JPH0827499B2 - 立体テレビジョン用撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被写体の立体映像を得るための立体テレビ
ジョン用撮像装置に関する。

従来の技術 近年、ビデオディスクを用いてテレビジョンに立体映
像を得るシステムが開発されている。この種の立体映像
は２眼式立体映像と呼ばれ、右眼と左眼との視差によっ
て立体感を得るというものである。つまり、右眼用と左
眼用との各々の映像をフィールド毎にテレビジョンに交
互に再生し、その映像信号と同期して開閉する液晶シャ
ッター眼鏡などを通して、右眼と左眼とで交互に映像を
見るものである。このような立体テレビジョンシステム
においては、右眼用と左眼用とに対応する２種類の映像
信号を作るための立体テレビジョン用撮像装置が必要で
ある。

従来、この立体テレビジョン用撮像装置は、第６図に
示すように右眼と左眼とに対応する２台のビデオカメラ
1,2によって被写体３を撮像し、信号切り替え器４によ
って映像信号を交互に切り替えて合成して、立体テレビ
ジョン用の映像信号を出力端子５に出力していた。とこ
ろがこの方法だと、装置全体は大型化し重量も増加する
ため、持ち運びや取り扱いが容易でない。また、２台の
ビデオカメラの信号の同期や色合わせ、ピント合わせ，
ズームの連動なども容易でなく、構成は複雑になり、か
つ高価になる。そのため、２台のビデオカメラを用いる
ことをせずに、１台のビデオカメラで右眼用と左眼用と
に対応する映像信号を得るための装置が、特開昭57-626
86号（撮像装置），特開昭57-75089号（立体テレビジョ
ン用撮像方法），特開昭58-84589号（立体テレビジョン
用撮像系）に記載されている。しかし、これらはミラー
系が複雑であったり、レンズ系を２ケ所に必要としたり
するので得策でない。

そこで、さらに簡単な構成として、昭和59年度電子通
信学会総合全国大会講演論文集5-80頁に「液晶シャッタ
ーを利用した二眼式立体画像の時分割撮影・表示システ
ム」として、第７図に示すような構成が記載される。第
７図において、６はビデオカメラ,7はハーフミラー、８
はプリズム、9,10は液晶シャッターであり、液晶シャッ
ター9,10をフィールド毎に交互に開閉して、右眼用と左
眼用の映像信号を得るものである。

発明が解決しようとする問題点 従来の第７図のような構成だと、少ない部品点数の簡
単な光学系で立体テレビジョンの撮像が可能となる利点
があり、原理的には問題ない。しかし、実用的にはこの
ような構成だと、有効な画角が非常に狭いか、もしくは
画角を拡大しようとすると液晶シャッター9,10などが非
常に大きくなるという問題がある。一般に家庭用のビデ
オカメラはズームレンズが装備されており、その画角は
望遠から広角まで焦点距離に応じて変化する。第７図の
ような装置においてズームレンズの使用を可能とするた
めには、少なくとも広角状態において画面に大きなけら
れが生じないように、光学部品7,8と液晶シャッター9,1
0の大きさを決めねばならない。装置全体の持ち運びや
取い扱いのために、各構成部品の大きさはできるだけ小
さく軽くできるものでなければならない。

本発明は以上のような点に鑑み、１台のビデオカメラ
を用いて簡単な構成で立体テレビジョンの撮像を行うた
めの、実用上基本となる構成に関するもので、液晶シャ
ッターや他の光学部品を縮小でき、望遠から広角までズ
ームレンズの使用を可能とする小型軽量の立体テレビジ
ョン用撮像装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決する本発明の技術的な手段は、撮像
レンズの光軸方向と異なる方向から被写体の光束を受け
て反射偏向させる１個の全反射ミラーと、前記撮像レン
ズの光軸方向からの被写体の光束を透過直進させ、かつ
前記全反射ミラーからの光束を反射偏向させて同一方向
に向かわせる１個の半透過ミラーと、前記半透過ミラー
に入射する２光束を交互に遮へいする２個の光シャッタ
ーとを備え、前記２個の光シャッターは各々前記撮像レ
ンズから略等しい光路長とするとともに、各々の片端部
を前記半透過ミラーの片端部と近接させて構成するもの
である。

作用 前記のような光シャッターと半透過ミラーとの配設に
よって、ズームレンズの広角状態においてもけられが生
じないという条件を満たしつつ、２個の光シャッターの
大きさを小さく、かつ使用面積を同一にできる。そし
て、右眼，左眼各々の画角に対応する入射光束を、光シ
ャッターの手前（直前）からオーバーラップさせること
ができるため、両眼間隔に相当する光軸間距離をより狭
くできる。その結果、装置全体の大きさもより小さくで
き、小型化，軽量化が可能となる。さらにこれらに加え
て、半透過ミラーのプリズムブロック化，全反射ミラー
のプリズムブロック化、あるいは全反射ミラー入射光束
への部分的なけられの設定といった手段を併用すること
によって、一層の小型化が可能となるものである。

実施例 以下、本発明の立体テレビジョン用撮像装置における
実施例を図面にもとづいて説明する。第１図は本発明の
第１の実施例を示す平面図である。同図において、11は
ビデオカメラのズームレンズ（正確にはその鏡筒）であ
る。12は振幅分割もしくは偏光分割を行う半透過ミラー
であり、13,14はテレビジョン信号のフィールド毎に交
互に開閉する液晶シャッターであり、15は全反射ミラー
である。16はズームレンズ11の光軸方向から入射する光
束（正確にはその光軸）を示し、17,18は広角状態にお
ける光束の範囲を示す。光束16は液晶シャッター13と半
透過ミラー12を経て、光束の約半分が19のようにズーム
レンズ11に入射し、残りの約半分が20のように反射して
捨てられる。21はズームレンズ11の光軸方向と異なる方
向から入射する光束を示し、22,23は広角状態における
光束の範囲を示す。光束21は全反射ミラー15によって24
のように反射偏光させられた後、液晶シャッター14と半
透過ミラー12を経て、約半分が19のようにズームレンズ
11に入射し、残りは20のように透過して捨てられる。液
晶シャッター13,14の開閉によって、光束16と21はフィ
ールド毎に交互にズームレンズ11に入射させられ、立体
テレビジョン用の撮像が可能となる。

以上のような第１の実施例では、平板状の半透過ミラ
ー12を用い、その片端部を液晶シャッター13,14の片端
部と突き合わせた形で近接させる。液晶シャッター13,1
4はズームレンズ11から略等しい光路長に配設させる。
広角状態における入射光束21の範囲は、装置の入射側で
広がってかなり大きくなるが、液晶シャッター13,14は
比較的小さくでき、同一形状のものが使用できる。全反
射ミラー15のみ大きくなるが、他部品と同様に平板状に
して装置全体の軽量化を図っている。また、液晶シャッ
ター13,14の手前からは斜線部25に示すように、光束16
と21をオーバーラップさせることができるため、両眼間
隔に相当する光束16と21の光軸間距離をより狭くして、
人間の両眼距離に近づけられるとともに、全反射ミラー
15をより小さくできる。もし、液晶シャッター13,14を
従来例（第７図）のように全反射ミラー15の手前に配設
した場合、斜線部25のオーバーラップ部分に液晶シャッ
ター13,14が入ってはならないため、光束16,21の光軸間
距離を広げ、全反射ミラー15、および液晶シャッター1
3,14はより大きくせねばならず、装置全体は大きく重く
なる。本発明では第１図のように、半透過ミラー12と液
晶シャッター13,14との片端部どおしを突き合わせる形
にすることによって、オーバーラップ部分25をより無駄
なく設定できることになる。

第２図は本発明の立体テレビジョン用撮像装置におけ
る第２の実施例を示す平面図である。同図において、30
はビデオカメラのズームレンズである。31は内部に振幅
分割もしくは偏光分割を行う光学薄膜を32で示すように
内在させてプリズムブロックとした、半透過ミラーであ
る。33,34は液晶シャッターであり、35は全反射ミラー
である。36,37は各々被写体から入射する光束を示し、3
8,39および40,41は広角状態における光束36,37の範囲を
示す。

以上のような第２の実施例では、半透過ミラー31のプ
リズムの屈折率によって、プリズム内で光束36,37が引
き伸ばされる形になり、広がりが抑えられる。その結
果、第１の実施例の第１図と比較してみるとわかるよう
に、液晶シャッター33,34、全反射ミラー35をさらに小
さくすることが可能となり、装置全体を小型化できる。
両眼間隔に相当する光束36,37の光軸間距離は、人間の
眼の寸法に近いことが望ましいが、実際のズームレンズ
30の径は図に示すよりも大きいため、装置の実寸も図よ
りは大きくなる。従って、光束36,37の光軸間距離を狭
くできることは、人間の両眼間隔に近づけられるという
ことで効果的といえる。プリズムの屈折率は1.5程度で
あるが、高いほど寸法の縮小効果がある。プリズムの材
質は軽量化のためにプラスチックとすると良い。また第
１の実施例で説明したように、半透過ミラー面（光学薄
膜）32と液晶シャッター33,34との片端部を突き合わせ
た形で近接させ、液晶シャッター33,34をズームレンズ3
0から略等しい光路長に配設させることの効果について
は、同様のことがいえる。

第３図は本発明の立体テレビジョン用撮像装置におけ
る第３の実施例を示す平面図である。同図において、45
はズームレンズであり、46はプリズムブロックとした半
透過ミラーであり、47,48は液晶シャッターである。49
はプリズムブロックとした全反射ミラーで、50は金属膜
などを形成してなる全反射面である。51,52は各各被写
体からの入射する光束を示す。

このような第３の実施例では、全反射ミラー49のプリ
ズムの屈折率によって、プリズム内にて光束52が引き伸
ばされる形になり、広がりが抑えられる。その結果、第
２の実施例の第２図と比較してみるとわかるように、全
反射面50をさらに小さくすることが可能となり、装置全
体をより小型化できる。プリズムの屈折率は高いほど効
果があり、その材質は軽量化のためプラスチックプリズ
ムとすると良い。

第４図は本発明の立体テレビジョン用撮像装置におけ
る第４の実施例を示す平面図である。同図において、55
はズームレンズであり、56は半透過ミラーであり、57,5
8は液晶シャッターである。59は全反射ミラーであり、6
0,61は入射する光束を示す。この構成は第２図に示した
第２の実施例と類似しているが、光束61に斜線部62のよ
うな部分的なけられが生じるように、全反射ミラー59の
大きさと位置を定めるところが異なる。すなわち、全反
射ミラー59に入射する光束61の周辺の一部に、他方の光
束60用の液晶シャッター57によってけられを生じさせる
ように配設する。これによって、立体テレビジョンの画
質を実用的なレベルでそこなうことなく、全反射ミラー
59をより小型化でき、光束60,61の光軸間距離や装置全
体をより縮小できる。

第５図は本発明の立体テレビジョン用撮像装置におけ
る第５の実施例を示す平面図である。同図において、65
はズームレンズであり、66は半透過ミラーであり、67,6
8は液晶シャッターであり、69は全反射ミラーである。7
0,71は入射する光束を示し、72,73は光束71の両隅に生
じさせたけられを示す。この構成は第３図に示した第３
の実施例と類似しているが、光束71に部分的なけられを
生じさせるように全反射ミラー69の大きさと位置を定め
る。これによって、立体テレビジョンの画質を実用的な
レベルでそこなうことなく、全反射ミラー69と装置全体
を、第４の実施例以上により小型化できる。

なお、本発明の立体テレビジョン用撮像装置のビデオ
カメラとの機械的結合方法としては、全反射ミラー，半
透過ミラー，液晶シャッターなどを取り付ける構造部材
を設け、この構造部材をビデオカメラの三脚固定用ネジ
穴にて固定すると良い。このようにすることで、複数の
機種のビデオカメラに取り付け可能な、アタッチメント
式の立体テレビジョン用撮像装置とすることもできる。
本発明によって、ズームレンズを備えたビデオカメラに
対して小型化が可能となるため、前記のように簡単にア
タッチメント式とすることができるのである。

発明の効果 本発明の立体テレビジョン用撮像装置は、２個の光シ
ャッターを撮像レンズから略等しい光路長とするととも
に、各々の片端部を半透過ミラーの片端部と近接させて
設ける。これによって、広角状態の撮像に対しても、両
眼間隔に相当する光軸間距離を狭くして人間の両眼間隔
に近ずけられるとともに、各構成部品や装置全体の小型
化，軽量化が図れる。その結果、ズームレンズを有する
１台のビデオカメラに着脱容易なアタッチメント式の立
体テレビジョン用撮像装置とすることも可能となる。持
ち運びや取り扱い性も向上し、一般のビデオカメラ使用
者が簡単に立体テレビジョンの撮像を行うことをも可能
となるなど、その工業的価値と実用的効果は甚だ大きい
といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における立体テレビジョ
ン用撮像装置の平面図、第２図は本発明の第２の実施例
における立体テレビジョン用撮像装置の平面図、第３図
は本発明の第３の実施例における立体テレビジョン用撮
像装置の平面図、第４図は本発明の第４の実施例におけ
る立体テレビジョン用撮像装置の平面図、第５図は本発
明の第５の実施例における立体テレビジョン用撮像装置
の平面図、第６図は従来の立体テレビジョン用撮像装置
の平面図、第７図は他の従来の立体テレビジョン用撮像
装置の平面図である。 11,30,45,55,65……ズームレンズ、12,31,46,56,66……
半透過ミラー、13,14,33,34,47,48,57,58,67,68……液
晶シャッター、15,35,49,59,69……全反射ミラー。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−62686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−75089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−84589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−501964（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−101027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316845（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−98390（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−155043（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭30−1927（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭46−43827（ＪＰ，Ｂ１) 特許76061（ＪＰ，Ｃ１) 特許175414（ＪＰ，Ｃ２)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像レンズの光軸方向と異なる方向から被
   写体の光束を受けて反射偏向させる１個の全反射ミラー
   と、前記撮像レンズの光軸方向からの被写体の光束を透
   過直進させ、かつ前記全反射ミラーからの光束を反射偏
   向させて同一方向に向かわせる１個の半透過ミラーと、
   前記半透過ミラーに入射する２光束を交互に遮へいする
   ２個の光シャッターとを備え、前記２個の光シャッター
   は各々前記撮像レンズから略等しい光路長とするととも
   に、各々の片端部を前記半透過ミラーの片端部と近接さ
   せて設けた立体テレビジョン用撮像装置。
2. 【請求項２】半透過ミラーは、振幅分割もしくは偏光分
   割をおこなう光学薄膜を内在させたプリズムブロックと
   した特許請求の範囲第１項記載の立体テレビジョン用撮
   像装置。
3. 【請求項３】全反射ミラーに入射する光束に、光シャッ
   ターあるいは全反射ミラーなどによって部分的なけられ
   を生じさせた特許請求の範囲第１項記載の立体テレビジ
   ョン用撮像装置。
4. 【請求項４】全反射ミラーは、内側に反射面を設けたプ
   リズムブロックとした特許請求の範囲第２項記載の立体
   テレビジョン用撮像装置。