JPH04251239A - 立体視撮影装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生時に立体感を生じ
るような画像を撮影するための立体視撮影装置に関し、
特に簡単な構成で取り扱いが容易な立体視撮影装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】人間には二個の眼が備わっており、左右
の眼の間の視差により遠近感、立体感が生じるようにな
っている。図１２は、両眼の視差と立体感の関係を説明
するための図である。１５ｌは人間であり、湾曲した矢
印２０ｌを見ている図である。図１２に示すように、矢
印２０ｌを見る左右の眼に至る光線の面２１ｌの位置で
はずれが生じる。そこで図１２の面２１ｌで、図示のよ
うな位置ずれを有する画像を、左右それぞれの眼に与え
れば平面画像であっても立体感を与えることができる。

【０００３】画像面が平面のもので立体感を与えようと
する試みは、これまでも色々行なわれている。そのうち
多くのものは図１２に示す面２１ｌを画像面として、視
差に対応したずれを有する画像を左右それぞれの眼に与
えるものである。そのためにはまず視差に相当するずれ
を有する画像を形成する必要がある。画像としては、テ
レビジョン画面やスクリーンに投影された像及び写真画
像である。このような画像を得るためには、二台のカメ
ラを視差に相当する分だけ離して使用する。静止画なら
ば一台のカメラを移動させて撮影する。

【０００４】上記のようにして得られた二つの画像は、
左右それぞれの眼に提示される。提示方法としては、双
眼鏡のようなものをのぞいてもらい、それぞれの眼に提
示する方法もあるが、見にくい上に一人だけしか見えな
いという問題がある。近年広く用いれる方法は、偏光方
向が９０°異なる偏光した光で、視差のある像をそれぞ
れスクリーン上等に形成し、左右の眼にそれぞれの偏光
方向に対応した偏光フィルタのメガネをかけて画像を見
るものである。また自然色の色画像である必要がなけれ
ば、異なる色でずれた画像を形成し、それを対応する色
フィルタのメガネをかけて見ることも行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして立体
感の得られる画像を提供しようとする場合、視差に対応
するずれを有する画像を作成する必要がある。そのため
には上述のように、二台のカメラを用いて撮影するか、
又はカメラをずらして撮影する必要がある。二台のカメ
ラを視差に相当する分だけずらして撮影するのは、装置
が複雑で大型化する上に、操作も大変である。またカメ
ラをずらして撮影するにも、視差に対応して移動させる
装置が必要になり、撮影操作も煩雑である。

【０００６】更に視差に相当するずれを有する画像を得
ても、左右の眼にそれぞれ対応する画像を与えるのは容
易でない。例えば前述の偏光フィルタを使用する方法で
も、偏光方向が９０°異なった光で所定量ずれた画像を
スクリーン上に形成するには、複雑な装置が必要になる
。 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、立
体感のある画像を容易に撮影できる装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点は、二台の
カメラを使用するか、又はカメラをずらして使用すると
いった、実質的に二組の光画像を受光する手段とレンズ
系を用いて二個の画像を得ているところに起因している
。そこで本出願人が、一つのカメラで像を形成するため
に光束内に複数の開口を有するような遮光板を挿入した
ところ、このような遮光板無しに撮影した時に比べて、
良好な立体感のある画像が得られた。図１は本発明の立
体視撮影装置の構成を示す図である。なお他の図面では
、同様の機能を有する部分については同一の番号にアル
ファベットの小文字を付して表わすこととする。

【０００８】すなわち本発明の立体視撮影装置は、光画
像を受光して再生するための単一の画像受光手段１、及
び画像受光手段１上に光画像を形成するための単一の光
軸を有するレンズ系２を備えた撮影装置において、複数
の開口部４を有し、光画像を形成するレンズ系２の光束
内に配置された遮光手段３を備え、立体感のある画像を
撮影可能にしたことを特徴とする立体視撮影装置である
。

【０００９】

【作用】画像受光手段１は、写真フィルム又はテレビジ
ョン画像用の撮像素子である。レンズ系２は広角のレン
ズ程立体感が得られる。遮光手段３は、例えば図２に示
すような二個の円形の開口部４ａを有する遮光板であり
、図１ではレンズ系２の内部に設けられているが、レン
ズ系２の前後に近接して配置しても効果がある。

【００１０】本発明は、実際に撮影した結果に基づいた
ものであり、立体感を生じる理由を充分に説明できない
が、以下に説明する要因によるものと考えられる。図３
は、撮影対象である湾曲した矢印６ｂを、本発明の撮影
装置で撮影した時の光路を示した図である。１ｂは画像
受光手段であり、２ｂはレンズ、３ｂは遮光板を表わし
ている。いま矢印上のＡ点に焦点が合っているとする。 するとＡ点から遮光板３ｂの開口を通ってレンズ２ｂに
入った光は、画像受光手段１ｂの一点に集光され、ずれ
やぼけは生じない。

【００１１】次に矢印上のＢ点から遮光板３ｂの開口を
通ってレンズ２ｂに入射した光は、Ｂ点が焦点面外にあ
るため画像受光手段１ｂの前に一旦集光される。そして
画像受光手段１ｂ上では各開口からの光がずれて二点に
なって投影される。この場合開口の大きさが小さいと焦
点深度が深いため、Ｂ点の像はずれるがぼけはあまり大
きくない。Ｃ点についてもＢ点と同様の現象が生じる。 そのため上側の開口を通過した光の矢印の像は、図３の
上で示した像になり、下側の開口を通過した光の矢印の
像は、下で示した像になる。前述の通り、開口が小さけ
ればぼけは小さいので、あたかも中心は一緒で周辺、す
なわち焦点からはずれるとずれた二つの像が形成される
ことになる。

【００１２】上記のような焦点からはずれるとずれる像
が一枚の写真又はテレビ画面等に提示されると立体感を
生じるものと考えられる。本発明のような撮影装置は、
従来の撮影装置に開口を有する遮光手段を設けるだけで
あり、製作も容易で操作も簡単である。

【００１３】

【実施例】遮光手段３の開口部の形状は、図２に示すよ
うに円形の開口４ａが二個あるものが両眼に対応し、且
つ焦点位置と集光位置の差に起因するぼけの形状から適
当であるが、かならずしもこれに限定されるものではな
い。図４に開口部の例を示す。（ａ）は円形の開口が四
個あるものであり、左右だけでなく上方にもずれが生じ
るので上下方向の奥行感が増す。

【００１４】図４の（ｂ）は開口をスリット状にしたも
のであり、上下方向のぼけは大きいが、左右方向のぼけ
は小さく図２の遮光手段とは異なる感覚を与える。図４
の（ｃ）に示すように、分離した開口でない環状の開口
部でも立体感を与える画像が得られる。なおこのような
開口形状は、透明なガラス平板に遮光膜を形成して作成
している。

【００１５】以上説明したように本発明の撮影装置で得
られた写真やテレビジョン画像は、そのまま提示しても
立体感を与えるが、前述の偏光フィルタや色フィルタを
用いて立体感を与える方法に、本発明を適用した例を説
明する。異なる色フィルタを遮光手段の開口に取り付け
た場合の撮影の配置を図５に示す。１ｆはカラーフィル
ム又はカラーテレビジョンカメラの撮像素子である。７
ｆと８ｆは、異なる色フィルタであり、色ガラスフィル
タ等の透過波長範囲が広いフィルタの場合は、赤と青と
いった離れた色のフィルタが適当である。もし干渉フィ
ルタ等で透過波長が任意に設定できて像が分離できるな
らば、後述する色再現も考慮して透過波長を設定すれば
良い。

【００１６】いずれにしろフィルタ７ｆ及び８ｆの色の
像が、図３で説明したようにして受光面１ｆに、７ｆに
よる像及び８ｆによる像として示されるように形成され
る。レンズ２ｆは広角レンズを用いているが、レンズに
は口径蝕があるため開口をあまりレンズの周辺にすると
、フィルタがそれぞれある側でフィルタの色だけが明る
い像になるため、開口の位置に注意する必要がある。

【００１７】次にこのようにして撮影した画像を図６に
示すようにして観察する。１５ｇは人間であり、１４ｇ
が画像を提示する平面である。９ｇと１０ｇは色フィル
タであり、それぞれ図５の色フィルタ７ｆ及び８ｆと同
じ分光特性を有している。図６に示すように平面１４ｇ
に図５で得た画像を提示すれば立体的な画像が得られる
。ここで色フィルタの分光特性について説明する。図７
の（ａ）は、本実施例で用いた青色とオレンジ色の色ガ
ラスフィルタの分光特性を示す図である。図示の通りそ
れぞれの分光特性はあまり重複しておらず、白色や緑色
、黄色の物体については良好な立体感が得られ、色も再
現される。色再現という点からいえば図７の（ｂ）のよ
うな分光特性を有するフィルタ１及びフィルタ２が理想
的である。

【００１８】しかし色フィルタを用いると色によって立
体感が異なることがあり、短波長のみ、又は長波長のみ
に分光特性を有するような物体については立体感は得ら
れない。ところが自然界にはこのうような一方だけの分
光特性を有するような物体色はあまり存在しないので、
これが大きく問題になることはない。以上のように図５
及び図６に示すような撮影装置及び提示方法を行なえば
、撮影及び提示共に非常に簡単に立体像が得られる。

【００１９】色フィルタを利用した場合は、色によっ立
体感が異なることは前述したが、このような問題は色フ
ィルタの替りに偏光フィルタを用いれば解決できる。図
８は、偏光フィルタを遮光手段３ｈの開口部に用いた場
合の撮影の配置を示す図である。これは図５の配置とほ
ぼ同様であるが、１１ｈと１２ｈは偏光フィルタであり
、偏光方向が９０°異なっている。受光手段１ｈは、偏
光を分離できないので、受光面又は受光面に近接して複
合偏光フィルタ１３ｈを有している。複合偏光フィルタ
１３ｈは、偏光フィルタ１１ｈと１２ｈにそれぞれ平行
な偏光方向に有する微小な偏光フィルタを、図９に示す
ように配列したものである。この微小な偏光フィルタは
、例えば１３μｍピッチであり、テレビジョン撮影の場
合には、テレビジョンカメラの画素に対応する。

【００２０】このようにして得られた画像を図１０に示
すような配置で観察する。１５ｉは人間であり、１６ｉ
と１７ｉは偏光方向が９０°異なる偏光フィルタで作ら
れたメガネである。１８ｉは前記のようにして得られた
画像であり、テレビジョン画面や写真フィルムをスライ
ド投影したもの等である。そして１９ｉは、前記の複合
偏光フィルタに対応するもので、撮影した画像と提示す
る画像の大きさの比だけピッチが変化しており、画像と
正確に位置合せされている。

【００２１】偏光フィルタを用いて図８及び図１０に示
すような画像の撮影と提示を行なうことにより、立体像
が観察される原理は色フィルタの場合と同様であり、複
合偏光フィルタを作成する必要はあるが、撮影用のカメ
ラは単体であり提示も単一の表示器で行なえるため操作
は容易である。色フィルタ及び偏光フィルタを用いた場
合共に、小さな開口部を有する例を示した。小さな開口
の場合には、焦点ずれが生じても焦点深度が深くなって
ぼけが小さく、立体感を得る上では好ましい。しかし開
口が小さくなると光量が不足するという問題が生じる。 そこで焦点位置のずれによるぼけが大きくなるのは許容
して、光量を増加させるようにした色フィルタ又は偏光
フィルタの例を図１１に示す。これは図示の通り光束を
二分割するようにフィルタである。これにより受光面で
得られる光量は大幅に増加する。しかも実験によれば画
像の立体感も良好である。

【００２２】

【発明の効果】本発明により、単一の画像受光系及びレ
ンズ系を用いて、簡単な構成で立体感のある画像が得ら
れる撮影装置が実現でき、観察者への提示も容易に行な
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体視撮影装置の構成を示す図である
。

【図２】遮光手段の開口部の例を示す図である。

【図３】本発明の装置で立体感のある画像が撮影される
原理を説明するための図である。

【図４】遮光手段の開口部の形状の例を示す図である。

【図５】遮光手段の開口部に色フィルタを取り付けた撮
影装置の配置を示す図である。

【図６】図５で得られた画像を色フィルタのメガネを通
して観察する配置を示す図である。

【図７】色フィルタの分光透過率特性の例を示す図であ
る。

【図８】遮光手段の開口部に偏光フィルタを取り付けて
撮影する装置の配置を示す図である。

【図９】偏光フィルタを用いた場合に必要な偏光方向が
９０°異なる微小偏光フィルタを配列した複合フィルタ
の配列例を示す図である。

【図１０】図８で得た画像を観察する時の配置を示す図
である。

【図１１】明るい画像を得るため光束を二分割する色フ
ィルタ又は偏光フィルタの例を示す図である。

【図１２】視差と立体感の説明図である。

【符号の説明】

１…画像受光手段 ２…レンズ系 ３…遮光手段 ４…開口部 ５…光軸 ６…物体 ７ｆ，８ｆ…色フィルタ ９ｇ，１０ｇ…観察用色フィルタ １１ｈ，１２ｈ…偏光フィルタ １３ｈ…複合偏光フィルタ １４ｇ…画像提示面 １５ｇ…人間 １６ｉ，１７ｉ…観察用偏光フィルタ １８ｉ…画像提示手段 １９ｉ…第二の複合偏光フィルタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光画像を受光して再生するための単一
   の画像受光手段（１）、及び該画像受光手段（１）上に
   光画像を形成するための単一の光軸を有するレンズ系（
   ２）を備えた撮影装置において、複数の開口部（４）を
   有し、光画像を形成する該レンズ系（２）の光束内に配
   置された遮光手段（３）を備え、立体感のある画像を撮
   影可能にしたことを特徴とする立体視撮影装置。
2. 【請求項２】　　光画像を受光して再生するための単一
   の画像受光手段（１）、及び該画像受光手段（１）上に
   光画像を形成するための単一の光軸を有するレンズ系（
   ２）を備えた撮影装置において、環状の開口部（４ｅ）
   を有し、光画像を形成する該レンズ系（２）の光束内に
   配置された遮光手段（３ｅ）を備え、立体感のある画像
   を撮影可能にしたことを特徴とする立体視撮影装置。
3. 【請求項３】　　異なる色フィルタを左右の眼の前にそ
   れぞれ配置して観察した時に立体感のある画像を撮影す
   るための撮影装置であって、光画像を受光して色画像を
   再生するための単一の画像受光手段（１ｆ）、該画像受
   光手段（１ｆ）上に光画像を形成するための単一の光軸
   を有するレンズ系（２ｆ）、及び光画像を形成する該レ
   ンズ系の光束内に配置され、部分的に観察時の色フィル
   タに対応する二種類の色フィルタで構成されるフィルタ
   板を備えることを特徴とする立体視撮影装置。
4. 【請求項４】　　該フィルタ板（３ｆ）は、複数の開口
   部を有する遮光板であり、該二種類の色フィルタ（７ｆ
   ，　８ｆ）はそれぞれ該開口部に取り付けられているこ
   とを特徴とする請求項３の立体視撮影装置。
5. 【請求項５】　　偏光方向が９０°異なる二種類の微小
   な偏光フィルタが配列された複合偏光フィルタに近接し
   て再生された画像を、該偏光フィルタの偏光方向とそれ
   ぞれ略平行な偏光方向を有する偏光フィルタを左右の対
   応する眼の前にそれぞれ配置して観察することで立体感
   が生じる画像を撮影するための装置であって、受光面に
   該複合偏光フィルタと類似の第二の複合偏光フィルタを
   有し、光画像を受光して再生するための単一の受光手段
   該画像受光手段上に光画像を形成するための単一の光軸
   を有するレンズ系、及び光画像を形成する該レンズ系の
   光束内に配置され、部分的に該第二の複合偏光フィルタ
   を形成する偏光フィルタの二方向に対応した偏光方向を
   有する二種類の偏光フィルタで構成されるフィルタ板を
   備えることを特徴とする立体視撮影装置。
6. 【請求項６】　　該フィルタ板（３ｈ）は、複数の開口
   部を有する遮光板であり、該二種類の偏光フィルタ（１
   １ｈ，１２ｈ）はそれぞれ該開口部に取り付けられてい
   ることを特徴とする請求項５の立体視撮影装置。