JP4020911B2 - 3次元撮影装置 - Google Patents
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Description
松山、久野、井宮,"コンピュータービジョン:技術評論と将来展望",新技術コミニュケーションズ,(1998)
複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域内に存在する所定の被写体を、単一の撮影光学系を有し且つ当該複数視点から撮影する被写体像を撮像素子に結像する撮影手段と、撮影時に前記所定の被写体を含む領域にパターンを投影する投影手段とを有する3次元撮影装置であって、
輻輳角が可変であり且つ前記撮影光学系に前記複数視点から前記所定の被写体を見た像を導く為の少なくとも2つのミラー手段と、
前記撮影手段の画角と前記複数視点の相対位置と前記複数視点からの輻輳角と前記重畳領域との対応関係を示し、重畳画角を決定する為のテーブルと、
前記重畳画角に基づいて、前記投影手段の投影画角を決定する投影画角調整手段と、
を有し、
前記重畳領域は、前記ミラー手段の輻輳角を変えることによって制御されることを特徴とする。
まず、本発明の第1の実施の形態として、重畳領域をパターン投影する例について説明する。
この撮影装置3は、既知のデジタルスチルカメラと同様の構成であるレリーズボタン8、撮影レンズ9、撮影画角調整装置10、撮影絞り調整装置11、撮影フォーカス調整装置12、撮影シャッタ調整装置13、撮像素子14、感度調整装置15、画像処理装置16、画像記憶装置17、測光装置34、及び露出・フォーカス制御装置35を備えている。
即ち、前記撮影装置3のレリーズボタン8がユーザによって押されると、露出・フォーカス制御装置35は、測光装置34から輝度情報を読込み、その輝度情報に基づいて、撮影シャッタ調整装置13に対し、被写体2が前記照明装置4及び投影装置6の照明及び投影を受けないと暗く写るようなシャッタ速度に設定する。この操作により、定常光による露出のみでは、被写体2の露光量が不足する。
即ち、省エネルギー化により、一般にフラッシュに用いられるコンデンサの容量に余裕ができるため、連写性能が向上し、ステレオテクスチャ照明像、ステレオパターン投影像の撮影間隔が短くなり、動体への追従性が向上し、カメラブレの影響が減少する。
例えば、ステレオアダプタ7を用いて複数視点からの画像を撮影しているが、これを複数のカメラで行っても良い。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。
ステレオアダプタ7を用いた3次元撮影装置1において、撮影レンズ9の画角調整により、撮影レンズ9が広角端画角θwのときは、ステレオ画像の重畳画角θowは図1の(C)に示すようになり、そのときの重畳領域36が3次元再構成を行う領域となる。また、撮影レンズ9が望遠端画角θtのときは、ステレオ画像の重畳画角θotは図8の(A)に示すようになり、そのときの重畳領域36が3次元再構成を行う領域になる。ここで、投影装置6の投影レンズ28は、投影画角θLを持ち、
θot+α<θL<θow+β
α、β<<θ
を画角調整範囲として持つズームレンズ、バリフォーカルレンズ、あるいは焦点距離切り換えレンズである。前記α、βは、レンズの個体差などを吸収するための予備角度である。図1の(C)及び図8の(A)では、受光ミラー22や偏向ミラー23の角度を固定にしているため、前記望遠端画角θtは前記広角端画角θwとほぼ一致している。
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第6の実施の形態を説明する。
次に、本発明の第7の実施の形態を説明する。
一般撮影時には、撮影装置3にはステレオアダプタ7は装着されておらず、撮影レンズ9の画角に照明の照射角を合わせるために、外付け照明装置38、一般には、外付けストロボ、外付けフラッシュと呼ばれるものに対して、照射角情報や、シンクロ信号、露出情報などを外付け照明接続装置39を用いて通信してやり取りをするようになっている。
前記の具体的実施の形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(1)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第1、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(1)に記載の3次元撮影装置によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(2)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(2)に記載の3次元撮影装置によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記撮影手段で撮影した撮影画像を利用して、被写体像の3次元再構成をする3次元再構成手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記3次元再構成手段が測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(3)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第3、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(3)に記載の3次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記照明手段が備える光学系の照射角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定されていることを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(4)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(4)に記載の3次元撮影装置によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角と前記照明手段が備える光学系の照射角とは、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影及び前記領域を照明するように設定されていることを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(5)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(5)に記載の3次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
(対応する実施の形態)
(6)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第1、第2、第3、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(6)に記載の3次元撮影装置によれば、ステレオアダプタを装着することによって、単一の撮影光学系しか有しないカメラでも、複数視点から撮影する撮影手段として使用できるようになるので、カメラを所有しているユーザに安価に3次元撮影装置を提供できる。
(対応する実施の形態)
(7)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第4の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(7)に記載の3次元撮影装置によれば、重畳領域に応じてパターンの投影画角変更が行われるので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記投影画角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする(7)に記載の3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(8)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(8)に記載の3次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり投影画角に伴って、前記投影光源調整装置が投影装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に投影されることはない。このため、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする(7)に記載の3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(9)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第4の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(9)に記載の3次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しにパターンの投影画角を設定調整できる。
(対応する実施の形態)
(10)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第4の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(10)に記載の3次元撮影装置によれば、照明の照射角を重畳領域に応じて設定調整するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記照射角設定調整手段で設定調整された照射角に応じて前記照明手段が照明するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする(10)に記載の3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(11)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(11)に記載の3次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり照射角に伴って、前記照明光源調整装置が照明装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に照明されることはない。このため、小型化を実現した上に、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
前記照射角設定調整手段が前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記照射角を設定調整することを特徴とする(10)に記載の3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(12)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第4の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(12)に記載の3次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しに照明の照射角を設定調整できる。
前記パターンの投影画角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に前記パターンを投影するように設定することを特徴とする3次元撮影方法。
(対応する実施の形態)
(13)に記載の3次元撮影方法に関する実施の形態は、第1、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(13)に記載の3次元撮影方法によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記パターンの投影画角を、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする3次元撮影方法。
(対応する実施の形態)
(14)に記載の3次元撮影方法に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(14)に記載の3次元撮影方法によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記パターンの投影画角を、前記3次元再構成を行う測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする3次元撮影方法。
(対応する実施の形態)
(15)に記載の3次元撮影方法に関する実施の形態は、第3、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(15)に記載の3次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記被写体を照明する照明の照射角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定することを特徴とする3次元撮影方法。
(対応する実施の形態)
(16)に記載の3次元撮影方法に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(16)に記載の3次元撮影方法によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
前記パターンの投影画角と前記照明の照射角とを、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するまたは前記領域を照明するように設定することを特徴とする3次元撮影方法。
(対応する実施の形態)
(17)に記載の3次元撮影方法に関する実施の形態は、第2、第4、第5の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(17)に記載の3次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記投影手段は、
前記第1の視点からの視野範囲を挟む第1及び第2の境界線の内、前記第2の視点に近い側の境界線を第2の境界線とし、
前記第2の視点からの視野範囲を挟む第3及び第4の境界線の内、前記第1の視点に近い側の境界線を第3の境界線とし、且つ、
前記第2の境界線と前記第3の境界線との交点を交点Pとしたとき、
前記交点Pを頂点として前記第2の境界線と前記第3の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Pより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
(対応する実施の形態)
(18)に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第6の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(18)に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、当該ステレオアダプタが備える投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記照明手段は、
前記第1の視点からの視野範囲を挟む第1及び第2の境界線の内、前記第2の視点に近い側の境界線を第2の境界線とし、
前記第2の視点からの視野範囲を挟む第3及び第4の境界線の内、前記第1の視点に近い側の境界線を第3の境界線とし、且つ、
前記第2の境界線と前記第3の境界線との交点を交点Pとしたとき、
前記交点Pを頂点として前記第2の境界線と前記第3の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Pより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
(対応する実施の形態)
(19)に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第6の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(19)に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、当該ステレオアダプタが備える照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記投影手段は、
前記第1の視点からの視野範囲を挟む第1及び第2の境界線の内、前記第2の視点に近い側の境界線を第2の境界線とし、
前記第2の視点からの視野範囲を挟む第3及び第4の境界線の内、前記第1の視点に近い側の境界線を第3の境界線とし、且つ、
前記第2の境界線と前記第3の境界線との交点を交点Pとしたとき、
前記交点Pを頂点として前記第2の境界線と前記第3の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Pより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(20)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第6の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(20)に記載の3次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、3次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備する3次元撮影装置であり、
前記照明手段は、
前記第1の視点からの視野範囲を挟む第1及び第2の境界線の内、前記第2の視点に近い側の境界線を第2の境界線とし、
前記第2の視点からの視野範囲を挟む第3及び第4の境界線の内、前記第1の視点に近い側の境界線を第3の境界線とし、且つ、
前記第2の境界線と前記第3の境界線との交点を交点Pとしたとき、
前記交点Pを頂点として前記第2の境界線と前記第3の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Pより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とする3次元撮影装置。
(対応する実施の形態)
(21)に記載の3次元撮影装置に関する実施の形態は、第6の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(21)に記載の3次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、3次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
撮影時に被写体にパターンを投影する投影手段と撮影時に被写体を照明する照明手段との少なくとも一方と、
接続した前記撮影装置からその撮影装置の撮影画角に基づいた照明の照射角情報を受信可能とする接続部と、
前記接続部で受信した前記照射角情報を、前記光路分割光学系の特性に合わせて、前記投影手段の投影画角または前記照明手段の照射角を制御する照射角指示値変更装置と、
を具備することを特徴とするステレオアダプタ。
(対応する実施の形態)
(22)に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第7の実施の形態が対応する。
(作用効果)
(22)に記載のステレオアダプタによれば、ステレオアダプタ装着時には撮影空間が変化するが、適切な領域に投影画角や照明の照射角を設定することで、省エネルギー化が図れる。また、撮影装置に大幅な変更を加えることなく、投影画角や照明の照射角を調整できる。
Claims (1)
- 複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域内に存在する所定の被写体を、単一の撮影光学系を有し且つ当該複数視点から撮影する被写体像を撮像素子に結像する撮影手段と、撮影時に前記所定の被写体を含む領域にパターンを投影する投影手段とを有する3次元撮影装置であって、
輻輳角が可変であり且つ前記撮影光学系に前記複数視点から前記所定の被写体を見た像を導く為の少なくとも2つのミラー手段と、
前記撮影手段の画角と前記複数視点の相対位置と前記複数視点からの輻輳角と前記重畳領域との対応関係を示し、重畳画角を決定する為のテーブルと、
前記重畳画角に基づいて、前記投影手段の投影画角を決定する投影画角調整手段と、
を有し、
前記重畳領域は、前記ミラー手段の輻輳角を変えることによって制御されることを特徴とする3次元撮影装置。
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