JPH03163993A - 立体カメラ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、両眼視差を利用する立体カメラ装置に係り
、ズームレンズ操作によっ、て２つの撮影方向からの映
像の位置ズレを防止し得るように、かつ、微細でチラツ
キの少ない映像が得られるよう工夫した立体カメラ装置
に関する。

（従来の技術） 遠隔地に設置された作業機械を操作する際の視覚情報と
して、いわゆる立体カメラ装置は非常に有用な手段とな
っている。

この立体カメラ装置にあっては、１つの観察対象を少し
だけ異なる視差で撮影し、適宜手段でこれらの映像を観
察者の左右眼に個別に呈示することにより、観察者に立
体映像を提供するものがある。

適正な立体映像を観察させるためには、左右眼の映像に
垂直ズレが無く、水平方向のみに前記の視差に相当する
分だけ離れていることが望ましい。

しかしながら従来の立体カメラ装置では、撮像系とこれ
に取付けられるレンズ系はそれぞれ２つ、つまり１組を
用い、この１組の「撮像素子＋レンズ」系で撮影された
映像を用いているため、ズームレンズ等の操作を行うレ
ンズ動作に伴い２つの映像の光軸が独立的に変動して上
述した映像の垂直ズレが生じ、立体感の消失が甚しかっ
た。

これを防止する方法として、前記１組の「撮像素子十レ
ンズ」系に調整機構を設けてこれによって光軸変動を常
に補正する方法や、多くのレンズの中から光軸ズレの生
じないペアを選択する方法など様々な試みがなされてい
るが、いずれの方法も機構の複雑さや、コストの点から
実用的なものとはいえない。

そこで、焦点やズーム値の調整を行うレンズを１個にす
ると、光軸のズレは無くなると云う利点はあるが、これ
では映像の見える周期が長くなってチラツキを生じると
云う欠点がある。

即ち、かかる構或の立体テレビでは、例えば２フィール
ドで一画面を構或するもので第１のフィールドを右眼の
情報として、又、第２のフィールドを左眼の情報として
、ディスプレイに出力して偏光眼鏡を使用しシャツタを
画面に同期させて右→左→右と開閉すると、右眼には第
１のフィールドの映像が、左眼には第２のフィールドの
映像が順次入るので立体感が出てくる。

しかし、右眼および左眼にはそれぞれ片方のフィールド
の映像しか入らないため、フリツカーを生じ、映像がチ
ラツクので精細な映像とはならない恐れがある。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く既存の立体カメラ、即ち「撮像素子＋レンズ
」系においてズーム化を図る際に、左右眼用の映像に関
する光軸の調整をズーム値に応じて頻繁に行う必要があ
った、又この繁雑さを避ける為には、多数の撮像素子と
レンズの組み合わせの中から、光軸ズレの生じない適合
ペアの選別を行なわねばならなかった。

これらの構成および作業は機構的に複雑になるばかりで
なく、非常に多くの手間や費用を余儀なくされていた。

そこでこの発明は２つの撮影方向からの映像の位置ズレ
を防止し得ると共に、精細でチラツキの少ない映像を得
ることを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためこの発明の構成は、観察対象を
見込む１組の光路の少なくとも一方に偏光を掛けて取り
込む光学系と、この光学系によって少なくとも一方が偏
光を掛けられた１組の光信号に係る光路を同一光軸に合
成する光路合或手段と、この光路合成手段からの出力光
の焦点調整やズーム値調整を行うレンズ系と、このレン
ズ系５ からの光信号に係る光路を前記２つの偏光の種別に応じ
て２つの光路に分離する光路分離手段と、これらの分離
されたそれぞれの光信号に従う映像を撮影する１組の撮
影手段と、この撮影手段の出力側に設けた映像信号処理
手段とを備えたものである。

（作用） 観察対象は、これを見込む１組の光路の少なくとも一方
が光学系で偏光を掛けられ、次に光路合成手段によって
一つの光軸に合成され、この合成された光信号に係る光
路が１つのレンズ系によって拡大、縮小、合焦され、そ
の後再び左右眼用の映像に光路分離手段で分離され、２
つの映像手段で各々の撮影を撮影する。

そして、１つのレンズ系によるズーム操作は、前記２の
光軸にズレを発生させることは無く立体感が得られる。

しかも、合焦，ズーム値調整が行われて再び左右眼用の
映像に分離されて２つの映像手段で各々の映像を撮影し
ているので、１フィールド毎に左６ 右それぞれの眼に映像が同時に観察でき、精細でチラッ
キの無い立体画像が得られることになった。

（実施例）， 次にこの発明の実施例を図にもとづいて説明する。

まず、第１図に示すこの発明の立体カメラ装置の第１実
施例を説明する。

観察対象１は或る視差をもった２つの光軸２および３で
観察されるものである。

左眼用映像に係る光軸２は、例えば縦型偏光反射鏡４と
反射鏡５とからなる第１の光学系３１によって縦偏光が
掛けられて光路変更され、光路合成手段３２としてのビ
ームスプリッタ７に至る。

右眼用映像に係る光軸３は、第２の光学系３３としての
例えば横型偏光反射鏡６で反射された後、前記ビームス
プリッタ７に至る。

ビームスプリッタ７は、前記左右眼用映像の光軸２，３
を、同一光軸８にまとめる光路合或手段として作用する
。

このまとめられた光軸８は、レンズ系９に入射し、この
レンズ系９によって拡大、縮小、合焦処理を受けた後、
光路分離手段３４としての偏光ビームスブリッタ１０に
入射する。

入射した映像のうち、縦型偏光で変調された左眼用映像
は、この偏光ビームスブリッタ１０を直進した後、左眼
用の撮像手段１１で撮影される。

又、横型偏光で変調された右眼用映像は、前記偏光ビー
ムスプリッタ１０で反射した後、反射鏡１２でさらに反
射され、右眼用の撮像手段１３で撮影される。

このように、偏光ビームスプリッタ１０の偏光機能によ
り、異なる偏光或分は偏光ビームスブリッタ１０を通過
、反射することは無く、左右眼の映像は完全に分離され
た型で各々の撮像手段１１，１３に到る。

図示例では、偏光ビームスプリッタ１０と左眼用の撮像
手段１１の間、および反射鏡１２と右眼用の撮像手段１
３の間には各々、光軸調整手段１４と１５が設置され、
レンズ系９と各撮像手段１１，１３間の光軸の初期調整
を行っている。

撮像手段１１．１３の映像信号は、左右眼用映像信号を
交互に出力する映像切替器１６と、映像切替器ｌ６の出
力を映し出す映像表示装置１７と、映像表示装置１７の
表示面付近に装着されて映像切替器１６の出力信号に同
期して偏光状態が切り替る偏光切替器１８と、偏光切替
器１８の制御を行う偏光切替制御装置１９とからなる映
像信号処理手段３５によって処理される。

偏光切替器１８では、直線偏光を使用する場合は縦型と
横型の状態が交互に切替り、円偏光を使用する場合では
右旋回と左旋回が交互に切替る。

観察者２１は、使用される偏光の種類に応じた偏光眼鏡
２０（直線偏光又は円偏光）をかけることにより、左右
眼用映像を各々の眼で観察して立体映像を得る。

なお、前記第１実施例において、光軸２を横偏光に、光
軸３を縦偏光としても良く、あるいは直線偏光の代りに
円偏光を用いてもよい。

前記光軸調整は、一般に初めに１回のみ行われれば以後
行う必要は無く、又、片方の撮像手段に９ のみ設置されていても良い。

又、光軸調整手段１４．１５には、画像の拡大率などを
変更する手段を付加しても良く、さらにこれらの手段を
前記レンズ系９の部分に追加しても良い。

映像信号処理手段３５は、公知の種々の構成を利用でき
るものであり、前記図示例に限られるものでは無い。

続いて、第２図に示すこの発明の立体カメラ装置の第２
実施例を説明する。

この実施例では観察対象を見込む光軸２，３のうち左眼
用映像の光路は光路合或手段６２としての偏光ビームス
プリッタ７１を直進的に通過して縦型偏光に変調される
。

又、右眼用映像の光路は反射鏡６１で反射した後、この
偏光ビームスプリッタ７１でさらに反射される際、横型
偏光に変調される。

前記偏光ビームスプリッタ７１は各偏光変調をかけると
同時に、前記２つの光路で同一光軸８にまとめる機能を
有している。

１０ 第１実施例では左右眼用映像の光路長は両者が同一であ
り、観察対象１がレンズ系３１．３３の焦点距離程度以
下に近づいても立体視には何等影響を及ぼさない。

第２図の第２実施例では、光学手段は第１実施例に比べ
て簡単な構造であるが右眼用映像光路長が左眼用映像の
光路長に比べて長いため、右眼用映像の大きさが左眼用
映像に比して小さく、両者の比はレンズ系９の拡大率が
大きくなるほど、又、観察対象１を近距離で見るほど大
きくなるので、立体視の可能な領域が制限される場合が
ある。

前記２つの実施例で使用する偏光ビームスプリッタ７，
・１０．７１は透過率あるいは反射率を適宜調整するこ
とによって画質劣化の低減が可能である。

レンズ系９の前方、即ちレンズ系つと観察対象１の間の
左右眼映像用光軸に関わる偏光は、必要により偏光成分
のみの透過率或いは反射率を高くすることによって光量
の減少を防止できる。

又、撮像手段１１．１３の直前の偏光ビームスプリッタ
１０は、一般に透過率と反射率とが等しく設定される。

次に作用を説明する。

前記実施例では、ズーム操作に伴うレンズ系９はｌ組だ
けであり、ここで左右眼用映像の２つの光路が同時に拡
大、縮小、合焦され、その後再び左右眼用の映像に分離
され、このレンズ系に固着された２つの映像手段１１．
１３で各々の映像を撮影する。

そして前記レンズ系９と２つの撮像手段１１，１３の光
軸の初期調整が光軸調整手段１４．１５によってなされ
ていてレンズ系９は１つであるので、如何なるズーム操
作を行っても前記２つの光軸３，４にズレが生じること
はない。

又、観察対象１は視差をもった１組の光学系により左右
眼映像が互いに異なる偏光で変調される。

直線偏光を用いている場合には右眼用映像は例えば縦偏
光に左眼用映像は横偏光に変調される。

そして、変更された後、光路合戊手段７又は７１によっ
て再び同一光軸上の映像に合成され、レ１１ ンズ系９に入射する。

左右眼用映像は予め偏光変調されているので、このレン
ズ系９から出射した後は、同一光軸の左右眼用映像は偏
光ビームスプリッタ１０．１２などを用いた光路分離手
段３４によって容易に元の２つの光軸２，３に分離でき
る。

この分離された２つの映像は、各々の撮像手段１１．１
３によってそれぞれ撮影されるので、映像表示装置１７
に現われる映像を偏光眼鏡２０を介して観察すると、左
右双方の眼に完全な一画面としての映像が観察されるの
で、精細でチラツキの無い立体画像が見られることにな
る。

そして上記構成では撮像手段１１．１３に到るまでにお
いて、可動部分は１つのレンズ系９のみでありその他の
各手段は機械的にも電気的にも可動部分は皆無であるの
で、初期設定さえ確実にしておけば、レンズ操作に伴う
光軸ズレは全く発生せず、また偏光変調を実現するため
に電気的な同期をとる必要も無いことから、極めて簡単
な機械、電気的構戊により立体カメラのズーム化を実現
て１　３ １２ きる。

［発明の効果］ 以上によって明らかなようにこの発明の構成によれば、
左右２つの映像は１つの光軸に合成されて１つのレンズ
系によりズーム操作が行われるので、２つの映像にズレ
は全く発生せず、立体感が得られる。

そして、合焦、ズーム値調整が行われて再び左右眼用の
映像に分離されて２つの映像手段で各々の映像を撮影し
ているので、左右それぞれの眼に完全な一画面としての
映像が観察でき、精細でチラツキの無い立体画像が得ら
れることになり、また、従来のように２組のＴＶカメラ
を設けた場合に比べてこの発明は簡易で低コストな立体
カメラ装置が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はこの発明に係る立体カメラ装置の各実
施例を示す構成図である。 １・・・観察対象　９・・・レンズ系 １１．１３・・・撮像手段　３１．３３・・・光学系１
　４ ３２．６２・・・光路合成手段 ３４・・・光路分離手段 ３５・・・映像信号処理手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）観察対象を見込む１組の光路の少なくとも一方に
   偏光を掛けて取り込む光学系と、この光学系によって少
   なくとも一方が偏光を掛けられた１組の光信号に係る光
   路を同一光軸に合成する光路合成手段と、この光路合成
   手段からの出力光の焦点調整やズーム値調整を行うレン
   ズ系と、このレンズ系からの光信号に係る光路を前記２
   つの偏光の種別に応じて２つの光路に分離する光路分離
   手段と、これらの分離されたそれぞれの光信号に従う映
   像を撮影する１組の撮影手段と、この撮影手段の出力側
   に設けた映像信号処理手段とを備えていることを特徴と
   する立体カメラ装置。
2. （２）観察対象を互いに異なる偏光を掛けて取り込む１
   組の光学系と、この１組の光学系からの光信号に係る光
   路を同一光軸に合成する光路合成手段と、この光路合成
   手段からの出力光の焦点調整やズーム値調整を行うレン
   ズ系と、このレンズ系からの光信号に係る光路を前記２
   つの偏光の種別に応じて２つの光路に分離する光路分離
   手段と、これらの分離されたそれぞれの光信号に従う映
   像を撮影する１組の撮影手段と、この撮影手段の出力側
   に設けた映像信号処理手段とを備えていることを特徴と
   する立体カメラ装置。