JP2000227332A - 3D imaging device and stereo camera recording and playback system - Google Patents
3D imaging device and stereo camera recording and playback systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元撮像装置、
特に同じ被写体に対して視差を持たせた複数の画像を撮
像して三次元画像(立体画像)を得たり、あるいは被写
体との距離測定(測距)をすることができる三次元撮像
装置と、それを用いたステレオカメラ記録再生システム
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional imaging device,
In particular, a three-dimensional imaging device capable of obtaining a three-dimensional image (stereoscopic image) by capturing a plurality of images having parallax with respect to the same subject, or measuring a distance (ranging) with the subject, The present invention relates to a stereo camera recording / playback system using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】三次元画像を撮像するには、同じ被写体
に対して互いに離間した異なる複数の場所から視た複数
の画像、即ち、視差を持たせた画像を撮像する必要があ
る。そのため、従来においては、一般に一つの三次元撮
像装置に二つのカメラを設け、異なる二つの場所から捉
えた二つの被写体像を各別のカメラにより撮像するよう
にしたものであった。2. Description of the Related Art In order to capture a three-dimensional image, it is necessary to capture a plurality of images of the same subject viewed from a plurality of different places separated from each other, that is, images having parallax. Therefore, in the related art, two cameras are generally provided in one three-dimensional imaging device, and two subject images captured from two different places are captured by different cameras.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、二つのカメ
ラを用いて三次元画像を撮像するようにした三次元撮像
装置は、二つのカメラを用いるが故に、全体が大きくな
ってしまい、小型化の要請には応えることが難しいとい
う問題があった。However, a three-dimensional image pickup apparatus for picking up a three-dimensional image by using two cameras has a large overall size because two cameras are used. There was a problem that it was difficult to respond to requests.
【0004】また、複数のカメラユニットにより三次元
撮像装置を構成するには、二つのカメラ間の光軸合わせ
が必要であるが、別々のカメラ間の光軸合わせは相当に
難しいという問題もあった。Further, in order to constitute a three-dimensional image pickup apparatus using a plurality of camera units, it is necessary to align the optical axes between two cameras. However, there is also a problem that the optical axis alignment between different cameras is considerably difficult. Was.
【0005】また、カメラを複数設けた場合、画像信号
の処理にあたり、外部からそのカメラ間の同期を取るよ
うにすることが必要であり、それには当然に同期を取る
ための回路が必要であり、三次元撮像装置の高価格化の
要因になる。In the case where a plurality of cameras are provided, it is necessary to externally synchronize the cameras in processing image signals, which naturally requires a circuit for synchronizing. This causes high cost of the three-dimensional imaging device.
【0006】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、単一の撮像手段を用いて比較的簡単
な構成で且つ小型でありながら充分な視差のある複数の
画像を得ることのでき、且つ装置の光学的特性、性能の
大きなウェイトを占める結像用のレンズが装置表面に露
出してゴミ等に汚されるおそれのない三次元撮像装置を
提供すること一つの目的とし、そのような三次元撮像装
置を用いた比較的簡単な構成のステレオカメラ記録再生
システムを提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and uses a single image pickup means to form a plurality of images having a relatively simple configuration and a small size but having sufficient parallax. An object of the present invention is to provide a three-dimensional imaging device which can be obtained, and has no risk that an imaging lens occupying a large weight of the optical characteristics and performance of the device is exposed to the surface of the device and is not contaminated with dust or the like. It is an object of the present invention to provide a stereo camera recording / reproducing system having a relatively simple configuration using such a three-dimensional imaging device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の三次元撮像装
置は、一つの撮像素子と、被写体を複数回の反射、集光
により互いに離間した異なる視点から捉えた上記被写体
の像を上記撮像素子の異なる各別の領域に結像する結像
光学系と、を有することを特徴とする。A three-dimensional image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image of the subject is captured from different viewpoints separated from each other by one image pickup device and a plurality of reflections and condensations of the subject. An imaging optical system that forms an image on each of the different regions of the element.
【0008】従って、請求項1の三次元撮像装置によれ
ば、同じ被写体を結像光学系により、複数回の反射、集
光により互いに離間した異なる複数の視点から捉えた複
数の像として上記撮像素子の異なる複数の領域に各別に
結像するので、三次元撮像装置に必要な撮像素子の数が
一つで済む。そして、撮像素子が一つで視差の異なる複
数の撮像画像が得られるので、三次元画像を撮像する等
のために複数のカメラ間の同期を取ると言うことが必要
でなく、従って、同期を取る特別な回路を設ける必要が
ない。また、同じ撮像素子に対して各光学系毎に光軸合
わせをすれば必要な光軸合わせが済むので、複数のカメ
ラ間で光軸合わせをする場合に比較して光軸合わせが容
易になる。しかも、レンズが三次元撮像装置の表面側で
はなく、光路の必ず最も被写体側の反射手段よりも撮像
素子側に位置されており、露出しないようにすることが
できるので、光学的特性、性能を大きく左右するレンズ
が表面に露出してゴミ等により汚れるという従来存在し
たおそれをなくすことができる。Therefore, according to the three-dimensional imaging apparatus of the first aspect, the same object is imaged by the imaging optical system as a plurality of images captured from different viewpoints separated from each other by a plurality of reflections and condensations. Since images are separately formed on a plurality of regions having different elements, the number of imaging elements required for the three-dimensional imaging device is reduced to one. Since a plurality of captured images having different parallaxes can be obtained with a single image sensor, it is not necessary to synchronize the plurality of cameras for capturing a three-dimensional image, for example. There is no need to provide a special circuit to take. In addition, if the optical axes are aligned for each optical system with respect to the same image sensor, the necessary optical axis alignment is completed, so that the optical axis alignment becomes easier as compared with the case where the optical axes are aligned between a plurality of cameras. . Moreover, since the lens is not located on the surface side of the three-dimensional imaging device but is always located closer to the image sensor than the reflection means on the optical path closest to the subject, it is possible to prevent exposure, so that optical characteristics and performance can be improved. It is possible to eliminate the risk that a lens that largely affects the surface is exposed to the surface and becomes dirty with dust or the like.
【0009】請求項2の三次元撮像装置は、一つの撮像
素子と、その撮像領域の互いに異なる複数の部分に対し
て反射面が斜め外側を向くように設けられた複数の撮像
素子側反射手段と、該各撮像素子側反射手段に対応して
その外側に反射面が斜め前方を向くように配置され、互
いに被写体からの光をその対応する撮像素子側反射手段
へ反射する複数の被写体側反射手段と、その被写体側反
射手段により反射され更に上記撮像素子側反射手段によ
り反射されて上記撮像素子の撮像領域の互いに異なる複
数の部分に至る各光路の少なくとも上記被写体側反射手
段よりも被写体側に設けられた複数の又は複数組のレン
ズと、上記各光路のレンズが一個の場合にはそのレンズ
よりも、一組の場合には少なくとも一個のレンズよりも
被写体側に設けられた複数の絞りと、からなることを特
徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image pickup device, wherein one image pickup element and a plurality of image pickup element side reflection means provided with reflection surfaces facing obliquely outward with respect to a plurality of different portions of the image pickup area. And a plurality of subject-side reflections arranged so that the reflecting surface faces obliquely forward on the outside corresponding to each of the image-capturing element-side reflecting means, and mutually reflects light from the object to the corresponding image-capturing element-side reflecting means. Means, the light reflected by the subject-side reflecting means, and further reflected by the image-capturing element-side reflecting means, and reaching at least a plurality of different portions of the imaging region of the image-capturing element at least on the subject side relative to the subject-side reflecting means. A plurality or a plurality of sets of lenses provided are provided on the subject side more than the lens in the case of one lens in each optical path, and at least one lens in the case of one set. A plurality of throttle was, characterized by comprising the.
【0010】従って、請求項2の三次元撮像装置によれ
ば、一つの被写体が、被写体側反射手段、撮像素子側反
射手段、レンズ、絞り及び一つの撮像素子の撮像領域の
異なる部分からなる複数の光学系により互いに異なる視
差を以て撮像されるので、三次元撮像装置に必要な撮像
素子の数が一つで済む。そして、撮像素子が一つで視差
の異なる複数の撮像画像が得られるので、三次元画像を
撮像する等のために複数のカメラ間の同期を取ると言う
ことが必要でなく、従って、同期を取る特別な回路を設
ける必要がない。また、同じ撮像素子に対して各光学系
毎に光軸合わせをすれば必要な光軸合わせが済むので、
複数のカメラ間で光軸合わせをする場合に比較して光軸
合わせが容易になる。Therefore, according to the three-dimensional image pickup apparatus of the present invention, one object is composed of a plurality of object-side reflecting means, an image-capturing-element-side reflecting means, a lens, an aperture, and different portions of an image pickup area of one image pickup element. Are imaged with different parallaxes by the optical system described above, so that only one image sensor is required for the three-dimensional imaging device. Since a plurality of captured images having different parallaxes can be obtained with a single image sensor, it is not necessary to synchronize the plurality of cameras for capturing a three-dimensional image, for example. There is no need to provide a special circuit to take. Also, if the optical axis alignment is performed for each optical system for the same image sensor, the necessary optical axis alignment is completed,
The optical axis alignment becomes easier as compared with the case where the optical axis alignment is performed between a plurality of cameras.
【0011】そして、複数の互いに視差のある画像を得
るところの複数の被写体側反射手段を複数の撮像素子側
反射手段の外側に設けたので、三次元撮像装置の大きさ
の割に被写体側反射手段間の距離を大きくして視差を比
較的大きくできる。従って、より立体的な三次元画像を
高い精度で得ることができる。Since a plurality of subject-side reflecting means for obtaining a plurality of images having parallax are provided outside the plurality of image-capturing-element-side reflecting means, the subject-side reflecting means is provided for the size of the three-dimensional imaging apparatus. The parallax can be relatively increased by increasing the distance between the means. Therefore, a more three-dimensional three-dimensional image can be obtained with high accuracy.
【0012】また、各光路におけるレンズ数が1個の場
合には、絞りにより絞りをかけた光束を結像レンズによ
り撮像素子の撮像領域の各部分に結像させるし、各光路
におけるレンズが複数一組のレンズからなる場合は、少
なくともそのうちの一個のレンズを絞りよりも撮像素子
側に位置させ、絞りをかけた光束をそのレンズに通すの
で、徒らに大きなレンズを用いなくて済むという効果を
全レンズないしは少なくとも一部のレンズについて享受
することができる。従って、小型で、低価格でありなが
ら優れた光学的特性を有する三次元撮像装置を得ること
ができる。そして、レンズが三次元装置の表面側ではな
く、光路の必ず被写体側反射手段よりも撮像素子側に位
置されており、露出しないようにすることができるの
で、光学的特性、性能を大きく左右するレンズが表面に
露出してゴミ等により汚れるという従来存在したおそれ
をなくすことができる。In the case where the number of lenses in each optical path is one, the luminous flux stopped down by the aperture is imaged on each part of the imaging area of the image sensor by the imaging lens, and the lens in each optical path has multiple lenses. In the case of several pairs of lenses, at least one of the lenses is located closer to the image sensor than the stop, and the light beam passed through the stop passes through the lens, so that it is not necessary to use a large lens. The effect can be enjoyed for all lenses or at least some lenses. Therefore, it is possible to obtain a three-dimensional imaging device which is small, has low cost, and has excellent optical characteristics. Since the lens is not located on the surface side of the three-dimensional device but is always located on the image sensor side of the object side reflection means in the optical path and can be prevented from being exposed, the optical characteristics and performance are greatly affected. It is possible to eliminate the possibility that the lens is exposed on the surface and becomes dirty with dust or the like, which has conventionally existed.
【0013】請求項7のステレオカメラ記録再生システ
ムは、一つの撮像素子の該複数の撮像領域に複数の光学
系によりそれぞれ被写体の像を結像する三次元撮像装置
と、上記複数の撮像領域で結像された画像を単一の画像
信号として出力するように上記三次元撮像装置を駆動す
る単一のタイミングゼネレータ及び単一のドライバと、
上記単一の画像信号をカメラ信号処理する単一のカメラ
信号処理部と、該カメラ信号処理部から出力された上記
画像信号を単一の記録メディアに記録する単一の信号記
録部と、該記録メディアに記録された上記画像信号を再
生する単一の信号再生部と、該信号再生部から出力され
た上記画像信号を上記複数の撮像領域に対応した信号に
分離する画像分離回路と、該画像分離回路から出力され
た上記複数の撮像領域に対応した信号を各別に表示する
表示装置と、を有するステレオカメラ記録再生システム
であって、上記三次元撮像装置の上記複数の光学系は、
被写体からの光を複数回反射する反射手段と、少なくと
も最も被写体側の反射手段よりも上記撮像素子側に配置
されたレンズとを有し、上記反射手段と上記レンズによ
り、互いに離間した異なる視点から捉えた上記被写体の
像を上記撮像素子の上記複数の撮像領域に各別に結像す
るようにしてなることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a stereo camera recording / reproducing system, comprising: a three-dimensional image pickup device for forming an image of a subject on each of the plurality of image pickup areas of one image pickup element by a plurality of optical systems; A single timing generator and a single driver for driving the three-dimensional imaging device so as to output the formed image as a single image signal,
A single camera signal processing unit that processes the single image signal with a camera signal; a single signal recording unit that records the image signal output from the camera signal processing unit on a single recording medium; A single signal reproducing unit for reproducing the image signal recorded on the recording medium; an image separating circuit for separating the image signal output from the signal reproducing unit into signals corresponding to the plurality of imaging regions; A display device that separately displays signals corresponding to the plurality of imaging regions output from the image separation circuit, and a stereo camera recording and reproducing system, wherein the plurality of optical systems of the three-dimensional imaging device include:
A reflecting unit that reflects light from the subject a plurality of times, and at least a lens disposed closer to the imaging device than the reflecting unit closest to the subject, and from the different viewpoints separated from each other by the reflecting unit and the lens The captured image of the subject is separately formed on the plurality of imaging regions of the imaging element.
【0014】従って、請求項7のステレオカメラ記録再
生システムによれば、三次元撮像装置から出力されたと
ころの一つの被写体に対する異なる視点で捉えた複数の
被写体像の信号を一つの画像信号として扱ってカメラ信
号処理、信号記録、信号再生を行うことができるので、
カメラ信号処理部、信号記録部及び信号再生部並びに記
録メディアをそれぞれ1個ずつ設ければ良く、これらを
複数の撮像領域に結像された被写体像数ずつ設ける必要
がない。従って、記録再生システムの構成を比較的簡単
にできる。そして、一つの画像信号として扱った被写体
像の信号は画像分離回路により各被写体像毎に分離して
表示するので、被写体の三次元再生表示、即ち立体像と
して再生表示や測距(被写体との距離の測定)ができ
る。Therefore, according to the stereo camera recording / reproducing system of the present invention, signals of a plurality of subject images captured from different viewpoints for one subject output from the three-dimensional imaging device are treated as one image signal. Camera signal processing, signal recording, and signal playback.
It is sufficient to provide one camera signal processing unit, one signal recording unit, one signal reproducing unit, and one recording medium, and it is not necessary to provide each of them for the number of subject images formed in a plurality of imaging regions. Therefore, the configuration of the recording / reproducing system can be relatively simplified. Then, the signal of the subject image treated as one image signal is separated and displayed for each subject image by the image separating circuit, so that the three-dimensional reproduction display of the subject, that is, the reproduction display and the distance measurement (distance between the subject and the subject) are performed as a three-dimensional image. Distance measurement).
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明三次元撮像装置は、基本的
には、一つの撮像素子と、被写体からの光に対しての1
回乃至複数回の反射と、集光とにより互いに離間した異
なる視点から捉えた上記被写体の像を上記撮像素子の異
なる各別の領域に結像する複数の結像光学系と、を有す
る。視差(視点間の距離)は例えば1cm以上程度が好
適である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A three-dimensional image pickup apparatus according to the present invention is basically composed of one image pickup element and one element for light from a subject.
And a plurality of imaging optical systems that form images of the subject captured from different viewpoints separated from each other by one or more reflections and condensed light in different regions of the image sensor. The parallax (distance between viewpoints) is preferably, for example, about 1 cm or more.
【0016】本発明三次元撮像装置の最も典型的な実施
の形態は、一つの撮像素子と、該撮像素子の撮像領域の
互いに異なる複数の部分に対応して反射面が斜め外側を
向くように設けられた複数の撮像素子側反射手段と、該
複数の撮像素子側反射手段に対応してその外側に反射面
が斜め前方を向くように配置され、互いに被写体からの
光をその対応する撮像素子側反射手段へ反射する複数の
被写体側反射手段と、該複数の被写体側反射手段により
反射され更に上記撮像素子側反射手段により反射されて
被写体から上記撮像素子の撮像領域の互いに異なる複数
の部分に至る各光路の少なくとも上記被写体側反射手段
よりも撮像素子側に設けられ同じ被写体に対して視差の
ある複数の被写体像を結像する複数の又は複数組のレン
ズと、上記各光路のレンズが一個の場合にはそのレンズ
よりも、一組の場合には少なくとも一個のレンズよりも
被写体側に設けられた複数の絞りと、を設けるからなる
ものであり、上記撮像素子はCCD固体撮像素子であっ
ても、MOS型固体撮像素子であっても増幅型固体撮像
素子であっても良く、その種類の如何は問わない。In the most typical embodiment of the three-dimensional image pickup apparatus according to the present invention, the reflection surface faces obliquely outward corresponding to one image pickup element and a plurality of different portions of the image pickup area of the image pickup element. A plurality of image sensor-side reflecting means provided, and a plurality of image-sensing element-side reflecting means, corresponding to the plurality of image-sensing element-side reflecting means, are disposed so that reflection surfaces face obliquely forward, and mutually transmit light from a subject to the corresponding image sensor. A plurality of subject-side reflecting means for reflecting to the side-reflecting means, and a plurality of different portions of the imaging region of the image sensor from the subject which are reflected by the plurality of subject-side reflecting means and further reflected by the image sensor-side reflecting means. A plurality of or a plurality of sets of lenses which are provided at least on the image sensor side of the subject-side reflecting means of each of the optical paths and form a plurality of subject images having parallax for the same subject; And a plurality of apertures provided on the subject side with respect to at least one lens in the case of one set. It may be an element, a MOS solid-state imaging element, or an amplification-type solid-state imaging element, and any type may be used.
【0017】そして、三次元撮像装置には、撮像素子か
ら光路に沿って数えて2n−1(n:正の整数)回目
(要するに奇数回目)の反射をする反射手段の前後に、
一つの被写体像となる光が上記撮像素子の他の被写体像
を撮像する領域に入射するのを防止する光線制限手段を
設けると良い。というのは、撮像素子の被写体像を結像
する各撮像領域内に周辺光束が漏れ込むのを効果的に防
止することができるからである。In the three-dimensional imaging apparatus, before and after the reflection means for performing 2n-1 (n: a positive integer) number of reflections (in other words, an odd number of times) counting from the image sensor along the optical path,
It is preferable to provide a light beam restricting means for preventing light serving as one subject image from entering a region where another subject image of the image sensor is captured. This is because it is possible to effectively prevent the peripheral light flux from leaking into each imaging region where the subject image of the imaging element is formed.
【0018】即ち、同じ被写体を互いに離間した視点か
ら捉え、その視点間の距離、即ち視差を必要なだけ確保
しつつ小さな撮像素子の異なる領域に複数の被写体像を
結像するには、被写体側からの光を何回か反射する必要
がある。一方、三次元撮像装置には、被写体像を結像す
る各撮像領域内に周辺光束が漏れ込むおそれがあり、そ
の漏れ込みを防止することが必要になる場合がある。そ
こで、その漏れ込みを防止するために光線制限手段を設
けることとするのが良い。そして、それを設けるには撮
像素子から数えて2n−1回(奇数回)目の反射を行う
反射手段の後が良い。というのは、撮像素子の各撮像領
域間に入射する光というのは、その反射手段の前では三
次元撮像装置における外側ではなく中心寄りを通ること
になり、被写体像の結像領域を規定し複数の撮像領域間
におけるクロストークを防止する光線制限手段は三次元
撮像装置の中心寄りに設けることができる。従って、三
次元撮像装置の徒な大型化を伴うことなく光線制限手段
を設けて複数の撮像領域間に入射する光によるクロスト
ーク、即ち一つの撮像領域に入射すべき光が別の撮像領
域へ漏れ込むという現象を有効に防止することができる
からである。That is, in order to capture the same subject from viewpoints separated from each other and to form a plurality of subject images in different regions of a small image sensor while securing the distance between the viewpoints, that is, parallax as necessary, the subject side Need to reflect the light from the light several times. On the other hand, in a three-dimensional imaging device, there is a possibility that a peripheral light flux leaks into each imaging region that forms a subject image, and it may be necessary to prevent such leakage. Therefore, it is preferable to provide a light beam limiting means in order to prevent the leakage. In order to provide this, it is better after the reflection means for performing 2n-1 (odd) reflections from the image sensor. This is because the light that enters between the imaging regions of the imaging device passes near the center of the three-dimensional imaging device instead of the outside in front of the reflection unit, and defines the imaging region of the subject image. The light beam limiting means for preventing crosstalk between a plurality of imaging regions can be provided near the center of the three-dimensional imaging device. Therefore, without limiting the size of the three-dimensional imaging device, crosstalk caused by light incident between a plurality of imaging regions, that is, light to be incident on one imaging region is transferred to another imaging region by providing a light beam limiting unit. This is because the phenomenon of leakage can be effectively prevented.
【0019】上記撮像素子側反射手段、被写体側反射手
段は例えばミラーで構成しても良いし、プリズムを用い
ても良い等、光を反射する機能を有すれば良い。そし
て、被写体側反射手段及び撮像素子側反射手段を、被写
体からの光を90度の角度で2回反射することにより被
写体を固体撮像素子の撮像領域の二つの部分に照射する
ようにしても良いが、三次元撮像装置の二つの光学系を
奥行き方向における寸法を小さくするために90度より
も大きい角度(例えば120度)で2回反射するように
して被写体からの光を固体撮像素子迄導くようにしても
良い。The reflecting means on the image pickup device side and the reflecting means on the object side may have a function of reflecting light, such as a mirror or a prism. The subject-side reflecting means and the imaging element-side reflecting means may reflect the light from the subject twice at an angle of 90 degrees to irradiate the subject to two portions of the imaging region of the solid-state imaging device. However, in order to reduce the size in the depth direction of the two optical systems of the three-dimensional imaging device, the light from the subject is guided to the solid-state imaging device by reflecting twice at an angle larger than 90 degrees (for example, 120 degrees). You may do it.
【0020】そして、各光路に設けられる結像用のレン
ズは、それぞれ一枚玉レンズであっても良いし、二枚以
上の玉レンズであっても良いことは言うまでもない。特
に高い光学的特性を得る場合には二枚以上の玉レンズが
使用されるが、そこまで光学的特性を高くする必要がな
い場合には一枚玉レンズでも良いのである。いずれの場
合においても、本発明においては、各光路において、レ
ンズは必ず被写体側反射手段よりも撮像素子側に位置さ
れる。というのは、光学的特性、性能に最も大きなウェ
イトを占めるレンズを被写体側反射手段よりも被写体側
に置くと、そのレンズが三次元撮像装置の表面に露出
し、ゴミが付着し易くなるおそれがあるからである。It is needless to say that the imaging lens provided in each optical path may be a single lens or two or more lenses. In particular, when obtaining high optical characteristics, two or more lens lenses are used. However, when it is not necessary to increase the optical characteristics so far, a single lens may be used. In any case, in the present invention, in each optical path, the lens is always located closer to the image sensor than the object-side reflecting means. This is because, if a lens that occupies the largest weight in optical characteristics and performance is placed closer to the subject than the subject-side reflecting means, the lens may be exposed on the surface of the three-dimensional imaging device, and dust may easily adhere. Because there is.
【0021】そして、レンズが一枚玉レンズの場合(要
するに各光路のレンズ数が一個の場合)には、そのレン
ズは必ず絞りよりも撮像素子側に配置する必要があり、
また、複数玉レンズの場合(要するに各光路のレンズが
複数一組のレンズからなる場合)には、少なくとも一部
のレンズは絞りよりも撮像素子側に配置する必要があ
る。というのは、絞りにより絞られた光束をレンズによ
り集光して結像するようにすることにより全部又は少な
くとも一部のレンズを小さくて済むようにすることがで
きるという効果を享受することができるからである。When the lens is a single-lens lens (that is, when the number of lenses in each optical path is one), the lens must always be arranged closer to the image pickup device than the stop.
In the case of a multi-ball lens (that is, when the lenses in each optical path are composed of a plurality of lenses), at least some of the lenses need to be arranged closer to the image sensor than the diaphragm. That is, by condensing the light beam converged by the aperture by the lens to form an image, it is possible to enjoy an effect that all or at least a part of the lens can be made small. Because.
【0022】尚、レンズは球面レンズであっても非球面
レンズであっても良い。そして、結像レンズと撮像素子
との間等、各光路のいずれかの部分に赤外線カットフィ
ルタを設けるようにしても良い。また、各光路のいずれ
かの部分に光学的ローパスフィルタを設けて偽信号の抑
圧をするようにしても良い。The lens may be a spherical lens or an aspherical lens. Then, an infrared cut filter may be provided in any part of each optical path, such as between the imaging lens and the image sensor. Also, an optical low-pass filter may be provided in any part of each optical path to suppress a false signal.
【0023】更に、少なくとも固体撮像素子と撮像素子
側反射手段との間において各光路間を遮断する光遮断手
段を設けるようにしても良い。このようにすると、複数
の互いに視差のある画像を得るための各光学系間におい
て光学的クロストークが発生するおそれをなくすことが
できるからである。Further, a light blocking means for blocking between the respective optical paths may be provided at least between the solid-state image pickup device and the image pickup device side reflection means. By doing so, it is possible to eliminate the possibility that optical crosstalk occurs between the respective optical systems for obtaining a plurality of images having parallax.
【0024】三次元撮像装置は、撮像素子からの画像信
号を、視点の異なる被写体像を撮像する各撮像領域にお
いて撮像された各被写体像の画像信号に分割して信号処
理する信号処理手段を有する。このようにすれば、各被
写体像を独立して検出した上で、この独立した複数の被
写体像に基づいて三角測量法の原理により測距や、三次
元画像の生成ができるからである。The three-dimensional image pickup apparatus has signal processing means for dividing an image signal from the image pickup device into image signals of respective subject images picked up in respective image pickup areas for picking up subject images having different viewpoints and performing signal processing. . This is because, in this way, after each subject image is independently detected, distance measurement and the generation of a three-dimensional image can be performed based on the principle of the triangulation method based on the plurality of independent subject images.
【0025】また、上述した三次元撮像装置を用いたス
テレオカメラ記録再生システムは、斯かる三次元撮像装
置の他に、該装置を構成する一つの撮像素子を複数の撮
像領域にて各別の被写体像を撮像するにも拘わらず一つ
の画像信号を撮像したものとして駆動するタイミングゼ
ネレータ及びドライバと、その撮像素子の出力である画
像信号をカメラ信号処理するカメラ信号処理部と、該カ
メラ信号処理部からの画像信号を記録メディアに記憶す
る信号記録部と、該記録メディアに記憶された画像信号
を再生する信号再生部と、該信号再生部から出力された
上記画像信号を上記複数の被写体像の画像信号に分離す
る画像分離回路と、該画像分離回路からの複数の被写体
像の画像信号を各別に表示する複数の表示装置を有す
る。画像分離回路は、例えば、各水平周期を複数に分割
し、その分割期間だけ画像信号を抽出する抽出部を複数
個設けて各抽出部の出力を各抽出部に対応して設けた表
示部に表示させるような回路で構成できる。Further, in the stereo camera recording / reproducing system using the above-described three-dimensional image pickup device, in addition to the three-dimensional image pickup device, one image pickup device which constitutes the device is separately provided by a plurality of image pickup areas. A timing generator and driver for driving one image signal as an image despite capturing a subject image, a camera signal processing unit for processing the image signal output from the image sensor, and a camera signal processing unit; A signal recording unit that stores an image signal from the unit in a recording medium; a signal reproduction unit that reproduces the image signal stored in the recording medium; and the plurality of subject images that output the image signal output from the signal reproduction unit. And a plurality of display devices for individually displaying the image signals of the plurality of subject images from the image separation circuit. The image separation circuit, for example, divides each horizontal cycle into a plurality, and provides a plurality of extraction units for extracting image signals only during the division period, and outputs the outputs of the extraction units to a display unit provided corresponding to each extraction unit. It can be composed of a circuit for displaying.
【0026】[0026]
【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図1は本発明三次元撮像装置の第1の実施例の
概略構成図である。図面において、1は固体撮像素子、
1aは該固体撮像素子1の撮像領域の一半部、1bは同
じく撮像領域の他半部である。2は赤外線カットフィル
タで、上記固体撮像素子1の撮像領域の前方に平行に配
設されている。3a、3bは赤外線カットフィルタ2越
しに固体撮像素子1の各半部1a、1bに対応して設け
られた結像レンズ、4a、4bは該結像レンズ3a、3
bに対応してその前方に配設された絞り、5a、5bは
該絞り4a、4bの前方に上記固体撮像素子1の撮像領
域の各半部1a、1bに対応して斜め外側を向くように
設けられた撮像素子側ミラー、6a、6bは該撮像素子
側ミラー5a、5bの外側にそれ等と対応して斜め内側
を向くように設けられた被写体側ミラーである。7は撮
像素子側ミラー5a、5bと固体撮像素子1との間にお
いて撮像素子側ミラー5a、絞り4a、レンズ3a、固
体撮像素子1の半部1aによる結像光学系と、撮像素子
側ミラー5b、絞り4b、レンズ3b、固体撮像素子1
の半部1bによる結像光学系との間に設けられてその間
を遮断する光遮断手段であり、これにより二つの結像光
学系間における光学的クロストークを防止することがで
きる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the three-dimensional imaging apparatus of the present invention. In the drawings, 1 is a solid-state imaging device,
1a is one half of the imaging region of the solid-state imaging device 1, and 1b is the other half of the imaging region. Reference numeral 2 denotes an infrared cut filter, which is disposed in front of and in parallel with the imaging area of the solid-state imaging device 1. Reference numerals 3a and 3b denote imaging lenses provided corresponding to the respective halves 1a and 1b of the solid-state imaging device 1 through the infrared cut filter 2, and 4a and 4b denote the imaging lenses 3a and 3b.
The apertures 5a, 5b disposed in front of the apertures b, 5a, 5b face obliquely outward in front of the apertures 4a, 4b in correspondence with the respective halves 1a, 1b of the imaging area of the solid-state imaging device 1. Are mirrors provided on the image sensor side, 6a and 6b, which are provided outside the image sensor mirrors 5a and 5b so as to face obliquely inward corresponding to them. Reference numeral 7 denotes an imaging optical system including the image sensor mirror 5a, the diaphragm 4a, the lens 3a, the half 1a of the solid image sensor 1 between the image sensor mirrors 5a and 5b and the solid-state image sensor 1, and the image sensor mirror 5b , Aperture 4b, lens 3b, solid-state imaging device 1
The light blocking means is provided between the image forming optical system and the image forming optical system formed by the half part 1b, thereby preventing optical crosstalk between the two image forming optical systems.
【0027】一対の被写体側ミラー6a、6bは同じ被
写体からの光を異なる位置(その視点間の距離、即ち視
差は例えば1cm〜15cm程度が好適である。)にて
一対の撮像素子側ミラー5a、5bへ反射する。該一対
の撮像素子側ミラー5a、5bは一対の被写体側ミラー
6a、6bにより反射されたところの被写体からの光を
上記固体撮像素子1の撮像領域の各半部1a、1bに向
けて反射する。そして、一対の撮像素子側ミラー5a、
5bにより反射されたところの被写体からの一対の光は
絞り4a、4bにより絞られ、結像レンズ3a、3bに
より固体撮像素子1の撮像領域の異なる半部1a、1b
に結像される。その際、赤外線カットフィルタ2を通る
ことによって赤外線がカットされる。The pair of subject-side mirrors 6a and 6b transmit light from the same subject at different positions (the distance between the viewpoints, that is, the parallax is preferably, for example, about 1 cm to 15 cm). , 5b. The pair of image sensor-side mirrors 5a and 5b reflect the light from the subject reflected by the pair of subject-side mirrors 6a and 6b toward each half 1a and 1b of the imaging area of the solid-state image sensor 1. . Then, a pair of image sensor side mirrors 5a,
A pair of lights from the subject reflected by 5b are stopped down by apertures 4a and 4b, and are formed by imaging lenses 3a and 3b.
Is imaged. At this time, infrared rays are cut by passing through the infrared ray cut filter 2.
【0028】図2(A)、(B)は三次元画像の撮像原
理の説明図であり、(A)は同じ被写体を被写体側ミラ
ー6a、6bの存在する二つの視点にて捉え、各視点で
捉えた被写体を撮像素子側ミラー5a、5b、絞り4
a、4b、レンズ3a、3bにより固体撮像素子1の撮
像領域の異なる半部1a、1bに結像することを模式的
に示す。また、(B)は同じ被写体を異なる視点で捉え
て得た二つの撮像画像を模式的に示す。この図2(B)
に示す左右の撮像画像を見ると、一番奥の円柱に対して
その手前にある稍小さな円柱及び更にその手前にある鉛
筆の位置がずれていることが解る。これは同じ被写体に
対する撮像画像に視差があることに起因している。従っ
て、この同じ被写体に対する視差のある二つの画像から
被写体の立体像を把握することが可能である。FIGS. 2A and 2B are explanatory views of the principle of capturing a three-dimensional image. FIG. 2A shows the same subject captured at two viewpoints where subject-side mirrors 6a and 6b exist. The image pickup device side mirrors 5a and 5b, the aperture 4
a, 4b, and lenses 3a, 3b schematically forming images on the halves 1a, 1b of the solid-state imaging device 1 having different imaging regions. (B) schematically shows two captured images obtained by capturing the same subject from different viewpoints. This FIG. 2 (B)
Looking at the left and right captured images shown in FIG. 7, it can be seen that the position of the slightly smaller cylinder located in front of the innermost cylinder and the position of the pencil located further in front thereof are shifted. This is due to the parallax in the captured images for the same subject. Therefore, it is possible to grasp a stereoscopic image of the subject from the two images having parallax for the same subject.
【0029】即ち、上述した二つの撮像画像を示すデー
タを、適宜データ処理し、画像合成することにより被写
体を三次元的に認識することができ、その認識結果に基
づいて三次元像の形で画像再生することができる。勿
論、三次元撮像装置から被写体までの距離を測定するこ
ともできる。これらは、謂わば三角測量原理により被写
体の各部分の座標を得ることができるから為し得るので
ある。That is, by subjecting the data representing the two captured images described above to appropriate data processing and image synthesis, the subject can be recognized three-dimensionally, and based on the recognition result, a three-dimensional image is formed. Images can be reproduced. Of course, the distance from the three-dimensional imaging device to the subject can also be measured. This is because the coordinates of each part of the subject can be obtained by the so-called triangulation principle.
【0030】図3(A)、(B)は三次元撮像装置及び
その出力を処理する回路の一つの構成例を示すもので、
(A)は概略構成図、(B)はそのブロック図である。
固体撮像素子1からは同じ被写体の異なる視点で捉えた
二つの撮像画像が得られ、その画像を示す映像信号は情
報処理装置8により処理され、所望の三次元画像データ
に変換され、外部に出力される。この出力されたデータ
は図示しない立体表示可能な表示装置に入力され、該表
示装置により三次元画像として再生される。FIGS. 3A and 3B show one configuration example of a three-dimensional imaging device and a circuit for processing the output of the three-dimensional imaging device.
(A) is a schematic configuration diagram, and (B) is a block diagram thereof.
From the solid-state imaging device 1, two captured images of the same subject captured from different viewpoints are obtained, and a video signal indicating the images is processed by the information processing device 8, converted into desired three-dimensional image data, and output to the outside. Is done. The output data is input to a display device (not shown) capable of stereoscopic display, and reproduced as a three-dimensional image by the display device.
【0031】尚、左右の画像を分離せずに直接三次元情
報を信号処理して被写体の位置情報を示すものとして出
力することとし、それを画像認識データ、被写体からの
距離を示すデータとして用いるようにしても良い。The three-dimensional information is directly signal-processed without separating the left and right images and output as information indicating the position information of the object, which is used as image recognition data and data indicating the distance from the object. You may do it.
【0032】本実施例の三次元撮像装置によれば、一つ
の被写体が、被写体側ミラー6a、6b、撮像素子側ミ
ラー5a、5b、レンズ3a、3b及び絞り4a、4b
及び一つの固体撮像素子1の撮像領域の異なる部分1
a、1bからなる一対の結像光学系により互いに異なる
視差を以て撮像されるので、三次元撮像装置に必要な固
体撮像素子1の数が一つで済む。そして、一つの固体撮
像素子1で視差の異なる二つの撮像画像が得られるの
で、二つのカメラ間の同期を取ると言うことが必要でな
く、従って同期を取る特別な回路は必要でなくなる。According to the three-dimensional image pickup apparatus of this embodiment, one object is composed of the object side mirrors 6a and 6b, the image pickup element side mirrors 5a and 5b, the lenses 3a and 3b, and the apertures 4a and 4b.
And different portions 1 of the imaging region of one solid-state imaging device 1
Since a pair of imaging optical systems a and 1b are used to pick up images with different parallaxes, only one solid-state image sensor 1 is required for the three-dimensional image pickup device. Since two captured images having different parallaxes can be obtained by one solid-state imaging device 1, it is not necessary to synchronize the two cameras, and therefore, a special circuit for synchronizing is not required.
【0033】また、同じ撮像素子に対して各光学系毎に
光軸合わせをすれば必要な光軸合わせが済むので、従来
におけるような二つのカメラ間で光軸合わせをする場合
に比較して光軸合わせが容易になる。Further, if the optical axis is adjusted for each optical system with respect to the same image pickup device, necessary optical axis alignment can be completed. Therefore, compared with the conventional optical axis alignment between two cameras. Optical axis alignment becomes easy.
【0034】そして、二つの互いに視差のある画像を得
るための一対の離間した視点となる被写体側ミラー6
a、6bを一対の撮像素子側ミラー5a、5bの外側に
設けたので、三次元撮像装置の大きさの割に被写体側ミ
ラー6a、6b間の距離を大きくすることができ、延い
ては視差を比較的大きくできる。従って、より立体的な
三次元画像を比較的高い精度で得ることができる。Then, a subject-side mirror 6 serving as a pair of separated viewpoints for obtaining two images having parallax from each other.
Since a and 6b are provided outside the pair of image sensor-side mirrors 5a and 5b, the distance between the object-side mirrors 6a and 6b can be increased for the size of the three-dimensional imaging device, and consequently parallax. Can be relatively large. Therefore, a more stereoscopic three-dimensional image can be obtained with relatively high accuracy.
【0035】尚、上記実施例で6、被写体側ミラー6
a、6b及び撮像素子側ミラー5a、5bを、被写体か
らの光を90度の角度で2回反射することにより被写体
を固体撮像素子1の撮像領域の二つの部分1a、1bに
照射するようにしていたが、三次元撮像装置の二つの光
学系の奥行き方向における寸法を小さくするために、9
0度よりも大きい角度(例えば120度)で2回反射す
るようにして被写体からの光を固体撮像素子迄導くよう
にしても良い。In the above embodiment, the object side mirror 6 is used.
a, 6b and the image sensor side mirrors 5a, 5b reflect the light from the object twice at an angle of 90 degrees to irradiate the object to two portions 1a, 1b of the imaging region of the solid-state image sensor 1. However, in order to reduce the size in the depth direction of the two optical systems of the three-dimensional imaging device, 9
The light from the subject may be guided to the solid-state imaging device by reflecting twice at an angle larger than 0 degree (for example, 120 degrees).
【0036】[0036]
【実施例】図4は本発明三次元撮像装置の第2の実施例
の概略構成図である。本実施例は図1に示した第1の実
施例と共通する部分を有し、共通する部分については既
に説明済みであるのでその詳細な説明を省略し、それ以
外の部分についてのみ詳細に説明することとし、また、
図4の図1と共通する部分には共通の符号を付すことと
した。FIG. 4 is a schematic block diagram of a second embodiment of the three-dimensional imaging apparatus according to the present invention. This embodiment has portions common to the first embodiment shown in FIG. 1. Since the common portions have already been described, detailed description thereof will be omitted, and only the other portions will be described in detail. And also
Parts common to FIG. 1 in FIG. 4 are denoted by common reference numerals.
【0037】図面において、15a、15bは該絞り4
a、4bの前方に上記固体撮像素子1の撮像領域の各半
部1a、1bに対応して斜め外側を向くように設けられ
た撮像素子側反射手段を成す反射プリズムであり、図1
に示す第1の実施例における撮像素子側ミラー5a、5
bと全く同じ役割を果たす。In the drawing, 15a and 15b are the apertures 4
1a and 4b, are reflection prisms forming an image sensor-side reflecting means provided so as to face obliquely outward corresponding to the respective halves 1a and 1b of the imaging region of the solid-state image sensor 1, and FIG.
(1) Image sensor side mirrors 5a, 5a in the first embodiment shown in FIG.
Plays exactly the same role as b.
【0038】16a、16bは赤外線カットフィルタ
で、本実施例では各撮像素子側反射手段を成す反射プリ
ズム15a、15bの前側(光入射側)に配置されてい
る。17は固体撮像素子1の前側に設けられた固体撮像
素子用カバーガラスである。In the present embodiment, reference numerals 16a and 16b denote infrared cut filters, which are arranged in front of the reflecting prisms 15a and 15b (light incident side) which constitute each image sensor-side reflecting means. Reference numeral 17 denotes a cover glass for the solid-state imaging device provided in front of the solid-state imaging device 1.
【0039】18a、18bは光線制限板で、固体撮像
素子1の各別の撮像領域1a、1bに入るべき光以外の
光が漏れて入射するのを防止する役割を果たす。即ち、
各撮像領域1a、1bにそれと対応する結像光学系以外
からの光が漏れて入射すると、その光はノイズ成分とな
り、画質低下の原因となる。そこで、その周辺光束の漏
れを防止するのが光線制限板18a、18bなのであ
る。Reference numerals 18a and 18b denote light beam limiting plates, which play a role in preventing light other than light that should enter the respective image pickup areas 1a and 1b of the solid-state image pickup device 1 from leaking and entering. That is,
When light from other than the corresponding imaging optical system leaks and enters each of the imaging regions 1a and 1b, the light becomes a noise component and causes a deterioration in image quality. Therefore, it is the light beam limiting plates 18a and 18b that prevent the leakage of the peripheral light beam.
【0040】図5はその光線制限板18による入射光の
制限の原理についての説明図である。被写体からの光は
結像光学系を通って撮像素子1の各撮像領域に結像する
も結像に寄与する光線の周辺の光線は隣接撮像領域(隣
接撮像エリア)のノイズ成分となるおそれがあるわけで
あるが、図5において被写体枠の最も外の部分からの光
をA、B、Cとし、そのうちAが撮像素子1に入射する
角度が大きい。従って、その光線Aよりも外側の光はカ
ットする必要があることになる。それには、光線制限板
18を撮像素子1から数えて奇数回(2n−1回)目の
反射手段、この場合、反射プリズム15よりも前側にて
光線Aよりも内側の光をカットする位置に配置すればよ
い。というのは、この位置では、光線制限板18を三次
元撮像装置の中心軸よりのところに配置して周辺光束の
漏れ入射を効果的に防止することができる。即ち、光線
Aが光線B、Cよりも外側にきており、これにより光線
B、Cを遮蔽することなく光線A、B、Cで造られる光
線束を総て結像に寄与させることができるからである。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of limiting the incident light by the light beam limiting plate 18. As shown in FIG. Light from the subject passes through the imaging optical system to form an image on each imaging region of the imaging device 1, but light rays around the light beam contributing to the imaging may become noise components in the adjacent imaging region (adjacent imaging area). However, in FIG. 5, light from the outermost part of the subject frame is denoted by A, B, and C, and the angle at which A enters the image sensor 1 is large. Therefore, light outside the light beam A needs to be cut. For this purpose, the light beam limiting plate 18 is positioned at an odd number (2n−1) times of reflecting means counting from the image pickup device 1, in this case, at a position where the light inside the light beam A is cut in front of the reflecting prism 15. It should just be arranged. This is because, at this position, the light ray limiting plate 18 is arranged at a position away from the central axis of the three-dimensional image pickup device, so that leakage and incidence of the peripheral light beam can be effectively prevented. That is, the ray A comes outside the rays B and C, so that the ray bundles formed by the rays A, B and C can all contribute to the image formation without blocking the rays B and C. Because.
【0041】因みに、もし光線制限板18を撮像素子1
から数えて偶数回(2n回)目の反射手段の前に位置さ
せた場合には、光線制限板18を三次元撮像装置の外側
に設けなければ周辺光束のカットができず、三次元撮像
装置の小型化を阻むことになり、光線の遮光性も効果的
でなく、好ましくない。Incidentally, if the light beam limiting plate 18 is connected to the image sensor 1
In the case where it is positioned in front of the even number (2n) times of the reflection means counted from the above, the peripheral light beam cannot be cut unless the light beam limiting plate 18 is provided outside the three-dimensional imaging device, and the three-dimensional imaging device Therefore, the light-shielding property of the light beam is not effective, which is not preferable.
【0042】図6(A)乃至(D)は本発明三次元撮像
装置の更に他の各別の実施例であり、この各実施例は図
1、図4に示した実施例と相違点を有するも、多くの点
で共通し、その共通点については既に説明済みなので、
詳細な説明を省略し、相違点についてのみ詳細に説明す
る。FIGS. 6A to 6D show still another embodiment of the three-dimensional image pickup apparatus according to the present invention. Each embodiment differs from the embodiment shown in FIGS. Although they do, they are common in many ways and the common points have already been explained,
Detailed description will be omitted, and only the differences will be described in detail.
【0043】図6(A)乃至(D)に示す4つの実施例
は、共に、反射手段としてミラーに代えてプリズムを使
用している点で、図1に示す実施例と異なっている。1
0a、10bは被写体側反射手段を成すプリズム、11
a、11bは撮像素子側反射手段を成すプリズムであ
る。プリズムを反射手段として用いると、入射面或いは
出射面を撮像素子1の表面或いは垂直面に対して平行乃
至垂直に位置合わせすることにより自ずと、反射面を被
写体及び撮像素子1の撮像面に対して45度の角度に位
置合わせすることができ、位置合わせがし易いという利
点がある。Each of the four embodiments shown in FIGS. 6A to 6D is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a prism is used instead of a mirror as the reflection means. 1
Reference numerals 0a and 10b denote prisms forming object side reflection means, and 11
Reference numerals a and 11b denote prisms forming an image sensor-side reflecting means. When the prism is used as the reflecting means, the reflecting surface is naturally positioned with respect to the subject and the imaging surface of the imaging device 1 by aligning the entrance surface or the emission surface parallel or perpendicular to the surface or the vertical surface of the imaging device 1. There is an advantage that alignment can be performed at an angle of 45 degrees and alignment is easy.
【0044】図6(A)、(B)に示すものは、共に、
各光路に配置するレンズの数が一個で、絞り3a、3b
の直ぐ後側(つまり直ぐ撮像素子1側)にそのレンズ4
a、4bが配置されている。そして、その絞り3a、3
bとレンズ4a、4bは、図6(A)に示す実施例の場
合は被写体側反射手段を成すプリズム10a、10b
と、撮像素子側反射手段を成すプリズム11a、11b
との間に、図6(B)に示す実施例の場合は撮像素子側
反射手段を成すプリズム11a、11bと、撮像素子1
との間に設けられている。FIGS. 6A and 6B both show:
The number of lenses arranged in each optical path is one, and the apertures 3a, 3b
The lens 4 is located immediately behind (that is, immediately on the side of the image sensor 1).
a and 4b are arranged. Then, the apertures 3a, 3
6A and the lenses 4a and 4b are prisms 10a and 10b which form object-side reflecting means in the case of the embodiment shown in FIG.
And prisms 11a and 11b forming an image sensor side reflecting means
In the case of the embodiment shown in FIG. 6B, the prisms 11a and 11b forming the image sensor side reflection means and the image sensor 1
And is provided between them.
【0045】図6(C)、(D)に示すものは、各光路
毎に複数枚のレンズ4a、4b、14a、14bを設け
たもので、図6(C)に示すものは、その絞り3a、3
bとその直ぐ後ろ側のレンズ14a、14bを被写体側
反射手段を成すプリズム10a、10bと、撮像素子側
反射手段を成すプリズム11a、11bとの間に配置
し、もう一つのレンズ4a、4bを、撮像素子側反射手
段を成すプリズム11a、11bと、撮像素子1との間
に配置している。この場合、各光路の二つのレンズ14
a、14b、4a、4bは、共に絞り3a、3bよりも
光路上における撮像素子1側に位置しているので、絞り
3a、3bにより狭められた光束を集光して結像するの
で、小型のものを用いることができる。FIGS. 6C and 6D show a case where a plurality of lenses 4a, 4b, 14a and 14b are provided for each optical path, and those shown in FIG. 3a, 3
b and the lenses 14a, 14b immediately behind it are arranged between the prisms 10a, 10b forming the object-side reflecting means and the prisms 11a, 11b forming the imaging element-side reflecting means. , Are disposed between the image pickup device 1 and the prisms 11a and 11b constituting the image pickup device side reflection means. In this case, two lenses 14 in each optical path
Since a, 14b, 4a, and 4b are all located closer to the image sensor 1 on the optical path than the stops 3a and 3b, the light beams narrowed by the stops 3a and 3b are condensed to form an image. Can be used.
【0046】図6(D)に示すものは、図6(C)の三
次元撮像装置における絞り3a、3bとレンズ14a、
14bとの位置関係を逆にしたものであり、レンズ14
a、14bは絞り3a、3bによる絞りがかからない段
階で集光しているが、しかし、レンズ4a、4bについ
ては絞りのかかった光束に対して集光しているので、小
型のものを用いることができるという効果を享受するこ
とができる。FIG. 6D shows the diaphragms 3a and 3b and the lens 14a in the three-dimensional image pickup apparatus shown in FIG.
14b, the positional relationship with the lens 14b is reversed.
The lenses a and b are condensed at a stage where the diaphragms 3a and 3b do not stop. However, since the lenses 4a and 4b are focused on the light beam with the diaphragm, a small one should be used. Can be enjoyed.
【0047】尚、図6(A)乃至(D)に示す各実施例
においては赤外線カットフィルタが設けられていない
が、設けるようにしても良いことは言うまでもない。そ
して、図1に示す光遮断板7に代えて図4に示す第2の
実施例の光線制限板18を設けるようにしても良いし、
両方とも設けるようにしても良いことはいうまでもな
い。また、上述した実施例において図4に示す実施例を
除き、光学的ローパスフィルタが設けられていないが、
設けるようにしても良いことは言うまでも無い。設ける
場合には、各光学系における光路のどの部分に設けても
良い。このように、本発明三次元撮像装置はは種々の態
様で実施することができる。Although the infrared cut filter is not provided in each of the embodiments shown in FIGS. 6A to 6D, it goes without saying that the infrared cut filter may be provided. Then, instead of the light blocking plate 7 shown in FIG. 1, a light beam limiting plate 18 of the second embodiment shown in FIG. 4 may be provided,
It goes without saying that both may be provided. Further, except for the embodiment shown in FIG. 4 in which the optical low-pass filter is not provided,
Needless to say, it may be provided. If provided, it may be provided at any part of the optical path in each optical system. As described above, the three-dimensional imaging apparatus of the present invention can be implemented in various modes.
【0048】[0048]
【実施例】図7は上述した本発明三次元撮像装置を用い
たステレオカメラ記録再生システムの一つの例(本発明
ステレオカメラ記録再生システムの第1の実施例)の構
成を示すブロック図である。図7において、21は例え
ば図1に示すようなステレオ光学系(他の態様のステレ
オ光学系でも良い。)、1はそのステレオ光学系21に
より被写体像が結像される撮像素子、1a及び1bは撮
像素子1の一つの被写体を異なる視点から捉えた異なる
被写体像が結像される撮像領域、22は該撮像素子1を
一つの画像信号を出力するように駆動するためのタイミ
ングゼネレータ、23は該タイミングゼネレータ22の
出力を受け撮像素子1を駆動するドライバである。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of one example of a stereo camera recording / reproducing system using the above-described three-dimensional imaging apparatus of the present invention (first embodiment of the stereo camera recording / reproducing system of the present invention). . In FIG. 7, reference numeral 21 denotes a stereo optical system as shown in FIG. 1 (a stereo optical system of another embodiment may be used), and 1 denotes an image pickup device on which a subject image is formed by the stereo optical system 21, 1a and 1b. Is an imaging region in which different subject images obtained by capturing one subject of the image sensor 1 from different viewpoints are formed, 22 is a timing generator for driving the image sensor 1 to output one image signal, and 23 is a timing generator. It is a driver that receives the output of the timing generator 22 and drives the image sensor 1.
【0049】24は撮像素子1からの画像信号を一つの
被写体を示す画像信号としてカメラ信号処理するカメラ
信号処理部、25はそのCDS回路(相関二重サンプリ
ング回路)で、画像信号から雑音成分を除去する。26
はAGC回路(オートゲインコントロール回路)、27
は該AGC回路26の出力をディジタル信号に変換して
必要な処理をする処理回路で、A/D変換回路28と、
それによりディジタル信号に変換された信号を処理する
マイクロコンピュータ29により構成される。30は該
処理回路27からの信号を増幅等して画像信号を出力す
る画像信号出力回路、31は該画像信号出力回路30か
ら出力された画像信号を記録する画像信号記録回路(ビ
デオレコーダ)、32は該画像信号記録回路31により
画像信号の記録がされる記録メディアで、例えばビデオ
テープ或いはディジタルビデオディスク等からなる。3
3はビデオ再生機で、上記記録メディア32に記憶され
た画像信号を再生する。Reference numeral 24 denotes a camera signal processing unit for processing the image signal from the image sensor 1 as an image signal indicating one subject, and 25 denotes a CDS circuit (correlated double sampling circuit) of the same, which extracts noise components from the image signal. Remove. 26
Is an AGC circuit (auto gain control circuit), 27
Is a processing circuit for converting the output of the AGC circuit 26 into a digital signal and performing necessary processing. The A / D conversion circuit 28
The microcomputer 29 is configured to process the signal converted into a digital signal. 30 is an image signal output circuit for amplifying the signal from the processing circuit 27 and outputting an image signal, 31 is an image signal recording circuit (video recorder) for recording the image signal output from the image signal output circuit 30, Reference numeral 32 denotes a recording medium on which an image signal is recorded by the image signal recording circuit 31, which is, for example, a video tape or a digital video disk. 3
Reference numeral 3 denotes a video reproducer that reproduces an image signal stored in the recording medium 32.
【0050】34は画像分離回路で、ビデオ再生機33
からの画像信号を受けて、上記撮像素子1の二つの撮像
領域1a、1bに対応する各画像信号を互いに分離し、
二つの表示装置35a、35bに振り分けて出力する。
表示装置35aは上記撮像領域1aに結像された被写体
像の画像信号を表示し、35bは上記撮像領域1bに結
像された被写体像の画像信号を表示する。従って、二つ
の表示装置35a、35bに一つの被写体を異なる視点
から捉えた各別の被写体像が表示され、立体表示が可能
となり、被写体とステレオカメラ記録再生システムとの
距離の測定(測距)も可能となる。Reference numeral 34 denotes an image separating circuit, which is a video reproducing device 33.
, And separates the image signals corresponding to the two imaging regions 1a and 1b of the imaging device 1 from each other,
The output is distributed to the two display devices 35a and 35b.
The display device 35a displays an image signal of the subject image formed in the imaging region 1a, and the display device 35b displays an image signal of the subject image formed in the imaging region 1b. Therefore, different object images of one object viewed from different viewpoints are displayed on the two display devices 35a and 35b, and a three-dimensional display is possible, and the distance between the object and the stereo camera recording / reproducing system is measured (distance measurement). Is also possible.
【0051】本ステレオカメラ記録再生システムは、撮
像素子1がその各別の撮像領域1a、1bに同じ被写体
に対して異なる視点から捉えた異なる被写体像が結像さ
れるが、その撮像素子1の撮像により得た画像信号を恰
も一つの被写体像の信号のように処理し、その後、画像
分離回路34の前までは、総て画像信号は一つの被写体
像を示す単一画像信号として処理する。そして、該画像
分離回路34で初めて単一画像信号として扱われていた
画像信号を二つの被写体像を示す二つの画像信号に分離
し、表示装置35a、35bに振り分け、各別に表示さ
せる。In the present stereo camera recording / reproducing system, the image pickup device 1 forms different object images of the same object from different viewpoints in the respective image pickup regions 1a and 1b. The image signal obtained by the imaging is processed as if it were a signal of one subject image, and thereafter, all image signals are processed as a single image signal indicating one subject image before the image separation circuit 34. Then, the image separation circuit 34 first separates the image signal treated as a single image signal into two image signals indicating two subject images, distributes them to the display devices 35a and 35b, and displays them separately.
【0052】尚、画像分離回路34は、例えば、画像信
号の各水平周期における前半のみ抽出する抽出部と、同
じく後半のみ抽出する抽出部を設け、各抽出部の出力を
互いに異なる表示装置35a、35bに送出するように
することにより構成できる。この場合は、撮像素子1
は、水平方向に2分割して2個の撮像領域1a、1bが
設定されることになる。The image separating circuit 34 is provided with, for example, an extractor for extracting only the first half of each horizontal period of the image signal and an extractor for extracting only the latter half of the image signal. 35b. In this case, the image sensor 1
Is divided into two in the horizontal direction, and two imaging regions 1a and 1b are set.
【0053】また、撮像素子1を垂直方向に2分割して
2個の撮像領域1a、1bを設定し、画像分離回路34
を、各垂直周期における前半のみ抽出する抽出部と、同
じく後半のみ抽出する抽出部を設け、各抽出部の出力を
互いに異なる表示装置35a、35bに送出するように
することにより構成するようにすることもできる。The image pickup device 1 is divided into two parts in the vertical direction to set two image pickup areas 1a and 1b.
Is provided by providing an extraction unit for extracting only the first half and an extraction unit for extracting only the second half in each vertical cycle, and transmitting the output of each extraction unit to different display devices 35a and 35b. You can also.
【0054】本ステレオカメラ記録再生システムによれ
ば、タイミングゼネレータ22、ドライバ23、CDS
回路25、AGC回路26、A/D変換回路28、マイ
クロコンピュータ29、画像信号出力回路30、ビデオ
レコーダ31、記録メディア32及びビデオ再生機33
は一つずつ設ければ良く、複数個ずつ設けることは必要
ではない。従って、ステレオカメラ記録再生システムを
簡単な構成にできる。According to the present stereo camera recording / reproducing system, the timing generator 22, the driver 23, the CDS
Circuit 25, AGC circuit 26, A / D conversion circuit 28, microcomputer 29, image signal output circuit 30, video recorder 31, recording medium 32, and video player 33
May be provided one by one, and it is not necessary to provide a plurality of them. Therefore, the stereo camera recording / reproducing system can have a simple configuration.
【0055】[0055]
【発明の効果】請求項1の三次元撮像装置によれば、同
じ被写体を結像光学系により、1又は複数回の反射、集
光により互いに離間した異なる複数の視点から捉えた複
数の像として上記撮像素子の異なる複数の領域に各別に
結像するので、三次元撮像装置に必要な撮像素子の数が
一つで済む。そして、撮像素子が一つで視差の異なる複
数の撮像画像が得られるので、三次元画像を撮像する等
のために複数のカメラ間の同期を取ると言うことが必要
でなく、従って、同期を取る特別な回路を設ける必要が
ない。また、同じ撮像素子に対して各光学系毎に光軸合
わせをすれば必要な光軸合わせが済むので、複数のカメ
ラ間で光軸合わせをする場合に比較して光軸合わせが容
易になる。しかも、レンズが三次元撮像装置の表面側で
はなく、光路の必ず最も被写体側の反射手段よりも撮像
素子側に位置されており、露出しないようにすることが
できるので、光学的特性、性能を大きく左右するレンズ
が表面に露出してゴミ等により汚れるという従来存在し
たおそれをなくすことができる。According to the three-dimensional imaging apparatus of the first aspect, the same subject is formed as a plurality of images captured from different viewpoints separated from each other by one or more times of reflection and condensing by the imaging optical system. Since images are separately formed on a plurality of regions of the image pickup device different from each other, the number of image pickup devices required for the three-dimensional image pickup device is reduced to one. Since a plurality of captured images having different parallaxes can be obtained with a single image sensor, it is not necessary to synchronize the plurality of cameras for capturing a three-dimensional image, for example. There is no need to provide a special circuit to take. In addition, if the optical axes are aligned for each optical system with respect to the same image sensor, the necessary optical axis alignment is completed, so that the optical axis alignment becomes easier as compared with the case where the optical axes are aligned between a plurality of cameras. . Moreover, since the lens is not located on the surface side of the three-dimensional imaging device but is always located closer to the image sensor than the reflection means on the optical path closest to the subject, it is possible to prevent exposure, so that optical characteristics and performance can be improved. It is possible to eliminate the risk that a lens that largely affects the surface is exposed to the surface and becomes dirty with dust or the like.
【0056】そして、複数の互いに視差のある画像を得
るところの複数の被写体側反射手段を複数の撮像素子側
反射手段の外側に設けたので、三次元撮像装置の大きさ
の割に被写体側反射手段間の距離を大きくして視差を比
較的大きくできる。従って、より立体的な三次元画像を
高い精度で得ることができる。Further, since a plurality of subject-side reflecting means for obtaining a plurality of images having parallax are provided outside the plurality of imaging element-side reflecting means, the subject-side reflecting means is provided for the size of the three-dimensional imaging apparatus. The parallax can be relatively increased by increasing the distance between the means. Therefore, a more three-dimensional three-dimensional image can be obtained with high accuracy.
【0057】また、各光路におけるレンズ数が1個の場
合には、絞りにより絞りをかけた光束を結像レンズによ
り撮像素子の撮像領域の各部分に結像させるし、各光路
におけるレンズが複数一組のレンズからなる場合は、少
なくともそのうちの一個のレンズは絞りよりも撮像素子
側に位置させ、絞りをかけた光束をそのレンズに通すの
で、結像レンズとして徒に大きなものを用いることが必
要ではなく、小型で、低価格でありながら優れた光学的
特性を有する三次元撮像装置を得ることができる。そし
て、レンズが三次元装置の表面側ではなく、光路の必ず
被写体側反射手段よりも撮像素子側に位置されており、
露出しないようにすることができるので、光学的特性、
性能を大きく左右するレンズが表面に露出してゴミ等に
より汚れるというおそれをなくすことができる。In the case where the number of lenses in each optical path is one, the light beam that is stopped down by the aperture is imaged on each part of the image pickup area of the image sensor by the image forming lens, and the lens in each optical path has multiple lenses. If it consists of several pairs of lenses, at least one of them should be located closer to the image sensor than the stop, and the light beam passed through the stop passes through that lens. However, it is possible to obtain a three-dimensional imaging device which is small, inexpensive, and has excellent optical characteristics. And the lens is not located on the surface side of the three-dimensional device, but is always located on the image sensor side of the object side reflection means in the optical path,
Optical properties,
It is possible to eliminate the risk that the lens which greatly affects the performance is exposed on the surface and becomes dirty with dust or the like.
【0058】請求項2の三次元撮像装置によれば、一つ
の被写体が、被写体側反射手段、撮像素子側反射手段、
レンズ、絞り及び一つの撮像素子の撮像領域の異なる部
分からなる複数の光学系により互いに異なる視差を以て
撮像されるので、三次元撮像装置に必要な撮像素子の数
が一つで済む。そして、撮像素子が一つで視差の異なる
複数の撮像画像が得られるので、三次元画像を撮像する
等のために複数のカメラ間の同期を取ると言うことが必
要でなく、従って、同期を取る特別な回路を設ける必要
がない。また、同じ撮像素子に対して各光学系毎に光軸
合わせをすれば必要な光軸合わせが済むので、複数のカ
メラ間で光軸合わせをする場合に比較して光軸合わせが
容易になる。According to the three-dimensional imaging apparatus of the second aspect, one subject is composed of a subject-side reflecting means, an image-capturing-element-side reflecting means,
Since images are taken with different parallaxes by a plurality of optical systems composed of a lens, a diaphragm, and different portions of the imaging region of one imaging device, the number of imaging devices required for the three-dimensional imaging device is reduced to one. Since a plurality of captured images having different parallaxes can be obtained with a single image sensor, it is not necessary to synchronize the plurality of cameras for capturing a three-dimensional image, for example. There is no need to provide a special circuit to take. In addition, if the optical axes are aligned for each optical system with respect to the same image sensor, the necessary optical axis alignment is completed, so that the optical axis alignment becomes easier as compared with the case where the optical axes are aligned between a plurality of cameras. .
【0059】そして、複数の互いに視差のある画像を得
るところの複数の被写体側反射手段を複数の撮像素子側
反射手段の外側に設けたので、三次元撮像装置の大きさ
の割に被写体側反射手段間の距離を大きくして視差を比
較的大きくできる。従って、より立体的な三次元画像を
高い精度で得ることができる。Since a plurality of object-side reflecting means for obtaining a plurality of images having parallax are provided outside the plurality of image-capturing element-side reflecting means, the object-side reflecting means is provided for the size of the three-dimensional imaging apparatus. The parallax can be relatively increased by increasing the distance between the means. Therefore, a more three-dimensional three-dimensional image can be obtained with high accuracy.
【0060】また、各光路におけるレンズ数が1個の場
合には、絞りにより絞りをかけた光束を結像レンズによ
り撮像素子の撮像領域の各部分に結像させるし、各光路
におけるレンズが複数一組のレンズからなる場合は、少
なくともそのうちの一個のレンズを絞りよりも撮像素子
側に位置させ、絞りをかけた光束をそのレンズに通すの
で、徒らに大きなレンズを用いなくて済むという効果を
全レンズないしは少なくとも一部のレンズについて享受
することができる。従って、小型で、低価格でありなが
ら優れた光学的特性を有する三次元撮像装置を得ること
ができる。そして、レンズが三次元装置の表面側ではな
く、光路の必ず被写体側反射手段よりも撮像素子側に位
置されており、露出しないようにすることができるの
で、光学的特性、性能を大きく左右するレンズが表面に
露出してゴミ等により汚れるという従来存在したおそれ
をなくすことができる。In the case where the number of lenses in each optical path is one, the light beam stopped by the aperture is imaged on each part of the imaging area of the image sensor by the imaging lens. In the case of several pairs of lenses, at least one of the lenses is located closer to the image sensor than the stop, and the light beam passed through the stop passes through the lens, so that it is not necessary to use a large lens. The effect can be enjoyed for all lenses or at least some lenses. Therefore, it is possible to obtain a three-dimensional imaging device which is small, has low cost, and has excellent optical characteristics. Since the lens is not located on the surface side of the three-dimensional device but is always located on the image sensor side of the object side reflection means in the optical path and can be prevented from being exposed, the optical characteristics and performance are greatly affected. It is possible to eliminate the possibility that the lens is exposed on the surface and becomes dirty with dust or the like, which has conventionally existed.
【0061】請求項3の三次元撮像装置によれば、少な
くとも固体撮像素子と撮像素子側反射手段との間におい
て各被写体像を結像する各光路間を遮断する光遮断手段
を設けたので、複数の互いに視差のある画像を得るため
の光学系間において光学的クロストークが発生するおそ
れをなくすことができる。According to the three-dimensional imaging apparatus of the third aspect, the light blocking means for blocking between the respective optical paths for forming the respective subject images is provided at least between the solid-state imaging device and the imaging device side reflection means. It is possible to eliminate the possibility that optical crosstalk occurs between optical systems for obtaining a plurality of images having parallax.
【0062】請求項4の三次元撮像装置によれば、撮像
素子から光路に沿って数えて2n−1(n:正の整数)
回目(要するに奇数回目)の反射をする反射手段の後方
に、一つの被写体像となる光が上記撮像素子の他の被写
体像を撮像する領域に入射するのを防止し、各被写体像
の結像領域を規定する光線制限手段を設けるので、その
光線制限板の位置を三次元撮像装置の外側ではなく中心
軸側寄りにしつつ被写体より外側からの周辺光束の入射
を光線制限板によりカットすることができ、三次元撮像
装置の大型化を伴うことなく効果的な周辺光束によるノ
イズを防止することができる。According to the three-dimensional image pickup apparatus of the present invention, 2n-1 (n: a positive integer) counted from the image pickup element along the optical path.
The light serving as one subject image is prevented from entering a region for capturing another subject image of the image pickup element, behind the reflecting means for performing the reflection (in other words, the odd-numbered reflection), and the image of each subject image is formed. Since the light beam limiting means for defining the area is provided, it is possible to cut the incidence of the peripheral light beam from the outside of the subject by the light beam limiting plate while making the position of the light beam limiting plate closer to the center axis side instead of the outside of the three-dimensional imaging device. Thus, it is possible to effectively prevent noise due to peripheral light flux without increasing the size of the three-dimensional imaging device.
【0063】請求項5の三次元撮像装置によれば、各被
写体像を独立して検出してデータを得ることができ、延
いては、この独立した複数の被写体像のデータに基づい
て三角測量法の原理により測距や、三次元画像の生成が
できる。According to the three-dimensional image pickup apparatus of the fifth aspect, data can be obtained by independently detecting each subject image, and further, triangulation can be performed based on the data of the plurality of independent subject images. Distance measurement and three-dimensional image generation can be performed by the principle of the method.
【0064】請求項6の三次元撮像装置によれば、視差
が1cm以上、例えば1〜15cm程度なので、小型で
比較的正確な測距や三次元画像(立体画像)の生成がで
きる。According to the three-dimensional imaging apparatus of the present invention, since the parallax is 1 cm or more, for example, about 1 to 15 cm, it is possible to measure a small and relatively accurate distance and generate a three-dimensional image (stereoscopic image).
【0065】請求項7のステレオカメラ記録再生システ
ムによれば、三次元撮像装置から出力されたところの一
つの被写体に対する異なる視点で捉えた複数の被写体像
の信号を一つの画像信号として扱ってカメラ信号処理、
信号記録、信号再生を行うことができるので、カメラ信
号処理部、信号記録部及び信号再生部並びに記録メディ
アをそれぞれ1個ずつ設ければ良く、これらを複数の撮
像領域に結像された被写体像数ずつ設ける必要がない。
従って、記録再生システムの構成を比較的簡単にでき
る。そして、一つの画像信号として扱った被写体像の信
号は画像分離回路により各被写体像毎に分離して表示す
るので、被写体の三次元再生表示、即ち立体像として再
生表示や測距(被写体との距離の測定)ができる。According to the stereo camera recording / reproducing system of the present invention, a plurality of subject image signals captured from different viewpoints for one subject output from the three-dimensional imaging device are treated as one image signal. Signal processing,
Since signal recording and signal reproduction can be performed, only one camera signal processing unit, one signal recording unit, one signal reproduction unit, and one recording medium may be provided. There is no need to provide each.
Therefore, the configuration of the recording / reproducing system can be relatively simplified. Then, the signal of the subject image treated as one image signal is separated and displayed for each subject image by the image separating circuit, so that the three-dimensional reproduction display of the subject, that is, the reproduction display and the distance measurement (distance between the subject and the subject) are performed as a three-dimensional image. Distance measurement).
【図1】本発明三次元撮像装置の第1の実施例を示す概
略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a three-dimensional imaging apparatus of the present invention.
【図2】(A)、(B)は三次元画像の撮像原理の説明
図であり、(A)は同じ被写体を被写体側反射手段の存
在する二つの視点にて捉え、各視点で捉えた被写体を撮
像素子側反射手段、絞り、レンズにより固体撮像素子の
撮像領域の異なる部分に結像することを模式的に示し、
(B)は同じ被写体を異なる視点で捉えて得た二つの撮
像画像を模式的に示す。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of a principle of capturing a three-dimensional image, and FIG. 2A illustrates the same subject captured at two viewpoints where a subject-side reflection unit exists, and captured at each viewpoint. It schematically shows that an image of a subject is formed on a different portion of an imaging area of a solid-state imaging device by an imaging device-side reflection unit, an aperture, and a lens,
(B) schematically shows two captured images obtained by capturing the same subject from different viewpoints.
【図3】(A)、(B)は三次元撮像装置及びその出力
を処理する回路の一つの構成例を示すもので、(A)は
概略構成図、(B)はそのブロック図である。FIGS. 3A and 3B show one configuration example of a three-dimensional imaging device and a circuit for processing the output of the three-dimensional imaging device. FIG. 3A is a schematic configuration diagram, and FIG. 3B is a block diagram thereof. .
【図4】本発明三次元撮像装置の第2の実施例を示す概
略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the three-dimensional imaging apparatus of the present invention.
【図5】図4に示す第2の実施例における光線制限板の
周辺光束カットの原理説明図でである。FIG. 5 is an explanatory view of the principle of cutting off the peripheral light beam of the light beam limiting plate in the second embodiment shown in FIG. 4;
【図6】(A)乃至(D)は本発明三次元撮像装置の更
に他の各別の実施例を示す概略構成図である。FIGS. 6A to 6D are schematic configuration diagrams showing still another different embodiment of the three-dimensional imaging apparatus of the present invention.
【図7】本発明三次元撮像装置を用いたステレオカメラ
記録再生システムの一例(本発明ステレオカメラ記録再
生システムの第1の実施例)の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an example of a stereo camera recording / reproducing system using the three-dimensional imaging apparatus of the present invention (first embodiment of the stereo camera recording / reproducing system of the present invention).
1・・・撮像素子、1a、1b・・・撮像素子の撮像領
域の異なる部分、3a、3b・・・結像レンズ、4a、
4b・・・絞り、5a、5b・・・撮像素子側反射手段
(ミラー)、6a、6b・・・被写体側反射手段(ミラ
ー)、7・・・光遮断手段、10a、10b・・・被写
体側反射手段(プリズム)、11a、11b・・・撮像
素子側反射手段(プリズム)、15a、15b・・・撮
像素子側反射手段(プリズム)、18・・・光線制限手
段、21・・・ステレオ光学系、22・・・タイミング
ゼネレータ、23・・・ドライバ、24・・・カメラ信
号処理部、31・・・信号記録部、32・・記録メディ
ア、33・・・信号再生部、34・・・画像分離部、3
5a、35b・・・表示装置。Reference numeral 1 denotes an image sensor, 1a, 1b: different portions of an image pickup area of the image sensor, 3a, 3b: imaging lenses, 4a,
4b: aperture, 5a, 5b: imaging element side reflection means (mirror), 6a, 6b: object side reflection means (mirror), 7: light blocking means, 10a, 10b: object Side reflection means (prism), 11a, 11b ... image pickup element side reflection means (prism), 15a, 15b ... image pickup element side reflection means (prism), 18 ... ray limiting means, 21 ... stereo Optical system, 22 timing generator, 23 driver, 24 camera signal processing unit, 31 signal recording unit, 32 recording media, 33 signal reproduction unit, 34・ Image separation unit, 3
5a, 35b ... display device.
Claims (7)
の反射と、少なくとも最も被写体側の反射手段よりも後
ろ側に配置されたレンズによる集光とにより互いに離間
した異なる視点から捉えた上記被写体の像を上記撮像素
子の異なる各別の領域に結像する複数の結像光学系と、 を有することを特徴とする三次元撮像装置。An image pickup device, a plurality of reflections of light from a subject by a plurality of reflection means, and a light collection by a lens disposed at least behind the reflection means closest to the subject. And a plurality of imaging optical systems that form images of the subject captured from different viewpoints separated from each other on different areas of the imaging device.
応して反射面が斜め外側を向くように設けられた複数の
撮像素子側反射手段と、 上記複数の撮像素子側反射手段に対応してその外側に反
射面が斜め前方を向くように配置され、互いに被写体か
らの光をその対応する撮像素子側反射手段へ反射する複
数の被写体側反射手段と、 上記複数の被写体側反射手段により反射され更に上記撮
像素子側反射手段により反射されて被写体から上記撮像
素子の撮像領域の互いに異なる複数の部分に至る各光路
の少なくとも上記被写体側反射手段よりも撮像素子側に
設けられ同じ被写体に対して視差のある複数の被写体像
を結像する複数の又は複数組のレンズと、 上記各光路のレンズが一個の場合にはそのレンズより
も、一組の場合には少なくとも一個のレンズよりも被写
体側に設けられた複数の絞りと、 からなることを特徴とする三次元撮像装置。2. An image pickup device, a plurality of image pickup device-side reflecting means provided so that a reflection surface faces obliquely outward corresponding to a plurality of mutually different portions of an image pickup region of the image pickup device; A plurality of subject-side reflecting means arranged so that the reflecting surface faces obliquely forward on the outside corresponding to the image-capturing element-side reflecting means, and mutually reflects light from the subject to the corresponding image-capturing element-side reflecting means, At least each of the light paths reflected from the plurality of subject-side reflecting means and further reflected by the image-capturing element-side reflecting means from the subject to a plurality of different portions of the image-capturing area of the image-capturing element. A plurality of lenses or a plurality of sets of lenses which are provided on the side and form a plurality of subject images having parallax for the same subject; And a plurality of apertures provided in one set on the subject side with respect to at least one lens.
射手段との間において各被写体像を結像する各光路間を
遮断する光遮断手段を設けてなることを特徴とする請求
項1又は2記載の三次元撮像装置。3. The light shielding means according to claim 1, further comprising a light blocking means for blocking between respective optical paths for forming respective subject images at least between the solid-state image pickup device and the image pickup device side reflection means. Three-dimensional imaging device.
(n:正の整数)回目の反射をする反射手段の後方に、
被写体像となる光線の外側の周辺光束が撮像領域に入射
するのを防止する光線制限手段を設けたことを特徴とす
る請求項1、2又は3記載の三次元撮像装置。4. An image pickup device counting along the optical path, 2n-1
(N: a positive integer) Behind the reflecting means that makes the second reflection,
4. The three-dimensional image pickup apparatus according to claim 1, further comprising a light beam restricting means for preventing a peripheral light beam outside a light beam serving as a subject image from entering the image pickup area.
被写体像を撮像する各撮像領域において撮像された各被
写体像の画像信号に分割して信号処理する信号処理手段
を有することを特徴とする請求項1、2、3又は4記載
の三次元撮像装置。5. A signal processing means for dividing an image signal from an image sensor into image signals of respective subject images picked up in respective image pickup areas for picking up subject images having different viewpoints and performing signal processing. The three-dimensional imaging device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein
ことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の三
次元撮像装置。6. The three-dimensional imaging apparatus according to claim 1, wherein the parallax (distance between viewpoints) is 1 cm or more.
び該複数の撮像領域にそれぞれ被写体の像を結像するた
めの複数の光学系からなる三次元撮像装置と、 上記複数の撮像領域で結像された画像を単一の画像信号
として出力するように上記三次元撮像装置の駆動を行
う、単一のタイミングゼネレータ及び単一のドライバ
と、 上記単一の画像信号をカメラ信号処理するカメラ信号処
理部と、 上記カメラ信号処理部から出力された上記画像信号を単
一の記録メディアに記録する単一の信号記録部と、 上記記録メディアに記録された上記画像信号を再生する
単一の信号再生部と、 上記信号再生部から出力された上記画像信号を上記複数
の撮像領域に対応した信号に分離する画像分離回路と、 上記画像分離回路から出力された上記複数の撮像領域に
対応した信号を各別に表示する表示装置と、 を有するステレオカメラ記録再生システムであって、 上記三次元撮像装置の上記複数の光学系は、被写体から
の光を複数回反射する反射手段と、少なくとも最も被写
体側の反射手段よりも上記撮像素子側に配置されたレン
ズとを有し、 上記反射手段と上記レンズにより、互いに離間した異な
る視点から捉えた上記被写体の像を上記撮像素子の上記
複数の撮像領域に各別に結像するようにしてなることを
特徴とするステレオカメラ記録再生システム。7. A three-dimensional imaging apparatus comprising: one imaging element having a plurality of imaging regions; and a plurality of optical systems for forming an image of a subject on each of the plurality of imaging regions; A single timing generator and a single driver for driving the three-dimensional imaging device so as to output the formed image as a single image signal; and a camera for processing the single image signal with a camera signal A signal processing unit; a single signal recording unit that records the image signal output from the camera signal processing unit on a single recording medium; and a single signal recording unit that reproduces the image signal recorded on the recording medium. A signal reproduction unit; an image separation circuit that separates the image signal output from the signal reproduction unit into signals corresponding to the plurality of imaging regions; and the plurality of imaging regions output from the image separation circuit. A stereoscopic camera recording / reproducing system comprising: a display device for displaying a signal corresponding to each of the three-dimensional imaging device, wherein the plurality of optical systems of the three-dimensional imaging device reflect light from a subject a plurality of times; At least a lens disposed closer to the image sensor than the reflection unit closest to the subject; and the plurality of images of the subject captured from different viewpoints separated from each other by the reflection unit and the lens. A stereo camera recording / reproducing system, wherein an image is separately formed in each of the imaging areas.
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