JPH10271534A - 立体画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １台のカメラによって立体画像を得るように
し、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズーム
レンズの倍率調整、フォーカス位置の調整および各カメ
ラを連動させる複雑な機構などを無くすとともに、各画
像信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一に
して、視差画像間でのバラツキをゼロにする。 【解決手段】 単レンズ２と、撮像板５との間に、複数
の円形シャッタ１５、１６を配置し、これの各円形シャ
ッタ１５、１６を交互に開閉して、単レンズ２によって
被写体からの光を撮像板５に結像させて、右目用画像信
号と、左目用画像信号とを交互に得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体静止画像や立
体動画像を撮影する画像撮影装置に関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は、１台のカメラに
よって立体画像を撮影する立体画像撮影装置に関するも
のであり、カメラの絞り面位置に、所定の時間間隔で順
次に開閉する複数のシャッタを配置して立体画像を得る
ものである。

【０００３】

【従来の技術】静止画像や動画像を撮影する立体画像撮
影装置として、従来、図１１に示す４眼式の立体画像撮
影装置が知られている。

【０００４】この図に示す４眼式の立体画像撮影装置１
０１は、各光軸１０２〜１０５が１点（輻輳点）１０６
で交わるように撮影方向が調整されるとともに、これら
の各光軸１０２〜１０５が同一平面内に含まれるよう
に、その上下位置が調整された４台のカメラ１０７〜１
１０によって構成されており、各カメラ１０７〜１１０
によって各々、独立して１つの被写体を撮影し、これに
よって得られた４種類の画像信号、すなわち４つの方向
から撮影して得られる画像信号を出力する。

【０００５】そして、これらの各画像信号のうち、適当
な２つ、例えば中心側に近い、カメラ１０８から出力さ
れる画像信号と、カメラ１０９から出力される画像信号
とを各々、左目側の画像信号、右目側の画像信号とし
て、立体画像表示装置に供給することにより、観察者に
被写体の画像を立体的に見せることができる。

【０００６】また、このような４台のカメラ１０７〜１
１０を使用した４眼式の立体画像撮影装置１０１の他
に、例えば２眼式の立体画像撮影装置なども開発されて
おり、上述した４眼式の立体画像撮影装置１０１と同様
な原理で、２種類の画像信号を生成して、これを立体画
像表示装置に供給し、観察者に被写体の画像を立体的に
見せる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の立体画像撮影装置１０１においては、次に述べ
るような２つの問題点があった。

【０００８】第１の問題点は、４眼式の立体画像撮影装
置１０１では、４台のカメラ１０７〜１１０の各光軸１
０２〜１０５が１点１０６で交わるようにするととも
に、各光軸１０２〜１０５が同一平面内に含まれるよう
にしなければならず、さらに各カメラ１０７〜１１０の
画角を等しくする必要があることから、光軸調整が煩雑
であり、調整に時間と、手間とがかかり過ぎるという問
題があった。

【０００９】また、一般的な使用方法では、各カメラ１
０７〜１１０の光軸１０２〜１０５が交わる一点１０６
と、フォーカスの位置とが一致するように各カメラ１０
７〜１１０のフォーカス調整を行なわなければならない
ことから、各カメラ１０７〜１１０の位置調整と、各光
軸１０２〜１０５の方向調整とに加えて、ズームレンズ
の倍率調整と、フォーカス位置調整との合計４つのパラ
メータを各カメラ１０７〜１１０毎に調整しなければな
らないという問題があった。

【００１０】また、このような各パラメータを変化させ
ながら、被写体を撮影する場合、例えば、ズームレンズ
の倍率を変化させながら撮影する場合には、全てのカメ
ラ１０７〜１１０のズームレンズ倍率を同時に変化させ
るように各カメラ１０７〜１１０を制御しなければなら
ないことから、各カメラ１０７〜１１０の各パラメータ
を連動させるための機構などが必要になり、装置の構造
が複雑になってしまうという問題があった。

【００１１】また、第２の問題点は、上述した４眼式の
立体画像撮影装置１０１では、各カメラ１０７〜１１０
が持っている特性、例えば各カメラ１０７〜１１０のレ
ンズ特性、カメラ１０７〜１１０の電気的特性などを全
く同一にすることが要求されるが、仮に各カメラ１０７
〜１１０および各レンズとして、同一の製品を使用して
も、歩留まりによる特性の違いなどにより、各カメラ１
０７〜１１０のレンズ特性、各カメラ１０７〜１１０の
電気的特性などを同一にすることができない。

【００１２】特に、各カメラ１０７〜１１０の電気的特
性など、精密な調整によってバラツキを無くすことがで
きる特性以外の特性、例えばレンズの光学的特性のバラ
ツキについては、単に調整などによってはそのバラツキ
を無くすことができないという問題があった。

【００１３】本発明は上記の事情に鑑み、請求項１で
は、１台のカメラによって立体画像を得ることができ、
これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレン
ズの倍率調整、フォーカス位置の調整および各カメラを
連動させる複雑な機構などを無くすことができるととも
に、各画像信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性
を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼロにするこ
とができる立体画像撮影装置を提供することを目的とし
ている。

【００１４】また、請求項２では、結像のための１つの
レンズ系と、時間的に順次、開閉するシャッタという簡
易な構成で、立体画像を得ることができ、これによって
各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調
整、フォーカス位置の調整および各カメラを連動させる
複雑な機構などを無くすことができるとともに、各画像
信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一にし
て、視差画像間でのバラツキをゼロにすることができる
立体画像撮影装置を提供することを目的としている。

【００１５】また、請求項３では、１台のカメラによっ
て光変調機構などの陰が出ない鮮明な立体画像を得るこ
とができ、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、
ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整および
各カメラを連動させる複雑な機構などを無くすことがで
きるとともに、各画像信号を得る際の電気的な特性、光
学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼ
ロにすることができる立体画像撮影装置を提供すること
を目的としている。

【００１６】また、請求項４では、結像のための２つの
レンズ系と、時間的に順次、開閉するシャッタという簡
易な構成で、光変調機構などの陰が出ない鮮明な立体画
像を得ることができ、これによって各カメラ毎の煩雑な
光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の
調整および各カメラを連動させる複雑な機構などを無く
すことができるとともに、各画像信号を得る際の電気的
な特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバ
ラツキをゼロにすることができる立体画像撮影装置を提
供することを目的としている。

【００１７】また、請求項５では、既存の写真機やテレ
ビカメラの絞り部分を改造するだけで、複数の視差画像
を得ることができ、これによって各カメラ毎の煩雑な光
軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調
整および各カメラを連動させる複雑な機構などを無くす
ことができるとともに、各画像信号を得る際の電気的な
特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラ
ツキをゼロにし得る立体画像撮影装置を廉価に製作する
ことができる立体画像撮影装置を提供することを目的と
している。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による立体画像撮影装置は、請求項１では、
被写体の光を撮像板に結像させる光学系と、この光学系
の光軸途中を中心にして、所定距離だけ離れた位置に配
置され、前記被写体からの光を透過または遮光する複数
の光変調機構とを備え、所定の時間間隔で、前記各光変
調機構の１つを透過状態にし、残りを遮光状態にするこ
とを特徴としている。

【００１９】また、請求項２では、請求項１に記載の立
体画像撮影装置において、前記光学系は１つまたは複数
のレンズによって構成され、前記各光変調機構は機械式
シャッタまたは電子式シャッタによって構成されること
を特徴としている。

【００２０】また、上記の目的を達成するために本発明
による立体画像撮影装置は、請求項３では、被写体の光
を平行にする第１光学系と、この第１光学系によって平
行にされた光を撮像板に結像させる第２光学系と、これ
ら第１、第２光学系の光軸途中を中心にして、所定距離
だけ離れた位置に配置され、前記第１光学系からの光を
透過または遮光する複数の光変調機構とを備え、所定の
時間間隔で、前記各光変調機構の１つを透過状態にし、
残りを遮光状態にすることを特徴としている。

【００２１】また、請求項４では、請求項３に記載の立
体画像撮影装置において、前記第１光学系、前記第２光
学系は各々、１つまたは複数のレンズによって構成さ
れ、前記各光変調機構は機械式シャッタまたは電子式シ
ャッタによって構成されることを特徴としている。

【００２２】また、上記の目的を達成するために本発明
による立体画像撮影装置は、請求項５では、絞り機構を
持ち、所定の撮影方式で、静止画像または動画像を撮影
するカメラにおいて、前記絞り面位置の光軸を中心にし
て所定距離だけ離れた位置に、被写体からの光を透過ま
たは遮光する複数の光変調機構を配置し、所定の時間間
隔で、前記各光変調機構の１つを透過状態にし、残りを
遮光状態にすることを特徴としている。

【００２３】上記の構成において、請求項１に記載の立
体画像撮影装置では、光学系によって、被写体の光を撮
像板に結像させる際、この光学系の光軸途中を中心にし
て、所定距離だけ離れた位置に配置された複数の光変調
機構を、所定の時間間隔で、その１つを透過状態にし、
残りを遮光状態にして、前記被写体からの光を透過また
は遮光することにより、１台のカメラによって立体画像
を得るようにし、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸
調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整
および各カメラを連動させる複雑な機構などを無くすと
ともに、各画像信号を得る際の電気的な特性、光学的な
特性を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼロにす
る。

【００２４】また、請求項２では、請求項１に記載の立
体画像撮影装置において、１つまたは複数のレンズによ
って前記光学系を構成し、機械式シャッタまたは電子式
シャッタによって前記各光変調機構を構成することによ
り、結像のための１つのレンズ系と、時間的に順次、開
閉するシャッタという簡易な構成で、立体画像を得るよ
うにし、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズ
ームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整および各
カメラを連動させる複雑な機構などを無くすとともに、
各画像信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同
一にして、視差画像間でのバラツキをゼロにする。

【００２５】また、請求項３では、第１光学系によって
被写体の光を平行にし、第２光学系によって前記第１光
学系からの光を撮像板に結像させる際、これら第１、第
２光学系の光軸途中を中心にして、所定距離だけ離れた
位置に配置された複数の光変調機構を、所定の時間間隔
で、その１つを透過状態にし、残りを遮光状態にして、
前記第１光学系からの光を透過または遮光することによ
り、１台のカメラによって光変調機構などの陰が出ない
鮮明な立体画像を得るようにし、これによって各カメラ
毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォー
カス位置の調整および各カメラを連動させる複雑な機構
などを無くすとともに、各画像信号を得る際の電気的な
特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラ
ツキをゼロにする。

【００２６】また、請求項４では、請求項３に記載の立
体画像撮影装置において、各々、１つまたは複数のレン
ズによって前記第１光学系、前記第２光学系を構成し、
機械式シャッタまたは電子式シャッタによって前記各光
変調機構を構成することにより、結像のための２つのレ
ンズ系と、時間的に順次、開閉するシャッタという簡易
な構成で、光変調機構などの陰が出ない鮮明な立体画像
を得るようにし、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸
調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整
および各カメラを連動させる複雑な機構などを無くすと
ともに、各画像信号を得る際の電気的な特性、光学的な
特性を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼロにす
る。

【００２７】また、請求項５に記載の立体画像撮影装置
では、絞り機構を持ち、所定の撮影方式で、静止画像ま
たは動画像を撮影するカメラにおいて、前記絞り面位置
の光軸を中心にして所定距離だけ離れた位置に、被写体
からの光を透過または遮光する複数の光変調機構を配置
し、所定の時間間隔で、前記各光変調機構の１つを透過
状態にし、残りを遮光状態にすることにより、既存の写
真機やテレビカメラの絞り部分を改造するだけで、複数
の視差画像を得るようにし、これによって各カメラ毎の
煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス
位置の調整および各カメラを連動させる複雑な機構など
を無くすとともに、各画像信号を得る際の電気的な特
性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラツ
キをゼロにし得る立体画像撮影装置を廉価に製作する。

【００２８】

【発明の実施の形態】

《通常のテレビカメラの説明》まず、本発明による立体
画像撮影装置の詳細な説明に先だち、通常のテレビカメ
ラについて、簡単に説明する。

【００２９】図９に示すテレビカメラ１は、１枚のレン
ズによって構成される単レンズ２と、絞り３を持ち、単
レンズ２に近接して配置される絞り板４と、この絞り板
４の後ろ側に配置される撮像板５とによって構成されて
いる。

【００３０】そして、被写体１２ａ、１２ｂを撮影する
とき、撮像板５の位置を前後に移動させて、単レンズ２
によって集光された被写体１２ａ、１２ｂの像１２
ａ′、１２ｂ′が結像される位置と、撮像板５の位置と
を一致させて、被写体１２ａ、１２ｂにフォーカスを合
わせ、撮像板５から画像信号を出力させる。

【００３１】また、図１０に示すテレビカメラ１１は、
複数のレンズによって構成される前玉レンズ群６と、複
数のレンズによって構成される後玉レンズ群７と、絞り
８を持ち、前玉レンズ群６と後玉レンズ群７との間に配
置される絞り板９と、後玉レンズ群７の後ろ側に配置さ
れる撮像板１０とによって構成されている。なお、この
図１０では、理解を容易にするために、前玉レンズ群６
と、後玉レンズ群７とを各々、単レンズとして表現して
いる。

【００３２】そして、このテレビカメラ１１において
は、通常、後玉レンズ７と、撮像板１０との距離が、後
玉レンズ群７の焦点距離に等しく設定されていることか
ら、被写体１３ａ、１３ｂを撮影するとき、前玉レンズ
群６から出射される光（被写体１３ａ、１３ｂからの
光）が平行光となるように、前玉レンズ群６の焦点距離
を調整して被写体１３ａ、１３ｂにフォーカスを合わせ
て、撮像板１０から画像信号を出力させる。

【００３３】《請求項１、２、５に対応する第１の実施
の形態の説明》図１は、本発明の第１の実施の形態にお
ける立体画像撮影装置を真上から見た断面図であり、図
２は、図１に示す立体画像撮影装置を単レンズ側から見
た正面図である。図１、図２を参照しながら、本発明の
第１の実施の形態について詳細に説明する。

【００３４】これら図１、図２に示す立体画像撮影装置
１４は、図９に示すテレビカメラ１から絞り板４を取り
外し、代わりに、時間的に順次、交互に開閉する２つの
円形シャッタ１５、１６と、これらの各円形シャッタ１
５、１６がある平面の残り部分を覆う遮蔽板１７とを配
置し、単レンズ２によって被写体からの光を集光し、撮
像板５に結像させるとき、各円形シャッタ１５、１６の
いずれか一方のみを通過した光を撮像板５に結像させる
ようにしたものである。

【００３５】この場合、各円形シャッタ１５、１６は、
開閉制御機構から供給される駆動力により機械的に開閉
するシャッタなどによって構成され、一方の円形シャッ
タ、例えば円形シャッタ１５が開状態になっていると
き、他方の円形シャッタ１６が閉状態になるように、こ
れら各円形シャッタ１５、１６がリンクされている。

【００３６】そして、被写体を撮影するとき、各円形シ
ャッタ１５、１６を動作させながら、撮像板５の位置を
前後に移動させて、単レンズ２によって集光された被写
体の像が結像される位置と、撮像板５の位置とを一致さ
せて、被写体にフォーカスを合わせ、撮像板５から画像
信号（右目用画像信号、左目用画像信号）を出力させ
る。

【００３７】次に、図３に示すタイミングチャートを参
照しながら、各円形シャッタ１５、１６の開閉状態と、
撮像板５から出力される画像信号（右目用画像信号、左
目用画像信号）との関係について説明する。

【００３８】まず、２つの円形シャッタ１５、１６は、
同時に開くことはなく、どちらか一方だけが開くように
制御される。

【００３９】この場合、被写体が静止しているときに
は、最初、一方の円形シャッタ、例えば円形シャッタ１
５が開かれるとともに、他方の円形シャッタ１６が閉じ
られる。これにより、開状態となっている円形シャッタ
１５を通過した光が撮像板５に結像されて、左目用画像
信号が生成される。この後、それまで開状態にされてい
た円形シャッタ１５が閉じられるとともに、それまで閉
状態にされていた円形シャッタ１６が開かれ、この円形
シャッタ１６を通過した光が撮像板５に結像されて、右
目用画像信号が生成される。そして、この右目用画像信
号の生成が終了したとき、被写体の撮影が終了する。

【００４０】また、被写体が動いている場合には、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、円形シャッタ１
５と、円形シャッタ１６とが交互に開かれて、開状態と
なっている方の円形シャッタを通過した光が撮像板５上
に結像される。そして、一方の円形シャッタ、例えば円
形シャッタ１５が開かれているとき、撮像板５から左目
用画像信号が出力され、また他方の円形シャッタ１６が
開かれているとき、撮像板５から右目用画像信号が出力
される。

【００４１】次に、図４（ａ）、（ｂ）に示す模式図を
参照しながら、円形シャッタ１５または円形シャッタ１
６のいずれか一方を開状態にして撮影した画像の性質に
ついて説明する。なお、以下の説明では、理解を容易に
するために、２つの被写体１８、１９が単レンズ２の光
軸上にあり、一方の被写体１９にフォーカスが合ってい
るものとするが、これらの条件は必ずしも必須の条件で
はない。

【００４２】まず、撮像板５の位置を前後に動かし、被
写体１９にフォーカスを合わせた状態で、図４（ａ）に
示すように、一方の円形シャッタ１６が閉じられ、他方
の円形シャッタ１５が開かれているとき、単レンズ２に
よって各被写体１８、１９からの光が集光され、これが
円形シャッタ１５を通過する。これによって、撮像板５
上の点２０に被写体１９の像（フォーカスが合っている
像）１９Ａが結像されるとともに、撮像板５の手前に被
写体１８の像１８Ａが結像され、点２０から離れた位置
にあるエリア２１上に被写体１８の像（フォーカスが合
っていない像）１８Ｂが結像され、撮像板５上に結像さ
れている各像１９Ａ、１８Ｂを左目用画像とする左目用
画像信号が出力される。この際、被写体１８にフォーカ
スが合っていないことから、撮像板５上で広がりを持っ
て撮影されるが、これは従来の４眼式のテレビカメラ１
０１でも同様に起こり得る現象であり、円形シャッタ１
５の径を小さくして、被写界深度を深くすれば、被写体
１８についても、ぼけずに撮影することができる。

【００４３】また、被写体１９にフォーカスを合わせた
状態で、図４（ｂ）に示すように、一方の円形シャッタ
１６が開かれ、他方の円形シャッタ１５が閉じられてい
るときには、単レンズ２によって各被写体１８、１９か
らの光が集光され、これが円形シャッタ１６を通過す
る。これによって、撮像板５上の点２０に被写体１９の
像（フォーカスが合っている像）１９Ａが結像されると
ともに、撮像板５の手前に被写体１８の像１８Ａが結像
され、点２２から離れた位置にあるエリア２３上に被写
体１８の像（フォーカスが合っていない像）１８Ｃが結
像され、撮像板５上に結像されている各像１９Ａ、１８
Ｃを右目用画像とする右目用画像信号が出力される。こ
の際、上述した場合と同様に、被写体１８にフォーカス
が合っていないことから、撮像板５上で広がりを持って
撮影されるが、円形シャッタ１６の径を小さくして、被
写界深度を深くすれば、被写体１８についても、ぼけず
に撮影することができる。

【００４４】これらの各結果から分かるように、一方の
円形シャッタ、例えば円形シャッタ１５を開いたとき、
フォーカスが合っている被写体１９の像１９Ａを基準に
して、左側にフォーカスが合っていない被写体１８の像
１８Ｂが現われ、他方の円形シャッタ１６を開いたと
き、被写体１９の像１９Ａを基準にして、右側に被写体
１８の像１８Ｃが現われる。これによって、被写体１
８、１９の奥行きに応じて視差を持つ画像を得ることが
できる。

【００４５】次に、図５（ａ）、（ｂ）に示す模式図を
参照しながら、フォーカス位置を変更したときに得られ
る画像の性質について説明する。

【００４６】まず、撮像板５の位置を前後に動かし、今
度は被写体１８にフォーカスを合わせた状態で、図５
（ａ）に示すように、一方の円形シャッタ１６が閉じら
れ、他方の円形シャッタ１５が開かれているとき、単レ
ンズ２によって各被写体１８、１９からの光が集光さ
れ、これが円形シャッタ１５を通過する。これによっ
て、撮像板５上の点２０に被写体１８の像（フォーカス
が合っている像）１８Ａが結像されるとともに、撮像板
５の後ろが、被写体１９の像（フォーカスが合っている
像）の結像位置となり、点２０から離れた位置にあるエ
リア２４上に被写体１９の像（フォーカスが合っていな
い像）１９Ｂが結像され、撮像板５上に結像されている
各像１８Ａ、１９Ｂを左目用画像とする左目用画像信号
が出力される。この場合も、被写体１９にフォーカスが
合っていないことから、撮像板５上で広がりを持って撮
影されるが、これは円形シャッタ１５の径を小さくし
て、被写界深度を深くすれば、被写体１９についても、
ぼけずに撮影することができる。

【００４７】また、被写体１８にフォーカスを合わせた
状態で、図５（ｂ）に示すように、一方の円形シャッタ
１６が開かれ、他方の円形シャッタ１５が閉じられてい
るときには、単レンズ２によって各被写体１８、１９か
らの光が集光され、これが円形シャッタ１６を通過す
る。これによって、撮像板５上の点２０に被写体１８の
像（フォーカスが合っている像）１８Ａが結像され、撮
像板５の後ろが被写体１９の結像位置となり、点２０か
ら離れた位置にあるエリア２５上に被写体１９の像（フ
ォーカスが合っていない像）１９Ｃが結像され、撮像板
５上に結像されている各像１８Ａ、１９Ｃを右目用画像
とする右目用画像信号が出力される。この場合も上述し
た場合と同様に、被写体１９にフォーカスが合っていな
いことから、撮像板５上で広がりを持って撮影される
が、円形シャッタ１６の径を小さくして、被写界深度を
深くすれば、被写体１９についても、ぼけずに撮影する
ことができる。

【００４８】そして、これらの各結果から分かるよう
に、一方の円形シャッタ、例えば円形シャッタ１５を開
いたとき、フォーカスが合っている被写体１８の像１８
Ａを基準にして、右側にフォーカスが合っていない被写
体１９の像１９Ｂが現われ、他方の円形シャッタ１６を
開いたとき、被写体１８の像１８Ａを基準にして、左側
に被写体１９の像１９Ｃが現われる。これによって、被
写体１８、１９の奥行きに応じて視差を持つ画像を得る
ことができる。

【００４９】ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示す例と、
図５（ａ）、（ｂ）に示す例とを比較すると、異なって
いる部分は、撮像板５の位置、すなわちフォーカスの位
置だけであることから、立体画像撮影装置１４の操作者
が撮像板５の位置を変えて、フォーカス位置を変えるだ
けで、撮影された右目用画像のフォーカス位置と左目用
画像のフォーカス位置を常に一致させながら、輻輳点
（右目用画像と左目用画像のいずれにおいても画像中心
に撮影される点）をフォーカス位置に連動させて変化さ
せることができ、これによって従来から使用されている
４眼式のテレビカメラ１０１のような煩雑な光軸調整を
不要にすることができる。

【００５０】このように、この第１の実施の形態では、
単レンズ２と、撮像板５との間に、複数の円形シャッタ
１５、１６を配置し、これの各円形シャッタ１５、１６
を交互に開閉して、右目用画像信号と、左目用画像信号
とを交互に得るようにしているので、１台のカメラによ
って立体画像を得ることができ、これによって各カメラ
毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォー
カス位置の調整および各カメラを連動させる複雑な機構
などを無くすことができるとともに、各画像信号を得る
際の電気的な特性、光学的な特性を同一にして、視差画
像間でのバラツキをゼロにすることができる。

【００５１】また、第１の実施の形態では、結像のため
の１つの単レンズ２と、時間的に順次、開閉する２つの
円形シャッタ１５、１６と、１枚の撮像板５とによって
カメラを構成するようにしているので、装置自体を簡易
な構成にしながら、立体画像を得ることができ、これに
よって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍
率調整、フォーカス位置の調整および各カメラを連動さ
せる複雑な機構などを無くすことができるとともに、各
画像信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一
にして、視差画像間でのバラツキをゼロにすることがで
きる。

【００５２】また、この第１の実施の形態では、図９に
示すテレビカメラ１の絞り板４に代えて、２つの円形シ
ャッタ１５、１６と、遮蔽板１７とを配置して、立体画
像撮影装置１４を構成するようにしているので、既存の
写真機やテレビカメラの絞り部分を改造するだけで、複
数の視差画像を得ることができ、これによって各カメラ
毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォー
カス位置の調整および各カメラを連動させる複雑な機構
などを無くすことができるとともに、各画像信号を得る
際の電気的な特性、光学的な特性を同一にして、視差画
像間でのバラツキをゼロにし得る立体画像撮影装置１４
を廉価に製作することができる。

【００５３】《請求項３、４、５に対応する第２の実施
の形態の説明》図６は、本発明の第２の実施の形態にお
ける立体画像撮影装置を真上から見た断面図であり、こ
の図６を参照しながら、本発明の第２の実施の形態につ
いて詳細に説明する。

【００５４】この図６に示す立体画像撮影装置２６は、
図１０に示すテレビカメラ１１から絞り板９を取り外
し、代わりに、時間的に順次、交互に開閉する２つの円
形シャッタ２７、２８と、これらの各円形シャッタ２
７、２８がある平面の残り部分を覆う遮蔽板２９とを配
置し、前玉レンズ群６、後玉レンズ群７によって被写体
からの光を集光し、撮像板１０に結像させるとき、各円
形シャッタ２７、２８のいずれか一方のみを通過した光
を撮像板１０に結像させるようにしたものである。

【００５５】この場合、各円形シャッタ２７、２８は、
開閉制御機構から供給される駆動力により機械的に開閉
するシャッタなどによって構成され、一方の円形シャッ
タ、例えば円形シャッタ２７が開状態になっていると
き、他方の円形シャッタ２８が閉状態になるように、こ
れら各円形シャッタ２７、２８がリンクされている。

【００５６】また、前玉レンズ群６は、被写体にフォー
カスを合わせるためのものであり、フォーカスを合わせ
た被写体からの光を平行光とし、これを円形シャッタ２
７、２８に入射させる。

【００５７】また、後玉レンズ群７は、各円形シャッタ
２７、２８のいずれか一方を通過した平行光を撮像板１
０に結像させるためのものであり、各円形シャッタ２
７、２８のいずれか一方を通過した平行光を集光して、
撮像板１０上に結像させる。なお、これら前玉レンズ群
６、後玉レンズ群７の働きは、図１０に示す通常のテレ
ビカメラ１１で使用されている前玉レンズ群６、後玉レ
ンズ群７の働きと全く同一である。

【００５８】そして、被写体を撮影するとき、各円形シ
ャッタ２７、２８を動作させながら、前玉レンズ群６の
焦点距離を変化させて、前玉レンズ群６によって集光さ
れた被写体の像が結像される位置と、撮像板１０の位置
とを一致させて、被写体にフォーカスを合わせ、撮像板
１０から画像信号（右目用画像信号、左目用画像信号）
を出力させる。

【００５９】この際、これら各円形シャッタ２７、２８
の開閉動作は、上述した第１の実施の形態の各円形シャ
ッタ１５、１６の開閉動作と同様に、これら２つの円形
シャッタ２７、２８が同時に開くことはなく、どちらか
一方だけが開くように制御される。

【００６０】そして、被写体が静止しているときには、
最初、一方の円形シャッタ、例えば円形シャッタ２７が
開かれるとともに、他方の円形シャッタ２８が閉じられ
る。これにより、開状態となっている円形シャッタ２７
を通過した光が撮像板１０に結像されて、左目用画像信
号が生成される。この後、それまで開状態にされていた
円形シャッタ２７が閉じられるとともに、それまで閉状
態にされていた円形シャッタ２８が開かれ、この円形シ
ャッタ２８を通過した光が撮像板１０に結像されて、右
目用画像信号が生成される。そして、この右目用画像信
号の生成が終了したとき、被写体の撮影が終了する。

【００６１】また、被写体が動いている場合には、円形
シャッタ２７と、円形シャッタ２８とが交互に開かれ
て、開状態となっている方の円形シャッタを通過した光
が撮像板１０上に結像される。一方の円形シャッタ、例
えば円形シャッタ２７が開かれているとき、撮像板１０
から左目用画像信号が出力され、また他方の円形シャッ
タ２８が開かれているとき、撮像板１０から右目用画像
信号が出力される。

【００６２】次に、図７（ａ）、（ｂ）に示す模式図を
参照しながら、円形シャッタ２７または円形シャッタ２
８のいずれか一方を開状態にして撮影した画像の性質に
ついて説明する。なお、以下の説明では、理解を容易に
するために、２つの被写体３０、３１が前玉レンズ群
６、後玉レンズ群７の光軸上にあり、一方の被写体３１
にフォーカスが合っているものとするが、これらの条件
は必ずしも必須の条件ではない。

【００６３】まず、前玉レンズ群６の焦点距離を変化さ
せて、被写体３１にフォーカスを合わせた状態で、図７
（ａ）に示すように、一方の円形シャッタ２８が閉じら
れ、他方の円形シャッタ２７が開かれているとき、前玉
レンズ群６によって各被写体３０、３１からの光が集光
され、これが円形シャッタ２７を通過した後、後玉レン
ズ群７によって集光される。これによって、撮像板１０
上の点３２に被写体３１の像（フォーカスが合っている
像）３１Ａが結像されるとともに、撮像板１０の手前に
被写体３０の像３０Ａが結像され、点３２から離れた位
置にあるエリア３３上に被写体３０の像（フォーカスが
合っていない像）３０Ｂが結像され、撮像板１０上に結
像されている各像３１Ａ、３０Ｂを左目用画像とする左
目用画像信号が出力される。この場合も、被写体３０に
フォーカスが合っていないことから、撮像板１０上で広
がりを持って撮影されるが、円形シャッタ２７の径を小
さくして、被写界深度を深くすれば、被写体３０につい
ても、ぼけずに撮影することができる。

【００６４】また、被写体３１にフォーカスを合わせた
状態で、図７（ｂ）に示すように、一方の円形シャッタ
２８が開かれ、他方の円形シャッタ２７が閉じられてい
るときには、前玉レンズ群６によって各被写体３０、３
１からの光が集光され、これが円形シャッタ２８を通過
した後、後玉レンズ群７によって集光される。これによ
って、撮像板１０上の点３２に被写体３１の像（フォー
カスが合っている像）３１Ａが結像されるとともに、撮
像板１０の手前に被写体３０の像３０Ａが結像され、点
３２から離れた位置にあるエリア３４上に被写体３０の
像（フォーカスが合っていない像）３０Ｃが結像され、
撮像板１０上に結像されている各像３１Ａ、３０Ｃを右
目用画像とする右目用画像信号が出力される。この場合
も上述した場合と同様に、被写体３０にフォーカスが合
っていないことから、撮像板１０上で広がりを持って撮
影されるが、円形シャッタ２８の径を小さくして、被写
界深度を深くすれば、被写体３０についても、ぼけずに
撮影することができる。

【００６５】これらの各結果から分かるように、一方の
円形シャッタ、例えば円形シャッタ２７を開いたとき、
フォーカスが合っている被写体３１の像３１Ａを基準に
して、左側にフォーカスが合っていない被写体３０の像
３０Ｂが現われ、他方の円形シャッタ２８を開いたと
き、被写体３１の像３１Ａを基準にして、右側に被写体
３０の像３０Ｃが現われる。これによって、被写体３
０、３１の奥行きに応じて視差を持つ画像を得ることが
できる。

【００６６】また、前玉レンズ群６の焦点距離を変え
て、被写体３０にフォーカスを合わせたときも、上述し
た動作と同様に、図８（ａ）に示すように、一方の円形
シャッタ２８が閉じられ、他方の円形シャッタ２７が開
かれているとき、前玉レンズ群６によって各被写体３
０、３１からの光が集光され、これが円形シャッタ２７
を通過した後、後玉レンズ群７によって集光される。こ
れによって、撮像板１０上の点３２に被写体３０の像
（フォーカスが合っている像）３０Ａが結像されるとと
もに、撮像板１０の後ろが被写体３１の結像位置とな
り、点３２から離れた位置にあるエリア上に被写体３１
の像（フォーカスが合っていない像）３１Ｂが結像さ
れ、撮像板１０上に結像されている各像３０Ａ、３１Ｂ
を左目用画像とする左目用画像信号が出力される。この
場合も、被写体３１にフォーカスが合っていないことか
ら、撮像板１０上で広がりを持って撮影されるが、円形
シャッタ２７の径を小さくして、被写界深度を深くすれ
ば、被写体についても、ぼけずに撮影することができ
る。

【００６７】また、被写体３０にフォーカスを合わせた
状態で、図８（ｂ）に示すように、一方の円形シャッタ
２８が開かれ、他方の円形シャッタ２７が閉じられてい
るときには、前玉レンズ群６によって各被写体３０、３
１からの光が集光され、これが円形シャッタ２８を通過
した後、後玉レンズ群７によって集光される。これによ
って、撮像板１０上の点３２に被写体３０の像（フォー
カスが合っている像）３０Ａが結像されるとともに、撮
像板１０の後ろが被写体３１の結像位置となり、点３２
から離れた位置にあるエリア上に被写体３１の像（フォ
ーカスが合っていない像）３１Ｃが結像され、撮像板１
０上に結像されている各像３０Ａ、３１Ｃを右目用画像
とする右目用画像信号が出力される。この場合も上述し
た場合と同様に、被写体３１にフォーカスが合っていな
いことから、撮像板１０上で広がりを持って撮影される
が、円形シャッタ２８の径を小さくして、被写界深度を
深くすれば、被写体３１についても、ぼけずに撮影する
ことができる。

【００６８】そして、これらの各結果から分かるよう
に、一方の円形シャッタ２７を開いたとき、フォーカス
が合っている被写体３０の像３０Ａを基準にして、右側
にフォーカスが合っていない被写体３１の像３１Ｂが現
われ、他方の円形シャッタ２８を開いたとき、被写体３
０の像３０Ａを基準にして、左側に被写体３１の像３１
Ｃが現われる。これによって、被写体３０、３１の奥行
きに応じて視差を持つ画像を得ることができる。

【００６９】ここで、これら前玉レンズ群６の焦点距離
を変える前の画像と、変えた後の画像とを比較すると、
異なっている部分は、フォーカスの位置だけであること
から、立体画像撮影装置２６の操作者が前玉レンズ群６
の位置を焦点距離を変えて、フォーカスの位置を変える
だけで、撮影された右目用画像のフォーカス位置と左目
用画像のフォーカス位置を常に一致させながら、輻輳点
をフォーカス位置に連動させて変化させることができ、
これによって従来から使用されている４眼式のテレビカ
メラ１０１のような煩雑な光軸調整を不要にすることが
できる。

【００７０】このように、この第２の実施の形態では、
前玉レンズ群６と、後玉レンズ群７とによってレンズ系
を構成し、これら前玉レンズ群６と、後玉レンズ群７と
の間に、複数の円形シャッタ２７、２８を配置し、これ
の各円形シャッタ２７、２８を交互に開閉して、右目用
画像信号と、左目用画像信号とを交互に得るようにして
いるので、１台のカメラによって遮光板２９などの陰が
出ない鮮明な立体画像を得ることができ、これによって
各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調
整、フォーカス位置の調整および各カメラを連動させる
複雑な機構などを無くすことができるとともに、各画像
信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一にし
て、視差画像間でのバラツキをゼロにすることができ
る。

【００７１】また、この第２の実施の形態では、結像の
ための１つの前玉レンズ群６と、１つの後玉レンズ群７
と、時間的に順次、開閉する２つの円形シャッタ２７、
２８と、１枚の撮像板１０とによって立体画像撮影装置
２６を構成するようにしているので、装置自体を簡易な
構成にしながら、遮光板２９などの陰が出ない鮮明な立
体画像を得ることができ、これによって各カメラ毎の煩
雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位
置の調整および各カメラを連動させる複雑な機構などを
無くすことができるとともに、各画像信号を得る際の電
気的な特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間で
のバラツキをゼロにすることができる。

【００７２】また、この第２の実施の形態では、図１０
に示すテレビカメラ１１の絞り板９に代えて、２つの円
形シャッタ２７、２８と、遮蔽板２９とを配置して、立
体画像撮影装置２６を構成するようにしているので、既
存の写真機やテレビカメラの絞り部分を改造するだけ
で、複数の視差画像を得ることができ、これによって各
カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調整、
フォーカス位置の調整および各カメラを連動させる複雑
な機構などを無くすことができるとともに、各画像信号
を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一にして、
視差画像間でのバラツキをゼロにし得る立体画像撮影装
置２６を廉価に製作することができる。

【００７３】《他の実施の形態》また、上述した第１、
第２の実施の形態では、２つの円形シャッタ１５、１６
（または、円形シャッタ２７、２８）によって右目用画
像信号と、左目用画像信号とを得るようにしているが、
３つ以上の円形シャッタ、例えば４つの円形シャッタを
並べて、これらの各円形シャッタを順次、開くようにす
れば、従来から使用されている４眼式のテレビカメラ１
０１と同じ、４種類の画像信号を得ることができる。

【００７４】このようにしても、ピント位置と、輻輳点
とが常に一致するので、光軸調整などの調整を不要にす
ることができる。

【００７５】また、上述した第１、第２の実施の形態で
は、円形シャッタ１５、１６、２７、２８を使用するよ
うにしているが、他の形状、例えば長方形のシャッタや
楕円形のシャッタなど、任意の形状を持つシャッタを使
用するようにしても良い。

【００７６】また、上述した第１、第２の実施の形態で
は、機械式の円形シャツタ１５、１６、２７、２８を使
用するようにしているが、液晶式の円形シャッタなどの
電子式シャッタを使用するようにしても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、１台のカメラによって立体画像を得ること
ができ、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズ
ームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整および各
カメラを連動させる複雑な機構などを無くすことができ
るとともに、各画像信号を得る際の電気的な特性、光学
的な特性を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼロ
にすることができる。

【００７８】また、請求項２では、結像のための１つの
レンズ系と、時間的に順次、開閉するシャッタという簡
易な構成で、立体画像を得ることができ、これによって
各カメラ毎の煩雑な光軸調整、ズームレンズの倍率調
整、フォーカス位置の調整および各カメラを連動させる
複雑な機構などを無くすことができるとともに、各画像
信号を得る際の電気的な特性、光学的な特性を同一にし
て、視差画像間でのバラツキをゼロにすることができ
る。

【００７９】また、請求項３では、１台のカメラによっ
て光変調機構などの陰が出ない鮮明な立体画像を得るこ
とができ、これによって各カメラ毎の煩雑な光軸調整、
ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調整および
各カメラを連動させる複雑な機構などを無くすことがで
きるとともに、各画像信号を得る際の電気的な特性、光
学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラツキをゼ
ロにすることができる。

【００８０】また、請求項４では、結像のための２つの
レンズ系と、時間的に順次、開閉するシャッタという簡
易な構成で、光変調機構などの陰が出ない鮮明な立体画
像を得ることができ、これによって各カメラ毎の煩雑な
光軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の
調整および各カメラを連動させる複雑な機構などを無く
すことができるとともに、各画像信号を得る際の電気的
な特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバ
ラツキをゼロにすることができる。

【００８１】また、請求項５では、既存の写真機やテレ
ビカメラの絞り部分を改造するだけで、複数の視差画像
を得ることができ、これによって各カメラ毎の煩雑な光
軸調整、ズームレンズの倍率調整、フォーカス位置の調
整および各カメラを連動させる複雑な機構などを無くす
ことができるとともに、各画像信号を得る際の電気的な
特性、光学的な特性を同一にして、視差画像間でのバラ
ツキをゼロにし得る立体画像撮影装置を廉価に製作する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体画像撮影装置の第１の実施の
形態を示す断面図である。

【図２】図１に示す立体画像撮影装置を単レンズ側から
見たときの正面図である。

【図３】図１に示す立体画像撮影装置を構成する各円形
シャッタの開閉動作例を示すタイミングチャートであ
る。

【図４】図１に示す立体画像撮影装置によって、被写体
の左目用画像、右目用画像を得るときの動作例を示す模
式図である。

【図５】図１に示す立体画像撮影装置のフォーカス対象
を切り換えて、左目用画像、右目用画像を得るときの動
作例を示す模式図である。

【図６】本発明による立体画像撮影装置の第２の実施の
形態を示す断面図である。

【図７】図６に示す立体画像撮影装置によって、被写体
の左目用画像、右目用画像を得るときの動作例を示す模
式図である。

【図８】図６に示す立体画像撮影装置のフォーカス対象
を切り換えて、左目用画像、右目用画像を得るときの動
作例を示す模式図である。

【図９】単レンズを使用した一般的なテレビカメラを一
例を示す構成図である。

【図１０】複数のレンズ群を使用した一般的なテレビカ
メラを一例を示す構成図である。

【図１１】従来から使用されている４眼式のテレビカメ
ラの一例を示す構成図である。

【符号の説明】 １、１１ テレビカメラ ２ 単レンズ（光学系） ３、８ 絞り ４、９ 絞り板 ５、１０ 撮像板 ６ 前玉レンズ群（第１光学系） ７ 後玉レンズ群（第２光学系） １２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ 被写体 １２ａ′、１２ｂ′、１３ａ′、１３ｂ′ 被写体の像 １４、２６ 立体画像撮影装置 １５、１６、２７、２８ 円形シャッタ（光変調機構） １７、２９ 遮蔽板 １８、１９、３０、３１ 被写体 １８Ａ、１９Ａ、３０Ａ、３１Ａ 被写体の像（フォー
カスが合っている像） １８Ｂ、１８Ｃ、１９Ｂ、１９Ｃ、３１Ｂ、３１Ｃ 被
写体の像（フォーカスが合っていない像） ２０、３２ 点 ２１、２３、２４、２５、３３、３４ エリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 崇之 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会放送技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の光を撮像板に結像させる光学系
   と、 この光学系の光軸途中を中心にして、所定距離だけ離れ
   た位置に配置され、前記被写体からの光を透過または遮
   光する複数の光変調機構とを備え、 所定の時間間隔で、前記各光変調機構の１つを透過状態
   にし、残りを遮光状態にすることを特徴とする立体画像
   撮影装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立体画像撮影装置にお
   いて、 前記光学系は１つまたは複数のレンズによって構成さ
   れ、前記各光変調機構は機械式シャッタまたは電子式シ
   ャッタによって構成されることを特徴とする立体画像撮
   影装置。
3. 【請求項３】 被写体の光を平行にする第１光学系と、 この第１光学系によって平行にされた光を撮像板に結像
   させる第２光学系と、 これら第１、第２光学系の光軸途中を中心にして、所定
   距離だけ離れた位置に配置され、前記第１光学系からの
   光を透過または遮光する複数の光変調機構とを備え、 所定の時間間隔で、前記各光変調機構の１つを透過状態
   にし、残りを遮光状態にすることを特徴とする立体画像
   撮影装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の立体画像撮影装置にお
   いて、 前記第１光学系、前記第２光学系は各々、１つまたは複
   数のレンズによって構成され、前記各光変調機構は機械
   式シャッタまたは電子式シャッタによって構成されるこ
   とを特徴とする立体画像撮影装置。
5. 【請求項５】 絞り機構を持ち、所定の撮影方式で、静
   止画像または動画像を撮影するカメラにおいて、 前記絞り面位置の光軸を中心にして所定距離だけ離れた
   位置に、被写体からの光を透過または遮光する複数の光
   変調機構を配置し、 所定の時間間隔で、前記各光変調機構の１つを透過状態
   にし、残りを遮光状態にすることを特徴とする立体画像
   撮影装置。