JP2012002974A - 光学式輻輳角調整立体画像撮像装置及び光学式輻輳角調整立体画像撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1ビデオカメラ102R、第2ビデオカメラ102L、及び輻輳角調整部を具える光学式輻輳角調整3D画像撮像装置である。第1及び第2ビデオカメラは光学式撮像レンズL0を具えこの光軸が結像面(S1およびS2)に直交するように設定されている。この撮像レンズは、光軸可動レンズとズームレンズとが結合されて形成されている。ズーム操作を行ってもQで示す被写体が常にスクリーン面上に定位するように、輻輳角ωを一定に保つべく、撮像レンズの焦点距離がf1及びf2のとき、a1/f1=a2/f2(=tanω)を満足するようにそれぞれ光軸可動レンズをa1及びa2だけシフトさせる制御を輻輳角調整部によって実行する構成とされている。
【選択図】図7
Description
図1を参照して、この発明の実施形態の光学式輻輳角調整3D画像撮像装置の概略的構成について説明する。図1は、この発明の実施形態の光学式輻輳角調整3D画像撮像装置の概略的立体斜視図である。以後、光学式輻輳角調整3D画像撮像装置を単に3D画像撮像装置ということもある。
この発明の実施形態の3D画像撮像装置の構成およびその動作についての説明に先立ち、解決すべき従来の課題を明確にするために、3D画像撮像装置のズーム操作時の画像の定位について、図6及び図7を参照して具体的に説明する。図6及び図7においては、被写体が存在している輻輳点の位置をQで示し、また、撮像レンズ及び撮像レンズの焦点距離、被写体の画像が結像される結像面について、3D画像撮像の定位に関する説明に必要とされる範囲で簡略化して示してある。
図8及び図9を参照して、この発明の実施形態の光学式輻輳角調整3D画像撮像方法について説明する。この説明に当たっては、特にこの発明の実施形態の3D画像撮像装置が特徴的に具えている輻輳角調整部が中心的に重要な役割を果たすので、輻輳角調整部の構造及び動作について詳しく説明する。
以下、図9及び図10を参照して、この発明の実施形態の3D画像撮像方法の一例を具体的に説明する。図9はソフトウエア処理によって実現される機能手段を一括して示した、この発明の実施形態の3D画像撮像方法についての説明に供する図であり、図10はこの発明の実施形態の3D画像撮像方法のフローチャートである。
10R:第1輻輳角調整部
10L:第2輻輳角調整部
12:倍率選択手段
12R:第1倍率選択手段
12L:第2倍率選択手段
14:シフト量変換手段
14R:第1シフト量変換手段
14L:第2シフト量変換手段
16、100R、102R:第1ビデオカメラ
18、100L、102L:第2ビデオカメラ
22:演算手段
22R:第1演算手段
22L:第2演算手段
24:ズーム倍率変換手段
24R:第1ズーム倍率変換手段
24L:第2ズーム倍率変換手段
26:ズーム倍率規格化手段
26R:第1ズーム倍率規格化手段
26L:第2ズーム倍率規格化手段
28:比較手段
28R:第1比較手段
28L:第2比較手段
30:制御手段
32、32R、32L:カメラレンズ
34、34R、34L:アタッチメントレンズ
36:レンズ位置検出器
36R:第1レンズ位置検出器
36L:第2レンズ位置検出器
38R:第1レンズ駆動回路
38L:第2レンズ駆動回路
40、40R、40L:ビデオカメラ筺体
42R、42L:レンズ位置伝達機構
44R、44L:レンズ駆動伝達機構
46:撮像レンズ
46R:第1撮像レンズ
46L:第2撮像レンズ
48:カメラ用三脚
50:画像指示コントローラ
52:ROM
54:RAM
56:画像モニター
58:入力部
60:光軸可動レンズ
62、64:結合部
66、66R、66L:結像面
68:出力部
70、70':被写体
72R、72L:レンズアダプター
74:ズーム位置信号出力部
76:CPU
78:MPU
Claims (5)
- 右目用画像を撮像する第1ビデオカメラと、左目用画像を撮像する第2ビデオカメラと、輻輳角調整部とを具え、
前記第1ビデオカメラは第1撮像レンズを具え、第2ビデオカメラは第2撮像レンズを具えており、該第1及び第2撮像レンズのそれぞれは、光軸を平行にシフトさせることが可能な光軸可動レンズと、ズーミング撮像を可能とする焦点距離可変型のカメラレンズとを、該カメラレンズの光軸に対して前記光軸可動レンズの光軸が平行な状態でシフトさせることが可能な状態に結合されて構成されており、
前記輻輳角調整部は、被写体に向けられた前記第1及び第2ビデオカメラのそれぞれの視線の交点として定義される輻輳点に対応して定まる、前記光軸可動レンズのシフト量と前記カメラレンズの焦点距離との比が一定値に保たれる条件で、前記第1および第2撮像レンズがそれぞれ具えている前記カメラレンズの互いの焦点距離が等しい状態で同時に互いの焦点距離を変化させることに対応させて、前記第1および第2撮像レンズが具えている双方の前記光軸可動レンズの光軸のシフト量を調整する
ことを特徴とする光学式輻輳角調整立体画像撮像装置。 - 前記輻輳角調整部は、
前記カメラレンズの焦点距離を規定するズーム位置を与えるパラメータをzとし、
前記カメラレンズのワイド端での焦点距離をfw、テレ端での焦点距離をftとし、
前記カメラレンズのワイド端での前記シフト量をaw、テレ端での前記シフト量をatとして、
ズーム操作に伴う前記カメラレンズの焦点距離及び前記光軸可動レンズのシフト量をzの関数として表して、それぞれf(z)及びa(z)とした場合、
ズーム操作のそれぞれの時点における前記シフト量a(z)と、前記焦点距離f(z)との比a(z)/f(z)が、a(z)/f(z)=aw/fw=at/ft(=一定値)で与えられる条件で、前記シフト量a(z)を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学式輻輳角調整立体画像撮像装置。 - 前記第1及び第2撮像レンズのそれぞれは、前記パラメータzを出力するズーム位置信号出力部と、レンズ位置検出器と、レンズ駆動回路とを具え、
前記輻輳角調整部は、倍率選択手段と、シフト量変換手段と、ズーム倍率変換手段と、ズーム倍率規格化手段と、演算手段と、比較手段とを具え、
前記倍率選択手段は、前記カメラレンズのテレ端における焦点距離ftとワイド端における焦点距離fwとの基準ズーム比m(=ft/fw)を設定し、
前記シフト量変換手段は、前記輻輳点に対応する前記カメラレンズのテレ端における前記シフト量atを出力し、
前記ズーム倍率変換手段は、焦点距離がf(z)であるときの倍率であるズーム比m(z)(=f(z)/fw)を計算して出力し、
前記ズーム倍率規格化手段は、前記ズーム倍率変換手段から出力されるズーム比m(z)と、前記倍率選択手段から出力される基準ズーム比mとの比m(z)/mを算出して出力し、
前記演算手段は、前記ズーム倍率規格化手段から出力される前記比m(z)/mと、前記シフト量変換手段から出力されるシフト量atとが入力されて、焦点距離がf(z)であるときのシフト量at×m(z)/mで与えられるa(z)を算出して出力し、
前記レンズ位置検出器は、前記光軸可動レンズのシフト量a'(z)を検出し、
前記比較手段は、前記レンズ位置検出器から出力されるシフト量a'(z)と、前記演算手段から出力されるシフト量a(z)とが入力されて、a(z)-a'(z)=0となるように前記光軸可動レンズをシフトさせる指示信号を出力し、
前記レンズ駆動回路は、前記比較手段から出力された前記指示信号に基づいて前記光軸可動レンズの光軸がシフトされるように当該光軸可動レンズの位置を調整する
ことを特徴とする請求項2に記載の光学式輻輳角調整立体画像撮像装置。 - 光軸を平行にシフトさせることが可能な光軸可動レンズと、ズーミング撮像を可能とする焦点距離可変型のカメラレンズとが結合されて構成された第1撮像レンズを具えた第1ビデオカメラによって右目用画像を、該第1撮像レンズと同一の構造の第2撮像レンズを具えた第2ビデオカメラによって左目用画像を、ゲンロックさせてそれぞれ撮像することによって立体画像を撮像する光学式輻輳角調整立体画像撮像方法であって、
前記右目用画像及び前記左目用画像中の被写体の像を合致させて合成画像を形成する合成画像形成ステップと、
前記被写体に向けられた前記第1及び第2ビデオカメラのそれぞれの視線の交点として定義される輻輳点に対応して定まる、前記光軸可動レンズのシフト量と前記カメラレンズの焦点距離との比が一定値に保たれる条件で、前記第1及び第2撮像レンズがそれぞれ具えているカメラレンズの互いの焦点距離が等しい状態で同時に互いの焦点距離を変化させることに対応させて、前記第1および第2撮像レンズが具えている双方の前記光軸可動レンズの光軸のシフト量を調整する輻輳角調整ステップと
を含むことを特徴とする光学式輻輳角調整立体画像撮像方法。 - 光軸を平行にシフトさせることが可能な光軸可動レンズと、ズーミング撮像を可能とする焦点距離可変型のカメラレンズとが結合されて構成された第1撮像レンズを具えた第1ビデオカメラによって右目用画像を、該第1撮像レンズと同一の構造の第2撮像レンズを具えた第2ビデオカメラによって左目用画像を、ゲンロックさせてそれぞれ撮像することによって立体画像を撮像する光学式輻輳角調整立体画像撮像方法であって、
前記第1及び第2撮像レンズの双方の前記カメラレンズのワイド端での焦点距離fwとテレ端での焦点距離ftとの比m(=ft/fw)を設定し、該比mを記憶装置に書き込むステップS1と、
前記第1及び第2ビデオカメラをゲンロックさせて、右目用画像及び左目用画像の撮像を開始するステップS2と、
前記右目用画像及び前記左目用画像中の被写体の像を合致させて合成画像を形成するステップS3と、
前記第1及び第2撮像レンズのそれぞれが具えるカメラレンズの焦点距離がテレ端に設定されているときの前記光軸可動レンズの前記シフト量atを、前記第1及び第2撮像レンズのそれぞれが具えるカメラレンズの焦点距離を規定するズーム位置を与えるパラメータの値zと共に確定させるステップS4と、
前記第1及び第2ビデオカメラを互いの焦点距離が等しい状態で同時に互いの焦点距離を変化させるズーム操作を行うステップS5と、
ステップS5によって変化された前記第1及び第2撮像レンズのそれぞれが具えるカメラレンズの焦点距離を規定するズーム位置を与えるパラメータの値zを読み込むステップS6と、
前記カメラレンズのズーム位置を与えるパラメータの値がzであるときの焦点距離f(z)とワイド端での焦点距離fwとの比m(z)(=f(z)/fw)をzの関数として規定するm(z)テーブルを作成して記憶装置に記憶するステップS7と、
前記比mと前記m(z)テーブルとを前記記憶装置から読み出して、前記m(z)と前記mとの比m(z)/mを算出するステップS8と、
前記パラメータの値がzであるときの前記カメラレンズの前記シフト量a(z)をa(z)=at×m(z)/mとして算出するステップS9と、
前記光軸可動レンズのシフト量a'(z)を読み込むステップS10と、
ステップS9で算出されたシフト量a(z)とステップS10で読み込まれたシフト量a'(z)とが等しくなるように、前記光軸可動レンズの光軸の位置を調整するステップS11と、
ステップS11でa(z)=a'(z)と調整された状態で、前記第1及び第2ビデオカメラによってそれぞれ右目用画像及び左目用画像の撮像を継続するステップS12と、
再度前記第1及び第2ビデオカメラを互いの焦点距離が等しい状態で同時に互いの焦点距離を変化させるズーム操作を行うか否かを判断するステップS13と、
撮像対象となる被写体を変更して、前記右目用画像及び前記左目用画像における変更した該被写体の像を合致させる輻輳点の変更を行うか否かを判断するステップS14と、
撮像操作を終了させるか否かを判断するステップS15と、
撮像作業を終了させるステップS16と
を含み、
ステップS13において、再度のズーム操作を行うと判断したときはステップS5に進み、再度のズーム操作を行わないと判断したときはステップS14に進み、
ステップS14において、撮像対象となる被写体を変更すると判断したときはステップS3に進み、撮像対象となる被写体を変更しないと判断したときはステップS15に進み、
ステップS15において、撮像操作を終了させないと判断した場合はステップS12に進み、撮像操作を終了させると判断した場合はステップS16に進む
ことを特徴とする光学式輻輳角調整立体画像撮像方法。
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