JP2629971B2 - 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とし
て、特開平１−147444号公報「立体テレビジョン撮像装
置」では第５図に示すような構成が提案されていた。11
はビデオカメラの撮像レンズを内蔵した鏡筒（以下、撮
像レンズと称する。）であり、12は振幅分割もしくは偏
向分割を行う半透過ミラーである。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で
あり、15は全反射ミラーである。16は撮像レンズ11の光
軸方向から入射する光束を示し、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13の半透
過ミラー12を経て、光束の半分が19のように撮像レンズ
11に入射し、残りの半分が20のように反射して捨てられ
る。21は撮像レンズ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
射偏向させられた後、液晶シャツタ14と半透過ミラー12
を経て、半分が19のように撮像レンズ11に入射し、残り
半分は20のように透過して捨てられる。液晶シャッタ1
3,14の開閉によって、光束16,21はフィールド毎に交互
に撮像レンズ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。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような構成では、まず、撮像レンズ
11に入射する光量が非常に少なく暗い画面となり、室内
などの環境では撮影が不可能である。それは、液晶シャ
ッタ13,14の両面に構成された検光子を通過するとき光
量が50％以下になってしまうい、さらに、半透過ミラー
12によっても50％以下になってしまうからである。つま
り、外光に対し撮像レンズ11に入射する光量は25％以下
となってしまうのである。そのため光量不足から室内で
の撮影が不可能となる。

また、液晶シャッタ13,14は、シャッタスピードの温
度依存性が強く、特に低温では急激にシャッタスピード
が落ちる。切り替えは垂直帰線期間（約2msec）の２倍
位の時間までには終わらないと２つの画像の分離が不鮮
明になりクロストークの多い低品質の画像となる。

また、液晶シャッタ２個に、半透過ミラー１個、全反
射ミラー１個と構成が複雑な上、コストも高くつき、以
上のような問題点を有する。

そこで本発明は、構成が簡単でしかも充分な光量が撮
像レンズに入射できる構成の立体テレビジョン撮像装置
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の立体テレビジョン
用撮像装置は、入射する全光束を反射偏向させるミラー
部と入射する全光束を透過直進させる透過部とを同一平
面上に有する回転反射ミラーと、撮像レンズの光軸上を
入射する第１の光束とは異なる方向からの第２の光束を
受けて前記回転反射ミラー方向に反射させる全反射ミラ
ーと、前記回転反射ミラーの前記ミラー部と透過部の平
面に垂直な軸を回転軸として前記回転反射ミラーを回転
させるミラー回転手段とからなり、前記回転反射ミラー
を前記第１の光束の光軸上に配置し前記回転反射ミラー
の回転によって前記ミラー部が前記撮像レンズの光軸上
に位置して前記第1,2の光束を反射させ前記第２の光束
が前記撮像レンズに入射する第２の光束入射期間と、前
記透過部が前記撮像レンズの光軸上に位置して前記第１
および第２の光束を透過直進させ前記第１の光束が前記
撮像レンズに入射する第１の光束入射期間とが交互に繰
り返されるように構成したものである。

作用 回転反射ミラーのミラー部が撮像レンズの光軸上にあ
る第２の光束入射期間（光束反射期間）は、全反射ミラ
ーによって反射された第２の光束が、回転反射ミラーに
よってさらに反射され撮像レンズに入射する。このとき
第１の光束は回転反射ミラーのミラー部の反射により撮
像レンズへの入射が遮断される。一方回転反射ミラーの
透過部が撮像レンズの光軸上にある第１の光束入射期間
（光束透過期間）は、全反射ミラーによって反射された
第２の光束、撮像レンズの光軸上を入射する第１の光束
共に透過され、第１の光束は撮像レンズに入射する。こ
の２つの期間が交互に繰り返させられるため、撮像レン
ズには、第１、第２の光束が交互に入射することにな
る。

実施例 以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明の立体テレビジョン撮像装置で撮像レ
ンズの光軸方向とは異なる方向からの被写体の光束が撮
像レンズに入射する光束反射期間での構成を示す平面図
である。一方、第２図は撮像レンズの光軸方向からの被
写体の光束が撮像レンズ11に入射する光束透過期間での
構成を示す平面図である。なお、従来例と同一機能のも
のは同一番号を付した。

30は回転反射ミラーであり、駆動モータ31によりダイ
レクト駆動されるように構成され、ハッチングで示すよ
うな形状の光束を反射偏向するミラー部30aと、残りの
切り欠きもしくは透明ガラスなどの光束を透過させる透
過部材で構成された透過部30cとにより成る。クロスハ
ッチングした部分34は、入射光束範囲であり、広角状態
における光束32,33の範囲を示すものである。駆動モー
タ31は、Ａ方向に垂直同期信号に同期して1800rpmで回
転している。位相は、第１フィールドから第２フィール
ド間の垂直帰線期間の開始点近傍時に回転反射ミラー30
のミラー部30aが、第１図のように撮像レンズ11の入射
光束範囲34の覆いが終了する直前である位置関係となる
ように設定されている。撮像レンズ11の光軸19とは異な
る方向の被写体の光束21は全反射ミラー15によって反射
偏向させられ、光束24として回転反射ミラー30に入射す
る。この光束24は回転反射ミラー30のミラー部30aが撮
像レンズ11の入射光束範囲34を完全に覆っているため、
ミラー部30aによって反射偏向され光束19として撮像レ
ンズ11に入射する。一方、撮像レンズ11の光軸19と同一
の光束35の光束範囲32a,33aを回転反射ミラー30が覆っ
ているため、この光束35は回転反射ミラー30で進入を遮
断される。そのため、撮像レンズ11には光束21のみ入射
することとなる。第１図の状態から駆動モータ31がさら
に時計方向に回転すると、回転反射ミラー30の端部30b
が入射光束範囲34を通過し終わるまで、光束21と光束35
は混在して撮像レンズ11に入射するいわゆる光束切り替
え時間が発生する。この混在時間は、理想的にはテレビ
ジョンの垂直帰線期間中に開始し、終了するのが望まし
いが、視覚的な実験ではその２倍までの時間が入射光束
の切り替え時間として許容できると言われている。

そして、回転反射ミラー30の端部30bが入射光束範囲3
4を通過し終わり、第１図とは丁度180度位相が反転した
第２フィールドから第１フィールド間の垂直帰線期間の
開始点近傍時で撮像レンズ11の入射光束範囲34の覆いが
開始される直前の状態を示したもの第２図である。この
状態では入射光束範囲34は回転反射ミラー30の透過部30
cが位置しており覆うものはなにもないので、光束35は
回転反射ミラー30を透過し、撮像レンズ11に入射する。
一方、光束21は全反射ミラー15によって反射偏向され光
束24となって回転反射ミラー30に入射するが、前述した
ように入射光束範囲34は透過部30cとなっているためそ
のまま直進し、撮像レンズ11には入射しない。そのため
撮像レンズ11には光束35のみ入射することとなる。な
お、駆動モータ31は1800rpmで回転しているため、光束3
5と光束24はフィールド毎に交互に撮像レンズ11に入射
する。テレビジョンで再生するとフィールド毎に光束が
入れ替わるので、ビデオディスク等で使われているフィ
ールド毎に切り替わる液晶シャッタ眼鏡を通してみれ
ば、例えば光束21は右眼に光束35は左眼に結像する。そ
の結果、右眼と左眼の視差による立体映像を得ることが
できる。

第３図は光学系の小型化ができるモータドライブ回路
のブロック図であり、第４図は駆動モータ31の回転数の
基準信号を駆動モータ31の回転数と回転角の関係で示し
た特性図である。つまり、1/2回転角（πラジアン）毎
に回転数を一時的に高くする構成としたものである。全
体の回転数は1800rpmよりも低い回転数ａとし、ある特
定の位相時の時間ｔだけ回転数を1800rpmよりも高い回
転数ｂに設定する。この時1/2回転は、1800rpm時と同じ
ようにフィールド周波数に同期して1/60秒であるよう
に、ａとｂおよびｂの回転数とする時間ｔを決定する。

第３図は駆動モータ31の駆動回路を表したもので、駆
動モータ31の回転数を回転検出器50により検出し、速度
比較数回路52において、基準信号発生回路51の基準信号
（第４図参照）と回転検出信号の速度比較を行い、補償
フィルタ54を通して速度差信号をモータドライブ回路54
に送り駆動モータ31に引加する電圧を制御します。この
ドライブ回路を前述の回転反射ミラー30の駆動モータ31
に適用する例を説明する。

一時的な速度アップ期間が、第１図の状態を開始点と
し、回転反射ミラーが入射光束範囲34から退避するまで
の期間、すなわち光束21と光束35が混在して撮像レンズ
11に入射する光束切り替え期間となるように位相制御し
て駆動モータ31をドライブする。そうすると光束切り替
え時間が1800rpmで一定回転させた場合に比べ、短時間
になる。逆に、光束切り替え時間を1800rpm一定回転と
同じにするならば、回転速度を遅くできる。つまり、構
成的には回転反射ミラー30の回転中心と入射光束範囲34
の距離を短くでき、全体を小型にすることができる。

発明の効果 以上説明した本発明の立体テレビジョン用撮像装置に
よれば、次のような効果が期待できる。

（１）撮像レンズの光軸とは異なる方向からの被写体の
光束は、全反射ミラー、回転反射ミラーによって撮像レ
ンズに導かれ、撮像レンズの光軸方向からの被写体の光
束は、そのままダイレクトに撮像レンズに導かれる。従
って、両者共に基本的には100％の光量をそのまま撮像
レンズに入射できる光学系であるため、カメラの持つレ
ンズの明るさ性能を低下させることなく使用できる。す
なわち、従来では使用できなかった室内等の光量不足条
件下での使用が可能となる。

（２）従来の液晶シャッタの場合は、液晶の持つ特性に
より特に零度Ｃ等の低温では充分なシャッタ速度が得ら
れず、クロストークの多い不鮮明な画像となっていた
が、本発明では液晶を使用せずにモータの回転速度で光
束の切り替え時間が制御できるため、常温はもちろん低
温でもクロストークの少ない鮮明な画像を得ることがで
きる。

（３）回転反射ミラーをモータに直結した簡単な構成で
あり、コスト面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例における立体テレビ
ジョン用撮像装置の光学系平面図、第３図は駆動モータ
の駆動回路図、第４図は駆動モータの回転の基準信号を
示す特性図、第５図は従来の立体テレビジョン装置の光
学系平面図である。 11……撮像レンズ、15……回転反射ミラー、30……全反
射ミラー、30a……ミラー部、30c……透過部、31……駆
動モータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射する全光束を反射偏向させるミラー部
   と入射する全光束を透過直進させる透過部とを同一平面
   上に有する回転反射ミラーと、撮像レンズの光軸上を入
   射する第１の光束とは異なる方向からの第２の光束を受
   けて前記回転反射ミラー方向に反射させる全反射ミラー
   と、前記回転反射ミラーの前記ミラー部と透過部の平面
   に垂直な軸を回転軸として前記回転反射ミラーを回転さ
   せるミラー回転手段とからなり、前記回転反射ミラーを
   前記第１の光束の光軸上に配置し前記回転反射ミラーの
   回転によって前記ミラー部が前記撮像レンズの光軸上に
   位置して前記第１、２の光束を反射させ前記第２の光束
   が前記撮像レンズに入射する第２の光束入射期間と、前
   記透過部が前記撮像レンズの光軸上に位置して前記第１
   および第２の光束を透過直進させ前記第１の光束が前記
   撮像レンズに入射する第１の光束入射期間とが交互に繰
   り返されるように構成したことを特徴とする立体テレビ
   ジョン用撮像装置。