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CN1571519A - 图像拾取装置和立体图像产生装置 - Google Patents

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CN1571519A
CN1571519A CNA2004100640201A CN200410064020A CN1571519A CN 1571519 A CN1571519 A CN 1571519A CN A2004100640201 A CNA2004100640201 A CN A2004100640201A CN 200410064020 A CN200410064020 A CN 200410064020A CN 1571519 A CN1571519 A CN 1571519A
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Abstract

一种图像拾取装置和立体图像产生装置可以利用简单的方法容易地获得多个信号通道所需要的视频信号。通过将利用水平分量偏振滤光片3和偏振滤光片HF1、HF3、HF5、…所透射的来自主体的第一光学图像的光的水平分量L1会聚到CCD2的奇数第一线V10L1、偶数第一线V1EL1、奇数第二线V10L2、偶数第二线V1EL2、…上的像素上以及将利用垂直分量偏振滤光片4和偏振滤光片HF2、HF4、HF6、…所透射的来自主体的第二光学图像的光的垂直分量L2会聚到CCD2的奇数第一线V20L1、偶数第一线V2EL1、奇数第二线V20L2、偶数第二线V2EL2、…上的像素上，可以产生仅对应于第一光学图像和第二光学图像的光的通道的视频信号。

Description

图像拾取装置和立体图像产生装置
技术领域
本发明涉及一种图像拾取装置和立体图像产生装置，所述立体图像产生装置可以适用于产生双信号通道所需的视频信号，以生成立体图像。
背景技术
公知的配有固态图像拾取装置、或电荷耦合器件(CCD)的摄像机用来拾取主体的图像并产生视频信号(参见，日本专利特许公开号No.9-312849)。
对于利用这种类型的摄像机来产生立体图像的摄像机使用者来说，他或她需要以彼此按照与人眼相对于要拍摄的主体的视差相对应的距离相互分离的位置来放置两个摄像机，并且对摄像机进行操作以便分别产生左眼的视频信号和右眼的视频信号。
当利用两部摄像机产生立体图像要使用的左眼的视频信号和右眼的视频信号时，需要满足拍摄主体的特定需求。然而，满足拍摄主体的需求并不容易，以及摄像机的使用者不得不执行复杂而麻烦的操作。
例如，摄像机的使用者必须做麻烦的操作来调整摄像机的焦距、光圈、缩放、色调、亮度和其它项目。另外，两部摄像机可能在性能上显示出差异。简而言之，利用两部摄像机来产生用于生成立体图像所需要的左眼的视频信号和右眼的视频信号已经是非常困难的。
发明内容
由上所述，本发明的目的是提供一种图像拾取装置和立体图像产生装置，利用该装置，摄像机的使用者可以用简单方法很容易地获得多个信号通道所需要的视频信号。
在本发明的一个方面中，上述目的是通过提供一种图像拾取装置来获得的，所述图像拾取装置包括：具有设置在成像平面上的像素的图像拾取部件，所述像素的数量对应于预定数量的扫描线的整数倍；第一水平分量偏振部件，适用于透射来自主体的第一光学图像的光的水平分量；以及以与第一水平分量偏振部件按照预定距离分开的位置来设置的第一垂直分量偏振部件，适用于透射来自主体的第二光学图像的光的垂直分量；由第一水平分量偏振部件透射的水平分量被会聚为成像平面上的预定区域中的像素；由第一垂直分量偏振部件透射的垂直分量被会聚为成像平面上排除了所述预定区域的剩余区域中的像素。
利用这样的设置，通过利用第一水平分量偏振部件仅仅将来自主体的第一光学图像的光的水平分量会聚为仅仅图像拾取装置的成像平面上的预定区域中的像素，以及同时，仅仅将来自主体的第二光学图像的光的垂直分量会聚为仅仅图像拾取装置的成像平面上排除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素，现在就可能产生仅仅对应于第一光学图像的光和第二光学图像的光的通道的视频信号。
在本发明的另一方面中，提供了一种立体图像产生装置，该立体图像产生装置包括：图像拾取装置，具有设置在成像平面上的像素的图像拾取部件，所述像素的数量对应于预定数量的扫描线的整数倍、第一水平分量偏振部件，适用于透射来自主体的第一光学图像的光的水平分量，以便产生左眼的视频信号、以及以与第一水平分量偏振部件按照预定距离分开的位置来设置的第一垂直分量偏振部件，适用于透射来自主体的第二光学图像的光的垂直分量以便产生右眼的视频信号，其中由第一水平分量偏振部件透射的水平分量被会聚为成像平面上的预定区域中的像素，由第一垂直分量偏振部件透射的垂直分量被会聚为成像平面上排除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素；信号处理部件，用来对由图像拾取装置所产生的左眼的视频信号和右眼的视频信号进行处理，以便利用该信号在预定的显示部分上显示图像；以及控制部件，用于通过以预定时间间隔从前者切换到后者(反之亦然)，来交替地输出用于立体图像的由信号处理部件所处理的左眼的视频信号和右眼的视频信号。
当由第一水平分量偏振部件透射的水平分量被会聚为图像拾取部件的成像平面上的预定区域中的像素和由第一垂直分量偏振部件透射的垂直分量被会聚为图像拾取部件的成像平面上排除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素时，通过生成分别与第一光学图像的光和第二光学图像的光相对应的左眼的视频信号和右眼的视频信号、对该左眼的视频信号和右眼的视频信号执行预定的处理操作以及然后以预定时间间隔从前者切换到后者(反之亦然)，来交替地输出左眼的视频信号和右眼的视频信号，能够使用所述左眼的视频信号和右眼的视频信号来显示立体图像。
本发明的特性、原理以及实用性当参考附图时从下面详细的描述中将变得更加明显，其中相同部件的附图标记使用相同的数字或符号。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的适用于隔行扫描的图像拾取装置的示意性透视图；
图2是说明根据本发明的适用于隔行扫描的图像拾取装置的CCD的成像平面的示意图；
图3是根据本发明的适用于逐行扫描的图像拾取装置的示意性透视图；
图4是说明根据本发明的适用于逐行扫描的图像拾取装置的CCD的成像平面的示意图；
图5是根据本发明的立体图像产生装置的示意性方框图，显示了其的电路配置；
图6是公知的2CCD类型图像拾取装置的示意性视图；
图7是根据本发明的图像拾取装置的另一个实施例的示意性视图，其中所述图像拾取装置为3-CCD类型的；
图8A到8C是说明了根据本发明的图像拾取装置的又一个实施例的CCD的成像平面的示意图，其中所述图像拾取装置为3-CCD类型的；
图9是根据本发明的图像拾取装置的再一个实施例的示意性方框图，其中所述图像拾取装置为3CCD类型的，显示了其的电路配置。
具体实施方式
将参考附图来描述本发明的优选实施例：
首先，将详细地描述本发明的一个实施例。
(1)图像拾取装置的配置
(1-1)适用于隔行扫描的图像拾取装置
参照图1，参考标记1通常表示适用于隔行扫描的图像拾取装置的说明性的实施例，所述图像拾取装置包括：固态图像拾取装置(下文称作CCD)2，该固态图像拾取装置2具有其数量(1050)对应于国际电视系统委员会(NTSC)系统的扫描线数量(525)两倍的像素、水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4，其中所述水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4与CCD2的成像平面按照预定的距离分离开来，并且它们按照与人眼的视差相对应的距离彼此相互分离开来，并和各个透镜5和6结合起来。
图像拾取装置1适用于仅透射第一光学图像的光L1的水平分量HL1并通过透镜5和水平分量偏振滤光片3将其会聚到CCD2的成像平面上，以及仅透射第二光学图像的光L2的垂直分量VL2并通过透镜6和垂直分量偏振滤光片4将其会聚到CCD 2的成像平面上。
CCD 2具有数量(1050)对应于国际电视系统委员会(NTSC)系统的扫描线数量两倍的像素，并适用于产生用于左眼的第一通道视频信号(奇场视频信号、偶场视频信号)和产生用于右眼的第二通道视频信号(奇场视频信号、偶场视频信号)，以便生成立体图像。
更具体地说，如图2中所示的，CCD 2具有第一通道视频信号的奇数第一线V1OL1、第二通道视频信号的奇数第一线V2OL1、第一通道视频信号的偶数第一线V1EL1、第二通道视频信号的偶数第一线V2EL1、第一通道视频信号的奇数第二线V1OL2、第二通道视频信号的奇数第二线V2OL2、第一通道视频信号的偶数第二线V1EL2、第二通道视频信号的偶数第二线V2EL2、...。
这样，在CCD 2中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的左眼的第一通道视频信号的奇数第一线V1OL1，第一通道视频信号的偶数第一线V1EL1、第一通道视频信号的奇数第二线V1OL2、第一通道视频信号的偶数第二线V1EL2、...对应于左眼的第一通道视频信号。
注意到，形成了奇数第一线V1OL1、奇数第二线V1OL2、奇数第三线V1OL3、...的奇数场视频信号，来作为左眼的第一通道视频信号，以及形成了偶数第一线V1EL1、偶数第二线V1EL2、偶数第三线V1EL3、...的偶数场视频信号，同样也作为左眼的第一通道视频信号。
相似地，在CCD2中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的第二通道视频信号的奇数第一线V2OL1、第二通道视频信号的偶数第一线V2EL1、第二通道视频信号的奇数第二线V2OL2、第二通道视频信号的偶数第二线V2EL2、...对应于右眼的第二通道视频信号。
同样在这种情况下，形成了奇数第一线V2OL1、奇数第二线V2OL2、奇数第三线V2OL3、...的奇数场视频信号，来作为第二通道视频信号，以及同样形成了偶数第一线V2EL1、偶数第二线V2EL2、偶数第三线V2EL3、...的偶数场视频信号，来作为第二通道视频信号。
在实践上，将光电二极管FD设置在CCD 2中，以组成与对应于左眼的第一通道视频信号的扫描线(525)相对应的许多像素，以及同样也组成与对应于右眼的第二通道视频信号的扫描线(525)相对应的许多像素。
另外，将光电二极管FD的微透镜ML设置在CCD 2中，以便将第一光学图像的光L1的水平分量HL1和第二光学图像的光L2的垂直分量VL2会聚到光电二极管FD上，这样就实现了改善CCD2的灵敏度的目的，以及将微透镜ML的R(红色)、G(绿色)、和B(蓝色)的彩色滤光片CF同样也顺序地设置在CCD中。虽然R、G、B彩色滤光片CF可以由作为各自互补色的青色、品红、和黄色的彩色滤光片来代替，但是在下文中将按照R、G和B彩色滤光片CF来描述本发明。
此外，在CCD 2中，将偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...设置在各自的彩色滤光片CF的前面，以便于仅透射左眼的第一通道视频信号的扫描线的第一光学图像的光L1的水平分量HL1，其中所述扫描线包括奇数第一线V1OL1、偶数第一线V1EL1、奇数第二线V1OL2、偶数第二线V1EL2、...。
相似地，在CCD 2中，将偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...设置在各自的彩色滤光片CF的前面，以便于仅透射右眼的第二通道视频信号的扫描线的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2，其中所述扫描线包括奇数第一线V2OL1、偶数第一线V2EL1、奇数第二线V2OL2、偶数第二线V2EL2、...。
利用这种设置，偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...就像水平分量偏振滤光片3一样仅透射第一光学图像的光L1的水平分量HL1，并将该水平分量HL1照射到与左眼的第一通道视频信号的扫描线相对应的光电二极管FD上，其中所述扫描线包括奇数第一线V1OL1、偶数第一线V1EL1、奇数第二线V1OL2、偶数第二线V1EL2、...。
相似地，偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...就像垂直分量偏振滤光片4一样仅透射第二光学图像的光L2的垂直分量VL2，并将该垂直分量VL2照射到与右眼的第二通道视频信号的扫描线相对应的光电二极管FD上，所述扫描线包括奇数第一线V2OL1、偶数第一线V2EL1、奇数第二线V2OL2、偶数第二线V2EL2、...。
因此，在CCD 2中，仅从主体得到的第一光学图像的光L1的水平分量HL1通过透镜5、水平分量偏振滤光片3和偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...照射到第一通道视频信号的奇数第一线V1OL1、偶数第一线V1EL1、奇数第二线V1OL2、偶数第二线V1EL2、...上，使得CCD2可以产生并输出左眼的第一通道视频信号(奇数场视频信号、偶数场视频信号)。
相似地，在CCD2中，仅从主体得到的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2通过透镜6、垂直分量偏振滤光片4和偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...射到第二通道视频信号的奇数第一线V2OL1、偶数第一线V2EL1、奇数第二线V2OL2、偶数第二线V2EL2、...上，使得CCD2可以产生并输出右眼的第二通道视频信号(奇数场视频信号、偶数场视频信号)。
(1-2)适用于逐行扫描的图像拾取装置
现在参考图3，其中与它们的相对物相对应的部件分别用相同的参考标记来表示，标记11通常表示适用于逐行扫描的图像拾取装置的说明性实施例，所述图像拾取装置包括：具有个数(1050)对应为国际电视系统委员会(NTSC)系统的扫描线个数(525)两倍的像素的CCD12、水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4，其中所述水平和垂直分量偏振滤光片3和4与CCD12的成像平面分离预定的距离，并且按照与人眼的视差相对应的距离彼此之间相互分离开来，并和各自的透镜5和6结合起来。
图像拾取装置11适用于仅透射来自主体的第一光学图像的光L1的水平分量HL1并通过透镜5和水平分量偏振滤光片3将其会聚到CCD12的成像平面上，和仅透射来自主体的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2并通过透镜6和垂直分量偏振滤光片4将其会聚到CCD12的成像平面上。
又在这种情形下，CCD 12具有像素的数量(1050)对应于国际电视系统委员会(NTSC)系统的扫描线数量两倍的像素，并适用于产生左眼的第一通道视频信号(奇数场视频信号、偶数场视频信号)和产生右眼的第二通道视频信号(奇数场视频信号、偶数场视频信号)，以便生成立体图像。
更具体地说，如图4中所示，CCD 12具有第一通道视频信号的第一线V1PL1、第二通道视频信号的第一线V2PL1、第一通道视频信号的第二线V1PL2、第二通道视频信号的第二线V2PL2、第一通道视频信号的第三线V1PL3、第二通道视频信号的第三线V2PL3、第一通道视频信号的第四线V1PL4、第二通道视频信号的第四线V2PL4、...。
这样，在CCD12中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的左眼的第一通道视频信号的第一线V1PL1、第一通道视频信号的第二线V1PL2、第一通道视频信号的第三线V1PL3、第一通道视频信号的第四线V1PL4对应、...对应于适用于逐行扫描的左眼的第一通道视频信号。
相似地，在CCD 12中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的右眼的第二通道视频信号的第一线V2PL1、第二通道视频信号的第二线V2PL2、第二通道视频信号的第三线V2PL3、第二通道视频信号的第四线V2PL4、...对应于适用于逐行扫描的右眼的第二通道视频信号。
实际上，将光电二极管FD设置在CCD 12中，以便组成与对应于左眼的第一通道视频信号的扫描线(525)相对应的许多像素，并且同样组成与对应于右眼的第二通道视频信号的扫描线(525)相对应的许多像素。然后，将微透镜ML设置在各自的光电二极管FD的前面。
此外，在CCD 12中，将偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...设置在各自的彩色滤光片CF的前面，以便于仅透射左眼的第一通道视频信号的扫描线的第一光学图像的光L1的水平分量HL1，其中所述扫描线包括第一线V1PL1、第二线V1PL2、第三线V1PL3、第四线V1PL4、...。
相似地，在CCD 12中，将偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...设置在各自的彩色滤光片CF的前面，以便于仅透射右眼的第二通道视频信号的扫描线的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2，其中所述扫描线包括第一线V2PL1、第二线V2PL2、第三线V2PL3、第四线V2PL4、...。
通过这种设置，偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...就像水平分量偏振滤光片3一样仅透射第一光学图像的光L1的水平分量HL1，并将水平分量HL1照射(irradiate)到光电二极管FD上，其中所述光电二极管FD对应于左眼的第一通道视频信号的扫描线，该扫描线包括第一线V1PL1、第二线V1PL2、第三线V1PL3、第四线V1PL4、...。
相似地，偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...就像垂直分量偏振滤光片4一样仅透射第二光学图像的光L2的垂直分量VL2，并将垂直分量VL2照射到光电二极管FD上，其中所述光电二极管FD对应于右眼的第二通道视频信号的扫描线，所述扫描线包括第一线V2PL1、第二线V2PL2、第三线V2PL3、第四线V2PL4、...。
因此，在CCD 12中，仅来自主体的第一光学图像的光L1的水平分量HL1通过透镜5、水平分量偏振滤光片3和偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...射到第一通道视频信号的第一线V1PL1、第二线V1PL2、第三线V1PL3、第四线V1PL4、...上，使得CCD 12可以产生和输出对应于逐行扫描的左眼的第一通道视频信号(525条扫描线)。
相似地，在CCD 12中，仅来自主体的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2通过透镜6、垂直分量偏振滤光片4和偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...射到第二通道视频信号的第一线V2PL1、第二线V2PL2、第三线V2PL3、第四线V2PL4、...上，使得CCD 12可以产生和输出对应于逐行扫描的右眼的第二通道视频信号(525条扫描线)。
(2)立体图像产生装置
现在，将参照图5来描述适用于利用摄像机21来产生立体图像的立体图像产生装置20的电路配置，其中所述摄像机21包括根据本发明的对应于隔行扫描的图像拾取装置1(参见图1和2)或根据本发明的对应于逐行扫描的图像拾取装置11(参见图3和4)。
所说明的立体图像产生装置20将通过利用摄像机21的图像拾取装置1或11拍摄主体Q1所获得的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2分别同时发送到模/数转换器电路22和23中，并同时将左眼的第一通道视频信号S1发送到同步电路24中。
虽然在上面的描述中，摄像机21将左眼的第一通道视频信号S1发送到同步电路24中，但是还可以这样设置，使得摄像机21将右眼的第二通道视频信号S2替代左眼的第一通道视频信号S1发送到同步电路24中。
同步电路24根据第一通道视频信号S1产生与左眼的第一通道视频信号S1同步的同步信号，并将其发送到时钟发生器26。
时钟发生器26根据从同步电路24所提供的同步信号产生具有预定的频率的系统时钟CLK，并将其输出到微计算机27中。
接着，微计算机27根据时钟发生器26所提供的系统时钟CLK运行并控制时钟发生器26、记录/再现系统25、实况/录相开关SW1、监视器的图像处理电路28和眼镜型立体图像显示装置32。
例如，当选择实况模式来输出响应于由用户所执行的摄像机21的摄取主体的操作而由摄像机21所获得的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2时，微计算机27通过时钟发生器26向模/数转换电路22和23提供系统时钟CLK。然而，这样的设置使得此时暂停向记录/再现系统25提供系统时钟CLK。
模/数转换器电路22将从摄像机21提供的左眼的第一通道视频信号S1进行模/数转换处理，并将所获得的左眼的第一通道视频数据D3发送到记录/再现系统25，并同时通过实况/录像开关SW1传送到监视器的图像处理电路28。
模/数转换器电路23将从摄像机21提供的右眼的第二通道视频信号S2进行模/数转换处理，并将所获得的右眼的第二通道视频数据D4发送到记录/再现系统25，并同时通过实况/录像开关SW1传送到监视器的图像处理电路28。
记录/再现系统25适用于使用记录介质来记录左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4，其中所述记录介质可以为硬盘、数字化视频光盘(DVD)、磁光盘(MO)或录像带。
当使用者选定了视频模式时，记录/再现系统25再现左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4，并在微计算机27的控制下，通过实况/录像开关SW1将它们发送到监视器的图像处理电路28。
当使用者选定了实况模式时，微计算机27将实况/录像开关sw1转到(turn)模/数转换器电路22和23的侧面。
另一方面，当使用者选定了视频模式以便将利用记录/再现系统25重放记录介质所获得的左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4作为视频信号输出到监视器21上，所述微计算机27将实况/录像转换器转到记录/再现系统25的一侧。
接着，结果是，实况/录像开关SW1将从模/数转换器电路22和23提供的左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4或从记录/再现系统25所再现的左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4发送到监视器的图象处理电路28。
监视器的图象处理电路28适用于在微计算机27的控制之下利用数/模转换电路29对左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4进行数/模转换处理，并随后调节(regulate)将对应的图像输出到显示器31并在其上显示该对应的图像的定时。这样，监视器的图象处理电路28在所调节的定时上将分别对应于左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4的左眼的图像和右眼的图像输出到监视器31上。
注意到监视器的图象处理电路28可以在对左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4进行数/模转换处理之后，临时地将左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4存储在存储器30中，以便用于调节(regulate)将图像输出到显示器31中并在该显示器31上显示该图像的定时的目的。
当将适用于隔行扫描(图1和2)的图像拾取装置1安装到摄像机21上时，左眼的第一通道视频数据D3包括奇数场视频数据D3odd和偶数场视频数据D3even，以及右眼的第二通道视频数据D4包括奇数场视频数据D4odd和偶数场视频数据D4even。
因此，监视器的图象处理电路28通过数/模转换电路29以1/120秒的间隔输出左眼的第一通道视频数据D3的奇数场视频数据D3odd和偶数场视频数据D3even，使得以1/60秒的间隔显示与左眼的第一通道视频数据D3相对应的帧图像。
另一方面，监视器的图象处理电路28通过数/模转换电路29以1/120秒的间隔输出右眼的第二通道视频数据D4的奇数场视频数据D4odd和偶数场视频数据D4even，使得以1/60秒的间隔显示与右眼的第二通道视频数据D4相对应的帧图像。
换句话说，监视器的图象处理电路28适用于以时间间隔1/60秒交替地将与左眼的第一通道视频数据D3相对应的帧图像和与右眼的第二通道视频数据D4相对应的帧图像输出到监视器31上。
此时，微计算机27以1/60秒的间隔交替地接通和关闭分别设置在眼镜型立体图像显示装置32的左眼的显示部分32L和右眼的显示部分32R上的电子快门，使得使用者可以可视地识别出作为立体图像以1/60秒的间隔显示在监视器31上的与左眼的第一通道视频数据D3相对应的左眼的帧图像和与右眼的第二通道视频数据D4相对应的右眼的帧图像。
当将适用于逐行扫描(图3和4)的图像拾取装置11安装在摄像机21上时，摄像机21同时以1/30秒的间隔产生左眼的第一通道视频信号S1(525条扫描线)和右眼的第二通道视频信号S2(525扫描线)。
因此，监视器的图象处理电路28通过数/模转换电路29以1/60秒的间隔输出左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4使得图像显示在监视器31上。
此时，微计算机27以1/60秒的间隔交替地接通和关闭分别设置在眼镜型立体图像显示装置32的左眼的显示部分32L和右眼的显示部分32R上的电子快门，使得使用者可以可视地识别出作为立体图像以1/60秒的间隔显示在监视器31上的与左眼的第一通道视频数据D3相对应的左眼的帧图像和与右眼的第二通道视频数据D4相对应的帧图像。
立体图像产生装置20的微计算机27通过实况/录像开关SW1、监视器的图象处理电路28和模/数转换器电路29既可以将左眼的第一通道视频数据D3也可以将右眼的第二通道视频数据D4输出到监视器31上，使得不再显示立体图像而是显示对应于隔行扫描或逐行扫描的普通图像。
(3)操作和优点
通过上述的设置，图像拾取装置1可以通过仅仅将来自主体Q1的并通过透镜5、水平分量偏振滤光片3和偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...透射的第一光学图像的光L1的水平分量HL1会聚到CCD2的成像平面的第一通道视频信号的奇数第一线V1OL1、偶数第一线V1EL1、奇数第二线V1OL2、偶数第二线V1EL2、...上，来产生适用于隔行扫描的左眼的第一通道视频信号S1(奇数场视频信号、偶数场视频信号)。
另外，图像拾取装置1可以通过仅仅将来自主体Q1的并通过透镜6、垂直分量偏振滤光片4和偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...透射的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2会聚到CCD2的成像平面的第二通道视频信号的奇数第一线V2OL1、偶数第一线V2EL1、奇数第二线V2OL2、偶数第二线V2EL2、...上，来产生适用于隔行扫描的右眼的第二通道视频信号S2(奇数场视频信号、偶数场视频信号)。
另一方面，图像拾取装置11可以通过仅仅将来自主体Q1的并通过透镜5、水平分量偏振滤光片3和偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...所透射的第一光学图像的光L1的水平分量HL1会聚到CCD2的成像平面的第一通道视频信号的第一线V1PL1、第二线V1PL2、第三线V1PL3、第四线V1PL4、...上，来产生适用于逐行扫描的左眼的第一通道视频信号S1(525条扫描线)。
另外，图像拾取装置11可以通过仅仅将来自主体Q1的并通过透镜6、垂直分量偏振滤光片4和偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...所透射的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2会聚到CCD12的成像平面的第二通道视频信号的第一线V2PL1、第二线V2PL2、第三线V2PL3、第四线V2PL4、...上，来产生适用于逐行扫描的右眼的第二通道视频信号S2(525条扫描线)。
在这种方法中，图像拾取装置1或11可以利用按照与人眼的视差相对应的距离彼此分离开的两个偏振滤光片中的一个、或水平分量偏振滤光片3，来仅仅透射来自主体Q1的第一光学图像的光L1的水平分量HL1，并随后将该水平分量HL1经过偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...照射到无论那个为适当的CCD 2或12上。
同时，图像拾取装置1或11可以利用按照与人眼的视差相对应的距离彼此分离开的两个偏振滤光片中的另一个、或垂直分量偏振滤光片4来仅仅透射来自主体Q1的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2，并随后将该垂直分量VL2经过偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...照射到无论那个为适当的CCD2或12上。
这样，图像拾取装置1或11可以仅通过合适的单个CCD 2或12，仅使用来自主体Q1的第一光学图像的光L1的水平分量HL1来产生左眼的第一通道视频信号S1，仅使用来自主体Q1的第二光学图像的光L2的垂直分量VL2来产生右眼的第二通道视频信号S2。
因此，当其上安装有图像拾取装置1或11的摄像机21拍摄主体Q1时，立体图像产生装置20同时可以交替地将由图像拾取装置产生的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2通过模/数转换器电路22、23、监视器的图像处理电路28和数/模转换器电路29，以1/60秒的间隔显示在监视器31上。
同时，立体图像产生装置20通过以1/60秒的间隔交替地接通和关闭分别设置在眼镜型立体图像显示装置32的左眼的显示部分32L和右眼的显示部分32R上的电子快门，使得使用者可以可视地识别作为立体图像以1/60秒的间隔显示在监视器31上的左眼的图像和右眼的图像。
相反，利用其中分别用相同的标记来表示与图1中的部件相对应的部件的图6中所示的传统的图像拾取装置36，除非来自主体Q1的第一光学图像的光L1和第二光学图像的光L2通过光束分离器37分别照射到第一CCD 38和第二CCD 39上，才可能产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2。
另一方面，利用根据本发明的图像拾取装置1或11，单个CCD 2或12可以产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2，使得如果与传统的图像拾取装置36相比较，可以将图像拾取装置制造得显出简单化的配置和非常小尺寸的外形(profile)，以及可靠地减小了耗电率。
另外，水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4按照与人眼的视差相对应的距离彼此分离开来，并在图像拾取装置1或11中只提供了单一的CCD 2或12。因此，不像使用现有技术的使用者那样不得不使用两个摄像机来产生立体图像，本图像拾取装置的使用者不必被迫进行繁琐的操作来调整摄像机的焦距、光圈、缩放、色调、亮度和其它项目，也不必关心当生成立体图像的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2的两个摄像机的性能的差异。
因此，利用上述的设置，图像拾取装置1或11可以通过与按照人眼的视差相对应的距离彼此分离开的水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4以及对应于水平分量偏振滤光片3的偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...和对应于垂直分量偏振滤光片4的偏振滤光片HF2、HF4、HF6、HF8、...分别仅仅将第一光学图像的光L1的水平分量HL1和第二光学图像的光L2的垂直分量VL2照射到CCD 2或12的成像平面上，来通过无论那个为合适的单个CCD 2或12产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2，。
当使用者通过立体图像显示装置32观察监视器31时，立体图像产生装置20可以使得使用者可视地识别基于由图像拾取装置1或11所产生的并以预定的时间间隔作为立体图像显示在监视器31上的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2的左眼的图像和右眼的图像。
(4)其它实施例
虽然在上述实施例的描述中，图像拾取装置1或11适用于通过无论那个为适当的单个CCD 2或12来产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2，但本发明决不局限与此。可选择地，这样的设置使得利用R(红)、G(绿)、B(蓝)三种CCD、或3-CCD类型图像拾取装置来产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2。
那么如图7中所示，其中与图1的它的相对物对应的部分分别由相同的标记来表示，3-CCD类型图像拾取装置40包括包含R(红色)的CCD 41、G(绿色)的CCD 42和B(蓝色)的CCD 43的三种CCD，这三种CCD被围绕中心光束分离器44来设置，并且将利用按照与人眼的视差相对应的距离彼此分离开的水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4所透射的第一光学图像的光L1的水平分量HL1和第二光学图像的光L2的垂直分量VL2投影到红色的CCD41、绿色的CCD 42和蓝色的CCD 43上。
如图8A、8B和8C中所示，红色的CCD 41、绿色的CCD 42和蓝色的CCD43包括适用于逐行扫描的各自的固态图像拾取装置并具有与两倍于NTSC系统扫描线(525)的扫描线(1050)相对应的像素。将红、绿、蓝彩色滤光片设置在所有像素的前面。
在红色的CCD 41中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的第一通道视频信号的第一线R1PL1、第一通道视频信号的第一线R1PL2、第一通道视频信号的第一线R1PL3、...是与左眼的第一通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线，而作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(every other scanning line)的第二通道视频信号的第一线R2PL1、第二通道视频信号的第二线R2PL2、第二通道视频信号的第三线R2PL3、...是与右眼的第二通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线。
在绿色的CCD42中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的第一通道视频信号的第一线G1PL1、第一通道视频信号的第一线G1PL2、第一通道视频信号的第一线G1PL3、...是与左眼的第一通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线，而作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(every other scanning line)的第二通道视频信号的第一线G2PL1、第二通道视频信号的第二线G2PL2、第二通道视频信号的第三线G2PL3、...是与右眼的第二通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线。
在蓝色的CCD43中，作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(everyother scanning line)的第一通道视频信号的第一线B1PL1、第一通道视频信号的第一线B1PL2、第一通道视频信号的第一线B1PL3、...是与左眼的第一通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线，而作为在上述的线排列中的每一个间隔扫描线(every other scanning line)的第二通道视频信号的第二线B2PL1、第二通道视频信号的第二线B2PL2、第二通道视频信号的第二线B2PL3、...是与右眼的第二通道视频信号相对应的并适用于逐行扫描的像素线。
如图9中所示，图像拾取装置40分别利用同步电路60，经过V寄存器51到53、H寄存器54到56和放大器57到59，来将红色的CCD41的第一线R1PL1的第一像素数据RD1、绿色的CCD 42的第一线G1PL1的第一像素数据GD1和蓝色的CCD 43的第一线B1PL1的第一像素数据BD1进行同步，并使用如下公式
Y＝0.59G+0.3R+0.11B                         ....(1)
R-Y＝0.7(R-G)-0.11(B-G)                     ....(2)
B-Y＝0.89(B-G)-0.3(R-G)                     ....(3)
来产生亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y，并将这些信号作为第一线的第一通道视频信号的第一像素信号来输出。
在这种的方法中，图像拾取装置40通过使用公式(1)到(3)执行运算操作来为每个像素产生第一通道视频信号和第二通道视频信号的亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y，并逐个像素地将所产生的信号输出。
结果是，使得3-CCD类型(3-板型)图像拾取装置40可以改善颜色再现性和其它特性，如果与仅包括单个CCD2或12的单板型图像拾取装置1或11相比较，则会产生高质量的图像，其中使用三个像素来形成彩色图像的像素。当对色差信号R-Y和B-Y执行矩形2-相调制来获得合成的信号时，上述图1所描述的CCD2可以应用于在此实施例中。
虽然在上述实施例的描述中，图像拾取装置1或11的水平分量偏振滤光片3和垂直分量偏振滤光片4按照与人眼的视差相对应的距离彼此相互分离开，但是本发明决不限于此。例如，两个滤光片可以彼此相互分离一个合适的距离并按照预定的角度相对彼此倾斜，以广角(wide angle)产生两个通道的视频信号。
虽然在上述实施例的描述中，使用了具有对应于NTSC系统的扫描线两倍的扫描线的像素的CCD2或12，来产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2，但是本发明决不局限于此。例如，可以使用具有对应于NTSC系统的扫描线整数(n)倍的扫描线的像素的CCD，来形成n通道的视频信号，其中n通常等于4。在这种情况下，需要使用n个偏振滤光片来产生n通道视频信号。
虽然在上述实施例的描述中，使用了具有对应于NTSC系统的扫描线两倍的扫描线的像素的CCD2或12，来产生左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2，但是本发明决不局限于此。例如，在不增加扫描线数量的情况下，可以通过将奇数场分配到左眼的第一通道视频信号和将偶数场分配到右眼的第二通道视频信号来产生左眼的第一通道视频信号和右眼的第二通道视频信号。
虽然在上述实施例的描述中，作为利用适用于隔行扫描的CCD 2以1/120秒的间隔交替地输出左眼的第一通道视频数据D3的奇数场视频数据D3odd和偶数场视频数据D3even以及第二通道视频数据D4的奇数场视频数据D4odd和偶数场视频数据D4even的结果，在监视器31上以1/60秒的间隔交替地显示了左眼的第一通道视频数据D3和右眼的第二通道视频数据D4，但是本发明决不局限于此。例如，可以交替地安置使得以1/60秒的间隔交替地输出左眼的第一通道视频数据D3的奇数场视频数据D3odd和右眼的第二通道视频数据D4的偶数场视频数据D4even。换句话说，左眼的第一通道视频数据D3的偶数场视频数据D3even和右眼的第二通道视频数据D4的奇数场视频数据D4odd可以被丢弃而没有被输出。
虽然在上述实施例的描述中，使用了具有对应于NTSC系统的扫描线(525)两倍的扫描线(1050)的像素的CCD2或12，但是本发明决不局限于此。例如，可以交替地使用对应于线彩色电视(PAL制式)系统或顺序与存储彩色电视系统(SECAM制式)系统的相位交替(alternation)的扫描线(625)两倍的扫描线的像素的CCD或者具有对应于扩展图形阵列(XGA)或超级扩展图形阵列(SXGA)的像素或线的CCD。
虽然在上述实施例的描述中，使用了由图像拾取装置1或11所产生的左眼的第一通道视频信号S1和右眼的第二通道视频信号S2来显示立体图像，但是本发明不局限于此，并且通过使用第一通道视频信号S1和第二通道视频信号S2来测量到主体的距离。换句话说，多通道视频信号将被用于不止显示立体图像的目的。
虽然在上述实施例的描述中，为合适的CCD2或12的成像平面相隔的扫描线安置了适用于仅透射第一光学图像的光L1的水平分量HL1的偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9，而为合适的CCD2或12的成像平面的相隔的扫描线安置了适用于仅透射第二光学图像的光L2的垂直分量VL2的偏振滤光片HL2、HL4、HL6、HL8、...，但是本发明决不局限于此。例如，为合适的CCD2或12的成像平面的上半区域安置了适用于仅透射第一光学图像的光L1的水平分量HL1的偏振滤光片HF1、HF3、HF5、HF7、HF9、...，而为合适的CCD2或12的成像平面的下半区域安置了适用于仅透射第二光学图像的光L2的垂直分量VL2的偏振滤光片HL2、HL4、HL6、HL8、...。
最后，虽然在上述实施例的描述中，根据本发明的图像拾取装置包括作为图像拾取部件的CCD 2或11、作为第一水平分量偏振部件的水平分量偏振滤光片3和作为第一垂直分量偏振部件的垂直分量偏振滤光片4，但是本发明决不局限于此。根据本发明的图像拾取装置可以替换性地包括任何其它的图像拾取部件、任何其它的第一水平分量偏振部件和任何其它的第一垂直分量偏振部件。
如上所详细描述的，根据本发明，可以通过将由第一水平分量偏振部件透射的水平分量会聚到图像拾取部件的成像平面上的预定区域中的像素上和将由第一垂直分量偏振部件透射的垂直分量会聚到图像拾取部件的成像平面的除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素上来产生仅对应于第一光学图像和第二光学图像的光的通道的视频信号。利用这种设置，以方便于使用者的方式来实现具有简单配置的并适用于产生多通道的视频信号的图像拾取装置是可能的。
根据本发明，当将由第一水平分量偏振部件透射的水平分量会聚到图像拾取部件的成像平面上的预定区域中的像素上和将由第一垂直分量偏振部件透射的垂直分量会聚到图像拾取部件的成像平面上的除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素上时，通过产生分别与第一光学图像和第二光学图像的光相对应的左眼的视频信号和右眼的视频信号、对左眼的视频信号和右眼的视频信号执行预定的处理操作以及然后通过从前者到后者(反之亦然)以预定的时间间隔进行切换来交替地输出左眼的视频信号和右眼的视频信号，可以使用左眼的视频信号和右眼的视频信号来显示立体图像。利用这种设置，以方便于使用者的方式来实现具有简单配置的并适用于产生立体图像的立体图像产生装置是可能的。
虽然已经结合本发明的优选实施例描述了本发明，但是很明显本领域技术人员可以做出多种的变化和修改以覆盖所附的权利要求，所有如此的变化和修改全部落在本发明的真正精神和范围之内。

Claims (5)

1.一种图像拾取装置，包括：
图像拾取部件，其具有设置在成像平面上的且数量对应于预定数目的扫描线的整数倍的像素；
第一水平分量偏振部件，适用于透射来自主体的第一光学图像的光的水平分量；以及
第一垂直分量偏振部件，其以与第一水平分量偏振部件按照预定的距离分离开的位置来设置和适用于透射来自主体的第二光学图像的光的垂直分量，其中：
将由第一水平分量偏振部件所透射的水平分量会聚到成像平面上的预定区域中的像素上；以及
将由第一垂直分量偏振部件所透射的垂直分量会聚到成像平面上的除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素上。
2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中：
成像平面上的预定区域中的像素是与每一相隔的扫描线相对应的像素；以及
成像平面上的除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素是与剩余的扫描线相对应的像素。
3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中：
所述图像拾取装置，当将第一光学图像的光的水平分量会聚到预定区域的像素上时，产生要用来形成立体图像的左眼的视频信号，以及当将第二光学图像的光的垂直分量会聚到所述剩余区域的像素上时，产生要用来形成立体图像的右眼的视频信号。
4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：
将红色、绿色和蓝色的彩色滤光片或者为前者颜色的互补色的青色、品红色和黄色的彩色滤光片设置在所有的与扫描线数量的整数倍相对应的像素的前面。
5.一种立体图像产生装置，包括：
图像拾取装置，包括：
图像拾取部件，其具有设置在成像平面上的且数量对应于预定数目的扫描线的整数倍的像素；以及
第一水平分量偏振部件，其适用于透射来自主体的第一光学图像的光的水平分量以便用于产生左眼的视频信号，以及第一垂直分量偏振部件，其以与第一水平分量偏振部件按照预定的距离分离开的位置来设置和适用于透射来自主体的第二光学图像的光的垂直分量以便用于产生右眼的视频信号，其中：
将由第一水平分量偏振部件所透射的水平分量会聚到成像平面上的预定区域中的像素上；以及
将由第一垂直分量偏振部件所透射的垂直分量会聚到成像平面上的除了所述预定区域之外的剩余区域中的像素上；
信号处理部件，用来对由所述图像拾取装置所产生的左眼的视频信号和右眼的视频信号进行处理，以便通过所述信号在预定的显示部分上显示图像；以及
控制部件，用于通过以预定的时间间隔从前者到后者并且反之亦然地切换来交替地输出用于立体图像的由信号处理部件所处理的左眼的视频信号和右眼的视频信号。
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