JP2015176142A - マルチプレーンカメラ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】カメラ装置の本体部を傾けずに様々な奥行き角度で複数の平面内で対象被写体の三次元(3D)空間画像をレンダリングするための画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置の実現。
【解決手段】本発明は、増強奥行き角度で対象被写体の3D空間画像をキャプチャし、アイピース複合体を通して直接的にまたは表示ユニットを通して表示しながら、横方向空間バリエータに接続される移動可能画像キャプチャ部材が複数の平面内で横・水平・垂直方向に移動し、サイクロローテーションを生じるよう配置構成され、対象被写体のパノラマ画像をキャプチャするためより広い視野を備えるマルチプレーンカメラ装置を実現する。マルチプレーンカメラは、カメラ装置本体を傾けたり回したりせず、対象被写体の3D空間画像をキャプチャするよう備えられる。マルチプレーンカメラ装置は、画像キャプチャ部材の間に形成する不可視性を有する3D三角形を消去する。
【選択図】図2a

Description

本発明は、カメラ装置に関し、特に、様々な奥行き角度で、複数の平面内において、対象被写体の三次元(3D)空間画像をレンダリングするための、画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置(multi-planar camera apparatus)に関する。本発明は、対象被写体の2Dパノラマ画像をキャプチャするためのより広い視野を有するマルチカメラ装置にも関する。
知られている方法による立体写真技術では、一対の2D画像から始まる3D錯視を生み出す。脳内の奥行き感覚を高める最も簡単な方法は、両眼が両眼視で自然に受け取る眺めにほぼ等しい特定のズレを有する、同じ物体の2つの眺めを表す2つの異なる画像を観察者の目に送るというものである。
特殊な二重レンズを使用して2つの画像を撮像し、それらを単一レンズに通してフィルム上に隣り合わせでキャプチャすることによって通常のフィルムカメラを立体カメラに変えることが可能である立体レンズが、当技術分野で知られている。2つのカメラが、写真を同時に撮ることができるメカニズムとともに、取り付け金具上にわずかに相隔てて装着される。カメラ制御のための正確な方法があるため、シーン奥行きの異なるスライスが異なる軸間設定を使用してキャプチャされるマルチリグ立体カメラを開発することもできた。次いで、これらのスライスのいくつかの画像が合成されて、最終的な立体画像対を形成する。これにより、シーンの重要な領域により良い立体的表現が与えることができる一方で、あまり重要でない領域に割り当てられるデプスバジェット(depth budget)は減らされる。
視差現象を基づき動作する二重カメラシステムを有するカメラがある。そのようなカメラの検出器ヘッドまたは光軸は、平行なままであり、決して輻輳することはない。2つのカメラとその視覚入力源との横方向離隔は固定されている。したがって、対象は、一方のカメラの視野から外へ出る。他方のカメラにおいて、2つのカメラの軸は開散し、一般的に、これらは3Dビジョンまたはビューではなく、3D仮想現実環境およびモデルの形成を扱う。
さらに、いくつかの二重カメラシステムにおいて、2つのカメラは、カメラ間距離が固定されたままとなるように固定され1つにまとめられる。したがって、異なる角度から画像を撮影するためにカメラシステム全体が調整されなければならない。またこれらのカメラシステムは、単一のアイピース/対物レンズを有しており、これが機能に影響を及ぼす。
ラップトップ、PDA、iPhone、iPad、タブレットなどのコンピューティングおよび通信デバイスは、画像キャプチャするために写真用カメラを備える。しかし、これらのデバイスのカメラでは、空間的に分離された画像データを処理するために画像処理ソフトウェアなどのツールに頼らないと、対象物体の3D画像の動的レンダリングに制限がある。これらのカメラは、異なる見通しの利く空間位置から対象物体の増強された3D知覚をもたらすことにも制限がある。その光軸は、非輻輳性を有し、固定されたカメラ間離隔を有する。それに加えて、異なる見通しの利く位置から、対象物体のパノラマビューを与える選択は、そのような写真用およびコンピューティングデバイスには利用可能でない。
タブレットおよびスマートフォンなどのコンピューティングおよび通信デバイスは、通常、図1Aおよび図1Bに示されているような、2Dモードで写真および映像を撮影するために、カメラなどの、前面および/または背面画像キャプチャデバイスを備えている。画像を撮影してキャプチャするためにそのようなデバイスと併せて通常使用されるデジタルカメラは、デジタルセンサチップ/フィルム、レンズ、ファインダー/LCD画面、シャッター、フラッシュ、メモリカード、オートフォーカスメカニズム、タイマーメカニズム、画像安定化メカニズム、電池格納部、レンズリング、メモリ制御部、光センサ、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)、スピーカ、電源スイッチ、フラッシュ1/2、PC/AV端子、三脚座、電源用のボタンまたはコントロール、ズーム、シャッターボタン、項目選択用のメニューなどを備える。
可変3Dカメラが、カメラの光学系が調整可能であり、互いに同期して移動し物体の3Dビューを形成する二重カメラアセンブリを用いる本出願人の同時係属PCT国際出願第PCT/IN2011/000145号において開示されている。しかし、この配置構成では、対象物体の左および右の経路は、LCDなどの2つの異なる表示デバイス上に表示され、および/または左右のアイピースを通して見られる前に、2つの異なる輻輳光デバイス(converging optical devices)内を通ることが許されている。2つの異なるLCD上の左右の画像の関連付け解除により、所定の時刻にユーザの自然視がいずれか一方の画像に輻輳するので、同時画像ビューイングが行いにくい。カメラはアームに据え付けられないが、本体部に固定されるので、本出願の可変3Dカメラは、3D画像のキャプチャをそのアームの平面内でのみ扱う。これは、前面画像のみをキャプチャすることができる。さらに、このタイプのカメラは、斜角で画像をキャプチャしている間の傾けに弱い。開示されているような配置構成は、また、輻輳光デバイスが焦点を合わせることができない、カメラの本体部の前の領域である、不可視の3D三角形の制限も有する。
可変3D顕微鏡は、アームを持つ3D顕微鏡が開示されている、本出願の同時係属出願におけるPCT/IN2011/000141で開示されている。しかし、3D顕微鏡は、物体の3Dビューをユーザの目にレンダリングするための拡大機能を有する画像ビューイングデバイスである。3Dビジョンの領域は、対物レンズの前面にあり、対物レンズを含む光学系がアームの平面内に固定されているのでアームの平面の中心に置かれる。アームをアームの平面から傾けることは、この配置構成では利用可能でない。
2Dカメラ用の3Dアダプタアセンブリは、同時係属インドPCT出願第PCT/IN2013/000429号で開示されており、そこでは、アームを有するアダプタが、2Dカメラに接続し、2Dカメラを3Dカメラに変換して、様々な見通しの利く位置で対象物体の3D画像をキャプチャする。3Dビューイングの平面が、カメラの前の360度内の平面のうちのいずれか1つの平面内にあり得るとしても、この配置構成をとる結果、対象物体の傾きおよび斜位像が得られる。アダプタは、傾斜する、または傾けられたアームの平面内でのみの写真撮影に限定される。しかし、アームおよび光学系は、アームの平面の上に、または下に、またはそこから離れる方向に移動するように配置構成されない。
したがって、これらの知られている写真撮影デバイスは、水平、垂直、または斜めであるものとしてよい、カメラのアームの平面内でのみ3D写真をキャプチャすることができる。しかし、これらのデバイスは、デバイスの本体部の配向を回避または変更することなく「見上げる」、または「見下ろす」ようには備えられていない。
特許文献4では、対物レンズを有する2つの角度移動可能伸縮チューブ状アームを備える映画撮影用カメラを開示しており、チューブ状アームは、動画を交互にピックアップできるように、1つの動画の高さに等しい距離のところで垂直平面に上下に配置構成される。この配置構成において、垂直変位を有するアームは、単一平面上に固定される。このようなカメラ配置構成において、画像の左右の平面は左右のチューブ状アームの垂直変位があるため類似せず、それにより、3D映像をキャプチャすることができない。それに加えて、アームに対してエルボーがない状態では、両方のアームが同じ平面内にあったとしても、被写界深度に制限がある。
スマートフォンまたはファブレットなどの典型的なコンピューティングおよび通信デバイス用の従来のカメラアセンブリは、図1に示されているように次の仕方で構成される。
図1に示されているように、コンピューティングおよび通信デバイス100用のカメラアセンブリは、デバイスの機能コンポーネントが配置構成されるハウジングを含む。前面カバーは表示ユニットとともに、ハウジングの外面上に配置構成され、これにより、マルチタッチジェスチャーなどのビューイングおよび他のユーザ機能が使用しやすくなる。デバイスの前面カバーは、動作させるためにユーザが操作する必要のある他の制御部も備える。背面カバーは、デバイスの背面部分に装着され、画像キャプチャするためのカメラを備える。
しかし−すでに上で述べられているように−従来のコンピューティングおよび通信デバイスは、奥行き知覚が増強されている対象物体の可変三次元およびパノラマビューをキャプチャする機能を備えていない。
したがって、カメラの本体部を水平位置に保持することを必要とせずに、対象被写体の三次元(3D)空間画像を複数の平面に増強奥行き角度(enhanced depth angle)でレンダリングする自由度の多い、マルチプレーンカメラ装置を実現する必要がある。対象被写体のパノラマ画像をキャプチャするためのより広い視野を有するマルチカメラ装置を実現することも好ましい。
国際出願第PCT/IN2011/000145号明細書 国際出願第PCT/IN2011/000141号明細書 国際出願第PCT/IN2013/000429号明細書 米国特許出願公開第308839号明細書(GB308839)
本発明の第一の目的は、カメラ装置の本体部を傾けることなく、様々な奥行き角度で、複数の平面内において対象被写体の三次元(3D)空間画像をレンダリングするための、画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明の一目的は、カメラ装置の本体部を回したり、移動したりすることなく、対象被写体のパノラマ画像をキャプチャするためのより広い視野を有するマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明の別の目的は、一定範囲の奥行き知覚で、対象被写体の3D空間画像をレンダリングすることができる移動可能画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明のさらに別の目的は、移動可能画像キャプチャ部材によってキャプチャされるような、対象被写体の直接的3Dビューをレンダリングするための、画像ビューイング画面を有する一対の調整可能な左右アイピース複合体(adjustable left and right eye piece complexes)を備えるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明のさらに別の目的は、カメラ装置を回したり、傾けたりすることなく、装置の前および後(セルフィーモード)の両方に位置する対象被写体の3D空間画像をレンダリングすることができるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明のさらなる目的は、画像キャプチャ部材が水平面および垂直面内で正しく向き付けし、サイクロローテーションを生じるように配置構成される、対象被写体の3D空間画像をレンダリングすることができるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
「サイクロローテーションを生じる」または「サイクロローテーション」という言い回しは、前後(前・後)軸の周りのカメラの回転を表す。類推として、カメラのサイクロローテーションは、時計回りと反時計回りの両方向の時計の針の回転と比較され得る。時計では、12時のマーキングは、一番上にあるが、6時のマーキングは一番下にある。同様に、9時のマーキングは、時計の一番左にあり、3時のマーキングは一番右にある。これは、カメラのサイクロローテーションを理解し、測定するための参照の出発点としてみなせる。したがって、12時のマークを6時のマークにつなぐ想像線は垂直線であり、3時のマークを9時のマークにつなぐ想像線は水平線である。この水平線は、地球の地平線に平行な直線とも称され得る。したがって、たとえば、カメラを時計と考えた場合、カメラは前・後軸の周りで回転し、これにより12時のマークは、1時の位置に移動するが、この回転は時計回りのサイクロローテーションと称される。同様に、カメラが前・後軸の周りで回転し、これにより次いで12時のマークが11時の位置に移動した場合、これは反時計回りのサイクロローテーションと称される。このサイクロローテーションにおいて、12時から6時への子午線(垂直線)は、垂直子午線に対してある角度で傾斜し、サイクロローテーションのこの角度は、時計回りまたは反時計回りの回転で度数単位により測定される。
本発明のさらなる目的は、画像キャプチャ部材が横方向および双方向に移動するように配置構成される、対象被写体の3D空間画像をレンダリングすることができるマルチプレーンカメラ装置を実現することである。
本発明のさらに別の目的は、複数のレベルおよび奥行き角度で3Dビデオ画像をキャプチャする能力を持つ、マルチプレーンカメラ装置を実現することである。
画像キャプチャ部材の間に形成する3D不可視性を有する三角形を消去し得るマルチプレーンカメラ装置を実現することも本発明の目的である。
そこで、本発明は、増強奥行き角度で対象被写体の3D空間画像をキャプチャしながら、横方向空間バリエータ(lateral space variators)に接続されている移動可能画像キャプチャ部材が複数の平面内で横方向、水平方向、および垂直方向に移動し、サイクロローテーションを生じるように配置構成されたマルチプレーンカメラ装置を実現する。マルチプレーンカメラ装置は、また、アイピース複合体と、キャプチャされた3D画像を直接人間の目を通して、または偏光3Dグラスを通して見るための表示ユニットとを備える。本発明のマルチプレーンカメラ装置は、対象被写体のパノラマ画像をキャプチャするためより広い視野を備える。さらに、本発明のマルチプレーンカメラは、カメラ装置の本体部を傾けるか、または回すことなく、対象被写体の3D空間画像をキャプチャするように備えられている。さらに、本発明のマルチプレーンカメラ装置は、画像キャプチャ部材の間に形成する不可視性を有する3D三角形を消去する。
カメラが背部に装着されている、知られているコンピューティングおよびセルラーデバイスの前部の図である。 カメラが背部に装着されている、知られているコンピューティングおよびセルラーデバイスの背部の図である。 一対の画像キャプチャ部材が静止位置に示されている、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 水平面および垂直面で向き付け、サイクロローテーションを生じるように構成されている本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の画像キャプチャ部材の拡大斜視図である。 水平面および垂直面で向き付け、サイクロローテーションを生じるように構成されている本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の画像キャプチャ部材の拡大斜視図である。 光学系ハウジング部材と画像キャプチャ部材の垂直ステムとの間の移動可能な接続性を示す例示的な斜視図である。 複数の画像キャプチャ部材が静止位置に示されている、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 横方向空間バリエータが歯車配置構成の形態をとる、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 横方向空間バリエータが回転円板配置構成の形態をとる、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 横方向空間バリエータがシリンダ・ピストン配置構成の形態をとる、対象被写体の3Dおよびパノラマ画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 横方向空間バリエータが可動磁石配置構成の形態をとる、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 横方向空間バリエータがネジ/ネジ山配置構成の形態をとる、対象被写体の3Dおよびパノラマ画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 図7の実施形態の例示的なネジ・ネジ山横方向空間バリエータの斜視図である。 ネジ・ネジ山横方向空間バリエータを作動させるための例示的な電気回路を示す図である。 横方向空間バリエータおよび画像キャプチャ部材がアダプタ配置構成として備えられている、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 対象被写体のパノラマ画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 複数の横方向空間バリエータがある、対象被写体の3D画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 様々な垂直レベルで、対象被写体の三次元(3D)ビデオ画像をレンダリングするための、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 カメラ装置のハウジングが水平線「H−H’」に対して水平である間に、画像キャプチャ部材の位置に関する配置構成を示す、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の概略図である。 カメラ装置のハウジングが水平線「H−H’」に対して角度「θ」に傾けられている間に、サイクロローテーションを受ける前に画像キャプチャ部材の傾いた位置に関する配置構成を示す、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の概略図である。 カメラ装置のハウジングが水平線「H−H’」に対して角度「θ」にまだ傾けられている間に、サイクロローテーションを受ける前に画像キャプチャ部材の位置に関する配置構成を示す、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の概略図である。 カメラ装置のハウジングが水平線「H−H’」に対して角度「θ」に傾けられている間に、左右の画像キャプチャ部材の垂直変位補償を有する画像キャプチャ部材の位置に関する配置構成を示す、本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の概略図である。 3D不可視性を有する三角形の消去を示す、対象被写体の3D画像に対する本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。 対象被写体の奥行き角度の変化を示す本発明の一実施形態によるマルチプレーンカメラ装置の例示的な斜視図である。
対象被写体の3Dビジョンの奥行き知覚(長さ、幅、および奥行き)は、固定された瞳孔間距離(IPD)だけ隔たっている一対の目で通常のヒト/哺乳類が経験する対象被写体の一種の視覚的経験である。しかし、視力が片目だけの場合は、対象被写体の長さおよび幅のみを見ることができ、奥行きを見ることはできない。したがって、ヒトが付近の対象被写体を見る場合、左右の目が同時に、IPDの制限範囲内で、対象被写体に焦点を合わせるか、注視するか、または輻輳し、それにより、対象被写体の、自然な視差のある、左と右の異なる画像を生成する。対象被写体のこれらの左と右の異なる画像は、ヒトの脳のメカニズムによって三次元または奥行き知覚として解釈される。
同様に、右カメラおよび左カメラを有する3Dカメラでは、右カメラは右から見た眺めから対象被写体に焦点を合わせ、対応する左カメラは、同じ対象被写体の左から見た眺めから対象被写体に焦点を合わせる。したがって、結果として得られるキャプチャ画像は、対象被写体の左右の知覚の差または視差を有し、その結果、画像が重なるか、またはぼやける。重なった画像は、カメラの表示ユニット上に、または画面上の画像の投影を通じてユーザによって見られる。これらの画像は、通常、偏光3Dゴーグルを通じて見られる。
左カメラと右カメラとの間の距離、つまり、カメラ間距離(ICD)は、対象被写体の3D効果または奥行き知覚に影響を及ぼす。言い換えると、ICDが増大すると、対象被写体の奥行き知覚が増強され、ICDが減少すると、奥行き知覚が低下するということである。
より近い距離およびより遠い距離に配置されている、対象被写体の3D画像をキャプチャするために、3D写真撮影デバイスは、近くおよび遠方を見られるように様々な角度でそれぞれ左右のカメラの開散および輻輳を行うだけでなく、所望の奥行き角度が得られるようにICDを変化させる必要もある。
したがって、3D写真撮影デバイスの左右のカメラを変位させることによるICDの横方向の変化は、ユーザが所定の対象被写体のより大きな奥行き角度(DA)または3D効果角度(3−DA)を知覚するのを助ける。「奥行き角度(DA)」または「3D効果角度(3−DA)」という用語は、通常、対象被写体における、左画像キャプチャ部材の光軸によって範囲を定められる角度を指す。したがって、3Dカメラにおいて、カメラからの対象被写体の所定の距離について、ICDはDAに比例する。言い換えると、ICDが大きいほど、DAは大きくなり、またその逆も成り立つということである。同様に、カメラと対象被写体との間の距離が減少する場合、DAもそれに比例して小さくなる。
本発明のマルチプレーンカメラ装置において、カメラ間距離(ICD)は、対象被写体に焦点を合わせるか、または輻輳しながら、左右の移動可能画像キャプチャ部材を横方向に離すことによって動的に変化させられる。移動可能画像キャプチャ部材の横方向変位により、対象被写体の奥行き角度(DA)、または3D効果角度(3−DA)が増大する。さらに、本発明のカメラ装置は、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じ、複数の平面内で対象被写体の3D画像をキャプチャするように構成される。
したがって、本発明は、変更可能な3D角度およびICDで、対象被写体の3D左右画像をキャプチャし、レンダリングするためのマルチプレーンカメラ装置を備える。本発明のカメラ装置は、デジタルカメラ、タブレット、ファブレット、およびスマートフォンなどのコンピューティングおよび通信デバイス、または同様のものと併せて使用することもできる。
本発明の好ましい実施形態は、本発明の装置のハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせで有利に実装される。本発明の実施形態は、1つまたは複数のプロセッサによって読み出され、実行され得る、機械可読媒体上に格納される命令として実装することもできる。機械可読記憶媒体は、機械(たとえば、コンピューティングデバイス)によって読み込むことが可能な形式で情報を格納または送信するためのメカニズムを備えることができる。たとえば、機械可読記憶媒体として、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的形態の信号が挙げられる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、および命令は、本明細書では、いくつかのアクションを実行するものとして説明され得る。本発明の装置内で使用されるデータおよび命令通信チャネルは、標準的なワイヤレス技術であるBluetooth(登録商標)およびWi−Fiのうちの一方または組み合わせとすることができる。
本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照しつつ、説明される。図2aは、本発明の一実施形態を示しておりここでは、様々な奥行き角度で、複数の平面内において対象被写体の三次元(3D)空間画像をレンダリングするための、画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置が、スマートフォンまたはファブレット内に組み込まれているように例示的に図示されており、これは制限要因と解釈されないものとする。
本発明について考察されているコンピューティングおよび通信デバイス200は、通常、とりわけ、デジタルセンサチップ/フィルム、レンズ、ファインダー/LCD画面、シャッター、フラッシュ、メモリカード、オートフォーカスメカニズム、画像安定化メカニズム、電池格納部、レンズリング、メモリ制御部、光、物体および方向センサ、トランスデューサ、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)、カラーアレイフィルタ、スピーカ、電源スイッチ、フラッシュ1/2、PC/AV端子、三脚座、電源用のボタンまたはコントロール、ズーム、シャッターボタン、項目選択用のメニュー、およびデジタルプロセッサなどのコンポーネントの配置構成を含む。
図2aに示されているように、コンピューティングおよび通信デバイス200のハウジング201は中空の固定部材であり、デバイス200の機能コンポーネントが組み込まれる。前面パネル202は、ハウジング201の外面上に配置構成される。ハウジング201は、前面パネル202上に配置構成されている、タッチスクリーンまたはCCDなどの少なくとも1つの電子表示ユニット203を組み込んでおり、これを使って、ユーザはテキスト、画像、アイコンなどを表示し、1つまたは複数の指またはスタイラスなどのポインタで電子表示ユニット203にタッチするか、または接触することによって単純な、またはマルチタッチジェスチャーを通じてデバイス200の動作または機能を制御することができる。デバイス200の前面パネル202は、動作させるためにユーザが操作する必要のある他の制御部またはスイッチも備える。この例示的な態様におけるハウジング201は、矩形の形状を有するものとして示されている。しかし、ハウジング201は、正方形に限定されない、湾曲した形状などの他の異なる形状および構成で形成され得ることは理解されるであろう。背面カバー204は、デバイス200の背面部分に装着され、前面パネル202に接続される。
本発明の一態様では、一対のカメラレセプタクル205aおよび205bが、デバイス200のハウジング201内に一体形成される。これらのカメラレセプタクル205aおよび205bは、図2aに示されているように、中空キャビティとして、有利には、ハウジング201の上側末端部または横端部に、また前面パネル203と背面カバー204との間の領域内に彫られる。これらの一対のカメラレセプタクル205aおよび205bは、静止位置に置かれている間に左および右の画像キャプチャ部材207aおよび207bに対するアンカーポイントまたはパーキングスロットとして使用される。カメラレセプタクル205aおよび205bの形状および構成は、矩形の中空キャビティとして例示されている。レセプタクル205aおよび205bの形状および構成は、デバイス200のハウジング201の設計および幾何学的構成に合体し位置が揃う限り、円形、卵形、正方形、または他の形状とすることもできる。カメラレセプタクル205aおよび205bは、ハウジング201の水平軸A−A’に沿って分離され、それらの間に隙間距離が定められる。カメラレセプタクル205aおよび205bは、図2aに示されているように、軸A−A’に沿って配置構成される。カメラレセプタクル205aおよび205bは、透明外装をエンクロージャとして適宜備える。
カメラレセプタクル205aおよび205bは、好ましくは、ハウジング201の末端部に形成され、キュービクルとして例示されている。しかし、これらのカメラレセプタクルは、軸A−A’に沿ってハウジング201内の好ましい選択位置に配置構成され、他の望ましい形状および可変内部寸法およびサイズで与えられ得ると本明細書では理解される。
本発明のさらなる態様において、図2aに示されているように、一対の移動可能画像キャプチャ部材207aおよび207b(左および右の移動可能画像キャプチャ部材)は、間に隙間距離を設けて、軸A−A’に沿って、それぞれカメラレセプタクル205aおよび205b内に配置構成される。移動可能画像キャプチャ部材207aおよび207bは、この後説明されているように、対象被写体208の3D空間画像をキャプチャするために、ハウジング201の水平面および垂直面内で向き付けし、移動し、サイクロローテーションを生じる好適な駆動メカニズムを備える。
本発明のさらに別の態様において、図2aに示されているように、一対の調整可能アイピース複合体(左および右のアイピース複合体)206aおよび206bは、ハウジング201の頂部に有利に配置構成される。アイピース複合体206aおよび206bは、対象被写体208の3Dビューを表示するために、内蔵画像ビューイング画面217aおよび217b、有利にはLCD画面も備える。アイピース複合体206aおよび206bは、好適な拡大レンズ、画像センサ、サンマスク、および外部光の侵入を防ぐアイカップを備えるデジタル一眼レフ(DSLR)カメラである。アイピース複合体206aおよび206bは、電子ビームスプリッタ217cおよび217dを通して左および右の画像キャプチャ部材207aおよび207bに光学的に接続され、したがって、アイピース複合体206aおよび206bは、左および右の移動可能画像キャプチャ部材207aおよび207bによってキャプチャされ、そこから中継されるような対象被写体208の光路を受ける。対象被写体208のキャプチャされ、中継される画像は、アイピース複合体206aおよび206bの有利にはLCDである画像ビューイング画面217aおよび217b上に表示され、ユーザの左目および右目を通して直接的に見られる。ビームスプリッタ217cおよび217dは、アイピース複合体206aおよび206bの画像ビューイング画面217aおよび217bと表示ユニット203との間の対象被写体208の光路を切り替えるように組み込まれる。アイピース複合体206aおよび206bは、距離間バリエータ206cを備え、これらの間の対物レンズ間距離を調整し、画像キャプチャ部材207aおよび207bを通して、対象被写体208を見て焦点を合わせている間に、ユーザの目の瞳孔間距離を整える。アイピース複合体206aおよび206bは、デバイス200の前面または背面のいずれかにおいて、対象被写体208を表示するように、好適な光学系で適宜適合され得る。したがって、この配置構成を使用することによって、ユーザは、複数の平面内において、偏光3D光学系を使用せずに、画像ビューイング画面217aおよび217b上で直接的に対象被写体の3D空間画像を見ることができるが、それは、この実施形態では、対象被写体208は、カメラレセプタクル205aおよび205b内に配置されている移動可能画像キャプチャ部材207aおよび207bを通して見られるからである。言い換えると、ユーザは、画像ビューイング画面217aおよび217bを通して立体視を経験するということである。したがって、図2aに示されているような配置構成を採用することによって、一対の移動可能画像キャプチャ部材207aおよび207bは、一方の位置で、すなわち、ハウジング201の上側末端部に、水平軸A−A’に沿って使用される。
本発明の別の態様において、図2eに示されているように、少なくとも二対のカメラレセプタクル205aおよび205bと205cおよび205dが、デバイス200のハウジング201内に一体形成される。これらのカメラレセプタクル205a、205bおよび205c、205dは、図2eに示されているように、中空キャビティとして、有利には、ハウジング201の上側および下側末端部または横端部に、また前面パネル203と背面カバー204との間の領域内に彫られる。これらのカメラレセプタクル205a、205b、205c、および205dは、静止位置に置かれている間にそれぞれ移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、207dに対するアンカーポイントまたはパーキングスロットとして使用される。カメラレセプタクル205a、205b、205c、および205dの形状および構成は、矩形の中空キャビティとして例示され、その形状は、デバイス200のハウジング201の設計および幾何学的構成に合体し位置が揃う限り、円形、卵形、正方形、または他の形状とすることもできる。カメラレセプタクル205a、205b、205c、および205dは、ハウジング201の水平軸A−A’および軸B−B’に沿って分離され、それらの間に隙間距離が定められる。カメラレセプタクル205a、205bおよび205c、205dは、図2cに示されているように、軸A−A’およびB−B’に沿って配置構成される。カメラレセプタクル205a、205b、205c、および205dは、透明外装をエンクロージャとして適宜備える。
カメラレセプタクル205a、205b、205c、および205dは、好ましくは、ハウジング201の末端部に形成され、キュービクルとして例示されている。しかし、これらのカメラレセプタクルは、軸A−A’および軸B−B’に沿ってハウジング201内の好ましい選択位置に配置構成され、他の望ましい形状および可変内部寸法およびサイズで与えられ得ると本明細書では理解される。
本発明のさらなる態様において、図2eに示されているように、移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207d(左および右の移動可能画像キャプチャ部材)は、移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207d間に隙間距離を設けて、軸A−A’および軸B−B’に沿って、それぞれカメラレセプタクル205a、205b、205c、および205d内に配置構成される。移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dは、対象被写体208の3D空間画像をキャプチャするために、ハウジング201の水平面および垂直面内で向き付けし、サイクロローテーションを生じる好適な駆動メカニズムを備える。移動可能キャプチャ部材は、カメラ装置のハウジングが水平線から傾く場合に、時計回りまたは反時計回りの方向にサイクロローテーションを生じる。
図2eに示されているような実施形態において、移動可能画像キャプチャ部材の間に水平離隔を設けることに加えて、それぞれ軸A−A’およびB−B’に沿って移動可能画像キャプチャ部材を組み込むことによって垂直離隔も設けられる。
本発明のさらに別の態様において、図2eに示されているように、一対の調整可能なアイピース複合体(左および右のアイピース複合体)206aおよび206bは、電子信号スプリッタ217cおよび217dを通して左および右の画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dにも光学的に接続され、したがって、アイピース複合体206aおよび206bは、左および右の移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dによってキャプチャされ、そこから中継されるような対象被写体208の光路を受ける。対象被写体208のキャプチャされ、中継された画像は、画像ビューイング画面217aおよび217b上に表示される。ビームスプリッタ217cおよび217dは、アイピース複合体206aおよび206bの画像ビューイング画面217aおよび217bと表示ユニット203との間の対象被写体208の光路を切り替えるように組み込まれる。したがって、この配置構成を使用することによって、ユーザは、複数の平面内において、偏光3D光学系を使用せずに、画像ビューイング画面217aおよび217b上で直接的に対象被写体の3D空間画像を見ることができるが、それは、この実施形態では、対象被写体208は、それぞれカメラレセプタクル205a、205bおよび205c、205d内に配置されている移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dを通して見られるからである。あるいは、キャプチャされた画像は、偏光3Dグラスを通して表示ユニット203上でも見られる。
本発明のさらに別の態様において、カメラ装置200内に好適な電子切り替えまたはトグルメカニズムが備えられ、これにより、ユーザは、個別の対の移動可能画像キャプチャ部材207a、207bおよび207c、207dによってそれぞれレンダリングされるように対象被写体208のビューを切り替えることができる。言い換えると、ユーザは、対象被写体208の3D画像をキャプチャするために、所望の個別の対の移動可能画像キャプチャ部材を独立して選択することができるということである。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材の構造的特徴について、添付図面の図2bおよび図2cを参照しつつ説明することにする。移動可能画像キャプチャ部材207aは、キュービクルの形態で透明周壁、好ましくは、開放されている上側部分を備え、これにより画像キャプチャ部材の垂直方向の移動が円滑に行われる。周壁は、外面を通して横切る光線の偏向が最小になるように、ガラス、好ましくは、望ましい屈折率を持つ高精細ガラスで作られる。また、周壁は、好ましくは、撥水撥油剤、ひっかき傷および汚れが付きにくいコーティングでコーティングされる。透明セラミックおよびポリマー材料などの他の好適な材料も、周壁に使用することができる。透明周壁は、移動可能画像キャプチャ部材207aの内部コンポーネントを外部要因からも保護する。周壁は、移動可能画像キャプチャ部材207aを、汚れ、強打による凹み、またはひっかき傷によって引き起こされる可能性のある、費用のかかる前面要素の損傷から保護する。
移動可能画像キャプチャ部材207a(左画像キャプチャ部材)は、有利には、以下で説明されているように、画像キャプチャ部材207aの様々な多方向および多平面内移動を作動させるため、好ましくはマイクロモータである、複数の駆動部材を備える。移動可能画像キャプチャ部材207aの駆動部材は、横断アクチュエータアセンブリを形成し、協働し往復する様式で互いに接続されているピッチ駆動部材208a、ヨー駆動部材209a、およびロール駆動部材210aを備える。
ピッチ駆動部材208aは、有利には、ピッチモータであり、カメラレセプタクル205aの内面の1つに固定される。一端がピッチ駆動部材208aに接続され、他端がジョイントまたはカプラ213aを通じて移動可能台座212aに接続されている移動可能ピッチシャフト211aがある。移動可能台座212aは、移動可能画像キャプチャ部材207aの様々なコンポーネントを装着するためのプラットフォームとして働く。ピッチ駆動部材208aは、台座212aの平面に沿って、台座212aにピッチ移動(上下垂直方向移動)を与える。言い換えると、台座212aは、ピッチ駆動部材208aによっていったん作動されると、垂直方向に、台座212aの平面の上および下の方向に、221aの指示されている有向矢印に沿って移動するということである。
ヨー駆動部材209aは、台座212a上に装着され、ピッチ駆動部材208aの移動の軸に実質的に垂直に位置決めされる。ヨー駆動部材209aは、一端がヨー駆動部材209aに垂直に結合されている、移動可能および回転可能垂直ステム214aを通じて移動可能画像キャプチャ部材207aへの、有向矢印222aによって指示されているようなヨー移動または回転を行わせるヨーマイクロモータである。移動可能ステム214aは、独立して移動して移動可能台座212aから伝えられるとおりにピッチおよびヨー駆動部を運ぶように装備されている。回転可能および移動可能ステム214aは、高さ調整可能なユニットとして、または複数の伸縮ユニットを備えるようにもう作ることができ、これにより、垂直方向高さが調整可能である。また、移動可能ステム214aは、縦軸に沿って時計回りと反時計回りの両方向に回転するように配設される。移動可能ステム214aの遠位端は、ロール駆動部材210aに接続される。
ロール駆動部材210aは、ロールマイクロモータであり、これは移動可能画像キャプチャ部材207aに接続されている。ロール駆動部材210aは、画像キャプチャ部材207aへの、有向矢印224aによって示されているような、精細な転がり移動またはサイクロローテーション移動を行う。
有利には中空管状構造物である光学系ハウジング215aは、ロール駆動部材210aを通して移動可能ステム214aに移動可能に接続される。言い換えると、移動可能ステム214aは、光学系ハウジング215a用の枢軸として働くということである。目盛りのある複合写真レンズの少なくともレンズアセンブリ216aは、対象被写体208の画像をキャプチャし、フォトダイオードを通して、またはアイピース複合体206aおよび206bに、たとえばCCD(電荷結合素子)である表示ユニット203を通して見られるようにキャプチャされた画像を中継するように光学系ハウジング215aの遠位端に配置構成される。したがって、光学系ハウジング215aは、垂直および水平の平面内で向き付けし、サイクロローテーションを生じ得る多方向カメラを形成し、これにより、対象被写体208の3D空間画像をキャプチャする。レンズアセンブリ216aは、有利には、光学系ハウジング215aの両方の遠位端から対象被写体208の画像をキャプチャするように構成される。言い換えると、レンズアセンブリ216aは、多方向画像キャプチャ機能を備えるということである。レンズアセンブリ216aは、高精細ビデオもキャプチャするように備えられる。本発明の別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材207aは、デジタル一眼レフカメラ(DLSR)の特徴を保持することもできる。平面偏光フィルタも、光学系ハウジング内に備えられる。
本発明の別の態様において、垂直方向に移動するように配置構成されている移動可能垂直ステム214aが、図2dに示されているように、光学系ハウジング215aに移動可能に接続されている。この態様では、回転歯車配置構成の組み合わせが、ステムの回転運動を光学系ハウジング215aの回転運動、特に時計回りおよび反時計回りの両方向のレンズアセンブリ216aのサイクロローテーションに伝えるように図示されている。ここでは、回転歯車配置構成は、レンズアセンブリ216aのサイクロローテーションを実装するように例示されていることは理解されるであろう。空圧、磁気、またはベローズカップリングなどの他の好適な回転配置構成も、レンズアセンブリ216aのサイクロローテーションを行わせるように適宜使用され得る。
前述の累積的駆動配置構成のおかげで、移動可能画像キャプチャ部材207aは、図2bに示されているように、水平および垂直平面内で向き付けし、サイクロローテーションを生じるように構成される。
本発明のさらに別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材207aは、ハウジング201の水平平面に沿って0〜360度の角度で、また約120度の角度で垂直平面内で回転し、対象被写体208の3D空間画像キャプチャするように構成される。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材207aは、ハウジングが水平線に平行でないときであっても、実質的にハウジング201に垂直な子午線に位置決めされる。言い換えると、画像キャプチャ部材207aの垂直子午線位置は、ハウジング201が水平線に対して平行、非平行であるとしても、特にカメラ装置200のハウジング201が様々な輻輳角で対象被写体に焦点を合わせながら傾けられたときに、維持されるということである。
本発明のさらに別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dは、時計回りおよび反時計回りの方向にサイクロローテーションを生じるように構成される。サイクロローテーションは、装置200の水平レベルインジケータを利用しても実行され、デジタルプロセッサ218によって制御される。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dは、画像キャプチャ部材が水平軸A−A’に沿って360度回転することができるため、デバイス200を回すことなく装置の前面側および背面側の両方から対象被写体208の画像をキャプチャするように構成される。移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dは、セルフィーモードで対象被写体208の画像をキャプチャするように構成される。
本発明のさらに別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dは、デバイス200を回すことなく装置の前面側、背面側から対象被写体のパノラマ画像をキャプチャできるよう、より広い視野を有する。
往復する様式で、対応する移動可能画像キャプチャ部材207b、207c、および207dは、対象被写体208の3D画像をキャプチャするために、移動可能画像キャプチャ部材207aと連携して機能する同一の構造構成も備える。移動可能画像キャプチャ部材207b、207c、および207dの構造的態様の特質が同一であることを考慮し、簡単にするため、対応する構造的態様についてはここでは説明しない。したがって、ここでは、画像をキャプチャ部材207aについて説明されているようなすべての構造的特徴は、事実上、往復する様式で他の画像キャプチャ部材に適用され、また図2bおよび図2cおよび図2eに示されているのと同じ往復する様式でも機能すると推定されるであろう。
カメラ装置200の前述の様々なコンポーネントは、様々なコントローラに接続されているリアルタイムデジタルプロセッサである、前述のデジタルプロセッサ218に結合される。デバイス200のこれらのコンポーネントの機能は、有利には、デジタルプロセッサ218によって管理され、データおよびコマンドチャネル219を通じて実行される。そこで、データおよびコマンドチャネル219は、デバイス200の様々な機能的コンポーネントとデジタルプロセッサ218との間のインターフェースを提供する。データおよびコマンドチャネル219は、Bluetooth(登録商標)、Wi−Fi、赤外線などの標準的なワイヤレス通信プロトコル、または有線プロトコルに基づく。デジタルプロセッサ218は、デバイス200の様々な機能、就中、対象被写体208の3Dおよび2Dパノラマ画像のキャプチャ、画像処理、センサの調節、ADC、格納、信号処理、送信、および対象被写体208の3Dおよび2Dパノラマ画像の表示における画像キャプチャ部材207a、207b、207c、207dの制御を管理する。
光電センサ、電気光学的センサ、位置センサ、赤外線センサ、フラッシュ検出センサ、トランスデューサ、近接センサ、および他の好適なセンサを含むセンサのアレイが、デバイス200の光学系ハウジングまたは本体部のいずれかに配置構成され、データおよびコマンドチャネル219を通じてデジタルプロセッサ218に接続され、これにより、アームの移動、対象物体/被写体の様々な輻輳角での画像キャプチャ部材の輻輳、対象被写体の光路が光学系ハウジングアセンブリの光学系を通過する通り道の位置を合わせる際の、レンズ、プリズム、および鏡の複合体を含む光学系ハウジングアセンブリの光学系の調節、オートフォーカス、物体/被写体の判定、および3D顔検出、フラッシュ検出などに関するフィードバックを供給する。
本発明の別の態様において、有利にはマイクロモータである、単一駆動部材は、画像キャプチャ部材207a、207b、207c、および207dのそれぞれに接続され、これにより、個別のピッチ、ヨー、およびロール駆動部材の代わりに、デジタルプロセッサ218を通して、ピッチ、ヨー、およびロール移動を作動させることができる。
これまで、それぞれ、図2a、図2b、図2c、図2d、および図2eを参照することによって、移動可能画像キャプチャ部材がそれぞれのカメラレセプタクル内に配置され、その一方で様々な輻輳角度により、複数の平面内において対象被写体の3D画像をキャプチャする、本発明のマルチプレーンカメラ装置の構造的および機能的態様について説明された。しかし、こうして得られた対象被写体のこれらの3D画像は、左右の画像キャプチャ部材の間の横方向離隔が移動可能画像キャプチャ部材の間の距離によって制限されるので、奥行き角度が制限されている。
したがって、左右の画像キャプチャ部材の間の横方向離隔を変えるか、または増加させ、対象被写体の増強された変更可能な奥行き角度を得るために、本発明の別の態様において、次に、添付図面の図3を最初に参照することによって左右の移動可能画像キャプチャ部材の間の増加された横方向離隔に関係する好ましい実施形態について説明する。
したがって、図3に示されているように、左右の移動可能画像キャプチャ部材307aと307bとの間に介在する横方向距離を変えるために、少なくとも横方向移動可能直線作動アセンブリがデバイス300内に組み込まれる。直線作動アセンブリによって、デバイス300を傾けることなく様々な輻輳角および可変距離で、対象被写体308の左右の3D空間画像のキャプチャおよびビューイングが可能になる。
この配置構成において、ユーザは、軸A−A’に沿って、移動可能画像キャプチャ部材307aと307bとの間の対物レンズ間距離(左右の画像キャプチャ部材の間に介在する距離)を延長し、変更することによって、デバイス300の軸A−A’に沿って、異なる輻輳角で、増強された奥行き知覚により対象被写体308の3Dビューをキャプチャすることができる。
したがって、図3に示されているような横方向空間バリエータアセンブリは、好適なトルクおよび電力定格を有する、好ましくはマイクロモータであるアクチュエータ駆動部材320を備える。アクチュエータ駆動部材320は、ハウジング301内に配置構成され、移動可能画像キャプチャ部材307aおよび307bに接続される。好適な電源配置構成もアクチュエータ駆動部材320に設けられる。アクチュエータ駆動部材320は、好ましくは可変速度駆動配置構成を備える。アクチュエータ駆動部材320は、時計回りおよび反時計回りの方向に回転するようにも備えられる。アクチュエータ駆動部材320の配置は、図3に、代表的な様式で、ハウジング301内の中心に配置されるように示されている。アクチュエータ駆動部材320の配置は、ハウジング301の他の好適な位置に配置構成され得ると本明細書では理解される。また、本発明の範囲内には、デバイス300の機能的負荷要件を満たすように複数のアクチュエータ駆動部材を使用することも含まれる。アクチュエータ駆動部材320は、デバイス300の電源に接続され、その移動は、ユーザの要件に従って、デジタルプロセッサ318によって制御され、実行される。デジタルプロセッサ318によって制御されるアクチュエータ駆動部材320の動作は、作動、ローターの時計回りまたは反時計回りの方向の制御、制御部の一時停止および停止、移動可能画像キャプチャ部材307aおよび307bに接続されている横方向空間バリエータの各々の直線移動の選択および調節、ならびにその可変速度の管理を含む。デジタルプロセッサ318は、本発明の説明されている目的の達成を促すために、移動可能画像キャプチャ部材307aおよび307bを制御するさらなる機能を備えるようにもプログラムされ得る。
ブッシュ、プーリー、またはコネクタを備える回転可能アクチュエータシャフト321は、アクチュエータ駆動部材320(駆動部材のローター)に接続され、アクチュエータ駆動部材320から回転駆動を受けるように配設される。回転可能アクチュエータシャフト321は、時計回りおよび反時計回りの両方向に回転するように配置構成される。
回転駆動部材322は、回転可能アクチュエータシャフト321の末端部に回転可能に接続される。回転駆動部材322は、有利には歯車であり、所望のブローチ歯形を備え、回転可能アクチュエータシャフト321の垂直軸の周りで回転するように配置構成される。回転駆動部材322は、回転可能アクチュエータシャフト321の移動を往復させ、対応する時計回りと反時計回りの回転方向に回転する。
本発明の別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向伸長可能または移動可能横方向空間バリエータ323aは、図3に示されているように、軸A−A’に沿って、近位端を通り、回転駆動部材322と移動可能に係合される。この実施形態における横方向空間バリエータ323aは、ファインピッチを有するブローチ歯形を有する直線歯車として図示され、回転駆動部材322のブローチ歯形と対応する。横方向空間バリエータ323aの形状および構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができる。横方向空間バリエータ323aは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。横方向空間バリエータ323aは、回転駆動部材322のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、回転駆動部材322の回転移動は、横方向空間バリエータ323aの直線移動に変換される。
横方向空間バリエータ323aの遠位端は、水平軸A−A’に沿って、回転駆動部材322から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット324aを通して移動可能画像キャプチャ部材307aに一体となるように接続される。横方向空間バリエータ323aの遠位端は、遠位端がスロット324aを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
回転駆動部材322とかみ合う、横方向空間バリエータ323aも、両方向で、縦軸に沿って直線的に移動する。横方向空間バリエータ323aの直線移動は、回転駆動部材322の時計回りおよび反時計回りの移動に応答して、軸A−A’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における横方向空間バリエータ323aは、回転駆動部材322のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たく細長い部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、横方向空間バリエータ323aに対して好適に適合され得る。
横方向空間バリエータ323aは、単一のユニットの直線歯車として例示されている。ここでは、直線歯車は、移動可能な様式で互いに接続されている複数のユニットから形成することもできることは理解されるであろう。
したがって、横方向空間バリエータ323aは、両方とも伸長、収縮する様式で軸A−A’に沿って左の移動可能画像キャプチャ部材307aの直線および横方向離隔を行わせる。したがって、移動可能画像キャプチャ部材307aは、上述のように、ハウジング301から横へ移動するように構成される。所望の横方向離隔が達成された後、移動可能画像キャプチャ部材307aは、水平および垂直平面内で向き付けられ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で、対象被写体308の必要な左の眺めをキャプチャする。
次に、右の移動可能画像キャプチャ部材の横方向離隔は、図3を再び参照することによって説明される。本発明のさらに別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向伸長可能または移動可能横方向空間バリエータ323bは、軸A−A’に沿って、図3に示されているように、近位端を通り、回転駆動部材322と移動可能に係合される。横方向空間バリエータ323bは、横方向空間バリエータ323aに実質的に平行に、反対方向に位置決めされる。言い換えると、横方向空間バリエータ323aおよび323bは、軸A−A’に沿って反対方向で横方向に移動するように配置構成されるということである。
この実施形態における横方向空間バリエータ323bは、ファインピッチを有するブローチ歯形を有する直線歯車として図示され、回転駆動部材322のブローチ歯形と対応する。横方向空間バリエータ323bの形状および構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができる。横方向空間バリエータ323aは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。横方向空間バリエータ323aは、回転駆動部材322のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、回転駆動部材322の回転移動は、横方向空間バリエータ323bの直線移動に変換される。
横方向空間バリエータ323bの遠位端は、水平軸A−A’に沿って、回転駆動部材322から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット324bを通して移動可能画像キャプチャ部材307bに一体となるように接続される。横方向空間バリエータ323bの遠位端は、遠位端がスロット324bを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
回転駆動部材322とかみ合う、横方向空間バリエータ323bも、両方向で、縦軸に沿って直線的に移動する。横方向空間バリエータ323bの直線移動は、回転駆動部材322の時計回りおよび反時計回りの移動に応答して、軸A−A’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における横方向空間バリエータ323bは、回転駆動部材322のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たく細長い部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、横方向空間バリエータ323bに対して好適に適合され得る。
横方向空間バリエータ323bは、単一のユニットの直線歯車として例示されている。ここでは、直線歯車は、移動可能な様式で互いに接続されている複数のユニットから形成することもできることは理解されるであろう。
したがって、横方向空間バリエータ323bは、両方とも伸長、収縮する様式で軸A−A’に沿って左の移動可能画像キャプチャ部材307bの直線および横方向離隔を行わせる。したがって、移動可能画像キャプチャ部材307bは、上述のように、ハウジング301から横へ移動するように構成される。所望の横方向離隔が達成された後、移動可能画像キャプチャ部材307bは、水平および垂直平面内で向き付けられ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度または可変奥行き角度(variable depth angle)で、対象被写体308の必要な右の眺めをキャプチャする。
このようにして、同一の往復横方向空間バリエータ323bは、近位端が回転歯車322に接続され、遠位端がスロット324bを通して移動可能画像キャプチャ部材307bに接続された状態で配置構成される。横方向空間バリエータ323aおよび323bの配置構成は、互いに平行で互いに非軸方向であり、反対方向に移動するように配置構成される。
本発明のさらに別の態様において、回転歯車322の回転移動は、横方向空間バリエータ323aおよび323bの、直線的な対向する方向への横方向移動を引き起こす。言い換えると、回転駆動部材322の回転は、横方向空間バリエータ323aおよび323bの、ハウジング301からの伸長、またはハウジング301への引き込みを引き起こすということである。横方向空間バリエータ323aおよび323bの伸長を変えることによって、画像キャプチャ部材307aおよび307bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、画像キャプチャ部材307aおよび307bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じるように調整され、増強奥行き角度で対象被写体308の必要な左右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体308の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体306aおよび306bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット303上で、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材307aおよび307bは、対象被写体308上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材307aおよび307bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材307aおよび307bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材307aおよび307bは、デバイス300のハウジング301が傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ323aおよび323bならびに画像キャプチャ部材307aおよび307bの前述の移動は、デジタルプロセッサ318によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル319を通じて実行される。
横方向空間バリエータ323aおよび323bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体308の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
本発明のさらに別の実施形態において、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bを作動させ、位置決めし、対象被写体408の左右の3D画像をキャプチャするために、非歯車配置構成を用いて実装された、直線作動アセンブリについて、図4を参照しつつ説明することにする。
この配置構成において、ユーザは、軸A−A’に沿って、移動可能画像キャプチャ部材407aと407bとの間の対物レンズ間距離(左右の画像キャプチャ部材の間に介在する距離)を延長し、変更することによって、デバイス400の軸A−A’に沿って、異なる輻輳角で、増強された奥行き知覚により対象被写体408の3Dビューをキャプチャすることができる。
したがって、図4に示されているような横方向空間バリエータアセンブリは、好適なトルクおよび電力定格を有する、好ましくはマイクロモータであるアクチュエータ駆動部材420を備える。アクチュエータ駆動部材420は、ハウジング401内に配置構成され、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bに接続される。好適な電源配置構成もアクチュエータ駆動部材420に設けられる。アクチュエータ駆動部材420は、好ましくは可変速度駆動配置構成を備える。アクチュエータ駆動部材420は、時計回りおよび反時計回りの方向に回転するようにも備えられる。アクチュエータ駆動部材420の配置は、図4に、代表的な様式で、ハウジング401内の中心に配置されるように示されている。アクチュエータ駆動部材420の配置は、ハウジング401の他の好適な位置に配置構成され得る。また、本発明の範囲内には、デバイス400の機能的負荷要件を満たすように複数のアクチュエータ駆動部材を使用することも含まれる。アクチュエータ駆動部材420は、デバイス400の電源に接続され、その移動は、ユーザの要件に従って、デジタルプロセッサ418によって制御され、実行される。デジタルプロセッサ418によって制御されるアクチュエータ駆動部材420の動作は、作動、ローターの時計回りまたは反時計回りの方向の制御、制御部の一時停止および停止、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bに接続されている横方向空間バリエータの各々の直線移動の選択および調節、ならびにその可変速度の管理を含む。デジタルプロセッサ418は、本発明の説明されている目的の達成を促すために、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bを制御するさらなる機能を備えるようにもプログラムされ得る。
ブッシュ、プーリー、またはコネクタを備える回転可能アクチュエータシャフト421は、アクチュエータ駆動部材420(駆動部材のローター)に接続され、アクチュエータ駆動部材420から回転駆動を受けるように配設される。回転可能アクチュエータシャフト421は、時計回りおよび反時計回りの両方向に回転するように配置構成される。
回転駆動部材422は、回転可能アクチュエータシャフト421の末端部に回転可能に接続される。回転駆動部材422は、有利には歯車であり、所望のブローチ歯形を備え、回転可能アクチュエータシャフト421の垂直軸の周りで回転するように配置構成される。回転駆動部材422は、回転可能アクチュエータシャフト421の移動を往復させ、対応する時計回りと反時計回りの回転方向に回転する。
回転可能円板422は、シャフト421に接続され、時計回りおよび反時計回りの方向に回転するように配置構成される。ピン423aおよび423bが、回転可能円板422のいずれかの側に装着され、好ましくは互いに対角線上で対向する位置に置かれる。ピン423aおよび423bは、回転可能円板422の回転軸に沿って回転する。近位端および遠位端を持つ横方向空間バリエータ424aが、ピン423aに接続される。回転可能円板422により近い位置にある、近位端は、通過通路である、目425aを有するように構成される。横方向空間バリエータ424aの近位端は、目425aを通してピン423a上に移動可能に装着される。回転可能円板422およびピン423aの回転により、横方向空間バリエータ424aへの横方向に伸長可能な直線運動が生じる。回転可能円板422の時計回りおよび反時計回りの移動は、横方向空間バリエータ424aの後と前の横方向移動を生じさせる。言い換えると、横方向空間バリエータ424aは、回転可能円板422の時計回りと反時計回りの回転に応じて、回転可能円板422から離れるか、または回転可能円板422に向かう形で移動するということである。
同様に、近位端および遠位端を持つ横方向空間バリエータ424bが、ピン423bに接続される。回転可能円板422により近い位置にある、近位端は、目425bを有するように構成される。横方向空間バリエータ424bの近位端は、目425bを通してピン423b上に移動可能に装着される。回転可能円板422の回転も、同時に、アーム424aの方向とは反対の方向への、横方向空間バリエータ424bの横方向移動を引き起こす。こうして、アーム424aおよび424bに接続されている移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bも、横方向に、および反対方向に移動し、それにより、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bのレンズアセンブリの間の対物レンズ間距離を変える。
この配置構成において、回転可能円板422の時計回りの回転は、直線方向および反対方向に移動するように配置構成されている第1の対の横方向移動可能な横方向空間バリエータアセンブリの一部を形成する横方向空間バリエータ424aおよび424bの横方向移動を引き起こす。言い換えると、回転可能円板422の回転は、横方向空間バリエータ424aおよび424bの、デバイス400のハウジング401からの伸長、またはハウジング401への引き込みを引き起こすということである。横方向空間バリエータ424aおよび424bの位置を変えることによって、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で対象被写体408の必要な右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体408の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体406aおよび406bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット403上で、ビームスプリッタ417cおよび417dを組み込むことによって、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bは、対象被写体408上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材407aおよび407bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材407aおよび407bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材407aおよび407bは、デバイス400のハウジング401が傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ423aおよび423bならびに画像キャプチャ部材407aおよび407bの前述の移動は、デジタルプロセッサ418によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル419を通じて実行される。
横方向空間バリエータ423aおよび423bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体408の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
本発明の別の実施形態において、直線作動アセンブリは、移動可能画像キャプチャ部材507aと507bとの間の対物レンズ間距離を変えることによって、様々な輻輳角で対象被写体508の左右の3D画像をキャプチャするために、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bを作動させ、位置決めするようにピストン・シリンダ配置構成を用いて実装される。このような直線作動アセンブリについて、図5を参照しつつ説明することにする。この直線作動アセンブリでは、好ましくは金属製の中空の円筒形部材であるエンクロージャ521aが、アセンブリに電流を供給するために、図5に示されているような電源スイッチング回路520に接続されている。エンクロージャ521aの形状は、矩形または任意の幾何学的形状であってよく、図5に示されているようにデバイス500のハウジング501内に配置構成される。移動可能なピストン523aは、エンクロージャ521a内に収納され、横方向に移動するように配置構成されている。横方向空間バリエータ524aは、図5に示されているようにピストン523aに接続されている。付勢部材522aは、好ましくはバネまたはコイルであり、形状記憶合金(SMA)から作られ、一方の側ではピストン523aに、他方の側ではエンクロージャ521aの内面に当接している。付勢部材の材料は、より低い電流係数に敏感なSMAのうちから選択され得る。付勢部材522aへのエネルギーの印加と印加停止との組み合わせで、横方向空間バリエータ524aの前後移動が引き起こされる。エネルギーの印加後、付勢部材522aが熱せられる。熱せられた付勢部材522aは、直線的に伸縮する形態で膨脹し、その結果、直線的な様式でピストン523aが変位する。横方向空間バリエータ524aはピストン523aに移動可能に接続されており、これもまた直線的に移動し、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bをハウジング501から伸長させる。移動可能画像キャプチャ部材507aは、対象被写体508の左右の3D画像をキャプチャするために様々な輻輳角で対象物体または被写体508上で横方向に移動し、輻輳するように調整される。同様に、付勢部材522aは、エネルギーの供給停止後に元の位置に戻り、付勢部材522aを冷却させる。
同様にして、好ましくは金属製の中空の円筒形部材であるエンクロージャ521bは、アセンブリに電流を供給するために、図5に示されているような電源スイッチング回路520に接続されている。エンクロージャ521bの形状は、矩形または任意の幾何学的形状であってよく、図5に示されているようにデバイス500のハウジング501内に配置構成される。移動可能なピストン523bは、エンクロージャ521b内に収納され、横方向に移動するように配置構成されている。横方向空間バリエータ524bは、図5に示されているようにピストン523bに接続されている。付勢部材522bは、好ましくはバネまたはコイルであり、形状記憶合金(SMA)から作られ、一方の側ではピストン523bに、他方の側ではエンクロージャ521bの内面に当接している。付勢部材の材料は、より低い電流係数に敏感なSMAのうちから選択され得る。付勢部材522bへのエネルギーの印加と印加停止との組み合わせで、横方向空間バリエータ524bの前後移動が引き起こされる。エネルギーの印加後、付勢部材522bが熱せられる。熱せられた付勢部材522bは、直線的に伸縮する形態で膨脹し、その結果、直線的な様式でピストン523bが変位する。横方向空間バリエータ524bはピストン523bに移動可能に接続されており、これもまた直線的に移動し、移動可能画像キャプチャ部材507bをハウジング501から伸長させる。移動可能画像キャプチャ部材507bは、対象被写体508の左右の3D画像をキャプチャするために様々な輻輳角で対象物体または被写体508上で横方向に移動し、輻輳するように調整される。同様に、付勢部材522bは、エネルギーの供給停止後に元の位置に戻り、付勢部材522bを冷却させる。
横方向空間バリエータ524aおよび524bの位置を変えることによって、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で対象被写体508の必要な右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体508の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体506aおよび506bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット503上で、ビームスプリッタ517cおよび517dを組み込むことによって、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bは、対象被写体508上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材507aおよび507bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材507aおよび507bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材507aおよび507bは、デバイス500のハウジングが傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ523aおよび523bならびに画像キャプチャ部材507aおよび507bの前述の移動は、デジタルプロセッサ518によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル519を通じて実行される。
横方向空間バリエータ523aおよび523bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体508の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
本発明のさらに別の態様において、図6に示されているように、移動可能画像キャプチャ部材607aおよび607bの前後の直線移動は、電磁場によって駆動される横方向空間バリエータアセンブリを用いて作動される。横方向空間バリエータアセンブリは、カメラレセプタクル605aの近くにある、デバイス600に接続されている円筒形コア621aを備える。選択的な通電のため円筒形コア621aが、コイル巻き線622aを巻き付けられ、調節された電力を受け取るようにスイッチング回路620に接続される。近位端および遠位端を有する非磁気的ステムである横方向空間バリエータ617aが備えられる。直線空間バリエータ617aの近位端は、円筒形コア621aに移動可能に接続され、対応する遠位端が、スロット625aを通して移動可能画像キャプチャ部材607aに接続される。可動磁石624aは、好ましくは環状磁石であり、円筒形コア621a内に配置構成され、直線横方向空間バリエータ617a上に装着される。可動磁石624aは、可動磁石622aのいずれかの側に配置構成されている、固定磁石623aによって誘導される。コイル巻き線622aは、スイッチング電子機器を通じて好適なスイッチング回路620を用いることによって通電され、これにより、磁気の反発力を通じて可動磁石624aを作動させる。直線横方向空間バリエータ617aは、コイル巻き線622aで囲まれており、リングまたは環状磁石を備える直線可動磁石アクチュエータとして動作する。横方向空間バリエータ617aは、2つの固定磁石623aと可動磁石624aとの間の反発力(磁気弾性力)の作用により比例する作用を受ける。同様に、図6に示されているように、移動可能画像キャプチャ部材607bの前後の直線移動は、電磁場によって駆動される横方向空間バリエータアセンブリを用いて作動される。横方向空間バリエータアセンブリは、カメラレセプタクル605bの近くにある、デバイス600に接続されている円筒形コア621bを備える。選択的な通電のため円筒形コア621bが、コイル巻き線622bを巻き付けられ、調節された電力を受け取るようにスイッチング回路620に接続される。直線空間バリエータ617bは、近位端および遠位端を有する非磁気的ステムである。直線空間バリエータ617bの近位端は、円筒形コア621bに移動可能に接続され、対応する遠位端が、スロット625bを通して移動可能画像キャプチャ部材607bに接続される。可動磁石624bは、好ましくは環状磁石であり、円筒形コア621b内に配置構成され、横方向空間バリエータ617b上に装着される。可動磁石624bは、可動磁石624bのいずれかの側に配置構成されている、固定磁石623aによって誘導される。コイル巻き線622bは、スイッチング電子機器を通じて好適なスイッチング回路620を用いることによって通電され、これにより、磁気の反発力を通じて可動磁石624bを作動させる。横方向空間バリエータ617bは、コイル巻き線622bで囲まれており、リングまたは環状磁石を備える直線可動磁石アクチュエータとして動作する。横方向空間バリエータ617bは、2つの固定磁石623bと可動磁石624bとの間の反発力(磁気弾性力)の作用により比例する作用を受ける。
横方向空間バリエータ624aおよび624bの位置を変えることによって、移動可能画像キャプチャ部材607aおよび607bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材607aおよび607bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で対象被写体608の必要な右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体608の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体606aおよび606bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット603上で、ビームスプリッタ617cおよび617dを組み込むことによって、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材607aおよび607bは、対象被写体608上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材607aおよび607bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材607aおよび607bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材607aおよび607bは、デバイス600のハウジングが傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ623aおよび623bならびに画像キャプチャ部材607aおよび607bの前述の移動は、デジタルプロセッサ618によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル619を通じて実行される。
横方向空間バリエータ623aおよび623bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体608の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
図7に示されているような本発明のさらなる態様において、横方向空間バリエータ721aおよび721bを作動させるための横方向空間バリエータアセンブリは、ネジ・ナットアセンブリの組み合わせである。ネジ・ナットアセンブリは、ナット722aとかみ合う細長いネジである、横方向空間バリエータ721aを備える。横方向空間バリエータ721aの遠位端の1つが、スロット723aを通して移動可能画像キャプチャ部材707aに接続される。複数の振動圧電セラミック素子723aが、横方向空間バリエータ721a上に装着され、図7bに示されているようにスイッチング回路720に接続され、これにより、超音波共鳴周波数でナット722aに小さな軌道振動が与えられ、その結果、横方向空間バリエータ721aの直線移動が生じる。ネジ山の摩擦力が、横方向空間バリエータ721aを図7および7aに示されているように直線方向で前方にまたは後方に駆動する
往復する様式で、図7に示されているように、ネジ・ナットアセンブリは、ナット722bとかみ合う細長いネジである、横方向空間バリエータ721bを備える。横方向空間バリエータ721bの遠位端の1つが、スロット723bを通して移動可能画像キャプチャ部材707bに接続される。複数の振動圧電セラミック素子723bが、横方向空間バリエータ721b上に装着され、図7bに示されているようにスイッチング回路720に接続され、これにより、超音波共鳴周波数でナット722bに小さな軌道振動が与えられる。ネジ山の摩擦力が、横方向空間バリエータ721bを図7および7aに示されているように直線方向で前方にまたは後方に駆動する。
図7bに示されているようなスイッチング回路720は、好適な位相差を持つ4相モータ駆動を横方向空間バリエータ721aおよび721bにもたらす。正および負の位相差は、横方向空間バリエータ721aおよび721bに左右の直線移動をもたらす。
横方向空間バリエータ724aおよび724bの位置を変えることによって、移動可能画像キャプチャ部材707aおよび707bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材707aおよび707bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で対象被写体708の必要な右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体708の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体706aおよび706bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット703上で、ビームスプリッタ717cおよび717dを組み込むことによって、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材707aおよび707bは、対象被写体708上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材707aおよび707bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材707aおよび707bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材707aおよび707bは、デバイス700のハウジングが傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ723aおよび723bならびに画像キャプチャ部材707aおよび707bの前述の移動は、デジタルプロセッサ718によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル719を通じて実行される。
横方向空間バリエータ723aおよび723bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体708の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
これまで、デバイスの本体部内に一体化されている横方向空間バリエータアセンブリの様々な例示的な実施形態を説明してきた。次に、本発明の別の態様において、図8に示されているように、横方向空間バリエータアセンブリは、アダプタ826を用いてデバイス800の本体部に接続され、これにより、既存のコンピューティングまたは通信デバイスを、様々な奥行き角度で、複数の平面内において対象被写体の三次元(3D)空間画像をキャプチャすることができるデバイスに転換することができる。この好ましい実施形態において示されているような、アダプタ826は、図8に示されているような、コンピューティングまたは通信デバイス800の本体部に外部的に接続されている、先行する実施形態の1つに示されているような、マルチプレーンカメラ装置を有する配置構成であり、これにより、対象被写体808の三次元(3D)空間画像を、様々な奥行き角度、および複数の平面内においてキャプチャすることができる。言い換えると、アダプタ826を知られているデバイス800に固定することによって、デバイス800は、様々な奥行き角度で、複数の平面内において、対象被写体の三次元(3D)空間画像をキャプチャするように使用可能にされ得る。アダプタ826は、カメラレセプタクル805aの近くにある、デバイス800に接続されている円筒形コア821aを有する横方向空間バリエータアセンブリを備える。選択的な通電のため円筒形コア821aが、コイル巻き線822aを巻き付けられ、調節された電力を受け取るようにスイッチング回路820に接続される。近位端および遠位端を有する非磁気的ステムである横方向空間バリエータ817aが備えられる。横方向空間バリエータ817aの近位端は、円筒形コア821aに移動可能に接続され、対応する遠位端が、スロット825aを通して移動可能画像キャプチャ部材807aに接続される。可動磁石824aは、好ましくは環状磁石であり、円筒形コア821a内に配置構成され、横方向空間バリエータ817a上に装着される。可動磁石824aは、可動磁石824aのいずれかの側に配置構成されている、固定磁石823aによって誘導される。コイル巻き線822aは、スイッチング電子機器を通じて好適なスイッチング回路820を用いることによって通電され、これにより、磁気の反発力を通じて可動磁石824aを作動させる。横方向空間バリエータ817aは、コイル巻き線822aで囲まれており、リングまたは環状磁石を備える直線可動磁石アクチュエータとして動作する。横方向空間バリエータ817aは、2つの固定磁石823aと可動磁石824aとの間の反発力(磁気弾性力)の作用により比例する作用を受ける。
同様に、図8に示されているように、移動可能画像キャプチャ部材807bの前後の直線移動は、電磁場によって駆動される横方向空間バリエータアセンブリを用いて作動される。横方向空間バリエータアセンブリは、カメラレセプタクル805bの近くにある、デバイス800に接続されている円筒形コア821bを備える。選択的な通電のため円筒形コア821bが、コイル巻き線822bを巻き付けられ、調節された電力を受け取るようにスイッチング回路820に接続される。横方向空間バリエータ817bは、近位端および遠位端を有する非磁気的ステムである。直線空間バリエータ817bの近位端は、円筒形コア821bに移動可能に接続され、対応する遠位端が、スロット825bを通して移動可能画像キャプチャ部材807bに接続される。可動磁石824bは、好ましくは環状磁石であり、円筒形コア821b内に配置構成され、直線横方向空間バリエータ817b上に装着される。可動磁石824bは、可動磁石824bのいずれかの側に配置構成されている、固定磁石823aによって誘導される。コイル巻き線822bは、スイッチング電子機器を通じて好適なスイッチング回路820を用いることによって通電され、これにより、磁気の反発力を通じて可動磁石824bを作動させる。横方向空間バリエータ817bは、コイル巻き線822bで囲まれており、リングまたは環状磁石を備える直線可動磁石アクチュエータとして動作する。横方向空間バリエータ817bは、2つの固定磁石823bと可動磁石824bとの間の反発力(磁気弾性力)の作用により比例する作用を受ける。
横方向空間バリエータ824aおよび824bの位置を変えることによって、移動可能画像キャプチャ部材807aおよび807bのレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材807aおよび807bは、水平および垂直平面内で向き付けされ、サイクロローテーションを生じ、増強奥行き角度で対象被写体808の必要な右の眺めをキャプチャする。こうして生成された対象被写体808の画像は、画像ビューイング画面を有するアイピース複合体806aおよび806bを通して、直接的に、または偏光3Dグラスを通じて表示ユニット803上で、ビームスプリッタ817cおよび817dを組み込むことによって、見ることができる。
本発明のさらなる態様において、移動可能画像キャプチャ部材807aおよび807bは、対象被写体808上に輻輳している間に、移動可能画像キャプチャ部材807aおよび807bがそれぞれのカメラレセプタクル内に配置されている間だけでなく、画像キャプチャ部材807aおよび807bが横方向に変位され、水平および垂直平面内でサイクロローテーションを生じる間にも、実質的に水平線に対する垂直子午線に配設される。言い換えると、画像キャプチャ部材807aおよび807bは、デバイス800のハウジングが傾けられたときでも、様々な輻輳角で3D画像をキャプチャしながら、水平線に対する垂直子午線位置を維持するということである。
横方向空間バリエータ823aおよび823bならびに画像キャプチャ部材807aおよび807bの前述の移動は、デジタルプロセッサ818によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル819を通じて実行される。
横方向空間バリエータ823aおよび823bのそれぞれの移動は、同期および非同期であるものとしてよい。水平線インジケータはジャイロセンサとともに、対象被写体808の左右の画像のバランスをとるためにさらに組み込まれる。
上述のコンポーネントを備えるアダプタ826は、圧入、ネジなどの固定手段によってデバイス800に都合よく固定され、USBなどのインターフェースデバイスを使用して、デバイスの他の電子コンポーネントと一体化することができる。
前記の実施形態において、リングまたは環状磁石を備える直線可動磁石アクチュエータは、図8では、横方向空間バリエータ823aおよび823bを作動させるように例示的に示されている。しかし、アダプタ826は、先行する実施形態に示されているように、横方向移動可能直線歯車、回転可能円板に接続されている横方向移動可能直線ステム、シリンダに接続されている横方向移動可能直線ステム、ナットおよびネジに接続されている横方向移動可能ネジ山付きステムによって作動させる横方向空間バリエータとともに適宜配置構成もされ得る。本発明のさらに別の態様において、パノラマビューイング機能を見せるデバイス900の構造的特徴に関する実施形態について、図9を参照しつつ説明することにする。この実施形態に対する直線作動アセンブリは、前述のアセンブリのうちのいずれか1つから選択され得る。したがって、例示的な様式において、歯車配置構成によって駆動される直線作動アセンブリは、デバイス900のパノラマビューイング機能を実装するように示されている。
パノラマ光学系を備えるデバイス900は、デバイスのタイマーメカニズムを使用することによって360度全方位パノラマを1回でキャプチャし、これにより、個別のスナップを縫い合わせることなくパノラマ映像を作成することができる、垂直視野および水平視野が0〜360度の範囲内である移動可能画像キャプチャ部材907aおよび907bを有するデバイス900は、1つの画像でパノラマ全体をキャプチャすることができる。デバイス900の横方向空間バリエータアセンブリは、移動可能画像キャプチャ部材907aと907bとの間の距離を変える操作も円滑にし、それにより、水平視野が高められる。それに加えて、図2aおよび図2bに示されているような、移動可能画像キャプチャ部材907aおよび907bのピッチ、ヨー、およびロール移動により、デバイスの垂直視野が高められる。言い換えると、本発明のデバイス900を使用することによって、カメラの前部および背部に沿って360度の回転が、デバイス900の位置を変えることなく行われるということである。
左右の移動可能画像キャプチャ部材907aと907bとの間の対物レンズ間距離をさらに延ばすために、本発明のさらに別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材907aおよび907bのレンズアセンブリを作動させ、その間の対物レンズ間距離を変化させるために、図9に示されているように、デバイス900に直線作動アセンブリが組み込まれる。これにより、対象被写体908のキャプチャおよびビューイングが、様々な位置、および可変距離で、デバイス900またはユーザの首部分を傾けることなく円滑に行われる。この配置構成において、ユーザは、軸A−A’に沿って、移動可能画像キャプチャ部材907aと907bとの間の対物レンズ間距離を延ばし、変化させることによって、図9に示されているように、対象被写体908のパノラマビューをキャプチャすることができる。
図10に示されているような本発明のさらなる態様において、複数の横方向移動可能な横方向空間バリエータアセンブリは、デバイス1000と一体化され、これにより、様々な輻輳角、および増強された奥行き知覚により、対象被写体1008の3D画像をキャプチャする。この実施形態では、歯車ベースの横方向空間バリエータアセンブリは、複数の横方向空間バリエータアセンブリを実装するように例示的に示されている。ユーザ要件に応じて、横方向空間バリエータアセンブリの数を適宜増やすことができることも理解される。したがって、図10に示されているような横方向空間バリエータアセンブリは、好適なトルクおよび電力定格を有する、好ましくはマイクロモータであるアクチュエータ駆動部材1020を備える。以下で説明されるように、アクチュエータ駆動部材1020は、ハウジング1001内に配置構成され、移動可能画像キャプチャ部材1007aおよび1007bの第1の組に接続される。アクチュエータ駆動部材1020は、マイクロモータであり、好ましくは可変速度駆動配置構成を備える。アクチュエータ駆動部材1020は、時計回りおよび反時計回りの方向に回転するようにも備えられる。アクチュエータ駆動部材1020は、図10に示されているように、ハウジング1001内に配置構成される。アクチュエータ駆動部材1020は、デバイス1000の電源に接続され、デジタルプロセッサ1018によって操作される。デジタルプロセッサによって制御されるアクチュエータ駆動部材1020の動作は、作動、ローターの時計回りまたは反時計回りの方向の制御、制御部の一時停止および停止、移動可能画像キャプチャ部材1007aおよび1007bの第1の組に接続されている直線アームの各々の直線移動の選択および調節、ならびにその可変速度の管理を含む。デジタルプロセッサ1018は、本発明の説明されている目的の達成を促すために、移動可能画像キャプチャ部材1007aおよび1007bの第1の組を制御するさらなる機能を備えるようにもプログラムされ得る。ブッシュ、プーリー、またはコネクタを備える第1の回転可能アクチュエータシャフト1021は、アクチュエータ駆動部材1020(駆動部材のローター)に接続され、アクチュエータ駆動部材1020から回転駆動を受けるように配設される。第1の回転可能アクチュエータシャフト1021は、時計回りおよび反時計回りの両方向に回転する。
回転歯車である第1の回転駆動部材1022は、第1の回転可能アクチュエータシャフト1021の末端部に回転可能に接続される。第1の駆動部材1022は、所望のブローチ歯形を備え、回転可能な第1のアクチュエータシャフト1021の垂直軸の周りで回転するように配置構成される。第1の駆動部材1022は、第1の回転可能アクチュエータシャフト1021の移動を往復させ、対応する時計回りと反時計回りの回転方向に回転する。
本発明のさらに別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向に伸長可能な、または移動可能な第1の横方向空間バリエータ1023aは、第1の駆動部材1022のブローチ歯形に対応するブローチ歯形を備え、図10に示されているように、近位端を通して、第1の駆動部材1022と移動可能に係合する。第1の横方向空間バリエータ1023aの構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができ、好ましくはファインピッチを有する。第1の横方向空間バリエータ1023aは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。第1の横方向空間バリエータ1023aは、第1の駆動部材1022のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、第1の駆動部材1022の回転移動は、横方向空間バリエータ1023aの直線移動に変換される。
第1の横方向空間バリエータ1023aの遠位端は、水平軸A−A’に沿って、第1の駆動部材1022から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット1024aを通して第1の移動可能画像キャプチャ部材1007aに一体となるように接続される。第1の横方向空間バリエータ1023aの遠位端は、遠位端がスロット1024aを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
第1の駆動部材1022とかみ合う、第1の横方向空間バリエータ1023aも、縦軸に沿って直線的に移動する。第1の横方向空間バリエータ1023aの直線移動は、第1の駆動部材1022の時計回りおよび反時計回りの移動の結果として、水平軸A−A’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における第1の横方向空間バリエータ1023aは、第1の駆動部材1022のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たく細長い部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、第1の横方向空間バリエータ1023aに対して好適に適合され得る。
本発明のさらに別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向に伸長可能な、または移動可能な第1の横方向空間バリエータ1023bは対応するブローチ歯形を有し、図10に示されているように、近位端を通して、回転歯車である、駆動部材歯車1022と移動可能に係合する。第1の横方向空間バリエータ1023bの構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができ、好ましくはファインピッチを有する。第1の横方向空間バリエータ1023bは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。第1の横方向空間バリエータ1023bは、第1の駆動部材1022のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、第1の駆動部材1022の回転移動は、第1の横方向空間バリエータ1023bの直線移動に変換される。
第1の横方向空間バリエータ1023bの遠位端は、水平軸A−A’に沿って、第1の駆動部材1022から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット1024bを通して第1の移動可能画像キャプチャ部材1007bに一体となるように接続される。第1の横方向空間バリエータ1023bの遠位端は、遠位端がスロット1024bを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
第1の駆動部材1022とかみ合う、第1の横方向空間バリエータ1023bも、縦軸に沿って直線的に移動する。第1の横方向空間バリエータ1022aの直線移動は、第1の駆動部材歯車1022の時計回りおよび反時計回りの移動の結果として、軸A−A’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における第1の横方向空間バリエータ1023bは、第1の駆動部材1022のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たい部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、第1の横方向空間バリエータ1023bに対して好適に適合され得る。第1の横方向空間バリエータ1023aおよび1023bの配置構成は、互いに平行で互いに非軸方向であり、反対方向に移動するように配置構成される。
本発明のさらに別の態様において、第1の駆動部材1022の回転移動は、直線方向および反対方向に、第1の対の横方向移動可能な横方向空間バリエータアセンブリの一部を形成する、横方向空間バリエータ1023aおよび1023bの横方向移動を引き起こす。言い換えると、第1の駆動部材1022の回転は、第1の横方向空間バリエータ1023aおよび1023bの、ハウジング1001からの伸長、またはハウジング1001への引き込みを引き起こすということである。
第1の組の横方向空間バリエータ1023aおよび1023bの構成と似た構成を有する第2の対の横方向空間バリエータアセンブリの一部を形成する、第2の組の横方向空間バリエータ1025aおよび1025bは、第1の横方向空間駆動部1020に接続される。ブッシュ、プーリー、またはコネクタを備える第2の回転可能アクチュエータシャフト1028は、横方向空間駆動部1020(駆動部材のローター)に接続され、横方向空間駆動部1020から回転駆動を受けるように配設される。第2の回転可能アクチュエータシャフト1028は、時計回りおよび反時計回りの両方向に回転する。
回転歯車である第2の駆動部材1027は、第1の回転可能アクチュエータシャフト1028の末端部に回転可能に接続される。第2の駆動部材1027は、所望のブローチ歯形を備え、回転可能な第2のアクチュエータシャフト1028の垂直軸の周りで回転するように配置構成される。第2の駆動部材1027は、第2の回転可能アクチュエータシャフト1028の移動を往復させ、対応する時計回りと反時計回りの回転方向に回転する。
本発明のさらに別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向に伸長可能な、または移動可能な第2の横方向空間バリエータ1025aは、第2の駆動部材1027のブローチ歯形に対応するブローチ歯形を備え、図10に示されているように、近位端を通して、第2の駆動部材1027と移動可能に係合する。第2の横方向空間バリエータ1025aの構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができ、好ましくはファインピッチを有する。第2の横方向空間バリエータ1023bは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。第2の横方向空間バリエータ1025aは、第2の駆動部材1027のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、第2の駆動部材1027の回転移動は、第2の横方向空間バリエータ1025aの直線移動に変換される。
第2の横方向空間バリエータ1025aの遠位端は、水平軸A−A’に沿って、第2の駆動部材1027から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット1029aを通して第2の移動可能画像キャプチャ部材1028aに一体となるように接続される。第2の横方向空間バリエータ1025aの遠位端は、遠位端がスロット1029aを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
第2の駆動部材1027とかみ合う、第2の横方向空間バリエータ1025aも、縦軸に沿って直線的に移動する。第2の横方向空間バリエータ1025aの直線移動は、第2の駆動部材1027の時計回りおよび反時計回りの移動の結果として、軸B−B’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における第2の横方向空間バリエータ1025aは、第2の駆動部材1027のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たく細長い部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、第2の横方向空間バリエータ1025aに対して好適に適合され得る。
本発明のさらに別の態様において、近位端および遠位端を有する横方向に伸長可能な、または移動可能な第2の横方向空間バリエータ1025bは対応するブローチ歯形を有し、図10に示されているように、近位端を通して、第2の駆動部材1027と移動可能に係合する。第2の横方向空間バリエータ1025bの構成は、矩形、丸形、または他の好適な構成とすることができ、好ましくはファインピッチを有する。第2の横方向空間バリエータ1025bは、金属、プラスチック、または好適な合金材料から作ることができる。第2の横方向空間バリエータ1025bは、第2の駆動部材1022のブローチ歯形とかみ合う。この配置構成において、第2の駆動部材1022の回転移動は、第2の横方向空間バリエータ1025bの直線移動に変換される。
第2の横方向空間バリエータ1025bの遠位端は、水平軸B−B’に沿って、第2の回転歯車1027から直線的に横方向に延在するように配置構成され、スロット1029bを通して第2の移動可能画像キャプチャ部材1028bに一体となるように接続される。第2の横方向空間バリエータ1025bの遠位端は、遠位端がスロット1029bを通り、内側で係止することができるように好適なプロフィールを備える。係止配置構成は、圧入、ねじ込み、ラチェット、または他の好適な係止手段のうちの1つとすることができる。
第2の駆動部材1027とかみ合う、第2の横方向空間バリエータ1025bも、縦軸に沿って直線的に移動する。第2の横方向空間バリエータ1027bの直線移動は、第2の回転歯車1027の時計回りおよび反時計回りの移動の結果として、軸B−B’に沿って、前の方向と後の方向をとる。
この態様における第2の横方向空間バリエータ1025bは、第2の駆動部材1027のブローチ歯形と一致する対応するブローチ歯形を有する、平たい部材として例示されている。円筒形または丸形のプロフィールを含む他の好適なプロフィールは、第2の横方向空間バリエータ1025bに対して好適に適合され得る。
このようにして、同一の往復する第2の横方向空間バリエータ1025bは、近位端が第2の回転歯車1027に接続され、遠位端がスロット1029bを通して第2の移動可能画像キャプチャ部材1028bに接続された状態で配置構成される。第2の横方向空間バリエータ1025aおよび1025bの配置構成は、互いに平行で互いに非軸方向であり、反対方向に移動するように配置構成される。
本発明のさらに別の態様において、第2の駆動部材1027の回転移動は、第2の横方向空間バリエータ1025aおよび1025bの、直線的な対向する方向への横方向移動を引き起こす。言い換えると、第2の駆動部材1027の回転は、第2の横方向空間バリエータ1025aおよび1025bの、ハウジング1001からの伸長、またはハウジング1001への引き込みを引き起こすということである。第1および第2の横方向空間バリエータの伸長を変えることによって、第1および第2の画像キャプチャ部材のレンズアセンブリ間の隙間距離を変化させ、所望の空間距離が得られた後、移動可能画像キャプチャ部材の第1および第2の組は、様々な輻輳角で対象物体または被写体1008に輻輳するように調整され、増強奥行き角度で対象被写体1008の左右の3D画像をキャプチャするように係止される。
第1および第2の組の横方向空間バリエータならびに移動可能画像キャプチャ部材の前述の移動は、デジタルプロセッサ1018によって調節され、制御され、データおよびコマンドチャネル1019を通じて実行される。
デバイス1000のハウジング1001内の平行な対角線上の位置に、移動可能画像キャプチャ部材1007a、1007b、1028a、1028bの複数の配置構成を使用することによって、移動可能画像キャプチャ部材間の横方向変位だけでなくその垂直方向変位も生じる。移動可能画像キャプチャ部材1007a、1007b、1029a、1029bの数を適宜増やすことも、そのような必要があれば可能である。
本発明のさらに別の態様において、移動可能画像キャプチャ部材1007a、1007b、1029a、1029bは、好ましくは広角レンズを備え、対象被写体のパノラマ画像をキャプチャするために使用することもできる。
移動可能画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置を使用して、デバイスの本体部(ハウジング)を傾けることなく、図11に示されているように、様々な垂直レベルで、動いている対象被写体T1〜T5の移動画像をキャプチャすることも本発明の一態様である。装置は、図11に示されているようにカメラをひっくり返したり後ろ向きにしたりすることなく、装置の背部に存在する動いている対象被写体S1〜S5をキャプチャするためにも使用され得る。移動可能画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置は、画像キャプチャ部材が360度回転して画像キャプチャすることができるため、装置の向きを変えることに頼ることなく、装置の前側および後側の両方から様々な垂直レベルで、動いている対象被写体T1〜T5の移動画像をキャプチャすることができる。本発明の実施形態は、スチルモードおよびビデオモードで写真を撮っている間の、水平および垂直平面内の、移動可能画像キャプチャ部材の「見上げる」、「見下ろす」、およびサイクロトーションまたはサイクロローテーションの特徴を例示している。
本発明のデバイスのサイクロトーションまたはサイクロローテーションの態様は、図12a、図12b、および図12cを参照することによってさらに例示される。カメラ装置を備えるデバイスが操作されるときには必ず、通常、軸「A−A’」は移動可能キャプチャ部材の初期軸となり、これらは図12aに示されているように水平線に対する垂直子午線「V−V’」にある。言い換えると、この配置構成では、移動可能画像キャプチャ部材の傾斜は観察されないということである。しかし、カメラ装置の本体部またはハウジングが傾けられた場合、図12bに示されているように、軸「A−A’」は軸「2−A2’」にシフトし、これら2つの軸の間の傾斜角はθである。この態様では、傾きは、時計回りの方向であるとして例示されている。それに加えて、θの傾斜角度を成すこともまた、結果として、左右の画像キャプチャ部材の垂直変位を引き起こすが、それは、画像キャプチャ部材が図12aに示されているように水平軸「H−H’」に平行でないからである。言い換えると、画像キャプチャ部材によってこの位置で画像がキャプチャされる場合、視野は垂直に変位し、左右のビューの融合が妨げられる。画像キャプチャ部材の傾斜をオフセットするために、本発明のデバイスでは、デジタルプロセッサを通じて水平レベルインジケータから傾斜角を測定し、左右両方の画像キャプチャ部材に対するサイクロローテーションを時計回りの方向に、角度θをオフセットし、移動可能画像キャプチャ部材を水平軸「H−H’」に平行な軸に戻し、垂直子午線「V−V’」を維持するような望ましい角度になるまで行う。同様に、デバイスの傾斜が時計回りの方向に生じる場合、画像キャプチャ部材は、変位した角度θをオフセットするため反時計回りの方向のサイクロローテーションを生じるように向けられる。傾斜角θが補正された後、画像キャプチャ部材の移動可能垂直ステムの長さは、図12cに示されているように、下向きの傾きが生じた場合には片側で大きくし、上向きの傾きが生じた場合には垂直ステムの長さを小さくすることによって適切に調整される。このようにして、デバイスの本体部が平行でない場合であっても画像キャプチャ部材が水平軸「H−H’」に平行に保持されるだけでなく、左右の画像キャプチャ部材は左右の画像の融合を妨げることなく左右の3D空間画像のキャプチャを可能にするように同じレベルに保持される。
本発明の移動可能画像キャプチャ部材を備えるマルチプレーンカメラ装置はサイクロローテーション機能を実行し、これにより、移動可能画像キャプチャ部材は、常に、デバイスが傾けられていても、実質的に水平線に対する垂直子午線にある。
本発明のさらなる態様において、図13に示されているように、本発明のマルチプレーン装置のデバイスを使用することによる3D不可視性を有する三角形の消去について説明することにする。移動可能画像キャプチャ部材は、水平軸A−A’に沿って360度個別に移動し、所望の複数の平面内で向き付けられ、図13に示されているようなデバイスのハウジングから遠い、また近い様々な距離のところに位置する対象被写体の3D画像をキャプチャするように構成される。言い換えると、これは実質的にデバイスにより近い位置にある対象被写体の3D画像をキャプチャするために、図13に示されているように、反対方向に直線的に遠ざかり、また互いに振り返ることもでき、したがって、デバイスのマルチプレーン画像キャプチャ機能を保持しながら3D不可視性を有する三角形を消去する、左右の移動可能画像キャプチャ部材である。
本発明のさらに別の態様において、図14に示されているように、本発明のマルチプレーンカメラ装置を使用することによる、対象被写体の奥行き角度の変更に関する、本発明の実施形態が開示される。左右の移動可能画像キャプチャ部材の間の横方向離隔を変えることによって奥行き角度の変化または変更を行う。たとえば、図14に示されているように、左右の移動可能画像キャプチャ部材の間の隙間距離が小さい場合、対象被写体の得られる対応する奥行き角度も小さい(d1度)。奥行き角度(d2度およびd3度)は、移動可能画像キャプチャ部材が横方向にさらに変位されると変更されるか、または高められる。したがって、左右の移動可能画像キャプチャ部材の間の隙間距離を変化させることによって、対象被写体の奥行き角度または3D角度を適宜変更できる。
本発明の主題は、カメラ、デスクトップ、ラップトップ、タブレット、ファブレット、およびスマートフォンなどの通信デバイスなどのデバイスに適宜適合され得る。
本発明のデバイスのマルチプレーンカメラ装置の機能的態様について説明することにする。本発明のデバイスを取り扱うユーザは、デバイスの電源を入れて、デバイスのインストールされている自動コントロールを作動させ、デジタルプロセッサと連動してルーチンイニシエータ機能を実行する。次いで、ユーザが対象被写体を選択すると、対応する左右の画像が左右の目を通して画像ビューイング画面を有する調整可能画像ビューイング部材を通じて独立して見られる。対象被写体の左右の画像の相違は、ユーザの脳によって同時に知覚されたときに、対象被写体の奥行き知覚をもたらす。しかし、ユーザがアイピース複合体を通して対象被写体の3D画像を経験するときに、対象被写体の奥行き知覚および奥行き角度は、ユーザの目の間の瞳孔間距離に対応する左右の画像ビューイング部材の横方向変位が最小であるため制限される。この文脈において、対象被写体の奥行き角度という用語は、対象被写体の画像をキャプチャした時点における、左右の画像ビューイング部材への対象被写体によって定められる角度を指すことは理解される。
ユーザは、焦点を合わせた対象被写体の増強奥行き知覚および増強奥行き角度を得るためにデバイスのアクチュエータ駆動部材を作動させ、横方向空間バリエータアセンブリを駆動して、カメラレセプタクル内に配置構成されている左右の移動可能画像キャプチャ部材を水平軸A−A’に沿って直線的反対方向にハウジングから遠ざかるように変位させる。画像キャプチャ部材の変位により、左右の画像キャプチャ部材の間のICDが変化し、これにより、ユーザの左右の視野の間の距離が増大する。したがって、左右の画像キャプチャ部材は、デバイスから一定距離のところに位置する、所定の固定された、または移動可能な対象被写体に対して、様々な奥行き角度が得られるようにデバイスのハウジングから遠ざかるように向き付けられる。
次に、変更可能な輻輳角で、対象被写体の様々な外観(左または右の外観)を対象として、見上げる、見下ろす、ロールする移動操作を実行するために、画像キャプチャ部材の1つが、画像キャプチャ部材の対応する横断アクチュエータアセンブリを駆動することによって所望の複数の平面内で向き付けられる。画像キャプチャ部材のこれらの多平面内垂直およびロール移動は、デバイス内に組み込まれているユーザコントロールを通じてユーザによって制御されるか、またはデバイスのデジタルプロセッサによってロードされ、実行されるソフトウェアを通じて自動的に実行され得る。
所望の画像キャプチャ部材が対象被写体にロックオンされた後、対象被写体を認識するようにプログラムされている、デバイスのオートフォーカスメカニズムが、他の画像キャプチャ部材に、往復機能を実行して対象被写体にロックオンする補完的な命令を送る。デジタルプロセッサは、画像キャプチャ部材の垂直および水平向き付けおよびそのサイクロローテーションを使用することによって、それぞれの画像キャプチャ部材を選択された対象被写体に向き付けしロックオンする命令を監視し、追跡し、実行するようにもプログラムされる。両方の画像キャプチャ部材が対象被写体にロックオンした後、光学系ハウジング内に備えられているような一組の目盛り付きレンズを使用することで、ユーザが対象被写体の必要な所望の奥行き角度を得るアクションを実行すると、ユーザはアイピース複合体を通して直接的に、または偏光3Dビジョングラスを通してデバイスの表示ユニット上で、増強奥行き知覚により対象被写体の三次元(3D)空間画像を見て経験する位置に置かれていることになる。
デバイスは特定のサイクロローテーション機能も実行し、これにより、移動可能画像キャプチャ部材は常に実質的に水平線に対する垂直子午線にあり、カメラ装置のハウジングが水平軸から傾いて離れると、時計回りおよび反時計回りの方向にサイクロローテーションを生じる。
前記の実施形態において、画像キャプチャ部材は、デバイスの前に位置する画像をキャプチャするために使用される。移動可能画像キャプチャ部材を有する本発明のデバイスは、ユーザがデバイスを後ろ向きにしたり、デバイスを後ろにずらしたりすることすらなく、ユーザの背後に位置する対象被写体の3D画像をキャプチャすることができる。
移動可能画像キャプチャ部材は、デバイス(デバイスのハウジング)を回転させることなく、画像キャプチャ部材を水平方向に360度まで回転させることによって対象被写体のパノラマ画像キャプチャするためにも使用され得る。
本発明のデバイスは、複数の平面において様々な輻輳角で画像キャプチャする監視カメラとしても使用することができる。
本発明の特徴は、前記の例示的な実施形態を参照しつつ説明されている。しかし、この説明は、制限する意味で解釈されることを意図されていない。例示的な実施形態、さらには本発明の他の実施形態の様々な修正形態は、当業者には明白であり、本発明が以下の請求項の範囲内にあるとみなされる。
200 コンピューティングおよび通信デバイス
201 ハウジング
202 前面パネル
203 電子表示ユニット
204 背面カバー
205a、205b、205c、205d カメラレセプタクル
206a、206b 調整可能なアイピース複合体(左・右のアイピース複合体)
207a、207b 左および右の画像キャプチャ部材
208 対象被写体
208a ピッチ駆動部材
209a ヨー駆動部材
210a ロール駆動部材
211a 移動可能ピッチシャフト
212a 移動可能台座
213a ジョイントまたはカプラ
214a 移動可能および回転可能垂直ステム
215a 光学系ハウジング
216a レンズアセンブリ
217a、217b 内蔵画像ビューイング画面
217c、217d 電子ビームスプリッタ
218 デジタルプロセッサ
219 データおよびコマンドチャネル
222a 有向矢印
300 デバイス
301 ハウジング
303 表示ユニット
306a、306b アイピース複合体
307a、307b 移動可能画像キャプチャ部材
308 対象被写体
318 デジタルプロセッサ
319 データおよびコマンドチャネル
320 アクチュエータ駆動部材
321 回転可能アクチュエータシャフト
322 回転駆動部材
323a 横方向伸長可能または移動可能横方向空間バリエータ
323b 横方向伸長可能または移動可能横方向空間バリエータ
324a、324b スロット
400 デバイス
401 ハウジング
403 表示ユニット
406a、406b アイピース複合体
407a、407b 移動可能画像キャプチャ部材
408 対象被写体
417a、417d ビームスプリッタ
418 デジタルプロセッサ
419 データおよびコマンドチャネル
420 アクチュエータ駆動部材
421 回転可能アクチュエータシャフト
422 回転駆動部材
423a、423b ピン
424a、424b 横方向空間バリエータ
425a、425b 目
500 デバイス
501 ハウジング
507a、507b 移動可能画像キャプチャ部材
508 対象被写体
517c、517d ビームスプリッタ
518 デジタルプロセッサ
519 データおよびコマンドチャネル
520 電源スイッチング回路
521a、521b エンクロージャ
522a、522b 付勢部材
523a、523b 移動可能なピストン
524a、524b 横方向空間バリエータ
600 デバイス
603 表示ユニット
605a、605b カメラレセプタクル
606a、606b アイピース複合体
607a、607b 移動可能画像キャプチャ部材
608 対象被写体
617a 横方向空間バリエータ
617a 直線空間バリエータ
617c、617d ビームスプリッタ
618 デジタルプロセッサ
619 データおよびコマンドチャネル
620 スイッチング回路
621a、621b 円筒形コア
622a、622b コイル巻き線
623a 固定磁石
623a、623b 横方向空間バリエータ
624a、624b 可動磁石
625a、625b スロット
700 デバイス
703 表示ユニット
706a、706b アイピース複合体
707a、707b 移動可能画像キャプチャ部材
708 対象被写体
717c、717d ビームスプリッタ
718 デジタルプロセッサ
719 データおよびコマンドチャネル
720 スイッチング回路
721a、721b 横方向空間バリエータ
722a、722b ナット
723a、723a スロット
723a、723b 振動圧電セラミック素子
724a、724b 横方向空間バリエータ
800 デバイス
803 表示ユニット
805a、805b カメラレセプタクル
806a、806b アイピース複合体
807a、807b 移動可能画像キャプチャ部材
808 対象被写体
817a、817b 横方向空間バリエータ
817c、817d ビームスプリッタ
818 デジタルプロセッサ
819 データおよびコマンドチャネル
820 スイッチング回路
821a、821b 円筒形コア
822a、822b コイル巻き線
823a 固定磁石
823a、823b 横方向空間バリエータ
824a、824b 可動磁石
825a、825b スロット
826 アダプタ
900 デバイス
907a、907b 移動可能画像キャプチャ部材
908 対象被写体
1000 デバイス
1001 ハウジング
1007a、1007b 移動可能画像キャプチャ部材
1008 対象被写体
1018 デジタルプロセッサ
1019 データおよびコマンドチャネル
1020 アクチュエータ駆動部材
1020 第1の横方向空間駆動部
1021 第1の回転可能アクチュエータシャフト
1022 第1の回転駆動部材
1022a、1023a、1023b 第1の横方向空間バリエータ
1024a、1024b スロット
1025a、1025b 第2の組の横方向空間バリエータ
1027 第2の駆動部材
1027a 第2の横方向空間バリエータ
1028 第2の回転可能アクチュエータシャフト
1028a、1028b 第2の移動可能画像キャプチャ部材
1029a、1029b スロット

Claims (20)

  1. マルチプレーンカメラ装置(200;300)であって、
    a)軸(A−A’)に沿って、好ましくは装置ハウジング(201;301)の末端部に配設された、少なくとも一対のカメラレセプタクル(205a、205b;305a、305b)と、
    b)少なくとも一対の移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)であって、前記一対のまたは各々の対は、一定の距離を介在させて前記それぞれのカメラレセプタクル(205a、205b;305a、305b)内に配設され、前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は可変奥行き角度で少なくとも対象被写体(208;308)の3D空間画像キャプチャするために水平および垂直平面内で向き付けられ、サイクロローテーションを生じるように構成される、少なくとも一対の移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)と、
    c)画像ビューイング画面(217a、217b;317a、317b)を備える一対の調整可能なアイピース複合体(206a、206b;307a、307b)であって、前記対象被写体(208;308)の前記キャプチャされた3D空間ビューを前記画像ビューイング画面(217a、217b;317a、317b)上にレンダリングするために画像ビューイング画面(217a、217b;317a、317b)が前記ハウジング(201;301)上に装着され、前記一対の移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)に動作可能に接続されている、一対の調整可能なアイピース複合体(206a、206b;307a、307b)と、
    d)前記対象被写体(208;308)の3D空間画像を表示するために、前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)に動作可能に接続されている、前記ハウジングの表示ユニット(203;303)とを備えるマルチプレーンカメラ装置(200;300)。
  2. a)第1の軸(A−A’)および第2の軸(B−B’)に沿って、好ましくは前記装置ハウジング(201;301)の末端部に配設されている複数の前記カメラレセプタクル、特に二対のカメラレセプタクル(205a、205b、305a、305b)と、
    b)前記少なくとも1つの対象被写体(208;308)の3D空間画像をキャプチャするためにそれぞれのカメラレセプタクル(205a、205b;305a、305b)内に各々配設されている複数の前記移動可能画像キャプチャ部材、特に二対の移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)であって、前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は、可変奥行き角度で少なくとも1つの対象被写体(208;308)の3D空間画像をキャプチャするために、水平および垂直面内で向き付けし、サイクロローテーションを生じるように構成されている複数の前記移動可能画像キャプチャ部材、特に二対の移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)と、を備える請求項1に記載のカメラ装置(200;300)。
  3. 前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は、
    a)移動可能な台座(212a)に動作可能に接続されたピッチ駆動部材(208a)と、
    b)前記移動可能な台座に動作可能に接続された、回転可能な垂直ステム(214a)を備えるヨー駆動部材(209a)と、
    c)前記垂直ステムに動作可能に接続されたサイクロローテーション駆動部材(210a)と、
    d)前記垂直ステムに動作可能に接続された光学系ハウジング(215a)と、を備える請求項1または2に記載のカメラ装置(200;300)。
  4. 前記回転可能な垂直ステム(214a)の高さは、可変である請求項3に記載のカメラ装置(200;300)。
  5. レンズアセンブリ(216a)が、前記光学系ハウジング(215a)内に配置構成される請求項3に記載のカメラ装置(200;300)。
  6. 前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b)は、ピッチおよびヨー向き付けおよびサイクロローテーション移動を実行するための単一の駆動部材を備える請求項1から5のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
  7. 前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は、水平平面に沿って0〜360度、垂直平面内で約120度に向き付けて、前記画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)の間の不可視性を有する3D三角形を消去するように構成される請求項1から6のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
  8. 前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は、時計回りおよび反時計回りの方向にサイクロローテーションを生じるように構成される請求項1から7のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
  9. 前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b;307a、307b)は、実質的に水平線に対する垂直子午線に配置構成されるように構成され、前記装置ハウジング(201;301)は水平軸に対して平行であり、または非平行である請求項1から8のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
  10. 前記軸または前記第1の軸(A−A’)に沿って配設されかつ前記移動可能画像キャプチャ部材(307a、307b)に動作可能に接続されている少なくとも一対の横方向空間バリエータ(323a、323b)を備え、前記横方向空間バリエータは、前記移動可能画像キャプチャ部材(307a、307b)の間の隙間距離を変化させるように構成される請求項1から9のいずれか一項に記載のカメラ装置(300)。
  11. 前記第1および第2の軸(A−A’、B−B’)に沿って配設されかつ前記移動可能画像キャプチャ部材(1007a、1007b;1028a、1028b)に動作可能に接続されている複数の横方向空間バリエータ(1023a、1023b、1025a、1025b)を備え、前記横方向空間バリエータは、前記移動可能画像キャプチャ部材(1007a、1007b;1028a、1028b)の間の隙間距離を変化させるように構成される請求項2および10に記載の装置(1000)。
  12. 前記横方向空間バリエータ(323a、323b)は、前記軸または前記第1の軸(A−A’)に沿って前記移動可能画像キャプチャ部材(307a、307b)を伸長するか、または引き込むように配設される請求項10に記載のカメラ装置(300)。
  13. 前記複数の横方向空間バリエータ(1023a、1023b、1025a、1025b)は、前記第1および第2の軸(A−A’、B−B’)に沿って、前記移動可能画像キャプチャ部材(1007a、1007b、1028a、1028b)を伸長するか、または引き込むように配設される請求項11に記載のカメラ装置(1000)。
  14. 前記横方向空間バリエータ(323a、323b)は、回転駆動部材(322)およびアクチュエータ駆動部材(320)に動作可能に接続されている、横方向移動可能な直線歯車を備える請求項10から13のいずれか一項に記載の装置(300)。
  15. 前記横方向空間バリエータ(424a、424b)は、回転可能円板部材(422)およびアクチュエータ駆動部材(420)に動作可能に接続されている、横方向移動可能な直線ステムを備える請求項10から13のいずれか一項に記載のカメラ装置(400)。
  16. 前記横方向空間バリエータ(524a、524b)は、シリンダ(521a、521b)ならびに移動可能ピストン(523a、523b)およびアクチュエータ駆動部材(520)に動作可能に接続されている、横方向移動可能な直線ステムを備える請求項10から13のいずれか一項に記載のカメラ装置(500)。
  17. 前記横方向空間バリエータ(617a、617b)は、可動磁石(624a、624b)を備えるコイル巻き線(622a、622b)を有するコア(621a、621b)およびアクチュエータ駆動部材(620)に動作可能に接続されている、横方向移動可能な磁気ステムを備える請求項10から13のいずれか一項に記載のカメラ装置(600)。
  18. 前記横方向空間バリエータ(721a、721b)は、ナット(722a、722b)ならびに横方向空間バリエータのネジおよびアクチュエータ駆動部材(720)に動作可能に接続されている、横方向移動可能なネジ山付きステムを備える請求項10から13のいずれか一項に記載のカメラ装置(700)。
  19. 前記横方向空間バリエータ(323a、323b)および/または前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b)は、アダプタを通して、前記ハウジング(201)に非一体的に接続される請求項1から18のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
  20. 前記対象被写体(208)の3D画像をキャプチャするために、前記移動可能画像キャプチャ部材(207a、207b)の所望の個別の対の独立した選択を可能にするための手段を備える請求項1から19のいずれか一項に記載のカメラ装置(200;300)。
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