(57)【要約】【課題】クロストークのない高品位な立体画像を撮影することができる立体撮影装置を提供する。【解決手段】左右の光路４、５を有する第１の光学系と、左右の光路４、５から入射した光を撮像素子２００に導く第２の光学系と、左右の光路内にそれぞれ配置され、撮像素子２００により左右の視差画像が交互に撮影されるように光通過状態と遮光状態とに切り換え動作する左右のシャッタ１０２、１０５と、装置本体内の温度を検出する温度検出手段１３３と、この温度検出手段１３３の検出結果に応じてシャッタを駆動する駆動信号を生成するシャッタ制御手段１２３とを有する。【選択図】  図１
2004233600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の光路を有する第１の光学系と、
前記左右の光路から入射した光を撮像素子に導く第２の光学系と、
前記左右の光路内にそれぞれ配置され、前記撮像素子により左右の視差画像が交互に撮影されるように光通過状態と遮光状態とに切り換え動作する左右のシャッタと、
装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の検出結果に応じて前記シャッタを駆動する駆動信号を生成するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする立体撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮影装置に関し、特に立体観察が可能な左右視差画像を撮影する立体撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、種々の立体画像表示装置が提案されている。例えば、左右の視差画像をモニタ上に表示して、これを液晶シャッタメガネをかけた観察者が見る方式の立体画像表示装置が提案されている。
【０００３】
液晶シャッタメガネの左右２個の液晶シャッタは、視差画像の画像信号と同期して交互に作動する。すなわち、モニタ上に右眼用の画像が表示されている間は右眼用の液晶シャッタが透過状態に、左眼用の液晶シャッタが不透過状態になり、モニタ上に左眼用の画像が表示されている間は右眼用の液晶シャッタが不透過状態に、左眼用の液晶シャッタが透過状態となる。
【０００４】
これにより、モニタ上には右眼用の画像と左眼用の画像とが交互に表示されても、観察者は右眼で右眼用の画像を、また左眼で左眼用の画像を観察し、奥行きのある立体画像を観察することができる。
【０００５】
また、近年、頭部搭載型やメガネ型のディスプレイ、いわゆるヘッドマウンテッドディスプレイが提案されている。このヘッドマウントディスプレイでも同様に、右眼用の画像を右眼で、左眼用の画像を左眼で見えるように選択的に画像を表示させることで、観察者に立体画像を観察させるものがある。
【０００６】
また、液晶ディスプレイに、所定のピッチのレンチキュラーシートや開口部と非開口部を所定のパターンで形成したマスクを組み合わせることで、液晶ディスプレイからの光に指向性を与え、この指向性と液晶ディスプレイに表示させる画像パターンとをマッチさせることで、右眼で右眼用の画像を、また左眼で左眼用の画像を観察させ、観察者に立体画像が観察させるものがある。
【０００７】
従来、これらの表示画像は、２本のレンズを有している２眼式のカメラによって撮影されるのが一般的である。
【０００８】
また、２本のレンズを必要としない立体撮影装置もある（例えば、特許文献１参照）。これは、２枚の液晶シャッタと全反射ミラーとハーフミラーとを有することで、１本のレンズを通して左右の視差画像を交互に撮像させるものである。
【０００９】
一方、上記２眼式のカメラにしても、左右画像を時分割で取り込むレンズにしても、左右画像の視差を撮影時に調整すること、いわゆる輻輳調整が必要であるが、従来はこれを手動で行うのが一般的である。
【００１０】
【特許文献１】
特公平８−２７４９９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２眼式カメラは、右眼画像撮影用のレンズと左眼画像撮影用のレンズとを有しているため、２本のレンズ間で製造誤差等による性能差、例えば倍率および光軸のずれ、色味、明るさ、ディストーション、像面の倒れ等があると、立体画像の観察者に疲れを感じさせたり、適切な融像ができなかったりする。このため、両方のレンズの性能を合わせ込むために、部品精度を高くする必要が生じたり、部品精度だけで性能が出ない場合の調整が必要になったり、さらには性能差を吸収するための画像の電気的な補正等、特別な手段を講じたりする必要がある。
【００１２】
また、ズームレンズの場合は、ズーミング時にこれらの性能を合わせ込んだ状態で左右２本のレンズの変倍動作を連動させる必要があり、コストが高く、製造に手間もかかり量産性に乏しい。
【００１３】
さらに、２眼式カメラで撮影した画像を観察するためには、そのままでは２台のモニタが必要になり、実用性に乏しい。
【００１４】
また、これらの２つの画像を記録する場合、２つの画像信号を同期させた状態で記録することが必要となり、このための特別な記録装置が必要になる。
【００１５】
また、これを避けるために２つの画像信号を１つの画像信号に変換することが考えられるが、このためには左右の視差画像を交互に表示し、記録するための特別なコンバータが必要である。
【００１６】
したがって、２眼式カメラは、通常の１眼式カメラに比べ、カメラ自体も大きく、また全体のシステムも、上述したように特別の装置を要するため、非常に大きく、また高価なものとなり、機動性に乏しく、広く普及させることを困難にしている。
【００１７】
一方、特許文献１で提案されているカメラでは、左右の光路にそれぞれ配置された２枚の液晶シャッタと全反射ミラーとハーフミラーとを有することで、１本のレンズを通して左右の視差画像を交互に撮影させており、２本のレンズを必要としない。
【００１８】
しかし、このカメラでは、左右の視差画像の光路をハーフミラーで結合してレンズに導いているために、ハーフミラーで透過又は反射してレンズに像が入射する際に光量が半分以下になってしまうという欠点がある。また、このカメラの構成では、原理的に左右の視差画像の光路長が異なり、左右の画像間で倍率差が生じてしまう。
【００１９】
さらに、左右のシャッタの立ち上がり特性が温度によって変化する場合、いわゆるクロストークが生じてしまい、撮影した画像を観察する際に疲労の原因になったり、融像できずに立体視できなくなったりするという問題がある。
【００２０】
クロストークが発生する仕組みをもう少し詳しく説明する。このクロストークは、左右の視差画像を撮像するときに、左（右）の画像に右（左）の画像が重畳されることをいう。このクロストークが発生する原因として、特許文献１においては、液晶シャッタによる遮光が完全でないことによって生じる漏れ光が原因になる場合と、液晶シャッタの立ち上がり特性が原因になる場合とがある。
【００２１】
前者の場合は、偏光フィルタの特性によるもので、偏光フィルタの偏光度と入側と出側の直交アライメントの精度により生じる。また、後者の場合は、液晶シャッタが透過状態から不透過状態、又は不透過状態から透過状態に移行する時間が０ではないために、液晶シャッタの駆動タイミングによっては左右両方の液晶シャッタが透過状態となることにより生じる。
【００２２】
また、常温においては問題なくとも、温度が変化することでクロストークが悪化する場合がある。液晶シャッタは低温で応答性が悪くなることが知られており、これにより、液晶シャッタの応答時間（透過状態および不透過状態間での変化時間）が長くなることでクロストークが生じてしまうという問題点がある。
【００２３】
そこで、本発明は、上記説明した問題点に鑑みて、クロストークのない高品位な立体画像を撮影することができる立体撮影装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の立体撮影装置は、左右の光路を有する第１の光学系と、左右の光路から入射した光を撮像素子に導く第２の光学系と、左右の光路内にそれぞれ配置され、撮像素子により左右の視差画像が交互に撮影されるように光通過状態と遮光状態とに切り換え動作する左右のシャッタと、装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出結果に応じてシャッタを駆動する駆動信号を生成するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施形態である立体撮影カメラの構成とその動作について説明する。図１は、立体撮影カメラの構成を示す図である。
【００２６】
同図において、１は所定のフォーマットで規格化された交換レンズユニットであり、撮影光学系１００と、液晶制御回路（シャッタ制御手段）１２３と、温度検出部（温度検出手段）１３３と、ＩＧドライバ１２４と、モータドライバ１２５、１２６、１３０と、これらを制御するレンズマイコン１２７と、画像入力端子１２８と、上記所定のフォーマットで規格化された不図示のレンズマウントと、不図示の接点ブロックとを備えている。
【００２７】
温度検出部１３３は、感温抵抗又はサーミスタを使用して後述する液晶シャッタ１０２、１０５の温度又は液晶シャッタ１０２、１０５の近傍の温度を検出する。なお、交換レンズユニット１内の任意の位置における温度でも上記温度と大きく変わらないため、交換レンズユニット１内の任意の位置での温度を検出してもよい。
【００２８】
２はカメラ本体であり、上記所定のフォーマットで規格化された不図示のカメラマウントと、不図示の接点ブロックとを備えている。
【００２９】
レンズマウントとカメラマウントはメカ的に係合して、交換レンズユニット１をカメラ本体２に着脱可能に装着させるものである。
【００３０】
交換レンズユニット１の接点ブロックとカメラ本体２の接点ブロックは、レンズマウントとカメラマウントとの係合に伴って互いに接触し、矢印７に相当する動作、すなわちレンズマイコン１２７とカメラマイコン２０８との間で所定のデータの通信を所定のフォーマットにしたがって行う。また、これら接点ブロックを介してカメラ本体２から交換レンズユニット１への電力供給も行われる。
【００３１】
撮影光学系１００は、右側と左側に分かれて配置された右側対物光学系（第１の光学系）１００Ｒと左側対物光学系（第１の光学系）１００Ｌとを有する。これら対物光学系１００Ｒ、１００Ｌには、所定の軸周りに回動可能な反射ミラー１０７、１１２と、１枚もしくは複数枚のレンズからなる負屈折の第１レンズ群１０８、１１３を有して構成されている。
【００３２】
また、左右の対物光学系１００Ｒ、１００Ｌの間には、反射面１０９、１１１を有する合成プリズム（光軸合成素子）１１０が配置されている。合成プリズム１１０の後方（像面側）には、絞り１１４、１枚もしくは複数枚のレンズからなる負屈折のフォーカシングレンズ群１１５が配置されている。
【００３３】
反射ミラー１０７、１１２は、不図示の駆動ユニットによってこの配置角度が自動的に調節される。なお、駆動ユニットは、ＤＣモータやステップモータ等の駆動源を有する。また、反射ミラー１０７、１１２の配置角度はエンコーダ等の検出器を通じて検出される。
【００３４】
ここで、両対物光学系１００Ｒ、１００Ｌから合成プリズム１１０に導かれる左右の光束の光軸４、５は本来、略同一平面内にあり、無限遠点を含む所定の位置で略交差する。すなわち、輻輳する。前述したように、反射ミラー１０７、１１２は所定の回転軸周り（図１の矢印１３、１５）に回動可能であり、これらを互いに同期回動させることにより輻輳する位置を、つまりは輻輳角を変化させることができる。このように輻輳位置又は輻輳角を可変とすることにより、被写体距離に応じた自然な立体画像を撮影することが可能となる。
【００３５】
本実施形態において、反射ミラー１０７、１１２の回転軸はそれぞれ、光軸４、５と反射ミラー１０７、１１２が交わる点の近傍を通り紙面垂直方向（撮影画面の上下方向）に延びている。
【００３６】
また、上述したエンコーダ等の検出器により反射ミラー１０７、１１２の配置角度を検出することで、レンズ前面から左右画像の光軸４、５が交差する点までの距離（以下、輻輳距離という）をレンズマイコン１２７にて求めることができる。
【００３７】
さらに、フォーカシングレンズ群１１５の後方には、それぞれ１枚もしくは複数枚のレンズからなる正屈折のバリエータレンズ群１１６とコンペンセータレンズ群１１７とフランジバック調整レンズ群１１９とが配置され、さらにその後方には、１枚もしくは複数枚のレンズからなる負屈折の固定レンズ群１３２が配置されている。ここで、絞り１１４から固定レンズ１３２が、左右光路に共通の光学系（第２の光学系）を構成している。
【００３８】
このような撮影光学系１００において、左右の反射ミラー１０７、１１２に入射した撮影光束は、これら反射ミラー１０７、１１２によって合成プリズム１１０側に曲げられ、さらに合成プリズム１１０の反射面１０９、１１１によって互いに光軸６が一致するように後方に曲げられて、絞り１１４を通り後方に射出される。
【００３９】
なお、撮影光学系１００におけるレンズ群（１０８、１１３、１１５、１１６、１１７、１１９、１３２）の数やパワー（正屈折および負屈折）については、上記構成に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００４０】
本実施形態では、絞り１１４を物体側に配置することで、左右の対物光学系１００Ｒ、１００Ｌにおける有効光束を小さくし、これら対物光学系１００Ｒ、１００Ｌのコンパクト化を図っている。
【００４１】
絞り１１４から射出された光束は、フォーカシングレンズ群１１５、バリエータレンズ群１１６、コンペンセータレンズ群１１７、フランジバック調整レンズ群１１９および固定レンズ群１３２を通過して、後述する３板式撮像部２００の方向に導光される。
【００４２】
また、第１レンズ群１０８、１１３と合成プリズム１１０との間には、シャッタ機能を有する液晶素子（液晶シャッタ）１０２、１０５が配置されている。これら液晶素子１０２、１０５のガラス面には、反射防止のためのコーティング加工が施されている。また、液晶素子１０２、１０５の入射面側および射出面側には、偏光板１０１、１０３、１０４、１０６が配置されている。
【００４３】
偏光板１０１、１０３、１０４、１０６と液晶素子１０２、１０５とを組み合わせて、液晶素子１０２、１０５に交互に所定の電界をかけることにより、両対物光学系１００Ｒ、１００Ｌに入射した光束が交互に合成プリズム１１０の反射面１０９、１１１に入射する。これにより、３板式撮像部２００にも、両対物光学系１００Ｒ、１００Ｌに入射した光束が交互に導かれる。
【００４４】
液晶素子１０２、１０５としては、強誘電性液晶（ＦＬＣ）、ツイストネマチック（ＴＮ）液晶、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）液晶等を使用することができる。また、偏光板１０１、１０３、１０４、１０６は液晶素子１０２、１０５に接着等で固定してもよいし、液晶素子１０２、１０５とは別途配置してもよい。
【００４５】
本実施形態では、光軸４、５と反射ミラー１０７、１１２の反射面との交点の間隔（以下、基線長）は、例えば、人間の瞳間隔に相当する間隔（例えば、６０ｍｍから８０ｍｍの間）内に設定されている。これは、自然な立体画像を撮影するための配慮である。但し、基線長はこれ以外の長さを有していてもよい。また、本実施形態では、図示しないＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタが撮影光学系１００内に配置されている。
【００４６】
８は被写体距離検出器であり、本実施形態では三角測距により被写体距離を測定するものを用いている。
【００４７】
ここで、図２を用いてその測定原理について説明する。被写体距離検出器８は投光レンズおよび受光レンズと、ＩＲＥＤからなる発光部と、受光素子をライン状に複数配列したラインセンサからなる受光部と、このラインセンサからの出力を受けて被写体距離Ｌを算出する不図示の演算部とを有する。
【００４８】
ＩＲＥＤから発光された光は被写体に反射して、受光レンズＬと受光レンズＲで集光されて、ラインセンサＬとラインセンサＲ上に結像する。このとき、各ラインセンサ上での受光位置の差（Ｘｌ−Ｘｒ）を求めることで受光レンズＬ、Ｒの焦点距離ｆｊと受光レンズＬ、Ｒの間隔Ｂから、演算部において被写体距離Ｌを求めることができる。
【００４９】
本実施形態においては、被写体距離情報は三角測距により算出するものとしたが、撮影光学系１００の各レンズ群の位置情報から被写体距離情報を求めるようにしてもよい。
【００５０】
また、図１において、１２０は絞り１１４を駆動するＩＧメータであり、１２１はバリエータレンズ群１１６およびコンペンセータレンズ群１１７を光軸６の方向にカム駆動するカム環１１８を回転させるＤＣモータである。また、１３１はフォーカシングレンズ群１１５を光軸６の方向に駆動するＤＣモータである。また、１２２はフランジバック調整レンズ群１１９を光軸６の方向に駆動するステップモータである。
【００５１】
これらＩＧメータ１２０およびモータ１２１、１２２、１３１にはそれぞれ、ＩＧドライバ１２４、モータドライバ１２５、１２６、１３０がそれぞれ接続されている。
【００５２】
このように構成される交換レンズユニット１において、ズーミングに際してレンズ群１１６、１１７は、レンズマイコン１２７の制御によりモータドライバ１２５を介してモータ１２１を駆動してカム環１１８を回転させることにより、所定の位置関係をもって駆動される。
【００５３】
なお、レンズ群１１６、１１７の光軸６の方向の位置検出は、カム環１１８を駆動するモータ１２１の回転角度を検出する回転可変抵抗式のエンコーダによる。このエンコーダにより、交換レンズユニット１の焦点距離をレンズマイコン１２７内で求めることができる。
【００５４】
また、ステップモータ１２２は、温度変化に伴うフランジバック変動を補正するために図示しない温度センサからの出力に応じてフランジバック調整レンズ群１１９を駆動する。
【００５５】
このフランジバック調整レンズ群１１９の光軸６方向の位置は、ステップモータ１２２を駆動する駆動パルスを数え、位置換算することで求める。
【００５６】
また、このフランジバック調整レンズ群１１９は、オートフォーカスのためのいわゆるウォブリング機能を有しており、フォーカシングに際しては、フランジバック調整レンズ群１１９を光軸６方向に微小往復運動させて、後述する３板式撮像部２００からの画像信号の強弱を検出し、いわゆる山登り方式によってベストピント方向を得てその方向にフォーカシングレンズ群１１５をＤＣモータ１３１により駆動する。
【００５７】
なお、フォーカシングレンズ群１１５の光軸方向の位置検出は、ＤＣモータ１３１に噛み合う不図示の減速ギア列に係合した、回転可変抵抗式のエンコーダによる。これは、モータ１３１の回転角度に応じた量を出力するものである。
【００５８】
但し、各レンズ群の位置検出は、特に上記方式に限定するものではなく、可変抵抗式、静電容量式およびＰＳＤやＩＲＥＤ等を用いた光学式の位置検出方式のいずれを用いてもよい。
【００５９】
また、レンズ群１１６、１１７の駆動方法も上記のものに限定するものではなく、カム筒１１８を使用せずにレンズ群１１６、１１７を個々にモータ駆動してもよい。
【００６０】
さらに、各レンズ群の駆動源としてはステップモータやＤＣモータに限られるものではなく、ＤＣモータ以外の電磁式モータや、振動型モータ等の固体モータや、静電式モータ等であってもよい。
【００６１】
本実施形態の交換レンズユニット１は、インナーフォーカスズームタイプのレンズであり、基本的に、被写体距離が一定であれば、ズーム時にレンズ群１１６、１１７のみを駆動し、フォーカスレンズ群１１５は駆動しない。
【００６２】
但し、ズームタイプは特にこれに限定するものでなく、ズーム時に所定のレンズ群が協調して駆動される電子ズームを行ういわゆるリアフォーカスズームタイプでもよい。
【００６３】
以上のように交換レンズユニット１を構成することにより、それぞれ独立したレンズを２本必要とせず、１本のレンズで左右視差画像を撮像することを可能とすることができる。これにより、カメラ全体の小型化、ローコスト化を実現し、左右レンズの個体差による影響をなくすことができ、簡易な構成で品位の高い立体画像を撮影することができる。
【００６４】
また、レンズ光軸に対して、対称に反射ミラー１０７、１１２と液晶シャッタ１０２、１０５を配置したことで、左右の視差画像を撮像する撮像部２００から被写体までの光路長を等しくすることができる。したがって、左右の視差画像の倍率差をなくし、品位の高い立体画像を撮影することができる。
【００６５】
また、左右視差画像を１つの撮像部２００で撮像できるため、余計な電気回路を不要とし、カメラの小型化、ローコスト化を図ることができる。
【００６６】
さらに、交換レンズユニット１はカメラ本体２に対する交換レンズシステムの１つのレンズとして提案でき、カメラ本体２に立体画像を撮影するために特別な機能等を付加する必要がない。つまり、通常の２次元用のレンズも同じカメラ本体２を用いることができ、拡張性が高く、ユーザメリットが大きい。また、立体画像撮影用のレンズも焦点距離等のスペックの異なるものを同一のカメラ本体で複数使用することができる。
【００６７】
次に、カメラ本体２の構成について説明する。カメラ本体２は、３板式撮像部２００と、この３板式撮像部２００に設けられたＣＣＤ等の撮像素子２０１、２０２、２０３と対応して接続された増幅器２０４、２０５、２０６と、増幅器２０４、２０５、２０６と接続された信号処理回路２０７と、信号処理回路２０７と接続されたカメラマイコン２０８と、カメラマイコン２０８に接続されたズームスイッチ２１０と、画像出力端子２０９と、電子ビューファインダ（以下、ＥＶＦという）３とを備えている。
【００６８】
信号処理回路２０７は、カメラ信号処理回路２０７ａとＡＦ信号処理回路２０７ｂとを備えており、カメラ信号処理回路２０７ａの出力が画像信号として出力され、カメラマイコン２０８の出力が交換レンズユニット１のレンズマイコン１２７に供給される。
【００６９】
３板式撮像部２００では、不図示の第１〜第３プリズム（以下、色分離プリズムという）により、撮影光学系１００からの入射光が三原色に色分離され、三原色中の赤色の成分は撮像素子２０１上に、緑色の成分は撮像素子２０２上に、青色の成分は撮像素子２０３上にそれぞれ結像される。
【００７０】
各撮像素子２０１、２０２、２０３は、撮像素子上に結像した被写体像を光電変換し、その電気信号を対応する増幅器２０４、２０５、２０６に供給する。
【００７１】
増幅器２０４、２０５、２０６によりそれぞれ最適な信号レベルに増幅された電気信号は、カメラ信号処理回路２０７ａにより標準方式のテレビジョン信号に変換されて画像信号として出力されると共に、ＡＦ信号処理回路２０７ｂに供給される。
【００７２】
ＡＦ信号処理回路２０７ｂは、増幅器２０４、２０５、２０６からの三原色の信号を用いてＡＦ評価値信号を生成する。
【００７３】
カメラマイコン２０８は、予め記憶されたデータ読出プログラムを用いて、ＡＦ信号処理回路２０７ｂで生成されたＡＦ評価値信号を読み出してレンズマイコン１２７に転送する。
【００７４】
レンズマイコン１２７は、転送されたＡＦ評価値信号（又は／および被写体距離検出器８からの出力結果）に基づいてフォーカシングレンズ群１１５（又は／およびレンズ群１１９）を駆動制御してフォーカシングを行う。
【００７５】
次に、左右の視差画像が撮像部２００に撮像される動作について説明する。
【００７６】
カメラ本体２の画像出力端子２０９と交換レンズユニット１の画像入力端子１２８をケーブル１２９によって接続して、撮影画像を液晶制御回路１２３に入力する。なお、本実施形態での画像信号はＮＴＳＣ方式のインターレース信号である。したがって、１秒間に６０画像分の画像信号が出力される。なお、画像信号を、ＰＡＬ方式のインターレース信号とすることもできる。
【００７７】
これらの画像信号は垂直同期信号と水平同期信号によって同期がとられている。垂直同期信号は６０画像分の画像信号の頭に重畳されている。したがって、本実施形態では、図３、４に示すように、液晶制御回路１２３にて、入力画像信号から１／６０秒毎の垂直同期信号を分離する。
【００７８】
また、入力画像信号から奇数フィールドか偶数フィールドかを判別するための奇数／偶数信号を生成する。
【００７９】
奇数フィールドか偶数フィールドかの判別は、例えば、垂直同期信号が水平同期信号のエッジに対して一致している（奇数フィールド）か、水平同期周期に対して１／２周期遅れている（偶数フィールド）かで判断できる。
【００８０】
次に、この垂直同期信号と奇数／偶数信号からそれぞれ左眼用液晶駆動信号と右眼用液晶駆動信号を生成して出力する。
【００８１】
このとき、左眼用および右眼用の駆動信号は、図４に示すように、温度検出部１３３からの出力に応じて、液晶シャッタ１０２、１０５が不透過状態（遮光状態）から透過状態（光通過状態）に移行する際の立ち上がり時間（所定時間α）、透過状態から不透過状態に移行する際の立下り時間（所定時間β）だけ垂直同期信号に対してずれて出力される。すなわち、左眼用および右眼用の駆動信号が、垂直同期信号に対して先行するように出力される。
【００８２】
たとえば、図４において、右眼用液晶駆動信号の立ち上がり信号Ｒ２は、垂直同期信号Ｖ２よりαだけ早く発生する。ここで、垂直同期信号は１／６０秒のタイミングで発生するので、ひとつ前の垂直同期信号Ｖ１から、（１／６０秒―α）の時間後に立ち上がり信号Ｒ２を発生させればよい。なお、立下り信号（βのずれ）についても同様のやり方で信号を発生させればよい。
【００８３】
ここで、透過状態とは実質的に透過状態にあることをいい、この状態で最大の透過率となる。また、不透過状態とは実質的に不透過状態にあることをいい、この状態で最大の遮光率となる。
【００８４】
また、左眼用および右眼用の駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌは、図４に示す領域Ａおよび領域Ｂが同じ面積になるように設定される。これは、液晶シャッタ１０２、１０５に入力する電力が同じでないと、液晶が破壊されるおそれがあるためである。
【００８５】
さらに、駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌは、温度によって液晶シャッタ１０２、１０５の応答性が変化するため、応答性が悪くなる低温で通常（常温）よりも高く設定している。
【００８６】
本実施形態においては、液晶制御回路１２３に画像信号をケーブル１２９によって入力しているが、上述したレンズマイコン１２７とカメラマイコン２０８との間のデータ通信のなかで垂直同期信号情報や偶数／奇数フィールド情報を通信して使用してもよい。
【００８７】
左右の液晶駆動信号は、時分割で交互に撮像部２００に左右視差画像を撮像させるための駆動信号であり、一方の視差画像を撮像する際にはこの視差画像に対応する液晶シャッタ（１０２、１０５）を透過状態とし、他方の液晶シャッタを不透過状態とする。また、他方の視差画像を撮像する際にはこの視差画像に対応する液晶シャッタを透過状態とし、上記一方の液晶シャッタを不透過状態とする。
【００８８】
図４に示すように、液晶シャッタにおいて正電圧がかけられているときが不透過状態、負電圧がかけられているときが透過状態とすると、右眼用液晶シャッタ１０２が不透過状態の間は左眼用液晶シャッタ１０５が透過状態、右眼用液晶シャッタ１０２が透過状態の間は左眼用液晶シャッタ１０２が不透過状態になるように駆動信号が液晶シャッタ１０２、１０５に与えられる。
【００８９】
このように駆動することで、液晶シャッタ１０２が不透過状態の間は液晶シャッタ１０５を透過した光により形成される画像が撮像部２００で撮像され、液晶シャッタ１０５が不透過状態の間は液晶シャッタ１０２を透過した光により形成される画像が撮像部２００で撮像される。
【００９０】
このとき上述したように温度検出部１３３からの出力に応じて所定の時間α、βを変化させることで、温度変化に伴う液晶シャッタ１０２、１０５の応答特性の変化を考慮して液晶シャッタ１０２、１０５を駆動することができる。
【００９１】
具体的に説明すると、液晶シャッタ１０２、１０５は一般的に温度、駆動電圧によって応答特性が変化する。すなわち、液晶シャッタ１０２、１０５が透過状態から不透過状態に移行するまでの時間や、不透過状態から透過状態に移行するまでの時間が、温度や駆動電圧によって変化する。
【００９２】
ここで、図５（従来技術）のように、α、βの値を０とすると、図５の斜線領域に示すように、液晶シャッタが不透過状態でなければならないときに透過の状態が生じて、撮像部２００での電荷蓄積時間内（垂直同期信号の一周期内）に左右の液晶シャッタが両方とも透過状態となってしまう。
【００９３】
そこで、本実施形態のように温度に応じてα、β、Ｖｋ、Ｖｌの値を変更することで、左右の液晶シャッタがともに透過状態にならないようにする。すなわち、図４に示すように垂直同期信号が出力されたタイミングで、液晶シャッタ１０２、１０５のうち一方の液晶シャッタについて不透過状態から透過状態への移行が完了しており、他方の液晶シャッタについて透過状態から不透過状態への移行が完了しているように、シャッタ１０２、１０５の駆動制御を行う。
【００９４】
このように液晶シャッタ１０２、１０５の駆動制御を行うことで、液晶シャッタ１０２が不透過状態の間は液晶シャッタ１０５を透過した画像が撮像部２００で結像し、液晶シャッタ１０５が不透過状態の間は液晶シャッタ１０２を透過した画像が撮像部２００で結像する。
【００９５】
本実施形態では、偶数／奇数フィールド信号が情報としてあるため、奇数フィールドには左眼用の画像信号が、偶数フィールドには右眼用の画像信号が撮像される。
【００９６】
以上の動作により、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に１秒間に３０画像ずつ、計６０画像が撮像部２００で撮像される。
【００９７】
また、撮像部２００から読み出すタイミングもこれに同期しているため、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に画像信号として信号処理回路２０７より出力される。
【００９８】
なお、垂直同期分離の方法やフィールド検出の方法は、上述した方法に特に限定するものではない。
【００９９】
本実施形態では、奇数フィールドには左眼用の画像信号が、偶数フィールドには右眼用の画像信号が撮像されるものとしたが、奇数フィールドに右眼用の画像信号が、偶数フィールドに左眼用の画像信号が撮像されるようにしてもよい。
【０１００】
次に、本実施形態の立体撮影カメラにおいて、液晶シャッタ１０２、１０５の駆動信号を生成する動作について図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０１】
ステップ１で動作が開始され、ステップ２において、カメラ本体２と交換レンズユニット１との間の通信により、液晶制御回路１２３に垂直同期信号情報が入力される。また、ステップ３において、カメラ本体２と交換レンズユニット１との間の通信により、液晶制御回路１２３に偶数／奇数フィールド情報が入力される。
【０１０２】
ステップ４では、温度検出部１３３により液晶シャッタ１０２、１０５（液晶シャッタ１０２、１０５の近傍）における温度を検出する。
【０１０３】
ステップ５では、ステップ４で検出された温度に基づいて、液晶制御回路１２３内に設けられたメモリから検出温度に応じた時間α、βや駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌを読み出す。
【０１０４】
ここで、メモリには、検出温度と時間α、βおよび駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌとの関係を示したテーブルが記憶されており、このメモリから検出温度に応じた時間α、βおよび駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌを読み出すことが可能となっている。
【０１０５】
例えば、検出温度が所定温度（常温）以下である場合（低温の場合）には、液晶シャッタ１０２、１０５の応答性が悪くなる（透過状態および不透過状態間での変化時間が長くなる）ため、メモリから読み出される時間（α、β）は、所定温度での時間（α、β）に比べて長い時間となる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、液晶制御回路１２３内に設けられたメモリから検出温度に応じた時間α、βや駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌを読み出しているが、検出温度から所定の計算式に基づいて時間α、βや駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌを算出するようにしてもよい。
【０１０７】
ステップ６では、時間α、βや駆動電圧Ｖｋ、Ｖｌに応じた液晶駆動信号を生成する。
【０１０８】
上述した一連の動作によって、温度変化による液晶シャッタ１０２、１０５の応答特性を考慮したシャッタの駆動制御を実現でき、左右視差画像のクロストークを低減した高品位の立体画像を撮影することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態では、交換レンズユニット１およびカメラ本体２で構成されるカメラシステムについて説明したが、交換レンズユニットおよびカメラ本体が一体的に構成されているものであってもよい。この場合、レンズマイコン１２７は不要となり、カメラマイコン２０８により上述した各種の動作が制御される。
【０１１０】
また、本実施形態では、交換レンズユニット１における左右の液晶シャッタ１０２、１０５を交互に透過・不透過状態として左右の視差画像を撮像する場合について説明したが、これら液晶シャッタ１０２、１０５に代えて、メカニカルに開閉するシャッタを左右に用い、これらメカニカルシャッタを交互に開閉させるようにしてもよい。
【０１１１】
このようにメカニカルシャッタを用いた場合でも、温度変化がシャッタの開閉動作に影響を与える（例えば、摩擦抵抗の変化によりシャッタの動作速度が変化する）ことがあり、クロストークが生じる場合がある。そこで、上述した実施形態のように温度検出部１３３での検出結果に応じてメカニカルシャッタの駆動を制御することで、クロストークの無い高品位な立体画像を撮影することができる。
【０１１２】
以上説明した各実施形態は、以下に示す各発明を実施した場合の一例でもあり、下記の各発明は上記各実施形態に様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。
【０１１３】
〔発明１〕  左右の光路を有する第１の光学系と、
前記左右の光路から入射した光を撮像素子に導く第２の光学系と、
前記左右の光路内にそれぞれ配置され、前記撮像素子により左右の視差画像が交互に撮影されるように光通過状態と遮光状態とに切り換え動作する左右のシャッタと、
装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の検出結果に応じて前記シャッタを駆動する駆動信号の生成タイミングを変更するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする立体撮影装置。
【０１１４】
すなわち、上記発明１は、温度検出手段の検出結果に応じてシャッタの駆動信号の生成タイミングを変更することで、温度変化によりシャッタの応答特性が変化して左右のシャッタがともに光通過状態になるのを防止するようにしている。これにより、クロストークのない高品位な立体画像を撮影することができる。
【０１１５】
〔発明２〕  前記シャッタ制御手段は、前記シャッタの駆動信号が前記撮像素子の駆動信号よりも先行するように前記シャッタの駆動信号を生成することを特徴とする前記発明１に記載の立体撮影装置。
【０１１６】
〔発明３〕  前記シャッタが、液晶シャッタ又はメカニカルシャッタであることを特徴とする前記発明１に記載の立体撮影装置。
【０１１７】
〔発明４〕  カメラ本体に着脱可能であり、装着時に前記カメラ本体との通信が可能なレンズ装置であって、
左右の光路を有する第１の光学系と、
前記左右の光路から入射した光を前記カメラ本体内に設けられた撮像素子に導く第２の光学系と、
前記左右の光路内にそれぞれ配置され、前記撮像素子により左右の視差画像が交互に撮影されるように光通過状態と遮光状態とに切り換え動作する左右のシャッタと、
装置本体内の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の検出結果に応じて前記シャッタを駆動する駆動信号の生成タイミングを変更するシャッタ制御手段とを有することを特徴とするレンズ装置。
【０１１８】
〔発明５〕  前記シャッタ制御手段は、前記シャッタの駆動信号が前記撮像素子の駆動信号よりも先行するように前記シャッタの駆動信号を生成することを特徴とする前記発明４に記載のレンズ装置。
【０１１９】
〔発明６〕  前記シャッタが、液晶シャッタ又はメカニカルシャッタであることを特徴とする前記発明４に記載のレンズ装置。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明の立体撮影装置によれば、クロストークを防止して高品位で観察者にとって疲労が少ない立体画像の撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態である立体撮影カメラの構成を示す図。
【図２】本発明の液晶駆動信号を説明する図
【図３】液晶シャッタの駆動信号を生成する過程を説明する図。
【図４】測距原理を説明する図。
【図５】液晶駆動信号生成の動作を説明するフローチャート。
【図６】液晶駆動信号を説明する図。
【符号の説明】
１：交換レンズユニット
２：カメラ本体
３：電子ビューファインダ
８：被写体距離検出器
１００：撮影光学系
１０２、１０３：液晶素子
１２９：ケーブル
１０７、１０８、１０９、１１１：ミラー
１２２：ステップモータ
１２４、１２５、１２６、１３０：ドライバ
２００：撮像部
【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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