JPH11285025A - 立体カメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機構が小型で簡便に構成され、左右眼用映像
の視差の適正化を図ることができ、左右眼用映像相互間
での寸法差および垂直ずれの問題もなく、常に良好な立
体像を観察できる立体カメラ装置を提供する。 【解決手段】 通常のカメラと実質的に同一の構成の撮
像部１０の前方に、偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）２
１、波長板２４、ＬＣＤシャッタ２５および回転自在の
反射鏡２２が設けられる。ＰＢＣ２１に、観察対象Ｓか
らの右眼用物体光が直接入射し、左眼用物体光２２が反
射鏡２２を介して入射する。ＬＣＤシャッタ２５は、Ｐ
ＢＣ２１および波長板２４により互いに異なる偏光状態
を付与された左右眼用物体光を選択的に通過させる。撮
像部１０に接続された合焦制御部３０の情報を用いて、
左右眼用物体光の光路長さが算出され、これに基づいて
左右映像のサイズ比の補正が行われる。また合焦制御部
３０の情報を用いて観察対象Ｓまでの距離が算出され、
これに基づいて左右映像に適当な視差を与えるべく反射
鏡２２の角度が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は両眼立体視に供する
ための映像を撮像するための立体カメラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】立体映像を観察者に提供する立体視シス
テムとして、両眼視差方式のものが知られている。図６
に、両眼視差方式による従来の立体視システムの概略を
示す。

【０００３】この方式においては、水平面上を揺動自在
の２つのテレビカメラ１０１、１０２を有する立体カメ
ラ装置１００が用いられ、この立体カメラ装置１００の
各カメラ１０１、１０２により、観察対象１０４を互い
に異なる角度をもって見込んだ左眼用映像１０５と右眼
用映像１０６とがそれぞれ撮像される。

【０００４】撮像された映像１０５、１０６は、適当な
映像呈示装置１０８に表示される。観察者は呈示される
左眼用映像１０５および右眼用映像１０６を、左眼１０
９および右眼１１０でそれぞれ観察して両映像１０５、
１０６を脳内で合成して立体映像１１２を感得する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】適正に立体視を行うた
めには、図６に示すように、（１）垂直方向の位置ずれ
がなく、（２）水平方向には適正な視差が設定され、
（３）両映像の大きさが等しい、という条件を満たした
左眼用映像および右眼用映像を呈示する必要があるが、
上述した従来の立体カメラ装置では、上記３条件を満足
する映像を得ることが困難である。

【０００６】すなわち、両カメラ１０１、１０２の光軸
がなす角度（輻輳角に相当する）が適正でない場合、例
えば大きすぎる場合には、図７（ａ）に示すように視差
が過度に大きい場合には、呈示される両画像の融合が困
難となり二重像が感得されることになってしまう。ま
た、両カメラ１０１、１０２の光学系の個体差や、フォ
ーカスまたはズーム調整時における両カメラ１０１、１
０２の間の機械的なずれ等の原因により、図７（ｂ）に
示すように呈示される両映像のサイズ差が所定の許容値
を超えてしまう場合にも両画像の融合が困難となる。さ
らには、２台のカメラ１０１、１０２の設置誤差や各々
のカメラに取着されるレンズのフォーカス・ズーム走査
時に光軸ズレが生じると、図７（ｃ）に示すように両画
像に垂直方向のずれが生じ、この場合も両画像の融合が
困難となる。

【０００７】上記問題の解決に当っては、各カメラおよ
びその取付部の高精度化や、手間をかけて光学的特性の
揃ったレンズの選定を行う必要がある。また、両カメラ
が観察対象を見込む角度（輻輳角に相当する角度）を変
える為の機構の高精度化も必要となる。このため、従来
の立体カメラ装置は、機構的に大型堅牢化を余儀なくさ
れ、また費用的にも高価なものになっている。

【０００８】本発明は、上記実状に鑑み為されたもの
で、機構が小型で簡便に構成され、かつ複数の映像の視
差の適正化およびこれら映像の寸法差・垂直ずれの少な
い立体カメラ装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、両眼立体視に供する右眼用映像と左眼用
映像を撮影するための立体カメラ装置において、撮像素
子と、前記撮像素子に観察対象からの物体光を結像させ
る結像用光学系とを有し、所定周期で映像信号を生成す
る撮像部と、所定の回転軸線を中心として回転可能に設
けられ、その回転角度に応じて入射してくる光の方向を
変更することができる光学素子と、前記光学素子を経由
して観察対象から第１の光路を形成して入射してくる第
１の物体光と、第１の光路に対して角度をなす第２の光
路を形成して観察対象から入射してくる第２の物体光
と、を合成して前記撮像部に導くビームコンバイナと、
第１および第２の物体光に互いに異なる偏光状態を与え
る偏光フィルタ手段と、前記ビームコンバイナおよび偏
光フィルタ手段を経た第１および第２の物体光の光路上
に設けられ、前記映像信号の周期に同期して、第１およ
び第２の物体光のいずれか一方のみを選択的に通過させ
るシャッタ手段とを備えた立体カメラ装置を提供する。

【００１０】本発明に係る立体カメラ装置は、前記撮像
素子への物体光の結像状態に基づいて、前記結像用光学
系を調節する合焦制御手段と、調節された前記結像用光
学系の状態に基づいて、前記撮像部から観察対象までの
距離を算出する物体距離演算手段と、算出された距離に
応じて、立体像を獲得するために必要とされる複数の映
像の視差を算出する視差演算手段と、算出された視差に
基づいて、前記光学素子の回転角度を算出する回転角演
算手段と、前記角度演算手段の演算結果に基づいて、前
記光学素子の回転角度を調節する回転角制御手段と、前
記距離に基づいて、第１の物体光による映像および第２
の物体光による映像が同一サイズになるような修正倍率
を定める倍率設定手段と、設定された修正倍率に基づい
て、第１の物体光による映像および第２の物体光による
映像の少なくとも一方のサイズを変更して、両映像を互
いに同一サイズとするサイズ補正手段とを更に備えた構
成とすることができる。

【００１１】また、本発明に係る立体カメラ装置は、前
記撮像素子への物体光の結像状態に基づいて、前記結像
用光学系を調節する合焦制御手段と、調節された前記結
像用光学系の状態に基づいて、前記撮像部から観察対象
までの距離を算出する物体距離演算手段と、前記距離に
基づいて、第１の物体光による映像および第２の物体光
による映像が同一サイズになるような修正倍率を定める
倍率設定手段と、設定された修正倍率に基づいて、第１
の物体光による映像および第２の物体光による映像の少
なくとも一方のサイズを変更して、両映像を互いに同一
サイズとするサイズ補正手段と、観察対象に参照光を投
射する参照光投射手段と、第１および第２の物体光によ
る映像から投射された参照光の照射位置を検出する輝点
検出手段と、検出された参照光の照射位置の差異に基づ
いて、両映像中における参照光照射位置が一致するよう
な前記光学素子の回転角度を算出する輝点差異検出手段
と、前記輝点差異検出手段の演算結果に基づいて、前記
光学素子の回転角度を調節する回転角制御手段とを更に
備えた構成とすることができる。

【００１２】また、本発明に係る立体カメラ装置は、前
記撮像素子への物体光の結像状態に基づいて、前記結像
用光学系を調節する合焦制御手段と、調節された前記結
像用光学系の状態に基づいて、前記撮像部から観察対象
までの距離を算出する物体距離演算手段と、前記距離に
基づいて、第１の物体光による映像および第２の物体光
による映像が同一サイズになるような修正倍率を定める
倍率設定手段と、設定された修正倍率に基づいて、第１
の物体光による映像および第２の物体光による映像の少
なくとも一方のサイズを変更して、両映像を互いに同一
サイズとするサイズ補正手段と、観察対象に参照光を投
射する参照光投射手段と、前記第１および第２の物体光
による映像が呈示される映像呈示装置と、前記光学素子
の回転角度を変更することができる操作装置とを更に備
えた構成とすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１４】［第１の実施形態］まず、図１乃至図３に
より、第１の実施形態について説明する。本実施形態に
係る立体カメラ装置１は、本体１Ａと制御部とから構成
されている。

【００１５】図１に示すように、本体１Ａは、撮像部１
０を備えており、この撮像部１０は、光軸方向に長いロ
ッド型のレンズ（結像用光学系）１１と、ＣＣＤ等の撮
像素子１２と、撮像素子１２の電荷信号から所定のフィ
ールド周波数の映像信号を形成する信号処理回路１４と
を有する。レンズ１１と撮像素子１２との間には、長波
長の光を遮断する光学ガラス１３が設けられている。

【００１６】また、撮像部１０は、レンズ１１を移動さ
せ焦点調節を行うための焦点調節機構１５を有する。焦
点調節機構１５は、静電気力あるいは電磁力等によりレ
ンズ１１を軸方向に移動するアクチュエータ装置からな
る。本例では、このアクチュエータ装置は、レンズ１１
を保持する可動子１５ａと、本体１Ａの筐体１６に固着
された固定子１５ｂとからなる。

【００１７】次に、観察対象Ｓを２方向から見込む互い
に異なる複数の映像、ここでは左右眼用の２つの映像を
前記撮像部１０に提供するための光学系２０について説
明する。

【００１８】光学系２０は、本体１Ａの撮像部１０の前
方に設けられている。この光学系２０は、誘電体被膜が
蒸着された反射・合成面２１ｃを有する偏光ビームコン
バイナ（以下、「ＰＢＣ」という）２１と、このＰＢＣ
２１の側面２１ｂに観察対象Ｓからの物体光を導く反射
鏡（光学素子）２２と、この反射鏡の角度φ（回転角
度）を変える反射鏡回転機構２３と、波長板（１／２λ
波長板）２４と、ＬＣＤシャッタ（液晶シャッタ、すな
わちシャッタ手段）２５とから構成されている。なお、
これら各要素２１〜２５のうち、反射鏡２２について
は、その回転角度に応じて入射してくる光の方向を変更
することができる機能を有する他の光学素子に置換する
ことも可能である。

【００１９】反射鏡回転機構２３は、反射鏡２２を図１
の紙面垂直方向に延びる回転軸線回りに回転させるもの
であり、例えば静電気力あるいは電磁力等により駆動さ
れる回転型アクチュエータ装置からなる。

【００２０】以上述べたように、本実施形態に係る立体
カメラ装置の本体１Ａは、撮像部１０に対して、光学系
２０を追加的に設けた構成となっており、用いられるカ
メラは１台のみでよい。したがって、従来の立体カメラ
装置の構成に比べて非常に簡潔な構造とすることができ
る。

【００２１】観察対象Ｓからの物体光は、ＰＢＣ２１の
正面２１ａに直接入射する右眼用物体光（第１の物体
光）Ｒの光路（第１の光路）と、右眼用物体光Ｒの光路
に対してある角度φで傾斜する反射鏡２２を経て、ＰＢ
Ｃ２１の側面２１ｂに入射する左眼用物体光（第２の物
体光）Ｌの光路（第２の光路）とを形成する。右眼用物
体光Ｒと左眼用物体光Ｌとは、輻輳角に相当する角度θ
をなす。

【００２２】ＰＢＣ２１は、入射してくる右眼用物体光
Ｒおよび左眼用物体光Ｌを、互いに直交する偏光状態に
変調するとともに合成し、レンズ１１の光軸上に導く。
ＰＢＣ２１を経た右眼用物体光Ｒおよび左眼用物体光Ｌ
は、波長板２４により、それぞれの偏光方向が回転させ
られる。すなわちＰＢＣ２１の反射・合成面２１ｃの誘
電体被膜および波長板２４により、右眼用物体光Ｒおよ
び左眼用物体光Ｌに互いに異なる偏光状態を与える偏光
フィルタ手段が形成されていることになる。

【００２３】そしてＬＣＤシャッタ２５は、偏光変調さ
れた右眼用物体光および左眼用物体光のいずれか一方を
遮断して、選択的に撮像部１０に導く。そして右眼用物
体光Ｒおよび左眼用物体光Ｌは、交互に撮像素子１２に
導かれる。撮像素子１２に接続された信号処理回路１４
は、所定のフィールド周波数で映像信号を出力する。

【００２４】次に、図２を参照して立体カメラ装置の制
御部の構成および作用について説明する。なお、以下の
説明においては、観察対象Ｓが、レンズ１１の焦点深度
を考慮した上で立体カメラ装置の本体１Ａから十分に遠
い位置にあり、観察対象Ｓから撮像素子１２までの右眼
用物体光と左眼用物体光との光路長差に関わらず、両物
体光がレンズ１１の位置を変更することなく撮像素子１
２上に実用上問題なく合焦することを前提として説明す
る。

【００２５】制御部は、信号処理回路１４からの信号に
基づいて撮像素子１２に対する合焦調節を行う合焦制御
部（合焦制御手段）３０を備えている。合焦制御部３０
は、焦点ズレ検出部３１およびレンズ駆動部（ドライ
バ）３２を有する。焦点ズレ検出部３１において、撮像
素子１２への物体光の合焦状態を検出して撮像素子１２
への適切な合焦がなされるようなレンズ１１の位置補正
量が算出され、この算出した補正量に基づいてレンズ駆
動部３２が焦点調節機構１５を駆動する駆動信号を生成
する。

【００２６】また、信号処理回路１４にはＬＣＤ切替部
２６が接続されており、このＬＣＤ切替部２６は、信号
処理回路１４から受信した映像信号のフィールド切換に
同期して、右眼用物体光Ｒおよび左眼物体光Ｌが交互に
ＬＣＤシャッタ２５を通過するように、ＬＣＤシャッタ
２５の状態を切り替える。これにより信号処理回路１４
からは、前記フィールド周波数にあわせて右眼用映像信
号および左眼映像信号が交互に出力されるようになる。

【００２７】更に、信号処理装置１４にはフィールド検
出部３６が接続されており、このフィールド検出部３６
は、信号処理装置１４から出力される映像信号を右眼用
フィールド映像信号と左眼用フィールド映像信号とに分
離する。

【００２８】本例では、右眼用フィールド映像信号は、
後述するような左眼用フィールド映像信号に施されるよ
うな処理を行われることなく立体像呈示装置５０に送ら
れる。立体像呈示手段５０は右眼用フィールド映像信号
に基づいて右眼用フィールド映像を観察者に呈示する。

【００２９】なお、立体像呈示装置５０としては、ヘッ
ドアップディスプレイや偏光眼鏡を併用するスクリーン
への投射装置等、両眼立体視用の公知のあらゆる映像呈
示装置を用いることができる。

【００３０】ところで、本例においては、観察対象物Ｓ
から撮像素子１３までの左眼用物体光の光路長は、反射
鏡２２を経由する分だけ右眼用物体光の光路長より長く
なるため、撮像素子１２に投影される映像は、左眼用の
ものが方が右眼用のものより小さくなる。従って、左眼
用映像を立体像呈示装置５０にそのまま呈示したので
は、右眼用映像に比べて左眼用映像の方が小さくなる。
このことは、従来技術の項で説明したように、立体映像
感得の妨げとなる。

【００３１】本実施形態においては、上記問題点を解決
するため、立体カメラ装置の制御部は、物体距離演算部
（物体距離演算手段）３４、拡大率設定部（倍率設定手
段）３８および映像拡大処理部（サイズ補正手段）４０
を備える。

【００３２】このうち物体距離演算部３４は、この立体
カメラ装置の撮像部１０から観察対象Ｓまでの距離を算
出するためのものであり、焦点調節部３０に接続されて
いる。なお、前記距離とは、典型的には、撮像素子１２
から、観察対象Ｓ上の注視点までの距離を意味する。以
下、本明細書においては、文章の簡略化のため、「立体
カメラ装置の撮像部１０から観察対象Ｓまでの距離」の
ことを、単に「距離ｄ」ということとする。

【００３３】物体距離演算部３４は、物体光が撮像素子
１２に正しく合焦する場合に成立するレンズ１１の位置
と前記距離ｄと間の既知の関係に基づいて、距離ｄの算
出を行う。すなわち、物体距離演算部３４は、レンズ１
１の焦点調節を行う焦点調節部３０を含むフィードバッ
ク制御系からレンズ１１の位置情報（結像用光学系の状
態に関する情報）を取り出し、この位置情報に基づいて
前記距離ｄを算出するものである。

【００３４】拡大率設定部６２は、物体距離演算部３４
により算出された前記距離ｄに基づいて、右眼用物体光
Ｒと左眼用物体光Ｌとの光路長の比率を算出する。

【００３５】なお、両光路長の比率は、反射鏡２２の角
度φに依存するが、この角度φは、後述するように、前
記距離ｄに基づいて一意的に定められるため、両光路長
の比率は、物体距離演算部３４により算出された距離ｄ
が決まれば、一意的に定められる。

【００３６】そして両光路長の比率が求まれば、レンズ
１１の既知の特性に基づいて、撮像素子１２に投影され
る左眼用映像と右眼用映像とのサイズの比率が求まる。
これに基づいて、拡大率設定部３８は、右眼用映像およ
び左眼用映像のサイズが互いに等しくなるように、左眼
用映像の拡大倍率（修正倍率）を定める。

【００３７】フィールド検出部３６からの左眼用フイー
ルド映像信号を取り込んだ映像拡大処理部４０は、拡大
率設定部３８により決定された拡大倍率に基づいて、左
眼用フイールド映像信号を処理して左眼用フイールド映
像の拡大処理（サイズ補正）を行う。

【００３８】なお、本実施形態においては、光路長の長
い左眼用フイールド映像に拡大処理を施したが、右眼用
フイールド映像を処理しても構わず、この時は映像拡大
処理部４０による画像的な拡大処理は逆に縮小処理に変
更される。また、本実施形態においては、反射鏡２２を
介して左眼用映像を取得するようにした例を示したが、
これに代えて右眼用映像を反射鏡２２を介して取得する
ようにしてもよい。

【００３９】以上説明したように、立体像呈示装置５０
に呈示される左右眼用映像の寸法差は解消され、また左
右眼用映像を取得するためのレンズ系は共通なので焦点
調節に起因する光軸ズレもない。

【００４０】ここで残された問題は、左右眼用映像間に
適正な視差を設定することである。以下、左右眼用映像
間の視差を決定する反射鏡２２の角度φの制御方法につ
いて説明する。

【００４１】立体カメラ装置の制御部は、上記機能を実
現するため、視差演算部４２、反射鏡角演算部（回転角
演算手段）４４および反射鏡駆動部（回転角制御手段）
４６を備える。

【００４２】このうち視差演算部４２は前述した物体距
離演算部３４に接続されている。この物体距離演算部３
４によって、計測された前記距離ｄに基づいて、立体像
の成立に必要なパラメタ（具体的には、立体虚像を空間
の任意の位置で感得するのに必要な左右眼用物体光の両
光路が成す視差）の計算が行われる。

【００４３】視差演算部４２の計算結果をもとに、反射
鏡角演算部４４では上記視差を確保し、前記ＰＢＣ２１
からの両光路の出射光が概ね一致するために必要な反射
鏡２２の角度φ、すなわち傾き角が計算される。

【００４４】反射鏡角演算部４４で計算された反射鏡２
２の角度φは、反射鏡回転機構２３のドライバとして機
能する反射鏡駆動部４６に送られ、この反射鏡駆動部４
６において具体的な駆動信号となり、この駆動信号によ
り反射鏡回転機構２３が駆動される。

【００４５】ところで、立体映像の成立位置は、原理的
にはある範囲内で任意に設定できるが、呈示画面より大
幅に飛び出ていたり引っ込んでいる場合には、立体視に
よる疲労を誘発するだけでなく、不特定の観察者に必要
な平均的な立体映像には必ずしもなっていない。

【００４６】一般的には、観察者の観察対象物への注視
点が映像呈示面と同一平面に位置していることが好まし
く、このようにするには、観察対象を見込む左右眼用の
両光路が観察対象Ｓ上の注視点Ｐ（図３参照）上で概ね
一致するようにすることが好ましい。

【００４７】なお、図面の簡略化のため、図１および図
２においては観察対象Ｓは１個とされているが、図３に
示すように、図示された観察対象Ｓの前後に他の観察対
象Ｓ１およびＳ２がある場合も多い。このような場合に
最も観察者が注目するであろう観察対象が観察対象Ｓで
あるとした場合、映像を呈示する際に、観察対象Ｓ上の
注視点Ｐを立体像呈示装置５０の呈示面と一致する位置
で感得させ、他の観察対象を前記呈示面の前後で感得さ
せることが好ましい。

【００４８】このようにするには、図３に示すように、
観察対象Ｓ上の注視点Ｐからの右眼用物体光Ｒと左眼用
物体光Ｌとが同軸となるように合成されるようにすれば
よい。 すなわち図３において、注視点Ｐから直接ＰＢ
Ｃ２１に到達する右眼用物体光と、注視点Ｐから反射鏡
２２上の点Ｑを経てＰＢＣ２１に到達する左眼用物体光
とが、ＰＢＣ２１内で合成される位置を点Ｃとした場
合、前記各点Ｐ，ＱおよびＣを各頂点とする三角形が角
ＰＣＱが直角となる直角三角形となるように反射鏡２２
の角度φを定めればよいことになる。ここで距離ｄが既
知であるならば、回転角度φは簡単な幾何学的演算によ
り容易に算出することができる。なお、この幾何学的演
算は、前記視差演算部４２および反射鏡角演算部４４に
より行われる。

【００４９】視差演算部４２などで演算される立体像成
立位置や奥行き深さ或いは画像歪は、必要に応じて像パ
ラメタ呈示装置５２を通じ、観察者に呈示される。ま
た、上記説明においては、反射鏡を適正な角度に設定す
る過程は、自動的になされるように記載されているが、
観察者の好みの立体感を得ることができるように、観察
者が手動的に反射鏡を操作できるような構成を加えても
よい。この時には上記の像パラメタ呈示装置５２の役割
が大きい。

【００５０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、機構が小型で簡便に構成され、左右眼用映像の視差
の適正化を図ることができ、左右眼用映像相互間での寸
法差および垂直ずれの問題もなく、常に良好な立体像を
観察できる立体カメラ装置が実現できる。すなわち、本
実施形態によれば、装置全体の小型化と立体像消失の回
避を同時に達成できる立体カメラ装置を得ることができ
る。

【００５１】［第２の実施形態］次に、図４により第２
の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１
の実施形態に対して、反射鏡２２の角度φを定める手順
が異なっており、他は第１の実施形態と略同一である。

【００５２】第２の実施形態において、立体カメラ装置
の本体１Ａには、観察対象Ｓに参照光を照射するための
投射型マーカ（参照光照射手段）２７が設けられてい
る。この投射型マーカ２７は、具体的には、例えば赤色
のレーザ光を観察対象Ｓの所定位置（通常は、注視点と
なる位置）に局所的に（スポット的に）照射するレーザ
光発生装置からなり、ＰＢＣ２１の側面２１ｄに取り付
けられている（図１において破線で示す）。

【００５３】また、第２の実施形態に係る立体カメラ装
置の制御部は、第１の実施形態に係る立体カメラ装置の
制御部と比べて、視差演算部４２および反射鏡角演算部
４４を、後述する右映像輝点検出部６０、左映像輝点検
出部６２および輝点差異検出部６４により置換した点が
異なり、他部の構成は略同一である。従って、図４にお
いては、図面の簡略化のため、制御部の構成のうち第１
の実施形態と異なる部分のみ示すこととする。

【００５４】図４に示すように、本実施形態において
は、フィールド検出部３６からの右眼用フィールド映像
信号および左眼用フィールド映像信号は、右映像輝点検
出部６０および左映像輝点検出部６２にそれぞれ送られ
る。これら右映像輝点検出部６０および左映像輝点検出
部６２において画像解析が行われ、輝点が各フィールド
映像のいずれの位置に存在するかが検出される。すなわ
ち、各フィールド映像における赤色（赤色レーザ光が照
射される場合）で輝度の高い部位の位置が検出される。

【００５５】輝点差異検出部６４は、求められた左右両
フィールド映像内の輝点位置の差を求め、これに基づい
て、左右両フィールド映像内の輝点位置が同一位置にく
るように（すなわち輝点位置における視差が０となるよ
うに）反射鏡２２の回転すべき方向と量を算出する。そ
して輝点差異検出部６４からの信号は、反射鏡駆動部４
６に送られ、反射鏡駆動部４６は、反射鏡２２を駆動す
る。

【００５６】以上説明したように、フィールド検出部３
６、左右映像輝点検出部６０、６２、輝点差異検出手段
６４および反射鏡駆動部４６を含むフィードバック制御
系により、呈示される立体像のうち観察対象Ｓのうち参
照光が投射されている位置（輝点位置）が立体像呈示装
置５０の呈示面と同一面（呈示面より奥または手前では
ない）に位置しているように観察者が感じるように、左
右両フィールド映像の視差が制御されることになる。

【００５７】なお、以上の手順は自動的に制御されてい
るが、参照光が可視的なものであれば、反射鏡２２の回
転角度φを可変とすることができる操作装置を設けれ
ば、視差調節操作を観察者が手動的（自動制御で行うの
ではないという意味）に行うこともできる。具体的に
は、例えば、立体像提示装置５０（図２参照）により映
像をモニタしながら、投写型マーカ２７により観察対象
Ｓ上に投射される輝点が一致するように、若しくは適正
な間隔となるように、反射鏡２２の回転角度φを使用者
が操作するようにしてもよい。

【００５８】また、図４に示す実施形態においては、投
写型マーカ２７が観察対象に直接参照光を投射するよう
になっていたが、これに限定されるものではない。すな
わち図５に示すように、投写型マーカ２７から出射され
る参照光をＰＢＣ２１により分割して観察対象Ｓに照射
するようにしてもよい。この場合、投写型マーカ２７か
ら出射されＰＢＣ２１により反射され観察対象Ｓに至る
参照光光路Ｒａによるマーカ像（輝点）Ｃaと、ＰＢＣ
２１を通過して反射鏡２２で反射され観察対象Ｓに至る
参照光光路Ｒbによるマーカ像（輝点）Ｃbとが一致する
ように、あるいは適正な間隔となるように反射鏡２２の
角度を定めることにより、左右両眼用映像の視差を定め
てもよい。

【００５９】なお、投写型マーカ２７が参照光を常時照
射するものであるならば、以上の構成でよいが、参照光
が呈示される映像に常時写り込むと映像が見ずらくなる
ことも考えられる。このような場合は、投写型マーカ２
７の発光を制御する輝点制御部７０を設ければよい。

【００６０】この輝点制御部７０は、所定の時間間隔を
もって断続的に投写型マーカ２７を発光させるものであ
ってもよいし、観察対象Ｓと立体カメラ装置の本体１Ａ
との位置関係が変化したことを検知して、当該変化が生
じた場合にのみ投写型マーカ２７を発光させるものであ
ってもよい。なお、後者の場合には、観察対象Ｓと本体
１Ａとの位置関係の変化は、輝点制御部７０と焦点ズレ
検出部３１とを接続して、焦点ズレ検出部３１からの信
号を利用することにより検出することができる。

【００６１】輝点制御部７０は、投射型マーカ２７の発
光制御と同時にフィールド検出部３６に信号を送る。フ
ィールド検出部３６には、信号処理装置１４からの映像
信号も与えられるので、この信号と輝点制御部７０から
の信号とを比較することにより参照光が右眼用フィール
ド映像と左眼用フィールド映像のいずれが撮像されてい
る瞬間に参照光が照射されたかがわかる。

【００６２】従って、右映像輝点検出部６０および左映
像輝点検出部６２において、参照光の情報を含む右眼用
フィールド映像信号と左眼用フィールド映像信号のみに
基づいて、輝点位置の演算を行えばよい。

【００６３】上述した２つの実施形態においては、説明
の簡略化の為にいずれのレンズ部も焦点距離が一定とし
て扱ってきたが、組み合わせレンズなどにより焦点距離
を変更できるズームレンズを使用する場合においても同
様の手段の適用が可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機構が小型で簡便に構成され、複数の映像の視差の適正
化を図ることができ、これら映像相互間での寸法差およ
び垂直ずれが少ない立体像を観察できる立体カメラ装置
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体カメラ装置の第１の実施形態
を示す図であって、立体カメラ装置の本体の構成を概略
的に示す断面図。

【図２】本発明に係る立体カメラ装置の第１の実施形態
を示す図であって、立体カメラ装置の制御部およびこの
制御部と本体との関連を示すブロック図的構成図。

【図３】第１の実施形態において、反射鏡の回転角度の
設定方法を説明する図。

【図４】本発明に係る立体カメラ装置の第２の実施形態
を示す図。

【図５】第２の実施形態の変形例を示す図。

【図６】従来の代表的な立体カメラ装置の概略構成を示
す図。

【図７】従来の立体カメラ装置の問題点を示す図。

【符号の説明】

１１ 結像用光学系（レンズ） １２ 撮像素子 ２１ 物体光合成手段（偏光ビームコンバイナ） ２２ 光学素子（反射鏡） ２３ 回転駆動機構 ２１ｃ、２４ 偏光ビームコンバイナおよび波長板（偏
光フィルタ手段） ２５ シャッタ手段（ＬＣＤシャッタ） ２７ 参照光投射手段（投写型マーカ） ３０ 合焦制御手段（合焦制御部） ３４ 物体距離演算手段（物体距離演算部） ３８ 倍率設定手段（拡大率設定部） ４０ サイズ補正手段（映像拡大処理部） ４２ 視差演算手段（視差演算部） ４４ 回転角演算手段（反射鏡角演算部） ４６ 回転角制御手段（反射鏡駆動部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体視に供する複数の映像を撮影するため
   の立体カメラ装置において、 撮像素子と、前記撮像素子に観察対象からの物体光を結
   像させる結像用光学系とを有し、所定周期で映像信号を
   生成する撮像部と、 所定の回転軸線を中心として回転可能に設けられ、その
   回転角度に応じて入射してくる光の方向を変更すること
   ができる光学素子と、 前記光学素子を経由して観察対象から第１の光路を形成
   して入射してくる第１の物体光と、第１の光路に対して
   角度をなす第２の光路を形成して観察対象から入射して
   くる第２の物体光と、を合成して前記撮像部に導く物体
   光合成手段と、 第１および第２の物体光に互いに異なる偏光状態を与え
   る偏光フィルタ手段と、 前記物体光合成手段および偏光フィルタ手段を経た第１
   および第２の物体光の光路上に設けられ、前記映像信号
   の周期に同期して、第１および第２の物体光のいずれか
   一方のみを選択的に通過させるシャッタ手段と、を備え
   たことを特徴とする立体カメラ装置。
2. 【請求項２】前記撮像素子への物体光の結像状態に基づ
   いて、前記結像用光学系を調節する合焦制御手段と、 調節された前記結像用光学系の状態に基づいて、前記撮
   像部から観察対象までの距離を算出する物体距離演算手
   段と、 算出された距離に応じて、立体像を獲得するために必要
   とされる複数の映像の視差を算出する視差演算手段と、 算出された視差に基づいて、前記光学素子の回転角度を
   算出する回転角演算手段と、 前記角度演算手段の演算結果に基づいて、前記光学素子
   の回転角度を調節する回転角制御手段と、 前記距離に基づいて、第１の物体光による映像および第
   ２の物体光による映像が同一サイズになるような修正倍
   率を定める倍率設定手段と、 設定された修正倍率に基づいて、第１の物体光による映
   像および第２の物体光による映像の少なくとも一方のサ
   イズを変更して、両映像を互いに同一サイズとするサイ
   ズ補正手段と、を更に備えたこと特徴とする、請求項１
   に記載の立体カメラ装置。
3. 【請求項３】前記撮像素子への物体光の結像状態に基づ
   いて、前記結像用光学系を調節する合焦制御手段と、 調節された前記結像用光学系の状態に基づいて、前記撮
   像部から観察対象までの距離を算出する物体距離演算手
   段と、 前記距離に基づいて、第１の物体光による映像および第
   ２の物体光による映像が同一サイズになるような修正倍
   率を定める倍率設定手段と、 設定された修正倍率に基づいて、第１の物体光による映
   像および第２の物体光による映像の少なくとも一方のサ
   イズを変更して、両映像を互いに同一サイズとするサイ
   ズ補正手段と、 観察対象に参照光を投射する参照光投射手段と、 第１および第２の物体光による映像から、投射された参
   照光の照射位置を検出する輝点検出手段と、 検出された参照光の照射位置の差異に基づいて、両映像
   中における参照光照射位置が一致するような前記光学素
   子の回転角度を算出する輝点差異検出手段と、 前記輝点差異検出手段の演算結果に基づいて、前記光学
   素子の回転角度を調節する回転角制御手段と、を更に備
   えたこと特徴とする、請求項１に記載の立体カメラ装
   置。
4. 【請求項４】前記撮像素子への物体光の結像状態に基づ
   いて、前記結像用光学系を調節する合焦制御手段と、 調節された前記結像用光学系の状態に基づいて、前記撮
   像部から観察対象までの距離を算出する物体距離演算手
   段と、 前記距離に基づいて、第１の物体光による映像および第
   ２の物体光による映像が同一サイズになるような修正倍
   率を定める倍率設定手段と、 設定された修正倍率に基づいて、第１の物体光による映
   像および第２の物体光による映像の少なくとも一方のサ
   イズを変更して、両映像を互いに同一サイズとするサイ
   ズ補正手段と、 観察対象に参照光を投射する参照光投射手段と、 前記第１および第２の物体光による映像が呈示される映
   像呈示装置と、 前記光学素子の回転角度を変更することができる操作装
   置と、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   立体カメラ装置。