JP4208351B2 - 撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右の視差画像を撮影する撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、この種のビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像装置で撮影された画像を表示するため、種々の立体映像表示装置が提案されている。従来より、左右の視差画像をモニタに表示し、それを観察者が液晶シャッタメガネをかけて観察する立体映像表示装置では、液晶シャッタメガネの左右の液晶の状態を映像信号と同期させることで、モニタ上に右眼用の映像と左眼用の映像が交互に表示されても、観察者にとっては、常に右眼には右眼用の映像が、左眼には左眼用の映像が観察され、奥行きのある映像が観察される。すなわち、モニタに右眼用の映像が表示されている間は、右の液晶が透過、左の液晶が非透過の状態になり、一方、モニタに左眼用の映像が表示されている間は、右眼用の液晶が非透過、左眼用の液晶が透過の状態となる。
【0003】
また、近年、頭部搭載型やメガネ型のディスプレイ、いわゆるヘッドマウントディスプレイが開発されており、これらのディスプレイでも、同様に、右眼用の画像は右眼に、左眼用の画像は左眼に選択的に映像を表示させることで、奥行きのある立体映像を観察することが可能である。
【0004】
また、液晶ディスプレイに、所定ピッチのレンチキュラシートや、開口部と非開口部を所定のパターンで形成したマスクを組み合わせることで液晶ディスプレイからの光に指向性を与え、この指向性と液晶ディスプレイに表示させる映像パターンとをマッチさせることで、右眼には右眼用の映像が、また、左眼には左眼用の映像が観察され、観察者には奥行きのある映像が観察される。
【0005】
従来、これらの表示画像は2本のレンズを有している2眼式のカメラによって撮影されることが、一般的であった。また、2本のレンズを必要としないカメラも提案されている(特公平8−27499号公報、立体テレビジョン用撮影装置)。このカメラは、2枚の液晶シャッタと全反射ミラーとハーフミラーを有することで、1本のレンズを通して左右の視差画像を交互に撮像するものである。
【0006】
また、2眼式のカメラでは、左右の映像を時分割で取り込むレンズについては、左右の画像の視差を撮影時に調整すること、いわゆる輻輳調整が必要であるが、従来では、手動で行われることが一般的であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の2眼式カメラは、各レンズ毎に右眼用の映像と左眼用の映像を撮影しているので、レンズの製造誤差などによる性能の差、例えば倍率、光軸のずれ、色味、明るさ、ディストーション、像面の倒れなどの性能の差が、2本のレンズの間で生じると、立体映像を観察する際、疲れを感じたり、融像できなかったりするので、両方のレンズの性能を合わせ込むために、部品精度を高くする必要が生じたり、部品精度だけで性能が出ない場合、調整が必要になり、さらに性能の差を吸収するために画像の電気的な補正など、特別な手段を講じたりする必要があった。
【0008】
また、ズームレンズの場合、ズーミング時にこれらの性能を合わせ込んだ状態で左右2本のレンズの変倍動作を連動する必要があり、コストが高く、製造に手間もかかり、量産性に乏しいものであった。
【0009】
さらに、2眼式カメラで撮影した映像を観察するためには、そのままでは2台のモニタが必要になり、実用性に乏しいものであった。また、これらの2つの映像を記録する場合、2つの映像信号を同期させた状態で記録することが必要となり、このための特別な記録装置を必要とした。
【0010】
また、これを避けるために、2つの映像信号を1つの映像信号に変換することが考えられているが、このためには、左右の視差画像を交互に表示、記録するための特別なコンバータが必要であった。
【0011】
したがって、2眼式カメラは、通常の1眼式カメラに比べ、カメラ自体も大きく、また全体のシステムも上述したように、特別の装置を要するので、非常に大きく、また高価なものとなり、機動性に乏しく、世の中に広く普及させることを困難にしていた。
【0012】
一方、特公平8−27499号公報に提案されているカメラは、左右の視差画像の光路をハーフミラーで結合してレンズに導いているので、ハーフミラーで透過または反射してレンズに像が入射する際に光量が半分になってしまうという問題があった。さらに、このカメラの構成は、原理的に左右の視差画像の光路長が異なり、左右画像の倍率差を生じてしまう。このことは、この構成で撮影した映像を観察する際、疲労の原因になったり、融像できず立体視できなくなるという問題があった。
【0013】
そこで、本発明は、小型かつローコストで機動性、拡張性に富み、高品位な立体映像を撮影できる撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体を提供することを目的とする。
【0014】
また、本発明は、輻輳制御を自動化することで、撮影時の撮影者の負担を軽減し、自然な立体映像を撮影することができる撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体を提供することを他の目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の撮像装置は、被写体を撮影して、映像信号を出力する撮像手段と、該撮像手段に画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力手段と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定手段と、該設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備え、前記輻輳距離設定手段は、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとを、前記入力手段により入力された数値に従って選択することを特徴とする。
【0024】
請求項5に記載の撮像装置の輻輳距離決定方法は、被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法において、被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする。
【0025】
請求項6に記載の記憶媒体は、被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記憶媒体において、前記輻輳距離決定方法は、被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体の実施の形態について説明する。本実施形態の撮像装置は立体映像撮影装置に適用される。図1は立体映像撮影装置の基本的構成を示す図である。図において、1は交換レンズユニット(単にレンズユニットという)であり、撮影光学系100、液晶制御回路123、IGドライバ124、モータドライバ125、126、これらを制御するレンズマイコン127、映像入力端子(Line in)128、モード切替部20、ROM130、規格化されたレンズマウント(図示せず)および接点ブロック(図示せず)を有する。
【0035】
2はカメラ本体であり、3板式撮像部200と、撮像部200を構成する撮像素子201、202、203に対応して接続された増幅器204、205、206と、増幅器204,205,206に接続された信号処理回路207と、信号処理回路207に接続されたカメラマイコン208と、カメラマイコン208に接続されたズームスイッチおよびAFスイッチ(図示せず)と、映像出力端子(Line out)209と、電子ビューファインダ(EVF)3と、規格化されているカメラマウント(図示せず)および接点ブロック(図示せず)を有する。
【0036】
このカメラマウントはレンズユニット1のレンズマウントと着脱可能な構造になっている。レンズユニット1の接点ブロックとカメラ本体2の接点ブロックは、レンズマウントをカメラマウントに装着することで、接点同士が接触する状態となり、図中矢印7に示す信号のやり取りが可能となる。
【0037】
すなわち、レンズマイコン127とカメラマイコン208は所定のデータの通信を所定のプロトコルにしたがって行う。また、カメラ本体2からレンズユニット1への電力の供給はカメラ本体2およびレンズユニット1それぞれの接点ブロックを介して行われる。
【0038】
100は撮影光学系であり、107、112は所定の軸回りに回動自在な全反射ミラーであり、それぞれ駆動部9、11によって駆動される。本実施形態では、駆動部9、11にはステップモータが採用されている。尚、駆動部9、11としては、ステップモータに限定されるものでなく、DCモータや超音波モータなどでもよい。
【0039】
10、12はレンズマイコン127からの制御信号を受け、駆動部(ステップモータ)9、11に駆動信号を送るドライバである。レンズマイコン127はステップモータ9、11のステップ数をカウントしてステップモータの回転角を検出する。DCモータや超音波モータなどを使用する場合、ミラーの回転角度を検出するためのエンコーダを別に設けることでミラーの回転角を検出することが可能である。また、ステップモータ9、10を駆動することで、ミラー107、112は所定の軸回りに回動し、光軸4、5の方向を可変させる。本実施形態では、ミラーの回転中心はそれぞれ光軸4、5とミラー107、112が交わる点の近傍を通り、紙面垂直方向、すなわち画面の上下方向の直線を回転軸とする。また、左右画像の光軸4、5は、略同一平面内にあり、無限遠点を含む所定の位置で略交差する(以下、輻輳するという)ものとする。
【0040】
前述したように、ミラー107、112は所定の軸回りに回動自在であり、互いに回動することで輻輳する位置を変えることができる。自然な立体映像を撮影するために輻輳する位置を可変させることは、必要不可欠である。
【0041】
また、光軸4、5とミラー107、112の反射面との交点の間隔(以下、基線長という)は、本実施形態では、特に限定されないが、63mm近傍である。これは、自然な立体映像を撮影するために、人間の平均的な瞳間隔であるところの63mm近傍に設定されている。
【0042】
8は被写体距離検出部(測距ユニット)であり、三角測距により距離を測定するものである。図2は三角測距による測定原理を示す図である。測距ユニット8は、投光レンズ、受光レンズ、発光手段であるIRED、受光部をライン状に複数有するラインセンサ(センサアレイ)、このラインセンサからの出力を受けて被写体距離Lを算出する算出部(図示せず)を有する。IREDから発光された光は、被写体で反射し、受光レンズLおよび受光レンズRで集光され、ラインセンサLとラインセンサR上に結像する。このとき、各ラインセンサ上のどこに受光しているかによって、つまり、その差(Xl−Xr)を求めることで、既知の受光レンズL、Rの焦点距離fjと受光レンズL、Rの間隔(基線長)Bとから、算出部で被写体距離Lを求めることが可能である。
【0043】
本実施形態では、被写体距離情報は三角測距により算出するものとしたが、撮影光学系の各レンズ群の位置情報から被写体距離情報を求めることも可能であり、これにより被写体距離情報を取得してもよい。
【0044】
108、113、115は1枚もしくは複数枚からなる負屈折力のレンズ群である。116、117、119は1枚もしくは複数枚からなる正屈折力のレンズ群である。110は面109と面111に全反射ミラー面を有するプリズムである。101、103、104、106は偏光板である。102、105はシャッタ機能を有する液晶素子である。
【0045】
偏光板101、103と液晶素子102とを組み合わせ、液晶に電界をかけることで光束が透過、非透過の状態になる。偏光板104、106と液晶素子105とを組み合わせても、同様である。尚、本実施形態では、液晶素子としてFLC(強誘電性液晶)を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、TN、STNなどの液晶を使用することも可能である。また、偏光板101、103および偏光板104、106は、それぞれ液晶素子102、105に接着などで固定してもよいし、別途配置してもよい。
【0046】
114は光量調節手段としての絞りである。本実施形態では、絞りを物体側に配置することで、前玉の有効光束系を小さくすることが実現されている。120はIGメータ、121,122はステップモータである。108、113、115は固定のレンズ群である。116はバリエータレンズである。117はコンペーセータレンズである。119はフォーカシングの機能を有する可動自在なレンズ群である。
【0047】
本実施形態では、レンズ116、117はカム筒118で機械的に連動して光軸方向に移動自在に配置されており、ステップモータ121によりカム筒118を回動駆動する。尚、レンズ116、117の駆動方法は、これに限定されるものではなく、カム筒を使用せずに、レンズ116、117を個々に駆動するようにしてもよい。また、ステップモータ122はレンズ119を駆動する。尚、これらの駆動は、ステップモータに限らず、DCモータなどの電磁式モータ、超音波モータなどの固定モータ、超音波モータなどの固体モータ、静電式モータなどであってもよく、特に限定されない。
【0048】
レンズ116、117、119の光軸方向の位置検出は、ステップモータを駆動する駆動パルスを数えることで、レンズの位置を換算して検出する。尚、レンズの位置を検出する手段も、特にステップモータの駆動パルスを計数するものに限定されるものではなく、可変抵抗式のもの、静電容量式のもの、PSD(位置検出素子)、IRED(赤外線発光ダイオード)などの光学式のものを使用してもよい。
【0049】
IGメータ120は、絞り114を駆動して光量調節を行う。また、図示しないNDフィルタが撮影光学系1内に配置される。ズームタイプはリアフォーカスズームタイプとする。すなわち、レンズ116、117、119は、ズームする際にレンズマイコン127によって、所定の関係で連動して駆動制御される。尚、ズームタイプは特にこれに限定するものでない。
【0050】
一方、カメラ本体2において、信号処理回路207は、カメラ信号処理回路207aおよびAF信号処理回路207bを有する。カメラ信号処理回路207aの出力が映像信号として出力され、カメラマイコン208の出力がレンズユニット1のレンズマイコン127に供給される。
【0051】
3板式撮像部200では、第1プリズム、第2プリズム、第3プリズム(以下、色分離プリズムという)により、撮像光学系100によって撮像した入射光が三原色に色分離される。三原色中の赤色の成分は撮像素子201上に結像され、緑色の成分は撮像素子202上に結像され、青色の成分は撮像素子203上に結像される。各撮像素子201、202、203上に結像された被写体像は、各々光電変換され、電気信号として対応する増幅器204、205、206に供給される。
【0052】
増幅器204、205、206により、各々最適な信号レベルに増幅された各電気信号は、カメラ信号処理207aにより標準方式のテレビジョン信号に変換されて映像信号として出力されると共に、AF信号処理回路207bに供給される。AF信号処理回路207bは、増幅器204、205、206からの三原色の信号を用いてAF評価値信号を生成する。
【0053】
カメラマイコン208は、予め記憶されたデータ読出プログラムを用いて、AF信号処理回路207bで生成されたAF評価値信号を読み出してレンズマイコン127に転送する。レンズマイコン127は転送されたAF評価値信号に基づいてレンズ119を駆動制御してフォーカシングを行う。
【0054】
図3はレンズマイコン127の電気的構成を示すブロック図である。レンズマイコン127は、周知のCPU151、ROM152、RAM153、I/Oインターフェース(IF)154、通信I/F155、カウンタ156などがバス157を介して接続された構成を有する。
【0055】
つぎに、左右の視差画像が撮像素子200に撮像される動作について説明する。カメラ本体2の映像出力端子209とレンズユニット1の映像入力端子128をケーブル129によって接続し、撮影された映像信号を液晶制御回路123に入力する。
【0056】
映像信号はNTSCのインターレース信号である。したがって、1秒間に60枚の映像信号が出力される。これらの映像信号は垂直同期信号と水平同期信号によって同期がとられている。垂直同期信号は60枚の映像信号の先頭に重畳されている。図4は液晶制御回路123の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図5は液晶制御回路123の構成を示すブロック図である。
【0057】
液晶制御回路123で、入力映像信号から1/60秒毎の垂直同期信号を分離する。また、入力映像信号から奇数フィールドか偶数フィールドかを判別するための奇数/偶数信号を生成する。
【0058】
奇数フィールドか偶数フィールドの判別は、垂直同期信号が水平同期信号のエッジに対して一致している(奇数フィールド)か1/2H(Hは水平同期周期)遅れている(偶数フィールド)かで行うことができる。
【0059】
つぎに、この垂直同期信号と奇数/偶数信号からそれぞれ左眼用液晶駆動信号と右眼用液晶駆動信号を生成して出力する。
【0060】
この左右の液晶駆動信号は、時分割で交互に撮像部(CCD)200で左右の視差画像を撮像するための駆動信号であり、一方の視差画像が撮像されている間、すなわちこの視差画像に対応する液晶シャッタは透過の状態になり、他方の液晶シャッタは不透過の状態になる。
【0061】
図4に示すように、正の電圧がかけられているときが不透過、負の電圧がかけられているときが透過とすると、右眼用液晶が不透過の間は、左眼用液晶は透過に、右眼用液晶が透過の間は、左眼用液晶が不透過になるように、液晶駆動信号が液晶102、105に与えられる。
【0062】
このように交互に駆動することで、液晶102が不透過の間は、液晶105を透過した映像が撮像部(CCD)200で撮像され、液晶105が不透過の間は液晶102を透過した映像が撮像部(CCD)200で撮像される。
【0063】
本実施形態では、偶数/奇数フィールド信号が情報としてあるので、奇数フィールドには左眼用の映像信号が、偶数フィールドには右眼用の映像信号が撮像される。このような動作により、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に1秒間に30枚ずつ計60枚の画像が撮像部(CCD)200で撮像される。
【0064】
撮像部(CCD)200から読み出すタイミングもこれに同期しているので、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に映像信号として信号処理回路207から出力される。
【0065】
垂直同期分離の方法、フィールド検出の方法は、公知の技術であり、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、液晶制御回路123に映像信号をケーブル129で入力しているが、レンズマイコン127とカメラマイコン208間のデータ通信の中で、垂直同期信号情報や偶数/奇数フィールド情報を通信してもよい。
【0066】
尚、図4では、垂直同期信号の立ち下がりに同期して、右眼用液晶駆動信号と左眼用液晶駆動信号の立ち下がり、立ち上がりが一致するようにしているが、右眼用液晶駆動信号と左眼用液晶駆動信号の立ち下がり、立ち上がりが映像信号の垂直帰線消去期間(20H)の間にあればよい。
【0067】
また、本実施形態では、奇数フィールドには、左眼用の映像信号が、偶数フィールドには、右眼用の映像信号が撮像されるものとしたが、奇数フィールドには右眼用の映像信号が、偶数フィールドには左眼用の映像信号が撮像されてもよい。
【0068】
さらに、本実施形態では、EVFとして単眼のものを使用している。映像信号には、左右視差画像が時系列で交互に表示されるので、EVFでは、左右視差画像が2重像として観察されることになる。時分割の映像信号から左右の視差画像を別の表示部に表示させることで、これを避けることも可能である。例えば、この機能を有するいわゆるHMDを使用することで実現される。したがって、EVFとしてHMDを使用してもよい。また、EVFに片側の信号だけを表示する機能を付加してもよい。
【0069】
図6は輻輳制御処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはレンズマイコン127内のROM152に格納されており、同じくレンズマイコン127内のCPU151によって実行される。
【0070】
レンズマイコン127は、輻輳制御を開始すると、始めにノイズなどの影響を排除するために、被写体距離の変化が所定値以上かつ所定時間以上である場合に限ってミラーの輻輳距離を決定するように、つぎのような処理を行う。
【0071】
すなわち、測距ユニット8によって主被写体距離Lkを検出する(ステップS1)。検出した主被写体距離Lkと前回更新した主被写体距離Lrefとの差分の絶対値が所定値ΔLよりも大きいか否かを判別する(ステップS2)。ここで、所定値ΔLは、現在の輻輳によって無理なく融像できる被写体距離の範囲の値に設定されている。
【0072】
主被写体距離の差分の絶対値が所定値ΔL以下である場合、すなわち検出された主被写体距離の変化が小さい場合、レンズマイコン127内のカウンタ156の値kを「1」にリセットし(ステップS3)、ステップS1の処理に戻る。ここで、カウンタの値kは、大きな被写体距離の変化が継続する時間を計測するために使用される。
【0073】
一方、被写体距離の差分の絶対値が所定の値ΔLよりも大きい場合、すなわち検出された被写体距離の変化が大きい場合、カウンタの値kを「1」だけ増やす(ステップS4)。そして、カウンタの値kが所定値nよりも大きくなったか否かを判別する(ステップS5)。ここで、所定値nはノイズなどによる主被写体距離の変化を排除するために設定された時間に相当する値であり、本実施形態では、フィールド周波数の倍数に設定されている。カウンタの値kが所定値nよりも大きくない場合、ステップS1の処理に戻る。
【0074】
一方、カウンタの値kが所定値nよりも大きい場合、今回検出した主被写体距離Lkを次回参照される被写体距離Lrefに更新する(ステップS6)。そして、カウンタの値kを「1」にリセットする(ステップS7)。
【0075】
この後、輻輳距離を決定する(ステップS8)。輻輳距離を決定する処理については、後述する。そして、レンズマイコン127は、決定した輻輳距離に対応するミラー角になるまでドライバ10、12に信号を送り、ドライバ10、12はミラー107、112を矢印13、15方向に駆動する(ステップS9)。この結果、光軸4、5が矢印14、16の方向に回動して輻輳する。この後、ステップS1の処理に戻る。
【0076】
つぎに、ステップ8における輻輳距離の決定処理について示す。本実施形態では、輻輳距離を決定するために複数のモード(モード1、2、3)を有している。モード1では、輻輳距離を主被写体距離よりも手前に設定する。モード2では、輻輳距離を主被写体距離に設定する。モード3では、輻輳距離を主被写体距離より後方に設定する。これらの各モードで撮影を行うことにより、同一距離にある主被写体の立体感を観察時に変更することが可能である。
【0077】
本実施形態では、撮影者が、表示装置(EVF3)の表示画面までの観視距離で正規化された数値を、モード切替部20から入力することで、モードを選択する。つまり、数値を入力することにより、上記モード1、2、3の中のいずれかのモードが自動的に選択される。
【0078】
図7はステップS8における輻輳距離決定処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはレンズマイコン127内のROM152に格納されており、同じくレンズマイコン127内のCPU151によって実行される。まず、観察者によって操作されたモード切替部20から表示装置(EVF3)の表示画面までの観視距離で正規化された数値Pを入力する(ステップS11)。ここで、数値Pは人間(観察者)の眼から表示像までの距離と表示像の表示画面からの距離との比を表す数値である。本実施形態では、モード切替部20に配置されたボリューム式の目盛り付きダイヤルで合わせたい数値に目盛りを合わせることで、この数値Pに対応した信号がレンズマイコン127に送られる。
【0079】
つづいて、表示画面上の視差量S(P)を算出する(ステップS12)。人間の瞳間隔をIPDとすると、数式(1)より視差量S(P)を求めることができる。本実施形態では、IPDを63mmに設定したが、これは人間の瞳間隔に相当する値であればよく、特にこの値に限らない。
【0080】
S(P)=IPD×P …… (1)
本実施形態では、数式(1)によって視差量S(P)を算出しているが、数値Pに対応した視差量S(P)を表す数値テーブルをROM130に格納しておき、数値Pが与えられると、このテーブルを参照して視差量S(P)を読み出せるようにしてもよい。
【0081】
そして、ステップS12で求めた視差量S(P)、基線長、レンズの焦点距離、撮像部(CCD)200のイメージサイズ、表示画面のスクリーンサイズ(画面サイズ)、検出された被写体距離、および距離を検出する位置の光軸からのずれ量を用いた幾何学的な計算により、輻輳距離を算出する(ステップS13)。
【0082】
ここで、基線長、焦点距離およびイメージサイズは予めROM130に格納されており、ステップS13の処理でレンズマイコン127内のCPU151によって読み出される。スクリーンサイズは、撮影者が直接入力するようにしてもよいし、予めROM130にデータとして格納しておいてもよい。撮影者が直接入力する場合、電子ビューファインダ3内のメニュー操作、ダイヤル(図示せず)などを用いて入力するようにしてもよい。
【0083】
以上示した一連の処理によって、所定のモード(ここでは、数値P)を撮影者が入力すると、そのモードおよび被写体距離に応じた輻輳距離にミラーが輻輳する。
【0084】
尚、図6のフローチャートにしたがって、モードおよび被写体距離に応じた輻輳距離を算出する代わりに、各モードおよび被写体距離毎に対応する輻輳距離のデータをテーブルとして予めROM130に格納しておき、ステップS6で被写体距離が決定すると、決定された被写体距離および選択されたモードに対応する輻輳距離をROM130から読み出して決定するようにしてもよい。この場合、撮影者はダイヤルなどを用いた手動操作によりモードを選択することが可能である。
【0085】
また、上記実施形態では、撮影者が、表示装置の表示画面までの観視距離で正規化された数値を、モード切替部20から入力することにより、モード選択を行ったが、モードを選択するために入力される数値は、これに限られるものではなく、つぎのような数値でもよい。すなわち、表示装置の表示画面までの観視距離で正規化された数値の他、被写体距離Lに対する視度、被写体距離Lに対する距離、被写体距離Lで正規化された数値、表示装置の表示画面までの観視距離、表示装置の表示画面までの観視距離に対する視度、および表示装置の表示画面までの観視距離に対する距離の少なくとも1つを、撮影者が機械式または電子式のモード切替部20から入力することにより、モードを選択することも可能である。また、これらの各数値をどのモードに対応させるかについても、特に限定されるものではない。
【0086】
以上示したように、本実施形態の撮像装置では、輻輳制御を自動化したことで、撮影者の撮影時の負担を軽減し、品位の高い、疲労の少ない立体映像を撮影することができる。また、撮影者が立体感のコントロールを設定することができ、撮影者の意図を撮影に反映させることができる。
【0087】
さらに、レンズを2本必要とせず、1本のレンズで左右の視差画像を撮影することができ、これにより、装置の小型化、ローコスト化を実現し、左右のレンズの個体差による影響をなくすことができ、簡易な構成で品位の高い立体映像を撮影することが可能である。
【0088】
また、レンズの光軸に対して対称にミラーと液晶シャッタを配置したことで、左右の視差画像の被写体までの光路長を等しくすることができ、これにより、左右の画像の倍率差を無くし、品位の高い立体映像を撮影することができる。
【0089】
さらに、撮影光学系を通して左右の視差画像を1つの撮像素子で撮影できるので、余計な電気回路を不要とし、装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【0090】
また、交換レンズシステムの1つのレンズユニットとして提供することが可能である。つまり、カメラ部は立体映像を撮影するために、特別な部品を有する必要が無く、通常の2次元用のレンズユニットも同じカメラ部で使用可能である。したがって、拡張性が高く、ユーザメリットが大きい。また、焦点距離など仕様の異なる立体映像撮影用のレンズユニットも、同一のカメラで複数使用可能である。
【0091】
尚、本発明は撮像装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。この場合、本発明を達成するためのソフトウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体を撮像装置に読み出すことによってその装置が本発明の効果を享受することが可能となる。
【0092】
図8は記憶媒体としてのROMのメモリマップを示す図である。同図(A)に示すROM152には、図6のフローチャートに示す輻輳制御処理プログラムモジュール、図7のフローチャートに示す輻輳距離決定処理プログラムモジュールなどが格納されている。また、同図(B)に示すROM130には、基線長、焦点距離、撮像素子のイメージサイズ、EVFの画面(スクリーン)サイズなどの他、各モードおよび被写体距離毎に対応する輻輳距離のデータを示すテーブルなどが格納されている。ここで、ROM152とROM130は同一の記憶媒体で構成してもよい。また、プログラムモジュールを供給する記憶媒体としては、ROMに限らず、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【0093】
【発明の効果】
本発明によれば、小型かつローコストで機動性、拡張性に富み、高品位な立体映像を撮影できる撮像装置を提供することができる。
【0094】
また、輻輳制御を自動化することで、撮影時の撮影者の負担を軽減し、自然な立体映像撮影を可能とする。
【0095】
さらに、撮影者が立体感のコントロールを設定することができ、撮影者の意図を撮影に反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】立体映像撮影装置の基本的構成を示す図である。
【図2】三角測距による測定原理を示す図である。
【図3】レンズマイコン127の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】液晶制御回路123の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図5】液晶制御回路123の構成を示すブロック図である。
【図6】輻輳制御処理手順を示すフローチャートである。
【図7】ステップS8における輻輳距離決定処理手順を示すフローチャートである。
【図8】記憶媒体としてのROMのメモリマップを示す図である。
【符号の説明】
1 レンズユニット
2 カメラユニット
3 電子ビューファインダ(EVF)
8 測距ユニット
20 モード切替部
102、105 液晶シャッタ
127 レンズマイコン
130、152 ROM
151 CPU
200 撮像部
201、202、203 撮像素子
208 カメラマイコン
Claims (6)
- 被写体を撮影して、映像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段に画像を結像させる光学系と、
該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、
前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、
被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、
前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力手段と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定手段と、
該設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備え、
前記輻輳距離設定手段は、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとを、前記入力手段により入力された数値に従って選択することを特徴とする撮像装置。 - 前記入力手段は、前記観察者の手動操作により、入力すべき数値を選択して入力するための選択手段を備えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記表示手段の表示画面のスクリーンサイズ、前記光学系の基線長、前記撮像手段のイメージサイズ、および前記被写体距離を検出する位置の光軸からのずれ量をデータとして記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記輻輳距離設定手段は、
前記入力された数値および瞳間隔から前記表示画面上の視差量を算出し、
該算出された視差量、前記基線長、前記イメージサイズ、前記スクリーンサイズ、前記被写体距離および前記光軸からのずれ量に基づき、前記輻輳距離を算出することを特徴とする請求項3記載の撮像装置。 - 被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法において、
被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、
前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする撮像装置の輻輳距離決定方法。 - 被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記憶媒体において、
前記輻輳距離決定方法は、
被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、
前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第1モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第2モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第3モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする記憶媒体。
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