JPH0686332A

JPH0686332A - 複眼撮像方法

Info

Publication number: JPH0686332A
Application number: JP4237072A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 隆志加藤; Shigeyuki Suda; 繁幸須田; Tatsuji Katayama; 達嗣片山; Yukichi Niwa; 雄吉丹羽
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】複眼撮像方法を、動きの大きな被写体に対し
ても出力画像の滑らかさを失うことなく時間分解能を向
上することができ、かつ、撮影感度の限界以下の暗い場
所における被写体に対しても画質や時間分解能の劣化を
防止できるようにする。【構成】この複眼撮像装置は、左側撮像系２０_L のサ
ンプリングタイムを右側撮像系２０_R のサンプリングタ
イムに対して一定時間ずらして撮像し、右側撮像系２０
_R で得られる画像を奇数フィールドの画像とし、左側撮
像系２０_L で得られる画像を偶数フィールドの画像とし
て、右側撮像系２０_R および左側撮像系２０_L でそれぞ
れ得られる画像を合成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複眼撮像方法に関し、
特に、複数の撮像系を用いて共通の被写体をそれぞれ撮
像して得られる複数の画像を合成することにより一つの
画像を得る複眼撮像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビ用の撮像装置においては、
出力画像の時間分解能を向上する方法として、被写体を
撮像する際に撮像素子の蓄積時間を短くすることによ
り、シャッタースピードを速くし露出中の被写体の動き
によるボケを減して見かけ上の時間分解能を向上する方
法が採られている。

【０００３】また、暗い被写体を撮影する際の受光感度
を向上する方法として、電気的に映像信号を増幅すると
いう方法や時間分解能を犠牲にして撮像素子の蓄積時間
を増やす方法が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の撮像装置においては、以下に示すような問題が
ある。（１）出力画像の時間分解能を向上するためにシャッタ
ースピードを速くすると、出力画像は、ストロボ撮影時
の画像のように滑らかさを失ったものとなる。（２）必要撮影照度の限界を超えた暗い被写体に対して
は、受光感度を向上するために電気的に映像信号を増幅
すると、出力画像は、ノイズも同時に増幅されてしまう
ため、ＳＮ比（画質）が劣化したものとなる。また、撮
像素子の蓄積時間を長くすると、出力画像は、時間分解
能が劣化したものとなる。

【０００５】本発明の目的は、動きの大きな被写体に対
しても出力画像の滑らかさを失うことなく時間分解能を
向上することができ、かつ、撮影感度の限界以下の暗い
場所における被写体に対しても画質や時間分解能の劣化
を防止できる複眼撮像方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の複眼撮像方法
は、複数の撮像系を用いて共通の被写体をそれぞれ撮像
して得られる複数の画像を合成する複眼撮像方法におい
て、前記各撮像系のサンプリングタイムを一定時間ずつ
ずらして撮像する。

【０００７】または、二つの撮像系を用いて共通の被写
体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複
眼撮像方法において、前記二つの撮像系のうち他方の撮
像系のサンプリングタイムを一方の撮像系のサンプリン
グタイムに対して一定時間ずらして撮像し、前記一方の
撮像系で得られる画像を奇数フィールドの画像とし、前
記他方の撮像系で得られる画像を偶数フィールドの画像
として、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を合
成する。

【０００８】または、二つの順次走査方式による撮像系
を用いて共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つ
の画像を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮
像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを一方の
撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ずらして
撮像し、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を交
互に合成する。

【０００９】ここで、前記一方の撮像系で得られる画像
と前記他方の撮像系で得られる画像とを補間合成しても
よい。

【００１０】または、二つの順次走査方式による撮像系
を用いて共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つ
の画像を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮
像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを一方の
撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ずらして
撮像し、前記一方の撮像系で得られる画像を奇数フィー
ルドの画像とし、前記他方の撮像系で得られる画像を偶
数フィールドの画像として、前記二つの撮像系でそれぞ
れ得られる画像を合成する。

【００１１】または、二つの順次走査方式による撮像系
を用いて共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つ
の画像を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮
像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを一方の
撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ずらして
撮像し、前記一方の撮像系で得られる時間的にずれた二
つの画像を補間合成し一つの画像として、前記他方の撮
像系で得られる画像と合成する。

【００１２】または、二つの撮像系を用いて共通の被写
体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複
眼撮像方法において、合成後の画像のフィールドレート
よりも遅いフィールドレートでかつ前記合成後の画像の
フィールドレートよりも遅いシャッター速度で、前記二
つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを
一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ず
らして撮像し、前記一方の撮像系で得られる画像を奇数
フィールドの画像とし、前記他方の撮像系で得られる画
像を偶数フィールドの画像として、前記二つの撮像系で
それぞれ得られる画像を合成する。

【００１３】または、二つの撮像系を用いて共通の被写
体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複
眼撮像方法において、合成後の画像のフィールドレート
よりも遅いフィールドレートでかつ前記合成後の画像の
フィールドレートよりも遅いシャッター速度で、前記二
つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを
一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ず
らして撮像し、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画
像を交互に合成する。

【００１４】ここで、前記一方の撮像系で得られる画像
と前記他方の撮像系で得られる画像とを補間合成しても
よい。

【００１５】または、二つの撮像系を用いて共通の被写
体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像を合成するこ
とにより一つの画像を得る複眼撮像方法において、合成
後の画像のフィールドレートよりも遅いフィールドレー
トでかつ前記合成後の画像のフィールドレートよりも遅
いシャッター速度で、前記二つの撮像系のうち他方の撮
像系のサンプリングタイムを一方の撮像系のサンプリン
グタイムに対して一定時間ずらして撮像し、前記一方の
撮像系で得られる画像を奇数フィールドの画像とし、前
記他方の撮像系で得られる画像を偶数フィールドの画像
として、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を合
成する。

【００１６】ここで、前記一方の撮像系で得られる画像
と前記他方の撮像系で得られる画像とを補間合成しても
よい。

【００１７】または、二つの順次走査方式による撮像系
を用いて共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つ
の画像を合成することにより一つの画像を得る複眼撮像
方法において、合成後の画像のフィールドレートよりも
遅いフィールドレートでかつ前記合成後の画像のフィー
ルドレートよりも遅いシャッター速度で、前記二つの撮
像系のうち他方の撮像系のサンプリングタイムを一方の
撮像系のサンプリングタイムに対して一定時間ずらして
撮像し、前記一方の撮像系で得られる時間的にずれた二
つの画像を補間合成し一つの画像として、前記他方の撮
像系で得られる画像と合成する。

【００１８】

【作用】本発明の複眼撮像方法は、以下に示すように、
作用する。

【００１９】（１）各撮像系のサンプリングタイムを一
定時間ずつずらして撮像することにより、一つの撮像系
で被写体を撮像する際のサンプリングタイムを１／Ｎ
（Ｎは撮像系の個数）に短縮したのと同じ効果をもたせ
ることができるため、出力画像の時間分解能を向上する
ことができる。特に、このとき、撮像系を構成する撮像
素子の蓄積時間を短くすることにより、被写体の動きに
よるボケも抑制できる。従って、出力画像は滑らかさを
失うことなく時間分解能を向上させることができる。

【００２０】（２）二つの撮像系のうち他方の撮像系の
サンプリングタイムを一方の撮像系のサンプリングタイ
ムに対して一定時間ずらして撮像し、（ａ）一方の撮像
系で得られる画像を奇数フィールドの画像とし、他方の
撮像系で得られる画像を偶数フィールドの画像として、
二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を合成することに
より、または、（ｂ）二つの順次走査による撮像系で撮
像し、二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を交互に合
成することにより、または、（ｃ）二つの順次走査によ
る撮像系で撮像し、一方の撮像系で得られる時間的にず
れた二つの画像を補間合成し一つの画像として、他方の
撮像系で得られる画像と合成することにより、一つの撮
像系で被写体を撮像する際のサンプリングタイムを１／
２に短縮したのと同じ効果をもたせることができる。特
に、このとき、撮像系を構成する撮像素子の蓄積時間を
短くすることにより、被写体の動きによるボケも抑制で
きるため、一つの撮像系で被写体を撮像する場合に比べ
て、時間分解能が高く、滑らかさを失わない出力画像を
得ることができる。また、暗い被写体に対しても、最適
なフィールドレート，シャッター速度および２つの撮像
系間のサンプリングのタイミングを選択することができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２２】図８は、複眼撮像装置の基本配置を説明す
るための図である。

【００２３】この複眼撮像装置は、２組の撮像系（右側
撮像系１０_R および左側撮像系１０ _L ）を用いて共通の
被写体をそれぞれ撮像して得られる２つの画像を合成す
ることにより一つの画像を得るものである。右側撮像系
１０_R は、右側撮像光学系１１_R と右側イメージセンサ
１２_R とから構成されている。また、左側撮像系１０ _L
は、左側撮像光学系１１_L と左側イメージセンサ１２_L
とから構成されている。ここで、右側撮像光学系１１_R
と左側撮像光学系１１_L とは等価な仕様を有するもので
あり、ズームレンズからなる。また、右側イメージセン
サ１２_R と左側イメージセンサ１２_L とは等価な仕様を
有するものであり、サチコンなどの撮像管またはＣＣＤ
（電荷結合素子）などの固体撮像素子からなる。右側撮
像系１０ _R と左側撮像系１０_L とは、それらの光軸
Ｌ_L，Ｌ_Rが被写体面１上の点０でほぼ交差し、かつ、被
写体面１の法線０−０’に対して線対称の位置にそれぞ
れ設けられている。なお、各光軸Ｌ_L，Ｌ_Rと被写体面１
の法線０−０’とのなす角（傾斜角）をそれぞれθとし
たときに、角度２θを輻輳角と定義する。

【００２４】この複眼撮像装置では、被写体距離が変化
した場合には、たとえば図８図示×印を中心として右側
撮像系１０_R および左側撮像系１０_L をそれぞれ回転さ
せ、被写体距離の変化に応じて輻輳角２θを変えること
により、撮像が行われる。

【００２５】以下、上述した複眼撮像装置の基本配置を
前提にして、本発明の複眼撮像方法の実施例について、
詳しく説明する。

【００２６】図１は、本発明の複眼撮像方法の第１の実
施例が実現可能な複眼撮像装置を示す概略構成図であ
る。

【００２７】この複眼撮像装置は、右側撮像系２０_R と
左側撮像系２０_L と映像信号合成回路３０とタイミング
制御回路３１とを含む。ここで、右側撮像系２０_R は、
右側撮像レンズ２１_R と、右側ＣＣＤイメージセンサ２
２_R と、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R を駆動する右
側ＣＣＤドライバ２３_R と、右側ＣＣＤイメージセンサ
２２_R から出力される右側映像信号Ｉ_R を増幅する右側
アンプ２４_R とからなる。左側撮像系２０_L は、左側撮
像レンズ２１_L と、左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L
と、左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L を駆動する左側Ｃ
ＣＤドライバ２３ _L と、左側ＣＣＤイメージセンサ２２
_L から出力される左側映像信号Ｉ_L を増幅する左側アン
プ２４_L とからなる。映像信号合成回路３０は、右側ア
ンプ２４_Rから出力される右側映像信号Ｉ_R と左側アン
プ２４_L から出力される左側映像信号Ｉ_L との合成を行
う。タイミング制御回路３１は、右側ＣＣＤドライバ２
３_Rと左側ＣＣＤドライバ２３_L と映像信号合成回路３
０との同期を制御する。

【００２８】次に、この複眼撮像装置の動作原理につい
て、図１および図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明す
る。

【００２９】この複眼撮像装置は、左側撮像系２０_L の
サンプリングタイムを右側撮像系２０_R のサンプリング
タイムに対して一定時間ずらして撮像し、右側撮像系２
０_Rで得られる画像を奇数フィールドの画像とし、左側
撮像系２０_L で得られる画像を偶数フィールドの画像と
して、右側撮像系２０_R および左側撮像系２０_L でそれ
ぞれ得られる画像を合成するものである。

【００３０】具体的には、タイミング制御回路３１によ
って、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R における右側撮
像レンズ２１_R からの像の撮像を開始させるとともに、
左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L における左側撮像レン
ズ２１_L からの像の撮像を右側ＣＣＤイメージセンサ２
２_R よりも１／１２０秒だけ遅らせて開始させる。な
お、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R および左側ＣＣＤ
イメージセンサ２２_L におけるフィールド方向のサンプ
リングタイムはともに、１／６０秒である。このときの
右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R におけるフィールド方
向のサンプリング点と左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L
におけるフィールド方向のサンプリング点との関係を図
２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示す。ここで、図２（Ａ）
は、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R におけるフィール
ド方向のサンプリング点を示す図であり、各白点Ｒ₁₁，
Ｒ₁₂，Ｒ₁₃は奇数フィールドをそれぞれ示している。す
なわち、右側撮像系２０_R では、画像の空間的に奇数フ
ィールド部分が撮像される。また、図２（Ｂ）は、左側
ＣＣＤイメージセンサ２２_L におけるフィールド方向の
サンプリング点を示す図であり、各黒点Ｒ₂₁，Ｒ₂₂は偶
数フィールドをそれぞれ示している。すなわち、左側撮
像系２０_L では、画像の空間的に偶数フィールド部分が
撮像される。したがって、左側ＣＣＤイメージセンサ２
２_L におけるフィールド方向のサンプリング点は、右側
ＣＣＤイメージセンサ２２_R におけるフィールド方向の
サンプリング点よりも１／１２０秒だけずれている。

【００３１】映像信号合成回路３０では、図２（Ｃ）に
示すように、右側アンプ２４_R から出力される右側映像
信号Ｉ_R の１番目の奇数フィールド（白点Ｒ₁₁）を１番
目の奇数フィールド（白点Ｇ₁₁）とし、左側アンプ２４
_L から出力される左側映像信号Ｉ_L の１番目の偶数フィ
ールド（黒点Ｒ₂₁）を１番目の偶数フィールド（黒点Ｇ
₁₂）とし、右側映像信号Ｉ_R の２番目の奇数フィールド
（白点Ｒ₁₂）を２番目の奇数フィールド（白点Ｇ₁₃）と
し、以下同様にして、右側映像信号Ｉ_R と左側映像信号
Ｉ_L との合成が行われる。その結果、フィールドレート
が１２０フィールド／秒の出力画像を映像信号合成回路
３０で得ることができる。したがって、たとえば立体Ｔ
Ｖ用途で用いられている池上通信機（株）製のＤＴＭ−
２０３１などのような垂直走査周波数１２０Ｈｚのテレ
ビモニターに出力画像を出力することにより、時間分解
能の向上した画像を得ることができる。

【００３２】以上説明したように、この複眼撮像装置で
は、二つの撮像系によって被写体をそれぞれ撮像する際
に、片方の撮像系のサンプリングタイムを他方の撮像系
のサンプリングタイムに対して１／１２０秒だけずらす
とともに、各撮像系からの映像信号を図２（Ｃ）に示し
た方法で合成することにより、一つの撮像系で被写体を
撮像する際のサンプリングタイムを１／２に短縮したの
と同じ効果をもたせることができるため、出力画像の時
間分解能を向上することができる。特に、このとき、撮
像系を構成する撮像素子の蓄積時間を短くすることによ
り、被写体の動きによるボケも抑制できるため、一つの
撮像系で被写体を撮像する場合に比べて、より滑らかな
出力画像を得ることができる。

【００３３】次に、図１に示した複眼撮像装置と同様の
構成の複眼撮像装置を用いることにより、シャッタ速度
を遅くしてかつ時間分解能およびＳＮ比を劣化させるこ
となく暗い被写体を撮像することができることについて
説明する。

【００３４】ここでは、合成後の画像（出力画像）のフ
ィールドレートよりも遅いフィールドレートでかつ合成
後の画像のフィールドレートよりも遅いシャッター速度
で、左側撮像系２０_L のサンプリングタイムを右側撮像
系２０_R のサンプリングタイムに対して一定時間ずらし
て撮像し、右側撮像系２０_R で得られる画像を奇数フィ
ールドの画像とし、左側撮像系２０_L で得られる画像を
偶数フィールドの画像として、右側撮像系２０_R および
左側撮像系２０_L でそれぞれ得られる画像を合成する。

【００３５】具体的には、右側撮像レンズ２１_R および
左側撮像レンズ２１_L によって生じた像を右側ＣＣＤイ
メージセンサ２２_R および左側ＣＣＤイメージセンサ２
２_Lにおいて出力画像のフィールドレートよりも遅いフ
ィールドレート（６０フィールド／秒）でかつ１／１２
０秒より遅いシャッター速度でそれぞれ撮像し、右側撮
像系２０_R および左側撮像系２０_L 間の撮像のタイミン
グを１／１２０秒だけずらす。このときの右側ＣＣＤイ
メージセンサ２２_R におけるフィールド方向のサンプリ
ング点と左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L におけるフィ
ールド方向のサンプリング点との関係は、図２（Ａ），
（Ｂ）にそれぞれ示したものとなる。映像信号合成回路
３０では、図２（Ｃ）に示したように、右側映像信号Ｉ
_R の１番目の奇数フィールド（白点Ｒ₁₁）を１番目の奇
数フィールド（白点Ｇ₁₁）とし、左側映像信号Ｉ_L の１
番目の偶数フィールド（黒点Ｒ₂₁）を１番目の偶数フィ
ールド（黒点Ｇ₁₂）とし、右側映像信号Ｉ_R の２番目の
奇数フィールド（城点Ｒ₁₂）を２番目の奇数フィールド
（白点Ｇ₁₃）とし、以下同様にして、右側映像信号Ｉ_R
と左側映像信号Ｉ_L との合成が行われる。その結果、フ
ィールドレートが１２０フィールド／秒の出力画像を映
像信号合成回路３０で得ることができる。したがって、
たとえば立体ＴＶ用途で用いられている池上通信機
（株）製のＤＴＭ−２０３１などのような垂直走査周波
数１２０Ｈｚのテレビモニターに出力画像を出力するこ
とにより、時間分解能の向上した画像を得ることができ
るとともに、暗い被写体に対しても、最適なフィールド
レート，シャッター速度および２つの撮像系間のサンプ
リングのタイミングを選択することによって、時間分解
能およびＳＮ比を劣化させることなく撮像することが可
能となる。

【００３６】以上の説明においては、画像を６０フィー
ルド／秒で撮像し、各撮像のタイミングを１／１２０秒
だけずらしたときを例としたが、撮像時のフィールドレ
ートおよび各撮像のタイミングは、これらに限定される
ものではない。

【００３７】図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の
複眼撮像方法の第２の実施例を説明するための図であ
る。

【００３８】本実施例の複眼撮像方法では、図１に示し
た右側撮像系２０_R および左側撮像系２０_L として、順
次走査方式による撮像系をそれぞれ用いる。図３（Ａ）
は、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R におけるフィール
ド方向のサンプリング点を示しており、また、同図
（Ｂ）は、左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L におけるフ
ィールド方向のサンプリング点を示している。すなわ
ち、右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R と左側ＣＣＤイメ
ージセンサ２２_L とでは、サンプリングタイムが１／１
２０秒ずれている。なお、同図（Ａ）において、各二重
丸点Ｒ₁₁’，Ｒ₁₂’，Ｒ₁₃’はそれぞれ、右側ＣＣＤイ
メージセンサ２２_R におけるフィールド方向のサンプリ
ング点の画像を示している。また、同図（Ｂ）におい
て、各二重丸点Ｒ ₂₁’，Ｒ₂₂’はそれぞれ、左側ＣＣＤ
イメージセンサ２２_L におけるフィールド方向のサンプ
リング点の画像を示している。映像信号合成回路３０で
は、図３（Ｃ）に示すように、右側アンプ２４_R から出
力される右側映像信号Ｉ_R の１番目の画像（二重丸点Ｒ
₁₁’）を１番目の画像（二重丸点Ｇ₁₁’）とし、左側ア
ンプ２４_L から出力される左側映像信号Ｉ_L の１番目の
画像（二重丸点Ｒ₂₁’）を２番目の画像（二重丸点
Ｇ₁₂’）とし、以下同様にして、右側映像信号Ｉ_R と左
側映像信号Ｉ_L との合成が行われる。

【００３９】なお、本実施例においても、合成後の画像
（出力画像）のフィールドレートよりも遅いフィールド
レートでかつ合成後の画像のフィールドレートよりも遅
いシャッター速度で撮像することにより、暗い被写体に
対しても、時間分解能およびＳＮ比を劣化させることな
く撮像することが可能となる。

【００４０】図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の
複眼撮像方法の第３の実施例を説明するための図であ
る。

【００４１】本実施例の複眼撮像方法では、二組の撮像
系（右側撮像系２０_R および左側撮像系２０_L ）を用い
て共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像
を合成することにより、一つの高画質な画像を得る。す
なわち、図９に示すように、互いに垂直方向および水平
方向にそれぞれ半画素ずつずれた右側画像Ｐ_R および左
側画像Ｐ_L を右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R 上および
左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L 上にそれぞれ得て、得
られた二つの画像（右側画像Ｐ_R および左側画像Ｐ_L ）
を合成することによって、一つのより高精細な出力画像
Ｐ_OUT を得る。ここで、左側撮像系２０_L および右側撮
像系２０_R はそれぞれ、順次走査方式によるものであ
る。

【００４２】本実施例の複眼撮像方法では、右側ＣＣＤ
イメージセンサ２２_R における右側撮影レンズ２１_R か
らの像の撮像を開始させるとともに、左側ＣＣＤイメー
ジセンサ２２_L における左側撮像レンズ２１_L からの像
の撮像を右側ＣＣＤイメージセンサ２２_R よりも１／６
０秒だけ遅らせて開始させる。このときの右側ＣＣＤイ
メージセンサ２２_R におけるフィールド方向のサンプリ
ング点および左側ＣＣＤイメージセンサ２２_L における
フィールド方向のサンプリング点はそれぞれ、図４
（Ａ）および図４（Ｂ）に示すものとなる。すなわち、
同図（Ａ）において、各二重丸点Ｒ₃₁，Ｒ₃₂，Ｒ₃₃はそ
れぞれ、順次走査方式による右側ＣＣＤイメージセンサ
２２_R におけるフィールド方向のサンプリング点の画像
を示しており、また、同図（Ｂ）において、各二重丸点
Ｒ₄₁，Ｒ₄₂，Ｒ₄₃はそれぞれ、順次走査方式による左側
ＣＣＤイメージセンサ２２_L におけるフィールド方向の
サンプリング点の画像を示している。

【００４３】映像合成回路３０では、右側アンプ２４_R
から出力される右側映像信号Ｉ_R の１番目の画像（二重
丸点Ｒ₃₁）を１番目の奇数フィールドの画像（白点
Ｇ₃₁）とし、左側アンプ２４_L から出力される左側映像
信号Ｉ_L の１番目の画像（二重丸点Ｒ₄₁）を１番目の偶
数フィールドの画像（黒色Ｇ₃₂）とし、右側映像信号Ｉ
_Rの２番目の画像（二重丸点Ｒ₃₂）を２番目の奇数フィ
ールドの画像（白点Ｇ₃₃）とし、以下同様にして、右側
映像信号Ｉ_R と左側映像信号Ｉ_L との合成が行われる。
その結果、フィールドレートが６０フィールド／秒の出
力画像を映像信号合成回路３０で得ることができる。

【００４４】なお、本実施例は、２つの撮像系は順次走
査方式で撮像し、合成出力時にはインターレース方式で
出力するものであったが、合成出力時に順次走査方式で
出力させることも可能であり、以下に、本発明の第４の
実施例として説明する。

【００４５】図５は、本発明の複眼撮像方法の第４の実
施例が実現可能な複眼撮像装置を示す概略構成図であ
る。

【００４６】この複眼撮像装置は、右側撮像系４０_R お
よび左側撮像系４０_L で得られる映像信号の連続するフ
レーム間の信号から時間軸方向の補間を施した映像信号
を生成し、出力時のフレームに応じて各撮像系４０_R，
４０_Lより得られる映像信号と前記補間信号とを合成す
るものであり、以下に示す点で、図１に示した複眼撮像
装置と異なる。（１）タイミング制御回路４９は、右側ＣＣＤドライバ
４３_R と左側ＣＣＤドライバ４３_L との同期のみを制御
する。（２）合成時の右側映像信号Ｉ_R と左側映像信号Ｉ_L を
生成する補間手段として、右側サンプルホールド回路４
５_R と、左側サンプルホールド回路４５_L と、右側Ａ／
Ｄ回路４６_R と、左側Ａ／Ｄ回路４６_L と、右側フレー
ムメモリ４７_R と、左側フレームメモリ４７_L と、右側
読出回路４８_R と、左側読出回路４８_L と、右側補間回
路５０_R と、左側補間回路５０_L と、右側重みテーブル
５１_R と、左側重みテーブル５１_L と、コントローラ５
２とを有する。（３）映像信号合成回路５３は、右側読出回路４８_R か
らの右側映像信号Ｉ_R と、左側読出回路４８_L からの左
側映像信号Ｉ_L と、右側補間回路５０_R からの補間され
た右側映像信号と、左側補間回路５０_L からの補間され
た左側映像信号とを合成する。

【００４７】次に、この複眼撮像装置の動作原理につい
て説明する。

【００４８】タイミング制御回路４９によって、右側Ｃ
ＣＤイメージセンサ４２_R における右側撮像レンズ４１
_R からの像の撮像を開始させるとともに、左側ＣＣＤイ
メージセンサ４２_L における左側撮像レンズ４１_L から
の像の撮像を、右側ＣＣＤイメージセンサ４２_R よりも
１／６０秒だけ遅らせて開始させる。なお、右側ＣＣＤ
イメージセンサ４２_R および左側ＣＣＤイメージセンサ
４２_L におけるサンプリングタイムはともに、１／３０
秒である。

【００４９】右側ＣＣＤイメージセンサ４２_R から出力
される右側映像信号Ｉ_R は、右側アンプ４４_R で増幅さ
れたのち、右側サンプルホールド回路４５_R および右側
Ａ／Ｄ回路４６_R によりデジタル信号に変換されて右側
フレームメモリ４７_R に書き込まれる。一方、左側ＣＣ
Ｄイメージセンサ４２_L から出力される左側映像信号Ｉ
_L は、左側アンプ４４_L で増幅されたのち、左側サンプ
ルホールド回路４５_Lおよび左側Ａ／Ｄ回路４６_L によ
りデジタル信号に変換されて左側フレームメモリ４７_L
に書き込まれる。なお、各フレームメモリ４７_R，４７_L
は、少なくとも２フレーム分の映像信号を保存できるも
のである。以上の一連の動作により、各フレームメモリ
４７_R，４７_Lには、連続する２フレーム分の映像信号が
保存される。

【００５０】右側フレームメモリ４７_R に書き込まれた
右側映像信号Ｉ_R は、コントローラ５２により制御され
る右側読出回路４８_R により読み出されたのち、右側補
間回路５０_R または映像信号合成回路５３に入力され
る。ここで、コントローラ５２は、出力時のフレームに
応じて、連続する２フレーム分の右側映像信号Ｉ_R を右
側補間回路５０_R に出力するか、または、１フレーム分
の右側映像信号Ｉ_R を映像信号合成回路５３に出力する
かを制御する。左側フレームメモリ４７_L に書き込まれ
た左側映像信号Ｉ_L も、同様に処理される。

【００５１】各補間回路５０_R，５０_Lはそれぞれ、入力
された右側および左側の連続する２フレームの映像信号
を用いて、コントローラ５２によりそれぞれ制御される
各重みテーブル５１_R，５１_Lの出力信号に応じた重み付
け処理により、時間軸方向に補間された映像信号を生成
して映像信号合成回路５３に出力する。

【００５２】映像信号合成回路５３は、入力される右側
あるいは左側いずれか一方の補間された映像信号と他方
の補間処理を施さない映像信号とを合成する。ここで、
映像信号合成回路５３と、各補間回路５０_R，５０_Lにお
ける信号処理について、図６（Ａ）〜（Ｃ）および図７
をそれぞれ参照して詳しく説明する。

【００５３】図６（Ａ）は、順次走査方式による右側Ｃ
ＣＤイメージセンサ４２_R におけるフィールド方向のサ
ンプリング点を示し、同図（Ｂ）は、順次走査方式によ
る左側ＣＣＤイメージセンサ４２_L におけるフィールド
方向のサンプリング点を示す。すなわち、同図（Ａ）に
おいて、各二重丸点Ｒ₅₁，Ｒ₅₂，Ｒ₅₃はそれぞれ、右側
ＣＣＤイメージセンサ４２_R におけるフィールド方向の
サンプリング点の画像を示しており、また、同図（Ｂ）
において、各二重丸点Ｒ₆₁，Ｒ₆₂，Ｒ₆₃はそれぞれ、左
側ＣＣＤイメージセンサ４２_L におけるフィールド方向
のサンプリング点の画像を示している。ただし、前述し
た第３の実施例と同様に、左側ＣＣＤイメージセンサ４
２_L におけるサンプリング点は、右側ＣＣＤイメージセ
ンサ４２ _R におけるサンプリング点に対して、水平方向
および垂直方向にそれぞれ半画素ずつずれている。

【００５４】本実施例においては、左側撮像系４０_L の
サンプリングタイムを右側撮像系４０_R のサンプリング
タイムに対して一定時間ずらして撮像し、右側撮像系４
０_Rで撮像した、時間的に１／３０秒離れて隣り合った
画像（二重丸点Ｒ₅₁および二重丸点Ｒ₅₂）を補間合成し
たもの（二重丸点Ｒ_5*）と、左側撮像系４０_L で右側撮
像系４０_R より１／６０秒ずらして撮像した画像（二重
丸点Ｒ₆₁）とを合成し、出力画像（二重丸点Ｇ₄₁）を得
る。次に、左側撮像系４０_L において撮像した、時間的
に１／３０秒離れて隣り合った画像（二重丸点Ｒ₆₁およ
び二重丸点Ｒ₆₂）を補間合成したもの（二重丸点Ｒ_6*）
と、右側撮像系４０_R で撮像した画像（二重丸点Ｒ₅₂）
とを合成し出力画像（二重丸点Ｇ₄₂）を得る。以下同様
にして、右側映像信号Ｉ_R と左側映像信号Ｉ_L との合成
が行われる。その結果、フィールドレートが６０フィー
ルド／秒の順次走査方式の出力画像が得られる。

【００５５】このときの右側補間回路５０_R の動作につ
いて、図７を参照して説明する。右側撮像系４０_R で撮
像した画像Ｐ₁ 上の任意の一点Ｚ₁ における画像濃度を
Ｎ₁とし、右側撮像系４０_R で撮像した、画像Ｐ₁ と時
間的に１／３０秒離れた隣り合った画像Ｐ₂ 上の、一点
Ｚ₁ と空間的な同一点Ｚ₂ における画像濃度をＮ₂ とす
ると、画像Ｐ₁ と画像Ｐ₂ との合成画像Ｐ上の、一点Ｚ
₁ と空間的な同一点Ｚ ₃ における画像濃度をＮ₃ が、Ｎ₃ ＝（βＮ₁ ＋αＮ₂ ）／（α＋β）（１）を満たすように、画像濃度Ｎ₁ に係数βを重み付けする
とともに画像濃度Ｎ₂ に係数αを重み付けして、両者を
（１）式により合成する。ここで、係数αおよび係数β
は、右側Ａ／Ｄ変換回路４６_R における画像Ｐ₁ 上の一
点Ｚ₁ のサンプリング時刻をｔ₁ とし、右側Ａ／Ｄ変換
回路４６_R における画像Ｐ₂ 上の一点Ｚ₂のサンプリン
グ時刻をｔ₂ とし、合成画像Ｐ上の一点Ｚ₃ の見かけ上
のサンプリング時刻をｔ₃ としたとき、 α＝ｔ₃ −ｔ₁ （２） β＝ｔ₃ −ｔ₂ （３）を満たすものである。なお、補間における重み付け処理
の具体的方法としては、別の方法を採用してもよい。

【００５６】上述した第３および第４の実施例において
も、上述した第１および第２の実施例と同様に、合成後
の画像の撮像レートよりも遅いレートで、かつ、合成後
の画像の出力レートよりも遅いシャッター速度で撮像す
ることにより、暗い被写体に対しても、時間分解能およ
びＳＮ比を劣化させることなく撮像することが可能とな
る。

【００５７】以上の説明においては、簡単のため、左側
イメージセンサおよび右側イメージセンサとして単板式
（または単管式）のものを模式的に示したが、色分解光
学系を介した二板式（または二管式）あるいは三板式
（または三管式）であってもよい。また、撮像系の個数
を二個として説明したが、二個以上であってもよい。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。

【００５９】一つの撮像系で被写体を撮像する際のサン
プリングタイムを１／Ｎ（Ｎは撮像系の個数）に短縮し
たのと同じ効果をもたせることができるため、出力画像
の時間分解能を向上することができる。特に、このと
き、撮像系を構成する撮像素子の蓄積時間を短くするこ
とにより、被写体の動きによるボケも抑制できるため、
一つの撮像系で被写体を撮像する場合に比べて、時間分
解能が向上した、かつ、より滑らかな出力画像を得るこ
とができる。

【００６０】二つの撮像系で撮像した場合、一つの撮像
系で被写体を撮像する際のサンプリングタイムを１／２
に短縮したのと同じ効果をもたせることができるため、
出力画像の時間分解能を向上することができる。特に、
このとき、撮像系を構成する撮像素子の蓄積時間を短く
することにより、被写体の動きによるボケも抑制できる
ため、一つの撮像系で被写体を撮像する場合に比べて、
時間分解能が向上した、かつ、滑らかな出力画像を得る
ことができる。

【００６１】なお、暗い被写体に対しても、最適なフィ
ールドレート，シャッター速度および２つの撮像系間の
サンプリングのタイミングを選択することができるた
め、時間分解能およびＳＮ比を劣化させることなく撮像
することが可能となるとともに、暗い被写体に対して
も、受光感度を向上することができ、また、各撮像系か
らの画像に対して重みを加えて画像合成することによっ
ても、リアルタイムで暗い被写体の映像を得ることが可
能となる。このことは、特に、テレビカメラにエクステ
ンダーなどを装着したときなどＦＮＯが大きくなり暗い
被写体に対する撮影条件でのＳＮ比はかなり悪くなる
が、本発明を用いることにより、使用条件の範囲を広げ
ることが可能とある。さらに、実効的に感度を向上する
ことにより、全ズーム域においてＦナンバーを大きくす
ることも可能となる。Ｆナンバーを大きくすることによ
り、レンズの前玉径縮小という利点も生まれてくる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複眼撮像方法の第１の実施例が実現可
能な複眼撮像装置を示す概略構成図である。

【図２】図１に示した右側ＣＣＤイメージセンサにおけ
るフィールド方向のサンプリング点と左側ＣＣＤイメー
ジセンサにおけるフィールド方向のサンプリング点との
関係、および、図１に示した映像信号合成回路における
画像の合成方法を説明するための図であり、（Ａ）は右
側ＣＣＤイメージセンサにおけるフィールド方向のサン
プリング点を示す図、（Ｂ）は左側ＣＣＤイメージセン
サにおけるフィールド方向のサンプリング点を示す図、
（Ｃ）は映像信号合成回路における画像の合成方法を説
明するための図である。

【図３】本発明の複眼撮像方法の第２の実施例を説明す
るための図であり、（Ａ）は右側ＣＣＤイメージセンサ
におけるフィールド方向のサンプリング点を示す図、
（Ｂ）は左側ＣＣＤイメージセンサにおけるフィールド
方向のサンプリング点を示す図、（Ｃ）は映像信号合成
回路における画像の合成方法を説明するための図であ
る。

【図４】本発明の複眼撮像方法の第３の実施例を説明す
るための図であり、（Ａ）は右側ＣＣＤイメージセンサ
におけるフィールド方向のサンプリング点を示す図、
（Ｂ）は左側ＣＣＤイメージセンサにおけるフィールド
方向のサンプリング点を示す図、（Ｃ）は映像信号合成
回路における画像の合成方法を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の複眼撮像方法の第４の実施例が実現可
能な複眼撮像装置を示す概略構成図である。

【図６】本発明の第４の実施例における右側ＣＣＤイメ
ージセンサにおけるフィールド方向のサンプリング点と
左側ＣＣＤイメージセンサにおけるフィールド方向のサ
ンプリング点との関係、および、映像信号合成回路にお
ける画像の合成方法を説明するための図であり、（Ａ）
は右側ＣＣＤイメージセンサにおけるフィールド方向の
サンプリング点を示す図、（Ｂ）は左側ＣＣＤイメージ
センサにおけるフィールド方向のサンプリング点を示す
図、（Ｃ）は映像信号合成回路における画像の合成方法
を説明するための図である。

【図７】図５に示した各補間回路の動作を説明するため
の図である。

【図８】複眼撮像装置の基本配置を説明するための図で
ある。

【図９】本発明の複眼撮像方法の第３の実施例における
撮像方法および画像合成方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０_R，２０_R，４０_R 右側撮像系１０_L，２０_L，４０_L 左側撮像系１１_R 右側撮像光学系１１_L 左側撮像光学系１２_R 右側イメージセンサ１２_L 左側イメージセンサ２１_R，４１_R 右側撮像レンズ２１_L，４１_L 左側撮像レンズ２２_R，４２_R 右側ＣＣＤイメージセンサ２２_L，４２_L 左側ＣＣＤイメージセンサ２３_R，４３_R 右側ＣＣＤドライバ２３_L，４３_L 左側ＣＣＤドライバ２４_R，４４_R 右側アンプ２４_L，４４_L 左側アンプ３０，５３映像信号合成回路３１，４９タイミング制御回路４５_R 右側サンプルホールド回路４５_L 左側サンプルホールド回路４６_R 右側Ａ／Ｄ回路４６_L 左側Ａ／Ｄ回路４７_R 右側フィールドメモリ４７_L 左側フィールドメモリ４８_R 右側読出回路４８_L 左側読出回路５０_R 右側補間回路５０_L 左側補間回路５１_R 右側重みテーブル５１_L 左側重みテーブル５２コントローラＬ_L，Ｌ_R 光軸Ｉ_L 左側映像信号Ｉ_R 右側映像信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹羽雄吉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の撮像系を用いて共通の被写体をそ
れぞれ撮像して得られる複数の画像を合成する複眼撮像
方法において、前記各撮像系のサンプリングタイムを一定時間ずつずら
して撮像することを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項２】二つの撮像系を用いて共通の被写体をそ
れぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複眼撮像
方法において、前記二つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタ
イムを一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定
時間ずらして撮像し、前記一方の撮像系で得られる画像を奇数フィールドの画
像とし、前記他方の撮像系で得られる画像を偶数フィー
ルドの画像として、前記二つの撮像系でそれぞれ得られ
る画像を合成することを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項３】二つの順次走査方式による撮像系を用い
て共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像
を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタ
イムを一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定
時間ずらして撮像し、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を合成するこ
とを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項４】二つの順次走査方式による撮像系を用い
て共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像
を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタ
イムを一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定
時間ずらして撮像し、前記一方の撮像系で得られる画像を奇数フィールドの画
像とし、前記他方の撮像系で得られる画像を偶数フィー
ルドの画像として、前記二つの撮像系でそれぞれ得られ
る画像を合成することを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項５】二つの順次走査方式による撮像系を用い
て共通の被写体をそれぞれ撮像して得られる二つの画像
を合成する複眼撮像方法において、前記二つの撮像系のうち他方の撮像系のサンプリングタ
イムを一方の撮像系のサンプリングタイムに対して一定
時間ずらして撮像し、前記一方の撮像系で得られる時間的にずれた二つの画像
を補間合成し一つの画像として、前記他方の撮像系で得
られる画像と合成することを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項６】二つの撮像系を用いて共通の被写体をそ
れぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複眼撮像
方法において、合成後の画像のフィールドレートよりも遅いフィールド
レートでかつ前記合成後の画像のフィールドレートより
も遅いシャッター速度で、前記二つの撮像系のうち他方
の撮像系のサンプリングタイムを一方の撮像系のサンプ
リングタイムに対して一定時間ずらして撮像し、前記一方の撮像系で得られる画像を奇数フィールドの画
像とし、前記他方の撮像系で得られる画像を偶数フィー
ルドの画像として、前記二つの撮像系でそれぞれ得られ
る画像を合成することを特徴とする複眼撮像方法。
【請求項７】二つの撮像系を用いて共通の被写体をそ
れぞれ撮像して得られる二つの画像を合成する複眼撮像
方法において、合成後の画像のフィールドレートよりも遅いフィールド
レートでかつ前記合成後の画像のフィールドレートより
も遅いシャッター速度で、前記二つの撮像系のうち他方
の撮像系のサンプリングタイムを一方の撮像系のサンプ
リングタイムに対して一定時間ずらして撮像し、前記二つの撮像系でそれぞれ得られる画像を交互に合成
することを特徴とする複眼撮像方法。