、左シャッタが閉じる（左
目用の画像がでている場合はその逆の動作）ので、右目
では右目用の画像を、左目では左目用の画像を見ること
になるので、立体画像としてみることができる。

この種の技術については、写真工業出版社発行「ビデオ
αＪ　１９８８年２月号に詳細に記載されている。

このような立体映像システムにおいて使用される記録装
置を第９図を参照して説明する。

この図において、１は右目用カメラ、２は左目用カメラ
である。これら右目用カメラ１及び左目用カメラ２は特
性の揃った同機種のカメラで、ゲンロック（ＧＥＮ、Ｌ
ＯＣＫ）が可能なものである。３は右目用カメラ１及び
左目用カメラ２をセットするためのステレオ雲台、４は
右目用カメラ１及び左目用カメラ２からの映像信号を交
互に切り替えて出力する立体撮影用アダプタ、５は映像
信号を記録するＶＴＲである。

また、第１０図は立体画像の再生装置を示している。５
はＶＴＲ，６は立体再生アダプタ、７は記録された画像
のフィールド（右目用、左目用）に応じて左右のシャッ
タが交互に開閉する立体スコープ、８は画像を映出する
モニタＴＶである。

（発明が解決しようとする課題） このような立体映像システムの記録装置では、以下のよ
うな欠点がある。

すなわち、２台のカメラ及び立体撮影用アダプタを使用
するために、システムが大がかりとなる。

また、左右のカメラを同一特性にすることが要求される
が、ホワイトバランス、露出、感度、出力レベル等を全
く同一特性にすることは困難である。

左右のカメラでこれらの条件が異なると、再生時に違和
感を生じ、立体感を損なうことになる。

そして、ズーミングの画角やフォーカシングのタイミン
グを左右のカメラで同じ条件で同時にコントロールする
ことが要求されるが、このような制御は不可能である。

このため、一つのシーンを記録する際には、ズームの画
角やフォーカスは固定して行われていた。

本発明は上記した課題を角ｑ決するためになされたもの
であって、その目的は、小型、軽量で、セツティングが
容易であり、左右の特性が揃った立体映像用ビデオカメ
ラを実現することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、正方向及び逆方向に水
平転送可能な固体撮像素子と、２組の等） 価なレンズ系と、一方のレンズ系からの光線を正像とし
て、他方のレンズ系からの光線を鏡像として、これら正
像及び鏡像を交互に固体撮像素子に結像させる光学系と
、固体撮像素子の結像の状態に応じて水平転送方向を切
り換える固体撮像素子駆動手段とを備えたことを特徴と
するものである。

（作用） 本発明の立体映像用ビデオカメラにおいて、方のレンズ
系からの光線は正像として、他方のレンズ系からの光線
は鏡像として、これら正像及び鏡像が１フイールド毎に
交互に固体撮像素子に結像する。固体撮像素子では、正
像か鏡像かで水平転送方向が切り換えられて読み出しが
行われる。

この固体撮像素子の出力が立体映像用の信号として出力
される。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図である。

この図において、１１は各部を制御するＣＰＵ、１２は
操作者がＣＰＵ１１に対して指示を与える各種操作スイ
ッチ、１３Ｒは右目用の撮像を行うレンズ系としての右
目用撮像レンズ、１４ＲはＣＰＵＩＩからの指示により
ズーム用モータを起動するモータドライバ、１５Ｒはモ
ータドライバ１４Ｒにより起動され右目用撮像レンズ１
３Ｒをズーム駆動するズーム用モータ、１６Ｒは右目用
撮像レンズ１３Ｒのズーム状態を検出するズームエンコ
ーダ、１７ＲはＣＰＵＩＩからの指示によりフォーカス
用モータを起動するモータドライバ、１８Ｒはモータド
ライバ１７Ｈにより起動され右目用撮像レンズ１３Ｒを
フォーカス駆動するフォーカス用モータ、１．９Ｒは右
目用撮像レンズ１３Ｒのフォーカス状態を検出するフォ
ーカスエンコーダである。

１３Ｌは左目用の撮像を行うレンズ系としての左目用撮
像レンズ、１４ＬはＣＰＵＩ　１からの指示によりズー
ム用モータを起動するモータドライバ、１５Ｌはモータ
ドライバ１４Ｌにより起動され左目用撮像レンズ１３Ｌ
をズーム駆動するズ−ム用モータ、１６Ｌは左目用撮像
レンズ１．３　Ｌのズーム状態を検出するズームエンコ
ーダ、１７ＬはＣＰＵＩＩからの指示によりフォーカス
用モータを起動するモータドライバ、１８Ｌはモータド
ライバ１７Ｌにより起動され左目用撮像レンズ１３Ｌを
フォーカス駆動するフォーカス用モータ、１９Ｌは左目
用撮像レンズ１３Ｌのフォーカス状態を検出するフォー
カスエンコーダである。２０は各部に必要なタイミング
信号を生成するタイミング発生回路、２１Ｒは右目用撮
像レンズ１３Ｒを通過した光を可動ミラーユニットに導
く右目用ミラー、２１Ｌは左目用撮像レンズ１３Ｌを通
過した光を可動ミラーユニットに導く左目用ミラー２２
は右目用ミラー２１Ｒ及び左目用ミラー２１Ｌからの光
を所定のタイミングで選択的に通過させるための可動ミ
ラーユニットである。２３はミラー駆動用モータを起動
するためのモータドライバ、２４はモータドライバ２３
により起動され、可動ミラーユニット２２を駆動するミ
ラー駆動用モータ、２５は可動ミラーユニット２２の状
態を検出するエンコーダ、２６はＣＣＤに取り付ける光
学フィルタ、２７は固体撮像素子としてのＣＣＤである
。このＣＣＤ２７は、両方向に駆動することが可能な水
平転送ＣＣＤを有している。２８はＣＣＤ２７を駆動す
る固体撮像素子駆動手段としてのＣＣＤドライバ、２つ
はＣＣＤ２７からの出力を処理するプロセス回路、３０
はプロセス回路２９の出力を映像信号に変換するエンコ
ーダ回路である。尚、右目用ミラー２１Ｒ１左目用ミラ
ー２１Ｌ及び可動ミラーユニット２２で、正像及び鏡像
を交互に固体撮像素子２７に結像させる光学系４０を構
成している。

まずここで、本実施例装置の使用状態について説明する
。第２図は本実施例の立体映像用ビデオカメラ１０を使
用して立体映像の記録を行う場合の状態を示した説明図
である。この図に示すように立体映像用ビデオカメラ１
０からは立体映像用の映像信号（左右の映像信号が１フ
イールド毎に交互に切り替えられた信号）が出力されて
いるので、直接ＶＴＲ５を接続することが可能である。

尚、再生する場合は、第１０図に示した場合と同様に行
う。

レンズ系（撮像レンズ及びモータ、ドライバ。

エンコーダ等）は、特性の揃った等価なものを右目用及
び左目用の２組設けておく。そして、その動作はそれぞ
れに配置されたエンコーダ（ズーム用エンコーダ１６Ｒ
，１６Ｌ及びフォーカス用エンコーダ１９Ｒ，１９Ｌ）
によって検出され、左右で差が生じないように、それぞ
れのモータ（ズーム用モータ１５Ｒ，１５Ｌ及びフォー
カス用モータ１８Ｒ，１８Ｌ）により制御される。この
ような制御は、各種操作スイッチ１２の操作状態に従っ
て、ＣＰＵＩＩがモータドライバ１４Ｒ，１４Ｌ、１７
Ｒ，１７Ｌを介してモータを起動する。

右目用撮像レンズ１３Ｒを通過した光線は、右目用ミラ
ー２１Ｒと可動ミラーユニット２２により計２回反射す
るので、ＣＣＤ２７に正像として結像する。一方、左目
用撮像レンズ１３Ｌを通過した光線は、左目用ミラー２
１Ｌにより計１回反射するので、ＣＣＤ２７に鏡像とし
て結像する。

ここで、可動ミラーユニット２２内の可動ミラー２２Ａ
は、１フイールド毎に、反射（右目用ミラー２１Ｒから
の光線をＣＣＤ２７に向けて反射）と通過（左目用ミラ
ー２１Ｌからの光線をＣＣＤ２７に向けて通過）とを繰
り返す。このために、タイミング発生回路２０が発生す
るタイミング信号にしたがってモータドライバ２３がミ
ラー駆動用モータ２４を起動し、このミラー駆動用モー
タ２４が可動ミラーユニット２２内の可動ミラー２２Ａ
を正確に回転駆動する。そして、可動ミラー２２Ａの反
射／通過の状態はエンコーダ２５によって検出され、Ｃ
ＰＵＩ　１に通知される。従って、ＣＣＤ２７には、右
目用撮像レンズ１３Ｒからの光線と左目用撮像レンズ１
３Ｌからの光線とが１フイールド毎に交互に結像する。

また、ＣＣＤドライバ２８もタイミング発生四路２０に
よって制御されており、エンコーダ２５の情報により、
右目用撮像レンズ１３Ｒからの光線が結像した場合には
、ＣＣＤ２７の水平転送を正方向とする。同様に、左目
用撮像レンズ１３Ｌからの光線が結像した場合には、Ｃ
ＣＤ２７の水平転送を逆方向とする。この結果、右目用
撮像レンズ１３Ｒからの画像も左目用撮像レンズ１３Ｌ
からの画像も、ＣＣＤ２７から正像として１フイールド
毎に交互に出力される。この画像出力は、プロセス回路
２９及びエンコーダ回路３０で処理されて、映像信号（
左目用映像信号と右目用映像信号とが１フイールド毎交
互になった立体映像用映像信号）として、外部に出力さ
れる。

ここで、可動ミラーユニット２２に内蔵された可動ミラ
ー２２Ａについて説明する。第３図は可動ミラーの一例
を示した説明図である。ここでは、全周４等分のうち相
対する２箇所がミラ一部、他の２箇所が切欠部になって
いる。また、この図のハツチングの部分が撮影に必要な
光線が通過する部分であり、この全部分にミラ一部がか
かっている状態を「ミラー閉状態」、この全部分にミラ
ー部か全くかかっていない状態を「ミラー開状態」と定
義する。ここで、ミラーの回転角をθ（０≦θ≦２π）
で表わすと、 １ π／８≦θ≦３π／８゜ ９π／８≦θ≦１１π／８ でミラー閉状態となり、全光線が反射する。

５π／８≦θ≦７π／８゜ １３π／８≦θ≦１５π／８ でミラー開状態となり、全光線が通過する。

例えば、フィールドが１／６０秒毎に切り換わる場合を
考えると、ミラーは１／１５秒の周期で回転する。

一方、開状態または閉状態が持続する角度は共に１／４
πである。

従って、この例ではミラー開状態及びミラー閉状態が持
続する時間は、１　／　１．２０秒（１／１５秒×（π
／４）／２π）であり、この時間内でＣＣＤ２７のシャ
ッタを駆動する必要がある。

第４図は本実施例に使用するＣＣＤ２７の構成例を示し
た構成図である。このＣＣＤ２７の特徴は、水平転送Ｃ
ＣＤ２７Ｄの両端に出力ゲート２７Ｅ及び２７Ｆが設け
られている点である。この場合、出力ゲート２７Ｅから
読み出すと通常の読１つ み出しになり、出力ゲート２７Ｆから読み出すと逆（左
右反転）の読み出しになる。すなわち、ＣＣＤ２７に鏡
像が結像している場合、出力ゲート２７Ｆから読み出す
ことにより、正像としての画像出力が得られる。

第５図はＣＣＤ２７の駆動タイミングを示すタイミング
図である。Ｃ０Ｄ２７の露光時間は、シャッタパルス（
第５図（Ｃ））により定められる。

また、シャッタパルス（第５図（Ｃ））は、前述した可
動ミラー２２Ａの開閉状態により決定される。この図で
、ｔ＋からｔ２までにＣＣＤ２７の受光部２７Ａに発生
した電荷は、オーバーフロードレイン（第４図には図示
せず）より捨てられる。

ｔ２でオーバーフロードレインは閉じられ、ｔ２からｔ
３までの間に露光した電荷が蓄積される。

ｔ３で受光部２７Ａの電荷は転送ゲート２７Ｂを通り、
垂直転送ＣＣＤ２７Ｃに移動し、読み出しが行われる。

このときの露光は、ミラー開状態であるため、左目用撮
像レンズ１３Ｌからの光線（鏡像）がＣＣＤ２７に結像
している。このため、ｔ、では出力ゲート２７Ｅを閉じ
、出力ゲート２７Ｆを開く。これにより、水平転送ＣＣ
Ｄ２７Ｄで逆方向転送（■）が行われる。同様にして、
ｔ３からｔ４までにＣＣＤ２７の受光部２７Ａに発生し
た電荷は、オーバーフロードレインより捨てられる。ｔ
４でオーバーフロードレインは閉じられ、ｉ４からｔ５
までの間に露光した電荷が蓄積される。ｔ、で受光部２
７Ａの電荷は転送ゲート２７Ｂを通り、垂直転送ＣＣＤ
２７Ｃに移動し、読み出しが行われる。このときの露光
は、ミラー閉状態であるため、右目用撮像レンズ１３Ｒ
からの光線（正像）がＣＣＤ２７に結像している。この
ため、ｔ、では出力ゲート２７Ｆを閉じ、出力ゲート２
７Ｅを開く。これにより、水平転送ＣＣＤ２７Ｄで正方
向転送（■）が行われる。

第６図は左目用撮像レンズ１３Ｌ及び右目用撮像レンズ
１３ＲからＣＣＤ２７への光軸及び位置関係を示す説明
図である。左目用撮像レンズ１３Ｌと右目用撮像レンズ
１３Ｒとの光軸は、平行ではなく、わずかに内側に向け
ると良い。このようにすると、２つの光軸の交点より手
前に存在する被写体は飛び出しているように見え、それ
より奥にある被写体は引っ込んでいるように見える。も
し、２つの光軸が平行であると、再生時に画面の被写体
はとんどが飛び出して見える。

ここでは説明のために、右目用撮像レンズ１３Ｒと左目
用撮像レンズ１３Ｌとの光軸が平行である場合（第６図
破線）を参照する。ＣＣＤ２７には光線が垂直に入射す
る必要があるから、可動ミラー２２Ａへの入射角はπ／
４となる。このため、右目用ミラー２１Ｒと左目用ミラ
ー２１Ｌの傾き角はπ／８である。次に、右目用撮像レ
ンズ１３Ｒと左目用撮像レンズ１３Ｌを内側にθ傾ける
場合を説明する。この場合でも可動ミラー２２Ａへの入
射角をπ／４に維持する必要があるから、右目用撮像レ
ンズ１３Ｒと左目用撮像レンズ１３Ｌの回転中心は、右
目用撮像レンズ１３Ｒ１左目用撮像レンズ１３Ｌを傾け
ない場合の光軸と右目用ミラー２１Ｒ９左目用ミラー２
１Ｌとの交点とする。また、右目用撮像レンズ１３Ｒと
左目用撮像５ レンズ１３Ｌの内側傾き角をθとする（第６図実線の位
置）と、右目用ミラー２１Ｒ１左目用ミラー２１Ｌは破
線の位置（π／８）からθ／２だけ傾ける必要がある。

第７図は上述のように左目用撮像レンズ１３Ｌ及び右目
用撮像レンズ１３Ｒと左目用ミラー２１Ｌ及び右目用ミ
ラー２１Ｒとを連動して傾けるための機構を示す斜視図
である。右目用撮像レンズ１３Ｒは右目用撮像レンズ支
持体３１Ｒ（以下、支持体３１Ｒという）に、左目用撮
像レンズ１３Ｌは左目用撮像レンズ支持体３１Ｌ（以下
、支持体３１Ｌという）により支持されている。また、
それぞれの支持体３１Ｒ，３１１、は、支持体ギヤ３２
Ｒ，３２Ｌにより、同じ傾き角を有するように構成され
ている。そして、右目用ミラー２１Ｒと左目用ミラー２
１Ｌとは、支持体３１Ｒ，３１Ｌの回転中心を中心にし
て回転するが、変速ギヤ３３Ｒ，３３Ｌにより減速され
、支持体ギヤ３２Ｒ，３２Ｌの１／２の角度だけ回転す
るようにされている。これにより、第６図の傾き角の関
係を６ 維持することができる。

ところで、以上の実施例では左目用撮像レンズ１３Ｌと
右目用撮像レンズ１３Ｒとを内側へ傾ける場合について
説明したが、平行にした状態でも十分立体画像が得られ
る。このようにすると、右目用撮像レンズ１３Ｒと左目
用撮像レンズ１３Ｌ及び左目用ミラー２１Ｌと右目用ミ
ラー２１Ｒとは固定しておける。また、フォーカスやズ
ームを単一のモータで、機械的に左右を連結するギヤ若
しくはベルトで駆動することも可能であり、構造が簡単
になる。

また、左右の光線を選択的にＣＣＤ２７に導く手段とし
て可動ミラー２２Ａを用いたが、これ以外の変形例も考
えられる。すなわち、第８図に示すような、反射率−透
過率−５０％のプリズム２２Ｄと液晶シャッタ２２Ｅ、
２２Ｆを使用することもできる。これは、ＣＣＤ２７の
読み出しのフィールドに同期して、液晶シャッタを交互
に開閉するものである。

尚、ＣＣＤ２７はインターラインＣＣＤ以外に、Ｆ　Ｉ
　Ｔ−ＣＣＤも使用可能である。

以上の実施例は一般のビデオカメラの場合について述べ
たが、本実施例をスチルビデオカメラに適用することも
可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明では、正方向及び逆
方向に水平転送可能なＣＣＤと、２組の等価なレンズ系
と、一方のレンズ系からの光線を正像として、他方のレ
ンズ系からの光線を鏡像として、これら正像及び鏡像を
交互にＣＣＤに結像させる光学系と、ＣＣＤの結像の状
態に応じて水平転送方向を切り換えるＣＣＤドライバを
備えるようにした。この結果、一方のレンズ系からの光
線は正像として、他方のレンズ系からの光線は鏡像とし
て、これら正像及び鏡像が１フイールド毎に交互にＣＣ
Ｄに結像する。そして、ＣＣＤでは、正像か鏡像かで水
平転送方向が切り換えられて読み出しが行われ、この出
力が立体映像用の信号として出力される。従って、小型
、軽量で、セツティングが容易であり、左右の特性が揃
った立体映像用ビデオカメラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の立体映像用ビデオカメラの
構成を示す構成図、 第２図は立体映像用ビデオカメラの使用状態を示す説明
図、 第３図は第１図に示した実施例の立体映像用ビデオカメ
ラに使用される可動ミラーを説明するための説明図、 第４図は第１図に示した実施例の立体映像用ビデオカメ
ラに使用されるＣＣＤを説明するための説明図、 第５図は第１図に示した立体映像用ビデオカメラの動作
時のタイムチャート、 第６図は第１図に示した立体映像用ビデオカメラの光軸
の様子を示す説明図、 第７図は第１図に示した立体映像用ビデオカメラの主要
部の様子を示す斜視図、 第８図は可動ミラーの他の例を示す構成図、第９図は従
来の立体映像システムの記録の様子１つ を説明する説明図、 第１０図は立体映像システムの再生の様子を説明する説
明図。 １１・・・ＣＰＵ　　　　　　１２・・・各種操作スイ
ッチ１３Ｒ・・・右目用撮像レンズ １３Ｌ・・・左目用撮像レンズ １４Ｒ，１４Ｌ、１７Ｒ，１７Ｌ ・・・モータドライバ １５Ｒ，１５Ｌ・・・ズーム用モータ １６Ｒ，１６Ｌ・・・ズームエンコーダ１８Ｒ，１８Ｌ
・・・フォーカス用モータ１９Ｒ，１９Ｌ・・・フォー
カス用エンコーダ２０・・・タイミング発生回路 ２１Ｒ・・・右目用ミラー　２１Ｌ・・・左目用ミラー
２２・・・可動ミラーユニット ２３・・・モータドライバ ２４・・・ミラー駆動用モータ ２５・・・エンコーダ　　　２６・・・光学フィルタ２
７・・・ＣＣＤ　　　　　　　２８・・・ＣＣＤドライ
バ２９・・・プロセス回路　　３０・・・エンコーダ回
路０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正方向及び逆方向に水平転送可能な固体撮像素子（２７
   ）と、 ２組の等価なレンズ系（１３Ｒ、１３Ｌ）と、一方のレ
   ンズ系（１３Ｒ）からの光線を正像として、他方のレン
   ズ系（１３Ｌ）からの光線を鏡像として、これら正像及
   び鏡像を交互に固体撮像素子（２７）に結像させる光学
   系（４０）と、固体撮像素子（２７）の結像の状態に応
   じて水平転送方向を切り換える固体撮像素子駆動手段（
   ２８）とを備えたことを特徴とする立体映像用ビデオカ
   メラ。