JP2002077942A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に高画質のステレオデータの付加された
多眼式ステレオ画像を撮像することができ、またステレ
オアダプタを使用した場合の各種不具合現象の影響を回
避できる。 【解決手段】 投影レンズ１０１により結像された被写
体像をＣＣＤ撮像素子１０５により光電変換するカメラ
本体１００と、レンズ１０１の前段に配置され、視差に
応じた異なる位置で被写体からの光を受光して撮像素子
１０５の異なる領域に導くステレオアダプタ２００とを
備えた多眼式ステレオ画像の撮像装置において、撮像素
子１０５の出力に基づく被写体画像信号に対してトリミ
ングを行うことで、撮像領域の中に１つの多眼式ステレ
オ画像の構成要素である複数のモノキュラ画像に対応し
た複数の撮影画枠を設定し、撮影画枠に対応して得られ
た複数のモノキュラ画像に基づいて、ステレオ画像取り
扱いフォーマットに従った構造化ステレオ画像を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像を取り扱
う撮像装置に係わり、特に多眼式ステレオ画像の撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体等など画像を立体的情報を含んで
撮影記録し、これを再生観察する方式には、多種多様な
提案がある。その中でも、左右両眼の視点に対応する視
差を持った２画像を記録し、これを左右両眼に対してそ
れぞれ提示するいわゆる２眼式ステレオ方式は、構成が
最も簡単で安価な割に効果が大きいため、古くから今日
に至るまで利用されている。

【０００３】この２眼式ステレオ方式においても表示方
式にはまた各種あり、例えば大画面による多人数同時観
察を行う場合には、偏光メガネを併用した偏光投影方式
や、シャッタメガネを併用した時分割提示方式が使用さ
れているが、これらは何れも大がかりで高価なシステム
を必要とするため、特殊な業務用と以外には使用される
ことは少ない。そこで、いわゆるパーソナルユースに対
しては、同時には１人しか観察できないと云う制約はあ
るものの、最も基本的且つ古典的な方法であるステレオ
ペア画像を用いる方式が、極めて安価にまた鮮明な画像
を観察できる方式として、今日なお広く使用されてい
る。

【０００４】このステレオペア画像について詳述すれ
ば、左眼視点対応画像であるＬ画像と右眼視点対応画像
であるＲ画像とが、通常僅かな隙間を介して２枚並列に
並べられて１つの画像を構成している。この種の画像の
最も手軽な撮影装置として普及している３５ミリ１眼レ
フカメラ＋ステレオアダプタのシステム上の制約等のた
め、ＬＲ画像は実際には１つの標準横位置画像（横３：
縦２）を縦に２分割した形で構成されており、従って各
画像即ち観察される立体画像は横位置（横縦比約３：４
程度）になっているのが一般的である。

【０００５】本明細書においては、このようにＬＲ２画
像が空間的に（画像平面上に）併置されて１つの画像を
構成しているものをステレオペア画像と称する。なお、
上記した具体的な構成（数値等）は一例に過ぎないが、
説明を簡単にするために、特記しない場合は上記具体例
のものが例として取り上げられていることを前提に説明
する。

【０００６】このステレオペア画像は、 (1) 記録，印画，電送，印刷等に際して何らかの特殊な
システムを要しない。 (2) 適切な条件を満たせば直接立体観察できる。即ち、
左右像の融合が何らの装置を用いることなくできる。 という極めて優れた特長を有している。

【０００７】特に、(2) に関して詳述すれば、ＬＲ画像
が正しく左右眼によって捕らえられ、２つの異なる画像
ではなく１つの立体画像として認識される状態を左右像
の融合と称するが、例えば適当な大きさ（具体的には横
幅が眼幅の２倍よりやや小さい程度＝１０〜１３ｃｍ）
に印画された「平行配置」（Ｌを左、Ｒを右に配置）の
ものであれば、観察に際しても視線を平行に向けるいわ
ゆる「平行法」（人によっては若干の練習を要するが）
を用いることで融合可能である。また、これとは左右の
画像を入れ替えた「交差配置」も使用され、こちらは印
画サイズの制約が無く、視線を交差させる「交差法」に
よってやはり直接立体観察できるが、観察時の目の疲労
と立体観察時の不自然さ（箱庭現象）がやや大きいた
め、上記平行配置の方がより普及しているものである。

【０００８】いずれにせよ、このように(1) システムを
選ばず(2) 直接観察も可能であるという２つの大きな特
長を持つステレオペア画像は、特にインターネットやデ
ジタルカメラの普及などいわゆるメディアミックス化が
進めば進むほどその価値が見直され、利用され続けるも
のと予想される。

【０００９】そこで本出願人は、先に電子的なステレオ
ペア画像たるＳＰＭ（Stereo Pearin Multimedia）を用
いて臨場感の高い高画質観察を容易に行うために、ＬＲ
画像に異なるシフトを与える観察方法及び観察装置（ビ
ュアー）に関する技術を提案している（特願２０００−
１１５３５７号）。この技術では、通常は、２つの表示
デバイスには同一の画像が表示されるが（モノキュラモ
ード）、ＳＰＭをメモリカードから読み出して表示する
場合には、左眼画像側と右眼画像側とで互いに異なるシ
フト処理がステレオペア画像シフト処理部によって施さ
れ、そのシフト処理後の画像信号がそれぞれ左眼画像及
び右眼画像として表示デバイスから表示される（ステレ
オモード）。そして、このシフト処理により、左眼画像
側におけるＳＰＭのＬ画像と右眼画像側におけるＳＰＭ
のＲ画像とが１つの立体画像として融合するようにな
り、臨場感の高い高画質の立体画像を容易に観察するこ
とが可能となる。

【００１０】ところで一方、ステレオ画像を撮像するデ
ジタルスチルカメラ（電子カメラ）としては、例えば本
発明者の考案による特開平５−３０５３８号公報に記載
のものがある。これは、２つの撮像系（レンズ＋撮像素
子）を用いてＬＲの画像を得て、各画像個別にステレオ
ペアコードデータ（ステレオ画像であるというデータ、
ＬとＲの識別情報など）を付加して記録するものであ
り、簡単にステレオ撮像が可能な優れたものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の電子カメラにあっては、以下に示す不十分な点が存
在する。 (a) 撮像系を２系統必要とするから、大型化・高価格化
を免れない。 (b) 得られるステレオ画像は上記ＳＰＭ（並列配置され
たステレオペア）とは異なるから、上記ＳＰＭを得るた
めには別途処理を必要とする。

【００１２】ここで、一般的な（単眼の）デジタルカメ
ラに、従来のステレオアダプタを組み合わせて使用すれ
ば、一見上記 (a)(b) とも解決されるように見えるが、
この場合も (c) 当該画像がステレオ画像であるということを含めて
ステレオに関するデータが付随しない。従って、通常の
平面（非ステレオ）画像との混在状況において管理が煩
雑となるし、上記先願のようなビュアーにおける再生に
際して画像のシフトを自動化するような応用も不可能と
なる。

【００１３】特にこの問題に対しては、上記公報に記載
のように、Ｌ，Ｒ各画像を記録した各画像ファイルにそ
れぞれステレオペアコードを付加して対応すると云うこ
とも考え得るが、従来の単眼撮像のカメラにステレオア
ダプタを組み合わせたものでは、Ｌ，Ｒ各画像を個別の
画像として扱うことはできないから、実際には不可能で
あった。

【００１４】また、(d) 通常の単眼カメラの撮像系に外
付けのステレオアダプタを追加した場合には、アダプタ
方式特有のオーバーラップやケラレなどの不具合現象を
回避できないという問題があった。図５（ａ）はＦ値が
小さい（開放側の）場合であり、ＬＲ画像のオーバーラ
ップが生じている。図５（ｂ）はＦ値が大きい（絞り込
み側の）場合であり、ＬＲ画像間にケラレが生じてい
る。

【００１５】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、簡単に高画質のステレ
オデータの付加された多眼式ステレオ画像を撮像するこ
とができ、またステレオアダプタを使用した場合の各種
不具合現象の影響を回避できる撮像装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【００１７】即ち本発明は、多眼式ステレオ画像を撮像
するための撮像装置において、撮像光学系により結像さ
れた被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像光学
系の前段に配置され、視差に応じた異なる位置で前記被
写体からの光を受光して、前記撮像素子の異なる領域に
導くミラー型ステレオアダプタと、前記撮像素子の出力
に基づいて被写体画像信号を得る撮像手段と、前記被写
体画像信号に対して所定のトリミングを行うことで、前
記撮像素子の撮像領域の中に、１つの多眼式ステレオ画
像の構成要素である複数のモノキュラ画像に対応した複
数の撮影画枠を設定する撮影画枠設定手段と、前記複数
の撮影画枠に対応して得られた複数のモノキュラ画像に
基づいて、所定のステレオ画像取り扱いフォーマットに
従った構造化ステレオ画像を生成するステレオ画像生成
手段と、を有したことを特徴とする。

【００１８】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) 構造化ステレオ画像を記録する記録手段を有したこ
と。

【００１９】(2) 複数の撮影画枠に対応して得られた複
数のモノキュラ画像を、１つの画像上の異なる位置領域
に配置することで、１つの平面画像である並列配置型ス
テレオ画像を合成する画像合成手段を有したこと。

【００２０】(3) 複数のモノキュラ画像は、２眼式ステ
レオ画像の構成要素であるＬ及びＲ画像であり、画像合
成手段が合成する並列配置型ステレオ画像は、Ｌ及びＲ
画像を左右に配置したステレオペア画像であること。

【００２１】(4) 画像生成手段は、構造化ステレオ画像
を、該画像に相当する画像データに、ステレオ撮像に関
する画像以外の情報であるステレオデータを付加したも
のとして生成するように構成されたものであること。

【００２２】（作用）本発明によれば、１つの撮像素子
の撮像領域の中に複数のモノキュラ画枠を設定し、これ
から得られた複数のモノキュラ画像によりステレオ画像
を生成しているので、多眼式ステレオ画像を撮像するた
めに複数の撮像素子を要せず、ステレオアダプタと１つ
の撮像素子で済むことになる。即ち、装置構成の小型
化，低価格化が可能となる。また、モノキュラ画枠を適
切に設定することで、アダプタ方式特有のオーバーラッ
プやケラレなどの不具合も回避することが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施形態に係わる電子
カメラの回路構成を示すブロック図である。

【００２５】図中１０１は各種レンズからなるレンズ
系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆
動機構、１０３はレンズ系１０１の絞り及びシャッタを
含む露出制御機構、１０４は光学式ローパスフィルタな
どのフィルタ系、１０５はＣＣＤカラー撮像素子、１０
６は撮像素子１０５を駆動するためのＣＣＤドライバ、
１０７はＡ／Ｄ変換器等を含むプリプロセス回路、１０
８は色信号生成処理，マトリックス変換処理，その他各
種のデジタル処理を行うためのデジタルプロセス回路、
１０９はカードインターフェース、１１０はＣＦ等のメ
モリカード、１１１はＬＣＤ画像表示系を示している。

【００２６】また、図中の１１２は各部を統括的に制御
するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は
各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及
びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５は
レンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライ
バ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７は露出
制御機構１０３及びストロボ１１６を制御するための露
出制御ドライバ、１１８は各種設定情報等を記憶するた
めの不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を示している。

【００２７】本実施形態の電子カメラにおいては、シス
テムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行って
おり、露出制御機構１０３とＣＣＤドライバ１０６によ
るＣＣＤ撮像素子１０５の駆動を制御して露光（電荷蓄
積）及び信号の読み出しを行い、それをプリプロセス回
路１０７を介してデジタルプロセス回路１０８に取込ん
で、各種信号処理を施した後にカードインターフェース
１０９を介してメモリカード１１０に記録するようにな
っている。なお、ＣＣＤ撮像素子１０５は、例えば縦型
オーバーフロードレイン構造のインターライン型であ
る。

【００２８】ここまでの基本的な構成は従来一般的な電
子カメラと同様であるが、本実施形態ではこれに加え
て、操作スイッチ系１１３には、通常モードとステレオ
モードを切り替えるためのモード切り替えスイッチが設
けられている。さらに、システムコントローラ１１２に
は、撮像エリアのトリミング領域を設定するための画枠
設定部，モノキュラ画像からＳＰＭ画像を合成するため
のＳＰＭ合成部，ＳＰＭ画像からＪＰＥＧ画像データを
生成するためのＳＧＭ生成部が設けられている。

【００２９】本実施形態の電子カメラにおいては、図２
に示すように、カメラ本体１００にミラー式ステレオア
ダプタ２００が着脱可能となっている。このアダプタ２
００は、視差程度離れた位置にミラー２０１，２０２を
それぞれ配置し、更にこれらのミラー２０１，２０２で
反射した光をカメラ側に導くためのミラー２０３，２０
４を配置して構成される。アダプタ２００の右側のミラ
ー２０１に入射した光はミラー２０３及び撮影レンズ１
０１を介して撮像素子１０５の左側領域Ｌに結像され、
左側のミラー２０２に入射した光はミラー２０４及び撮
影レンズ１０１を介して撮像素子１０５の右側領域Ｒに
結像されるようになっている。

【００３０】通常モードでは、アダプタ２００を取り付
けることなく、通常（単眼）カメラと同様に撮像され
る。なお、通常モードとステレオモードの切り替えは前
記したモード切り替えスイッチで行われるが、ミラー式
ステレオアダプタ２００を取り付けているか否かに応じ
て自動的に切り替えるようにしてもよい。

【００３１】ステレオモードでは、ステレオアダプタ２
００を取り付けた状態でトリガー操作によって、通常の
カメラと全く同様の撮像を行う。そして、撮像エリアの
全領域から読み出した画像信号に対して、以下の処理を
行う。

【００３２】まず、システムコントローラ１１２に含ま
れる画枠設定部によって、デジタルプロセス回路１０８
においてトリミングが行われる。即ち、図３に示すよう
に、画面を縦に２分割し、左半分をＬ画像、右半分をＲ
画像と割り当てる（１００％トリミング）。なお、１０
０％トリミングで使用することも可能であるが、本実施
形態ではオーバーラップやケラレが画像に出るのを防ぐ
ために横幅を９０％に制限し、更に（必須ではないが）
縦横バランスを整えるために縦幅も同率でトリミングし
たものをそれぞれＬ，Ｒ画像に割り当てる。

【００３３】次いで、システムコントローラ１１２に含
まれるＳＰＭ合成部によって、デジタルプロセス回路１
０８においてＳＰＭ画像が生成される。即ち、上記のト
リミングにより得られたＬ，Ｒ画像は、図４に示すよう
に合成され、２つの画像が左右に隙間無く並列配置され
た１つの画像（ＳＰＭ画像）となる。このとき、境界領
域に或いはさらにＳＰＭ画像の周囲に１〜数画素幅の枠
線（例えばＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０の黒）を配して、ＳＰＭ画像
であることが視覚的にも明確となるようにすることも好
適な変形例である。

【００３４】そして、ＳＰＭ画像は、システムコントロ
ーラ１１２に含まれるＳＧＭ（Stereo Gram in Multime
dia）生成部によって、ステレオデータをヘッダ部とし
て付加されたＪＰＥＧ画像データに生成される。即ち、
記録や伝送に際して画像情報を圧縮しておくことが好適
であり、その際任意の方法を用いることが可能である
が、最も標準的な公知のＪＰＥＧ圧縮を用いる。その
際、例えばヘッダ部のユーザー情報領域の所定のタグに
ステレオ情報を割り当てる。記録する情報は、 ａ：ステレオであるか否か（デフォルト：Ｙ） ｂ：ステレオの場合の画像枚数（デフォルト：２） ｃ：各モノキュラ画像の配置（縦横画素数を含む存在領
域）が基本情報となる。

【００３５】これらの情報があれば、自身或いは他の装
置はこの情報を読み取ることによって、元の各モノキュ
ラ画像を分離、再現することができる（画像を伸張した
後に数，配置情報に従って各画像を切り出せばよい）。
このようなＳＧＭは、１つのステレオ画像の全画像デー
タと、画像データ以外に必要なステレオデータとを１フ
ァイル、即ち取り扱い単位としたものであるから、（狭
義の）構造化ステレオ画像の一例である。一般の、例え
ば汎用ＰＣでの使用やインターネット上での伝送に際し
ての不可分な取り扱い単位であるから、このうちの一部
だけが誤って記録，伝送，消去されるような不具合は生
じない。

【００３６】但し、本発明においては、構造化ステレオ
画像としては広義のものを対象とする。従って、上記例
以外にも、従来例に示したような画像データが複数ファ
イルに分かれているような形でＳＧＭを構成してもよ
い。即ち、ＳＧＭの形式に拘わらず、小型軽量化やアダ
プタ使用時の不具合回避などの効果が同様に得られるこ
とは自明である。なお、このような複数ファイル形式の
ＳＧＭを構成するためには、上記トリミング（１つの撮
像画枠からのＬ、Ｒ各画像の切り出し）が不可欠とな
る。

【００３７】生成されたＳＧＭを、システムコントロー
ラ１１２の指示により働くデジタルプロセス回路１０８
内の記録手段でカードインターフェース１０９を介して
メモリカード１１０に記録する。

【００３８】なお、ＳＧＭが記録されたカードは、例え
ば汎用ＰＣ等のスロット等に差し替えて使用される。カ
メラ本体は他に入出力ポートを持っており、有線又は無
線接続により、生成されたＳＧＭを入出力可能である。
また、カード（カードインターフェース）経由で、ＳＧ
Ｍを入出力することも可能である。

【００３９】このように本実施形態によれば、通常の単
眼式電子カメラと同様の構成である電子カメラ１００に
ミラー型ステレオアダプタ２００を取り付け、１つの撮
像素子１０５の撮像エリア上に、複数のモノキュラ画枠
を設定し、これから得た複数のモノキュラ画像によりス
テレオ画像を得るようにしているので、複数の撮像素子
を要しない。このため、小型化及び低価格化が可能とな
る。また、画枠を適切に設定することで、アダプタ方式
特有のオーバーラップやケラレなどの不具合を回避する
ことができる。

【００４０】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態においては、ＳＰＭやＳＧ
Ｍ等は静止画の場合を例示したが、これに限られること
なく、例えば動画であっても全く同様に適用可能であ
る。即ち、上記ＳＰＭ合成のやり方、ＳＧＭ生成に際し
て付加するステレオデータに関しては、静止画動画の別
によらない要素しか含まれていないから、従来の動画撮
像技術をそのまま使用し、例えば代表的な動画圧縮フォ
ーマットの１つであるＭＰＥＧを上記ＪＰＥＧに代えて
用いることによって、全く同様に実施して効果を得るこ
とができるものである。

【００４１】また、実施形態では撮像エリアに２つの画
枠を設定したが、例えば、公知のレンチキュラー方式
（レンチキュラーシートプリントやレンチキュラースク
リーンを用いたマルチプロジェクション方式など）に用
いられる一般の多眼式立体画像を得るべく、3眼以上の
ミラーアダプタとこれに対応した３つ以上の画枠設定を
使用しても良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ミ
ラー型ステレオアダプタを用いて１つの撮像素子でステ
レオ画像を撮像すると共に、撮像素子の撮像領域の中に
モノキュラ画像に対応した複数の撮影画枠を設定し、こ
れから得られた複数のモノキュラ画像によりステレオ画
像を生成しているので、ステレオ撮像に際して複数の撮
像素子を要することなく、装置構成の小型化及び低価格
化が可能となる。また、画枠を適当に設定することで、
アダプタ方式特有のオーバーラップやケラレなどの不具
合も回避可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる電子カメラの回路
構成を示すブロック図。

【図２】実施形態の電子カメラに装着するミラー式ステ
レオアダプタの構成を示す図。

【図３】撮像エリアに設定する画枠を示す図。

【図４】Ｌ，Ｒ画像を合成してＳＰＭ画像を生成し、更
にＳＧＭを生成する様子を示す図。

【図５】従来の問題点であるアダプタ方式特有のオーバ
ーラップとケラレを示す図。

【符号の説明】

１００…カメラ本体 １０１…レンズ系 １０２…レンズ駆動機構 １０３…露出制御機構 １０４…フィルタ系 １０５…ＣＣＤカラー撮像素子 １０６…ＣＣＤドライバ １０７…プリプロセス部 １０８…デジタルプロセス部 １０９…カードインターフェース １１０…メモリカード １１１…ＬＣＤ画像表示系 １１２…システムコントローラ（ＣＰＵ） １１３…操作スイッチ系 １１４…操作表示系 １１５…レンズドライバ １１６…ストロボ １１７…露出制御ドライバ １１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ） ２００…ミラー式ステレオアダプタ ２０１〜２０４…ミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像光学系により結像された被写体像を光
   電変換する撮像素子と、前記撮像光学系の前段に配置さ
   れ、視差に応じた異なる位置で前記被写体からの光を受
   光して、前記撮像素子の異なる領域に導くミラー型ステ
   レオアダプタと、前記撮像素子の出力に基づいて被写体
   画像信号を得る撮像手段と、前記被写体画像信号に対し
   て所定のトリミングを行うことで、前記撮像素子の撮像
   領域の中に、１つの多眼式ステレオ画像の構成要素であ
   る複数のモノキュラ画像に対応した複数の撮影画枠を設
   定する撮影画枠設定手段と、前記複数の撮影画枠に対応
   して得られた複数のモノキュラ画像に基づいて、所定の
   ステレオ画像取り扱いフォーマットに従った構造化ステ
   レオ画像を生成するステレオ画像生成手段と、を有した
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】前記構造化ステレオ画像を記録する記録手
   段を有したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】前記複数の撮影画枠に対応して得られた複
   数のモノキュラ画像を、１つの画像上の異なる位置領域
   に配置することで、１つの平面画像である並列配置型ス
   テレオ画像を合成する画像合成手段を有したことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 【請求項４】前記複数のモノキュラ画像は、２眼式ステ
   レオ画像の構成要素であるＬ及びＲ画像であり、前記画
   像合成手段が合成する並列配置型ステレオ画像は、前記
   Ｌ及びＲ画像を左右に配置したステレオペア画像である
   ことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】前記画像生成手段は、前記構造化ステレオ
   画像を、該画像に相当する画像データに、ステレオ撮像
   に関する画像以外の情報であるステレオデータを付加し
   たものとして生成するように構成されたものであること
   を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の撮像装置。