CN102640049B - 立体图像摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种立体图像摄像装置。在立体图像摄像显示系统中，在远景(望远)摄影～近景摄影的全部范围内，必须要求系统的互换性。另外，本发明的目的在于提供可在显示侧无调节而忠实地再现立体图像的立体图像摄像装置。为了实现上述目的，本发明提供一种立体图像摄像装置，其中，具有摄影镜头和摄像元件(S)的摄像组件中的摄影镜头的光轴(Φ(L)、(R))左右平行，并且将光轴间距(DL)设定为人的瞳距(B)，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗(Wref)，对应于通过左右各自的摄影镜头进行缩小投影而成像状态的左右各自的参照窗的投影像(Iref(L)、Iref(R)的宽度，该参照窗(Wref)设置左右的摄像元件(S)，按照读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出的方式构成，本发明还提供下述的立体图像摄像装置，其以上述立体图像摄像装置为基准，相对瞳距扩大或缩小光轴间距，适应于远景摄影～近景摄影的较广范围。

Description

立体图像摄像装置
技术领域
本发明涉及一种立体图像摄像装置，本发明特别是涉及一种下述的立体图像摄像装置，其中，即使在立体图像摄像装置的种类不同的情况下，仍可在显示侧无调节而忠实地再现立体图像。
背景技术
在过去，人们提出以及展示、销售有双眼立体观看方式的电子立体图像摄像显示系统。另外，立体电视播放已部分地开始。
由于这些过去的电子立体图像摄像显示系统混合采用针对每种机种而不同的系统，故必须在显示侧移动或调节图像(比如，参照专利文献1)。
另外，最近，人们提出了下述的方案，其中，同样在电子立体照片领域，人们甚至在小型的超立体照相机中进行电子化处理，对应于被拍摄体距离，在摄影时调节左右的组件间距，获得最佳的立体图像(比如，参照专利文献2)。
此外，与上述“超立体照相机”相反，人们还提出有下述的微型立体照相机，其中，其用于按照小于人的瞳距的程度设定光轴间距，对近景被拍摄体进行拍摄(比如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平08-275207号公报
专利文献2：日本特开平5-197045号公报
专利文献3：日本特表2009-047894号公报
发明内容
发明要解决的课题
包含专利文献1中记载的技术为过去的方法，其调整方法是不完全的，且通用的实施是困难的。
在专利文献2中，记载有下述的立体照相机的技术，其中，对应于摄影镜头的焦距，使摄影镜头的光轴间距大于人的瞳距。但是，在该专利文献2中，图示有相对被拍摄体距离的摄影镜头的光轴间距、与相对摄影镜头的焦距的光轴间距等的关系，然而，没有记载摄影镜头和摄像元件的相对的配置关系，“摄像装置”怎样地构成这一点也不清楚。另外，在摄影时，通过取景器等怎样地辨认被拍摄像而进行摄影的问题也完全没有触及。
在专利文献3中，记载有下述的立体照相机，其中，按照小于人的瞳距的程度设定摄影镜头的光轴间距，可适合于近景摄影。但是，在专利文献3中记载的仅仅为专门涉及用于减小光轴间距的机构的事项，用于针对立体观看获得最佳状态的立体图像数据的光学解说完全没有记载。
于是，即使在立体图像显示装置的种类不同的情况下，仍必须可在显示侧无调节而忠实地再现立体图像。另外，由于同时地对全部的图像进行立体化处理，故产生为了还适应于在电视、电影等(过去的非立体)中进行的摄影技法(比如，基于望远镜头的摄影技法或微型摄影等)而应解决的技术课题，本发明的目的在于解决该课题。
用于解决课题的技术方案
本发明是为了实现上述目的而提出的，权利要求1所述的发 明提供一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照与人的瞳距相等的间距设置，在该摄像组件的摄影视场中设定作为假想视场框的一个参照窗，将该参照窗的设定距离设定为大于瞳距的30倍的距离、小于瞳距的50倍的距离之间的任意的距离，对应于通过左右各自的上述摄影镜头进行缩小投影而成像于左右各自的上述摄像元件上的状态的、左右各自的参照窗的投影像宽度，该参照窗设置左右的上述摄像元件，由此，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
按照该方案，通过在摄像组件，比如立体照相机中设定参照窗，对送出图像数据进行调节尺寸处理(scale化)(具有尺度)，将其作为标准立体图像数据而送出。于是，即使在单独地使用上述摄像组件，即立体照相机的情况下，仍可在重放侧的设备中正确地再现摄影像的距离、尺寸，可脱离机器的种类和尺寸，共用作为标准立体图像数据的摄影数据。
权利要求2所述的发明提供一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照窄于人的瞳距的间距设置，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，如果该参照窗的设定距离为Lw、左右的摄影镜头的光轴间距为DL、上述摄影镜头的焦距为f、焦点调节量为Δf，则参照窗的设定距离Lw与左右的摄影镜头的光轴间距DL的关系按照50＞(Lw/DL)＞30的关系设置，并且左右的摄像元件的间距DS按照DS＝DL(1+(f+Δf)/Lw)的关系设置，读取该左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
按照该方案，同样在被拍摄体距离小的近景摄影中，在参照 窗的设定距离为Lw、左右的摄影镜头的光轴间距为DL时，在与该Lw、DL等的关系方面，具体地求出左右的摄像元件的间距DS的值。接着，在按照这样的间距DS而设定的左右的摄像元件S上，参照窗Wref通过左右相应的摄影镜头而进行缩小投影，进行成像，作为标准立体图像数据而送出。
权利要求3所述的发明提供一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照大于人的瞳距的间距设置，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，如果该参照窗的设定距离为Lw、左右的摄影镜头的光轴间距为DL、上述摄影镜头的焦距为f、焦点调节量为Δf，则参照窗的设定距离Lw与左右的摄影镜头的光轴间距DL的关系按照50＞(Lw/DL)＞30的关系设置，并且左右的摄像元件的间距DS按照DS＝DL(1+(f+Δf)/Lw)的关系设置，读取该左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
通常，在对远距离的被拍摄体进行拍摄的场合，会发生远近感不足，但是按照该方案，由于将镜头距离DL设定在大于人的瞳距B的状态的DL＞B的状态，故可强调远距离被拍摄体的远近感而进行摄影。
权利要求4所述的发明提供一种立体图像摄像装置(模式1)，其以按照下述方式构成的立体图像摄像装置为基准(模式0)，使左右的摄影组件之间间隔开，调节到使光轴间距大于人的瞳距的任意位置，该方式为：将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照人的瞳距设置，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，对应于通过左右各自的上述摄影镜头进行缩小投影而成像于左右各自 的上述摄像元件上的状态的、左右各自的参照窗的投影像宽度，该参照窗设置左右的上述摄像元件，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
按照该方案，如果在左右各自的摄像组件按照稍大于左右的摄影镜头的光轴间距的一定的间距，以较大的尺寸设定左右的摄像元件的间距(即，摄像组件本身为模式0的状态)的状态，设定在使左右的组件之间间隔开，使光轴间距大于瞳距的任意位置(模式1)，则参照窗自然地与光轴间距成比例而设定，光轴间距设定在比基准位置(模式0)的场合更远的距离。
权利要求5所述的发明提供一种立体图像摄像装置(模式2)，其以按照下述方式构成的立体图像摄像装置为基准(模式0)，使左右的摄影组件之间更加接近，调节到光轴间距小于人的瞳距的任意位置，该方式为：将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照人的瞳距设置，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，对应于通过左右各自的上述摄影镜头进行缩小投影而成像于左右各自的上述摄像元件上的状态的、左右各自的参照窗的投影像宽度，该参照窗设置左右的上述摄像元件，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
按照该方案，如果左右各自的摄像组件按照比左右的摄影镜头的光轴间距大一定的间距的尺寸设定左右的摄像元件的间距(即，摄像组件本身为0的状态)的状态，按照使左右的组件之间接近，按照小于人的瞳距的程度设定光轴间距(模式2)，则参照窗自然地按照比例关系而设定，光轴间距设定在比基准位置(模式0)的场合近的距离。
权利要求6所述的发明提供一种立体图像摄像装置，其中， 在由左右一对的摄像组件构成的各自立体摄像装置上安装变焦镜头，该变焦镜头的光轴处于相互平行的状态，并且形成可改变摄像组件间隔的结构，通过电位仪、编码器和其它的位置检测器，检测该变焦镜头的变焦比的调整值，对应于该调整值，通过伺服电动机自动调节左右的组件间距。
按照该方案，如果调节变焦比，则自动地调节左右的组件间隔，可按照与普通的非立体照相机相同的操作感觉而使用。
权利要求7所述的发明提供上述权利要求6所述的立体图像摄像装置，其中，左右的摄影镜头的焦点调节距离固定在大于参照窗的距离。
按照该方案，焦点调节是不需要的，可将摄影镜头的焦点位置固定(将相对照相机的摄影镜头的光轴方向的位置关系固定在一定位置)。
权利要求8所述的发明提供权利要求4、5、6所述的立体图像摄像装置，其中，形成上下对称结构，在该结构中摄像组件的安装基准面设置于主体的上下各自的位置。
按照该方案，生产左右的组件中的仅仅任意一个，另一个可上下反转而使用，可降低制造费用。
权利要求9所述的发明提供一种立体图像摄像装置，其中，针对权利要求1～6所述的发明，采用大于上述参照窗的投影像宽度的上述摄像元件，有选择地读取与上述参照窗的投影像宽度相等的左右用立体图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
按照该方案，摄像元件的宽度采用实际上大于参照窗的投影像宽度的宽度，在读取时设定读取范围，由此，进行确实的标准立体图像数据的送出。
权利要求10所述的发明提供一种立体图像摄像装置，其中， 针对权利要求1～6所述的发明，按照下述方式构成，该方式为：将立体监视器设置于立体摄像装置上，或在通过无线或有线方式与立体摄像装置连接的立体监视器的显示画面上的左右用图像各自的左右同一位置，通过软件将以左右同一纵线为主体的平行校正图案重合于显示图像上的方式进行显示(在左右用的显示画面帧完全重合的场合，左右用的平行校正图案重合，看上去为一个图案)，平行校正图案信号仅仅为监视器显示，仅仅送出立体图像数据。
按照该方案，无论在左右的摄影镜头的光轴间距设定在大于人的瞳距的间距的场合，还是在小于地设定的场合，均可在立体观看场上，在平时在参照窗的设定位置看到平行校正图案。即，可通过平行校正图案，辨认参照窗的位置，可经常拍摄最佳的立体图像。
发明的效果
权利要求1所述的发明的优点在于，通过在摄像装置侧自动地对送出数据进行调节尺寸处理(scale化)(尺度化)，将其作为标准立体图像数据而送出，由此，可通过显示装置正确地再现摄影像的距离、尺寸，即使在显示装置的种类不同的情况下，仍可在该显示装置侧无调节而忠实地再现立体图像。
权利要求2所述的发明的优点在于，将左右的摄影镜头的光轴间距设定在窄于人的瞳距的间距，根据参照窗的设定距离Lw、左右的摄影镜头的光轴距离DL等，求出左右的摄像元件的间距DS，根据按照该间距DS而设定的左右的摄像元件，读取左右用的图像数据，由此，即使在近景摄影范围内，仍可送出确实的标准立体图像数据。
在权利要求3所述的发明中，通过将镜头距离(光轴间距)DL 设定为大于人的瞳距B的状态的DL＞B，可强调远距离被拍摄体的远近感而进行摄影。在此场合，一般在对远的被拍摄体进行拍摄的场合，远近感不足(一般，通常在人看远处的场合，远近感不足。这一点在通过双筒望远镜而放大观看的场合也是相同的)，但是，在通过按照大于瞳距的程度而设定光轴间距的方式对远景进行拍摄的情况下，仍具有可获得强调远近感的立体图像的效果。
权利要求4所述的发明对于缺乏远近感的远景的摄影，强调远近感而摄影的场合是有效的，其结构仅仅将左右的摄像组件的间距处于平行状态(摄像元件的中心和光轴的偏离值为一定状态)而间隔开，可仅仅按照大于人的瞳距的程度设定光轴间距即可，该场合的光轴间距可为任意的间隔，可在形成非常的简单的结构的同时，完全解决光学上的、视觉上的问题。
权利要求5所述的发明对于近景摄影来说是有效的，即使在近景摄影时，仍可获得左右的视场(图像)的融合状态良好的立体图像数据，该结构仅仅以平行状态将左右的摄像组件之间接近(摄像元件的中心和光轴的偏离值为一定状态)，可仅仅按照小于人的瞳距的任意的间隔而设定光轴间距，可在形成非常的简单的结构的同时，完全解决光学上的、视觉上的问题。
对于权利要求6所述的发明，在导向体上以相互平行的状态，并且按照可调节其间距的状态而安装的左右各自的摄像组件上，安装变焦镜头，通过电位仪、其它的位置检测器检测该变焦镜头的倍率设定值，对应于检测值驱动伺服电动机，自动地调节组件间距，由此，如果调节变焦镜头的倍率，则自动地设定与摄影镜头的倍率调节位置(变焦比)相对应的光轴距离。于是，可使摄影时的操作非常简便。
权利要求7所述的发明的效果在于，在上述权利要求6所述 的立体图像摄像装置中，将焦点调节距离固定于大于参照窗的设定距离的距离，由此，将焦点调节固定，这样，摄影时的操作性提高。
权利要求8所述的发明具有下述的优点，即，通过使摄像组件的结构上下对称，不配备左右两种的组件，可采用左右相同的组件将一者上下反转而安装，可降低制造费用和流通的费用，另外，同样在准备预备机的场合，不必配备左右两种，容易保管。
权利要求9所述的发明不但具有权利要求1～6所述的发明的效果，而且具有下述的效果，即，采用更大宽度的摄像元件，在读取时设定读取范围，由此，设备的设计的自由度增加，制造更加容易，并且精度也提高。
权利要求10所述的发明不但具有权利要求1～6所述的发明的效果，而且具有下述的效果，即，立体观看的状态的辨认性显著地提高，在摄影时，可在与在显示侧观看立体电视的视听者相同的立体感的条件下进行辨认而摄影。
附图说明
附图表示本发明的实施例的立体图像摄像装置。
图1为关于本实施例的技术事项的立体观看的构思图；
图2为送出图1的参照尺寸显示画面(图示的大型立体TV)与标准立体图像数据的立体照相机的关系图，图2(a)为表示参考尺寸显示画面的图，图2(b)为表示立体照相机的图；
图3为图1的具体结构说明图；
图4为在图2(b)的立体照相机中安装广角摄影镜头的场合的说明图；
图5为在图2(b)的立体照相机中安装长焦距摄影镜头的场合 的说明图；
图6为将立体图像摄像装置的光轴间距设定在大于人的瞳距的尺寸的场合(模式1)的解说图；
图7为将立体图像摄像装置的光轴间距设定在小于人的瞳距的尺寸的场合(模式2)的解说图；
图8为将立体图像摄像装置的光轴间距设定在大于人的瞳距的尺寸(图6)，另外安装长焦距的摄影镜头(望远镜头)的场合(模式10)的解说图；
图9为将立体图像摄像装置的光轴间距设定在小于人的瞳距的尺寸(图7)，另外安装短焦距的摄影镜头(广角镜头)的场合(模式20)的解说图；
图10为本发明的立体图像摄像装置的一个实施例；
图11为具有立体监视器的立体照相机的一个实施方式；
图12为立体监视器的还一实施方式；
图13为图12的立体监视器的视场分离用眼镜和视力补偿用眼镜的剖视图；
图14为显示于图11和图12的立体监视器中的图案的一个例子的图。
具体实施方式
本发明按照下述的方式实现，该方式为：将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴左右平行地、并且按照人的瞳距而设置，在该摄像组件的摄影视场中设定作为假定视场框的1个参照窗，对应于通过左右相应的上述摄影镜头进行缩小投影而成像于左右各自的上述摄像元件上的状态的、左右相应的参照窗的投影像宽度，该参照窗设置左右的上述摄像元件， 读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出，以便实现在立体图像摄像装置的种类不同的情况下，仍可在显示侧无调节而忠实地再现立体图像的目的。
实施例1
下面对本发明的优选实施例进行说明。本发明的实施例的立体图像摄像装置的特征在于：即使在立体照相机的摄像元件的大小与立体显示装置的显示范围和画面尺寸不同的情况下，仍可共用立体图像数据，为了共同地识别所谓的立体图像的距离感和尺寸，在摄影时设定参照窗。另外，将该参照窗作为视场框(左右的图像框)而摄影，作为对于显示来说必要的标准立体图像数据而送出。另外，在显示侧，将标准立体图像数据显示于等效于摄影侧的参照窗的参照尺寸的画面中，由此，可再现忠实的立体感。
如果比如，在图2(a)、图2(b)中，参照窗Wref的宽度为Ww、投影于摄像元件S上的参照窗内的像Iref的宽度(摄像元件的宽度)为WS，参照尺寸的显示画面宽度Eref的宽度为WD，则摄影倍率r＝WS/Ww，显示倍率R＝WD/WS，r×R＝1。按照上述数学式而理解到，不管摄像元件S的宽度WS的大小，均容易将立体照相机的送出图像数据处理为标准立体图像数据。
图1为立体观看的构思图。如果图示的大型立体TV(显示宽度1800mm)为参照尺寸显示画面的电视，则各自的尺寸的显示画面与其配置处于图示的关系。
图3为更加具体地表示图1的尺寸和配置关系，但是，图3为相对实际的尺寸比例，按照伴随相对观察者的位置的接近而变大的尺寸比例表示。该方式用于避免制作图方面的混杂。
在图3中，从观察者的眼睛到图示的左右并置显示范围和重叠(overlap)显示范围的边界线的距离LX处于下式的关系：
(数学公式1)
LX＝Lo/(1+WP0/B)
如果Lo＝2500mm，WP0＝1800mm，则在瞳距尺寸(左右的眼的间距)B＝58mm时，LX＝2500(1+1800/58)＝78.04mm，在瞳距尺寸B＝72mm时，LX＝2500(1+1800/72)＝96.15mm。
在左右并置显示范围，必须要求用于分隔左右的视场的隔壁，对于实际的观赏距离，75mm位基本为极限。另外，由于75mm与明视的距离相比较非常接近，故必须要求视力调节用的放大镜，放大镜可为其焦距稍大于视距的类型，由此，在此场合，所采用的放大镜的焦距适合约为80mm。另外，瞳距(stereobase)B针对各个观察者，具有多少的差值，但是在观赏距离大的场合(重叠(overlap)显示范围)，也可忽略无限远像的相应点的左右的间距和瞳距B之间的多少的差值。
另外，在左右并置显示范围，虽然与瞳距B的差的富裕度小，但是通过调节视力调节镜头的间距其差值被缓和。
立体图像(立体照片)的左右的画面间距，即图片距离通过图3所示的左右的瞳距B和距参照尺寸的显示装置Do的距离Lo，处于下述的关系。按照任意的距离LN设置的显示装置DN的图片距离DPN为下式的值：
(数学公式2)
DPN＝B(1-LN/Lo)
在图3中，相应的画面宽度WP1和WP2与距观赏者的眼睛的距离成比例，但是，由于进入左右相应的眼睛的光线夹持参照尺寸的显示装置Do的图示的视角α为相同，故图3所示的各自的表观上的画面宽度处于WP0＝WP1＝WP2的关系，看上去为相同的值。 
像上述那样，在参照尺寸的显示画面的TV(图1所示的大型 TV)中按照图示的关系配置，显示标准立体图像数据，由此，在从重合地显示左右用的图像的重叠(overlap)显示范围，到具有左右单独的显示面的左右并置显示范围的全部的显示范围，可采用共同的数据。在此场合，可仅仅在图示的各自的显示装置中按照左右各自规定的条件，设置(位置和宽度)而显示标准立体图像数据。
图2(a)、图2(b)为获得图1所示的关系设置的立体图像数据的机构的立体照相机的解说图。图2(a)为与图1的立体观看的状态完全相同的状态图，图2(b)为立体照相机的场合的关系图。目前，如果图2(a)所示的相等参照窗的显示装置Eref为图1的参照尺寸显示画面的电视(图1所示的大型立体TV)的显示装置，在图2(b)的立体照相机中设定参照窗Wref，照相机的左右的摄影镜头的间距为瞳距B，则从图2(a)的相等参照窗的显示装置Eref到观察者的左右相应的眼EL和ER，以及从图2(b)的宽度Ww的参照窗Wref到左右相应的摄影镜头LL和LR之间，共轭关系成立。于是，设置于左右相应的视场角α内的摄像元件上的图像数据与人实际上观察图1的参照尺寸显示画面的电视(图示的大型立体TV)的场合相同。另外，设置于视场角α内的摄像元件的尺寸(宽度)由设置摄像元件的光轴方向的位置确定。
在图2(b)中，摄像元件的宽度WS通过下式计算：
(数学公式3)
WS＝WW×(f+Δf)/LW
另外，对于左右的摄像元件的间距(倒立像状态的图片距离)，即，对于图示的DS，如果左右的摄影镜头的光轴间距(镜头距离)为DL，则按照下式计算，处于DS＞DL的状态：
(数学公式4)
DS＝DL(1+(f+Δf)/LW)
立体图像应当按照在远景～近景的范围内，能整体清楚地观看的方式调整焦点。应当在其中，较小地设定摄影镜头的光圈的口径，在泛焦状态进行摄影。在于泛焦状态进行摄影的场合，上述f+Δf即使在 的情况下，仍没有关系。
投影于摄像元件上的像为倒立状态，如果为了正立，则在左右各自的位置旋转180°，则左右的画面间距，即图片距离(显示侧＝正立像状态)小于人的瞳距B。另外，由图2(b)所示的参照窗Wref，与通过左右相应的摄影镜头的主点而夹持参照窗Wref的窗Ww的线构成的2个三角形(一部分重合的2个三角形)；与由通过左右相应的摄影镜头的主点，夹持左右各自的摄像元件S的两端的线和摄像元件本身的面构成的各自的2个三角形，以左右相应的摄影镜头的主点为点对称而呈相似形状。另外，由于左右的组件以图示的中心线0为对称线而保持左右对称，故如果以图的纸面的中心线0为折叠线进行折叠，则左右的光轴Φ(L)和Φ(R)一致，左右之间重合。于是，将通过图2(b)的立体照相机拍摄的立体图像分时而交替地、或通过偏振光等方式同时重合放映：于图1的参照尺寸显示画面的TV(图示的大型立体电视)的同一画面位置，如果通过视场分离用眼镜，借助左右各自的眼观看左右各自的画面，则无限远像的相应点自然地按照人的瞳距而显示。于是，可再现最佳状态的立体图像。另外，为了放映于参照尺寸的同一位置，特别的方式是不必要的，可将图2(b)所示的摄像元件S上的像在图2(a)的显示装置中，按照显示倍率为显示装置D画面宽度WD和摄像元件的宽度WS的单纯比的WD/WS的倍率而显示。
另外，图1所示的各自的尺寸的左右各自的画面宽度由各自的显示装置的设置距离和距参照尺寸显示画面的TV的距离的比确定(图3中的L1/L0＝WP1/WP0)，于是，左右用的各自的显示画面 宽度为单纯比，由此容易计算。
此外，如图1所示，由于在立体图像应按照人的瞳距而在全部的范围内显示无限远的相应点，故处于无限远＝瞳距＝左右的摄影镜头的光轴间距的关系，由于来自射入立体照相机的左右的摄影镜头中的无限远的相应点的光线相互平行，故投影于摄像元件上的无限远像的相应点在光轴间距处相等。于是，无论什么样的显示装置尺寸，为了在左右的显示画面之间设定无限远的相应点的间距＝人的瞳距，均可将在左右各自的摄像元件上的左右相应的摄影镜头的光轴中心对应位置，仅仅设定在显示画面上的左右的间距等于人的瞳距的位置。即，无论为什么样的画面尺寸的立体显示装置，均以立体照相机的左右各自的光轴为基准，在播放画面的左右之间，按照等于人的瞳距的尺寸而显示摄像组件的左右的光轴间距的相应间距。
但是，上述无限远＝人的瞳距的关系是理论上的，而因为在现实中，人的瞳距是多样的(无论人种基本一定，而幼儿的瞳距窄)，故应当在立体图像显示装置中，对应于瞳距最窄的人，设定无限远像的间距(比最窄的瞳距稍窄)。在此场合，通常，在人观看物体时，左右的眼的视线之间无法比相互平行的场合以更开放的状态观看(不是绝对的，但是不容易)。为此，在显示于立体图像摄像装置上的无限远像的间距与瞳距较大的人相对应(将无限远像的间距设定为等于瞳距的尺寸)的场合，对于瞳距窄的人来说难以看到。由于这样的理由，故为了表现自然的立体感，作为理想方式，按照立体图像显示装置上的无限远像的间距与瞳距＝立体照相机的光轴间距相等的方式设定，而如上所述，理想的设定不一定限于对于万人容易观看的场合。于是，对于在立体图像摄像装置的左右的画面上，以怎样的尺寸设定无限远像的相应点的间距这一 点，比如，必须分析、决定观看这样的立体图像的人是从几岁(幼儿的)起的对象。
另外，在双眼立体观看的场合，对于可融合观看无限远和近景像的内容，瞳距的约30倍为基本近点的极限值。即，在参照窗的设定距离的近距离方向的极限值中，眼宽间距的30倍为极限值，按照比其近的距离而设定，在此场合，远距离像和近距离像的融合观看功能是是困难的。另一方面，参照窗的设定距离的远距离方向的极限值为人的瞳距的基本50倍。一看便会认为，在远距离方向无论多大设定均可，但是在观看于参照窗这一侧放映的被拍摄体像(一般辨认为飞出的立体像)的场合，在左右的视场之间看上去图像框(参照窗)不一致，2重错开，这是不优选的。
如果人的瞳距为65mm，则瞳距的30倍的距离为65×30＝1950mm，基本2米为近点的极限值，按照小于2米的距离而摄影，在此场合，作为理想方式，按照小于人的瞳距的程度而设定摄像装置的左右的光轴间距。另外，对于远距离方向的极限值，如上所述，瞳距的基本50倍为极限值，65×50＝3250mm。该数值等的尺寸伴随瞳距的设定值而多少地改变，但是，如果更换摄影镜头，则脱离瞳宽度的30～50倍的值，然而，由于实际的上述立体观看的条件(应当按照瞳宽度的30～50倍的距离观看近点)为实际观看的观赏侧的现象，故无论是像这样较小地设定左右的摄影镜头的光轴间距(镜头距离)的场合，还是在较大地设定的场合，对于左右的摄像元件的间距，上述数学公式4均可适用。另外，可在显示侧以人的瞳距而显示摄像装置的左右的镜头的光轴间距(镜头距离)。
此外，作为理想方式，在显示侧以人的瞳距而显示摄像装置的镜头距离对应尺寸，但是，在许多场合，可按照比瞳距稍短的程度设定显示侧的间距。在此场合，在比如，相对摄像装置的镜头距离，对摄影距离过近的被拍摄体进行拍摄的场合，强调远近感(在此场合，被强调的理由是不用说的，对于与远景像的融合观看功能，产生不自然)。在此场合，如果在显示侧缩小瞳距(缩小左右的图像的无限远像的间距)，则在显示侧抵消远近效果，而刚好形成良好的远近效果。另外的原因在于：同时如前所述，存在瞳距窄的人。在此方面，对于立体幻灯观察器(stereo slide viewer)等的立体照片的观赏，如果调整取景物镜的间隔，则可适应于较广的范围，由此是有利的。但是，由于实际上，电视等的观赏距离较大，故稍稍的瞳距的差没有问题。
如前面所述，在近距离摄影应用时，在按照窄于人的瞳距B的程度设定镜头距离DL的场合，当然，在参照窗Wref的设定距离Lw按照比图2(b)所示的场合近的距离而设定。但是，即使在显示侧，按照图2(a)所示的状态(L0＝2.5m)而显示也没有关系。另外，在对相反地较远的被拍摄体进行拍摄的场合，为了强调看上去远近感不足(在普通人看上去远的场合，远近感不足。该区域在通过双眼镜而放大观看的场合也是同样的)的远距离被拍摄体的远近感，从而对其进行拍摄，与上述情况相同，可将镜头距离DL设定为大于人的瞳距B的状态的DE＞B的状态。同样在该场合，与上述情况相同，可在图2(a)的状态显示。
图4为通过广角镜头而更换图2(b)所示的状态的照相机的摄影镜头的场合的状态图，为了以广角方式对同一幅的被拍摄体进行拍摄，景物距离变小，另外，为了成像于同一尺寸的摄像元件上，摄影镜头的焦距变短。像图4所示的那样，在更换为短焦距的摄影镜头的场合，就立体观看功能来说，左右的视场一致的距离也变短。如果为通过裸眼而直视现实的景象的场合，则在于通过图4所示的虚线表示的位置的视场框Wref’内，包含无限远(照片摄影的无限远)的场合，就立体观看功能来说，不可能同时观看近景的物体和远景的物体(在人观看实际的景象的场合，可在各个瞬间观看窄的视场，然后进行脑内处理以进行实际观看，虽如此，但是，对视神经造成疲劳)。但是，在通过图1所示的大型立体电视(参照尺寸显示画面的立体电视)而观看：通过该状态(通过短焦距的摄影镜头而摄影，左右的视场于较短的摄影距离处一致)的照相机而拍摄的立体图像数据的场合，立体观看功能的状态变得良好。在此场合，在设定由图4所示的虚线表示的参照窗Wref’的场合，窗是实体的，如果从该窗直视实景，由于近景和远景的视差大，故就立体观看功能来说，不可能融合观看左右的视场，但是，如果通过图1所示的设定状态的各自的显示装置而观看该立体图像数据，则由图4的虚线表示的参照窗Wref’看上去远到图示的实线表示的Wref的位置，可以普通方式进行立体观看。于是，在广角摄影镜头的使用的场合，由于可在于较窄的场所的摄影中接近被拍摄体而进行摄影，故是有利的。
图5与图4的场合相反，为焦距长的镜头的使用例子。在摄影镜头的焦距长的场合，左右的摄影视场在远于标准的观赏距离的位置一致(图示的虚线位置)，但是，同样在该场合，如果通过图1所示的显示装置而观赏，则实际上由虚线表示的应当位于较远位置的参照窗Wref”看上去接近到由实线表示的视场框的Wref的位置。
按照采用上述图4和图5的说明，变焦镜头的使用也当然可实施，摄影镜头的焦距无论怎样地变化，均可为对应于上述数学公式3和数学公式4的计算值的摄像元件S的宽度WS和间距DS(对于摄像元件的宽度，即使在采用较大的值，设定读取范围的情况 下，仍是相同的)。另外，即使在改变立体照相机的摄影镜头的焦距的情况下，观赏侧的立体电视仍可仅仅于比如图1所示的各自的条件下，按照一定的状态而设定。其目的在于：从无限远的相应点射入左右的摄影镜头的光线相互平行，同时，按照人的眼宽设定摄影镜头的光轴间距。为此，投影于左右的摄像元件上的无限远的相应点的间距等于人的眼宽。
像这样，在更换摄影镜头的场合，比如，在采用焦距长的镜头或短的镜头的场合，视场一致的距离，即“参照窗”的设定距离自然地改变，大大地脱离上述光轴间距的30～50倍的值，但是，该30～50倍为用于设置摄像元件的基础的计算值，不应当由摄影所采用的镜头而指定，在比如，图2中说明的参照窗和参照尺寸的关系(等效)中，假定人实际上观看参照窗的场合，可按照与从瞳宽的30～50倍的距离观看的场合相同的方式设定，在改变光轴间距的设定值、摄影镜头的焦距的场合，参照窗的位置改变，大大脱离人的瞳宽的30～50倍，但是，由于实际的视觉效果在观赏侧作用，故上述的说明和数学公式可适用。
由于即使在相对上述立体照相机，改变摄影镜头的焦距的情况下，左右一对的摄像元件的宽度和间距一定，故在摄影镜头的焦距改变的场合，左右的视场一致的摄影距离，即参照窗的距离改变。就立体图像来说，通常无论在什么样的情况下，小于左右的视场一致的距离(参照窗)的物体进入摄影视场的摄影状态是不好的。就立体照相机来说，比如，即使在立体观看取景器(监视器)的情况下，对于小于左右的视场一致的距离(参照窗)的物体是否进入摄影视场这一点进行辨认的方面是极困难的，但是，通过将图14所示的平行校正图案重合地显示于监视器的左右各自的画面中，辨认性提高。
在电视播放用立体照相机中，最好，在观看在立体测距仪(立体监视器)中放映的摄影视场的同时，还直视实景。作为实现这样的立体测距仪(立体监视器)的方案，比如，将图1所示的12英寸宽度的液晶显示装置安装于立体摄像机上。对于12英寸的尺寸，照相机的监视器属于较大的类型，但是，可像图示的那样，从350mm的位置观看。在此场合，左右的像交替而分时地显示。同时，从安装于显示器上的同步信号发射装置发出同步用的红外线(图示省略)。另外，在分离左右的视场的立体图像观赏用眼镜的左右处，安装左右相同的偏振片。还有，在其前面安装液晶板。此外，在眼镜上安装倾斜角传感器。从上述LCD交替地射出的左右的光线为相同的，并且一定方向的偏振光。如果上述眼镜的偏振片为遮挡从LCD射出的偏振光的方向的垂直方向，则眼镜的左右的视场关闭而变暗。该视场的状态按照通过安装于眼镜的前面上的液晶板，来自LCD的入射光进行90°或270°偏振光方向的旋转，左右2个视场均处于打开状态，看上去明亮的方式变化。如果通过与LCD上的显示图像同步而发送的红外线，在安装于眼镜前面上的液晶板上交替地外加电压，则因电压使液晶处于紧张状态，从LCD射出的偏振光维持原样的偏振光方向，通过眼镜的偏振片而遮挡，视场变暗。同时，如果通过红外线与LCD同步，在眼镜的液晶板上交替地外加电压，则左右的视场交替地开闭，观看LCD的左右的视场分离，可进行立体观看。另外，在将眼镜倾斜的场合，LCD和眼镜的偏振光方向的相对方向关系破坏，产生交扰，但是，通过倾斜角传感器控制外加电压以进行补偿，防止该交扰。另外，在电子摄像装置中，取景器也不必一定与照相机形成一体。如果比如，通过USB缆线等将由左右一对的摄影镜头，与左右一对的摄像元件构成的立体照相机和笔记本型计算机连接，则PC本 身构成取景器。
图11为上述立体照相机的一个具体例子，图示的二点点划线110表示前述的参照窗。该参照窗实质上为照相机的视场，为在通过立体照相机而拍摄的实景中假定的视场框。该假想视场框与比如，从家庭的窗等而观看外面的景色的状态相同。但是，由于在实际的景象中不存在框，故当然，摄影者114越过立体摄像机112，通过立体图像观赏用眼镜113，不仅直视摄影视场(图示的参照窗110)，还直视摄影视场以外的景象。另外，如果将视线落在监视器111上，则在该监视器111上(内部)，可观看与参照窗110相同的尺寸、同一距离感(虽然实际的显示尺寸不同，但是看上去像这样)的立体图像。
对于图11的监视器111的显示装置的宽度和适合的视距的关系，如果在图3中，L1＝350mm，则左右用各自的显示画面宽度为图示的WP1，如果WP1＝WP0×L1/L0、WP0＝1800mm、L0＝2500mm，则左右各自的显示画面宽度WP1符合WP1＝1800×350/2500＝252mm。左右的画面间距，即图片距离为图3的DP1，如果在上述数学公式2中，DP1＝B(1-L1/L0)、瞳距B＝65mm，则DP1＝65(1-350/2500)＝55.9mm，左右的图像显示画面的中心间距，即图片距离通过与上述数学公式2有关的项的说明的间距表示，将无限远像的相应点的间距显示为等于人的瞳距的间距的65mm。在图3中，DP1(R)为右用的画面，DP1(L)为左用的画面。对于此时的显示装置D1的尺寸(全幅)，按照WP1与DP1的总和计，WP1+DP1＝252+55.9＝307.9mm的尺寸比12英寸即12×25.4＝304.8mm稍大，其目的在于按照视距本身10mm的刻度的数值处理，进行表示，另外，实际上，对于视距，即使从稍远处观看也没有问题。
另外，如果反之，根据显示装置尺寸计算视距L1，则在图3中，对于L1满足L1＝L0(WP1+DP1-B)/(WP0-B)，如果WP1+DP1＝12”＝304.8mm，B＝65mm，WP0＝1800，L0＝2500mm，此时，对于视距L1，L1＝2500(304.8-65)/(1800-65)＝345.53mm。
此外，为了使立体摄像机的监视器的立体观看功能的辨认性容易，通过软件，以重合方式显示在所显示的左右各自的图像中以纵线为总体的平行校正图案。图14为图11的立体摄像机112的监视器111的具体结构图，在该监视器111(显示装置D1)上，在各自与左右用的图像重合的位置，通过软件而显示平行校正图案CP。显然，平行校正图案仅仅在取景器中显示，从立体照相机送出的图像数据仅仅为拍摄图像数据。
如果通过立体图像观赏用的眼镜113，对以上说明的立体摄像机112的液晶监视器111进行立体观看，则可辨认立体感的调整状态。另外，对于通过该立体摄像机的监视器111而观看的立体图像，接收与通过该立体摄像机进行摄影发送的立体播放，观看立体电视的视听者可感知完全相同状态的立体感。
此外，即使为非立体，或即使为立体型，在拍摄动态画面的场合，在与摄影的同时，观察事态的进行这一点是重要的。于是，在监视的同时，可在平时观看实景的结构的摄像机的作用效果是非常大的。
实施例2
本发明的实施例2的特征在于即使在伴随摄影对象(景象)，被拍摄体范围显著不同的情况下，仅仅通过调节相互平行地安装于导向体上的左右一对的摄像组件之间的间距，便在远距离摄影中对立体感的不足进行补偿，另外在最近距离的摄影中，使左右的图像的融合在平时为最佳状态，获得立体图像数据。
(实施例1)中记载的发明为本发明的基础方案，可获得与人观看眼前的实景的场合相同的感觉。在观赏普通的立体幻灯/照片(print)和电子的立体静止照片等的场合，通过这样的立体照相机是足够的，但是，在图像、TV等的场合，多采用人在现实中无法获得的感觉的图像。比如，即使在实际上观看到在荒野的另一方出现人骑马的景象的情况下，马和人看上去像豆粒那样小，而实际上无法分辨什么样的人、朝向哪个方向，而在图像、电视等(已有非立体图像)的场合，在这样的景象时，人们多采用通过望远镜而窥探对象的状态进行近摄(close up)的方式。由于对于这样的远方的景象，即使在通过比如双眼镜而窥探的情况下，左右的视差仍是小的(光轴间距不足)，故实际上几乎按照与2D(平面图像)相同的方式观看，但是在立体TV等中，同样在上述近摄(close up)摄影中，要求具有确实的一击必中的立体感。
要满足上述要求，人们提出将左右的摄影组件之间间隔开，按照大于人的瞳距的程度，将光轴间距扩大的立体照相机(超立体照相机)的类型，但应当怎样地捕获左右较大地离开的2个镜头所投影的图像，怎样地显示该左右的图像而进行融合观看(立体观看)的问题尚不明确。
此外，与上述超立体照相机相反，在最近距离的被拍摄体的摄影中，即使为等于人的瞳距的间距的光轴间距，视差仍过大，就立体观看来说，难以融合观看左右的图像。在用于该最近距离摄影的场合，人们知道有将摄影镜头的光轴间距设定为窄于人的瞳距的间距的微型立体照相机，但是，同样在该微型立体照相机中，打算怎样地融合观看左右的图像的问题尚未充分地被阐明。
图6的实线表示本发明的权利要求4记载的立体图像摄像装置的一个实施例，虚线表示的是将光轴间距DL设定为等于人的瞳 距B的间距的状态的DL＝B的、与本申请的图2(b)相同的条件的场合，为了便于说明，将该状态称为模式0(图中的标号为m0)。在位于图2(b)中的照相机的中心延长上的参照窗中，按照等于瞳距B的DL的间距设置的2个摄影镜头得到的投影像Iref的左右间距大于左右的摄影镜头的光轴间距DL。如果参照窗Wref的设定间距为L0、左右的摄影镜头的光轴间距为DL、摄影镜头的焦距为f、焦点调节量为Δf，则左右的投影像Iref的间距(等于摄像元件的间距DS)按照上述数学公式(4)的DS＝DL(1+(f+Δf)/LW)的公式而计算。另外，由于立体图像在泛焦状态拍摄，故即使在上述数学公式的 的情况下，仍没有关系。
如果根据上述数学公式而进行计算，图6的虚线所示的摄像装置中的模式0的摄像元件的间距DS根据光轴间距DL和参照窗的投影比f/LW而确定。即，摄像元件的间距DS比光轴间距DL多出DL×f/LW(数学公式的LW为模式0的状态的参数)的值。另外，由于仅仅使摄像组件整体平行移动，故图6的实线所示的摄像装置中的模式1的条件的摄像元件的间距DSE按照DSE＝DL(DE/DL)+DL×f/LW(数学公式的LW为模式0的状态的参数)的尺寸而计算。
由上述虚线所示的模式0的立体图像摄像装置中的摄像元件相对左右的摄像组件的光轴的偏差值处于原样的状态，将左右的摄像组件之间的光轴间距以大于人的瞳距的(图示的DE)状态称为模式1(图中标号m1)，由实线表示。图示例子中的模式1的扩大的光轴间距DE表述为模式0的光轴间距DL的3倍的DE＝3DL。在此场合，即使从理论上不停留在3倍，比如为10倍，或超过10倍仍没有问题，但是为了纸面的制图的方便，不过是给出3倍的例子。
在由实线表示的模式1的摄像组件中，如上所述，摄像元件 的偏差值为原样的状态，使由虚线表示的模式0的组件平行移动，将光轴间距扩大到图示的DE。即使在扩大光轴间距的情况下，由于摄像元件相对摄影镜头的偏差值没有改变，故将摄影镜头的主点和摄像元件的两端连接的线的角度没有改变，在模式0的虚线与模式1的实线中，各自的线之间相互平行。于是，如图所示，在模式1中，参照窗Wref(m1)的宽度WW(m1)和距离L0(m1)自动地形成，并且相对模式0的场合成比例地增加。
如果将在该模式1的状态拍摄的立体图像显示于图1所示的参照尺寸显示画面的大型立体TV中，则对于图2(b)的摄像元件的宽度WS，在图2(a)中的显示装置D中按照WD的宽度显示。于是，模式1的参照窗Wref(m1)的宽度WW(m1)相对模式0的场合，按照光轴间距的倍数的DE/DL(在图6的图示例子中为3倍)而扩大，但是，在显示画面中，看上去返回到模式0的宽度，在该场合，参照窗Wref的位置也看上去为模式0的位置(图1的大型立体电视)。另外，由于将光轴间距扩大(在图示例子中为3倍)，故无限远的被拍摄体的相应点也按照成比例的间距(3倍)而摄影，但是，在显示侧，在平时按照图1所示的状态而显示，无论摄影侧的光轴间距如何，无限远像的相应点均按照人的瞳距而显示。于是，即使在将摄像组件的间距从模式0的状态变为模式1的状态，由于观察者在平时平行地观看无限远像，故无限远的被拍摄体看上去为无限远，对于近距离像，模式1的参照窗Wref(m1)的位置L0(m1)看上去位于模式0的参照窗的位置L0(m0)，这样，(较)近景看上去更近(在图示的例子中，7.5米(m1)看上去为2.5米(m0))，于是，按照与被拍摄体的远近点的相对距离大的场合相同的方式显示，远近感增加，由此，不对立体观看功能造成障碍，可容易将左右的图像融合而观看。
另外，与上述超立体照相机的场合相反，即使在为按照人的瞳距而设定的光轴间距，相对最近距离的被拍摄体，光轴间距仍过大。该情况在必须非常地接近被拍摄体而摄影的场合，构成非常大的障碍。其原因在于：在物距为非常近的近景摄影的场合，左右的镜头对对称物中的完全不同的部分进行摄影。于是，在这样的场合，对于立体观看功能来说，不可能将左右的图像融合观看。特别是在立体内窥镜中，被屡次提及这样的问题。
图7为用于应对上述问题的本申请发明的权利要求5所述的一个实施例，虚线所示的为上述模式0的状态，模式0的光轴间距DL接近摄像组件的间距，将光轴间距缩小到图示的DR的状态下的、由实线表示的图称为模式2。在图示例子中，针对模式2，光轴间距DR按照模式0的光轴间距DL的1/3的DR＝DL/3关系而表示。同样在此场合，与在模式1放大的场合相同(相反)，全部按照比例而缩小，参照窗自动地形成于通过图示的实线而表示的参照窗Wref(m2)的位置(图示的L0(m2))。另外，如果与模式1的场合相同，将通过摄像元件而捕获的图像在图1所示的大型立体电视(参照尺寸显示画面)中播映，则由图5所示的实线表示的模式2的参照窗Wref(m2)看上去为由虚线表示的模式0的参照窗Wref(m0)的位置和大小。
以上，谋求了下述的效果：在远距离摄影的场合，将光轴间距扩大，强调立体感(远近感)(图6)，或在近景摄影中，将光轴间距缩小，容易将左右的视场融合(图7)，但是，如果在图6的图示中，分别将相同尺寸的物体放置于模式1的参照窗Wref(m1)的位置，与模式0的参照窗Wref(m0)的位置而进行摄影，则对于放置于模式1的参照窗Wref(m1)的位置的物体，与模式0的场合相比较，摄像元件上的投影像的尺寸为1/3的尺寸，强调远近感的距离的可 摄影的最短距离，即，参照窗Wref(m1)的距离变远，根据情况，不能够识别被拍摄体的形状(比如，人的脸等)。即使这样，还具有这样的用途。其为比如从大城市的上空进行空中拍摄城市的景象的场合等的打算使某程度的范围(景色的宽度)进入视场的场合。但是，与此相反，还具有以放大方式观看较远的物体的要求。在这样的场合，可仅仅将摄影镜头的焦距加长(更换摄影镜头，或采用变焦镜头进行变焦(zoom up))，像图8所示的那样，在模式1的状态将摄影镜头的焦距加长的场合，模式1的参照窗Wref(m1)形成于图示的Wref(m10)的位置，该参照窗Wref(m10)在观赏时，看上去为模式0的参照窗Wref(m0)的位置。在此场合，为了按照相同的尺寸以接近方式保持位于较远位置的窗，被拍摄体像也与远近感一起看上去被放大。如上所述，将摄影镜头的光轴间距扩大，另外在还改变摄影镜头的焦距的场合形成的参照窗的距离为光轴间距的倍率×摄影镜头的倍率，如图8所示的例子所示的那样，在按照瞳距的3倍将光轴间距扩大的立体摄像装置中，安装有焦距为模式0时的3倍的摄影镜头的场合的参照窗Wref(m10)按照9倍的距离(2.5×9＝22.5米)而生成。
另外，如针对图6和图8的图示而说明的那样，对于“参照窗”的形成距离，即使在增加光轴间距，或加长摄影镜头的焦距的情况下，设定距离仍成比例地增加。由此，即使在采用焦距大的摄影镜头的情况下，该部分必须从较远的位置进行摄影，仍具有无法获得充分大的尺寸的像的情况。于是，应当在对应于摄影的目的，打算强调立体感的场合使光轴间距增加，在必须要求大的放大像的场合，不使光轴间距过大，优选地使摄影镜头的焦距增加(更换为长焦距的摄影镜头，或调节变焦比)，以进行摄影。
图9还具有下述的情况，即，与上述的场合相反，即使在对 最近距离的物体进行摄影的图7的模式2的状态的摄像装置中，仍必须更加接近而进行摄影。其目的在于从物理上不使被拍摄体距离增加(比如，内窥镜为典型的例子)，在这样的场合，如果将像图示那样，按照模式2设定的摄影镜头的焦距更换为更短的距离，则可从被拍摄体而接近。同样在此场合，对于图9所示的参照窗Wref(m20)的形成位置，可将焦距的倍率与光轴间距的倍率相乘，如果比如，在图9中，更换为光轴间距DR设定为瞳距的1/3，摄影镜头的焦距f为模式0的场合的1/3的类型，则图7所示的模式2的参照窗Wref(P2)形成于图9所示的位置模式2的参照窗Wref(m20)的位置，该场合的参照窗的距离按照1/9的距离(2.5×1/9＝0.278米)形成。形成于该图9所示的LW(m20)的位置的参照窗Wref(m20)在观赏时看上去为模式0的参照窗Wref(m0)的位置。在该场合，由于按照相同尺寸将位于极近距离的窗返回到模式0的参照窗的位置进行观看，故立体观看的远近感是自然的，对于融合观看功能来说，不会产生不合理。
另外，对于立体内窥镜等，为了观察肠道等的内壁，摄影距离为最近距离，另外，由于要求装置本身为超小型，故必然地必须将光轴间距设定在极短距离。为此，要求左右的摄影镜头的口径和焦距也非常小。伴随该情况，要求摄像元件也较小。如果组件间距极小，由于左右的摄像元件之间干扰(互相碰撞)，故左右的组件可为一体结构。另外，在这样的场合，可事先极短地设定图2(b)的摄影镜头的焦距f(在模式0)。如果使图2(b)中所示的视角α一定，则在缩短摄影镜头的焦距的场合，由于摄像元件的宽度WS也小，故可减小装置整体的尺寸。
在此方面，如果另外还将光轴间距缩小为比如1/10，将摄影镜头的焦距缩小为1/10，则模式0的参照窗的距离LW＝2500mm， 在模式2缩小为1/00，设定在LW＝2500mm/100＝25mm的位置。像上述那样，本发明的权利要求5所记载的内容还可用于于立体内窥镜等的超小型立体照相机。
本发明的构思作为立体图像摄像装置，可用于从远景的摄影到近景摄影的较广范围，这一点如前面所述，但是，与更换摄影镜头的方式相比较，最近的电视摄像机(非立体)多采用变焦镜头的方式。其主要理由在于如果在动态画面摄影中更换镜头的期间，无法应对摄影，则采用在摄影中连续地变焦(zoom up)的方式，但是，同样在立体图像摄像装置中具有同样的要求。由于对于该要求，像在扩大前述的光轴间距的模式1的立体图像摄像装置和缩小光轴间距的模式2的立体图像摄像装置而描述的那样，改变左右的摄像组件的间距，无论按照什么样的间距而改变光轴间距，均无需改变摄像元件相对摄影镜头的光轴的位置(偏离值)即可完成，故如果将安装有变焦镜头的左右的摄像组件设置于导向体上，通过伺服电动机而驱动左右的摄像组件的间距，则通过电位仪、编码器等的位置检测器而检测变焦镜头的倍率，通过该检测值对伺服电动机进行驱动而定位，则仅仅调节变焦镜头的倍率，左右的组件间距被自动地设定(权利要求6)。
另外，对于光轴间距相对变焦比(焦距的设定值的比)的设定值，相对模式0的状态的光轴距离DL设定为与变焦比成比例的值也为一个方法，但是，该设定值不应限定，变焦比和光轴间距也可按照脱离联动、分别调整(自动/手动的切换)的方式构成。
图10为本发明的立体图像摄像装置的模式1、模式2、模式10和模式20的结构图。在摄像装置100中，在装载左右各自的摄像组件105的左右2个滑动件102以滑动嵌合状态安装于导向体101上。在该左右的各自滑动件102上连接齿条106，左右的齿条 102分别以对称方式与设置于中间部的小齿轮107啮合。于是，如果通过手动或伺服电动机，使小齿轮107旋转，左右的摄像组件105维持相互平行状态的姿势，以面对方式在导向体上移动，自动地调节该间距。
在扩大左右的摄影组件的模式1和模式10的场合没有问题，但是，在缩小光轴间距的模式2和模式20的场合，左右的摄影组件之间以机械方式干扰，难以较小地设定光轴间距。于是，在如图10所示，形成相对摄影组件的外壳使摄影镜头偏心的结构，由此，在缩小光轴间距的场合是较有利。但是，由于在制作左右用的各自的组件时，在制造方面是困难的，故可将与图示的滑动件102接触的摄像组件105的安装面设置于该摄像组件的上下的对称位置，在安装时按照180°反转而使用。该场合的问题在于摄像元件的上下也反转。即使在以光轴为中心，使数字照相机旋转的情况下，看上去监视图像仍不旋转(在平时，在正立像状态显示)，其原因在于：监视器本身也围绕摄影镜头的光轴中心而旋转，由于送出到外部的图像数据受到照相机的姿势的影响，故被要求注意，但是，180°的切换一看便被认为可仅仅在输出侧反转，由于摄像元件的读取方向以上下左右对称方式反转，故在左右的图像中没有同时性，于是无法使用。由此，必须在按照对称方式安装左右的组件的状态，按照左右平行地进行的方式切换左右的摄像元件的读取方向。
在立体图像摄像装置的左右的相应摄像组件上安装变焦镜头，对应于其变焦比的调节，联动地调节左右的组件这一点如上所述，镜头的外形必然大于单焦距镜头。由此，还具有根据情况，左右的摄像组件之间互相碰撞，无法将光轴间距减小到摄影的要求值的情况。于是，还具有仅仅在近景摄影的场合，可配备安装 外形小的镜头的另外的微型摄影专用立体照相机的情况。
即使在像上述那样，自由地调节左右的摄像组件的间距的情况下，在观赏时，仅仅是立体感改变，左右的图像框没有看上去为双层，另外，也没有无法融合观看远近相互的图像的问题。但是，具有下述的问题，即，对于立体图像，在摄影时，无论在什么样的情况下，在参照窗Wref的这一侧，被拍摄体是无法照相的。在模式1的状态，参照窗Wref(m1)的距离L0(m1)对应于光轴间距调节而显著地改变。另外，在模式2，参照窗的形成距离的变化量的绝对值本身为小于模式1的状态的值，而模式2这样的近距离的值的变化率不小。于是，在于摄影时，推算参照窗的设定距离，相对设定值通过目测等方式按照被拍摄体距离而进行摄影的方法中，具有无法推算的问题。对于该问题，如图11所示，在立体取景器(监视器)111的左右的显示画面的左右同一位置，以纵线为主体的左右同一平行校正图案CPR和CPL通过软件，以重合方式显示于左右的图像中，此时，无论按照什么样的间距而调节摄像装置的光轴距离，在平时在参照窗的位置均看到图案，可捕获摄影时的距离感。
另外，立体图像应当按照远近的全部被拍摄体清楚地看到的方式在泛焦状态摄影这一点如前面所述，但是，如果为了处于泛焦状态，将光圈缩小到较小的口径，则光量不足。特别是在动态画面的场合，由于将每个图像的曝光时间限制在一定程度，故在较暗的环境下是不利的。运动快的被拍摄体也是同样的。但是，在本发明的立体图像摄像装置中，对于被拍摄体，必须经常以越过参照窗而朝对向一侧观看的状态进行摄影。该方式对于调节焦点是有利的。其原因在于：焦点可经常在参照窗的对向一侧调节。
在图2(b)的图示(模式0)中，如果参照窗Wref的宽度Ww为 1800mm，摄影镜头的焦距f＝25mm，则焦距f为从摄影镜头的主点到参照窗的距离(图示的Lw)的2500mm的1/00，由此，按照以1/100的比例缩小的方式进行投影。于是，参照窗宽度Ww＝1800mm，在摄像元件上按照1/100而缩小，按照18mm的宽度而播映。但是，实际上，从摄影镜头的主点到摄影元件的表面的距离如图所示，长出焦距的Δf的量。于是，如果验证此场合的Δf的值，则 实际的投影比为(Δf+f)/Lw＝(0.25+25)/2500＝1/99，为可忽略的值。
接着，在模式10的状态，比如，采用变焦镜头将摄影镜头的焦距设定在上述f＝25mm的5倍的f＝25×5＝125mm，在使光轴间距联动，按照5倍扩大的场合，如前面所述，参照窗的设定距离Lw(m10)设定在Lw(m10)＝2500×5×5＝62500mm(62.5米)。在此场合，将焦点对准在参照窗的状态的焦点调节量Δf为：
如果与上述模式10相反，按照相对瞳距而缩小的模式20计算光轴间距，则比如，摄影镜头的焦距为模式0的场合的1/5的f＝25/5＝5mm，如果将光轴间距1设定在1/5，则参照窗的设定距离Lw(m20)设定在(1/5)2＝1/25的距离的Lw(m20)＝2500/25＝100mm，在此场合，如果将焦点调节到参照窗处，则焦点调节量Δf为： 
像这样，在模式20侧，Δf的量增加，但是其差值为极微量。另外，由于约0.25mm进入摄影镜头的焦点深度内，故即使Δf＝0，仍没有关系，但是，比如，如果要将焦点严格地对准于参照窗的位置，则可使摄影镜头相对f值，前进0.25mm(沿被拍摄体方向)，进行固定。于是，在安装变焦镜头，使焦距与光轴间距在相对模 式0的状态，相互为等倍的状态联动的场合，镜头的焦点调节的Δf值锁定在固定在0～0.25mm之间的固定焦距状态的方式是最好的方法。
图12为本发明的监视器的另一实施形式，可将该图12的立体监视器120装载于图10所示的立体图像摄像装置100上，或单独设置，通过金属丝而连接，或以无线方式连接。如果如图12所示，在立体监视器120的显示装置121上，通过软件在各自的左右用图像上重合而显示图14所示的左右的平行校正图案CPR和CPL，则可获得与在前述的图11中描述的监视器111相同的辨认效果。保持该立体监视器120的显示装置121和视场分离用眼镜130的镜头板122通过外壳123而固定。显示装置121比如为LCD，针对左右用的图像，按照交替而分时的方式，将左用图像显示于图示的显示装置的宽度WD上的PL部分，将右用的图像显示于PR部分，使视场分离用眼镜130同步，将左右的视场分离，进行立体观看。由于视场由外壳123覆盖，外光被遮挡，故即使在屋外的明亮的环境下，仍可鲜明地观察立体监视器的像。另外，由于相对显示装置，将视场分离用眼镜固定，故即使在观察者的头倾斜的情况下，仍没有干扰的危险。
立体监视器的显示装置无论在像图3说明的那样，为较大的场合，还是在较小的场合，均可通过显示的方式和视距，按照与参照尺寸显示画面相同的程度而进行观看，但是，在考虑便携性的场合，最好显示装置尺寸较小。在显示装置尺寸较小的场合，即使为正视(通过裸眼将焦点对准于明视的距离处)的人，仍必须图13所示的视力补偿镜头(正屈光度：プラスジオプタ一)，另外，通过沿光轴方向移动视力补偿镜头133(图中未示出)，可对应于观察者的视力进行调节。
图13为上述图12的立体监视器120的视场分离用眼镜130的结构图，其主体由偏振片132和液晶板131构成。如果图12的立体监视器130的显示装置121为LCD，则显示光为偏振光，如果相对显示光的振幅方向，沿垂直方向(左右同时)设置图13所示的偏振片132，则遮挡显示光，处于视场关闭状态。另外，如果在图示的偏振片132的前方设置液晶板131，则LCD的显示光按照90°或270°旋转，处于视场打开状态。如果在该状态，于液晶板131上外加电压，则扭转的液晶呈直线状紧张，未通过液晶板131而旋转，在其原样的状态实现透射，由此，通过偏振片132而遮挡光，视场关闭。与图12所示的显示装置121的显示同步，在图130所示的液晶板131上外加电压，由此，将左右的视场分离，进行立体观看。另外，在上述的说明中，在图13所示的液晶板131上外加电压的场合，处于视场关闭状态，但是，如果沿与图12所示的显示装置(LCD)121的表面的偏振片相同的方向设置偏振片132的方向，则在液晶板上外加电压的场合，处于视场打开状态。
另外，在显示装置采用有机EL等的非偏振光的类型的场合，如果采用在图13的液晶板131的前面增加又一个偏振片的所谓的快门眼镜，则按照同等方式动作。另外，在通过快门眼镜而观看按照商用频率而照明的放电灯的场合，产生闪烁，而在图12的立体监视器120中，将外光遮挡，通过视场分离用眼镜130而观看到的光线仅仅为显示装置的光线，由此，即使在视场分离用眼镜130为快门眼镜的情况下，仍不产生闪烁。
此外，只要不脱离本发明的精神，本发明可进行各种的改变，另外，本发明当然涉及该改变的方案。
产业上的利用可能性
即使在立体图像摄像装置的种类不同的情况下，仍可在显示侧无调节而忠实地再现立体图像。另外，在立体图像的摄影中，具有根据摄影条件，对于远近感而感觉过于不足的情况，但是，由于在任何的条件下，调节摄像组件的间距，获得适合于立体观看的立体图像数据，故特别适合于立体图像、立体电视等的摄影，并且是不可缺少的。
标号说明
标号Wref表示参照窗；
标号Ww表示参照窗的宽度；
标号O∞表示无限远物体；
标号Φ表示光轴；
标号DL表示光轴间距；
标号Iref表示投影于摄像元件上的参照窗的像；
标号S表示摄像元件；
标号F表示焦距；
标号Δf表示焦点调节量；
标号α表示视场角；
标号WS表示摄像元件的宽度；
标号DS表示摄像元件的间距；
标号D表示显示装置；
标号WD表示显示装置的宽度；
标号Eref表示相等参照窗；
标号B表示人的瞳距；
标号EL表示左眼；
标号ER表示右眼； 
标号D0表示参照尺寸显示器；
标号D1表示重叠(overlap)显示范围的显示器；
标号D2表示左右并置显示范围的显示器；
标号WP0表示参照尺寸显示器的宽度；
标号WP1表示重叠(overlap)显示范围的显示器的宽度；
标号WP2表示左右并置显示范围的显示器的宽度；
标号DP1表示重叠(overlap)显示范围的显示器的间距；
标号DP2表示左右并置显示范围的显示器的间距；
标号LX表示左右并置显示范围和重叠(overlap)显示范围的边界线(原理上的)；
标号LW表示参照窗的距离；
标号L0表示参照尺寸显示画面的距离；
标号L1表示重叠(overlap)显示范围的显示装置的距离；
标号L2表示并置显示范围的显示装置的距离；
标号Wref’表示安装广角镜头的场合的左右的摄影视场的吻合点；
标号Wref”表示安装长焦距镜头的场合的左右的摄影视场的吻合点；
标号m0表示模式0；
标号m1表示模式1；
标号m10表示模式10；
标号m2表示模式2；
标号m20表示模式20；
标号DE表示按照宽于瞳距的间距而扩大的光轴间距；
标号DSE表示光轴间距设定为DE的场合的摄像元件的间距；
标号DR表示按照窄于瞳距的间距而缩小的光轴间距；
标号DSR表示光轴间距设定为DR的场合的摄像元件的间距；
标号100表示立体图像摄像装置；
标号101表示导向体(guide way)；
标号102表示滑动件；
标号103表示摄像元件；
标号104表示摄影镜头；
标号105表示摄像组件；
标号106表示齿条；
标号107表示小齿轮；
标号110表示参照窗；
标号111表示立体摄像机的立体监视器；
标号112表示立体摄像机；
标号113表示立体图像观赏用眼镜；
标号114表示摄影者；
标号120表示立体监视器；
标号121表示显示器；
标号122表示镜头板；
标号123表示外壳；
标号130表示视场分离用眼镜；
标号PL表示显示画面(左)；
标号PR表示显示画面(右)；
标号131表示液晶板；
标号132表示偏振片；
标号133表示视力补偿镜头；
标号CP表示平行校正图案。

Claims (10)

1.一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照与人的瞳距相等的间距设置，在该摄像组件的左右的摄影镜头的视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，将该参照窗的设定距离设定为大于瞳距的30倍的距离、小于瞳距的50倍的距离之间的任意的距离，对应于通过左右各自的摄影镜头而投影的参照窗的投影像宽度，设置左右各自的摄像元件，由此，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
2.一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照窄于人的瞳距的间距设置，在该摄像组件的摄影视场中设定作为假想视场框的一个参照窗，如果该参照窗的设定距离为Lw、左右的摄影镜头的光轴间距为DL、上述摄影镜头的焦距为f、焦点调节量为Δf，则参照窗的设定距离Lw与左右的摄影镜头的光轴间距DL的关系按照50＞(Lw/DL)＞30的关系设置，并且左右的摄像元件的间距DS按照DS＝DL(1+(f+Δf)/Lw)的关系设置，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
3.一种立体图像摄像装置，其特征在于，将具有摄影镜头和摄像元件的摄像组件中的上述摄影镜头的光轴以左右平行并且按照大于人的瞳距的间距设置，在该摄像组件的摄影视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，如果该参照窗的设定距离为Lw、左右的摄影镜头的光轴间距为DL、上述摄影镜头的焦距为f、焦点调节量为Δf，则参照窗的设定距离Lw与左右的摄影镜头的光轴间距DL的关系按照50＞(Lw/DL)＞30的关系设置，并且左右的摄像元件的间距DS按照DS＝DL(1+(f+Δf)/Lw)的关系设置，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
4.一种立体图像摄像装置，其为左右2个摄像组件按照一定间距而固定或间距可变式结构的立体图像摄像装置，以下述结构的立体图像摄像装置为基准，增加该立体图像摄像装置的左右的摄像组件之间的间距，按照大于人的瞳距的程度设定左右的摄像组件中的左右的摄影镜头的光轴间距，由此，按照光轴间距的设定值而自动地使摄影时的参照窗的设定距离成比例增加，并且谋求强调远近感，
该结构的立体图像摄像装置中，按照与人的瞳距相等的间距，并且左右的光轴相互平行地设置该立体图像摄像装置的摄像组件的左右的摄影镜头的光轴间距，在该摄像组件的左右的摄影镜头的视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，将该参照窗的设定距离设定为大于瞳距的30倍的距离、小于瞳距的50倍的距离之间的任意的距离，对应于通过左右各自的摄影镜头而投影的参照窗的投影像宽度，设置左右各自的摄像元件，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
5.一种立体图像摄像装置，其为左右2个摄像组件按照一定间距而固定或间距可变式结构的立体图像摄像装置，以下述结构的立体图像摄像装置为基准，缩小该立体图像摄像装置的左右的摄像组件之间的间距，按照小于人的瞳距的程度设定左右的摄像组件中的左右的摄影镜头的光轴间距，由此，按照光轴间距的设定值而使摄影时的参照窗的设定距离成比例缩小，并且同样在最近距离摄影中，将左右的视场融合，
该结构的立体图像摄像装置中，按照与人的瞳距相等的间距，并且左右的光轴相互平行地设置该立体图像摄像装置的摄像组件的左右的摄影镜头的光轴间距，在该摄像组件的左右的摄影镜头的视场中，设定作为假想视场框的一个参照窗，将该参照窗的设定距离设定为大于瞳距的30倍的距离、小于瞳距的50倍的距离之间的任意的距离，对应于通过左右各自的摄影镜头而投影的参照窗的投影像宽度，设置左右各自的摄像元件，读取左右用的图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
6.一种立体图像摄像装置，其为左右2个摄像组件在导向体上以滑动嵌合状态作为间隔可变式结构的立体图像摄像装置，该立体图像摄像装置为下述结构，在该结构中，按照与人的瞳距相等的间距，并且左右的光轴相互平行地设置该立体图像摄像装置的摄像组件的左右的摄影镜头的光轴间距，在该摄像组件的左右的摄影镜头的视场中，设置作为假想视场框的一个参照窗，将该参照窗的设定距离设定为大于瞳距的30倍的距离、小于瞳距的50倍的距离之间的任意的距离，对应于通过左右各自的摄影镜头而投影的参照窗的投影像宽度，设置左右各自的摄像元件，读取左右用图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出，该装置按照下述方式构成，在以上述光学的条件为基准的立体图像摄像装置的左右的组件上安装变焦镜头，通过位置检测器而检测该变焦镜头的倍率，对应于变焦镜头的焦点调节量，通过伺服电动机等驱动而调节左右的组件间距。
7.根据权利要求6所述的立体图像摄像装置，其中，按照大于参照窗的距离，将左右的摄影镜头的焦点调节量固定。
8.根据权利要求4、5、6中任意一项所述的立体图像摄像装置，其中，形成上下对称结构，该结构中，摄像组件的安装基准面设置于主体的上下各自的位置。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7中任意一项所述的立体图像摄像装置，其特征在于，采用大于上述参照窗的投影像宽度的上述摄像元件，有选择地读取与参照窗的投影像宽度相等的左右用立体图像数据，将其作为标准立体图像数据而送出。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7中任意一项所述的立体图像摄像装置，其特征在于，设置电子立体取景器，其通过以左右各眼观看所述立体图像摄像装置送出的上述标准立体图像数据的方式而进行立体观看，该电子立体取景器按照下述方式构成，在该电子立体取景器的左右用的显示画面的同一位置，通过软件重叠而显示左右同一的平行校正图案，同时立体观看上述标准立体图像和上述平行校正图案，由此，可辨认参照窗的设定位置。
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