(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光線を取り入れる複数のレンズと、
前記光線を電気信号に変換する複数の撮像素子と、
前記複数のレンズから取り入れた光線を対応する前記撮像素子にそれぞれ導く第１の手段と、前記レンズのいずれか１つから取り入れた光線を分割して前記撮像素子のうちの少なくとも２つに導く第２の手段とを有し、且つこれら第１、第２の手段を切り替えることによっていずれかの手段を選択的に機能させるように成された切替光学手段とを備えた撮像装置。
【請求項２】
前記複数の撮像素子の撮像面にカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタはそれぞれ所定の色光を通過させる複数のフィルタが水平および垂直方向に各画素と対応して複数ずつ所定順に配列されて成り、且つ前記複数の撮像素子は前記被写体の一点が前記各カラーフィルタ上で水平方向に所定の画素ピッチだけずらされて結像するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の撮像素子を同一クロックで駆動することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記レンズおよび前記撮像素子が２つずつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が交差するように導かれ、そのほぼ交差位置に前記切替光学手段が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の手段および前記第２の手段は、それぞれ異なった特性の光学ローパスフィルタを光路中に有し、前記第１の手段および前記第２の手段を切り替える部材と連動して前記光学ローパスフィルタが交換されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度を制御できるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子として規格信号に相当する画素数よりも画素数の多い撮像素子を用い、その出力の読み出し領域を移動させることで実質的に前記角度の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記レンズに対する光線の入射方向とほぼ垂直な方向に前記レンズを移動させて前記角度の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記レンズの前段に可変頂角プリズムを設け、この可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記角度の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子に対する光線の入射方向とほぼ垂直な方向に前記撮像素子を移動させることで実質的に前記角度の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の手段および前記第２の手段は、光軸が一致しており且つ光路長が等しいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えによって生ずる光軸および光路長の変化が、前記レンズ、前記切替光学手段および前記撮像素子の少なくともいずれか１つの位置の調整によって補正されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記レンズから取り入れた光線の少なくとも１つを、この光線が前記切替光学手段に達するまでの位置において遮断することができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記撮像素子の後段に設けられた画像左右反転手段によって、前記レンズから前記撮像素子に達するまでの間に左右反転した画像を補正することができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記複数の撮像素子の相対的な位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を変化させることによって、前記撮像素子の撮像面に結像される画像の位置を変化させることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１７】
複数の前記撮像素子の相対的な位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を変化させることによって、前記撮像素子の撮像面に結像される画像の位置を変化させ、この画像の位置に応じて信号処理方式を変えることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記撮像素子の撮像面に結像された画像のずれを検出するずれ検出手段と、前記ずれ検出手段の出力に基づいて前記撮像素子の位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えによって生ずる光軸および光路長の変化の補正と、２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度の制御とを同時に行うことができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記第１の手段が空間であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２１】
前記第１の手段が２つのプリズム型全反射ミラーを結合させたものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２２】
前記第１の手段が平板型両面ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２３】
前記第２の手段が、２つのプリズム型ハーフミラーを結合させたものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２４】
前記第２の手段が、平板ハーフミラーであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２５】
前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えが、前記レンズから取り入れた光線の偏光方向を制御することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項２６】
前記レンズから入射した光線が、複数の前記レンズに共通のレンズ系を経た後に対応する複数の前記撮像素子にそれぞれ独立に導かれるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高精細な平面画像を撮像する撮像装置、および１台の装置で立体画像と高精細な平面画像との両方を撮像可能とした撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−３４４４２２号公報には、左右２つの撮像系を有する複眼撮像系を用い、得られた２つの画像情報を相関演算して、被写体の位置情報を求め、これに基づいて両撮像系の光軸がなす角度、即ち輻輳角を制御し、２つの画像を構成する各画素を互いに半ピッチずらして重ね合わせることによって、高精細な平面画像を得る撮像装置が開示されている。また、この撮像装置は、処理回路の動作を切り替えて２つの撮像系の映像信号をそれぞれ取り出すことによって、公知の立体カメラとしても動作させることができる。尚、後述する従来の単板カラーカメラの信号処理については、例えば『超小型カメラ一体型ＶＴＲの設計』（トリケップス社発行）の第５章「カメラ信号処理技術」に解説されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の複眼撮像装置においては、高精細な平面画像を様々な距離の被写体に対して得るために輻輳角を正確に制御しなければならず、そのために高精度な位置決め機構が必要になって撮像装置全体が大きく、重く且つ高価になってしまうという欠点があった。
【０００４】
また、上記複眼撮像装置は、複眼撮像系から得られた２つの画像情報の相関演算回路が複雑であり且つこの回路での処理量が多いことに起因して、高価であり且つ消費電力が多いという問題があった。また、同様の問題は、画像の重ね合わせのために用いられる画像合成回路に起因しても生じていた。
【０００５】
また、上記複眼撮像装置では、複眼撮像系の左右でレンズの収差特性や焦点距離が異なると高精度な画像合成ができないために、収差特性や焦点距離の製造誤差が少ない高価なレンズを用いる必要があった。
【０００６】
そこで、本発明の主たる目的は、小型軽量かつ安価な高精細な平面画像を撮像する撮像装置を提供すること、および１台の装置で立体画像と高精細な平面画像との両方が撮像可能であるとともに、小型軽量かつ安価な撮像装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の撮像装置は、被写体からの光線を取り入れる複数のレンズと、前記光線を電気信号に変換する複数の撮像素子と、前記複数のレンズから取り入れた光線を対応する前記撮像素子にそれぞれ導く第１の手段と、前記レンズのいずれか１つから取り入れた光線を分割して前記撮像素子のうちの少なくとも２つに導く第２の手段とを有し、且つこれら第１、第２の手段を切り替えることによっていずれかの手段を選択的に機能させるように成された切替光学手段とを備える。
【０００８】
また、請求項２の撮像装置は、前記複数の撮像素子の撮像面にカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタはそれぞれ所定の色光を通過させる複数のフィルタが水平および垂直方向に各画素と対応して複数ずつ所定順に配列されて成り、且つ前記複数の撮像素子は前記被写体の一点が前記各カラーフィルタ上で水平方向に所定の画素ピッチだけずらされて結像するように配置されている。
【０００９】
また、請求項３の撮像装置は、前記複数の撮像素子を同一クロックで駆動することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の撮像装置は、前記レンズおよび前記撮像素子が２つずつ設けられている。
【００１１】
また、請求項５の撮像装置は、２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が交差するように導かれ、そのほぼ交差位置に前記切替光学手段が配置されている。
【００１２】
また、請求項６の撮像装置は、前記第１の手段および前記第２の手段は、それぞれ異なった特性の光学ローパスフィルタを光路中に有し、前記第１の手段および前記第２の手段を切り替える部材と連動して前記光学ローパスフィルタが交換されるように構成されている。
【００１３】
また、請求項７の撮像装置は、２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度を制御できるように構成されている。
【００１４】
また、請求項８の撮像装置は、前記撮像素子として規格信号に相当する画素数よりも画素数の多い撮像素子を用い、その出力の読み出し領域を移動させることで実質的に前記角度の制御を行う。
【００１５】
また、請求項９の撮像装置は、前記レンズに対する光線の入射方向とほぼ垂直な方向に前記レンズを移動させて前記角度の制御を行う。
【００１６】
また、請求項１０の撮像装置は、前記レンズの前段に可変頂角プリズムを設け、この可変頂角プリズムの頂角を変化させて前記角度の制御を行う。
【００１７】
また、請求項１１の撮像装置は、前記撮像素子に対する光線の入射方向とほぼ垂直な方向に前記撮像素子を移動させることで実質的に前記角度の制御を行う。
【００１８】
また、請求項１２の撮像装置は、前記第１の手段および前記第２の手段は、光軸が一致しており且つ光路長が等しい。
【００１９】
また、請求項１３の撮像装置は、前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えによって生ずる光軸および光路長の変化が、前記レンズ、前記切替光学手段および前記撮像素子の少なくともいずれか１つの位置の調整によって補正されるように構成されている。
【００２０】
また、請求項１４の撮像装置は、前記レンズから取り入れた光線の少なくとも１つを、この光線が前記切替光学手段に達するまでの位置において遮断することができるように構成されている。
【００２１】
また、請求項１５の撮像装置は、前記撮像素子の後段に設けられた画像左右反転手段によって、前記レンズから前記撮像素子に達するまでの間に左右反転した画像を補正することができるように構成されている。
【００２２】
また、請求項１６の撮像装置は、前記複数の撮像素子の相対的な位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を変化させることによって、前記撮像素子の撮像面に結像される画像の位置を変化させることができるように構成されている。
【００２３】
また、請求項１７の撮像装置は、複数の前記撮像素子の相対的な位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を変化させることによって、前記撮像素子の撮像面に結像される画像の位置を変化させ、この画像の位置に応じて信号処理方式を変えることができるように構成されている。
【００２４】
また、請求項１８の撮像装置は、前記撮像素子の撮像面に結像された画像のずれを検出するずれ検出手段と、前記ずれ検出手段の出力に基づいて前記撮像素子の位置および前記切替光学手段の位置の少なくともいずれか一方を制御する制御手段とを有する。
【００２５】
また、請求項１９の撮像装置は、前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えによって生ずる光軸および光路長の変化の補正と、２つの前記レンズから取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度の制御とを同時に行うことができるように構成されている。
【００２６】
また、請求項２０の撮像装置は、前記第１の手段が空間である。
【００２７】
また、請求項２１の撮像装置は、前記第１の手段が２つのプリズム型全反射ミラーを結合させたものである。
【００２８】
また、請求項２２の撮像装置は、前記第１の手段が平板型両面ミラーである。
【００２９】
また、請求項２３の撮像装置は、前記第２の手段が、２つのプリズム型ハーフミラーを結合させたものである。
【００３０】
また、請求項２４の撮像装置は、前記第２の手段が、平板ハーフミラーである。
【００３１】
また、請求項２５の撮像装置は、前記第１の手段と前記第２の手段との切り替えが、前記レンズから取り入れた光線の偏光方向を制御することによって行われる。
【００３２】
また、請求項２６の撮像装置は、前記レンズから入射した光線が、複数の前記レンズに共通のレンズ系を経た後に対応する複数の前記撮像素子にそれぞれ独立に導かれるように構成した。
【００３３】
【作用】
請求項１の発明によると、立体画像および高精細な平面画像を第１の手段と第２の手段とを切り替えることによって得ることができる。しかも、従来のように平面画像を得るために輻輳角を正確に制御したりレンズを高精度に駆動する必要がなく、また、複雑で消費電力の大きい相関演算部や画像合成回路を必要としないので簡単な回路で構成することができる。さらに、平面画像撮影時においては信号処理がレンズの製造上のばらつきや収差特性の違いによる影響を原理的に受けないので、常に画面の総ての場所で高精細な平面画像を得ることができる。従って、きわめて性能のよい立体撮影と平面撮影の両方を小型軽量かつ安価な１台の撮像装置で行うことができる。
【００３４】
請求項２の発明によると、被写体の１つの点が各撮像素子の各カラーフィルタ上にずれて結像するため、ずれの画素ピッチを変更することにより、高精細の程度の制御や映像信号のダイナミックレンジの拡大を図ることができる。
【００３５】
請求項３の発明によると、上記のようにカラーフィルタ上に結像した各撮像素子を同一クロックで同時に駆動することにより、各撮像素子の出力信号に基づいてよりシャープな映像信号を得ることができる。
【００３６】
請求項４の発明によると、２つのレンズおよび撮像素子を用いることにより、左右の映像信号に基づく立体画像が得られるとともに、高精細な平面画像を得ることができる。
【００３７】
請求項５の発明によると、小型の切替光学素子を用いることができるので、撮像装置を小型安価にすることができる。
【００３８】
請求項６の発明によると、撮像信号処理に最適な特性の光学ローパスフィルタを使用することができる。
【００３９】
請求項７の発明によると、被写体を見込む角度を変化させることで、自然な立体画像を得ることができる。
【００４０】
請求項８の発明によると、被写体を見込む角度を変化させるための機械的な機構が必要ないために装置全体を低コストで小型化することができる。
【００４１】
請求項９〜１１の発明によると、撮像素子を規格信号に相当する画素数よりも画素数の多いものにする必要がない。
【００４２】
請求項１２の発明によると、第１の手段と第２の手段とを切り替えた際にレンズまたは撮像素子の位置を調整する必要がなくなり、小型で安価な撮像装置を得ることができる。
【００４３】
請求項１３の発明によると、切替光学素子を精密に製造する必要がなくなるので、安価な切替光学素子を用いることができ、撮像装置を安価にできる。
【００４４】
請求項１４の発明によると、第２の手段を機能させる際に不要な光線が出力画像に影響を及ぼすことを防止できるので、より高画質な映像を得ることができる。
【００４５】
請求項１５の発明によると、撮像素子からの出力が左右反転している場合にこれを元に戻すことができるので、左右反転した画像が出力されることがなく常に通常の画像が得られる。
【００４６】
請求項１６の発明によると、撮像素子の撮像面に結像される画像の相対位置関係を、所定の位置関係に保つことができる。
【００４７】
請求項１７の発明によると、第２の手段を機能させる際の信号処理方式を画像の位置に応じて適宜変えることができるので、使用者が高画質化処理の種類を選択することができる。
【００４８】
請求項１８の発明によると、画像の位置を精度よく制御できるようになる。
【００４９】
請求項１９の発明によると、光軸および光路長の変化の補正および２つのレンズから取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度の制御のための駆動機構を共通にすることができて、撮像装置を安価且つ小型にできる。
【００５０】
請求項２０の発明によると、切替光学素子のコストを抑制することができる。
【００５１】
請求項２１および２２の発明によると、撮像素子の出力を左右反転する必要がなくなるので、そのためのコストを抑制することができる。
【００５２】
請求項２３の発明によると、反射光と透過光の光路長および光軸のずれが少なくなり、より高精細な平面画像を得ることができる。
【００５３】
請求項２４の発明によると、安価な平板ハーフミラーを使用するために、コストを抑制することができる。
【００５４】
請求項２５の発明によると、光線の偏光方向は例えば液晶パネル等を通過させることによって迅速に制御することができるので、機械的な手段によらず第１の手段と第２の手段との切替えを高速で且つ高い信頼性で行うことができる。
【００５５】
請求項２６の発明によると、光線が共通のレンズ系を経ることにより、複数の画像の撮影条件が同一になり、より立体感のある或いは高精細な画像を得ることができる。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を実施例につき図面を参照して説明する。
【００５７】
図１は、本発明の第１実施例の撮像装置の概略構成図であり、光学系の配置と信号処理回路のブロックダイヤグラムとが示されている。
【００５８】
図１において、右側（Ｒ）の対物レンズ１１１に入射する光線１０１は、絞り１１４を経て光学ユニット１００に供給される。また、左側（Ｌ）の対物レンズ１１２に入射する光線１０２は、絞り１１５を経て光学ユニット１００に供給される。光学ユニット１００内には、第２群レンズ１１６、１１７と、全反射ミラー１１８、１１９とが配置されており、光線１０１は第２群レンズ１１６を通過し全反射ミラー１１８で反射され、光線１０２は第２群レンズ１１７を通過し全反射ミラー１１９で反射される。そして、全反射ミラー１１８、１１９で反射した光は、交差するように導かれ、そのほぼ交差位置に配置された切替光学ユニット１２０に入射する。このように、２つの光線の交差位置に切替光学ユニット１２０を配置することによって、切替光学ユニット１２０、引いては撮像装置全体を小型且つ安価にすることができる。なお、１４１、１４２は後述する光学ローパスフィルタである。
【００５９】
図２に、切替光学ユニット１２０の詳細な斜視図を示す。切替光学ユニット１２０は、ガラスの立方体であり単に光線を通過させる上部の素通しガラス部２０１と、下部のプリズム型ハーフミラーを２つ結合させたビームスプリッタ２０２とからなる。切替光学ユニット１２０のビームスプリッタ２０２に入射した光線は、例えば２つの光線２１１、２１２に均等に分割される。切替光学ユニット１２０は上下方向（図１の紙面に垂直な方向）にスライド可能に光学ユニット１００に取り付けられており、上下に移動することで、光線２１０の分割および透過を切り替えることができる。以下の説明において、光線が素通しガラス部２０１に入射する場合を「立体撮影モード」、光線がビームスプリッタ２０２に入射する場合を「高精細撮影モード」ということにする。なお、本実施例のようにプリズム型ハーフミラーを用いた場合は、反射光と透過光の光軸および光路長のずれを少なくすることができ、より高精細な画像を得ることができる。
【００６０】
また、素通しガラス部２０１とビームスプリッタ２０２は、例えば同じの屈折率をもつ材料から作られることによって、上記２つの撮影モードが切り替えられても光軸および光路長が変わらないように、即ち素通しガラス部２０１とビームスプリッタ２０２の光軸が一致し且つ光路長が等しくなるように設計されている。このように設計することにより、撮影モードの切り替えに際して対物レンズ１１１、１１２や固体撮像素子としてのＣＣＤ１２１、１２２の位置関係を変化させる必要がなくなり、小型で安価な撮像装置を得ることができる。
【００６１】
また、素通しガラス部２０１とビームスプリッタ２０２との切替えで光軸および光路長が変化する場合には、対物レンズ１１１、１１２、ＣＣＤ１２１、１２２或いは切替光学ユニット１２０の少なくともいずれか１つの位置の調整によって光軸および光路長が補正されるようにしてもよい。このように構成することによって、切替光学ユニット１２０を精密に製造する必要がなくなり、切替光学ユニット１２０、引いては撮像装置全体を安価にすることができる。
【００６２】
次に、立体撮影モードでの動作および信号処理の回路ブロックについて図１を参照して説明する。切替光学ユニット１２０を交差するように透過する光線１０１、１０２は、光学ローパスフィルタ１４１、１４２を介して撮像素子であるＣＣＤ１２２、１２１にそれぞれ達し、これらＣＣＤ１２２、１２１の撮像面で結像する。そして、ＣＣＤ１２１からは対物レンズ１１２から取り入れた画像に対応する信号が出力され、ＣＣＤ１２２からは対物レンズ１１１から取り入れた画像に対応する信号が出力される。尚、ＣＣＤ１２２、１２１は、後述する図５に示すような比較的高い解像力が得られる色差線順次方式で配列したカラーフィルタ付きであり、１個の素子でカラー映像をそれぞれ取得することができるものである。
【００６３】
ＣＣＤ１２１、１２２からの出力信号は、画像左右反転処理回路１３６、１３７にそれぞれ入力される。画像左右反転処理回路１３６、１３７は全反射ミラー１１８、１１９において左右反転した画像を元に戻し正常な画像を出力するために映像信号の水平方向反転処理を行う回路である。画像左右反転処理回路１３６、１３７の出力は、ＣＣＤ出力信号を信号処理するための映像信号処理回路１３１、１３２にそれぞれ入力され、これら映像信号処理回路１３１、１３２により例えばＮＴＳＣ方式等の規格ビデオ信号１３３、１３４が生成されてそれぞれ出力される。規格ビデオ信号１３３、１３４は、それぞれ通常のテレビ受像機に表示させることができる。ここで、光線１０１と１０２との間隔がある程度離れており、人間の目の状態に類似していることから、規格ビデオ信号１３３、１３４を立体テレビに入力して鑑賞することによって立体感を得ることができる。尚、画像左右反転処理回路１３６、１３７の出力がそれぞれ供給される画質映像信号処理回路１３５については後で説明する。
【００６４】
また、一般的に立体撮影の際に両レンズの光軸に角度、即ち輻輳角を設けて撮影すると、より自然な立体画像が得られることが知られている。そこで、図４に示すように、光線１０１、１０２を被写体側にやや内向きに角度θをなすように予め設定しておいてもよい。このように設定した撮像装置は、人間が物体を見るのと類似した撮影条件になるため、違和感のない高品位な立体映像を得ることができる。
【００６５】
次に、高精細撮影モードでの動作について説明する。高精細撮影モードにおいては、図３に示すように、絞り１１５を動作させる一方で、後段の光学ユニット１００に光線１０１が混入してフレア等の妨害が起こって画質の劣化が生じないように絞り１１４を完全に閉じる。即ち、高精細撮影モードでは、一方のレンズ系のみが用いられる。この結果、対物レンズ１１２から取り入れられた光線１０２は、絞り１１５、第２群レンズ１１７、全反射ミラー１１９を経て、切替光学ユニット１２０のビームスプリッタ２０２に入射する。そして、ビームスプリッタ２０２は、光線１０２を２つの均等な光量の光線１０３、１０４に分割し、上述の立体撮影モードで用いた光学ローパスフィルタ１４１、１４２とは特性の異なる光学ローパスフィルタ１４３、１４４を介してＣＣＤ１２１、１２２の撮像面上で結像させる。尚、絞り１１４を開放し、絞り１１５を閉じて対物レンズ１１１からの光線１０１を用いてよいのは勿論である。
【００６６】
図５にＣＣＤ１２１、１２２の位置関係を示す。図５は、被写体の１つの点の像が、２つのＣＣＤ１２１、１２２上で相互に１画素ピッチ分水平方向にずれた位置に結像していることを示している。即ち、切替光学ユニット１２０で分割された光線１０３の光軸中心がシアン（Ｃｙ）フィルタの画素４７１に結像しているとすれば、光線１０４の光軸中心は１ピッチ隣の黄色（Ｙｅ）フィルタの画素４７２に結像している。
【００６７】
このように高精細撮影モードでは、光線１０２が２つの光線１０３、１０４に分割されて２つのＣＤＤ１２１、１２２上に結像し、２つの電子的な映像信号が得られる。図１に示す画質映像信号処理回路１３５は、この高精細撮影モードで得られた２つの映像信号を合成するための回路である。以下、この画質映像信号処理回路１３５における信号処理について説明する。
【００６８】
ＣＣＤ１２１、１２２は、通常の単板カラーカメラと同様に２ライン同時読み出しをそれぞれ行っている。即ち、図５に示すように、偶数フィールドの第ｎラインは、
ＣＣＤ１２１              ＣＣＤ１２２
第ｍクロック      （Ｍｇ＋Ｙｅ）            （Ｇ＋Ｃｙ）
第ｍ＋１クロック  （Ｇ＋Ｃｙ）              （Ｍｇ＋Ｙｅ）
第ｍ＋２クロック  （Ｍｇ＋Ｙｅ）            （Ｇ＋Ｃｙ）
：                ：                        ：
のように読み出す。
【００６９】
また、奇数フィールドのときは１ライン下にずれ、第ｎ′ラインは、
ＣＣＤ１２１              ＣＣＤ１２２
第ｍクロック      （Ｙｅ＋Ｇ）              （Ｃｙ＋Ｍｇ）
第ｍ＋１クロック  （Ｃｙ＋Ｍｇ）            （Ｙｅ＋Ｇ）
第ｍ＋２クロック  （Ｙｅ＋Ｇ）              （Ｃｙ＋Ｍｇ）
：                ：                        ：
のように読み出す。
【００７０】
ここで以下の説明を簡単にするために、Ｙｅ＝Ｒ（赤）＋Ｇ（緑）、Ｍｇ（マゼンタ）＝Ｒ＋Ｂ（青）、Ｃｙ＝Ｂ＋Ｇであるとする。一般に輝度信号Ｙは、４つの色信号の和として、
Ｙ＝（Ｙｅ＋Ｍｇ＋Ｃｙ＋Ｇ）
で与えられる。従って、本実施例の装置では、上述のように同時クロックでこの４つの色信号と対応する４画素の情報が得られるので、単純に２つのＣＣＤ１２１、１２２の出力を加算することで輝度信号が得られる。このため、本実施例の装置によると、従来の単板カラーカメラのように水平方向の電子的なローパスフィルタを利用して隣り合う画素との混合で輝度信号Ｙを得るようにしていた輝度信号処理と比較すると、水平方向の電子的なローパスフィルタリングが必要ないので、よりシャープな映像信号を得ることができる。
【００７１】
また、従来、ＲＧＢカラー信号を得るには、近傍の画素（Ｍｇ＋Ｙｅ）、（Ｇ＋Ｃｙ）、（Ｙｅ＋Ｇ）、（Ｃｙ＋Ｍｇ）の４クロック分の信号が同時に得られるようにタイミング調整してからＲＧＢマトリックス回路で合成することが一般的であった。しかしながら、本実施例の装置では、隣り合った画素信号の代わりに相対するＣＣＤ１２１、１２２の信号を使うことで色信号処理を行うことができる。例えば、Ｒ信号は、図５に示すように、
（Ｍｇ＋Ｙｅ）                （Ｇ＋Ｃｙ）
第ｍクロック        Ｒ＝信号４０１    −      α×信号４５１
第ｍ＋１クロック    Ｒ＝信号４５２    −      α×信号４０２
第ｍ＋２クロック    Ｒ＝信号４０３    −      α×信号４５３
：                  ：                        ：
の処理で得ることができる。
【００７２】
また、Ｂ信号は、図５に示すように、
（Ｍｇ＋Ｃｙ）                （Ｇ＋Ｙｅ）
第ｍクロック        Ｂ＝信号４６１    −      β×信号４１１
第ｍ＋１クロック    Ｂ＝信号４１２    −      β×信号４６２
第ｍ＋２クロック    Ｂ＝信号４６３    −      β×信号４１３
：                  ：                        ：
の処理で得ることができる。
【００７３】
さらに、Ｇ信号は、
Ｇ＝Ｙ−Ｒ−Ｂ
によって得ることができる。
【００７４】
このように、本装置では、隣り合った画素を使わずに、２つのＣＣＤ１２１、１２２を同時クロックで駆動し、その出力信号を上記のように処理することによって、輝度信号ＹとＲＧＢカラー信号とが得られるので、有彩色でパターンの細かい被写体があっても色モアレが生じない。そのため、従来の単板カラーカメラに比べ、非常に画質の優れた高精細映像を得ることができる。また、色モアレによる妨害がないため、輝度信号の処理が原理的な処理であっても充分に優れた画像特性を得ることができ、光学ローパスフィルタもカットオフ周波数が高いものを使用することができる。
【００７５】
また、このような高精細画像を得るための処理方法は、上述のものだけに限らない。例えば、従来と同様に２つのＣＣＤ１２１、１２２の画素が半ピッチずれるような位置関係に合わせるとともに、画素サンプリングの間隔を従来の場合の１／２にする方法がある。この場合、画素クロック周波数が２倍になるため、より正確なフィルタリングを行うことができ、光学レンズで得られる解像度限界や光学ローパスフィルタのカットオフ周波数限界まで理想的な特性を得ることができる。また、両ＣＣＤ１２１、１２２のカラーフィルタの色も全く同一とし、これらの信号を適度な混合比で合成することで、ダイナミックレンジの広い映像信号を得ることができる。
【００７６】
さらに、本実施例の撮像装置では、ＣＣＤ１２１、１２２の相対的な位置を変化させるか、或いは図１０について後述するように切替光学ユニット１２０の位置を変化させるかの少なくともいずれか一方を変化させることによって、ＣＣＤ１２１、１２２の撮像面に結像される画像の位置を変化させ、この画像の位置に応じて信号処理方式を変化させることができるように構成されているので、使用者が高画質化処理の種類を選択することができるようになる。なお、カラーフィルタの色および配列は、補色線順次方式とは限らず、純色ストライプ方式、純色ベイヤー配列方式等においても同様に高画質な画像が得られる。
【００７７】
なお、立体撮影モードと高精細撮影モードにおいて、それぞれの処理に最適な光学ローパスフィルタの特性が異なる場合がある。そこで、本装置においては、立体撮影モードおよび高精細撮影モードの高画質化処理の処理方法に応じて、立体撮影モードでの光学ローパスフィルタ１４１、１４２を高精細撮影モードでの光学ローパスフィルタ１４３、１４４に交換するようにしている。このようにすると、各モードで最適な特性の光学ローパスフィルタを使用できるので、画質がさらに向上する。また、本装置においては、光学ローパスフィルタ１４１〜１４４を切替光学ユニット１２０と一体化し、切替光学ユニット１２０を上下移動させるのと同時に光学ローパスフィルタ１４１、１４２と光学ローパスフィルタ１４３、１４４とが切り替わる構成となっている。
【００７８】
また、図３の高精細撮影モードにおいて、光線１０４は全反射ミラー１１９およびビームスプリッタ２０２で２回の反射をするため結果的に左右反転していないので、立体撮影モード時のようにＣＣＤ１２２の画像読み出し方向を反転させる必要がない。
【００７９】
上述のように、本実施例の撮像装置は、１台のカメラのままで、切替光学ユニット１２０の素通しガラス部２０１とビームスプリッタ２０２とを切り替えることにより、複眼立体カメラと高精細平面画像カメラとの両方を得ることができる。しかも、従来のように高精細平面画像を得るために輻輳角を正確に制御したり光学レンズを高精度に駆動する必要がなく、また、複雑で消費電力の大きい相関演算部や画像合成回路を必要としない。従って、簡単な回路で構成することができる。さらに、高精細モードでは、信号処理が両対物レンズ１１１、１１２の製造上のばらつきや収差特性の違いによる影響を原理的に受けないので、常に画面の総ての場所で高精細な平面画像を得ることができる。
【００８０】
次に、２つの対物レンズ１１１、１１２から取り入れた２つの光線が被写体側でなす角度である輻輳角を制御し、より自然な立体画像を得るようにしたことを特徴とする本発明の第２〜５実施例について説明する。
【００８１】
まず、本発明の第２実施例について図面を参照して説明する。
【００８２】
図６（ａ）に、第２実施例の撮像装置の構成を示す。図６（ａ）において、第１実施例と同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。ＣＣＤ６０１、６０２としては、規格ビデオ信号に相当する画素数（ＮＴＳＣ方式の場合７６８×４８０画素）よりも画素数の多い（例えばワイドビジョン用の１０２４×４８０画素）ＣＣＤを使用する。そして、ＣＣＤ６０１、６０２の出力が供給される読み出しエリア制御回路６０３、６０４は、立体撮影モードにおいて、図６（ｂ）に示すように、ＣＣＤ６０１、６０２の撮像領域の一部（例えば７６８×４８０画素）を実際の映像信号として図１の画像左右反転処理回路１３６、１３７にそれぞれ出力する。そして、被写体距離に応じてその読み出し領域を図６（ｂ）の矢印のように左右にシフトすることで画角を調整し、光線１０１′と光線１０２′とで作られる輻輳角を等価的に制御している。この方式によると、被写体距離に応じて輻輳角を等価的に変化させて第１実施例よりも更に自然な立体画像が得られるとともに、輻輳角を制御するための機械的な機構が必要ないため、装置全体を低コストで小型にできる。尚、本実施例の構成は高精細撮影モードに適用してもよい。その場合、最終的に得られる２つの画像の中心を通過する２つの光線が撮像装置の物体側でなす角度を制御する。
【００８３】
次に、本発明の第３、第４実施例について図面を参照して説明する。
【００８４】
第３実施例では、図７に示すように、立体撮影モードにおいて対物レンズ１１１、１１２を光軸１０１、１０２と垂直な矢印方向にシフトさせることで光軸を曲げ、輻輳角を実際に変化させる。また、第４実施例では、図８に示すように、対物レンズ１１１、１１２の前に可変頂角プリズム８０１、８０２を設け、立体撮影モードにおいてプリズム８０１、８０２の頂角を変化させて光軸を曲げ、輻輳角を実際に変化させる。第３、第４実施例によると、被写体距離に応じて輻輳角を変化させることによって、第１実施例よりも更に自然な立体画像が得られる。また、これら実施例では、光学素子を駆動するための機械的な機構が必要になり且つ色収差が発生する可能性があるが、ＣＣＤ１２１、１２２は規格ビデオ信号に相当する通常の画素数のものでよく、且つ光学ユニット１００が結像する面積をＣＣＤ１２１、１２２の面積とほぼ同等にすればよいので、光路が細くなり、光学ユニット１００を小型にすることができる。尚、本実施例の構成は高精細撮影モードに適用してもよい。
【００８５】
次に、本発明の第５実施例について図面を参照して説明する。
【００８６】
本実施例では、図９に示すように、ＣＣＤ１２１、１２２を図９の紙面内方向で光軸１０１、１０２に対しそれぞれ垂直な方向に移動させるようにした。ＣＣＤ１２１、１２２に取り付けられたアクチュエータ９０１、９０２は、図９の矢印の方向にＣＣＤ１２１、１２２を移動させることによって、画面を水平方向にずらし、この結果、図６で説明したのと同じ原理で、立体撮影モード時に画角即ち輻輳角を調整することが可能である。このアクチュエータ９０１、９０２に小型で高精度な積層型圧電素子を使用すると、ＣＣＤ１２１、１２２を移動させるための機構が簡素化でき、装置全体を簡単に構成できる。尚、本実施例の構成は高精細撮影モードに適用してもよい。
【００８７】
また、本実施例では、アクチュエータ９０１、９０２からの出力信号が供給されるずれ検出回路９１０と、ずれ検出回路９１０からの出力信号が供給されるコントローラ９１１とが設けられている。ずれ検出回路９１０はＣＣＤ１２１、１２２で得られた画像のずれを電子的に検出し、コントローラ９１１はこの検出値に基づいてＣＣＤ１２１、１２２の位置を修正するように動作する。従って、図９の構成をとることで、常にＣＣＤ１２１、１２２の位置関係を適正に保つことができ、高精度の画像を得ることができる。これに対して、第１〜第４実施例では、ＣＣＤ１２１、１２２の１つの画素が数μｍという微小なサイズであるため、製造時に行うＣＣＤ１２１、１２２の位置関係の調整作業に時間がかかり、また切替光学ユニット１２０が多少でもずれると図５の位置関係が成立せずに却って画質が低下する。そこで、第１〜第４実施例でも本実施例のようなずれ検出回路やコントローラを設けてもよい。尚、コントローラ９１１にはオフセット値が入力できるようになっており、図５のような１画素ずれた関係にするならば「１」を入力し、従来のように半ピッチずらすならば「０．５」を入力し、同一カラーフィルタを利用してダイナミックレンジの拡大を行うならば「０」を入力する。
【００８８】
また、上述した素通しガラス部２０１とビームスプリッタ２０２との切替えによって生ずる光軸および光路長の変化の補正と、輻輳角の制御とを例えばアクチュエータ９０１、９０２で同時に行ってもよい。このようにすると、駆動機構を共通にすることができて、安価で小型の撮像装置を得ることができる。また、アクチュエータ９０１、９０２の代わりに、対物レンズ１１１、１１２や切替光学ユニット１２０等の同一部材の移動または状態の変化によって、光軸および光路長の変化の補正と輻輳角の制御とを同時に行ってもよい。
【００８９】
本実施例において、ずれ検出回路９１０は、原理的に、同一な被写体を同一な瞳で得た映像信号のずれを検出するだけなので、簡単な回路構成で充分な精度を得ることができる。このように図９の構成には、アクチュエータ９０１、９０２、ずれ検出回路９１０およびコントローラ９１１を設けることで、ごく一般的に家庭用カムコーダとして量産・流通されている低コストな撮像素子や駆動回路を使用することができる。さらに、切替光学ユニット１２０の取り付け時のずれや切替時のがたつきがあっても、常に適正な画素位置関係を保つことができる。しかも、高精細撮影モードの処理方式を変化させることも可能である。
【００９０】
次に、ＣＣＤ１２１、１２２の画素の位置関係の修正・変更を、切替光学ユニット１２０で行う本発明の第６実施例について図面を参照して説明する。
【００９１】
図１０において、切替光学ユニット１２０は、上下方向（図１０の紙面に垂直な方向）および水平方向に移動可能にガイド機構１００１に支持されている。また、ガイド機構１００１は、水平方向の光線２１０の光軸に沿って移動可能にアクチュエータ１００２、１００３に結合されている。本実施例では、アクチュエータ１００２、１００３は積層型圧電素子である。高精細撮影モードにおいて、アクチュエータ１００２、１００３が伸縮すると、ガイド機構１００１の水平方向への移動に伴って切替光学ユニット１２０が水平方向に移動し、光線２１０をビームスプリッタ２０２で２分割した一方の光線２１１が平行移動する。このとき、光線２１０を２分割した他方の光線２１２は移動しないため、ＣＣＤ１２２の映像だけが画面水平方向に移動し、この結果それぞれの画素の位置関係を修正・変更することができる。この方法によっても、図９で説明したのと同じ効果を得ることができ、且つ放熱があり配線が多く電気的に敏感なＣＣＤ１２１、１２２を移動させる必要がないため量産時のコストを下げられる。
【００９２】
本実施例の撮像装置では、切替光学ユニット１２０の位置を変化させたが、ＣＣＤ１２１、１２２の相対的な位置および切替光学ユニット１２０の位置の両方を変化させることによって、ＣＣＤ１２１、１２２の撮像面に結像される画像の位置を変化させ、この画像の位置に応じて信号処理方式を変化させることができるように構成してもよい。このようにしても、使用者が高画質化処理の種類を選択することができるようになる。
【００９３】
次に、切替光学ユニットの構成を特徴とする本発明の第７〜１２実施例について説明する。まず、本発明の第７実施例について図面を参照して説明する。
【００９４】
図１１に、本発明の第７実施例の撮像装置の立体撮影モードにおける概略構成を示す。図２に示したような切替光学ユニット１２０は１つの光線を分割する機能と複数の光線を独立に伝達する機能とを有していればよく、必ずしも素通しガラス部２０１の光路長をビームスプリッタ２０２の光路長と同じにする必要はない。そこで、本実施例の切替光学ユニットでは素通しガラス部２０１を設けず、素通しガラス部２０１の部分を空間２０１ａとした。この場合、実際に切替光学ユニットはビームスプリッタ２０２だけになり、高精細撮影モードのときは切替光学ユニットを挿入し、立体撮影モードのときは切替光学ユニットを取り外すようにしてもよい。また、この装置はフォーカス調整が可能なものであり、対物レンズ１１１、１１２または第２群レンズ１１６、１１７が光軸１０１、１０２方向に移動する。
【００９５】
図１１では、ＣＣＤ１２１、１２２の位置と、対物レンズ１１１、１１２および第２群レンズ１１６、１１７の位置とが、高精細撮影モードで最適な位置であるものとして示している。立体撮影モードの場合、光学ユニット１００とＣＣＤ１２１、１２２との間が単なる空間２０１ａであるため、焦点の位置はそれぞれ１１Ａ、１１Ｂに示すような方向および長さだけシフトしてしまう。そこで、本装置では、ＣＣＤ１２１、１２２の撮像面上に焦点が合うように対物レンズ１１１、１１２または第２群レンズ１１６、１１７を光軸方向に移動させて再調整する。この調整量は、切替光学ユニットの屈折率と光路長から予め求めた長さを記憶しておき、撮影モードを切り替えたときにその記憶しておいた値を用いて修正する。また、オートフォーカス機能を利用して、撮影モード切替時にオートフォーカスを再起動してもよい。この場合、フォーカスレンズの駆動方向は、立体撮影モードから高精細撮影モードに変わるときは焦点が前、高精細撮影モードから立体撮影モードに変わるときは焦点が後ろとその原理から予め予測できるので、この方向にレンズを駆動していくとより高速に合焦させることができる。本実施例においては、焦点合わせのための機構をそのまま利用するため焦点再調整のためのコストアップはなく、切替光学ユニットの上部を設けなくてすむため、切替光学ユニットのコストを低く抑えることができる。
【００９６】
次に、本発明の第８実施例について図面を参照して説明する。
【００９７】
図１２は、本実施例により、切替光学ユニットの上部をプリズム型全反射ミラー１２０１に置き換えた場合の立体撮影モードでの動作を示す。プリズム型全反射ミラー１２０１は、例えば上下２つの三角プリズム１２０１ａ、１２０１ｂがミラーコーティング面１２０１ｃを挟んで結合されることにより構成されている。２本の光線１２０５、１２０６は、対物レンズ１１１、１１２および全反射ミラー１１８、１１９等を経てプリズム型全反射ミラー１２０１に達し、ミラーコーティング面１２０１ｃでそれぞれ反射してＣＣＤ１２１、１２２の撮像面上で結像する。この装置においては、光線１２０５、１２０６がそれぞれ２回ミラー反射するため、撮像画像の反転処理を行う必要がない。
【００９８】
次に、本発明の第９実施例について図面を参照して説明する。
【００９９】
図１３は、本実施例により、切替光学ユニットの上部を平板型両面ミラー１３０１に置き換えた場合の立体撮影モードでの動作を示す。なお、図１３において、光学ローパスフィルタ１４１、１４２の図示を省略した。両面ミラー１３０１は、例えば平板基板の両面に全反射するミラーコーティング面１３０１ａ、１３０１ｂが形成されたものである。対物レンズ１１１（図１２参照）側から入射した光線１３０２と対物レンズ１１２（図１２参照）側から入射した光線１３０３とは、両面ミラー１３０１のミラーコーティング面１３０１ａ、１３０１ｂでそれぞれ全反射しＣＣＤ１２１、１２２にそれぞれ照射し結像する。この場合も第８実施例と同様に撮像画像の左右反転処理を行う必要がない。図１３のミラーコーティング面１３０１ｂの位置は図３のハーフミラー反射面の位置と一致するように設けられており、光線１３０２は図に破線で示した高精細撮影モードでの光線１０３に対して１３Ａで示すだけ僅かにずれる。それは両面ミラー１３０１の厚さに起因するもので、このずれの修正については後述する。本実施例では、プリズムの代わりにミラーを用いたことで安価に構成することができ、且つプリズムによる光量減衰や収差の発生をなくすことができる。
【０１００】
次に、本発明の第１０実施例について図面を参照して説明する。
【０１０１】
本実施例は、図１４に示すように、高精細撮影モードにおいて切替光学ユニットのビームスプリッタを平板ハーフミラー１４０１に置き換えたものである。なお、図１４において、光学ローパスフィルタ１４１、１４２の図示を省略した。平板ハーフミラー１４０１は、ガラス平板の片面にハーフミラー面を形成したもので、入射光線２１０が反射光２１１と透過光２１２′とに分配される。しかし、ガラス平板を用いたハーフミラー１４０１では図１３で説明したようにガラスの厚みにより透過光２１２′が光線２１０の延長線と１４Ａで示す長さだけずれる。また透過光２１２′の光路長はガラスの屈折率の影響で１４Ｂで示す長さだけ変化する。しかし、図１１で示したな光路長の変化を補正することができる撮像装置においては、高精細撮影モードと立体撮影モードとを切り替えた後、合焦調整をし直すことで、２つのＣＣＤ１２１、１２２を共に適切な位置関係に修正することができる。
【０１０２】
また、画面平行方向のずれ１４Ａはガラスの厚みと屈折率とにより、図１３のずれ１３Ａは両面ミラー１３０１の厚みから求められるので、第５実施例で示したような方法で、撮影モード切替時に例えば図５のような画素位置関係になるように修正するとよい。また、高精細撮影モードの方がより正確な画素位置関係が要求されるので、ＣＣＤ１２１、１２２を高精細撮影モードにおいて最適な位置関係に予め固定しておけばよい。この方式は、切替光学ユニットに安価な平板ハーフミラー１４０１を使用しているため、低コストで製造できる。
【０１０３】
次に、本発明の第１１実施例について図面を参照して説明する。
【０１０４】
図１５、図１６に、本実施例により、電子的に光路を切り替える場合の構成・動作を示す。図１５、図１６において、１５０１は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１５０２は紙面に垂直な方向の偏光成分だけを透過する偏光フィルタ、１５０３は液晶パネル、１５０４は液晶パネル１５０３のドライブ回路である。偏光ビームスプリッタ１５０１は、その反射面で紙面に垂直な偏光成分だけを反射し、紙面に沿った方向の偏光成分だけを透過させる。液晶パネル１５０３は、ドライブ回路１５０４の制御によって透過させる偏光成分を変化させることができる。
【０１０５】
本実施例の立体撮影モードでの動作を図１５に基づき説明する。対物レンズ１１１から入射する入射光１５１０は紙面に垂直な方向の偏光成分だけが偏光フィルタ１５０２を通過し、ＰＢＳ１５０１で反射され、ＣＣＤ１２１上で結像する。この立体撮影モードでは、液晶パネル１５０３は紙面に垂直な偏光成分だけを透過するように制御されており、対物レンズ１１２から入射する入射光１５１１は、紙面に垂直な方向の偏光成分だけが液晶パネル１５０３を通過し、ＰＢＳ１５０１で反射され、ＣＣＤ１２２上で結像する。このように液晶パネル１５０３の偏光方向をドライブ回路１５０４の制御により偏光フィルタ１５０２の偏光方向と一致させることで、入射光線１５１０、１５１１は図１２の第８実施例とほぼ同様な経路を通り、立体撮影が可能になる。
【０１０６】
本実施例の高精細撮影モードでの動作を図１６に基づき説明する。このとき、液晶パネル１５０３の偏光方向を紙面に対してほぼ４５度傾けるようにドライブ回路１５０４で制御する。そして、絞り１１４を完全に閉め、対物レンズ１１１側からの入射を阻止する。対物レンズ１１２から入射する光線１６０１は、液晶パネル１５０３で紙面と４５度傾きを持った偏光成分のみがＰＢＳ１５０１に入射する。ＰＢＳ１５０１はその偏光成分の内、紙面に垂直な偏光成分を透過させ、紙面に沿った方向の偏光成分を反射させるので、ＣＣＤ１２１、１２２には液晶パネル１５０３を通過した光線がほぼ均等に入射する。そして、２つのＣＣＤＤ１２１、１２２は例えば図５に示したような画素位置関係になっているので、高精細な撮影ができる。本実施例の装置によると、切替光学ユニットを偏光フィルタ、ＰＢＳおよび液晶パネルで構成することによって、スライド機構等の可動部をもたず、電気信号だけで立体撮影モードと高精細撮影モードとを切り替えることができるので、装置の組み立てが容易になり、また切替の応答時間が短くなる。
【０１０７】
次に、対物レンズから入射した光線が、複数のレンズに共通のレンズ系を経た後に対応する複数のＣＣＤにそれぞれ独立に導かれるように構成した本発明の第１２実施例について図面を参照して説明する。
【０１０８】
本実施例は、図１７に示すように、第２群レンズを共通化したものであり、１１８、１１９は全反射ミラー、１７０２は紙面に垂直な偏光成分だけを透過する偏光フィルタ、１７０３は紙面に平行な偏光成分だけを透過する偏光フィルタ、１７０４、１７０６は図１５のＰＢＳ１５０１と同様の特性を有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１７０５は第２群レンズ、１７０７はπセル等の偏光を回転させることができるフィルタ、１７０８はフィルタ１７０７のドライブ回路である。
【０１０９】
本実施例で立体撮影モードの場合、フィルタ１７０７は偏光を回転させないように制御されている。右側の対物レンズ１１１から入射した光線１７１０は、全反射ミラー１１８で反射し、偏光フィルタ１７０２で紙面に垂直な偏光成分だけが透過される。さらに光線１７１０はＰＢＳ１７０４で反射され、フィルタ１７０７と第２群レンズ１７０５を通りＰＳＢ１７０６で反射されＣＣＤ１２１に導かれる。また、左側の対物レンズ１１２から入射した光線１７１１は、偏光フィルタ１７０３で紙面に平行な偏光成分だけが抽出され、ＰＢＳ１７０４、フィルタ１７０７、第２群レンズ１７０５、ＰＢＳ１７０６を図面上直線的に通過しＣＣＤ１２２に達する。このように導かれることによって、対物レンズ１１２から入射した光線１７１０、１７１１はＣＣＤ１２１、１２２でそれぞれ光電変換され、立体映像の信号が得られる。
【０１１０】
また、本実施例で高精細撮影モードの場合、フィルタ１７０７は偏光を４５度回転させるように制御されている。また、絞り１１４は完全に閉じ、対物レンズ１１１からの入射光１７１０は遮断される。対物レンズ１１２から入射した光線１７１１は、偏光フィルタ１７０３で紙面に平行な偏光成分が抽出され、ＰＢＳ１７０４を通過し、フィルタ１７０７で偏光角が４５度回転させられる。この光線は第２群レンズ１７０５を通過した後、ＰＢＳ１７０６でほぼ均等に分配され、ＣＣＤ１２１、１２２にそれぞれ結像する。このＣＣＤ１２１、１２２を例えば図５のような位置関係に配置しておけば、解像力の高い高精細な映像が得られる。
【０１１１】
ここで、本実施例の撮像装置の焦点距離およびフォーカス調整は、主に第２群レンズ１７０５で行う。一般に立体撮影では左右レンズの焦点距離およびフォーカス状態が異なっていると立体感が得られにくいということが知られている。それに対して、この装置では、共通した第２群レンズで焦点距離およびフォーカス状態を調整するので、左右画像においてこれらレンズ条件の差異が生じない。つまり、複数の画像の撮像条件が同一になり、より立体感がある或いはより高精細な画像を得ることができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、立体画像および高精細な平面画像を第１の手段と第２の手段とを切り替えることによって得ることができる。しかも、従来のように平面画像を得るために輻輳角を正確に制御したりレンズを高精度に駆動する必要がなく、また、複雑で消費電力の大きい相関演算部や画像合成回路を必要としないので簡単な回路で構成することができる。さらに、平面画像撮影時においては信号処理がレンズの製造上のばらつきや収差特性の違いによる影響を原理的に受けないので、常に画面の総ての場所で高精細な平面画像を得ることができる。従って、きわめて性能のよい立体撮影と平面撮影の両方を小型軽量かつ安価な１台の撮像装置で行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例で用いる切替光学ユニットの詳細な斜視図である。
【図３】図１の撮像装置の高精細撮影モードでの動作について説明するための図である。
【図４】図１の撮像装置において、輻輳角θを説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例で用いる２つのＣＣＤの位置関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図９】本発明の第５実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１０】本発明の第６実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１１】本発明の第７実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１２】本発明の第８実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１３】本発明の第９実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１４】本発明の第１０実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１５】本発明の第１１実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１６】本発明の第１１実施例の撮像装置について説明するための図である。
【図１７】本発明の第１２実施例の撮像装置について説明するための図である。
【符号の説明】
１００  光学ユニット
１０１、１０２  光線
１１１、１１２  対物レンズ
１１４、１１５  絞り
１１６、１１７  第２群レンズ
１１８、１１９  全反射ミラー
１２０  切替光学ユニット
１２１、１２２  ＣＣＤ
１３６、１３７  画像左右反転処理回路
１３１、１３２  映像信号処理回路
１３３、１３４  規格ビデオ信号
１３５  画質映像信号処理回路
１４１〜１４４  光学ローパスフィルタ
２０１  素通しガラス部
２０２  ビームスプリッタ
２１０、２１１、２１２  光線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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