(57)【要約】【課題】映像における光量の偏りを最小限に抑え、光量を確保しつつ、クロストークの発生を排除することが可能となる。【解決手段】２つの光路を通過した光束を交互に入射する立体映像撮像用シャッタ２００の２つの回転体２０２は、同心円の円筒形状で形成され、第２光束屈折部１５４に向かう２つの光束を通過させるための開口部２１０を円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有する。回転制御部２５０は、２つの回転体２０２を同一の回転角速度で逆方向に回転させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光路を通過した光束を交互に入射する立体映像撮像用シャッタであって、
同心円の円筒形状で形成され、光束屈折部に向かう２つの光束を通過させるための開口部を前記円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有した２つの回転体と、
前記２つの回転体を同一の回転角速度で逆方向に回転させる回転制御部と、
を備えることを特徴とする立体映像撮像用シャッタ。
【請求項２】
前記回転体の円周方向における前記開口部の端部形状は、円周方向と垂直な方向の開口長さが漸減するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体映像撮像用シャッタ。
【請求項３】
前記２つの回転体は、円筒端部の少なくとも一方が開口している有底円筒形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の立体映像撮像用シャッタ。
【請求項４】
２つの光路を通過した光束を交互に入射する立体映像撮像用シャッタであって、
略平行に配された２枚の円板形状で形成され、光束屈折部に向かう２つの光束を通過させるための開口部をそれぞれ有した２組の回転体と、
前記光束が通過する部分における前記２つの開口部の移動方向が互いに逆方向となるように、１組の前記回転体を同一の回転角速度で回転させる回転制御部と、
を備えることを特徴とする立体映像撮像用シャッタ。
【請求項５】
前記回転体の円周方向における前記開口部の端部形状は、半径方向の開口長さが漸減するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の立体映像撮像用シャッタ。
【請求項６】
前記回転体の円周方向における前記開口部の端部形状は、略二等辺三角形に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の立体映像撮像用シャッタ。
【請求項７】
前記開口部の前記円周方向の長さは、前記回転体の円周の１／２以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像撮像用シャッタ。
【請求項８】
２つの光路それぞれに配され、前記２つの光路を通過した光束を屈折させる２つの第１光束屈折部と、
前記２つの第１光束屈折部それぞれから入射された光束を屈折する第２光束屈折部と、
前記第２光束屈折部を通過した光束を受光する撮像素子と、
同心円の円筒形状で形成され、前記第１光束屈折部から前記第２光束屈折部に向かう２つの光束を通過させるための開口部を前記円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有した２つの回転体と、
前記２つの回転体を同一の回転角速度で逆方向に回転させる回転制御部と、
を備えることを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項９】
２つの光路それぞれに配され、前記２つの光路を通過した光束を屈折させる２つの第１光束屈折部と、
前記２つの第１光束屈折部それぞれから入射された光束を屈折する第２光束屈折部と、
前記第２光束屈折部を通過した光束を受光する撮像素子と、
略平行に配された２枚の円板形状で形成され、前記第１光束屈折部から前記第２光束屈折部に向かう２つの光束を通過させるための開口部をそれぞれ有した２組の回転体と、
前記光束が通過する部分における前記２つの開口部の移動方向が互いに逆方向となるように、１組の前記回転体を同一の回転角速度で回転させる回転制御部と、
を備えることを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子が光電変換を行う時間分、遮光状態になるように前記開口部が形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の立体映像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像を生成するための立体映像撮像用シャッタおよび立体映像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子シャッタ式眼鏡や偏光眼鏡等を用い、水平視差のある２つの映像のうち一方の映像を左眼に、他方の映像を右眼に視認させることで、ユーザ（観察者）に対して、あたかもオブジェクトが立体的に存在するように知覚させる立体映像の技術が、映画やテレビジョン放送等様々な映像技術に採用されている。
【０００３】
このような立体映像を知覚させるための技術として、左右２系統の光路中にそれぞれ個別に液晶シャッタを配置することで、一の撮像素子を通して水平視差のある左右２つの映像を交互に撮像する立体映像撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１）。このような立体映像撮像装置は、２つの液晶シャッタを開状態と閉状態とに時分割で交互に切り換えることで、一の撮像素子を通して水平視差のある左右２つの映像を撮像することができる。
【０００４】
しかし、液晶シャッタは、開状態であってもその透過率は３０％程度と低く、映像に必要な光量を十分に確保することが困難であり、撮影画像が暗くなったり、Ｆ値が低下したりする等の問題を有していた。
【０００５】
また、液晶シャッタは、閉状態であっても完全に遮光することができず、また開状態と閉状態との切り換えに時間を要する（応答速度が遅い）といった問題がある。このため、液晶シャッタを利用して立体映像を生成した場合、一方の光路を通じて取得した映像に他方の光路を通じて取得した映像が混入する、所謂クロストークが生じることがあった。
【０００６】
そこで、液晶シャッタに代えて、扇形の反射部材や半円形状の機械式シャッタを設けることで、液晶シャッタに比べ、十分な光量を確保しつつ、クロストークの発生を抑制できる技術が提案されている（例えば、特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９６６３号公報
【特許文献２】特開２００３−５３１２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献２または３に記載された技術では、開状態から閉状態に移行するために機械式シャッタが光束を遮る場合、扇形や半円の半径に該当する端部で徐々に光束を遮っていくこととなる。光束はある程度の面積を有するため、特許文献２または３に記載された技術で光束を任意の方向から順次遮光していくと、遮光面の上下や左右で光量に偏りが生じてしまい、その光束を通じて得られた映像においても光量に偏りが生じてしまう。同様に閉状態から開状態に移行する場合も映像における光量の偏りが生じてしまう。
【０００９】
そこで本発明は、映像における光量の偏りを最小限に抑え、光量を確保しつつ、クロストークの発生を排除することが可能な、立体映像撮像用シャッタおよび立体映像撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の立体映像撮像用シャッタ（２００）は、２つの光路を通過した光束を交互に入射する立体映像撮像用シャッタ（２００）であって、同心円の円筒形状で形成され、光束屈折部（１５４）に向かう２つの光束を通過させるための開口部（２１０）を前記円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有した２つの回転体（２０２）と、前記２つの回転体（２０２）を同一の回転角速度で逆方向に回転させる回転制御部（２５０）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記回転体（２０２）の円周方向における前記開口部（２１０）の端部形状は、円周方向と垂直な方向の開口長さが漸減するように形成されてもよい。
【００１２】
前記２つの回転体（２０２）は、円筒端部の少なくとも一方が開口している有底円筒形状であってもよい。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の他の立体映像撮像用シャッタ（４００）は、２つの光路を通過した光束を交互に入射する立体映像撮像用シャッタであって、略平行に配された２枚の円板形状で形成され、光束屈折部（１５４）に向かう２つの光束を通過させるための開口部（４１０）をそれぞれ有した２組の回転体（４０２）と、前記光束が通過する部分における前記２つの開口部（４１０）の移動方向が互いに逆方向となるように、１組の前記回転体（４０２）を同一の回転角速度で回転させる回転制御部（３５０）とを備えることを特徴とする。
【００１４】
前記回転体（４０２）の円周方向における前記開口部（４１０）の端部形状は、半径方向の開口長さが漸減するように形成されてもよい。
【００１５】
前記回転体（２０２、４０２）の円周方向における前記開口部（２１０、４１０）の端部形状は、略二等辺三角形に形成されてもよい。
【００１６】
前記開口部（２１０、４１０）の前記円周方向の長さは、前記回転体（２０２、４０２）の円周の１／２以下であってもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の立体映像撮像装置（１００）は、２つの光路それぞれに配され、前記２つの光路を通過した光束を屈折させる２つの第１光束屈折部（１５０）と、前記２つの第１光束屈折部（１５０）それぞれから入射された光束を屈折する第２光束屈折部（１５４）と、前記第２光束屈折部（１５４）を通過した光束を受光する撮像素子（１５８）と、同心円の円筒形状で形成され、前記第１光束屈折部（１５０）から前記第２光束屈折部（１５４）に向かう２つの光束を通過させるための開口部（２１０）を前記円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有した２つの回転体（２０２）と、前記２つの回転体（２０２）を同一の回転角速度で逆方向に回転させる回転制御部（２５０）とを備えることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の他の立体映像撮像装置（３００）は、２つの光路それぞれに配され、前記２つの光路を通過した光束を屈折させる２つの第１光束屈折部（１５０）と、前記２つの第１光束屈折部（１５０）それぞれから入射された光束を屈折する第２光束屈折部（１５４）と、前記第２光束屈折部（１５４）を通過した光束を受光する撮像素子（１５８）と、略平行に配された２枚の円板形状で形成され、前記第１光束屈折部（１５０）から前記第２光束屈折部（１５４）に向かう２つの光束を通過させるための開口部（４１０）をそれぞれ有した２組の回転体（４０２）と、前記光束が通過する部分における前記２つの開口部（４１０）の移動方向が互いに逆方向となるように、１組の前記回転体（４０２）を同一の回転角速度で回転させる回転制御部（３５０）とを備えることを特徴とする。
【００１９】
前記撮像素子（１５８）が光電変換を行う時間分、遮光状態になるように前記開口部（２１０、４１０）が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、映像における光量の偏りを最小限に抑え、光量を確保しつつ、クロストークの発生を排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態にかかる立体映像撮像装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図２】比較例を説明するための説明図である。
【図３】シャッタの備える回転体、および反射部の備える回転体の具体的な構成を説明するための説明図である。
【図４】比較例のシャッタの軌跡を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタの具体的な構成を説明するための説明図である。
【図６】回転体が有する開口部を説明するための説明図である。
【図７】立体映像撮像用シャッタの開状態と閉状態とを説明するための説明図である。
【図８】２つの回転体の閉状態から開状態への移行期間、または開状態から閉状態への移行期間を説明するための説明図である。
【図９】撮像素子に集光する光束を説明するための説明図である。
【図１０】撮像素子に集光する光束を説明するための説明図である。
【図１１】撮像素子に集光する光束を説明するための説明図である。
【図１２】撮像素子に集光する光束を説明するための説明図である。
【図１３】立体映像撮像用シャッタの開閉動作と、撮像素子面の光量の変化を説明するための説明図である。
【図１４】グローバルシャッタ方式の撮像素子の処理を説明するための説明図である。
【図１５】ローリングシャッタ方式の撮像素子の処理を説明するための説明図である。
【図１６】ローリングシャッタ方式の撮像素子の処理を説明するための説明図である。
【図１７】第２の実施形態にかかる立体映像撮像装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図１８】第２の実施形態にかかる１組の回転体を説明するための説明図である。
【図１９】第２の実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタの他の例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２３】
（第１の実施形態）
従来、左右２系統の光路中にそれぞれ個別に液晶シャッタを配置することで、一の撮像素子を通して水平視差のある左右２つの映像を交互に撮像する立体映像撮像装置が提案されている。一方で、液晶シャッタは、開状態であってもその透過率が低く、閉状態であっても完全に遮光することができず、光量不足や、クロストークの発生といった問題があった。
【００２４】
そこで、本実施形態では、液晶シャッタに代えて、機械式シャッタとしての立体映像撮像用シャッタを採用することで、映像における光量の偏りを最小限に抑え、光量を確保しつつ、クロストークの発生を排除することが可能な立体映像撮像装置を提供することを目的とする。
【００２５】
（立体映像撮像装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる立体映像撮像装置１００の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図１において、撮像部１０４は、上面から見た図を示し、光束を破線で、データの流れを実線で、制御信号の流れを一点鎖線でそれぞれ示す。図１に示すように、立体映像撮像装置１００は、操作部１０２と、撮像部１０４と、保持部１０６と、表示部１０８と、中央制御部１１０とを含んで構成される。
【００２６】
立体映像撮像装置１００において、後述する撮像部１０４の入口には、二つの孔が設けられており、立体映像撮像装置１００を上面視撮像素子１５８側から第１光束屈折部１５０側を見た場合の右側の孔を通過した光束ＲＬＦによって右の光路が形成され、左側の孔を通過した光束ＬＬＦによって左の光路が形成される。
【００２７】
操作部１０２は、レリーズスイッチを含む操作キー、十字キー、ジョイスティック、後述する表示部１０８の表示面に重畳されたタッチパネル等を含んで構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。
【００２８】
撮像部１０４は、後述する撮像制御部の制御指令に応じて、映像データを生成し、その映像データを後述する保持部１０６に出力する。撮像部１０４の具体的な構成については、後に詳述する。
【００２９】
保持部１０６は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶媒体で構成され、中央制御部１１０の制御指令に応じて、撮像部１０４が生成した映像データを保持する。
【００３０】
表示部１０８は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成され、中央制御部１１０の制御指令に応じて、保持部１０６に保持された映像データに基づく映像や、撮像中の映像等を表示する。
【００３１】
中央制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、中央制御部１１０を動作するためのプログラム等を格納したＲＯＭ、一時的なデータ保存およびワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、保持部１０６や他の電子回路と協働して立体映像撮像装置１００全体を管理および制御する。また、中央制御部１１０は、回転制御部２５０、撮像制御部２５２としても機能する。
【００３２】
回転制御部２５０は、後述する立体映像撮像用シャッタ２００における回転体２０２を回転制御する。撮像制御部２５２は、撮像部１０４を制御する。回転制御部２５０および撮像制御部２５２の具体的な構成については、後に詳述する。
【００３３】
ここで、上述した撮像部１０４の構成を具体的に説明すると、図１に示すように撮像部１０４は、第１光束屈折部１５０（図１中、右第１光束屈折部１５０ａ、左第１光束屈折部１５０ｂで示す）と、集光レンズ１５２（図１中、右集光レンズ１５２ａ、左集光レンズ１５２ｂで示す）と、第２光束屈折部１５４と、後方レンズ系１５６と、撮像素子１５８と、駆動回路１６０と、立体映像撮像用シャッタ２００とを含んで構成される。
【００３４】
第１光束屈折部１５０は、ミラー、プリズム等で構成され、右第１光束屈折部１５０ａは右の光路に、左第１光束屈折部１５０ｂは左の光路にそれぞれ配される。右第１光束屈折部１５０ａは、右の光路を通過した光束ＲＬＦ（以下、単に右光束ＲＬＦと称する）を第２光束屈折部１５４の方向に屈折させ、左第１光束屈折部１５０ｂは、左の光路を通過した光束ＬＬＦ（以下、単に左光束ＬＬＦと称する）を第２光束屈折部１５４の方向に屈折させる。なお、本実施形態の立体映像撮像装置１００における、右の撮像系（視野）と左の撮像系（視野）とは、人間の右の眼と左の眼との幅に略等しい間隔で略平行の関係となるようにしているが、装置の設計条件によって、右の撮像系と左の撮像系との間隔は、人間の右の眼と左の眼との幅よりも広くても狭くてもよい。
【００３５】
集光レンズ１５２は、負の屈折力を有する、例えば凹レンズで構成され、右集光レンズ１５２ａは、右第１光束屈折部１５０ａと第２光束屈折部１５４との間に、左集光レンズ１５２ｂは、左第１光束屈折部１５０ｂと第２光束屈折部１５４との間にそれぞれ配される。右集光レンズ１５２ａは、右光束ＲＬＦを集光して第２光束屈折部１５４の方向に導き、左集光レンズ１５２ｂは、左光束ＬＬＦを集光して第２光束屈折部１５４の方向に導く。
【００３６】
第２光束屈折部１５４は、光束を反射する面に反射コートが施された三角柱プリズム等で構成され、右集光レンズ１５２ａで集光された右光束ＲＬＦ（右第１光束屈折部１５０ａから入射された光束）の中心（光軸）と、左集光レンズ１５２ｂで集光された左光束ＬＬＦ（左第１光束屈折部１５０ｂから入射された光束）の中心（光軸）とが一致するように、後方レンズ系１５６の方向に屈折させる。
【００３７】
後方レンズ系１５６は、焦点調整に用いられるフォーカスレンズ、露光調整に用いられる絞り（アイリス）、撮像対象の拡大および縮小に用いられるズームレンズ等を含んで構成され、第２光束屈折部１５４から入射された光束を撮像素子１５８に結像させる。
【００３８】
撮像素子１５８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等で構成され、後方レンズ系１５６から入射された光束を受光し、光電変換（Ａ／Ｄ変換）して映像データを生成する。本実施形態において撮像素子１５８は、後述する立体映像撮像用シャッタ２００を通過した右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとを時分割で交互に、映像信号に光電変換する。したがって、映像データは、水平視差のある右左２つの映像データが交互に配されたものとなる。
【００３９】
駆動回路１６０は、撮像制御部の制御指令に応じて、後方レンズ系１５６を構成する各レンズを駆動させる。
【００４０】
立体映像撮像用シャッタ２００は、集光レンズ１５２と第２光束屈折部１５４との間に配され、後述する回転制御部の制御指令に応じて、右集光レンズ１５２ａから第２光束屈折部１５４への右光束ＲＬＦの通過と、左集光レンズ１５２ｂから第２光束屈折部１５４への左光束ＬＬＦの通過とを時分割で交互に切り換える。以下、立体映像撮像用シャッタ２００が第２光束屈折部１５４へ光束を通過させる状態を開状態とし、第２光束屈折部１５４への光束の通過を遮断する状態を閉状態とする。
【００４１】
理解の容易のため、まず立体映像撮像用シャッタ２００と比較するための二つの比較例を以下に記載する。そして、それら比較例の問題点について述べた後、本実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ２００の具体的な構成について詳述する。
【００４２】
図２（ａ）に比較例となるシャッタ１０の動作を、図２（ｂ）に比較例となる反射部３０の二つの例をそれぞれ記載する。シャッタ１０は一の回転体で光束を遮る構成をとり、反射部３０は一の回転体で光束を導光する構成をとる。
【００４３】
図３は、シャッタ１０の備える回転体１２、および反射部３０の備える回転体３２の具体的な構成を説明するための説明図である。ここで、図３（ａ）および（ｂ）は、左集光レンズ１５２ｂと第２光束屈折部１５４との間に配された回転体１２が左光束ＬＬＦを遮光状態にする場合を例に挙げて説明している。
【００４４】
図２（ａ）に示すように、一の回転体１２で構成されるシャッタ１０で光束を遮る場合、右集光レンズ１５２ａと第２光束屈折部１５４との間、および、左集光レンズ１５２ｂと第２光束屈折部１５４との間にそれぞれ一つずつ回転体１２を配する。回転体１２は、それぞれの回転体１２に接続されたモータ１４の駆動によって回転する。
【００４５】
図３（ａ）に示すような、一の半円形状の回転体１２でシャッタ１０を構成する場合、回転体１２は遮光性を有する板で構成され、回転軸Ｐを回転中心として回転し（図３中、矢印で示す）、半円形状の半径に該当する端部２０で徐々に光束を遮ることで開状態から閉状態へ切り換える。
【００４６】
また図３（ｂ）に示すような、回転軸Ｐを回転中心として回転する円板形状の遮光性を有する板に、円周に沿って切り欠き１６が形成された一の回転体１２でシャッタ１０を構成する場合、切り欠き１６の直線状の端部２０で光束を徐々に遮る。シャッタ１０を回転体１２で構成する場合、切り欠き１６が左光束ＬＬＦを通過している間がシャッタ１０の開状態となる。そして、左光束ＬＬＦが遮光状態である場合には、右光束ＲＬＦが通過状態になるように、右光束ＲＬＦが遮光状態である場合には、左光束ＬＬＦが通過状態になるように、回転体１２の互いの位相を制御する。
【００４７】
また、図２（ｂ）に示すように、第２光束屈折部１５４に代えて、シャッタを利用せず、一の回転体３２で構成される反射部３０で光束を導光する場合、右集光レンズ１５２ａと後方レンズ系１５６との間、および、左集光レンズ１５２ｂと後方レンズ系１５６との間に一つずつ回転体３２をそれぞれ配する。回転体３２は、それぞれの回転体３２に接続されたモータ３４の駆動によって回転する。
【００４８】
図３（ｃ）に示すような、一の扇形の回転体３２で反射部３０を構成する場合、回転体３２は光束を反射するミラー等の反射部材で構成され、回転軸Ｐを回転中心として回転し（図３中、矢印で示す）、扇形の半径に該当する端部４０で徐々に光束を反射する（図３中、反射部分をハッチングで示す）。反射部３０は、左光束ＬＬＦを反射していない状態である場合には、右光束ＲＬＦを反射するように、右光束ＲＬＦを反射していない場合には、左光束ＬＬＦを反射するように、回転体３２の互いの位相を制御する。
【００４９】
したがって、シャッタ１０または反射部３０の開状態から閉状態（光束の通過状態から遮光状態、または光束の反射する状態から反射させない状態）への移行期間において光束は、直線状の端部２０、４０で徐々に遮られ、閉状態から開状態（光束の遮光状態から通過状態、または、光束を反射させない状態から反射させる状態）への移行期間において、直線状の端部２０、４０で徐々に光束の通過面積が増加することになる。
【００５０】
図４は、比較例のシャッタ１０の軌跡を説明するための説明図である。図４中、端部２０は、Ｑ１〜Ｑ５の順で光束を遮光するものとし、端部２０がＱ１の位置にあるときは開状態であり、Ｑ５の位置にあるときは閉状態である。図４（ａ）に示すように、直線状の端部２０が、回転軸Ｐを回転中心としてＱ１からＱ２の位置に移動して光束を遮ると、図４（ｂ）に示すように、光束の上部が遮光される（図４中、遮光部分を黒い塗りつぶしで示す）ことになる。このとき、撮像素子１５８に到達する光束は、上部が欠けた状態となり、上下および左右で光量に偏りが生じてしまう。
【００５１】
また、直線状の端部２０が、Ｑ２からＱ３の位置に移動して光束を遮ると、図４（ｃ）に示すように、光束の上半分が遮光されることになる。このとき、撮像素子１５８に到達する光束は、上半分が欠けた状態となり、左右で光量の偏りは生じないものの、上半分は、光量がほとんど得られないことになってしまう。
【００５２】
さらに直線状の端部２０が、Ｑ３からＱ４の位置に移動して光束を遮ると、図４（ｄ）に示すように、光束の下部のみが通過することになる。このとき、撮像素子１５８に到達する光束は、下部のみの状態となり、上下および左右で光量に偏りが生じてしまう。このような、光量に偏りが生じる現象は、シャッタ１０の閉状態から開状態への移行期間でも発生する。
【００５３】
このように、光束を任意の方向から直線状の端部２０で順次遮光していくと、遮光面の上下や左右で光量に偏りが生じてしまい、撮像素子１５８を構成する各画素が、同時に露光が開始できず、生成される映像データに露光ムラが発生する。また、撮像素子１５８に均一な像が結像できなくなってしまうという問題もある。したがって、シャッタ１０が完全に開状態になっている間しか映像データを生成することができず、映像の全体的な光量が低下する原因となっていた。
【００５４】
また、図２（ａ）に示すシャッタ１０や、図２（ｂ）に示す、反射部３０では、回転体１２、３２を右の光路および左の光路それぞれに配置することになるため、シャッタ１０や反射部３０が占有する空間が大きくなってしまう。また、図２（ｂ）に示す、回転体３２は、第２光束屈折部１５４を備える立体映像撮像装置１００と比較して、反射面の面積を大きくしなければならず表面精度の確保も必要となってしまう。
【００５５】
そこで、本実施形態の立体映像撮像用シャッタ２００は、２つの回転体を重ねて、各光路に配することで、光量の偏りを最小限に抑えることが可能となる。
【００５６】
図５は、第１の実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ２００の具体的な構成を説明するための説明図であり、立体映像撮像用シャッタ２００の鉛直（垂直）断面図を示す。図５に示すように、立体映像撮像用シャッタ２００は、２つの回転体２０２（図５中、外回転体２０２ａ、内回転体２０２ｂで示す）と、第１モータ２０４ａと、第２モータ２０４ｂとを含んで構成される。
【００５７】
２つの回転体２０２は、同心円の円筒形状で形成され、外回転体２０２ａの内側に内回転体２０２ｂが配される。詳細は後述するが、２つの回転体２０２は、第１光束屈折部１５０から第２光束屈折部１５４に向かう２つの光束（右光束ＲＬＦ、左光束ＬＬＦ）を通過させるための開口部を円筒形状の側面に相当する部分にそれぞれ有している。
【００５８】
図５に示すように、第１モータ２０４ａおよび第２モータ２０４ｂは、立体映像撮像装置１００本体に固定された支持部２２０にそれぞれ固定されている。また、第１モータ２０４ａの回転軸部に外回転体２０２ａが、第２モータ２０４ｂの回転軸部に内回転体２０２ｂがそれぞれ固定されている。ここでは、第１モータ２０４ａの回転軸Ｐと第２モータ２０４ｂの回転軸Ｐとが一致するように配し、さらに回転軸Ｐが、第２光束屈折部１５４が撮像素子１５８方向へ屈折させた光束の中心である光束中心Ｑと一致するように、立体映像撮像用シャッタ２００を配している。
【００５９】
また、図５に示すように、２つの回転体２０２は、円筒端部の少なくとも一方が開口している有底円筒形状である。これにより、２つの回転体２０２の内側に第２光束屈折部１５４を配置することができ、省スペース化を図ることができる。また、回転体２０２の開口している方の円筒端部から第２光束屈折部１５４で屈折された光束を撮像素子１５８に導くことができるため、第２光束屈折部１５４で集光した光束を屈折させる別途の手段を要さずとも、光束を確実に撮像素子１５８に到達させることができる。
【００６０】
また、図３に示すシャッタ１０や、反射部３０の回転体１２、３２は、重心と回転軸が一致しないため、回転時に振動が発生してしまうが、立体映像撮像用シャッタ２００は、重心と回転軸とを一致させることができるため、回転時の振動を抑えることが可能となる。
【００６１】
第１モータ２０４ａは、回転制御部の制御指令に応じて外回転体２０２ａを回転させ、第２モータ２０４ｂは、回転制御部の制御指令に応じて内回転体２０２ｂを回転させる。第１モータ２０４ａおよび第２モータ２０４ｂは、２つの回転体２０２を同一の回転角速度で逆方向に回転させる。
【００６２】
なお、歯車等を利用して、外回転体２０２ａを回転させるためのモータと、内回転体２０２ｂを回転させるためのモータとを同一のもので構成してもよいが、歯車等によって発生する動作音を削減するために、図５に示す、それぞれ別体のモータで、２つの回転体２０２を回転させる構成が好ましい。また、２つの回転体２０２を回転させる機構から生じる振動が、第１光束屈折部１５０、集光レンズ１５２、第２光束屈折部１５４、後方レンズ系１５６等の他の部材に伝達しないように構成することは言うまでもない。
【００６３】
図６は、回転体２０２が有する開口部２１０を説明するための説明図であり、図６（ａ）は、外回転体２０２ａの斜視図を示し、図６（ｂ）は、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂの展開図を示す。なお、図６（ｂ）では、説明の便宜のため、回転体２０２を単なる面で示す。また、図６（ａ）において、外回転体２０２ａを例に挙げて説明するが、径が異なるものの内回転体２０２ｂも同一の形状である。
【００６４】
図６（ａ）に示すように、外回転体２０２ａは、遮光性を有する樹脂や金属等で構成された本体２０６と、開口部２１０（図６中、２１０a、２１０ｂで示す）とを含んで構成され、回転軸Ｐを中心に回転する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、開口部２１０は、略矩形状であり、その長手方向が外回転体２０２ａの周囲方向に配されている。
【００６５】
したがって、本実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ２００は、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂが逆方向に回転するため、光束に、開口部２１０ａおよび開口部２１０ｂが重畳したときが開状態となり、開口部２１０同士が重畳していないときは、閉状態となる。
【００６６】
外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂは、開口部２１０同士が重畳（交差）を開始する点が光束の中心となるように配され、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとで開状態と閉状態との位相が逆になる。
【００６７】
図６（ｂ）に示す、開口部２１０の短手方向の長さＲについて、および、長手方向の長さＭ（図６中、Ｍａ、Ｍｂで示す：Ｍは図６（ａ）の状態における角度（例えば、１７５度等、１８０度未満であればよい）で表すこともできる）と、本体２０６の長手方向の長さＬ（図６中、Ｌａ、Ｌｂで示す：Ｌは図６（ａ）の状態での全周を示す）との関係については、後に説明する。
【００６８】
図７は、立体映像撮像用シャッタ２００の開状態と閉状態とを説明するための説明図であり、撮像素子１５８側から立体映像撮像用シャッタ２００および第２光束屈折部１５４を見た図である。また、図７において、外回転体２０２ａは時計回りに、内回転体２０２ｂは反時計回りにそれぞれ回転するものとし、本体２０６を実線で、開口部２１０を破線で示す。
【００６９】
図７（ａ）に示す状態では、右光束ＲＬＦおよび左光束ＬＬＦは、外回転体２０２ａの本体２０６に遮られて第２光束屈折部１５４に到達しない。すなわち、右光束ＲＬＦにとっても、左光束ＬＬＦにとっても、立体映像撮像用シャッタ２００は、閉状態となる。
【００７０】
一方、図７（ａ）の状態から外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂが回転し、図７（ｂ）に示す状態になると、右光束ＲＬＦは、外回転体２０２ａの本体２０６に遮られて第２光束屈折部１５４に到達しないが、左光束ＬＬＦ側では、外回転体２０２ａの開口部２１０ａと内回転体２０２ｂの開口部２１０ｂとが重畳するため、左光束ＬＬＦは、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂの開口部２１０を通過し、第２光束屈折部１５４に到達する。すなわち、立体映像撮像用シャッタ２００は、左光束ＬＬＦにとって、開状態となり、右光束ＲＬＦにとって閉状態となる。
【００７１】
さらに、図７（ｂ）の状態から外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂが回転し、図７（ｃ）に示す状態になると、左光束ＬＬＦは、外回転体２０２ａの本体２０６に遮られて第２光束屈折部１５４に到達しないが、右光束ＲＬＦ側では、外回転体２０２ａの開口部２１０ａと内回転体２０２ｂの開口部２１０ｂとが重畳するため、右光束ＲＬＦは、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂの開口部２１０を通過し、第２光束屈折部１５４に到達する。すなわち、立体映像撮像用シャッタ２００は、右光束ＲＬＦにとって、開状態となり、左光束ＬＬＦにとって閉状態となる。
【００７２】
なお、外回転体２０２ａの開口部２１０ａと内回転体２０２ｂの開口部２１０ｂとは、所定の時点で対向する位置となるように設置される。こうすることで、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとを時分割で交互に、かつ同時間、第２光束屈折部１５４に到達させることができる。
【００７３】
図８は、２つの回転体２０２の閉状態から開状態への移行期間における開口部２１０の変化態様、または開状態から閉状態への移行期間における開口部２１０の変化態様を説明するための説明図である。図８では、開口部２１０同士の重畳部分を通過した光束をハッチングで示す。なお、閉状態から開状態への移行期間は、図８（ａ）から図８（ｄ）の順で進行し、開状態から閉状態への移行期間は、図８（ｄ）から図８（ａ）の順で進行する。ここでは、立体映像撮像用シャッタ２００の閉状態から開状態への移行期間を例に挙げて説明する。
【００７４】
図８（ａ）に示す状態において、外回転体２０２ａの開口部２１０ａと、内回転体２０２ｂの開口部２１０ｂとがそれぞれ光束を跨いでいるものの、開口部２１０同士が重畳していないため光束は第２光束屈折部１５４に到達しない。
【００７５】
図８（ａ）に示す状態から徐々に、開口部２１０同士が重畳し始め、図８（ｂ）に示す状態になると、開口部２１０ａと開口部２１０ｂとが重畳し始め、重畳部分で光束が通過する。
【００７６】
本実施形態にかかる開口部２１０の回転体２０２の円周方向の端部形状は、円周方向と垂直な方向の開口長さが漸減するように形成されている。ここでは、開口部２１０の円周方向の端部形状は、略二等辺三角形に形成されている。また、図８（ａ）に示すように開口部２１０ａの端部２１２ａと開口部２１０ｂの端部２１２ｂとが光束の光束中心Ｑを通るように、外回転体２０２ａを第１モータ２０４ａに、内回転体２０２ｂを第２モータ２０４ｂに固定する。
【００７７】
これにより、図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、２つの回転体２０２が回転することで、２つの開口部２１０同士の重畳部分が、光束の光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されることになる。したがって、立体映像撮像用シャッタ２００を通過し、撮像素子１５８に到達する光束は、上下方向にも左右方向にもほとんど偏りが生じず、光量が略均一な映像データを得ることができる。
【００７８】
また、開状態から閉状態への移行期間も、閉状態から開状態への移行期間と同様に、２つの回転体２０２が回転することにより、２つの開口部２１０同士の重畳部分が、外側から光束中心に向かって縮小されるように形成されることになる。
【００７９】
上述したように、２つの回転体２０２の本体２０６は、遮光性を有する樹脂等で形成されているため、閉状態では、一方の光束を完全に遮光することができるため、クロストークの発生を確実に排除することができる。また、開状態では、光束を遮るものは存在しないため、映像の全体的な光量の低下を防止することが可能となる。
【００８０】
本実施形態では、開口部２１０の円周方向の端部形状は、略二等辺三角形に形成されている例について説明したが、これに限定されず、長手方向と短手方向とが直交する直線状に形成されてもよい。この場合であっても、２つの回転体２０２が回転することにより、２つの開口部２１０同士の重畳部分が、光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されることになるため、立体映像撮像用シャッタ２００を通過し、撮像素子１５８に到達する光束における上下方向又は左右方向の偏りを大幅に低減することができる。
【００８１】
また、図５、図６に示した立体映像撮像用シャッタ２００の２つの回転体２０２は、その外周面と右光束ＲＬＦとの成す角が垂直ではなく、また、外周面と左光束ＬＬＦとの成す角が垂直ではない。したがって、回転体２０２の外周面と光束とが垂直でない場合、回転体２０２の本体２０６の厚みと、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂのクリアランス（間隔）とを考慮し、上述した図８（ｃ）に示す状態で、光束が遮られないように開口部２１０の形状を決定するとよい。
【００８２】
また、回転体２０２の外周面と光束とが垂直でない場合、以下に説明する問題が生じる場合がある。
【００８３】
図９〜１２は、撮像素子１５８に集光する光束を説明するための説明図であり、立体映像撮像装置１００を上面から見た図である。なお、図９中、右光束ＲＬＦの中心（光軸）をＲＬＦＣ、最も外側をＲＬＦＯ、左光束ＬＬＦの中心（光軸）をＬＬＦＣ、最も外側をＬＬＦＯで示し、撮像素子１５８の中心をＰで示す。また図１０〜図１２は、理解を容易にするため、左第１光束屈折部１５０ｂに入射される左光束ＬＬＦを示すが、右第１光束屈折部１５０ａに入射される右光束ＲＬＦにおいても同様の現象が生じる。
【００８４】
図９に示すように、ＲＬＦＣ、ＲＬＦＯ、ＬＬＦＣ、ＬＬＦＯは、右第１光束屈折部１５０ａ、左第１光束屈折部１５０ｂでそれぞれ屈折され、第２光束屈折部１５４で屈折されて、後方レンズ系１５６で集光されて撮像素子１５８の中心に入射する。実際には、第１光束屈折部１５０で反射される光束は、様々な角度から第１光束屈折部１５０に入射されるため、すべての光束が撮像素子１５８の中心に入射するわけではない。
【００８５】
図１０に示すように、左光束ＬＬＦ２は、図９の左光束ＬＬＦと同様に、左第１光束屈折部１５０ｂ、第２光束屈折部１５４、後方レンズ系１５６を通じて撮像素子１５８の中心に入射する。一方、左光束ＬＬＦ１は、撮像素子１５８の左端（図１０中、下端）に集光し、左光束ＬＬＦ３は、撮像素子１５８の右端（図１０中、上端）に集光する。
【００８６】
したがって、図１１に示すように、２つの回転体２０２の外周面と光束とが成す角が垂直でない場合、すなわち、外回転体２０２ａの開口部２１０ａと、内回転体２０２ｂの開口部２１０ｂとの光束の光路長方向の位置がずれている場合、ＬＬＦ３の外側の光線であるＬＬＦＯ３が外回転体２０２ａで遮られてしまい、この部分（図１１中、黒い塗りつぶしで示す）の光量が低下してしまう。
【００８７】
そこで、図１２に示すように、２つの回転体２０２の外周面と光束とが成す角が垂直になるように、２つの回転体２０２を、回転軸と直交する面での断面積が撮像素子１５８の方向に推移するに従って漸増するような形状（ラッパ形状）とすることで、光量の低下を排除することが可能となる。
【００８８】
続いて、図６（ｂ）に示す、開口部２１０の長手方向の長さＭと、本体２０６の長手方向の長さＬとの関係について説明する。図６（ｂ）に示すように、開口部２１０の長手方向（円周方向）の長さＭは、本体２０６の長手方向（円周）の長さＬの１／２未満である。長さＭを長さＬの１／２以上とすると、右光束ＲＬＦおよび左光束ＬＬＦの両方が第２光束屈折部１５４に同時に到達する時間が生じ、クロストークが発生してしまう。また、外回転体２０２ａと内回転体２０２ｂとの空隙から進入する回折光を考慮して、長さＭを長さＬの１／２未満にして、右光束ＲＬＦおよび左光束ＬＬＦの両方を遮光する期間（以下、緩衝期間と称する）を設ける構成により、クロストークの発生を排除することが可能となる。
【００８９】
図１３は、立体映像撮像用シャッタ２００の開閉動作と、撮像素子１５８面の光量の変化を説明するための説明図であり、横軸に時間を縦軸に光量を示す。図１３中、閉状態から開状態への移行期間をＡで、開状態から閉状態への移行期間をＢで、緩衝期間をＣで示す。また、開状態は、図８（ｃ）、（ｄ）で示す、光束がすべて立体映像撮像用シャッタ２００を通過する状態を指す。
【００９０】
図１３（ａ）に示すように、右光束ＲＬＦおよび左光束ＬＬＦが両方とも撮像素子１５８に到達している期間は皆無であるため、クロストークの発生がないことが分かる。
【００９１】
また図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）と比較して移行期間Ａ、Ｂが長い場合であっても、本実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ２００は、２つの開口部２１０同士の重畳部分が、光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されるため、撮像素子１５８面の光量の偏りがない。したがって、移行期間Ａ、Ｂに生成した映像データも、光量の偏りによって生じる露光ムラがないため、映像データとして利用することができる。
【００９２】
図６に戻って、開口部２１０の寸法について説明すると、図６（ｂ）に示すように、開口部２１０の短手方向の長さＲは、開口部２１０を通過する光束の幅（太さ）によって決定される。すなわち、長さＲは、光束の幅以上であればよい。また、図１３（ａ）に示す緩衝期間を設けるために、開口部２１０の長さＭは、長さＬの１／２未満とする。また、外回転体２０２ａおよび内回転体２０２ｂの厚みを考慮するとして、長さＬａは長さＬｂより大きくなり、長さＭａも長さＭｂより大きくなる。ただし、図６（ａ）の状態での角度換算値は等しい。
【００９３】
図１に戻って、中央制御部１１０の構成について説明すると、回転制御部２５０は、第１モータ２０４ａおよび第２モータ２０４ｂを制御し、２つの回転体２０２を同一の回転角速度で逆方向に同期をとって回転させる。例えば、立体映像撮像装置１００を利用してフィールドシーケンシャル方式やフレームシーケンシャル方式の映像データを生成する場合、回転制御部２５０は、１／３０秒ごと、または、１／６０秒ごとに後方レンズ系１５６に右光束ＲＬＦおよび左光束ＬＬＦを交互に導くように、３０回転／秒または６０回転／秒で回転体２０２を回転させる。本実施形態において、回転制御部２５０は、後述する撮像制御部２５２による撮像素子１５８の撮像タイミングを同期信号として扱い、回転体２０２の回転制御を行う。こうして、開口部２０２同士が重畳を開始する点が光束の光束中心となり、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとで開状態と閉状態との位相が逆になる。
【００９４】
撮像制御部２５２は、撮像部１０４を制御する。例えば、撮像制御部２５２は、適切な映像データが得られるように、撮像素子１５８および駆動回路１６０を駆動する。また、撮像制御部２５２は、撮像素子１５８から映像データを読み出し、保持部１０６に保持させる。さらに、撮像制御部２５２は、撮像タイミング（撮像開始タイミングおよび撮像終了タイミング）を回転制御部２５０に伝達する。
【００９５】
図１３（ａ）を参照して、撮像制御部２５２の制御処理について説明する。なお、ここでは、撮像素子１５８を構成する全画素を一度に読み出すことができるグローバルシャッタ方式を例に挙げて説明する。図１３（ａ）に示す、時刻ｔ０の時点から、撮像素子１５８において、左光束ＬＬＦの露光が開始される。本実施形態の立体映像撮像用シャッタ２００を利用すれば、図１３（ａ）に示す移行期間Ａにおいても、撮像素子１５８面の光量に偏りがないため、時刻ｔ０から所定の露光時間経過後に、撮像制御部２５２は、撮像素子１５８から全画素を同時に読み出すことができる。例えば、光量が十分である明るい被写体を撮像する場合であって、露光時間を短くする場合は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間の任意の時点で、撮像制御部２５２は、撮像素子１５８の全画素を同時に読み出す。撮像対象（被写体）が暗い場合や、後方レンズ系１５６の絞りを絞って被写界深度を深くする場合等、露光時間の最大限の利用が望まれる場合は、時刻ｔ１の時点で、撮像制御部２５２は、撮像素子１５８の全画素を同時に読み出す。この場合の読み出しタイミングは、時刻ｔ１以降であって緩衝期間Ｃの終了前であれば、任意の時刻でもよい。
【００９６】
一方、図１３（ａ）に示す、時刻ｔ２の時点から、撮像素子１５８において、右光束ＲＬＦの露光が開始される。時刻ｔ２の直前までは、左光束ＬＬＦが撮像素子１５８面に結像しているため、クロストークを排除するため、撮像制御部２５２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、一旦撮像素子１５８から全画素を読み出し、映像データを破棄する。これにより、撮像素子１５８における、新たな右光束ＲＬＦに関する電荷の蓄積が開始され、左光束ＬＬＦの映像の混入を防ぐことができる。
【００９７】
図１４は、グローバルシャッタ方式の撮像素子１５８の処理を説明するための説明図である。図１４では、ｎライン（図１４中、Ｌ１〜Ｌｎで示す）のＣＭＯＳで構成された撮像素子１５８を例に挙げ、図１４（ａ）は、露光時間および緩衝期間が１／２４０秒の例を、図１４（ｂ）は、露光時間が３／４８０秒、緩衝期間が１／４８０秒の例をそれぞれ示す。
【００９８】
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、グローバルシャッタ方式の撮像素子１５８を採用する場合、読み出しを行っている最中に露光するとクロストークが発生してしまうので、開状態から閉状態への移行期間が終了してから全画素の読み出しを行う必要がある。そこで、開状態から閉状態への移行期間の終了後に全画素を読み出すための読み出し期間を確保するために、かかる読み出し期間より長い緩衝期間（閉状態の期間）が必要となる。したがって、まず読み出し時間を算出し、算出した読み出し時間以上の緩衝期間をとれるように、開口部２１０の円周方向の長さＭを決定する。このようにして、緩衝期間を読み出し時間として利用することができる。
【００９９】
一方、撮像素子１５８から全画素を同時に読み出せない、ローリングシャッタ方式の場合、グローバルシャッタ方式と比較して、全画素の読み出しに時間を要する。
【０１００】
図１５、１６は、ローリングシャッタ方式の撮像素子１５８の処理を説明するための説明図である。図１５、１６では、ｎライン（図１５中、Ｌ１〜Ｌｎで示す）のＣＭＯＳで構成された撮像素子１５８を例に挙げて説明し、図１５（ａ）は、２Ｄ映像を撮像する場合のローリングシャッタ方式の撮像素子１５８の処理を、図１５（ｂ）は、緩衝期間を設けず、露光時間および読み出し期間が１／１２０秒の例を、図１６（ａ）は、緩衝期間を設けず、露光時間および読み出し期間が１／２４０秒の例を、図１６（ｂ）は、緩衝期間を設け、露光時間が１／２４０秒、読み出し時間が１／４８０秒の例をそれぞれ説明する。
【０１０１】
図１５（ａ）に示すように、２Ｄ映像を撮像する場合、撮像素子１５８に結像する光束は常に同一（図１５（ａ）中、白抜きで示す）であるため、撮像素子１５８は常時露光させておき、一定間隔で読み出しを開始し、各画素において読み出しから次の読み出しまでの時間が同じになるようにすれば、読み出し後の各画素の露光時間を、全画素で均一にすることができる。
【０１０２】
しかし、立体映像撮像装置１００でこのような読み出しタイミングで読み出しを行うと、読み出した映像データには、図１５（ｂ）に示すように、左光束ＬＬＦ（図１５（ｂ）中、白抜きで示す）に、右光束ＲＬＦ（図１５（ｂ）中、グレーで示す）が、右光束ＲＬＦに左光束ＬＬＦが混入してしまい、クロストークが生じてしまう。
【０１０３】
そこで、図１６（ａ）に示すように、光束が立体映像撮像用シャッタ２００を通過している期間の前半分（図１６（ａ）の例では、１／２４０秒）を露光時間とし、後半分を読み出し期間とすることで、映像データにおけるクロストークの発生を排除することができる。しかし、この場合、読み出しと露光の切り換わりがおそいと、多少なりともクロストークが生じてしまうおそれがある。
【０１０４】
そこで、図１６（ｂ）に示すように、開状態から閉状態への移行期間終了後に緩衝期間を設けることで、読み出し時間の完了時点が多少遅延したとしても緩衝期間で吸収することができ、ローリングシャッタ方式であっても確実にクロストークを排除することが可能となる。
【０１０５】
図１３（ａ）を参照して説明すると、ローリングシャッタ方式の撮像素子１５８を利用する場合、時刻ｔ０の時点から左光束ＬＬＦの露光が開始される。その前の緩衝期間Ｃに、すでに全画素を読み出しておけば、右光束ＲＬＦの影響を受けることはない。また、時刻ｔ０で全画素の露光結果のリセットを行ってもよい。
【０１０６】
また、後方レンズ系１５６の絞りを適切な状態にして、時刻ｔ０から、右光束ＲＬＦの通過の開始時刻である時刻ｔ２までの左光束ＬＬＦを露光可能な時間全体で撮像素子１５８を露光させてもよいが、撮像対象が明るすぎる場合、または絞りを開いて被写界深度を浅くしたい場合、露光期間を短くする必要がある。この場合、開状態の期間の任意の時刻で露光結果のリセットを行うことで、露光の開始時点を遅らせ、露光期間を、そのリセットした時刻から時刻ｔ１までの時間にすることができる。
【０１０７】
したがって、本実施形態の立体映像撮像用シャッタ２００を利用すれば、図１３（ａ）に示す移行期間Ｂにおいても、撮像素子１５８面の光量に偏りがないため、リセットした時刻から時刻ｔ１の間を露光時間として撮像素子１５８から各画素を順次読み出すことができる。そして時刻ｔ２から右光束ＲＬＦの露光を開始する。
【０１０８】
なお、ここでは、左右片側の映像を毎秒６０コマで撮像するフレームシーケンシャル方式を例に挙げて説明したが、撮像素子１５８からの読み出しをより高速に行える場合、回転体２０２の回転数を上げることで撮像コマ数を増加させることが可能である。また撮像時は、コマ数が４倍や８倍となるような速度で撮像し、それを通常速度で再生することで、１／４や１／８のスローモーションで再生することもできる。従来の液晶シャッタを用いた立体映像撮像装置では、液晶シャッタの応答速度が遅いため、このような処理が実現不可能であったり、コスト的に困難であったりする。しかし、立体映像撮像装置１００の立体映像撮像用シャッタ２００によれば、単位時間あたりの回転体２０２の回転数を上げるだけで、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦの切り換え速度を上げることができる。
【０１０９】
また、立体映像撮像装置１００において、２Ｄ映像を撮像する場合、回転制御部２５０は、右光束ＲＬＦまたは左光束ＬＬＦのいずれか一方が通過状態となる位置で回転体２０２の回転を停止すればよい。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ２００によれば、開状態では光束の透過率は１００％であり、立体映像撮像用シャッタ２００による光量の減衰がない。また、閉状態では光束の透過率は０％であるためクロストークの発生を回避することが可能となる。また、２つの開口部２１０同士の重畳部分が、光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されることになるため、立体映像撮像用シャッタ２００を通過し、撮像素子１５８に到達する光束は、上下方向にも左右方向にもほとんど偏りが生じず、光量が略均一な映像データを得ることができる。さらに、２つの回転体２０２を円筒形状とすることで、右光束ＲＬＦ用のシャッタと左光束ＬＬＦ用のシャッタとを同一の回転体２０２で構成することが可能となる。
【０１１１】
（第２の実施形態：立体映像撮像装置３００）
上述した第１の実施形態では、立体映像撮像用シャッタ２００を構成する回転体を円筒形状としているが、これに限らず、光束を跨ぐ、回転体の開口部が光束の中心から徐々に開状態、または、光束の中心に向かって徐々に閉状態になる構成であればよい。第２の実施形態では、他の形状の回転体を有する立体映像撮像装置３００について説明する。
【０１１２】
図１７は、第２の実施形態にかかる立体映像撮像装置３００の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図１７において、撮像部３０４は、上面から見た図を示し、光束を破線で、データの流れを実線で、制御信号の流れを一点鎖線でそれぞれ示す。図１７に示すように、立体映像撮像装置３００は、操作部１０２と、撮像部３０４と、保持部１０６と、表示部１０８と、中央制御部３１０とを含んで構成される。撮像部３０４は、第１光束屈折部１５０（図１７中、右第１光束屈折部１５０ａ、左第１光束屈折部１５０ｂで示す）と、集光レンズ１５２（図１７中、右集光レンズ１５２ａ、左集光レンズ１５２ｂで示す）と、第２光束屈折部１５４と、後方レンズ系１５６と、撮像素子１５８と、駆動回路１６０と、立体映像撮像用シャッタ４００とを含んで構成される。また、中央制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、中央制御部３１０を動作するためのプログラム等を格納したＲＯＭ、一時的なデータ保存およびワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、保持部１０６や他の電子回路と協働して立体映像撮像装置３００全体を管理および制御する。また、中央制御部３１０は、回転制御部３５０、撮像制御部２５２としても機能する。
【０１１３】
第１の実施形態における構成要素として既に述べた、操作部１０２、保持部１０６、表示部１０８、第１光束屈折部１５０、集光レンズ１５２、第２光束屈折部１５４、後方レンズ系１５６、撮像素子１５８、駆動回路１６０、撮像制御部２５２は、実質的に機能が等しいので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する立体映像撮像用シャッタ４００および回転制御部３５０を主に説明する。
【０１１４】
図１７に示すように、立体映像撮像用シャッタ４００は、略平行に配された２枚の円板形状で形成され、第２光束屈折部１５４に向かう２つの光束（右光束ＲＬＦ、左光束ＬＬＦ）を通過させるための開口部４１０をそれぞれ有した２組の回転体４０２（図１７中、右回転体４０２ａ、左回転体４０２ｂで示す）と、右回転体４０２ａを回転させるための第１モータ４５０ａと、左回転体４０２ｂを回転させるための第２モータ４５０ｂとを含んで構成される。また、円板４０４ａの開口部４１０の端部と、円板４０４ｂの開口部４１０の端部とが光束の光束中心を通るように、円板４０４ａ、４０４ｂを第１モータ４５０ａに固定し、円板４０４ｃの開口部４１０の端部と、円板４０４ｄの開口部４１０の端部とが光束の光束中心を通るように、円板４０４ｃ、４０４ｄを第２モータ４５０ｂに固定する。
【０１１５】
図１８は、第２の実施形態にかかる１組の回転体４０２を説明するための説明図である。図１８において、右回転体４０２ａを例に挙げて説明するが、左回転体４０２ｂも同一の形状である。
【０１１６】
図１８に示すように、右回転体４０２ａは、円板４０４ａと円板４０４ｂとで構成される。円板４０４ａおよび円板４０４ｂは、遮光性を有する樹脂等で構成された本体４０６と、開口部４１０とを含んで構成され、回転軸Ｐを中心に、同一の回転角速度で逆方向に回転する。図１８に示すように、開口部４１０は、略矩形形状であり、その長手方向が円板４０４ａ、４０４ｂの回転方向に配されている。
【０１１７】
また上述した立体映像撮像用シャッタ２００の開口部２１０と同様に、開口部４１０の回転体４０２の円周方向の端部形状は、半径方向の開口長さが漸減するように形成され、具体的に、開口部４１０の円周方向の端部形状は、略二等辺三角形に形成される。なお、円板４０４ａの開口部４１０と円板４０４ｂの開口部４１０とは、所定の時点で対向する位置に配されるように設置され、円板４０４ｃの開口部４１０と円板４０４ｄの開口部４１０とは、所定の時点で対向する位置に配されるように設置される。こうすることで、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとを時分割で交互に、かつ同時間、第２光束屈折部１５４に到達させることができる。
【０１１８】
したがって、本実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ４００は、右光束ＲＬＦに、円板４０４ａの開口部４１０と円板４０４ｂの開口部４１０とが重畳したときが開状態となり、開口部４１０同士が重畳していないときは閉状態となる。同様に、立体映像撮像用シャッタ４００は、左光束ＬＬＦに、円板４０４ｃの開口部４１０と円板４０４ｄの開口部４１０とが重畳したときが開状態となり、開口部４１０同士が重畳していないときは閉状態となる。
【０１１９】
図１９は、第２の実施形態にかかる立体映像撮像用シャッタ４００の他の例を説明するための説明図である。図１９に示すように、後述する回転制御部３５０の制御指令に応じて、円板４０４ａを第３モータ４５２ａで、円板４０４ｂを第１モータ４５０ａで、同一の回転角速度で同一方向に回転させ、円板４０４ｃを第４モータ４５２ｂで、円板４０４ｄを第２モータ４５０ｂで、同一の回転角速度で同一方向に回転させる。
【０１２０】
回転制御部３５０は、第１モータ４５０ａおよび第２モータ４５０ｂ（図１９に示す構成の場合、これらと、第３モータ４５２ａと第４モータ４５２ｂ）を制御し、光束が通過する部分における２つの開口部４１０の移動方向が互いに逆方向となるように、１組の回転体４０２を同一の回転角速度で回転させる。本実施形態においても、回転制御部３５０は、撮像制御部２５２による撮像素子１５８の撮像タイミングを同期信号として扱い、右回転体４０２ａと左回転体４０２ｂの回転制御を行う。こうして、開口部２０２同士が重畳を開始する点が光束の光束中心となり、右光束ＲＬＦと左光束ＬＬＦとで開状態と閉状態との位相が逆になる。
【０１２１】
したがって、１組の回転体４０２における２つの開口部４１０同士の重畳部分が、光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されることになる。したがって、立体映像撮像用シャッタ４００を通過し、撮像素子１５８に到達する光束は、上下方向にも左右方向にもほとんど偏りが生じず、光量が略均一な映像データを得ることができる。開状態から閉状態への移行期間も、閉状態から開状態への移行期間と同様に、２組の回転体４０２が回転することにより、それぞれの組の回転体４０２の２つの開口部４１０同士の重畳部分が、外側から光束中心に向かって縮小されるように形成されることになる。
【０１２２】
上述したように、２組の回転体４０２の本体４０６は、遮光性を有する樹脂等で形成されているため、閉状態では、一方の光束を完全に遮光することができるため、クロストークの発生を確実に排除することができる。また、開状態では、光束を遮るものは存在しないため、映像の全体的な光量の低下を防止することが可能となる。
【０１２３】
本実施形態では、開口部４１０の円周方向の端部形状は、略二等辺三角形に形成されている例について説明したが、これに限定されず、直線状に形成されてもよい。この場合であっても、２組の回転体４０２が回転することにより、２つの開口部４１０同士の重畳部分が、光束中心から外側に向かって拡大されるように形成されることになるため、立体映像撮像用シャッタ４００を通過し、撮像素子１５８に到達する光束に、上下方向または左右方向に偏りが生じる事態を回避することができる。
【０１２４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、立体映像を生成するための立体映像撮像用シャッタおよび立体映像撮像装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００、３００  …立体映像撮像装置
１０４、３０４  …撮像部
１５０  …第１光束屈折部
１５０ａ  …右第１光束屈折部
１５０ｂ  …左第１光束屈折部
１５４  …第２光束屈折部
１５８  …撮像素子
２００、４００  …立体映像撮像用シャッタ
２０２、４０２  …回転体
２０２ａ  …外回転体
２０２ｂ  …内回転体
２１０、４１０  …開口部
２５０、３５０  …回転制御部
２５２  …撮像制御部
４０２ａ  …右回転体
４０２ｂ  …左回転体
【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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【図１８】
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【図１９】
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