JP2012093511A - ３ｄカメラ用パノラマアタッチメント - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄ用の左右の２眼カメラ付きＰＣやゲーム機などに対して、３Ｄカメラを３Ｄ撮影に利用するだけでなく、光学的な光軸変換機構を内蔵させたアタッチメントを取り付けることで、広い視野角の撮影やテレビ会議なども可能な低コストな手段を提供する。
【解決手段】３Ｄ用の左右の２眼カメラの前に、左右２眼のそれぞれに対してプリズムまた２つのミラーから構成される光学的な光軸変換機構を設けたアタッチメントを取り付けることで、広い視野角の画像取得を可能とし、パノラマ合成ソフト等によりパノラマ合成を行うことで、パノラマ動画撮影を可能にしたり、広視野角の映像によるテレビ会議やインターネットを利用したチャットなどの新たな応用を提供できる３Ｄカメラ用パノラマアタッチメントが実現できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、３Ｄカメラ用のアタッチメントに関し、特に３Ｄカメラの２つのレンズの前に取り付けることで、光学的な光軸変換機構でパノラマ合成に適した角度に光軸を変換するアタッチメントの構造に関する。

近年、３Ｄ映像を観ることができるＴＶやパソコンが各社から発売され、また３Ｄコンテンツの撮影手段である２眼の３Ｄカメラも発売されている。また３Ｄ用の２眼のカメラと３Ｄを観るディスプレイを同時に搭載したパソコンも既に発売され、ゲーム機までも発売が予定されている。さらに携帯電話などの携帯機器向けの３Ｄ用の２眼カメラモジュールなども発表されるなど、３Ｄ関連分野の動向は極めて活発である。

本出願人は、３Ｄのカメラの多くは２眼カメラであることの着目し、このような２眼カメラにおいて、光軸の向きを変える機構を設けることでパノラマ撮影にも応用できる「複眼カメラ」を提案している（特願２０１０−０９７２２１。以後「前出願」と呼ぶことにする。本願出願時の時点で未公開である）。

前出願の２眼カメラは、３Ｄ撮影とパノラマ撮影を切り替えて行うことが可能な技術であり、パソコンによるＴＶ会議やパノラマ動画撮影を可能とするなど今後有望な製品に繋がる技術と思われる。しかし３Ｄカメラの黎明期の現状では、新規構造のカメラの開発には、量産数が見積もれないなどの問題がある。

なお、この発明と関連する先行技術文献としては、特許文献１がある。この特許文献１は、２個のデジタルカメラの撮影レンズを上下に重なるように配置してパノラマ画像（非３Ｄ）を合成することを開示している。

特許公開２００２−３６９０６０号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、既に製品化された３Ｄ用の２眼カメラを利用し、パノラマ画像の取得時にはアタッチメントを取り付けるだけで、パノラマ用の画像取得を可能とし、例えばソフトウエアによりパノラマ合成を行い、パノラマ動画撮影やＴＶ会議やパノラマ画像ゲームなどの応用を低コストで実現することを目的とする。

請求項１の発明においては、水平画角αのレンズからなる３Ｄ用の左右の平行な光軸を成す２眼カメラに対して、画角が重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きをそれぞれ光学的に角度δだけ変換する光軸変換機構を左右２眼分具備し、３Ｄカメラの前面に取り付けることで、水平の視野角をα＋２δにし、パノラマ用の画像取得を可能にする。

請求項２の発明においては、上記左右２眼分の光軸変換機構がそれぞれ少なくとも２個のミラーを有し、それぞれの光軸変換機構において外部から最初に入射光が入射するミラーに映るカメラの虚像の光軸および画角が、２眼によるパノラマ合成に適した角度α＋２δに配置されるように構成される。

請求項３の発明においては、３Ｄカメラの左右２眼のレンズの平行な光軸ａＬとａＲに対して、右側レンズの左斜め下（または左斜め上）方向に右側の第１のミラーＭＲ１の反射面を向け、また左側レンズの右斜め下（または右斜め上）方向に左側の第１のミラーＭＬ１の反射面を向け、右側の第１のミラーＭＲ１の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように右側の第２のミラーＭＲ２の反射面を向け、また左側の第１のミラーＭＲ１の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように左側の第２のミラーＭＬ２の反射面を向け、左右の第２のミラーＭＲ２とＭＬ２に映るカメラの虚像の光軸および画角が、２眼によるパノラマ合成に適した角度α＋２δに配置されるように光軸変換機構を実現する。

請求項４の発明においては、パノラマアタッチメントの左右の第２のミラーの角度を変更可能にすることで、ズーム機構を有した３Ｄカメラに対して好適な光軸および画角で、パノラマ撮影を可能とした請求項２記載の３Ｄカメラ向けのパノラマアタッチメントを実現する。

請求項１の発明のように、３Ｄカメラの２眼の前面に角度δだけ変換する光軸変換機構を取り付けることで、あたかも重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きが設定された２眼カメラと同じようにパノラマ用の画像取得を可能にする。

請求項２の発明のように、光軸変換機能の各々を少なくとも２つのミラーから構成してパノラマ用の画像取得を可能にする。

請求項３の発明のように、左右それぞれ２つのミラーを設け、２つのミラーの反射面が向き合い２回の反射により、水平画角αおよび垂直画角βを保持した画像取得が可能な配置とすることで請求項１の光学的な光軸変換機構が可能になる。

請求項４の発明のように、第２のミラーの角度を調整できる機構を有することで、ズーム機構を有した３Ｄ用カメラの水平画角αのズーム状況により変化させることが可能になり、ズーム時の画角の変化に対応したパノラマ合成に適した画像取得が可能にできる。

請求項１ないし請求項３の発明の３Ｄカメラ用パノラマアタッチメントを、３Ｄカメラのレンズの前面に装着することで、従来３Ｄ撮影しかできなかった３Ｄカメラ搭載のパソコンやゲーム機などにおいて、広視野角の画像取得が可能となり、水平画角αが６０°の３Ｄカメラの２眼の場合、例えばδを２０°になるように設定した場合、１００°の視野角の画像取得が可能になる。この場合、パノラマ合成ソフトウエアをパソコンのソフト処理で行えば、画角１００°相当のパノラマ動画を撮影したり、１００°の広視野角の映像をインターネットなどで通信することなどでＴＶ会議や大家族間のチャットなどが実現でき、しかも構造が極めて簡単であることから低コストで実現でき、３Ｄカメラの普及にも役立つ効果がある。

請求項４の発明の３Ｄカメラ用パノラマアタッチメントの場合には、例えば既に発売されている３Ｄカメラ用のハイビジョンムービーなどに装着すれば、パノラマ動画用として撮影でき、撮影した２画面動画を、撮影後にソフトウエアでパノラマ合成すれば、パノラマ動画を作ることが可能になり、３Ｄムービーの普及にも繋がる効果がある。

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。この発明は上述の課題や効果に限定されないことに留意されたい。

請求項１の発明に関する第１の実施形態の装着状況説明図である。 請求項１の発明に関する第１の実施形態の構成図である。 請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の構成図である。 請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の構成の左側面図である。 請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の外形の一例を示す図である。 請求項４の発明に関する第３の実施形態の外形の一例を示す図である。

本発明の３Ｄカメラ用アタッチメントの実施の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、請求項１の発明に関する第１の実施形態の装着状況説明図である。
図１において左図が３Ｄカメラ搭載のパソコン、右図がパノラマアタッチメント装着図である。本発明はパソコンに限らず例えば３Ｄカメラを搭載したゲーム機などの機器へも同様に装着することを想定したものである。３Ｄカメラ単体にも装着可能である。

図２は、請求項１の発明に関する第１の実施形態の構成図である。図２においてパノラマアタッチメントの内部には、光学的な光軸変換機構があり、３Ｄカメラ搭載パソコンのディスプレイ筐体に装着されている。パソコンには光軸ａＬの左カメラＣＬと光軸ａＲの右カメラＣＲの水平画角αのレンズの２つのカメラがあり、破線で表された光軸ａＬと光軸ａＲは３Ｄ撮影向けに一般にはほぼ平行に設定されている。

この設定のままでは２つのカメラから得られる画像は、ある程度遠景の画像に対して視野角は１つのカメラの画角αのままであり、２枚の画像が得られるだけである。つまり得られた２つの画像をパノラマ合成ソフトなどで合成したとしても、パノラマ画像が得られる訳ではない。

一方、図２中の光学的な光軸変換機構は、光軸ａＬを光軸ｂＬに、光軸ａＲを光軸ｂＲに変換するものである。詳しくは水平方向の角度をδだけ変換し、垂直方向の角度は一般には変更しない機構である。左右それぞれの水平方向に光軸がδだけ外方向に変更することにより、十分な遠景に対しての視野角はα＋２δになる。従って請求項１の発明のアタッチメントを通して取得された画像を、例えばパノラマ合成ソフトで合成処理を行えばパノラマ画像を得ることができる。尚、この光学的な光軸変換機構は例えばプリズムなどで実現できるが、これに限定されず、任意の光学系を採用できる。

（第２の実施形態）
図３は、請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の構成図である。図３において水平画角αのレンズを有した３Ｄ用の左カメラ（ＣＬ）と右カメラ（ＣＲ）が示されている。それぞれのカメラのレンズ中心からの画角αの縁の線（以後画角縁線と呼ぶことにする。）は第１の左ミラー（ＭＬ１）および第１の右ミラー（ＭＲ１）まで実線で示される画角縁線として延びる。

第１の左ミラー（ＭＬ１）に写る第１の虚像左カメラ（ＣＬ１）から破線で示される虚像の画角縁線が第１の左ミラー（ＭＬ１）まで伸び、第１の左ミラー（ＭＬ１）における反射方向に反射した画角縁線は実線として第２の左ミラー（ＭＬ２）まで延びる。第２の左ミラー（ＭＬ２）に写る第２の虚像左カメラ（ＣＬ２）からは破線の虚像の画角縁線が伸び、第２の左ミラー（ＭＬ２）における反射方向に反射した画角縁線が実線として伸びる。

また第２の虚像左カメラ（ＣＬ２）と第２の虚像右カメラの虚像レンズ間距離を小さくすることを目的に、第１の虚像左カメラは、左カメラ（ＣＬ）の光軸より左方に位置付けされるように構成されることを示している。図３では第２の虚像左カメラと第２の虚像右カメラが重なる程度にレンズ間距離が近接しているが、虚像であることから重なっても実質的には問題ない。この虚像レンズ間距離を小さくするにより視差が小さくなり、近景に対するパノラマ合成でも合成が可能になる。

図４は、請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の構成の左側面図である。図４において垂直画角βの３Ｄカメラの左カメラ（ＣＬ）に対して、第１の左ミラー（ＭＬ１）と第２の左ミラー（ＭＬ２）を経由した画角縁線は同じ垂直画角βになることを示している。また第１の左ミラー（ＭＬ１）が第２の左ミラー（ＭＬ２）の実線で示される画角縁線を遮ることがないように、第１の虚像左カメラは、左カメラ（ＣＬ）の光軸より下方に位置付けする。なお、図４の例では第２の虚像左カメラ（ＣＬ２）は、左カメラ（ＣＬ）より垂直方向上方に配置され、アタッチメントの上方位置に設けられた入射窓から入射光を受け取る。ただし、アタッチメントの下方位置に入射窓が設けられる場合には、第１の虚像左カメラ（ＣＬ１）は左カメラ（ＣＬ）の光軸より下方に位置づけられ、第２の虚像左カメラ（ＣＬ２）が左カメラ（ＣＬ）より垂直方向上方に配置される。右カメラ系には、このような左カメラ系と対称的な関係が成立する。

図３および図４で説明したことと整合するように、第１の虚像左カメラは３Ｄカメラの左カメラ（ＣＬ）の光軸に対して左下に位置させ、反射面がアタッチメントの中心上方を向くように第１の左ミラー（ＭＬ１）を配置する。

図２で示したように左カメラ（ＣＬ）の光軸ａＬに対して、変更された光軸ｂＬが水平方向にδだけ角度が変換されたことを実現し、また画角縁線も水平方向に角度δだけ変更されるようにするため、第２の左ミラー（ＭＬ２）は、第１の左ミラーと反射する面が向き合った配置から角度δだけ角度を傾けた配置を行う。

以上は主に左側の配置を説明したが、右側の配置は完全に対称な配置とする。

図５は、請求項２または３の発明に関する第２の実施形態の外形の一例である。図５においては、第１の左ミラー（ＭＬ１）、第２の左ミラー、第１の右ミラー（ＭＲ１）、第２の右ミラー（ＭＲ２）に加え、３Ｄカメラの左カメラのレンズに光を通すための左ホール（ＨＬ）が示されている。なお、斜め方向からの外形図であるため右ホールは省略してある。

以上のように図３および図４のように配置することで、水平方向の光軸はδだけ変更することができ、また垂直方向は光軸の方向は前方を向いたままにでき、またパノラマ向けの画像取得に好適なレンズ間距離を小さくしたことに相当する配置が実現できる。

尚、本発明の第２の実施例は、左右が対称であるため、上下を逆転した形態でも同様の光学的な光軸変換機構が実現できる。

図６は、請求項４の発明に関する第３の実施形態の外形の一例である。図６においては、第２の左ミラー（ＭＬ２）と第２の右ミラー（ＭＲ２）の水平方向の角度を一つのＭＬ２とＭＲ２の同時回転レバーで、同じ角度δを変更できる形態の外形図を示している。具体的な変更機構は各種考えられるが、例えばＭＬ２とＭＲ２のそれぞれに水平方向の回転軸を設け、それらの回転軸に歯車を噛み合わせ、ＭＬ２とＭＲ２の同時回転レバーの軸に同じピッチの歯車を設け、ミラーＭＬ２とミラーＭＲ２の一方のみに噛み合わせれば、左右を同じ角度変更できるなどで、実現できる。

ＣＬ，ＣＲ ３Ｄカメラの左右のカメラ
ａＬ，ａＲ ３Ｄカメラのレンズの左右の光軸
ｂＬ，ｂＲ 光学的な光軸変換機構により変換された左右の光軸
α ３Ｄカメラのレンズの水平画角
β ３Ｄカメラのレンズの垂直画角
δ 光学的な光軸変換機構により変更される角度
ＣＬ１，ＣＲ１ 第１の左右の虚像カメラ
ＣＬ２，ＣＲ２ 第２の左右の虚像カメラ
ＭＬ１，ＭＲ１ 第１の左右のミラー
ＭＬ２，ＮＲ２ 第２の左右のミラー
ＨＬ 左ホール

Claims (4)

1. 水平画角αの一対のレンズからなる３Ｄ用の左右の平行な光軸を成す２眼カメラに対して、画角が重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きをそれぞれ光学的に角度δだけ変換する光軸変換機構を左右２眼分具備し、３Ｄカメラの前面に取り付けることで、水平の視野角をα＋２δにし、パノラマ用の画像取得を可能にしたことを特徴とする３Ｄカメラ用パノラマアタッチメント。
2. 上記左右２眼分の光軸変換機構がそれぞれ少なくとも２個のミラーを有し、それぞれの光軸変換機構において外部から最初に入射光が入射するミラーに映るカメラの虚像の光軸および画角が、２眼によるパノラマ合成に適した角度α＋２δに配置されるようにした請求項１記載の３Ｄカメラ用パノラマアタッチメント。
3. ３Ｄカメラの左右２眼のレンズの平行な光軸ａＬとａＲに対して、右側レンズの左斜め下（または左斜め上）方向に右側の第１のミラーＭＲ１の反射面を向け、また左側レンズの右斜め下（または右斜め上）方向に左側の第１のミラーＭＬ１の反射面を向け、右側の第１のミラーＭＲ１の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように右側の第２のミラーＭＲ２の反射面を向け、また左側の第１のミラーＭＲ１の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように左側の第２のミラーＭＬ２の反射面を向け、左右の第２のミラーＭＲ２とＭＬ２に映るカメラの虚像の光軸および画角が、２眼によるパノラマ合成に適した角度α＋２δに配置されるようにしたことを特徴とする請求項２記載の３Ｄカメラ用パノラマアタッチメント。
4. パノラマアタッチメントの左右の第２のミラーの角度を変更可能にすることで、ズーム機構を有した３Ｄカメラに対して好適な光軸および画角で、パノラマ撮影を可能としたことを特徴とする請求項３記載の３Ｄカメラ用パノラマアタッチメント。