JP2011146815A - ズレ補正装置、ズレ補正装置を備える３次元デジタルカメラ、ズレ補正方法及びズレ補正プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２つの光学系と撮像素子を備えた３次元デジタルカメラにおいて、左右の画像の画角のズレを小さくすることができるズレ補正装置を提供すること。
【解決手段】ズレ補正装置は、被写体像を撮像して画像信号を出力する２つの撮像素子（７ａ，７ｂ）と、２つの撮像素子（７ａ，７ｂ）を各々固定して接続する２つの撮像素子補正ステージ（８ａ，８ｂ）と、２つの撮像素子（７ａ，７ｂ）により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出部（２０）と、画角中心ズレ検出部（２０）により検出されたズレ量に応じて、撮像素子補正ステージ（８ａ，８ｂ）によって固定して接続された２つの撮像素子（７ａ，７ｂ）のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて撮像素子（７ａ，７ｂ）により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正するカメラ制御部（３７）と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つの光学系と撮像素子を備えた３次元デジタルカメラのズレ補正装置に関し、特に、ズーム時に左右の画角のズレを小さくするズレ補正装置に関する。

画像を立体的に表示することができる３次元ディスプレイの普及に伴い、今後、立体画像を撮影可能な３次元デジタルカメラの需要が高まることが予想されている。かかる３次元デジタルカメラとして、２つの光学系と、２つの撮像素子とを備えた複眼式の３次元デジタルカメラが存在している（例えば、特許文献１参照）。
また、現状の３次元デジタルカメラのズーム倍率は、３倍程度の比較的低倍率の仕様となっているが、光学系と撮像素子を１つずつ備えた通常の単眼式のデジタルカメラにおいては、ズーム倍率が１０倍を超える高倍率の仕様のものが普及している。従って、単眼式のデジタルカメラに倣って、将来的には３次元デジタルカメラのズーム倍率も高倍率化することが予想される。

特開２００６−１３９０１５号公報

３次元デジタルカメラに使用される２つの光学系は、フォーカス、ズーム（焦点距離）、絞り等の被写体の位置や状態に応じて変化する光学的条件が、常に一致するように同時に駆動されるようになっている。しかしながら、３次元デジタルカメラに同一仕様の光学系を使用した場合であっても構成する部品のバラツキや組立時のバラツキ等によって光学条件が完全に一致するように設定することは困難である。特に、ズーム倍率を高倍率化した場合、この光学条件のバラツキが原因で、画角が次第にズレるという現象も起きるため、２つの光学系を備えた３次元デジタルカメラでは、ズーム倍率を高倍率化した場合、ズーム時の画角のズレが１つの光学系を備えた通常の単眼式のカメラ以上に問題になる可能性がある。

図７に示すように、一複眼式の３次元デジタルカメラは一般的に、２つのズームレンズ１０３ａ，１０３ｂ、２つのズームレンズ１０３ａ，１０３ｂのそれぞれに対応する２つのフォーカスレンズ１０６ａ，１０６ｂからなる２つの光学系と、２つの撮像素子１０７ａ，１０７ｂとを備える。

かかる３次元デジタルカメラで、焦点距離の短い望遠側（以後、「ワイド端」と呼ぶ）で撮影する場合、図８に示すように、３次元デジタルカメラの光軸１４１ａ，１４１ｂが被写体２０２を含む画角２０１の中心Ｃ_１に向いている状態を保てるので、被写体２０２の像は、撮像素子１０７ａ，１０７ｂにおいて、それぞれ光軸１４１ａ，１４１ｂが当たる位置Ｃａ_１，Ｃｂ_１を中心として結像する。この結果、画角中心Ｃ_１に対応する点ＰＣａ_１，ＰＣｂ_１をそれぞれ中心とする撮影画像２０１ａ，２０１ｂが取得される。このように、ズーム倍率が低い場合には、左右の撮像素子１０７ａ，１０７ｂによって取得される各撮影画像においては視差分以上に画角中心のズレが生じにくいので、撮影画像２０１ａ，２０１ｂの点ＰＣａ，ＰＣｂが重なり合う点ＰＣ_１を中心とする立体画像１０１ｃを生成することができる。

一方で、図９に示すように、焦点距離の長い望遠側（以後、「テレ端」と呼ぶ）で撮影する場合、３次元デジタルカメラの光軸１４１ａ，１４１ｂが被写体２０２を含むそれぞれの画角２０１ａ，２０１ｂの中心Ｃ_２，Ｃ_３に向いてしまう。更に、画角中心Ｃ_２，Ｃ_３のズレは視差分を超えることが多い。被写体２０２の像は、撮像素子１０７ａ，１０７ｂにおいてそれぞれ光軸１４１ａ，１４１ｂが当たる位置Ｃａ_２，Ｃｂ_３を中心として結像する。この結果、それぞれ画角中心Ｃ_２，Ｃ_３に対応する点ＰＣａ_２，ＰＣｂ_３を中心とする撮影画像２０１ａ，２０１ｂが取得される。このように、ズーム倍率が高い場合には、左右の撮像素子１０７ａ，１０７ｂ間において取得される各撮影画像においては画角中心Ｃ_２，Ｃ_３のズレが視差分以上に生じやすいので、撮影画像２０１ａ，２０１ｂを単に合成しようとしても、立体画像を生成することが困難になるという問題が生じていた。

本発明は、上述の従来の課題に鑑みてなされたものであり、２つの光学系と撮像素子を備えた３次元デジタルカメラにおいて、左右の画像の画角のズレを小さくすることができるズレ補正装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によるズレ補正装置は、被写体像を撮像して画像信号を出力する２つの撮像素子と、前記２つの撮像素子を各々固定して接続する２つの補正ステージと、前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出手段と、前記画角中心ズレ検出手段により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様によるズレ補正装置は、前記画角中心ズレ検出手段は、前記２つの撮像素子により取得される各撮影画像における各画角中心を検出する画角中心検出手段と、前記画角中心検出手段により検出される各画角中心間の位置の差をズレ量として検出するズレ量検出手段と、を備え、前記ズレ量検出手段により検出されたズレ量を記憶するズレ量記憶手段を更に備え、前記画角中心ズレ補正手段は、前記ズレ量記憶手段により記憶されているズレ量に基づいて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正することを特徴とする。

本発明の第３の態様によるズレ補正装置は、光学ズーム倍率を設定するズーム倍率設定手段と、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率に基づいて被写体に対しズームを行うズーム手段と、を備え、前記画角中心検出手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率に応じて前記２つの撮像素子により取得される各撮影画像における各画角中心を検出し、前記ズレ量検出手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率毎に前記画角中心検出手段により検出される各画角中心間の位置の差をズレ量として検出し、前記ズレ量記憶手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率毎に前記ズレ量検出手段により検出されたズレ量を記憶することを特徴とする。

本発明の第４の態様によるズレ補正装置は、前記画角中心ズレ補正手段により、前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレが補正されたか否か検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出結果を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の第５の態様による３次元デジタルカメラは、前記ズレ補正装置を備えることを特徴とする。

本発明の第６の態様によるズレ補正方法は、２つの補正ステージにより各々固定して接続された２つの撮像素子により被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像工程と、前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出工程と、前記画角中心ズレ検出工程により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の第７の態様によるズレ補正プログラムは、ズレ補正装置が備えるコンピュータを、２つの補正ステージにより各々固定して接続された２つの撮像素子により被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出手段と、前記画角中心ズレ検出手段により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正手段と、して機能させることを特徴とする。

本発明によれば、２つの光学系と撮像素子を備えた３次元デジタルカメラにおいて、左右の画像の画角中心のズレを小さくすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るズレ補正装置を備えた３次元デジタルカメラの正面及び背面を示す図である。 図１のズレ補正装置を備えた３次元デジタルカメラのブロック図である。 図１のズレ補正装置により実行されるズレ補正の概略動作を示す図である。 図１の３次元デジタルカメラによる撮影例を説明する図である。 図１の３次元デジタルカメラによる撮影例を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係るズレ補正装置の一例を示す図である。 従来の３次元デジタルカメラの撮影系の構成図である。 従来の３次元デジタルカメラによる撮影例を説明する図である。 従来の３次元デジタルカメラによる撮影例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るズレ補正装置を備えた３次元デジタルカメラ１の外観を示すブロック図であり、図１（１）は３次元デジタルカメラ１の正面図であり、図１（２）は３次元デジタルカメラ１の背面図である。

３次元デジタルカメラ１は、図１（１）に示すように、３次元デジタルカメラ１の筐体１０の正面側には、撮像系２（図２参照）を構成する２つのズームレンズ３ａ，３ｂ（レンズ群）を有している。また、３次元デジタルカメラ１の筐体１０の背面には、図１（２）に示すように、表示モニタ１１と、撮影条件を決定するためのモード設定ダイアル１４、カーソルキー１５、ズームキー１６（Ｗ（広角）ボタン１６ａ、Ｔ（望遠）ボタン１６ｂ）等が設けられている。また、３次元デジタルカメラ１の筐体１０の上面にはシャッターキー１７、電源ボタン１８が設けられ、筐体の側部にはパーソナルコンピュータ（以下、パソコン）やモデム等の外部装置と接続するためのＵＳＢケーブルに接続する場合に用いるＵＳＢ端子接続部が設けられている。

図２は、本発明に係る実施の形態の３次元デジタルカメラ１の制御回路の構成を説明するためのブロック図である。

３次元デジタルカメラ１は、撮像系２、画角中心ズレ検出部２０、ズレ量記憶部２３、検出部２４、報知部２５、ズーム駆動部２７、撮像素子駆動部２８、タイミング発生部２９、信号処理部３０、画像処理部３１、表示処理部３２、表示モニタ１１、記録部３４、操作部３６及びカメラ制御部３７を備える。カメラ制御部３７は撮像素子制御部２６及びズーム制御部３３を含む。画角中心ズレ検出部２０、ズレ量記憶部２３、検出部２４、報知部２５は、本実施の形態に係るズレ補正装置５を構成する。

撮像系２は、２つのズームレンズ３ａ，３ｂ、２つのズームレンズ３ａ，３ｂのそれぞれに対応する２つのフォーカスレンズ４ａ，４ｂ、２つの撮像素子７ａ，７ｂ、及び２つの撮像素子７ａ，７ｂがそれぞれ配設される２つの撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを有する。２つのズームレンズ３ａ，３ｂは、人間の目の間の間隔（６０ｍｍ程度）に近い間隔をおいて配置されており、ズーム駆動部２７によってそれぞれ光軸４１ａ，４１ｂ方向に進退駆動される。ズームレンズ３ａ，３ｂが進退駆動されることで撮影画角が変化する。

フォーカスレンズ４ａ，４ｂは、フォーカス制御機構によって光軸４１ａ，４１ｂ方向に進退駆動される。フォーカスレンズ４ａ，４ｂが進退駆動されることで撮像系２のピント調節が行われる。撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂは、撮像素子駆動部２８に設けられたアクチュエータによって、各撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置された２つの撮像素子７ａ，７ｂを光軸４１ａ，４１ｂと直交する方向に移動（駆動）させる。

各撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂは、平板状に形成されている。この撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂが駆動され２つの撮像素子７ａ，７ｂをそれぞれの光軸４１ａ，４１ｂと直交する方向に移動することで、各撮像素子７ａ，７ｂの撮像面上に結像される被写体像はシフトする。この撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを駆動させて、例えば、ズレ量検出部２２が検出した画角中心のズレに応じて撮像素子７ａ，７ｂを光軸４１ａ，４１ｂに対して直交する方向に画角中心からのズレを打ち消すように駆動（移動）させることができる。これにより、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置されている２つの撮像素子７ａ，７ｂをそれぞれ移動して画角中心からのズレ補正を行うことが可能となる。

２つの撮像素子７ａ，７ｂはＣＣＤやＣＭＯＳ等によって構成される。撮像素子７ａ，７ｂは、その撮像面上に結像される被写体像を変換して撮像信号を出力する。信号処理部３０は、アナログ撮像信号をディジタル信号に変換した上で所定の信号処理（例えば、色補間処理、γ補正処理、ホワイトバランス処理、シェーディング補正処理等）を施す。タイミング発生部２９は、撮像素子７ａ，７ｂから読み出す撮像信号の読み出しタイミング信号を発生する。

これらズームレンズ３ａ、フォーカスレンズ４ａ及び撮像素子７ａは、それぞれに入射する光の光軸４１ａが略一致するように配置されている。同様に、ズームレンズ３ｂ、フォーカスレンズ４ｂ及び撮像素子７ｂは、それぞれに入射する光の光軸４１ｂが略一致するように配置されている。

画角中心ズレ検出部２０は、画角中心検出部２１とズレ量検出部２２とを備え、２つの撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する。具体的には、画角中心検出部２１は、ズーム制御部３３により設定されたズーム倍率に応じて２つの撮像素子７ａ，７ｂにより取得される各撮影画像における各画角中心を検出する。ズレ量検出部２２は、ズーム制御部３３により設定されたズーム倍率毎に画角中心検出部２１により検出される各画角中心間の位置の差をズレ量として検出することにより、２つの撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する。画角中心ズレ検出部２０、画角中心検出部２１、ズレ量検出部２２は、それぞれ本実施の形態に係る画角中心ズレ検出手段、画角中心検出手段、ズレ量検出手段を構成する。

ズレ量記憶部２３は、ズーム制御部３３により設定されたズーム倍率毎にズレ量検出部２２により検出されたズレ量を記憶する。ズレ量記憶部２３は、本実施の形態に係るズレ量記憶手段を構成する。具体的には、ある位置においた点光源を左右のズームレンズ３ａ，３ｂを介して撮像して、得られた２枚の画像の中の点光源の位置の差が、各ズームレンズ３ａ，３ｂ間のレンズ間距離と撮影距離からの論理的に求められる視差と一致するように、ズーム倍率（ズーム段）毎の撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂの位置をズレ量として記憶する。

撮像素子制御部２６は、カメラ制御部３７に設けられており、ズーム制御部３３からのズーム倍率（ズーム段）に応じたズレ量を補正量として出力する補正テーブルを有しており、カメラ制御部３７から補正開始指令を受け付けて起動し、ズーム制御部３３で制御されるズーム段に応じての補正量を検出し、算出された補正量に基づいて撮像素子駆動部２８に対し撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを駆動させる信号を出力する。すなわち、カメラ制御部３７は、撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する本実施の形態に係る画角中心ズレ補正手段を構成する。

撮像素子駆動部２８は、カメラ制御部３７からの補正量に応じて撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置された各撮像素子７ａ，７ｂをズームレンズ３ａ，３ｂ及びフォーカスレンズ４ａ，４ｂの各光軸４１ａ，４１ｂと直交する方向に撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを移動する画角中心ズレ補正手段として機能する。なお、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置されている各撮像素子７ａ，７ｂの移動量はズーム制御部３３によって設定されたズーム倍率に応じて決定される。

ズレ量記憶部２３に記憶されているズレ量に基づいて補正する場合には、左右の撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを同一の位置とした状態で左右のズームレンズ３ａ，３ｂにて撮影して得られた２枚の撮影画像を元に、論理的な視差と実際に発生している同一被写体に位置の差を撮像面上の距離に変換し、ズレ量（Ｘ，Ｙ）を得る。その後２つのズームレンズ３ａ，３ｂの撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂの位置の差が（−Ｘ，−Ｙ）となるように、各撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂの位置を調整する。

検出部２４は、撮像素子制御部２６により、撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレが補正されたか否か検出する。報知部２５は、ＬＥＤランプやスピーカにより形成され、検出部２４により検出された検出結果を報知する。具体的には、撮像素子制御部２６により、撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレが補正されたことを検出した場合には、ＬＥＤランプの点滅による発光や、スピーカから「ピピッ」というビープ音により撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレが補正されたことをユーザに対し伝達する。従って、ユーザは画角中心位置のズレ補正が完了したことをいち早く知ることができる。

画像処理部３１は、信号処理部３０から入力される画像データを所定のデータ形式にフォーマット変換したり、画像データを表示処理部３２に与えたりする。表示処理部３２は画像データを用いて映像信号を生成して表示モニタ１１へ送出する。

表示モニタ１１は、液晶表示パネル等によって構成され、表示処理部３２から入力される映像信号による画像等を表示する。表示画像は、静止画撮影指示前に撮像素子７ａ，７ｂで逐次撮像されるスルー画、静止画撮影指示後に撮像素子７ａ，７ｂで撮像される静止画、動画撮影時の動画、記録部３４に記録されている画像データによる再生画等がある。これら画像は、操作部３６の操作によって表示モニタ１１上で、電気的に表示画角を変更して（電子ズーム）表示することができる。

記録部３４は、着脱可能なメモリーカード等によって構成される。撮影モードにおいて、記録部３４は画像処理部３１でフォーマット変換された画像データを記録する。再生モードにおいて、記録部３４に記録されている画像データが読み出されて画像処理部３１へ送られる。画像処理部３１は、再生画像を表示するための映像信号を生成する。なお、３次元デジタルカメラ１は静止画撮影モード及び動画撮影モードのそれぞれを選択可能に構成されており、動画撮影時には音声データも記録してもよい。

操作部３６は、電源ボタン１８、ズームキー１６、モード設定ダイアル１４、レリーズ（半押しスイッチ、全押しスイッチ）スイッチ等を含み、各操作に応じた操作条件に基づき操作信号を発生してカメラ制御部３７へ送出する。これにより、例えば、操作者によりズームキー１６が操作された場合には、撮像条件として所定の倍率（例えば、１〜１２倍）が設定される。

カメラ制御部３７は、ＣＰＵ及びＣＰＵが実行する制御プログラムが格納されるＲＯＭ、ワークＲＡＭ（図示しない）を含んで構成され、操作部３６から入力される操作信号に応じて各ブロックへ指令を出力し、カメラ動作を制御する。

＜撮像系の説明＞
図３を参照して、本実施の形態に係るズレ補正装置により撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂを駆動することにより撮像素子７ａ，７ｂを移動して画角中心のズレを補正するときの動作について説明する。

図３に示すように、撮像対象（図示せず）に向いている光軸４１ａに沿ってズームレンズ３ａ、フォーカスレンズ４ａ及び撮像素子７ａが一列に並んで配置されている。また、図示しないが同様に、光軸４１ｂに沿ってズームレンズ３ｂ、フォーカスレンズ４ｂ及び撮像素子７ｂが一列に並んで配置されている。そして、２つの撮像素子７ａ，７ｂは撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに各々固定して接続されている。

図３は、３次元デジタルカメラ１の光軸４１ａ，４１ｂが撮像対象に向いている状態を示し、この状態でシャッターキー１７を押すと、シャッターが開き、被写体像が撮像素子７ａにおける光軸４１ａ上の画角中心位置に結像するが、ズーム制御部３３によりズーム倍率を上げる度に画角中心位置にズレが生ずる。同様に、撮像素子７ｂにおいても、ズーム制御部３３によりズーム倍率を上げる度に画角中心位置にズレが生ずる。この２つの撮像素子７ａ，７ｂの画角中心のズレが生じることにより、図９に示すように、各々の撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される各撮影画像間において、各撮像素子７ａ，７ｂ間における視差分のズレ以外のズレが生じることとなる。

このとき、ズーム制御部３３により、所定倍率のズームが行われたことが検出されると、カメラ制御部３７は、撮像素子７ａ，７ｂが固定して接続されている各撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂをズレ量記憶部２３に記憶されているズレ量に基づいてＸ及びＹ方向に移動（シフト）させることによって、被写体像が撮像素子７ａ及び撮像素子７ｂの画角の中心位置に結像するように補正する。

このように、３次元デジタルカメラ１のズーム倍率をあげて各撮像素子７ａ，７ｂ間において画角中心のズレが生じても、２つの撮像素子７ａ，７ｂがそれぞれシフトすることにより、立体の被写体像は、撮像素子７ａ及び撮像素子７ｂ上の画角中心位置からズレた位置に結像することなく、その結像位置が常に撮像素子７ａ及び撮像素子７ｂの中心位置となるように補正され、ズーム時の左右の画像の画角中心のズレを小さくすることができる。

＜撮影例の説明＞
図４及び図５を参照して、本実施の形態に係るズレ補正装置５を備えた３次元デジタルカメラ１で、撮影画角１０１内に被写体１０２を収めた状態で風景画像１００を撮影する撮影例を示す。

図４に、ズーム倍率を低くしてワイド端側で被写体１０２の撮影を行った場合の撮影例を示す。図４は、３次元デジタルカメラ１の光軸４１ａ，４１ｂが被写体１０２を含む画角１０１の中心Ｃ_０に向いている状態を示し、この状態でシャッターキー１７を押すと、シャッターが開き、被写体１０２の像が、撮像素子７ａ，７ｂにおいてそれぞれ光軸４１ａ，４１ｂが当たる位置Ｃａ，Ｃｂを中心として結像する。この結果、それぞれ画角中心Ｃ_０に対応する点ＰＣａ，ＰＣｂを中心とする撮影画像１０１ａ，１０１ｂが取得される。ズーム倍率が低い場合には、左右の撮像素子７ａ，７ｂ間において取得される各撮影画像においては画角中心のズレが生じにくいので、ズレ補正を行わない場合であっても、撮影画像１０１ａ，１０１ｂの画角中心が略一致した、すなわち、撮影画像１０１ａ，１０１ｂの点ＰＣａ，ＰＣｂが略重なり合う点ＰＣ_０を中心とする立体画像１０１ｃを生成することができる。

図５に、ズーム倍率を高くしてテレ端側で被写体１０２の撮影を行った場合の撮影例を示す。
ズーム倍率が高い場合には、左右の撮像素子７ａ，７ｂ間において視差分を上回る画角中心のズレが生じやすい。このため、画角中心のズレを放置した場合、図９を参照して説明したように、立体画像を生成することが困難になる。そこで、本実施の形態では、ズーム倍率を高くした場合には、ズレ量記憶部２３に記憶されているズレ量に基づいて各撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂをシフトさせる。これによって、被写体１０２の画角の中心が撮像素子７ａ及び撮像素子７ｂの画角の中心位置に結像するように補正が行われる。

図５に示すように、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂがシフトすることによって、被写体１０２を含む画角１０１の中心Ｃ_０に３次元デジタルカメラ１の光軸４１ａ，４１ｂが向くように撮像素子７ａ及び撮像素子７ｂの補正が行われる。この状態でシャッターキー１７を押すことによって、シャッターが開き、被写体像が撮像素子７ａ，７ｂにおいてそれぞれ光軸４１ａ，４１ｂが当たる位置を画角中心位置として結像し、それぞれ画角中心Ｃａ，Ｃｂに対応する点ＰＣａ，ＰＣｂを中心とする撮影画像１０１ａ，１０１ｂを取得することができる。

具体的には、画角中心ズレ検出部２０において検出されたズレ量に応じて、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂによって固定して接続された２つの撮像素子７ａ，７ｂを画角中心ズレを打ち消す方向に移動させて撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正することで、左右の撮像素子から得られる撮影画像の画角中心ズレを小さくすることができる。これにより、図４を参照して説明した状態に戻して、被写体像の視差以外の相違をなくした立体画像を撮影することができる。

また、ズレ量記憶部２３により、２つの撮像素子７ａ，７ｂにより取得される各撮影画像における各画角中心間の位置の差をズレ量として予め記憶する。そして、記憶されたズレ量に基づいて、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂによって固定して接続された２つの撮像素子７ａ，７ｂを画角中心ズレを打ち消す方向に移動させて撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正することができる。これにより、予め記憶された２つの撮像素子７ａ，７ｂにより取得される各撮影画像における各画角中心間の位置の差をズレ量に基づいて、画角中心ズレを小さくすることができることから、撮影時には、精度の高いズレ量に基づいて、被写体像の視差以外の相違をなくした立体画像を撮影することができる。

また、ズレ量記憶部２３は、ズーム制御部３３により設定されたズーム倍率毎に、２つの撮像素子７ａ，７ｂにより取得される各撮影画像における各画角中心間の位置の差をズレ量として記憶する。そして、記憶されたズレ量に基づいて、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂによって固定して接続された２つの撮像素子７ａ，７ｂを画角中心ズレを打ち消す方向に移動させて撮像素子７ａ，７ｂにより撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正することができる。これにより、ズーム段毎に変化するズレ量に対応して最適な補正量を算出することができる。これにより、ズーム段に関わらず常に最適のズレ量に基づいて、被写体像の視差以外の相違をなくした立体画像を撮影することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが本発明はこれに限定されない。

上記の実施の形態においては、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置されている２つの撮像素子７ａ，７ｂをそれぞれ移動して画角中心からのズレ補正を行う構成として説明したが、例えば、撮像素子補正ステージ８ａ，８ｂに配置されている２つの撮像素子７ａ，７ｂのうち少なくとも何れか一方の撮像素子７ａから得られる画像の画角中心を他方の撮像素子７ｂから得られる画像の画角中心に合わせてズレ補正を行ってもよい。

また、上記の実施の形態では、ズレ補正装置を３次元デジタルカメラと一体の構成として説明したが、ズレ補正装置を、３次元デジタルカメラと別体して構成してもよい。これについては次の実施の形態で説明する。

＜第２の実施の形態＞
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るズレ補正装置５０と、該ズレ補正装置５０と接続した３次元デジタルカメラ６０の外観を示すブロック図である。

本実施の形態に係るズレ補正装置５０は３次元デジタルカメラ６０と、例えば、ＵＳＢケーブル等の外部ケーブルを介して接続されている。本実施の形態に係るズレ補正装置５０は上述の実施の形態で説明したズレ補正装置５と、３次元デジタルカメラ６０は上述の実施の形態で説明した３次元デジタルカメラ１からズレ補正装置５を切り離した構成と略同一である。

ズレ補正装置５０は、３次元デジタルカメラ６０と外部ケーブルを介して相互に接続されており、３次元デジタルカメラ６０のズーム段毎の画角中心のズレ量を検出し、検出したズレ量を３次元デジタルカメラ６０の記録部３４に記録する。
３次元デジタルカメラ６０は、記憶部に記録されたズレ量に基づいて、ズーム段毎に、画角中心のズレを補正するように、撮像素子の補正を行う。

このように構成されたズレ補正装置５を、例えば、工場等で操作して、３次元デジタルカメラの出荷時に、画角中心のズレ量の検出を行い、検出されたズレ量を３次元デジタルカメラの記憶部を記憶されておくようにしてもよい。これによって、左右の画像の画角のズレを小さくする３次元デジタルカメラを出荷することができる。

また、上述の実施の形態では、平行法を応用した立体画像、すなわち、光軸を平行に保って撮影する立体画像の場合について説明したが、例えば、交差法を応用した立体画像、すなわち、左目が右の画像を、右目が左の画像を見えるように撮影する、つまり視線が被写体の前で交差するようにして撮影する立体画像の場合であっても、光軸が被写体の前で同様に公差するようにズレ量を検出し、こうして検出したズレ量に従って補正ステージの動きを相応に調整することによって、本発明は同様に適用可能である。このように本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に様々な変形を行うことが可能である。

１ ３次元デジタルカメラ
２ 撮像系
３ａ，３ｂ ズームレンズ
４ａ，４ｂ フォーカスレンズ
５ ズレ補正装置
７ａ，７ｂ 撮像素子
８ａ，８ｂ 撮像素子補正ステージ
１０ 筐体
１１ 表示モニタ
２０ 画角中心ズレ検出部
２１ 画角中心検出部
２２ ズレ量検出部
２３ ズレ量記憶部
２４ 検出部
２５ 報知部
２６ 撮像素子制御部
２７ ズーム駆動部
２８ 撮像素子駆動部
２９ タイミング発生部
３０ 信号処理部
３１ 画像処理部
３２ 表示処理部
３３ ズーム制御部
３４ 記録部
３６ 操作部
３７ カメラ制御部
４１ａ，４１ｂ 光軸
１０１ 画角

Claims (7)

1. 被写体像を撮像して画像信号を出力する２つの撮像素子と、
   前記２つの撮像素子を各々固定して接続する２つの補正ステージと、
   前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出手段と、
   前記画角中心ズレ検出手段により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正手段と、を備えることを特徴とするズレ補正装置。
2. 前記画角中心ズレ検出手段は、
   前記２つの撮像素子により取得される各撮影画像における各画角中心を検出する画角中心検出手段と、
   前記画角中心検出手段により検出される各画角中心間の位置の差をズレ量として検出するズレ量検出手段と、を備え、
   前記ズレ量検出手段により検出されたズレ量を記憶するズレ量記憶手段を更に備え、
   前記画角中心ズレ補正手段は、前記ズレ量記憶手段により記憶されているズレ量に基づいて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正することを特徴とする請求項１に記載のズレ補正装置。
3. 光学ズーム倍率を設定するズーム倍率設定手段と、
   前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率に基づいて被写体に対しズームを行うズーム手段と、を備え、
   前記画角中心検出手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率に応じて前記２つの撮像素子により取得される各撮影画像における各画角中心を検出し、
   前記ズレ量検出手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率毎に前記画角中心検出手段により検出される各画角中心間の位置の差をズレ量として検出し、
   前記ズレ量記憶手段は、前記ズーム倍率設定手段により設定されたズーム倍率毎に前記ズレ量検出手段により検出されたズレ量を記憶することを特徴とする請求項２に記載のズレ補正装置。
4. 前記画角中心ズレ補正手段により、前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレが補正されたか否か検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された検出結果を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３に記載のズレ補正装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のズレ補正装置を備える３次元デジタルカメラ。
6. ２つの補正ステージにより各々固定して接続された２つの撮像素子により被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像工程と、
   前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出工程と、
   前記画角中心ズレ検出工程により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正工程と、を備えることを特徴とするズレ補正方法。
7. ズレ補正装置が備えるコンピュータを、
   ２つの補正ステージにより各々固定して接続された２つの撮像素子により被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
   前記２つの撮像素子により撮像される各撮影画像における画角中心のズレを検出する画角中心ズレ検出手段と、
   前記画角中心ズレ検出手段により検出されたズレ量に応じて、前記補正ステージによって固定して接続された前記２つの撮像素子のうち少なくとも一方を所定の方向に移動させて前記撮像素子により撮像される撮影画像の画角中心のズレを補正する画角中心ズレ補正手段と、して機能させることを特徴とするズレ補正プログラム。
   
   
   

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