JP2004208211A

JP2004208211A - Stereoscopic video imaging apparatus

Info

Publication number: JP2004208211A
Application number: JP2002377670A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Onda; 能成恩田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a stereoscopic video imaging apparatus suitable for imaging stereoscopic video for binocular stereoscopic view. <P>SOLUTION: The stereoscopic video imaging apparatus includes: a plurality of imaging means; a plurality of optical systems each having a magnification function for respectively forming a parallax image of an object in the plurality of imaging means; a change means for changing a crossing angle of each of the plurality of optical systems to the object; an arithmetic means which uses the crossing angle changed by the change means and focal distances of the plurality of optical systems to calculate an image formation position of the object assumed to be located at infinity; a determination means for determining an allowable angle range for the crossing angles of the plurality of optical systems changed by the change means based upon the arithmetic result of the arithmetic means; and an inhibition means for inhibiting the change means from operating over the allowable angle range. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両眼立体視のための立体映像を撮影するのに好適な立体映像撮像装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来より、両眼立体視のための立体映像（ステレオ画像、視差画像）を撮影する装置として、2つの光学系を用いて被写体を撮像する立体映像撮像装置が種々と提案されている。これら立体映像撮像装置には２つの光学系の光軸が空間の一点で交差するように構成されたものがあり、その交差角度を変更することにより主たる被写体の結像位置が略一致するように構成し、これによって得た立体画像を用いて立体映像を観察する時に観察装置の表示面上に主たる被写体の奥行き位置が認識されるように撮像可能になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の立体映像撮像装置を用いて撮像した立体映像は主たる被写体を観察するときには適するものの、主たる被写体が近距離にあり、背景の被写体までの距離との差が大きいとき、また、観察時の拡大倍率が大きいときなどには図２に示すように背景の被写体B,Cの結像位置が主たる被写体Aから大きく離れていくことになる。
【０００４】
観察者がステレオ画像から両眼立体視により立体を認識するときには異なる水平位置に提示された左右眼それぞれの映像（視差画像）の網膜上の結像位置が一致するように眼球を内転させる。この機能を輻輳とよんでいる。無限遠に存在する物体を見るときにはこの輻輳による両眼の視線はほぼ平行状態（輻輳角度０度）となる。現実には輻輳角度がもっとも開いた状態の被写体が存在し、視差画像が観察者の瞳孔間距離よりも離れてしまい平行よりも眼球を外転、すなわち開散しなければ立体視できない場合がある、このとき映像は融像することができないか、もしくは非常に見づらい映像となる。図２に示した例では被写体「A」の文字はちょうどディスプレイDS上で一致して見えるため立体としての距離感もディスプレイ上に感じられる。被写体「B」の文字は平行からやや輻輳した状態で観察されるのでほぼ無限遠に位置する物体としての距離感で認識される。観察者の瞳孔間距離DLよりも視差画像が離れてしまっている被写体「C」の文字は開散しないと融像できないため二重像としてしか認識されない。
【０００５】
このように従来の立体映像撮像装置では例えば主被写体が比較的近方にある場合、この主被写体に光軸交差角度を設定している為、観察者の両眼の視線が平行よりも広がってしまう、すなわち開散の状態になってしまい、両眼で一つの画像として認識することができない、すなわち融像できない映像を撮影してしまうことがあった。この現象を回避するためには、撮影者はステレオ画像の見え具合などを確認することによって光軸交差角度を適切に設定する必要があった。
【０００６】
本発明は、立体画像の観察時に、画面全体にわたり視差画像が観察眼の開散を防ぐことができ、画面全体にわたり立体画像を良好に観察することができる立体画像を撮影することができる立体映像撮像装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つ（２以上であっても良い。）のカメラ（撮影光学系）の光軸の交差角度を変更する変更手段、すなわち光軸輻輳の変更手段による輻輳角度とズーム機能（変倍機能）を有する光学系の焦点距離に基づき無限遠にあると仮定する被写体の結像位置を演算する演算手段と、前記演算結果に基づき前記変更手段で変更する輻輳を許容する角度範囲を決定する決定手段と、前記変更手段が光学系の光軸輻輳角度が前記輻輳許容範囲を超えて輻輳動作するのを禁止する禁止手段とを用いることにより被写体の存在する奥行き全域において良好な立体視ができる立体映像（視差画像）を撮影している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の要部概略である。図1において１は主たる被写体、２は主たる被写体１よりも遠方に位置する遠方被写体、３は無限遠に位置する架空の無限遠被写体である。以下被写体１、２、３を被写体OBと総称する。４１は被写体OBから右目用の画像（視差画像）を撮影する右カメラ、４２は左目用の画像（視差画像）を撮影する左カメラ、４１１は右カメラ４１に内蔵され被写体OBの映像を後述する右撮像素子に結像する右光学系（撮影光学系）、４２１は左カメラ４２に内蔵され被写体OBの映像を後述する左撮像素子に結像する左光学系（撮影光学系）、４１２は右光学系４１１により結像した被写体OBの映像を電気信号に変換する右撮像素子、４２２は左光学系４２１により結像した被写体OBの映像を電気信号に変換する左撮像素子、４１３は右カメラ４１の光軸を輻輳させるときの輻輳中心である右カメラ輻輳中心、４２３は左カメラ４２の光軸を輻輳させるときの輻輳中心である左カメラ輻輳中心、４１４は右カメラ輻輳中心４１３を中心にして右カメラ４１を内転もしくは外転させるためのステッピングモーターである右カメラ輻輳モーター、４２４は左カメラ輻輳中心４２３を中心にして左カメラ４２を内転もしくは外転させるためのステッピングモーターである左カメラ輻輳モーター、４１５は右光学系４１１の焦点距離を変更するズーム用ステッピングモーターである右カメラズームモーター、４２５は左光学系４２１の焦点距離を変更するズーム用ステッピングモーターである左カメラズームモーター、４１６は右カメラ輻輳モーター４１４を駆動する右カメラ輻輳モーター駆動回路、４２６は左カメラ輻輳モーター４２４を駆動する左カメラ輻輳モーター駆動回路、４１７は右カメラズームモーター４１５を駆動するための右ズームモーター駆動回路、４２７は左カメラズームモーター４２５を駆動するための左ズームモーター駆動回路、５は右撮像素子４１２と左撮像素子４２２から得た映像電気信号をビデオテープに記録するVTR、６は右カメラ４１と左カメラ４２の中心に位置し、主たる被写体１までの距離を測定する測距装置、７は左右の光学系４２１、４１１の焦点距離を変更するためのスイッチであるズームスイッチ、８は上記各装置を制御するマイコンで、例えば光軸輻輳の変更手段による輻輳角度とズーム機能（変倍機能）を有する光学系の焦点距離に基づき無限遠にあると仮定する被写体の結像位置を演算する演算手段と、前記演算結果に基づき前記変更手段で変更する輻輳を許容する角度範囲を決定する決定手段と、前記変更手段が光学系の光軸輻輳角度が前記輻輳許容範囲を超えて輻輳動作するのを禁止する禁止手段とを有している。９は観察時の画面サイズを設定する入力手段である観察条件入力スイッチ（スイッチ）、１０は右カメラ４１および左カメラ４２の光軸交差角度である。
【０００９】
図３は図１のマイコン８が処理を行なうフローチャートである、ステップ１０１で処理が開始されるとまずステップ１０２で撮影光学系の焦点距離情報を初期化し、ステップ１０３でズームスイッチ７からのズーム情報を取得する、ステップ１０４でズーム情報を元に光学系４１１、４２１の焦点距離情報を変更しズームモーター４１５、４２５を駆動して焦点距離を変更する。次にステップ１０５で演算手段で測距情報を測距装置６の出力から取得し、ステップ１０６でカメラ４１、４２の輻輳角度（回転角度）を演算する。ステップ１０７でマイコン８にあらかじめ入力しておいた観察条件情報とカメラ輻輳角度の演算結果から無限遠被写体の観察時の水平提示距離を演算し、ステップ１０８で提示距離が標準瞳孔間距離である63mmよりも大きいかどうか比較する。提示距離が６３ｍｍよりも大きい場合はステップ１０９で提示距離が６３ｍｍになるようにカメラ輻輳角度（カメラ回転角度）を再演算する。提示距離が６３ｍｍよりも小さい場合はステップ１１０でカメラ回転角度を決定し、ステップ１１１で輻輳角度演算結果に基づいてカメラ４１、４２を輻輳駆動（回転）させる。
【００１０】
そしてステップ１１２で撮影を行い、ステップ１１３で処理を終了する。
【００１１】
本実施形態において撮像された2点間の観察時距離は撮像光学系４１１、４２１の焦点距離、撮像素子４１２、４２２のイメージサイズ、再生機器の画面サイズそして観察距離等から求めることができる。本実施形態例で用いた撮像光学系４１１、４２１の焦点距離は3.5−35mm、撮像素子４１２、４２２のイメージサイズ（画面サイズ）は1/4(0.25)インチ、再生機器の画面サイズは39インチである。撮影者はあらかじめこの観察時の画面サイズを観察条件としてスイッチ９を用いてマイコン8に入力する。主たる被写体１に中心を向けて撮影する場合、測距装置６によりカメラ４１、４２から主たる被写体1までの距離Lが測定されマイコン８に送られる。マイコン8内の演算手段はこの測距結果から主たる被写体１に対して右カメラ４１と左カメラ４２の光軸交差距離が合致するようにするための輻輳の必要量を算出する。このときマイコン８は左右カメラ４１、４２の焦点距離情報と観察時の倍率情報から無限遠被写体３が観察時に提示されるときの水平方向の提示距離を算出し平均的な観察者の左右瞳孔間の距離である６３ｍｍと比較を行なう。主たる被写体１に左右カメラ４１、４２の光軸４１ａ，４２ａを向けた場合の光軸交差角度を２θとすると各カメラ４１、４２の内転角度すなわち輻輳角度はそれぞれθとなる。左右カメラ４１、４２の輻輳中心４１３および４２３の水平距離は６３mm（観察者の平均値な眼幅）に設定しているため、カメラ４１、４２から主たる被写体１までの距離がLであるとすると輻輳角度θは以下の式から求められる。
【００１２】
【数１】

【００１３】
この時、前述した観察条件において、撮影光学系４１１、４２１の焦点距離fにおける無限遠被写体３のステレオ画像上の水平方向提示距離Ｄは以下の式から求めることができる。即ち表示系の画面サイズ：３９インチ撮像素子のイメージサイズ：０．２５インチであるから、
【００１４】
【数２】

【００１５】
となる。マイコン８内の禁止手段はこの無限遠被写体３の提示距離Dが標準瞳孔間距離６３ｍｍよりも短い場合にはカメラ輻輳モーター駆動回路４１６および４２６を駆動して左右カメラ４１および４２を等分に輻輳させ、６３ｍｍよりも長いときにはマイコン８はその角度まで輻輳させることを禁止し無限遠被写体３の提示距離が６３ｍｍになるときの左右カメラ４１および４２の輻輳角度を算出し相当する角度になるよう変更手段としてのカメラ輻輳モーター駆動回路４１６および４２６によって左右カメラ輻輳モーター４１４および４２４を駆動する。
【００１６】
前述の水平方向提示距離Ｄの式から焦点距離fにおいて水平提示距離Ｄが６３ｍｍとなるための輻輳角度θはマイコン８内の決定手段により下記の式から求めることができる。
【００１７】
【数３】

【００１８】
また、ズームスイッチ７により撮影光学系４１１、４２１の焦点距離の変更の入力があった場合はマイコン８は左右ズームモーター駆動回路４１６、４２６により左右ズームモーター４１５、４２５を等分に駆動し左右カメラ４１、４２の撮影光学系４１１、４２１の焦点距離を等しく変更する。このときマイコン８は焦点距離の変更によって生じた倍率変化から観察倍率の変化を算出し、その結果、無限遠被写体3の左右撮像素子４１２、４２２から得られる視差画像の観察時の水平提示距離を再計算する。この無限遠被写体３の視差画像観察時の水平提示距離が６３ｍｍよりも長いときにはマイコン８内の演算手段は無限遠被写体３の提示距離が６３ｍｍになるときの左右カメラ４１および４２の輻輳角度を算出し、相当する角度になるよう変更手段としてのカメラ輻輳モーター駆動回路４１６および４２６によって左右カメラ輻輳モーター４１４および４２４を駆動する。
【００１９】
以上のように駆動する本実施形態の立体映像撮像装置で撮影したステレオ画像は図４のようになり、全ての距離における被写体に対し即ち画面全体にわたり良好な立体視が可能な視差画像（立体画像）を得ることができる。
【００２０】
以上のように各実施形態によれば、マイコンにより撮影時の画面サイズを考慮して無限遠被写体の水平提示位置を演算し、カメラの輻輳角度を制御することで観察時の視差画像が観察眼の開散を防ぐようなステレオ画像を撮影することができる。
【００２１】
また、撮影系がズームによって変化した焦点距離とそれに伴う再生時の画面サイズ変化に応じてカメラの輻輳角度を制御することで観察時の視差画像が観察眼の開散を防ぐようなステレオ画像を撮影することができる。
【００２２】
また、主たる被写体までの距離に応じて自動的にカメラの輻輳角度を変更することが可能である構成においても観察時の視差画像が観察眼の開散を防ぐようなステレオ画像を撮影することができる。
【００２３】
（実施様態１）
複数の撮像手段と、前記複数の撮像手段に各々被写体の視差画像を形成する変倍機能を有する複数の光学系と、前記複数の光学系の被写体に対する交差角度を変更する変更手段と、前記変更手段による交差角度と該複数の光学系の焦点距離とを用いて無限遠にあると仮定する被写体の結像位置を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づき前記変更手段による複数の光学系の交差角度の許容する角度範囲を決定する決定手段と、前記変更手段が前記許容される角度範囲を超えて動作することを禁止する禁止手段とを有していることを特徴とする立体映像撮像装置。
【００２４】
（実施様態２）
前記複数の撮像手段で得た複数の視差画像を観察するときの画面サイズを入力する入力手段を有し、前記決定手段は、該入力手段からの入力信号を用いて前記複数の光学系の交差角度の許容する角度範囲を決定していることを特徴とする実施様態１の立体映像撮像装置。
【００２５】
（実施様態３）
前記変更手段は、前記複数の光学系の焦点距離を同時かつ等価に変更可能にしており、前記演算手段は前記変更手段により変更された前記複数の光学系の任意の焦点距離において無限遠被写体の結像位置を演算することを特徴とする実施様態1又は２に記載の立体映像撮像装置。
【００２６】
（実施様態４）
前期被写体のうち主たる被写体までの距離を測定する測距手段と、前記決定手段は前期測距手段の測距結果に基づき前記複数の光学系の光軸交差距離が等しくなるように交差角度を決定しており、前記決定手段の結果に基づき前記変更手段を駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とする実施様態１または２記載の立体映像撮像装置。
【００２７】
（実施様態５）
前記演算手段は前記観察条件に応じて設定変更可能な結像位置係数入力手段を備えることを特徴とする実施様態１から３記載の立体映像撮像装置。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、立体画像の観察時に、画面全体にわたり視差画像が観察眼の開散を防ぐことができ、画面全体にわたり立体画像を良好に観察することができる立体画像を撮影することができる立体映像撮像装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を１の要部概略図
【図２】従来の立体映像撮像装置の要部概略図
【図３】本発明の実施形態におけるマイコン処理のフローチャートを示した図である
【図４】本発明における立体映像の観察時の説明図
【符号の説明】
１・・・主たる被写体
２・・・遠方の被写体
３・・・無限遠の被写体
４１・・・右カメラ
４２・・・左カメラ
４１１・・・右光学系
４２１・・・左光学系
４１２・・・右撮像素子
４２２・・・左撮像素子
４１３・・・右カメラ輻輳中心
４２３・・・左カメラ輻輳中心
４１４・・・右カメラ輻輳モーター
４２４・・・左カメラ輻輳モーター
４１５・・・右カメラズームモーター
４２５・・・左カメラズームモーター
４１６・・・右カメラ輻輳モーター駆動回路
４２６・・・左カメラ輻輳モーター駆動回路
４１７・・・右ズームモーター駆動回路
４２７・・・左ズームモーター駆動回路
５・・・VTR
６・・・測距装置
７・・・ズームスイッチ
８・・・観察倍率入力スイッチ
１０・・・光軸交差角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic video imaging apparatus suitable for capturing a stereoscopic video for binocular stereoscopic vision.
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of stereoscopic image capturing apparatuses that capture images of a subject using two optical systems have been proposed as apparatuses for capturing a stereoscopic image (stereo image, parallax image) for binocular stereoscopic viewing. Some of these stereoscopic image pickup devices are configured such that the optical axes of two optical systems intersect at one point in space, and by changing the angle of intersection, the imaging positions of the main objects substantially coincide with each other. When observing a three-dimensional image using the three-dimensional image obtained thereby, imaging can be performed such that the depth position of the main subject is recognized on the display surface of the observation device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A stereoscopic image captured using a conventional stereoscopic image capturing device is suitable for observing a main subject, but when the main subject is at a short distance and the difference from the distance to the background subject is large, or when the main subject is enlarged. When the magnification is large, for example, as shown in FIG. 2, the imaging positions of the background subjects B and C are largely separated from the main subject A.
[0004]
When the observer recognizes a stereoscopic image from the stereoscopic image by binocular stereoscopic vision, the eyeball is turned inward so that the imaging positions on the retina of the images (parallax images) of the left and right eyes presented at different horizontal positions match. This function is called congestion. When viewing an object at infinity, the lines of sight of the eyes due to this convergence are in a substantially parallel state (angle of convergence 0 degrees). In reality, there is a subject whose convergence angle is the widest, and the parallax image may be farther than the distance between the pupils of the observer and abduct the eyeball more than parallel, that is, it may not be possible to stereoscopically view unless it diverges. At this time, the image cannot be fused or becomes very hard to see. In the example shown in FIG. 2, the character of the subject “A” looks exactly on the display DS, so that a sense of distance as a three-dimensional object is also felt on the display. Since the character of the subject "B" is observed in a slightly convergence state from parallel, it is recognized as a distance as an object located at almost infinity. The character of the subject "C" in which the parallax image is farther than the interpupillary distance DL of the observer cannot be fused unless it is diverged, and is recognized only as a double image.
[0005]
As described above, in the conventional stereoscopic video imaging apparatus, for example, when the main subject is relatively close, since the optical axis intersection angle is set for the main subject, the line of sight of both eyes of the observer is wider than parallel. In other words, the image may be in a state of divergence and may not be recognized as one image by both eyes, that is, an image that cannot be fused may be taken. In order to avoid this phenomenon, the photographer needs to appropriately set the optical axis crossing angle by checking the appearance of the stereo image.
[0006]
The present invention provides a stereoscopic image capable of capturing a stereoscopic image in which a parallax image can prevent the divergence of an observation eye over the entire screen when observing the stereoscopic image, and the stereoscopic image can be favorably observed over the entire screen. It is intended to provide an imaging device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a changing means for changing the intersection angle of the optical axes of two (or more than two) cameras (photographing optical systems), that is, a convergence angle and a zoom function (changing) by the optical axis convergence changing means. Calculating means for calculating an image forming position of a subject assumed to be at infinity based on the focal length of an optical system having a magnification function; and determining an angle range allowing convergence to be changed by the changing means based on the calculation result. The determination means to perform, and good stereoscopic vision in the entire depth where the subject is present by using the changing means using the prohibition means that prohibits the optical axis convergence angle of the optical system from performing the convergence operation beyond the convergence allowable range, You are shooting a possible stereoscopic image (parallax image).
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main subject, 2 denotes a distant subject located farther than the

main subject

1, and 3 denotes an imaginary infinity subject located at infinity. Hereinafter, the

subjects

1, 2, and 3 are collectively referred to as a subject OB. Reference numeral 41 denotes a right camera that captures an image for the right eye (parallax image) from the subject OB, reference numeral 42 denotes a left camera that captures an image for the left eye (parallax image), and reference numeral 411 denotes an image of the subject OB that is built in the right camera 41 and will be described later. A right optical system (photographing optical system) that forms an image on the right image sensor, 421 is a left optical system (photographing optical system) that is built in the left camera 42 and forms an image of the subject OB on a left image sensor described later, and 412 is a right lens A right image sensor 422 for converting an image of the object OB formed by the optical system 411 into an electric signal is a left image sensor 422 for converting an image of the object OB formed by the left optical system 421 into an electric signal. 423 is the center of convergence when the optical axis of the left camera is congested, 423 is the center of convergence of the left camera which is the center of convergence when the optical axis of the left camera 42 is congested, and 414 is the center of convergence of the right camera 413. Right A right camera convergence motor 424 is a stepping motor for inverting or abducting the camera 41. A left camera convergence motor 424 is a stepping motor for inverting or abducting the left camera 42 about the center 423 of the left camera convergence. A motor 415 is a right camera zoom motor that is a zoom stepping motor that changes the focal length of the right optical system 411. A motor 415 is a left camera zoom motor that is a zoom stepping motor that changes the focal length of the left optical system 421. A right camera convergence motor driving circuit 426 for driving the right camera convergence motor 414, a left camera convergence motor driving circuit for driving the left camera convergence motor 424, a right zoom motor driving circuit 417 for driving the right

camera zoom motor

415, 427 is the left camera zoom The left zoom motor drive circuit for driving the

motor

425, 5 is a VTR for recording the video electric signal obtained from the right image sensor 412 and the left image sensor 422 on a video tape, and 6 is the center of the right camera 41 and the left camera 42. A distance measuring device for measuring the distance to the main subject 1 located; a zoom switch 7 for changing the focal length of the left and right

optical systems

421 and 411; and a microcomputer 8 for controlling the above devices; For example, calculating means for calculating an image forming position of an object assumed to be at infinity based on a convergence angle by means of changing optical axis convergence and a focal length of an optical system having a zoom function (magnification function); Determining means for determining an angle range allowing convergence to be changed by the changing means based on the change means; and the changing means performs convergence operation when the optical axis convergence angle of the optical system exceeds the convergence allowable range. And a prohibiting means for prohibiting. Reference numeral 9 denotes an observation condition input switch (switch) as input means for setting a screen size at the time of observation. Reference numeral 10 denotes an optical axis crossing angle of the right camera 41 and the left camera 42.
[0009]
FIG. 3 is a flowchart in which the microcomputer 8 of FIG. 1 performs the processing. When the processing is started in step 101, first, in step 102, the focal length information of the photographing optical system is initialized, and in step 103, the zoom information from the zoom switch 7 is output. In step 104, the focal length information of the

optical systems

411 and 421 is changed based on the zoom information, and the

zoom motors

415 and 425 are driven to change the focal length. Next, in step 105, the distance measuring information is obtained from the output of the distance measuring device 6 by the calculating means, and in step 106, the convergence angles (rotation angles) of the

cameras

41 and 42 are calculated. In step 107, the horizontal presentation distance at the time of observing the subject at infinity is calculated from the observation condition information and the calculation result of the camera convergence angle which have been input to the microcomputer 8 in advance. In step 108, the presentation distance is 63 mm, which is the standard interpupillary distance. Compare if greater than. If the presentation distance is larger than 63 mm, the camera convergence angle (camera rotation angle) is recalculated in step 109 so that the presentation distance becomes 63 mm. If the presentation distance is smaller than 63 mm, the camera rotation angle is determined in step 110, and the

cameras

41 and 42 are driven for convergence (rotation) based on the result of the convergence angle calculation in step 111.
[0010]
Then, photographing is performed in step 112, and the process ends in step 113.
[0011]
In this embodiment, the observation distance between the two points imaged can be obtained from the focal lengths of the imaging

optical systems

411 and 421, the image sizes of the

imaging elements

412 and 422, the screen size of the playback device, the observation distance, and the like. The focal lengths of the imaging

optical systems

411 and 421 used in this embodiment are 3.5 to 35 mm, the image size (screen size) of the

imaging elements

412 and 422 is 1/4 (0.25) inch, and the screen size of the playback device is 39 inches. It is. The photographer inputs the screen size at the time of the observation to the microcomputer 8 using the switch 9 as an observation condition in advance. When the image is taken with the center directed to the main subject 1, the distance L from the

cameras

41 and 42 to the main subject 1 is measured by the distance measuring device 6 and sent to the microcomputer 8. The calculating means in the microcomputer 8 calculates the necessary amount of convergence for making the optical axis intersection distance of the right camera 41 and the left camera 42 coincide with the main subject 1 from the distance measurement result. At this time, the microcomputer 8 calculates a horizontal presentation distance when the subject 3 at infinity is presented at the time of observation from the focal length information of the left and

right cameras

41 and 42 and the magnification information at the time of observation, and calculates the distance between the left and right pupils of the average observer. Is compared with 63 mm, which is the distance of Assuming that the optical axis crossing angle when the

optical axes

41a and 42a of the left and

right cameras

41 and 42 are directed to the main subject 1 is 2θ, the adduction angle of each of the

cameras

41 and 42, that is, the convergence angle is θ. Since the horizontal distance between the convergence centers 413 and 423 of the left and

right cameras

41 and 42 is set to 63 mm (average eye width of the observer), it is assumed that the distance from the

cameras

41 and 42 to the main subject 1 is L. The convergence angle θ is obtained from the following equation.
[0012]
(Equation 1)

[0013]
At this time, under the observation conditions described above, the horizontal presentation distance D on the stereo image of the subject 3 at infinity at the focal length f of the imaging

optical systems

411 and 421 can be obtained from the following equation. That is, since the screen size of the display system is 39 inches and the image size of the image sensor is 0.25 inches,
[0014]
(Equation 2)

[0015]
It becomes. When the presenting distance D of the subject 3 at infinity is shorter than the standard interpupillary distance 63 mm, the prohibiting means in the microcomputer 8 drives the camera convergence

motor driving circuits

416 and 426 to divide the left and

right cameras

41 and 42 equally. If it is longer than 63 mm, the microcomputer 8 prohibits the convergence to that angle and calculates the convergence angle of the left and

right cameras

41 and 42 when the presentation distance of the subject 3 at infinity becomes 63 mm, and changes it to the corresponding angle. The left and right

camera convergence motors

414 and 424 are driven by camera convergence

motor drive circuits

416 and 426 as means.
[0016]
The convergence angle θ for obtaining the horizontal presentation distance D of 63 mm at the focal length f from the above-described expression of the horizontal presentation distance D can be obtained from the following expression by the determination means in the microcomputer 8.
[0017]
[Equation 3]

[0018]
When the zoom switch 7 receives an input for changing the focal length of the photographing

optical systems

411 and 421, the microcomputer 8 drives the left and

right zoom motors

415 and 425 equally by the left and right zoom

motor drive circuits

416 and 426, and the left and right cameras The focal lengths of the imaging

optical systems

411 and 421 of 41 and 42 are changed equally. At this time, the microcomputer 8 calculates the change in the observation magnification from the change in magnification caused by the change in the focal length. As a result, the horizontal presentation distance when observing the parallax images of the subject 3 at infinity obtained from the left and

right imaging elements

412 and 422 is calculated. Recalculate. When the horizontal presentation distance of the subject 3 at infinity when observing a parallax image is longer than 63 mm, the calculating means in the microcomputer 8 calculates the convergence angle of the left and

right cameras

41 and 42 when the presentation distance of the subject 3 at infinity is 63 mm. Then, the left and right

camera convergence motors

414 and 424 are driven by the camera convergence

motor drive circuits

416 and 426 as changing means so as to have a corresponding angle.
[0019]
FIG. 4 shows a stereo image captured by the stereoscopic video imaging apparatus of the present embodiment driven as described above, and a parallax image (stereo image) capable of performing a good stereoscopic view of the subject at all distances, that is, over the entire screen. ) Can be obtained.
[0020]
As described above, according to each embodiment, the parallax image at the time of observation is obtained by calculating the horizontal presentation position of the subject at infinity by taking into account the screen size at the time of shooting by the microcomputer and controlling the convergence angle of the camera. It is possible to capture a stereo image that prevents the spread of the image.
[0021]
Also, by controlling the convergence angle of the camera according to the focal length changed by the zooming and the screen size change at the time of playback, the parallax image at the time of observation prevents stereoscopic images that prevent the eye from diverging. You can shoot.
[0022]
Further, even in a configuration in which the convergence angle of the camera can be automatically changed according to the distance to the main subject, it is possible to capture a stereo image in which the parallax image at the time of observation prevents the eye from diverging. it can.
[0023]
(Embodiment 1)
A plurality of imaging units; a plurality of optical systems each having a scaling function for forming a parallax image of the subject on the plurality of imaging units; a changing unit configured to change an intersection angle of the plurality of optical systems with the subject; Calculating means for calculating an image forming position of a subject assumed to be at infinity using the intersection angle by the means and the focal length of the plurality of optical systems; and a plurality of the changing means based on the calculation result by the calculating means. A three-dimensional object comprising: a determination unit that determines an allowable angle range of the intersection angle of the optical system; and a prohibition unit that prohibits the changing unit from operating beyond the allowable angle range. Video imaging device.
[0024]
(Embodiment 2)
Input means for inputting a screen size when observing a plurality of parallax images obtained by the plurality of imaging means, wherein the deciding means intersects the plurality of optical systems using an input signal from the input means; The three-dimensional image pickup apparatus according to the first embodiment, wherein an angle range allowed by the angle is determined.
[0025]
(Embodiment 3)
The changing means is capable of changing the focal lengths of the plurality of optical systems simultaneously and equivalently, and the calculating means is capable of changing the focal length of an infinitely distant subject at an arbitrary focal length of the plurality of optical systems changed by the changing means. The stereoscopic video imaging apparatus according to the first or second embodiment, wherein the imaging position is calculated.
[0026]
(Embodiment 4)
A distance measuring means for measuring a distance to a main subject among the previous subjects, and the determining means determines an intersection angle based on a result of the distance measurement by the previous distance measuring means so that optical axis intersection distances of the plurality of optical systems become equal. 3. The stereoscopic video imaging apparatus according to claim 1, further comprising a driving unit that drives the changing unit based on a result of the determining unit.
[0027]
(Embodiment 5)
The three-dimensional image pickup apparatus according to any one of embodiments 1 to 3, wherein the arithmetic unit includes an imaging position coefficient input unit that can change a setting according to the observation condition.
[0028]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, at the time of observation of a stereoscopic image, the parallax image can prevent the divergence of an observation eye over the whole screen, and can capture the stereoscopic image which can observe the stereoscopic image well over the entire screen. A three-dimensional image pickup device can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of a conventional stereoscopic video imaging device. FIG. 3 is a diagram showing a flowchart of a microcomputer process in the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view at the time of observing a stereoscopic video in the present invention.
Reference Signs List 1 ... Main subject 2 ... Distant subject 3 ... Infinity subject 41 ... Right camera 42 ... Left camera 411 ... Right optical system 421 ... Left optical system 412 ... Right image sensor 422 Left image sensor 413 Right camera convergence center 423 Left camera convergence center 414 Right camera convergence motor 424 Left camera convergence motor 415 Right camera zoom Motor 425: Left camera zoom motor 416: Right camera congestion motor drive circuit 426: Left camera congestion motor drive circuit 417 ... Right zoom motor drive circuit 427 ... Left zoom motor drive circuit 5 ...・ VTR
6 Distance measuring device 7 Zoom switch 8 Observation magnification input switch 10 Optical axis crossing angle

Claims

A plurality of imaging units; a plurality of optical systems each having a scaling function for forming a parallax image of the subject on the plurality of imaging units; a changing unit configured to change an intersection angle of the plurality of optical systems with the subject; Calculating means for calculating an image forming position of a subject assumed to be at infinity using an intersection angle by means and a focal length of the plurality of optical systems; and a plurality of changing means based on a calculation result by the calculating means. A three-dimensional object comprising: determining means for determining an allowable angle range of the intersection angle of the optical system; and prohibiting means for prohibiting the changing means from operating beyond the allowable angle range. Video imaging device.