JP2006303832A

JP2006303832A - ディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラ

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Publication number: JP2006303832A
Application number: JP2005121710A
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Inventors: Minoru Inaba; 稔稲葉
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Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02
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Abstract

【課題】ディジタルステレオカメラやディジタルステレオビデオカメラにおいて、撮影時点或いは撮影後に左右の画面のマッチング調整を容易且つ正確に行えるようにする。
【解決手段】左右一対の液晶ディスプレイ及び接眼レンズ10によってディジタルステレオカメラ1のステレオビューファインダ3を構成する。撮像素子の撮像領域の縦横比に対して液晶ディスプレイの左右の画像表示領域の縦横比を幅狭とし、左右の対称に水平スクロールできる構成とする。ファインダ像を両眼で立体視しながら撮像素子上の画像を水平スクロール操作することにより、立体画像の遠近感が変化し、最適なスクロール状態の画像データを撮影できる。また、撮影後の画像データに対してもスクロール調整を行うことができ、編集した画像データで最適な立体感覚のステレオ写真をプリントできる。
【選択図】図1

Description

この発明は、ディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラに関するものであり、特に、3D立体像の再現性の向上を図ったディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラに関するものである。

左右に離れた２点で撮影した視点の異なる二枚の画像を、左と右の眼で個別に見ることによって立体像を鑑賞できる3Dステレオ写真や3Dステレオ動画は長い歴史がある。ステレオ写真において、好適な立体効果を得るためには、左と右の画像の位置的マッチングが重要であり、マッチングが不整合であると立体効果が減殺されたり眼に著しい疲労を与えたりすることになる。

従来の銀塩フィルムタイプのステレオカメラやステレオスライドにおいて、撮影時においてマッチングをとる手段や、スライドマウントにフィルムを装着する際にマッチングをとる手段について、本出願人は既に多くの提案をしている（特許文献１,2,3など）。

また、ディジタルカメラにおけるステレオ写真の技術としては、例えば、左右二つのミラー（プリズム）を有するミラー式（プリズム式）ステレオアダプターを、一つの撮影レンズを有する一般的なディジタルカメラの撮影レンズへ取付け、左右二つのミラー（プリズム）のそれぞれへ入射した画像を一つの撮像素子の左右半分ずつに分けて投射してステレオ写真を撮影する技術が提案されている（特許文献4）。
特許2880131号公報特許2880132号公報特許3370051号公報特開2003-140280号公報

ステレオ写真は、左右一対の画像の位置的マッチング（ステレオ合成画像の見える距離の調節）が重要であるが、マッチングについては左右の画像における主要被写体像の位置のみならず、主要被写体の撮影距離や左右の撮影レンズの光軸間距離、主要被写体像と他の被写体像や背景との位置関係など、視覚的なマッチングに影響を及ぼす種々の要素があって、一律的な調整では最適なマッチングを得ることが困難であることが知られている。

即ち、マッチングの調整を行わないステレオ写真や、粗雑なマッチング調整を行ったステレオ写真などよりも、高品位なステレオ写真を作成するには、立体感の調節を一回の撮影毎に行うか、又は、一組のステレオフォトプリント或いはステレオスライドを作成する都度行うようにする必要がある。これは3Dシネマにおいても同様であって、望ましくは1場面毎にマッチング調整を行うべきであるが、現時点では完全な状態に調整可能なマッチング調整手段を備えたディジタルステレオカメラや3Dプロジェクタなどの技術は知られていないようである。

そこで、撮影時点或いは撮影後にステレオ映像の左右の画面のマッチング調整を容易且つ正確に行えるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、左右一対の撮影光学系と、前記一対の撮影光学系を通じた一対の画像を個別に受光する一つ又は二つの撮像素子と、前記撮像素子に投影された一対の画像を正立状態で個別に表示する左右一対の電子ディスプレイ及び接眼レンズを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラであって、撮影画像を前記左右一対の電子ディスプレイ上に表示する際に、撮影画像の縦横比に対し電子ディスプレイの画像表示領域の縦横比を幅狭とし、撮影画像の一部をマスクして表示する手段と、左右の電子ディスプレイ上に同一形状且つ同一位置の視準パターンを画像と重ねて表示する手段と、左右一対の電子ディスプレイ上の画像を左右対称に水平スクロールして左右の画像表示領域における同一被写体像の間隔を変化させる手動スクロール手段と、任意に水平スクロールさせた表示画像と等しい状態で、且つ前記視準パターン表示信号を含まない画像データを一組のステレオ画像データとして外部出力する手段とを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラを提供するものである。

また、左右一対の撮影光学系と、前記一対の撮影光学系を通じた一対の画像を個別に受光する一つ又は二つの撮像素子と、前記撮像素子に投影された一対の画像を正立状態で個別に表示する左右一対の電子ディスプレイ及び接眼レンズを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラであって、撮影画像を前記左右一対の電子ディスプレイ上に表示する際に、撮影画像の縦横比に対し電子ディスプレイの画像表示領域の縦横比を幅狭とし、撮影画像の一部をマスクして表示する手段と、左右の電子ディスプレイ上に同一形状且つ同一位置の視準パターンを画像と重ねて表示する手段と、左右一対の電子ディスプレイ上の画像を左右対称に水平スクロールして左右の画像表示領域における同一被写体像の間隔を変化させる手動スクロール手段と、左右一対の撮像素子に投影された原画像データと任意に水平スクロールさせたときのスクロール状態を示すスクロールデータとを外部出力する手段とを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラを提供するものである。

また、上記手動スクロール手段の操作スイッチまたは操作キーなどの操作開始を感知して上記視準パターンを表示し、スイッチ操作を解除後または一定時間後に視準パターンの表示を停止する表示制御手段を備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラを提供するものである。

また、携帯電話に接続するデータ通信インタフェース、または携帯電話モジュール、または電話モデムを内蔵し、電話回線を通じてデータの送受信を行えるようにしたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラを提供するものである。

本発明のディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラは、電子ディスプレイ構成のステレオビューファインダにおいて電子ディスプレイに表示される左右一対の画像を、左右対称に水平スクロールさせることができるので、ファインダを覗きながら画像を最適な立体効果のスクロール状態として撮影或いは編集でき、高品位のステレオ写真やステレオシネマを作成することができる。

本発明のディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラは、撮影画像を左右一対の電子ディスプレイ上に表示する際に、撮影画像の縦横比に対し電子ディスプレイの画像表示領域の縦横比を幅狭とし、撮影画像の一部をマスクして表示する手段と、左右の電子ディスプレイ上に同一形状且つ同一位置の視準パターンを画像と重ねて表示する手段と、左右一対の電子ディスプレイ上の画像を左右対称に水平スクロールして左右の画像表示領域における同一被写体像の間隔を変化させる手動スクロール手段とを備え、
任意に水平スクロールさせた表示画像と等しい状態で、且つ前記視準パターン表示信号を含まない画像データを一組のステレオ画像データとして外部出力するように構成するか、または、左右一対の撮像素子に投影された原画像データと任意に水平スクロールさせたときのスクロール状態を示すスクロールデータとを外部出力するように構成することにより、撮影時点或いは撮影後にステレオ映像の左右の画面のマッチング調整を容易且つ正確に行えるようにするという目的を達成した。

図1は、本発明のディジタルステレオカメラの一例を示し、ディジタルステレオカメラ1は撮像ユニット2とステレオビューファインダ3とからなり、立体視のマッチング調節機能（画像の左または右の端部をマスクする機能）を有するステレオビューファインダ3と撮像ユニット2は、例えば一般のカメラのホットシューやアクセサリシューのような嵌合機構4によって結合され、嵌合機構に配置した電気接点5を介して電気的に接続される。撮影後の編集時には、撮像ユニット2とステレオビューファインダ3とを分離して、ステレオビューファインダ3単独でマッチング調節を行うことができる。

撮像ユニット2は、撮影レンズ6とCCD撮像素子7（以下、単に撮像素子7という）とを備えた二つのディジタルカメラ8と、この二つのディジタルカメラ8を支持するベース9とからなり、左右一対のディジタルカメラ8はベース9上面のガイドレール部9aに係合していて、ガイドレール部9aに沿ってスライドさせ、任意の位置でロック機構（図示せず）によって固定することができる。このように、左右のディジタルカメラ8の光軸間距離を調節することができることは、特に近接撮影に有利である。何故ならば近接撮影時には、人間の両眼の標準的間隔に設定された光軸間距離では過大になる場合が多く、より小さな光軸間距離が要求されるからである。

ステレオビューファインダ3は、ボディー内に左右一対のTFTカラー液晶ディスプレイ（図示せず）を備えていて、左右一対のTFTカラー液晶ディスプレイ（以下、単に液晶ディスプレイという）の画像を左右一対の接眼レンズ10で別々に観察する構造となっている。図示は省略するが、ボディー内には、ディスプレイ駆動回路、後述する立体視感覚編集機能を備えた表示制御部などが内蔵され、画像データを格納するSDメモリカード（登録商標）やコンパクトフラッシュ（登録商標）やスマートメディア（登録商標）などのリムーバブルメモリと電源電池が夫々の専用スロットに装着される。また、電源スイッチ、シャッターボタン、編集操作キー、ビデオ信号出力端子、USB端子などがボディーの外周面の適宜位置に配置される。

図2は、ディジタルステレオカメラ1を発展させたシステムカメラ11を示し、コラム12の頂上に撮像ユニット2のベース9を取付け、コラム12の上下中間部にステレオビューファインダ3を取付け、ステレオビューファインダ3の上方に額当て13を取付けている。

コラム12の下部には垂直グリップ14と、これに直交する方向の水平グリップ15とが設けられていて、左へ延びる水平グリップ15の反対側には肩当て16が伸びている。水平グリップ15には起動スイッチ、ズーム操作、焦点調節、露出調節、その他のスイッチボタンからなるコントロールスイッチ部17が取り付けられていて、垂直グリップ14には撮影ボタン18が設置されている。図示は省略するが、額当て13と肩当て16には位置調節機構が備えられていて、水平グリップ15と垂直グリップ14を夫々左右の手で握り、ステレオビューファインダ3の接眼レンズ10を覗く状態で、撮影者の額に額当て13が当たるように額当ての位置を調節し、肩当て16も適切な位置に調節する。この状態でコントロールスイッチ部17の起動スイッチをONにすればステレオビューファインダ3の像を安定してモニターできる。そして、撮影ボタン18を押せば、左右一対の撮像素子に投影された画像データデータがメモリに記録される。

図3は、ステレオカメラの視差を説明する図であり、近距離の被写体（文字F）を撮影した状態を表している。左右の撮像ユニットの撮像素子の中心間距離P_Sは、左右の撮影レンズの光軸間距離P_Lと等しく設定されている。無限遠の被写体を撮影した場合は、無限遠の被写体の同一点からの光線が左右の撮影レンズ6へ平行に入射するので、左右の撮像素子7上に結像する左右の像の中心間距離P_Iは、左右の撮影レンズ6の光軸間距離P_Lに等しくなる。一方、図3のように有限距離にある被写体を撮影した場合は、左右の撮像素子7上に投影される被写体像の中心間距離P_Iは左右の撮像素子7の中心間距離P_Sよりも大きくなる（P_I＞P_S）。

図4は、図3の撮像素子7上に投影される原画像データの全幅を左右の液晶ディスプレイDの夫々の画面幅に合致させて表示して、その画面を立体視した状態（接眼レンズの図示は省略）を示し、ステレオカメラの撮像素子上に投影された倒立像は、液晶ディスプレイD上では180度回転した正立像で表示されるため、左右の像の中心間距離P_I´は左右の画面の中心間距離P_Dよりも小さい距離となる（P_I´＜P_D）。

このようなステレオ写真を両眼で立体視すると、立体像I_Sは“ステレオの窓”I_Wの手前に見え、“ステレオの窓”I_Wは一つに融合せず、図示のように二重にずれて見え、不自然で見にくいものとなる。そこで、自然な立体感を得るためには、左右の画像のマッチング調節が必要となる。

ステレオ写真においては、最短距離の被写体が“ステレオの窓”と等距離或いはそれ以遠の位置に見えるように調整すべきことは常識であり、そのように見えるようにするためには、前述したステレオビューファインダのマッチング調節機能によって、最短距離の被写体像の中心間距離P_I´が左右の画面の中心間距離P_Dと等しいか、より大きくなるように調節すればよい。

ステレオビューファインダのマッチング調節機能を図5に示す。(a)は撮像素子上の近距離被写体像（文字F）で正立状態に180度回転している。(b)は左右一対の液晶ディスプレイの編集時における画像表示領域（撮影時よりも縦横比を幅狭にした状態）であり、(c)は(b)の画像表示領域にオフセットなしで(a)の画像を表示した状態、(d)は左右の画像の内側縦辺を画像表示領域の内側縦辺に一致させて左右の画像の中心間距離を最長にオフセットさせた状態である。

以下、マッチング調節の手順を説明する。撮影の際に撮像素子7へ投影される画像は、一対の液晶ディスプレイDを備えたステレオビューファインダ3によってリアルタイムでモニターされている。

マッチング調整を行う際は、モード切替えスイッチによって編集モードに切替え、撮影済みの画像を編集する場合は、画像選択スイッチを押してステレオ写真を各組毎に順次（任意の順に）液晶ディスプレイDに表示させる。編集時に再表示される画像の初期位置は限定するものではないが、図5(c)のオフセットゼロの位置とした場合は、画像の左右両端部分が液晶ディスプレイの表示枠の左右に等分に超過して遮蔽（ブラックアウト）される。

マッチング調節は、ステレオビューファインダ3に設けたスクロール操作キーによって行い、通常の電動ズーミング操作用のシーソーキーと同様にスクロール操作キーの両端のいずれかを押すことによって、右と左の画像が、図5(c)と図5 (d)の範囲で対称に外側又は内側へ水平にスクロール（オフセット）し、適切なスクロール状態に調節した後に保存操作を行うことによって、液晶ディスプレイDに表示された状態の左右一組の画像が一枚のステレオ画像データとしてメモリに保存される。

尚、編集時の画像表示方法には、液晶ディスプレイDの表示枠寸法を、撮影時における視野率100％の状態から図5(b)に示す幅狭に縮小して表示する方法と、撮像素子上の原画像の幅W_Oよりも狭い幅である実表示画面幅W_Pの画像を液晶ディスプレイの幅W_Dと同一幅に拡大して表示し、撮影後の編集時における再表示幅もW_Dとする方法とがある。

いずれにおいても、撮影時に画像メモリに幅W_Oの原画像データを記録した場合、前者の方法は撮影時に画像を全幅に亘ってモニターできるものの、再表示時（マッチング調整時）の画面が小さくなる。一方、後者の方法は、撮影時には撮影画像の全体表示ではなく再表示時の画面を液晶ディスプレイの幅に拡大した表示となるが、マッチング調整時の画面幅が縮減されないという利点があり、いずれの方法でもよい。

画像データの保存方法については、撮像素子の100％画像データを保存し、マッチング調整を行った状態のスクロールデータを別に保存するようにして、撮影後に何回でもマッチング編集を可能にする方法と、撮影時に水平スクロールさせた状態の画像データを保存する方法があり、後者のほうがデータ量を削減できるが、マッチング編集機能の要求程度に応じていずれかの方法を採用すればよい。

また、上記実施例は、撮像ユニットとして二つの独立した撮像素子を搭載した構成を説明したが、左右の撮影レンズを通じたステレオ画像を一つの撮像素子上に左右に分割して投影する構成であってもよい。

実施例1は、左右の撮影レンズ6の光軸間距離P_Lが、左右の撮像素子7の中心間距離P_Sと等しい場合を説明したが、この場合、図5(c)に示すように、液晶ディスプレイDの画面の左右中心と撮影画像の左右中心とが一致して無限遠被写体と“ステレオの窓”とが無限遠に見える状態では、撮影画像の左右両端が等分にマスクされる。

図5(d)に示すように、左右の画像を外側へ移動する方向の最外端にスクロールした場合は、画像の内側のマスク量がゼロとなり、“ステレオの窓”は最短合焦距離の被写体と等距離に見える。つまり、画像のオフセット調節範囲は、図5(c)の状態と図5(d)の状態の範囲であるから、図5(c)において左右の画像の外側のマスクされている部分は、液晶ディスプレイの画面表示範囲に現れることがなく、画面損失となる。また、実際には、無限遠被写体を撮影した場合も“ステレオの窓”が有限距離にみえて、その向こう側に無限遠被写体像がみえるようにしたほうが立体効果はよい。

図6は上述の画像損失や立体効果を改善する手段を説明するためのもので、撮像素子の露光面上で編集時の選択範囲（幅W_E）を左右の撮像素子間相互の内側端に寄せた状態と仮定し、このときの左右の編集選択範囲W_Eの中心間距離P_E よりも、左右の撮影レンズの光軸間距離P_Lを小さく設定したものである。

図7(a)は、図6のカメラで撮影した画像を、編集モードのステレオビューファインダ3の液晶ディスプレイDに再表示した場合であって、幅W_Oの原画像データの外側端がディスプレイの実表示画面W_Pの外側端と一致している。図7(b)はディスプレイDの編集モードにおける実表示画面（幅W_P）である。そして、図7(c)に示すように幅W_Oの原画像データの内側端がディスプレイの実表示画面W_Pの内側端に一致するまでオフセットさせることができる。

図7(a)で、無限遠の立体像Fがステレオの窓を越えた向こう側に見えるように、つまりステレオの窓が有限距離に見えるようにするためには、ディスプレイD上の左右の像の中心間距離P_I´をディスプレイの実表示画面の中心間距離P_WPよりも大きい距離に設定すればよい（P_I´＞P_WP）。至近距離の被写体を撮影した場合には、ディスプレイ上の左右の像の中心間距離P_I´をディスプレイの実表示画面の中心間距離P_WPと等しくすることが必要で、図7(c)に示すように至近距離被写体像（文字F）の中心間距離P_I´をP_WPと等しく調節する（P_I´＝P_WP）。

図6に示すように、撮影素子7上の画像は倒立像であるので、正立ファインダとは位置関係が反対となり、無限遠撮影時のカメラの左右の撮像素子の画像データ選択範囲W_Eは撮像素子の全幅W_Sの最内側端に寄ることになる。

撮像素子とディスプレイとの関係は、W_O：W_S＝W_P：W_Eの比例関係にあり、図6に図示のカメラの撮像素子7のデータ選択範囲W_Eの中心間距離をP_Eとし、左右の撮像素子7上の像の中心間距離をP_Iとし、左右の撮影レンズ6の光軸間距離をP_Lとすれば、無限遠距離の同一点から発射された光線は、左右の撮影レンズ6へ入射するとき、互いに平行となるため、左右の像の中心間距離は左右の撮影レンズ6の光軸間距離に等しくなり、P_L＝P_I＜P_Eとなる。

以上のように、ステレオカメラの左右の撮影レンズ6の光軸間距離を上記P_Lの寸法条件に設定すれば、図5の例における画像損失を解消して図7のような画像損失が最小のステレオ写真のデータを得ることができる。

次に、マッチング状態の良否の視認性を向上させる手段として、図8(a) 図8(b)に図示する複数の縦線パターンPを液晶ディスプレイD上の画像に重ねて表示した場合を説明する。縦線パターンPは、左右の編集画面上で同一位置にあり、左右の画面を両眼視したときに“ステレオの窓”の距離に左右の縦線パターンPが一致してみえる。そして、全ての被写体像が縦線パターンPの向こう側に見えるように左右の画像同士の中心間距離を調節すればよく、画像と縦線パターンPを同時に立体視して立体感の適否を容易に検定できる。

図8(a)はマッチング調節時の調節値がゼロの場合の原画像データW_Oからの選択範囲（図7(a)の状態）を表し、図8(b)は調節値が最大の場合に選択される表示範囲（図7(c)の状態）を表したものである。マッチング調節時の再表示は図8(a)の状態を初期位置としても、図8(b)を初期位置としても、どちらの方向から行っても差し支えないが両方向に繰り返して入念な調節をすることが望ましい。

図8(a)及び図8 (b)は調節値の両端を例示しているが、実際は図8(a)と図8(b)との間に調節されることが多い。そのような場合は、左右双方の液晶ディスプレイD上の実表示画面幅W_Dの両側に原画像がマスクされているので、編集時にモニターを見て、立体視野の左右どちらの方に興味あるものが写っているかによって、左右の画像全体を同一方向にスクロールすることもできる。この調節は一対の左右何れかの画像データの最終端（左右両端）の位置まで行うことができる。

上記のマッチング調節は、一定幅W_Dのディスプレイ表示領域に対し画像をスクロールして左右の画像の中心間距離を変更することによって行っているが、この画像スクロールに代えて擬似的ズームであるディジタルズーム(ディジタルテレビジョンやディジタルカメラに於いて、画像メモリに記憶されている映像データの読み出し比率を変更して表示を拡大する手法)を使用することも可能で、ディジタルズームによって左右のディスプレイ上の像の中心間距離を変更するように構成してもよい。

前記のマッチング調整によって編集された画像データは、左右の画像が一体の一枚の画像データとしてメモリへ格納し、ディジタル銀塩プリントシステムやコンピュータ、プリンタなどへ随時出力することができる。また、編集時に縦線パターンPを重ねて表示する構成においては、画像データ格納時に縦線パターンデータは保存せず、画像データのみを保存することは当然である。

尚、前述した縦線パターンPは、マッチング調節する場合以外は不要であるので、スクロール操作キーを操作したときのみ表示するように表示制御手段を構成すればよい。キー操作後に数秒間表示が続くか、スクロール調整キーから指を離すまでパターン表示を続けるようにして、マッチング調節後にパターン表示が自動的に消えるようにすれば、パターン表示のオンオフ操作が不要となって使い勝手がよい。

次に、ビューファインダとして液晶ディスプレイを用いたディジタルステレオカメラの焦点調節操作を容易にする技術を説明する。例えば、図6に示すステレオカメラのステレオビューファインダにおいて、撮影時にもソフトウェア制御によって、左右の液晶ディスプレイ上に図8の縦線パターンPを表示する。そして、撮影時の撮影レンズ6の焦点調節に連動して、左右の撮像素子上の画像選択範囲W_Eの中心間距離P_Eを変化させ、焦点を合わせている左右の被写体像の中心間距離P_IにP_Eを一致させる。

図6に示すカメラによって、撮影時に近距離の被写体に焦点を合わせた状態を例示したものが図9で、前述したように近距離の被写体像の中心間距離P_Iは、左右の撮影レンズ6の中心間距離P_Lよりも大きい寸法のP_I＞PLとなっている。

もし、図9に示す状態において、撮像素子7の画像選択範囲W_Eの中心間距離P_Eを、図6中の中心間距離P_Eと同様に最小距離として、図8(a)の状態に縦線パターンを重ねてステレオビューファインダに表示すれば、図10のように被写体像（文字F）が至近距離に見えて撮影者は著しい不快感を覚える。また、図9に示す状態において、被写体像の中心間距離PIを撮像素子の選択範囲WEの中心間距離PEと等しくすれば（PE＝PI）態となる方向に選択範囲を移動する）、左右の液晶ディスプレイDの中心間距離P_Dと表示される像の中心間距離P_I´とを一致させている(P_D＝P_I´)。よって、撮影時の立体視に於いて縦線パターンは被写体像と同一距離に見える。

ステレオビューファインダを、常に図9に示すP_E＝P_Iの状態となるように設定するには、図9に於いて
焦点調節時の撮影レンズの光軸方向の移動量 … Δf
撮影レンズの焦点距離 … f
撮影レンズの主点から対象物までの距離 … L
左右の撮影レンズの光軸間距離 … P_L
左右の撮像素子上に投影される像の中心間距離 … P_I
とすれば、
焦点調節時の撮影レンズの光軸方向の移動量Δfは、Δf＝f²／(L−f)となり、左右の撮像素子上に投影される像の中心間距離P_Iは、P_I＝P_L(1＋Δf／f）となるので、上記数式のΔfとP_Iの条件を満たすように、撮影レンズ6の焦点調節に合わせて左右の画像の水平スクロール量を連動して制御すれば、図11に示すようにステレオビューファインダ3の立体像I_Sは、“ステレオの窓”I_Wと等距離に見える。

例えば、手動で撮影レンズ6を移動調節する場合、レンズの位置をエンコーダやポテンショメータ等で検出し、上記の条件を満たすように原画像データW_Oの読み出し範囲W_Eの水平スクロール量を自動的に連動調節し、ステレオビューファインダの視準パターンと等距離の位置に被写体像が見えるようにすればよい。また、オートフォーカス式にする場合、合焦距離データから上記数式を満たすよう演算及び配分して撮像素子の画像データの読出し範囲W_Eの水平スクロール量を自動制御すればよい。

上記実施例は、視準パターンとして縦線パターンPを用いているが、これに限定されるものではなく、左右のディスプレイ上に於いて同一形状及び位置のものであれば、例えば円形の指標を用いたり、これらの指標と縦線を組み合わせて用いたりしてもよい。

従来の一般のカメラは、撮影目標にオートフォーカスエリアあるいはレチクル等の測距手段を合わせなければ合焦できないが、本発明の方式は、ファインダの全視野において合焦状態を視認できるのでレチクル等をターゲットに合わせるような操作は不要となる。このことは被写体が多重に重なる撮影光景に於いて特に重要であり、本発明のカメラの合焦機構をオートフォーカス方式に設計した場合であっても、撮影時には現在どの被写体距離に合焦しているかを、フレーミングを変更せず視認できるので非常に使い勝手のよいものとなる。

前述の編集時のマッチング調節についての説明の中で、ステレオ写真は無限遠距離に位置する被写体像を“ステレオの窓”を越えた向こう側に見えるようにしなければならないと述べている。これは、撮影時のファインダに視準パターンを表示する場合のファインダの立体視の感覚も同様である。

無限遠撮影時であっても“ステレオの窓”の見える距離は略3メートル程度がよいが、例えば5〜10メートルに設定しても差し支えない。ステレオ写真においては、パンフォーカス状態で撮影することが好ましい場合が多く、撮影時のレンズの開口径を小さく絞り、約3〜5メートル位の距離に焦点調節を固定して近景から遠景まで合焦させて撮影することが多い。しかし、約1メートル以内の近距離撮影時(接写状態)においては、撮影時の被写体像は視準パターンと等距離位置に見えたほうがよい。

これには、撮影時の焦点調節を無限遠距離に調節した場合に、無限遠像が約3〜5メートル位の距離に見える視準パターンの向こう側に見え、焦点調節を1メートル以下の近距離に調節した場合には、被写体像が視準パターンと等しい距離に見えるように、前記のΔf＝f²／(L−f）及びP_I＝P_L(1＋Δf／f)で計算される撮影時の焦点調節値（Δf値）とファインダ表示の選択範囲とを連動させ、無限遠時には、図11に示すP_IがP_I´＞P_Dとなり、近距離時にはP_I´＝P_DとなるようにP_I´値を調節するように演算制御プログラムを構成すればよい。

尚、視準パターンの表示色は、黒色がよいが、暗い環境や暗色の被写体において見えにくい場合がある。このような場合の対応策としては、表示制御部に視準パターンの表示色切換え機能を備えて、例えば黒色と白色に切換えられるようにすればよく、又、撮影時の視準パターンと編集時の視準パターンとで色や形を違えて撮影モードか編集モードかを識別できるようにしてもよい。

撮像素子から出力される画像データは、ビデオ信号としてリアルタイム出力することが可能であるから、本発明のディジタルステレオカメラにおいても、ビデオ信号出力端子を装備することにより、ビデオ信号出力端子から外部の3Dモニターディスプレイや3Dプロジェクタへビデオ信号を出力して生(Live)の映像を見たり、ディジタルビデオレコーダに入力して録画したりすることができる。

このときの画像データの送受信方法についても、水平スクロールさせた状態の画像データを出力する方法と、100％の画像データとマッチング調整を行った状態のスクロールデータとを出力し、スクロール機能を装備した受信側の機器でスクロール制御を行って表示する方法とが考えられる。

後者の方法は、原画像データは画像損失のない全幅サイズで送られ、受信側の機器において受信したスクロールデータに基づいて自動的にスクロール制御して表示される。受信側の機器を自動スクロール制御と手動スクロール制御の切り替え式にすれば、受信側で任意にスクロール量を再調節することもできる。

ディジタルステレオカメラにUSBやIEEE1394などのデータ通信機能を装備しておくことにより、これらのインタフェースに対応したデータ通信ケーブルでステレオカメラのデータ通信端子と携帯電話やPHSのデータ通信コネクタとを接続すれば、二台のディジタルステレオカメラ間で電話回線を通じて、生或いは撮影済みのステレオ静止画データやステレオ動画データの無線通信ができる。また、通信機能を備えた3Dモニターディスプレイや3Dプロジェクタなどの映像機器への無線映像配信も可能である。電話回線との接続については、上記の形態のほかに、携帯電話モジュールを内蔵して携帯電話と一体化したものや、電話モデムを内蔵する形態も考えられる。

尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明のディジタルステレオカメラの一実施形態を示す斜視図。本発明のディジタルステレオカメラの一実施形態を示す斜視図。ステレオカメラの視差の解説図。ステレオカメラの立体像形成作用の解説図。 (a) (b) (c) (d) は、本発明のディジタルステレオカメラのマッチング調整機能の解説図である。ステレオカメラにおける画面損失解消手段を説明するための解説図。 (a) (b) (c) は、図6のステレオカメラによるマッチング調節範囲の解説図。 (a) (b) は、縦線視準パターンを表示したステレオビューファインダ像の解説図。ディジタルステレオカメラにおけるマッチング調節の作用解説図。ステレオカメラの立体像形成作用の解説図。ステレオカメラの立体像形成作用の解説図。

符号の説明

1 ディジタルステレオカメラ
2 撮像ユニット
3 ステレオビューファインダ
6 撮影レンズ
7 CCD撮像素子
10 接眼レンズ
P_L 左右の撮影レンズの光軸間距離
P_S左右の撮像素子の中心間距離
P_I 撮像素子上に投影される左右の像の中心間距離
D ディスプレイ
I_W ステレオの窓
I_S 立体像
P_D 左右のディスプレイの中心間距離
P_D´ 遮蔽されて面積が縮小した左右のディスプレイの中心間距離
P_I´ 左右のディスプレイ上の像の中心間隔
W_P 実画面表示幅
W_O 原画像データの全幅
W_D ディスプレイの幅
W_E 編集画像の選択範囲幅
W_S 撮像素子の全幅
P_E 原画像の選択範囲を左右の撮像素子の内端側に寄せたときの選択範囲の中心間距離
P_WP左右のディスプレイの実表示幅の中心間距離
P 視準パターン
L 撮影距離
f 撮影レンズの焦点距離
Δf 焦点調節のレンズの光軸方向の移動量

Claims

左右一対の撮影光学系と、前記一対の撮影光学系を通じた一対の画像を個別に受光する一つ又は二つの撮像素子と、前記撮像素子に投影された一対の画像を正立状態で個別に表示する左右一対の電子ディスプレイ及び接眼レンズを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラであって、
撮影画像を前記左右一対の電子ディスプレイ上に表示する際に、撮影画像の縦横比に対し電子ディスプレイの画像表示領域の縦横比を幅狭とし、撮影画像の一部をマスクして表示する手段と、左右の電子ディスプレイ上に同一形状且つ同一位置の視準パターンを画像と重ねて表示する手段と、左右一対の電子ディスプレイ上の画像を左右対称に水平スクロールして左右の画像表示領域における同一被写体像の間隔を変化させる手動スクロール手段と、任意に水平スクロールさせた表示画像と等しい状態で、且つ前記視準パターン表示信号を含まない画像データを一組のステレオ画像データとして外部出力する手段とを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラ。
左右一対の撮影光学系と、前記一対の撮影光学系を通じた一対の画像を個別に受光する一つ又は二つの撮像素子と、前記撮像素子に投影された一対の画像を正立状態で個別に表示する左右一対の電子ディスプレイ及び接眼レンズを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラであって、
撮影画像を前記左右一対の電子ディスプレイ上に表示する際に、撮影画像の縦横比に対し電子ディスプレイの画像表示領域の縦横比を幅狭とし、撮影画像の一部をマスクして表示する手段と、左右の電子ディスプレイ上に同一形状且つ同一位置の視準パターンを画像と重ねて表示する手段と、左右一対の電子ディスプレイ上の画像を左右対称に水平スクロールして左右の画像表示領域における同一被写体像の間隔を変化させる手動スクロール手段と、左右一対の撮像素子に投影された原画像データと任意に水平スクロールさせたときのスクロール状態を示すスクロールデータとを外部出力する手段とを備えたディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラ。
上記手動スクロール手段の操作スイッチまたは操作キーなどの操作開始を感知して上記視準パターンを表示し、スイッチ操作を解除後または一定時間後に視準パターンの表示を停止する表示制御手段を備えた請求項1又は２記載のディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラ。
携帯電話に接続するデータ通信インタフェース、または携帯電話モジュール、または電話モデムを内蔵し、電話回線を通じてデータの送受信を行えるように構成した請求項1又は２記載のディジタルステレオカメラ又はディジタルステレオビデオカメラ。