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JP2001211464A - Image pickup device and stereoscopic image pickup device using the same - Google Patents

Image pickup device and stereoscopic image pickup device using the same

Info

Publication number
JP2001211464A
JP2001211464A JP2000016797A JP2000016797A JP2001211464A JP 2001211464 A JP2001211464 A JP 2001211464A JP 2000016797 A JP2000016797 A JP 2000016797A JP 2000016797 A JP2000016797 A JP 2000016797A JP 2001211464 A JP2001211464 A JP 2001211464A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
low
pass filter
light
control means
imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000016797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetomo Tanaka
田中  秀知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000016797A priority Critical patent/JP2001211464A/en
Publication of JP2001211464A publication Critical patent/JP2001211464A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image pickup device capable of easily obtaining image information of high optical performance by using a light quantity control means having a polarizing plate and an image pickup element periodically fetching an image, and to provide a stereoscopic image pickup device using the image pickup device. SOLUTION: In this image pickup device for forming the image information on the surface of the image pickup element periodically fetching the image through a low-pass filter for dividing incident light into a plurality of light rays by double refraction by using the light quantity control means having the polarizing place and a photographic optical system, the light quantity control means and the low-pass filter are arranged so that the polarization axis of the polarizing plate of the light quantity control means does not match the light division direction of the low-pass filter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置及びそれ
を用いた立体撮像装置に関し、ひとつの撮像素子(CC
D)にシャッタ手段(光量制御手段)を用いて、画像情
報を得る際又は左右眼の視差を有した画像(視差画像)
を時系列的に交互に導き、立体画像を得る際に好適なも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device and a stereoscopic image pickup device using the same, and more particularly, to one image pickup device (CC).
D) When image information is obtained by using shutter means (light amount control means) or an image having parallax between left and right eyes (parallax image)
Are alternately guided in time series to obtain a stereoscopic image.

【0002】[0002]

【従来の技術】立体画像を観察する為には複数の視差画
像が必要となる。従来より、複数の視差画像を得る為の
立体画像撮影用の撮像装置や撮影光学系が、種々と提案
されている。
2. Description of the Related Art In order to observe a stereoscopic image, a plurality of parallax images are required. 2. Description of the Related Art Conventionally, various imaging apparatuses and imaging optical systems for capturing a stereoscopic image for obtaining a plurality of parallax images have been proposed.

【0003】このうち液晶シャッタを利用して、左右の
視差のある画像情報を時系列的にひとつの撮像素子の同
一領域に交互に導く立体画像撮影装置が、例えば特開平
6−327036号公報,特開平8−251624号公
報等で提案されている。
[0003] Among them, a stereoscopic image photographing apparatus that uses a liquid crystal shutter to alternately guide image information having left and right parallax to the same area of one image sensor in a time series is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-327036. It has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-251624.

【0004】特開平6−327036号公報では、左右
それぞれ2枚の反射ミラーと、液晶シャッタと、撮影レ
ンズより構成され、前記液晶シャッタを撮影レンズより
被写体側の前記撮影レンズの入射瞳近傍に配置すること
により、左右の視差を有した画像をひとつの撮像素子に
交互に入力することができるよう構成している。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-327036, a left and right reflecting mirror, a liquid crystal shutter, and a photographing lens are provided, and the liquid crystal shutter is arranged near the entrance pupil of the photographing lens on the subject side of the photographing lens. By doing so, an image having left and right parallax can be alternately input to one image sensor.

【0005】特開平8−251624号公報の図1にお
いては、立体画像撮影光学系を左右2つの反射角度可変
ミラーと、左右2つのミラーと、左右2つの2組の偏光
フィルターと、左右2つのレンズ系と、ひとつの撮像素
子より構成している。そして、偏光フィルターを回転さ
せることにより左右の視差画像に基づく光量を変化さ
せ、左右の視差画像に対する光路を通過した光を交互に
撮像素子に導いて視差画像を得ている。
In FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-251624, a stereoscopic image photographing optical system includes two mirrors having left and right variable reflection angles, two mirrors having left and right, two sets of right and left polarization filters, and two sets of left and right mirrors. It consists of a lens system and one image sensor. Then, the amount of light based on the left and right parallax images is changed by rotating the polarization filter, and the light that has passed through the optical path for the left and right parallax images is alternately guided to the image sensor to obtain a parallax image.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像手段として
CCDを用いた立体画像撮影装置においては、液晶シャ
ッタとローパスフィルターとの関係を示す構成について
の記載がない。例えば液晶シャッタを構成する偏光板の
偏光軸と、ローパスフィルターの光線分離方向が一致す
ると、ローパス効果が減少して、高い光学性能の画像情
報を得るのが難しくなってくる。
In a conventional stereoscopic image photographing apparatus using a CCD as an image pickup means, there is no description about a structure showing a relationship between a liquid crystal shutter and a low-pass filter. For example, if the polarization axis of the polarizing plate constituting the liquid crystal shutter matches the light beam separating direction of the low-pass filter, the low-pass effect decreases, and it becomes difficult to obtain image information with high optical performance.

【0007】従来はこのようなときのどのように対処す
べきかがなされれいなかった。立体画像撮影用の光学系
では左右眼用の視差画像を高い光学性能で得ることが立
体画像を良好に観察するうえで重要となってくる。
Conventionally, it has not been determined how to cope with such a situation. In an optical system for capturing a stereoscopic image, it is important to obtain parallax images for the left and right eyes with high optical performance in order to properly observe the stereoscopic image.

【0008】本発明は偏光板を有する光量制御手段とロ
ーパスフィルターによる光路分離方向とを適切に設定す
ることにより高い光学性能の画像情報が容易に得られる
撮影装置の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a photographing apparatus capable of easily obtaining image information having high optical performance by appropriately setting a light amount control means having a polarizing plate and an optical path separating direction by a low-pass filter.

【0009】又、本発明はCCD等の撮像手段とローパ
スフィルターとを用いた撮影装置で左右眼の視差画像を
液晶シャッタ等の偏光板を有する光量制御手段を用いて
時系列的に1つの撮像手段に導光して、複数の視差画像
を得るとき、偏光板の偏光軸とローパスフィルターによ
る光線分離方向とを適切に設定することにより光学性能
の良好な複数の視差画像が容易に得られる立体撮影装置
の提供を目的とする。
Further, according to the present invention, a parallax image of the right and left eyes is imaged in a time series using a light quantity control means having a polarizing plate such as a liquid crystal shutter by a photographing apparatus using an imaging means such as a CCD and a low-pass filter. When a plurality of parallax images are obtained by guiding the light to the means, a plurality of parallax images with good optical performance can be easily obtained by appropriately setting the polarization axis of the polarizing plate and the light beam separation direction by the low-pass filter. It is intended to provide an imaging device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の撮像装
置は、偏光板を有する光量制御手段と、撮影光学系とを
用いて画像情報を複屈折により入射光線を複数の光線に
分離するローパスフィルターを介して周期的に画像を取
り込む撮像素子面上に形成する撮像装置において、該光
量制御手段と該ローパスフィルターは該光量制御手段の
偏向板の偏光軸が、該ローパスフィルターの光線分離方
向と一致しないように配置していることを特徴としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus which separates an incident light beam into a plurality of light beams by birefringence by using light amount control means having a polarizing plate and a photographing optical system. In an imaging apparatus formed on an imaging element surface which periodically captures an image via a low-pass filter, the light quantity control means and the low-pass filter are arranged such that a polarization axis of a deflecting plate of the light quantity control means is in a light separating direction of the low-pass filter. It is characterized in that it is arranged so as not to match with.

【0011】請求項2の発明の撮像装置は、偏光板を有
する光量制御手段と、撮影光学系とを用いて画像情報を
複屈折により入射光線を複数の光線に分離するローパス
フィルターを介して周期的に画像を取り込む撮像素子面
上に形成する撮像装置において、該光量制御手段と該ロ
ーパスフィルターは該光量制御手段の偏光板の偏光軸
と、該ローパスフィルターの光線分離方向とのなす角度
をθとしたとき、 30°<θ<60° を満足するように配置していることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus, comprising: a light quantity control unit having a polarizing plate; and a low-pass filter that separates an incident light beam into a plurality of light beams by birefringence using an imaging optical system. In an imaging apparatus formed on an image sensor surface for capturing an image, the light amount control means and the low-pass filter are formed by setting the angle between the polarization axis of the polarizing plate of the light amount control means and the light beam separating direction of the low-pass filter to θ. In this case, the arrangement is such that 30 ° <θ <60 ° is satisfied.

【0012】請求項3の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記光量制御手段と前記撮影光学系とを含む撮
像手段Aと、前記ローパスフィルターと前記撮像素子と
を含む撮像手段Bとは分離及び結合可能に構成されてい
ることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, an imaging means A including the light amount control means and the imaging optical system and an imaging means B including the low-pass filter and the imaging element are provided. It is characterized by being configured to be separable and connectable.

【0013】請求項4の発明は請求項1,2又は3の発
明において、前記光量制御手段又はローパスフィルター
の少なくとも一方または両方には双方の相対的位置決め
を行う位置決め手段を有していることを特徴としてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, at least one or both of the light quantity control means and the low-pass filter have positioning means for performing relative positioning of both. Features.

【0014】請求項5の発明は請求項3の発明におい
て、前記撮像手段Aと前記撮像手段Bとの分割及び結合
可能な分割部に前記光量制御手段の偏光板の偏光軸と、
前記ローパスフィルターの光線分離方向のなす角度を調
整する位置決め手段を設けていることを特徴としてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, a polarization axis of the polarizing plate of the light amount control means is provided on a division portion capable of dividing and combining the imaging means A and the imaging means B,
It is characterized in that a positioning means for adjusting an angle between the low-pass filter and the light beam separating direction is provided.

【0015】請求項6の発明の立体撮像装置は、偏光板
を有する光量制御手段を左右眼用に2つと、該左右眼用
の2つの光量制御手段を介した画像情報からの光束を合
成する合成光学手段、そして撮影光学系とを用いて左右
眼用の2つの視差を有する画像情報を複屈折により入射
光線を複数の光線に分離するローパスフィルターを介し
て周期的に画像を取り込む撮像素子面上に該光量制御手
段を制御して時系列的に交互に形成する立体撮像装置に
おいて、該2つの光量制御手段と該ローパスフィルター
は該2つの光量制御手段の偏光板の偏光軸が該ローパス
フィルターの光線分離方向と一致しないように配置して
いることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional imaging apparatus, wherein two light quantity control means having polarizing plates are provided for the left and right eyes, and a light beam from image information is transmitted through the two light quantity control means for the left and right eyes. An imaging element surface that periodically captures an image through a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light beams by birefringence of image information having two parallaxes for the right and left eyes using a combining optical unit and a photographing optical system. In the above three-dimensional imaging apparatus, the two light quantity control means and the low-pass filter are controlled by controlling the light quantity control means so that the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means are the low-pass filter. Are arranged so as not to coincide with the light ray separation direction.

【0016】請求項7の発明の立体撮像装置は、偏光板
を有する光量制御手段を左右眼用に2つと、該左右眼用
の2つの光量制御手段を介した画像情報からの光束を合
成する合成光学手段、そして撮影光学系とを用いて左右
眼用の2つの視差を有する画像情報を複屈折により入射
光線を複数の光線に分離するローパスフィルターを介し
て周期的に画像を取り込む撮像素子面上に該光量制御手
段を制御して時系列的に交互に形成する立体撮像装置に
おいて、該2つの光量制御手段と該ローパスフィルター
は該2つの光量制御手段の偏光板の偏光軸と、該ローパ
スフィルターの光線分離方向とのなす角度をθとしたと
き、 30°<θ<60° を満足するように配置していることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image pickup apparatus, wherein two light quantity control means having polarizing plates are provided for the left and right eyes, and a light beam from image information via the two light quantity control means for the left and right eyes is synthesized. An imaging element surface that periodically captures an image through a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light beams by birefringence of image information having two parallaxes for the right and left eyes using a combining optical unit and a photographing optical system. In the above three-dimensional imaging apparatus, the two light quantity control means and the low-pass filter are controlled by controlling the light quantity control means, and the two light quantity control means and the low-pass filter are provided with the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means. When the angle between the filter and the light separating direction is θ, the filter is arranged so as to satisfy 30 ° <θ <60 °.

【0017】請求項8の発明は請求項6又は7の発明に
おいて、前記2つの光量制御手段と前記撮影光学系とを
含む撮像手段Aと、前記ローパスフィルターと前記撮像
素子とを含む撮像手段Bとは分離及び結合可能に構成さ
れていることを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, an imaging means A including the two light quantity control means and the imaging optical system, and an imaging means B including the low-pass filter and the imaging element. Is characterized by being configured to be separable and connectable.

【0018】請求項9の発明は請求項6,7又は8の発
明において、前記2つの光量制御手段又はローパスフィ
ルターの少なくとも一方には双方の相対的位置決めを行
う位置決め手段を有していることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the sixth, seventh or eighth aspect, at least one of the two light quantity control means or the low-pass filter has a positioning means for performing relative positioning between the two. Features.

【0019】請求項10の発明は請求項8の発明におい
て、前記撮像手段Aと前記撮像手段Bとの分割及び結合
可能な分割部に前記2つの光量制御手段の偏光板の偏光
軸と、前記ローパスフィルターの光線分離方向のなす角
度を調整する位置決め手段を設けていることを特徴とし
ている。
According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means are provided at a division portion where the imaging means A and the imaging means B can be divided and combined. It is characterized in that a positioning means for adjusting an angle formed by the light separating direction of the low-pass filter is provided.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の立体
撮影用光学系を用いた立体撮影装置の光学断面図であ
る。図1の立体撮影光学系(撮影光学系)はズームレン
ズより成り、2つの視差画像を時系列に得る場合を示し
ている。
FIG. 1 is an optical sectional view of a three-dimensional photographing apparatus using a three-dimensional photographing optical system according to a first embodiment of the present invention. The stereoscopic imaging optical system (imaging optical system) shown in FIG. 1 includes a zoom lens and obtains two parallax images in time series.

【0021】図1の撮影光学系は、人間の眼幅の幅に略
等しい間隔で略平行に配置される左右の光軸AXL,A
XRをそれぞれ内向きに偏向させる左右2つの反射ミラ
ーML,MRと、左右2つの同じ構成の負の屈折力の第
1レンズ群1GL,1GRと、偏光板を含む光量制御手
段としての左右2つの液晶シャッタSL,SRと、撮影
光学系の絞り位置又はその近傍に配置される左右の光軸
AXL,AXRを重ね合わせるため面HL,HRに反射
コート(高反射膜)が施された三角柱プリズム(合成光
学素子)Pと、光量調節のための絞りSPと、フォーカ
ス用の単独で光軸AX上移動する第2レンズ群2Gと、
広角端から望遠端への変倍時に像側から物体側へ光軸上
を移動可能な全体として正の屈折力の第3レンズ群3G
と、広角端から望遠端への変倍に伴う像面位置の補正の
為、及びバックフォーカスのバラツキを補正する為、光
軸上を移動可能な全体として正の屈折力の第4レンズ群
4Gと、バックフォーカスのバラツキを補正する為、光
軸上を移動可能な全体として正の屈折力の第5レンズ群
5Gと、負の屈折力の第6レンズ6Gと、水晶板から成
り、複屈折により光路分離を行う光学ローパスフィルタ
ーLPFと、周期的に画像を取り込む撮像手段(CC
D)を有している。
The photographing optical system shown in FIG. 1 has left and right optical axes AXL, A which are arranged substantially in parallel at intervals substantially equal to the width of the human eye.
Two right and left reflection mirrors ML and MR for deflecting the XR inward respectively, two left and right first lens groups 1GL and 1GR having the same configuration of negative refractive power, and two right and left as light quantity control means including a polarizing plate. A triangular prism (reflection coating (high reflection film) applied to the surfaces HL, HR) for overlapping the liquid crystal shutters SL, SR and the left and right optical axes AXL, AXR disposed at or near the aperture position of the photographing optical system ( A combining optical element) P, a stop SP for adjusting the amount of light, a second lens group 2G for focusing alone moving on the optical axis AX,
A third lens group 3G having a positive refractive power as a whole, which is movable on the optical axis from the image side to the object side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
And a fourth lens group 4G having a positive refractive power as a whole that is movable on the optical axis in order to correct an image plane position accompanying zooming from the wide-angle end to the telephoto end and to correct variations in back focus. And a fifth lens group 5G having a positive refracting power, a sixth lens 6G having a negative refracting power, and a quartz plate which are movable as a whole on the optical axis in order to correct variations in back focus. Optical low-pass filter LPF for separating the optical path by means of an image pickup means (CC)
D).

【0022】尚、本実施形態において、第6レンズ群6
Gと撮像手段CCDとの間に色分解手段を設けて入射光
を複数(3つ)の色光に分解しても良い。このときは各
色光毎に撮影手段を設けている。
In this embodiment, the sixth lens group 6
Color separation means may be provided between G and the imaging means CCD to separate incident light into a plurality (three) of color lights. At this time, a photographing means is provided for each color light.

【0023】本実施形態では、第2レンズ群2Gを光軸
方向に移動して被写体距離の変動に伴う像面位置のずれ
の補正(フォーカス)を行い、広角端から望遠端への変
倍に際して第3レンズ群3G及び第4レンズ群4Gを撮
像素子CCDから被写体側に移動して変倍と変倍に伴う
像面位置の補正を行っている。
In this embodiment, the second lens group 2G is moved in the direction of the optical axis to correct (focus) the shift of the image plane position due to the change in the object distance, and to change the magnification from the wide-angle end to the telephoto end. The third lens group 3G and the fourth lens group 4G are moved from the image sensor CCD to the subject side to perform magnification and correction of the image plane position accompanying the magnification.

【0024】尚、第1レンズ群1GR,1GLは前側レ
ンズ群を構成し、第2レンズ群2Gから第6レンズ群6
Gまでで後側レンズ群を構成している。前側レンズ群と
後側レンズ群とでズームレンズを構成している。
Note that the first lens groups 1GR and 1GL constitute a front lens group, and the second lens group 2G to the sixth lens group 6
G constitutes a rear lens unit. The front lens group and the rear lens group constitute a zoom lens.

【0025】前記左右2つの液晶シャッタ(光量制御手
段)SL,SRを交互に開閉させることにより、撮像素
子CCD上に左右の視差を有する画像情報を交互に時系
列的に導いている。
By alternately opening and closing the two left and right liquid crystal shutters (light quantity control means) SL and SR, image information having left and right parallax is alternately guided in time series on the image sensor CCD.

【0026】左右の液晶シャッタSL(SR)は、それ
ぞれ被写体側から偏光板H1、カバーガラス(不図
示)、液晶層(液晶部分)LCD、カバーガラス(不図
示)、偏光板H2より構成される。液晶層LCDに対向
する面には透明電極が付けられている。
The left and right liquid crystal shutters SL (SR) are each composed of a polarizing plate H1, a cover glass (not shown), a liquid crystal layer (liquid crystal portion) LCD, a cover glass (not shown), and a polarizing plate H2 from the object side. . A transparent electrode is provided on the surface facing the liquid crystal layer LCD.

【0027】2つの光量制御手段とローパスフィルター
は、2つの光量制御手段の偏光板の偏光軸と、ローパス
フィルターの光線分離方向が一致しないように配置して
いる。具体的には、2つの光量制御手段の偏光板の偏光
軸と、ローパスフィルターの光線分離方向のなす角度θ
が、 30°<θ<60° の範囲内に有るように位置決め手段を利用して配置して
いる。
The two light quantity control means and the low-pass filter are arranged so that the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means do not coincide with the light beam separating directions of the low-pass filter. Specifically, the angle θ formed between the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means and the light beam separating direction of the low-pass filter.
Are arranged using the positioning means so as to be within the range of 30 ° <θ <60 °.

【0028】尚、本実施形態において撮像素子CCD上
に、視差のない単一の画像情報を形成する撮像装置とし
て用いても良い。このときは左右眼用の各部材のうち一
方の要素(例えばMR,1GR,SR)を用いても良
く、又は一方のみの要素を残して、他方の要素(このと
きは合成光学手段P)を削除して構成しても良い。又、
このとき光量制御手段は単なるシャッタとして用いれば
良い。
In this embodiment, the present invention may be used as an image pickup device for forming single image information without parallax on the image pickup device CCD. In this case, one of the left and right eye members (for example, MR, 1GR, SR) may be used, or only one element may be left and the other element (in this case, the synthetic optical means P) may be used. You may delete and comprise. or,
At this time, the light amount control means may be used as a simple shutter.

【0029】この他、本実施形態において反射ミラー
(MR,ML)から第6レンズ群6Gに至る各要素を含
む撮像手段LAと、ローパスフィルター(LPF)と撮
像素子CCDを含む撮像手段LBとを分離及び結合可能
な独立の撮像手段として構成し、双方を必要に応じて分
離及び接合して用いるようにしても良い。
In addition, in this embodiment, the image pickup means LA including each element from the reflection mirror (MR, ML) to the sixth lens group 6G, and the image pickup means LB including the low-pass filter (LPF) and the image pickup device CCD. It may be configured as an independent imaging unit that can be separated and combined, and both may be separated and joined as needed.

【0030】図2は図1における液晶シャッタSL,S
RとローパスフィルターLPF、そしてCCDとの配置
関係を示す説明図である。
FIG. 2 shows the liquid crystal shutters SL and S in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship among R, a low-pass filter LPF, and a CCD.

【0031】図2では、液晶シャッタの液晶層(液晶部
分)LCDの偏光軸の偏光方向とローパスフィルターL
PFの光束分離方向との相対角度θによるローパス効果
の有無を示している。本実施形態においては、図2
(A)に示すようにローパスフィルターLPFの光線分
離方向とLCDR、LCDLの相対角度θが45°を設
計値としており条件30°<θ<60°を満たすもので
あり、この範囲においてローパス効果が有効に得られ
る。図2(B)に示すようにθ=0の場合にローパスフ
ィルターLPFによる光線分離が阻害されローパス効果
が減少する。ローパスフィルターLPFの光線分離方向
が1方向であればθ=90°が最も望ましく100%の
ローパス効果を維持できる。実際にはローパスフィルタ
ーLPFは垂直と水平の2方向の分離が一般的であると
考えられるため、その両方に効果を残存させるためにθ
=45°付近を設計値にしている。図2(C)のグラフ
は水平分離の場合ローパス効果がCOSθ%で変化する
ことと、図2(D)は垂直分離がSINθ%で変化する
ことを示しており、本実施形態では水平、垂直おのおの
に効果を残存させるために角度θを30°から60°の
範囲に限定している。
In FIG. 2, the direction of polarization of the polarization axis of the liquid crystal layer (liquid crystal portion) of the liquid crystal shutter and the low pass filter L are shown.
The presence or absence of a low-pass effect based on the relative angle θ between the PF and the light beam separation direction is shown. In the present embodiment, FIG.
As shown in (A), the relative angle θ between the light separating direction of the low-pass filter LPF and the LCDR and LCDL is 45 °, which satisfies the condition of 30 ° <θ <60 °. Effectively obtained. As shown in FIG. 2B, when θ = 0, light beam separation by the low-pass filter LPF is inhibited, and the low-pass effect is reduced. If the light separating direction of the low-pass filter LPF is one, θ = 90 ° is most preferable, and a low-pass effect of 100% can be maintained. In practice, the low-pass filter LPF is generally considered to be separated in two directions, vertical and horizontal.
The design value is around = 45 °. The graph of FIG. 2 (C) shows that the low-pass effect changes with COS θ% in the case of horizontal separation, and FIG. 2 (D) shows that the vertical separation changes with SIN θ%. The angle θ is limited to the range of 30 ° to 60 ° in order to keep the effect in each case.

【0032】図3は本実施形態の液晶シャッタユニット
SR(SL)を固定するメカ的手段を示す概略図であ
る。偏光板H1,H2に挟まれた液晶部分LCDと、こ
れらを一体に包含するLCD枠Uには2個所の位置決め
手段としての位置決めピンUa,Ubがレンズ鏡枠B
B,BTに設けた剛体部BBb,BTbの開口部に嵌入
している。これによって液晶シャッタとローパスフィル
ターの光線分離方向が所定の角度となるようにしてい
る。又、位置決めピンUa,Ubによって液晶シャッタ
が光軸中心に回転する事を規制している。又、剛体部B
Bbと弾性部BTaにより液晶シャッタユニットを光軸
方向に突き当て固定されている。固定手段(BBb,B
Ta)を左右の液晶シャッタユニットに適用し、おのお
の液晶シャッタユニットの偏光方向が水晶ローパスフィ
ルターの光線分離角度に対して、45°をなすように設
定している。但し偏光板の偏光方向は、あらかじめLC
D枠Uの位置決めピンUa,Ubに対して、取り付け角
度を定めてユニット組みしている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing mechanical means for fixing the liquid crystal shutter unit SR (SL) of the present embodiment. The liquid crystal part LCD sandwiched between the polarizing plates H1 and H2 and the LCD frame U integrally including these are provided with positioning pins Ua and Ub as two positioning means on the lens frame B.
B, BT are fitted into the openings of the rigid portions BBb, BTb provided on the BT. Thereby, the light beam separating directions of the liquid crystal shutter and the low-pass filter are set at a predetermined angle. The rotation of the liquid crystal shutter about the optical axis is restricted by the positioning pins Ua and Ub. Rigid body B
The liquid crystal shutter unit is abutted and fixed in the optical axis direction by Bb and the elastic portion BTa. Fixing means (BBb, B
Ta) is applied to the left and right liquid crystal shutter units, and the polarization direction of each liquid crystal shutter unit is set to be 45 ° with respect to the light beam separation angle of the crystal low-pass filter. However, the polarization direction of the polarizing plate must be LC
The mounting angle is determined with respect to the positioning pins Ua and Ub of the D frame U, and the unit is assembled.

【0033】尚、本実施形態において液晶シャッタの偏
光板の偏光軸とローパスフィルターの光線分離方向とを
調整する位置決め手段は液晶シャッタ又はローパスフィ
ルターの少なくとも一方に設ければ良い。又、撮像手段
LAと撮像手段LBとを分離及び結合可能となるように
交換レンズ方式で構成したときには、位置決め手段は分
離及び結合可能な分割部例えばマウント部に設けても良
い。
In this embodiment, the positioning means for adjusting the polarization axis of the polarizing plate of the liquid crystal shutter and the light beam separating direction of the low-pass filter may be provided in at least one of the liquid crystal shutter and the low-pass filter. Further, when the image pickup means LA and the image pickup means LB are configured by an interchangeable lens system so as to be separable and connectable, the positioning means may be provided in a split part that can be separated and connected, for example, a mount part.

【0034】図4は本実施形態の液晶シャッタユニット
を固定するメカ的手段のその他の実施形態の説明図であ
る。LCD枠Uの外形形状をDカット形状とし、相対す
るレンズ鏡枠CCも勘合形状とし、LCDユニットがレ
ンズ鏡枠CC内にて回転することを規制し、押さえ板O
Sにて光軸方向に規制するために、鏡枠ビス受け部CC
cに対してビスROにて押え板OSを固定している。但
し偏光板の偏光方向は、あらかじめLCD枠UのDカッ
ト面に対して、取り付け角度を定めてユニット組みして
いる。
FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment of the mechanical means for fixing the liquid crystal shutter unit of the present embodiment. The outer shape of the LCD frame U is a D-cut shape, the opposing lens frame CC is also a fitting shape, and the rotation of the LCD unit in the lens frame CC is restricted.
In order to regulate in the optical axis direction at S, the lens frame screw receiving part CC
The holding plate OS is fixed to c by a screw RO. However, the polarizing direction of the polarizing plate is set in a unit with the mounting angle determined with respect to the D-cut surface of the LCD frame U in advance.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、偏光板を有する光量制
御手段とローパスフィルターによる光路分離方向とを適
切に設定することにより高い光学性能の画像情報が容易
に得られる撮影装置を達成することができる。
According to the present invention, it is possible to achieve a photographing apparatus in which image information with high optical performance can be easily obtained by appropriately setting a light amount control means having a polarizing plate and an optical path separating direction by a low-pass filter. Can be.

【0036】又、本発明によれば、CCD等の撮像手段
とローパスフィルターとを用いた撮影装置で左右眼の視
差画像を液晶シャッタ等の偏光板を有する光量制御手段
を用いて時系列的に1つの撮像手段に導光して、複数の
視差画像を得るとき、偏光板の偏光軸とローパスフィル
ターによる光線分離方向とを適切に設定することにより
光学性能の良好な複数の視差画像が容易に得られる立体
撮影装置を達成することができる。
According to the present invention, the parallax images of the left and right eyes can be time-sequentially converted by a photographing apparatus using an image pickup means such as a CCD and a low-pass filter by using a light amount control means having a polarizing plate such as a liquid crystal shutter. When a plurality of parallax images are obtained by guiding the light to one imaging unit, a plurality of parallax images having good optical performance can be easily obtained by appropriately setting the polarization axis of the polarizing plate and the light beam separation direction by the low-pass filter. The resulting stereoscopic imaging device can be achieved.

【0037】この他、本発明によれば液晶シャッタの回
転規制手段をレンズ鏡筒の一部に設ける事により、水晶
ローパスフィルターのローパス効果を高効率に維持し画
質劣化を防止することができる。また左右独立に液晶シ
ャッタが設けられている立体撮像装置においても同様に
相対関係を築きローパス効果を高効率に維持することが
できる。
In addition, according to the present invention, by providing the rotation restricting means of the liquid crystal shutter in a part of the lens barrel, the low-pass effect of the crystal low-pass filter can be maintained with high efficiency, and the image quality can be prevented from deteriorating. Also, in a stereoscopic imaging device in which liquid crystal shutters are provided independently for left and right, a low-pass effect can be maintained with high efficiency by establishing a relative relationship in the same manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係る光学的配置を説明す
る説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an optical arrangement according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る液晶シャッタユニットの偏光方向
と水晶ローパスフィルターの相対角度による効果の有無
の説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the presence or absence of an effect due to the polarization direction of the liquid crystal shutter unit according to the present invention and the relative angle of the crystal low-pass filter.

【図3】本発明に係る液晶シャッタユニットのメカ的固
定手段の説明図
FIG. 3 is an explanatory view of a mechanical fixing means of the liquid crystal shutter unit according to the present invention.

【図4】本発明に係る液晶シャッタユニットのその他の
メカ的固定手段の説明図
FIG. 4 is an explanatory view of other mechanical fixing means of the liquid crystal shutter unit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MR・・右ミラー ML・・左ミラー H1・・偏光板1 H2・・偏光板2 H3・・偏光板3 H4・・偏光板4 LCDR・・右液晶シャッタ LCDL・・左液晶シャッタ P・・三角プリズム SP・・絞り 1GR・・第1レンズ群 2GR・・第2レンズ群 3GR・・第3レンズ群 4GR・・第4レンズ群 5GR・・第5レンズ群 6GR・・第6レンズ群 LPF・・水晶ローパスフィルター CCD・・撮像素子 B・・鏡枠1 U・・LCD枠 CC・・鏡枠2 OS・・押さえ板 RO・・ビス MR ・ ・ Right mirror ML ・ ・ Left mirror H1 ・ ・ Polarizer 1 H2 ・ ・ Polarizer 2 H3 ・ ・ Polarizer 3 H4 ・ ・ Polarizer 4 LCDR ・ ・ Right liquid crystal shutter LCDL ・ ・ Left liquid crystal shutter P ・ ・ Triangle Prism SP ... Stop 1GR 1st lens group 2GR 2nd lens group 3GR 3rd lens group 4GR 4th lens group 5GR 5th lens group 6GR 6th lens group LPF Quartz low-pass filter CCD ... Image sensor B ... Mirror frame 1 U ... LCD frame CC ... Mirror frame 2 OS ... Holding plate RO ... Screw

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 偏光板を有する光量制御手段と、撮影光
学系とを用いて画像情報を複屈折により入射光線を複数
の光線に分離するローパスフィルターを介して周期的に
画像を取り込む撮像素子面上に形成する撮像装置におい
て、該光量制御手段と該ローパスフィルターは該光量制
御手段の偏光板の偏光軸が、該ローパスフィルターの光
線分離方向と一致しないように配置していることを特徴
とする撮像装置。
1. An imaging element surface that periodically captures an image via a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light rays by birefringence of image information using a light amount control unit having a polarizing plate and an imaging optical system. In the imaging device formed above, the light quantity control means and the low-pass filter are arranged such that the polarization axis of the polarizing plate of the light quantity control means does not coincide with the light beam separation direction of the low-pass filter. Imaging device.
【請求項2】 偏光板を有する光量制御手段と、撮影光
学系とを用いて画像情報を複屈折により入射光線を複数
の光線に分離するローパスフィルターを介して周期的に
画像を取り込む撮像素子面上に形成する撮像装置におい
て、該光量制御手段と該ローパスフィルターは該光量制
御手段の偏光板の偏光軸と、該ローパスフィルターの光
線分離方向とのなす角度をθとしたとき、 30°<θ<60° を満足するように配置していることを特徴とする撮像装
置。
2. An image sensor surface that periodically captures an image through a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light beams by birefringence of image information using a light amount control unit having a polarizing plate and a photographing optical system. In the imaging device formed above, the light amount control means and the low-pass filter are arranged such that when an angle between the polarization axis of the polarizing plate of the light amount control means and the light beam separating direction of the low-pass filter is θ, 30 ° <θ <60 °. An imaging apparatus characterized by being arranged so as to satisfy <60 °.
【請求項3】 前記光量制御手段と前記撮影光学系とを
含む撮像手段Aと、前記ローパスフィルターと前記撮像
素子とを含む撮像手段Bとは分離及び結合可能に構成さ
れていることを特徴とする請求項1又は2の撮像装置。
3. An imaging unit A including the light amount control unit and the imaging optical system, and an imaging unit B including the low-pass filter and the imaging element are configured to be separable and connectable. The imaging device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記光量制御手段又はローパスフィルタ
ーの少なくとも一方または両方には双方の相対的位置決
めを行う位置決め手段を有していることを特徴とする請
求項1,2又は3の撮像装置。
4. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein at least one or both of the light amount control means and the low-pass filter has a positioning means for performing relative positioning between the two.
【請求項5】 前記撮像手段Aと前記撮像手段Bとの分
割及び結合可能な分割部に前記光量制御手段の偏光板の
偏光軸と、前記ローパスフィルターの光線分離方向のな
す角度を調整する位置決め手段を設けていることを特徴
とする請求項3の撮像装置。
5. A position for adjusting an angle between a polarization axis of a polarizing plate of the light amount control means and a light beam separating direction of the low-pass filter in a division part capable of dividing and combining the imaging means A and the imaging means B. 4. The imaging apparatus according to claim 3, further comprising means.
【請求項6】 偏光板を有する光量制御手段を左右眼用
に2つと、該左右眼用の2つの光量制御手段を介した画
像情報からの光束を合成する合成光学手段、そして撮影
光学系とを用いて左右眼用の2つの視差を有する画像情
報を複屈折により入射光線を複数の光線に分離するロー
パスフィルターを介して周期的に画像を取り込む撮像素
子面上に該光量制御手段を制御して時系列的に交互に形
成する立体撮像装置において、該2つの光量制御手段と
該ローパスフィルターは該2つの光量制御手段の偏光板
の偏光軸が該ローパスフィルターの光線分離方向と一致
しないように配置していることを特徴とする立体撮像装
置。
6. Light quantity control means having polarizing plates for left and right eyes, combining optical means for combining light beams from image information via the two light quantity control means for right and left eyes, and a photographing optical system. And controlling the light amount control means on an imaging element surface which periodically captures an image through a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light beams by birefringence of image information having two parallaxes for the left and right eyes. In the three-dimensional imaging device which is formed alternately in time series, the two light quantity control means and the low-pass filter are arranged such that the polarization axes of the polarizing plates of the two light quantity control means do not coincide with the light beam separation direction of the low-pass filter. A stereoscopic imaging device, which is arranged.
【請求項7】 偏光板を有する光量制御手段を左右眼用
に2つと、該左右眼用の2つの光量制御手段を介した画
像情報からの光束を合成する合成光学手段、そして撮影
光学系とを用いて左右眼用の2つの視差を有する画像情
報を複屈折により入射光線を複数の光線に分離するロー
パスフィルターを介して周期的に画像を取り込む撮像素
子面上に該光量制御手段を制御して時系列的に交互に形
成する立体撮像装置において、該2つの光量制御手段と
該ローパスフィルターは該2つの光量制御手段の偏光板
の偏光軸と、該ローパスフィルターの光線分離方向との
なす角度をθとしたとき、 30°<θ<60° を満足するように配置していることを特徴とする立体撮
像装置。
7. Light quantity control means having polarizing plates for the left and right eyes, combining optical means for combining light beams from image information via the two light quantity control means for the left and right eyes, and a photographing optical system. And controlling the light amount control means on an imaging element surface which periodically captures an image through a low-pass filter that separates incident light into a plurality of light beams by birefringence of image information having two parallaxes for the left and right eyes. In the three-dimensional imaging device which is formed alternately in time series, the two light quantity control means and the low-pass filter are formed by an angle between a polarization axis of a polarizing plate of the two light quantity control means and a light beam separation direction of the low-pass filter. The stereoscopic imaging apparatus is arranged so that 30 ° <θ <60 ° is satisfied when θ is θ.
【請求項8】 前記2つの光量制御手段と前記撮影光学
系とを含む撮像手段Aと、前記ローパスフィルターと前
記撮像素子とを含む撮像手段Bとは分離及び結合可能に
構成されていることを特徴とする請求項6又は7の立体
撮像装置。
8. An imaging unit A including the two light quantity control units and the imaging optical system, and an imaging unit B including the low-pass filter and the imaging element are configured to be separable and connectable. The three-dimensional imaging device according to claim 6 or 7, wherein
【請求項9】 前記2つの光量制御手段又はローパスフ
ィルターの少なくとも一方には双方の相対的位置決めを
行う位置決め手段を有していることを特徴とする請求項
6,7又は8の立体撮像装置。
9. The stereoscopic imaging apparatus according to claim 6, wherein at least one of the two light quantity control means or the low-pass filter has a positioning means for performing relative positioning between the two.
【請求項10】 前記撮像手段Aと前記撮像手段Bとの
分割及び結合可能な分割部に前記2つの光量制御手段の
偏光板の偏光軸と、前記ローパスフィルターの光線分離
方向のなす角度を調整する位置決め手段を設けているこ
とを特徴とする請求項8の立体撮像装置。
10. An angle between a polarization axis of a polarizing plate of the two light quantity control means and a light beam separating direction of the low-pass filter is adjusted in a division part capable of dividing and combining the imaging means A and the imaging means B. 9. The three-dimensional imaging apparatus according to claim 8, further comprising a positioning means for performing the positioning.
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