JP4635403B2 - 立体画像作成方法およびその装置 - Google Patents
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Description
[技術分野]
本発明は、立体画像作成方法およびその装置に係り、立体画像を得るための立体画像撮影装置と、立体画像を得るための信号処理方法およびその装置に関する。
【0002】
[背景技術]
図22に従来の立体画像撮影装置の一例を示す。図22は横走り立体と称する立体画像の撮影状態を表しており、図22Aは移動前のカメラと撮影対象の関係を、図22Bは移動後のカメラと撮影対象の関係を各々示している。
まず、移動前(図22A)に物体Aと物体Bをカメラ1によって撮影する。物体Bは物体Aよりも遠方に存在し、物体A,Bを通る共通の軸線(図示1点鎖線)は撮像素子であるCCD2の撮像面に対して垂直である。また、カメラ1の光軸(レンズ3を通る線;図示2点鎖線)は前記共通の軸線(図示1点鎖線)より左側に距離l1だけ離れている。この状態で物体Aと物体BはそれぞれCCD2の撮像面上のa1,b1に結像する。
次にカメラ1を図22Bのように平行移動させて、カメラ1の光軸が物体A,Bを通る共通の軸線より右側に距離l1だけ離れた状態とする。この状態で物体Aと物体BはそれぞれCCD2の撮像面上のa2,b2に結像する。
前記のようにカメラ1の移動前と移動後に撮影した画像を、例えば光透過、光遮断が制御されるシャッターメガネを用いる表示装置に表示した場合、その表示画像は図23のとおりである。図23において、11はカメラ1の移動前に撮影した画像を、12はカメラ1の移動後に撮影した画像を、13はこれらの画像を交互に表示した状態(表示画像)を各々示している。
観察者は、移動前の画像を左目Lで、移動後の画像を右目Rで見るように、シャッター14aが制御される。これによって物体A,Bは各々の視差の関係から、画面前方に飛び出た状態の立体画像として見ることになる。
図24は前記立体画像を見る装置の一例であり、20はビデオカメラ、21は再生装置、22は制御装置、23は表示装置を各々示している。表示装置23には前述した移動前画像11を偶数フィールドに、移動後画像12を奇数フィールドに各々対応させて表示する。観察者はシャッターメガネ14をかけて、表示された画像を見る。シャッター14aは制御装置22によって、偶数フィールド時には左目L用が光透過、右目R用は光遮断、一方奇数フィールド時には左目L用が光遮断、右目R用は光透過状態に各々制御され、これによって図24に示す立体図を見ることができる。
しかしながら前述した横走り立体の画像撮影においては、カメラ1を正確に横方向に平行移動させる必要があり、撮影が困難であった。また図23からもわかるように、物体A,Bを表示面から飛び出た状態で見ることになり(無限遠が表示面上)、視覚的に不自然であり、疲労を伴うものであった。
【0003】
[発明の開示]
本発明の目的は、カメラを正確に動かさなくても、或いはカメラを動かすことなく、立体表示画像を撮影することができるとともに、表示画面から全ての画像が飛び出して見えることなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減することができる立体画像作成方法およびその装置を提供することにある。
【0004】
本発明の立体画像作成方法は、前後方向に異なる位置にある第1、第2および第3の撮影対象物体を所定の第1の状態で撮影装置によって撮影した第1の画像と、前記各撮影対象物体を前記第1の状態とは異なる第2の状態で前記撮影装置によって撮影した第2の画像との少なくともいずれか一方の画像を補正し、表示装置に前記第1および第2の画像に基づく立体画像表示を行ったときに、前記第1、第2および第3の撮影対象物体が、前記表示装置の表示面上と前記表示面に対して前方の位置と後方の位置との別々の位置に見えるような立体視がなされように、前記第1、第2の画像中の各撮影対象物体の融像位置を調整した立体画像を作成することを特徴としている。
また前記第2の状態は、第1の状態で撮影した前記撮影装置を撮像面に対して平行移動した状態であることを特徴としている。
また前記第2の状態は、前記撮影装置および撮影対象物を結ぶ結線の、撮影装置側の延長線上の任意の点を中心とし、前記撮影装置の光軸が前記結線に対して所定角度となる位置に、前記第1の状態で撮影した前記撮影装置を回動した状態であることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、該撮影装置の光軸に対して平行な光軸を保持した任意の位置に移動可能な集光型光学手段が配設され、前記第1の状態は、前記集光型光学手段の移動前の状態であり、前記第2の状態は、前記集光型光学手段の移動後の状態であることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、前記撮像素子の撮像面に出射される光の出射角度を制御する角度制御手段が配設され、前記第1の状態は、前記角度制御手段の出射角度を第1の角度に制御した状態であり、前記第2の状態は、前記角度制御手段の出射角度を、前記第1の角度とは異なる第2の角度に制御した状態であることを特徴としている。
また前記角度制御手段は頂角可変プリズムを有していることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路には、入光面および出光面が平行に形成された光透過手段が所定角度で介挿可能に設けられ、前記第1の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿しない状態であり、前記第2の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿した状態であることを特徴としている。
また前記光透過手段は透明平行板を有していることを特徴としている。
【0005】
また本発明の立体画像作成装置は、前後方向に異なる位置にある第1、第2および第3の撮影対象物体を所定の第1の状態で撮影装置によって撮影した第1の画像と、前記各撮影対象物体を前記第1の状態とは異なる第2の状態で前記撮影装置によって撮影した第2の画像との少なくともいずれか一方の画像を補正し、表示装置に前記第1および第2の画像に基づく立体画像表示を行ったときに、前記第1、第2および第3の撮影対象物体が、前記表示装置の表示面上と前記表示面に対して前方の位置と後方の位置との別々の位置に見えるような立体視がなされように、前記第1、第2の画像中の各撮影対象物体の融像位置を調整する画像移動手段を備え、立体画像を作成することを特徴としている。
また前記画像移動手段によって、少なくともいずれか一方が移動された前記第1、第2の画像に基づいてフレーム画像を生成するフレーム画像作成手段を備えたことを特徴としている。
また前記第1、第2の画像の移動量を設定する移動量設定手段を備えたことを特徴としている。
また前記第1、第2の画像の移動方式を選択するモード選択手段を備えたことを特徴としている。
また前記第2の状態は、第1の状態で撮影した前記撮影装置を撮像面に対して平行移動した状態であることを特徴としている。
また前記前記第2の状態は、前記撮影装置および撮影対象物を結ぶ結線の、撮影装置側の延長線上の任意の点を中心とし、前記撮影装置の光軸が前記結線に対して所定角度となる位置に、前記第1の状態で撮影した前記撮影装置を回動した状態であることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、該撮影装置の光軸に対して平行な光軸を保持した任意の位置に移動可能な集光型光学手段が配設され、前記第1の状態は、前記集光型光学手段の移動前の状態であり、前記第2の状態は、前記集光型光学手段の移動後の状態であることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、前記撮像素子の撮像面に出射される光の出射角度を制御する角度制御手段が配設され、前記第1の状態は、前記角度制御手段の出射角度を第1の角度に制御した状態であり、前記第2の状態は、前記角度制御手段の出射角度を、前記第1の角度とは異なる第2の角度に制御した状態であることを特徴としている。
また前記角度制御手段は頂角可変プリズムを有していることを特徴としている。
また前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路には、入光面および出光面が平行に形成された光透過手段が所定角度で介挿可能に設けられ、前記第1の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿しない状態であり、前記第2の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿した状態であることを特徴としている。
また前記光透過手段は透明平行板を有していることを特徴としている。
【0006】
[発明を実施するための最良の形態]
【0007】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1〜図3は第1の実施形態例、図4〜図8は第2の実施形態例、図9は本発明の立体画像作成装置のブロック図、図10〜図12は第3の実施形態例、図13〜図17は第4の実施形態例、図18〜図21は第5の実施形態例を各々示している。
【0008】
(第1の実施形態例)
図1は本発明を横走り立体と称する立体画像に適用した場合の撮影状態を表しており、図1Aは移動前のカメラと撮影対象の関係を、図1Bは移動後のカメラと撮影対象の関係を各々示している。
まず、移動前(図1A)に撮影対象物体A,B,Cをカメラ1によって撮影する。前記物体Bは物体Aよりも遠方に存在し、物体Cは物体Bよりも遠方に存在し、カメラ1の光軸(レンズ3を通る線;図示1点鎖線)30は撮影対象物体A,B間に位置している。この状態で撮影対象物体A,B,CはそれぞれCCD2の撮像面2a上のa1,b1,c1に結像する。
次にカメラ1を図1Bのように平行移動させて、カメラ1の光軸が撮影対象物体B,C間に位置する状態とする。この状態で撮影対象物体A,B,CはそれぞれCCD2の撮像面2a上のa2,b2,c2に結像する。
図2は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、31はカメラ1を移動させる前に撮影した画像(第1の画像)、32はカメラ1を移動させた後に撮影した画像(第2の画像)である。撮影対象物体A,B,Cは、表示画面上(或いは撮像面上)でそれぞれΔa,Δb,Δcだけ移動したことになる。33は上述した状態で立体視したものであり、それぞれの物体は各々の視差の関係から、A′,B′,C′の位置に全て前方に突出して見えることになる。
【0009】
本発明では、前記のように撮影対象物体A,B,Cが全て前方に突出して見えることを、図3に示す方法で補正している。すなわちカメラ1の移動後の画像32の例えば結像b2が、移動前の画像31の結像b1と一致するように、画像32を横方向に移動し補正画像(シフト画像)40とする。そしてこれら画像31および40を用いて、例えば前記図24で述べた表示装置に表示することにより、立体画像として見ることができるものである。
図3Bの41は、前記画像31および40を交互に表示した状態を示している。カメラ1の移動前に撮影した画像31の結像a1,b1,c1を観察者の左目Lで、カメラ1の移動後に撮影した画像32を横方向に移動した補正画像40のa2,b2,c2を観察者の右目Rで各々見えるように、シャッター14aの光の透過、遮断が制御される。
このように、カメラ1の移動後の画像32の例えばb2が、移動前の画像31のb1と一致するように、画像32を横方向に移動して補正画像40を得、これら画像31,40を表示するようにしているので、該画像中で指定した物体の融像位置が調整されることになり、これによって、撮影対象物体Aは画面前方のA′の位置に、撮影対象物体Bは画面上のB′の位置に、撮影対象物体Cは画面後方のC′の位置にあるように見ることができる。
したがって、従来のように撮影対象物体A,B,C全てが前方に飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
尚前記物体Bの結像b1,b2を一致させるに限らず、他の任意の物体(例えばa1,a2やc1,c2)を一致させるようにしても良い。また、カメラ1の移動前に撮影した画像31を移動させて(補正画像を得)、カメラ1の移動後に撮影した画像32に合わせるようにしても良く、さらに前記画像31,32双方を移動させても良いことは当然である。
【0010】
(第2の実施形態例)
カメラを回動させて、回動前と回動後の画像に基づいて立体画像が得られることは、本発明者等によって確認されているが、本発明を前記回動により立体画像を得るものに適用することによって前記横走り立体の場合と同様にさらに好適な立体画像が得られるものである。
図4は、撮影対象物体がA,Bの2つであるときに、カメラ10を回動させて立体画像を得る場合の立体撮影の模式図である。図4Aは回動する前の撮影対象物体A,Bとカメラ10の関係を示しており、カメラ10の回転中心Oはレンズ3からCCD2へ向かう方向の、撮影対象物体A,Bを通る軸45上にあるとする。
まず回動前、カメラ10の光軸30はO点を回転中心として撮影対象物体A,Bを通る軸45とは角度θをもって左側に振れた状態であって、撮影対象物体A,Bは各々CCD2の撮像面2a上のa1,b1に結像している。
次にカメラ10を図4Bのように回動させて、光軸30がO点を中心として前記軸45とは角度θをもって右側に振れた状態とする。このとき撮影対象物体A,Bは各々CCD2の撮像面2a上のa2,b2に結像する。
図5は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、46はカメラ10の回動前に撮影した画像(第1の画像)、47は回動後に撮影した画像(第2の画像)である。48は前記画像46,47を交互に表示した状態を示し、観察者は回動前の画像を左目Lで、回動後の画像を右目Rで見るようにシャッター14aで制御される。これにより物体A,Bは画面前方に飛び出た状態の立体画像として見ることになる。尚立体画像を見る装置としては例えば前記図24の装置を用いる。
また、撮影対象物体がA,B,Cの3つある場合の、カメラ10を回動させて立体画像を得る様子を図6に示す。図6Aは回動する前の撮影対象物体A,B,Cとカメラ10の関係を示しており、カメラ10の回転中心Oはレンズ3からCCD2へ向かう方向の、撮影対象物体A,B間の位置とカメラ10を通る軸45上にあるとする。
まず回動前、カメラ10の光軸30はO点を回転中心として前記軸45とは角度θをもって左側に振れた状態であって、撮影対象物体A,B,Cは各々CCD2の撮像面2a上のa1,b1,c1に結像している。
次にカメラ10を図6Bのように回動させて、光軸30がO点を回転中心として前記軸45とは角度θをもって右側に振れた状態とする。このとき撮影対象物体A,B,Cは各々CCD2の撮像面2a上のa2,b2,c2に結像する。
図7は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、51はカメラ10の回動前に撮影した画像(第1の画像)、52は回動後に撮影した画像(第2の画像)である。撮影対象物体A,B,Cは、表示画面上(或いは撮像面上)でそれぞれΔa,Δb,Δcだけ移動したことになる。53は上述した状態で立体視したものであり、それぞれの物体は各々の視差の関係から、A′,B′,C′の位置に全て前方に突出して見えることになる。
【0011】
本発明では、前記のように撮影対象物体A,B,Cが全て前方に突出して見えることを、図8に示す方法で補正している。すなわちカメラ10の回動後の画像52の例えば結像b2が、回動前の画像51の結像b1と一致するように、画像52を横方向に移動し補正画像(シフト画像)60とする。そしてこれら画像51および60を用いて、例えば前記図24で述べた表示装置に表示することにより、立体画像として見ることができるものである。
図8Bの55は、前記画像51および60を交互に表示した状態を示している。カメラ10の回動前に撮影した画像51の結像a1,b1,c1を観察者の左目Lで、回動後に撮影した画像52を横方向に移動した補正画像60のa2,b2,c2を観察者の右目Rで各々見えるように、シャッター14aの光の透過、遮断が制御される。
このように、カメラ10の回動後の画像52の例えばb2が、回動前の画像51のb1と一致するように、画像52を横方向に移動して補正画像60を得、これら画像51,60を表示するようにしているので、該画像中で指定した物体の融像位置が調整されることになり、これによって、撮影対象物体Aは画面前方のA′の位置に、撮影対象物体Bは画面上のB′の位置に、撮影対象物体Cは画面後方のC′の位置にあるように見ることができる。
したがって、従来のように撮影対象物体A,B,C全てが前方に飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
尚前記物体Bの結像b1,b2を一致させるに限らず、他の任意の物体(例えばa1,a2やc1,c2)を一致させるようにしても良い。また、カメラ10の回動前に撮影した画像51を移動させて(補正画像を得)、回動後に撮影した画像52に合わせるようにしても良く、さらに前記画像51,52双方を移動させても良いことは当然である。
【0012】
次に本発明の立体画像作成方法に基づく立体画像作成装置の構成例を図9のブロック図とともに説明する。まず、カメラの平行移動前か、又はカメラの回動前に撮影した、例えば前述の画像31又は51を画像信号(1)として画像メモリ61に蓄積し、カメラの平行移動後か、又はカメラの回動後に撮影した、例えば前述の画像32又は52を画像信号(2)として画像メモリ62に蓄積する。
画像シフト回路63は、画像メモリ61,62の画像信号(1),(2)の中から注目した物体を表示画面上で同じ位置になるように移動させる(例えば横方向に移動させる)回路であり、シフト量入力装置64によって外部から指示されたシフト量と、モード選択手段65によって外部から指示されたシフトモード(画像信号(1)を画像信号(2)に対して移動させるモード、画像信号(2)を画像信号(1)に対して移動させるモード、画像信号(1)および(2)の双方を移動させるモード等)とに基づいて移動制御を行って、カメラの平行移動前又はカメラの回動前に撮影した物体と、カメラの平行移動後又はカメラの回動後に撮影した物体の融像位置を調整する。
そして移動量が調整された画像信号(1)と画像信号(2)はフレーム信号化装置66に入力され、該フレーム信号化装置66において、例えば画像信号(1)を偶数フィールド、画像信号(2)を奇数フィールドに各々対応させたテレビ信号が生成される。この時フレーム信号化装置66からは、フィールド切り換えに対応してシャッターメガネ14のシャッター14aを切り換えるための信号が出力され、右目用、左目用のシャッター14aを交互に開閉駆動する。
フレーム信号化装置66からのテレビ信号は、表示装置67に入力されて表示され、シャッター14aを通して見ることにより立体画像が得られる。また、このフレーム信号化装置66から出力されるテレビ信号を、記録装置68によって記録媒体に記録し保存することも可能である。
【0013】
(第3の実施形態例)
図10は、移動可能な集光型光学手段として、凸レンズで形成された移動レンズ71を用いて撮影を行う場合の立体撮影の模式図である。図10において、カメラ10の移動レンズ71は、撮像素子であるCCD2の撮像面2aと撮影対象物体A,B,Cの間に、カメラ10の光軸30に対して平行な光軸30′を保持した任意の位置に(図示では横方向に)移動可能に配設されている。
図10Aは移動レンズ71が移動する前の状態を示し、撮影対象物体A,B,Cは撮像面2a上でそれぞれa1,b1,c1に結像している。また図10Bは移動レンズ71が移動量xだけ移動した状態を示し、撮影対象物体A,B,Cは撮像面2a上でそれぞれa2,b2,c2に結像している。
図11は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、31は移動レンズ71が移動する前に撮影した画像(第1の画像)、32は移動レンズが移動した後に撮影した画像(第2の画像)である。撮影対象物体A,B,Cは、表示画面上(或いは撮像面上)でそれぞれΔa,Δb,Δcだけ移動したことになる。33は上述した状態で立体視したものであり、それぞれの物体は各々の視差の関係から、A′,B′,C′の位置に全て前方に突出して見えることになる。
【0014】
本発明では、前記のように撮影対象物体A,B,Cが全て前方に突出して見えることを、図12に示す方法で補正している。すなわち移動レンズ71の移動後の画像32の例えば結像b2が、移動前の画像31の結像b1と一致するように、画像32を横方向に移動し補正画像40とする。そしてこれら画像31および40を用いて、例えば前記図24で述べた表示装置に表示することにより、立体画像として見ることができるものである。
図12Bの41は、前記画像31および40を交互に表示した状態を示している。移動レンズ71の移動前に撮影した画像31の結像a1,b1,c1を観察者の左目Lで、移動レンズ71の移動後に撮影した画像32を横方向に移動した補正画像40のa2,b2,c2を観察者の右目Rで各々見えるように、シャッター14aの光の透過、遮断が制御される。
このように、移動レンズ71の移動後の画像32の例えばb2が、移動前の画像31のb1と一致するように、画像32を横方向に移動して補正画像40を得、これら画像31,40を表示するようにしているので、該画像中で指定した物体の融像位置が調整されることになり、これによって、撮影対象物体Aは画面前方のA′の位置に、撮影対象物体Bは画面上のB′の位置に、撮影対象物体Cは画面後方のC′の位置にあるように見ることができる。
したがって、従来のように撮影対象物体A,B,C全てが前方に飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
尚前記物体Bの結像b1,b2を一致させるに限らず、他の任意の物体(例えばa1,a2やc1,c2)を一致させるようにしても良い。また、レンズ移動前に撮影した画像31を移動させて(補正画像を得)、レンズ移動後に撮影した画像32に合わせるようにしても良く、さらに前記画像31,32双方を移動させても良いことは当然である。
【0015】
前記のようにして立体画像を作成するためには、前記と同様に、図9の装置を用いる。すなわちまず、レンズ移動前に撮影した、例えば前述の画像31を画像信号(1)として画像メモリ61に蓄積し、レンズ移動後に撮影した、例えば前述の画像32を画像信号(2)として画像メモリ62に蓄積する。
画像シフト回路63は、画像メモリ61,62の画像信号(1),(2)の中から注目した物体を表示画面上で同じ位置になるように移動させる(例えば横方向に移動させる)回路であり、シフト量入力装置64によって外部から指示されたシフト量と、モード選択手段65によって外部から指示されたシフトモード(画像信号(1)を画像信号(2)に対して移動させるモード、画像信号(2)を画像信号(1)に対して移動させるモード、画像信号(1)および(2)の双方を移動させるモード等)とに基づいて移動制御を行って、レンズ移動前に撮影した物体とレンズ移動後に撮影した物体の融像位置を調整する。
そして移動量が調整された画像信号(1)と画像信号(2)はフレーム信号化装置66に入力され、該フレーム信号化装置66において、例えば画像信号(1)を偶数フィールド、画像信号(2)を奇数フィールドに各々対応させたテレビ信号が生成される。この時フレーム信号化装置66からは、フィールド切り換えに対応してシャッターメガネ14のシャッター14aを切り換えるための信号が出力され、右目用、左目用のシャッター14aを交互に開閉駆動する。
フレーム信号化装置66からのテレビ信号は、表示装置67に入力されて表示され、シャッター14aを通して見ることにより立体画像が得られる。また、このフレーム信号化装置66から出力されるテレビ信号を、記録装置68によって記録媒体に記録し保存することも可能である。
また前記実施形態例においては、移動可能な集光型光学手段として、凸レンズで形成された移動レンズ71を用いたが、これに限らず同様の機能を有した他の光学手段を用いても良い。
【0016】
(第4の実施形態例)
図13は、光の出射角度を制御する角度制御手段として頂角可変プリズムを用いて撮影を行う場合の立体撮影の模式図である。図13において、頂角を変更することができるプリズム73(73′)は、カメラのレンズ3と撮影対象物体A,B,Cの間に、カメラの光軸30上に配設されている。
図13Aはプリズム(73)の頂角を右方向に配設した状態(以下、第1の状態と称する)を示し、撮影対象物体A,B,CはCCD2の撮像面2a上でそれぞれa1,b1,c1に結像している。また図13Bはプリズム(73′)の頂角を左方向に配設した状態(以下、第2の状態と称する)を示し、撮影対象物体A,B,Cは撮像面2a上でそれぞれa2,b2,c2に結像している。
図14は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、31はプリズム73が前記第1の状態にあるときに撮影した画像(第1の画像)、32は前記プリズム73′が前記第2の状態にあるときに撮影した画像(第2の画像)である。
撮影対象物体A,B,Cは、表示画面上(或いは撮像面上)でそれぞれΔa,Δb,Δcだけ移動したことになる。33は上述した状態で立体視したものであり、それぞれの物体は各々の視差の関係から、A′,B′,C′の位置に全て前方に突出して見えることになる。
【0017】
本発明では、前記のように撮影対象物体A,B,Cが全て前方に突出して見えることを、図15に示す方法で補正している。すなわちプリズム73′が前記第2の状態(図13B)にあるときに撮影した画像32の例えば結像b2を、プリズム73が前記第1の状態(図13A)にあるときに撮影した画像31の結像b1と一致するように、画像32を横方向に移動し補正画像40とする。そしてこれら画像31および40を用いて、例えば前記図24で述べた表示装置に表示することにより、立体画像として見ることができるものである。
図15Bの41は、前記画像31および40を交互に表示した状態を示している。プリズム73が第1の状態にあるときに撮影した画像31の結像a1,b1,c1を観察者の左目Lで、プリズム73′が第2の状態にあるときに撮影した画像32を横方向に移動した補正画像40のa2,b2,c2を観察者の右目Rで各々見るように、シャッター14aの光の透過、遮断が制御される。
このように、プリズム73′が第2の状態にあるときに撮影した画像32の例えばb2を、プリズム73が第1の状態にあるときに撮影した画像31のb1と一致するように、画像32を横方向に移動して補正画像40を得、これら画像31,40を表示するようにしているので、該画像中で指定した物体の融像位置が調整されることになり、これによって、撮影対象物体Aは画面前方のA′の位置に、撮影対象物体Bは画面上のB′の位置に、撮影対象物体Cは画面後方のC′の位置にあるように見ることができる。
したがって、従来のように撮影対象物体A,B,C全てが前方に飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
尚前記物体Bの結像b1,b2を一致させるに限らず、他の任意の物体(例えばa1,a2やc1,c2)を一致させるようにしても良い。また、プリズム73が第1の状態にあるときに撮影した画像31を移動させて(補正画像を得)、プリズム73′が第2の状態にあるときに撮影した画像32に合わせるようにしても良く、さらに前記画像31,32双方を移動させても良いことは当然である。
【0018】
図16は本発明に用いられる頂角可変プリズムの第1の構成例を示しており、所定距離隔てて平行に配設した板ガラス74a,74b間に液体75を封入し、該板ガラス74a,74bの端部間に配設した蛇腹密封部材76によって密閉構造にされている。
図16Aは2枚の板ガラス74a,74bが平行の状態であって、板ガラス74aに垂直に入射した光L1は直進して光L2のように出射する。また図16Bは2枚の板ガラス74a,74bが角度θ(頂角)を有する状態であって、入射光L1は角度αで出射する(光L2)。このように2枚の板ガラス74a,74bの頂角を制御することによって出射光L2の出射角を制御するものである。
【0019】
図17は本発明に用いられる頂角可変プリズムの第2の構成例を示しており、平凹レンズ77と平凸レンズ78の同一の曲率を有する曲面どうしが対向配設され、一方が他方に対して曲面に沿って回動することで、2つのレンズ77,78の平面が平行状態から所定の角度θを有する状態に制御される。
図17Aは2枚のレンズ77,78の平面が平行の状態であって、平凹レンズ77に垂直に入射した光L1は直進して光L2のように出射する。また図17Bは2枚のレンズ77,78の平面が角度θ(頂角)を有する状態であって、入射光L1は角度αで出射する(光L2)。このように2枚のレンズ77,78の平面が形成する頂角を制御することによって出射光L2の出射角を制御するものである。
【0020】
前記のようにして立体画像を作成するためには、前記と同様に、図9の装置を用いる。すなわちまず、プリズム73が前記第1の状態にあるとき(図13A)に撮影した、例えば前記画像31を画像信号(1)として画像メモリ61に蓄積し、プリズム73′が前記第2の状態にあるとき(図13B)に撮影した、例えば前記画像32を画像信号(2)として画像メモリ62に蓄積する。
画像シフト回路63は、画像メモリ61,62の画像信号(1),(2)の中から注目した物体を表示画面上で同じ位置になるように移動させる(例えば横方向に移動させる)回路であり、シフト量入力装置64によって外部から指示されたシフト量と、モード選択手段65によって外部から指示されたシフトモード(画像信号(1)を画像信号(2)に対して移動させるモード、画像信号(2)を画像信号(1)に対して移動させるモード、画像信号(1)および(2)の双方を移動させるモード等)とに基づいて移動制御を行って、プリズム73が第1の状態にあるときに撮影した物体とプリズム73′が第2の状態にあるときに撮影した物体の融像位置を調整する。
そして移動量が調整された画像信号(1)と画像信号(2)はフレーム信号化装置66に入力され、該フレーム信号化装置66において、例えば画像信号(1)を偶数フィールド、画像信号(2)を奇数フィールドに各々対応させたテレビ信号が生成される。この時フレーム信号化装置66からは、フィールド切り換えに対応してシャッターメガネ14のシャッター14aを切り換えるための信号が出力され、右目用、左目用のシャッター14aを交互に開閉駆動する。
フレーム信号化装置66からのテレビ信号は、表示装置67に入力されて表示され、シャッター14aを通して見ることにより立体画像が得られる。また、このフレーム信号化装置66から出力されるテレビ信号を、記録装置68によって記録媒体に記録し保存することも可能である。
また前記実施形態例においては、プリズム73,73′をカメラのレンズ3と撮影対象物体A,B,Cの間に配設したが、これに限らず、カメラのレンズ3と撮像面2aの間であって、カメラの光軸30上に配設しても良い。
また撮影装置の撮像素子の撮像面に出射される光の出射角度を制御する角度制御手段は、頂角を可変とした前記プリズム73,73′に限らず、同様の機能を有する他の手段を用いても良い。
【0021】
(第5の実施形態例)
図18は、本発明の光透過手段として透明平行板を用いて撮影を行う場合の立体撮影の模式図である。図18において、83は、カメラのレンズ3と撮影対象物体A,B,Cを結ぶ経路の、カメラの光軸30上に挿入、排除自在に配設された透明平行板である。
図18Aは透明平行板83を挿入しない状態を示し、撮影対象物体A,B,CはCCD2の撮像面2a上でそれぞれa1,b1,c1に結像している。また図18Bは透明平行板83を前記経路の光軸30上に挿入した状態を示し、撮影対象物体A,B,Cは撮像面2a上でそれぞれa2,b2,c2に結像している。
尚図18では、理解しやすくするため、結像位置a2,b2,c2が撮像面上で同じ位置になる物体A,B,Cの配置状態の例を示しているが、物体A,B,Cが他の配置であっても立体視が可能であることは以下の説明に基づいて理解は容易である。
図19は前記撮影情報による立体画像の形成を示しており、31は図18Aのように透明平行板83が挿入されていない状態で撮影した画像(第1の画像)、32は図18Bのように透明平行板83が挿入された状態で撮影した画像(第2の画像)である。尚a2,b2,c2は説明の都合上、上下方向に互いにずれているように図示したが、実際にはa2,c2はb2と同じ位置になる。
撮影対象物体A,B,Cは、表示画面上(或いは撮像面上)でそれぞれΔa,Δb,Δcだけ移動したことになる。33は上述した状態で立体視したものであり、それぞれの物体は各々の視差の関係から、A′,B′,C′の位置に全て前方に突出して見えることになる。
【0022】
本発明では、前記のように撮影対象物体A,B,Cが全て前方に突出して見えることを、図20に示す方法で補正している。すなわち透明平行板83が挿入された状態(図18B)で撮影した画像32の例えば結像b2を、透明平行板83が挿入されていない状態(図18A)で撮影した画像31の結像b1と一致するように、画像32を横方向に移動し補正画像40とする。そしてこれら画像31および40を用いて、例えば前記図24で述べた表示装置に表示することにより、立体画像として見ることができるものである。
図20Bの41は、前記画像31および40を交互に表示した状態を示している。透明平行板83が挿入されていない状態で撮影した画像31の結像a1,b1,c1を観察者の右目Rで、透明平行板83が挿入された状態で撮影した画像32を横方向に移動した補正画像40のa2,b2,c2を観察者の左目Lで各々見るように、シャッター14aの光の透過、遮断が制御される。
このように、透明平行板83が挿入された状態で撮影した画像32の例えばb2を、透明平行板83が挿入されていない状態で撮影した画像31のb1と一致するように、画像32を横方向に移動して補正画像40を得、これら画像31,40を表示するようにしているので、該画像中で指定した物体の融像位置が調整されることになり、これによって、撮影対象物体Aは画面前方のA′の位置に、撮影対象物体Bは画面上のB′の位置に、撮影対象物体Cは画面後方のC′の位置にあるように見ることができる。
したがって、従来のように撮影対象物体A,B,C全てが前方に飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
尚前記物体Bの結像b1,b2を一致させるに限らず、他の任意の物体(例えばa1,a2やc1,c2)を一致させるようにしても良い。その場合はその一致させた物体(例えばAやC)が画面上(表示面上)に位置するようになる。
また、透明平行板83が挿入されていない状態で撮影した画像31を移動させて(補正画像を得)、透明平行板83が挿入された状態で撮影した画像32に合わせるようにしても良く、さらに前記画像31,32双方を移動させても良いことは当然である。
【0023】
次に透明平行板83の具体例を図21に示す。透明平行板83は、例えば円盤状の透明ガラスの一部を図21Aの83aや図21Bの83bのように等間隔で切除して構成され、その中心を図21Cのようにモータ84に装着し、カメラ1の光軸30に対して所定の角度θ(例えば45°)になるようにカメラ1の前面側に取り付ける。
この状態で透明平行板83a(83b)を回転させることにより、レンズ3の前方での透明平行板83a(83b)の出し入れ(カメラ1と投影対象物を結ぶ経路への挿脱)が可能となる。例えば本発明をビデオカメラに適用する場合は、垂直同期信号と同期させて透明平行板83a(83b)の出し入れをすればよい。
また、透明平行板83の形状、およびレンズ前方への挿入、排除は上述した83a(83b)の構成に限ることはない。
【0024】
前記のようにして立体画像を作成するためには、前記同様に、図9の装置を用いる。すなわちまず、透明平行板83が挿入されていない状態(図18A)で撮影した、例えば前記画像31を画像信号(1)として画像メモリ61に蓄積し、透明平行板83が挿入された状態(図18B)で撮影した、例えば前記画像32を画像信号(2)として画像メモリ62に蓄積する。
画像シフト回路63は、画像メモリ61,62の画像信号(1),(2)の中から注目した物体を表示画面上で同じ位置になるように移動させる(例えば横方向に移動させる)回路であり、シフト量入力装置64によって外部から指示されたシフト量と、モード選択手段65によって外部から指示されたシフトモード(画像信号(1)を画像信号(2)に対して移動させるモード、画像信号(2)を画像信号(1)に対して移動させるモード、画像信号(1)および(2)の双方を移動させるモード等)とに基づいて移動制御を行って、透明平行板83が挿入されていない状態で撮影した物体と、透明平行板83が挿入された状態で撮影した物体の融像位置を調整する。
そして移動量が調整された画像信号(1)と画像信号(2)はフレーム信号化装置66に入力され、該フレーム信号化装置66において、例えば画像信号(1)を偶数フィールド、画像信号(2)を奇数フィールドに各々対応させたテレビ信号が生成される。この時フレーム信号化装置66からは、フィールド切り換えに対応してシャッターメガネ14のシャッター14aを切り換えるための信号が出力され、右目用、左目用のシャッター14aを交互に開閉駆動する。
フレーム信号化装置66からのテレビ信号は、表示装置67に入力されて表示され、シャッター14aを通して見ることにより立体画像が得られる。また、このフレーム信号化装置66から出力されるテレビ信号を、記録装置68によって記録媒体に記録し保存することも可能である。
【0025】
また前記実施形態例においては、透明平行板83をカメラのレンズ3と撮影対象物体A,B,Cの間に挿脱自在に配設したが、これに限らず、カメラのレンズ3と撮像面2aの間であって、カメラの光軸30上に挿脱自在に配設しても良い。
また本発明の光透過手段は前記透明平行板83に限らず、例えば略透明で光を透過する他の部材を用い、該部材の入光面および出光面を平行に形成して構成しても良い。
また光透過手段を撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路に所定角度で挿脱する手段は、前記モータ84に限らず他の手段を用いても良い。
【0026】
以上のように前記第1および第2の実施形態例に係る本発明によれば、画像移動手段によって、撮影した画像を移動させて表示位置を調整するようにしたので、従来のように表示画面からすべての画像が飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
【0027】
また前記第3の実施形態例に係る本発明によれば、集光型光学手段を移動可能に設けたので、カメラを動かすことなく立体表示可能な画像を撮影することができる。このため立体画像の撮影が極めて容易となる。
また画像移動手段によって、撮影した画像を移動させて表示位置を調整するようにしたので、従来のように表示画面からすべての画像が飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
【0028】
また前記第4の実施形態例に係る本発明によれば、例えば頂角可変プリズム等の角度制御手段を設けたので、カメラを動かすことなく立体表示可能な画像を撮影することができる。このため立体画像の撮影が極めて容易となる。
また画像移動手段によって、撮影した画像を移動させて表示位置を調整するようにしたので、従来のように表示画面からすべての画像が飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
【0029】
また前記第5の実施形態例に係る本発明によれば、光透過手段を、撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路に所定角度で介挿可能に設けたので、光透過手段が前記経路に介挿されたか、又は介挿されていないかのそれぞれの状態で撮影した画像に基づいて、カメラを動かすことなく立体表示可能な画像を撮影することができる。このため立体画像の撮影が極めて容易となる。
また画像移動手段によって、撮影した画像を移動させて表示位置を調整するようにしたので、従来のように表示画面からすべての画像が飛び出して見えることはなく、自然な立体画像が得られ、視覚上の疲労感を低減又は無くすことができる。
【0030】
[産業上の利用可能性]
本発明は前記シャッター14aを用いる表示システムに限らず、両眼視差による立体視を可能とする他の表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の一実施形態例を表し、横走り立体撮影の模式図、図2は横走り立体撮影における従来の立体画像を示す説明図、図3は横走り立体撮影において、本発明により自然な立体画像が得られることを表す説明図、図4は本発明の他の実施形態例を表し、回転立体撮影の模式図、図5は回転立体撮影における従来の立体画像を示す説明図、図6は本発明の他の実施形態例を表し、回転立体撮影の模式図、図7は回転立体撮影における従来の立体画像を示す説明図、図8は回転立体撮影において、本発明により自然な立体画像が得られることを表す説明図、図9は本発明の立体画像作成装置の実施形態例を示すブロック図、図10は本発明の他の実施形態例を表し、横移動レンズを用いた立体撮影の模式図、図11は横移動レンズを用いて立体撮影が可能であることを表す説明図、図12は本発明により自然な立体画像が得られることを表す説明図、図13は本発明の他の実施形態例を表し、頂角可変プリズムを用いた立体撮影の模式図、図14は頂角可変プリズムを用いて立体撮影が可能であることを表す説明図、図15は本発明により自然な立体画像が得られることを表す説明図、図16は本発明で用いる頂角可変プリズムの第1の構成例を示す断面図、図17は本発明で用いる頂角可変プリズムの第2の構成例を示す断面図、図18は本発明の他の実施形態例を表し、透明平行板を用いた立体撮影の模式図、図19は透明平行板を用いて立体撮影が可能であることを表す説明図、図20は本発明により自然な立体画像が得られることを表す説明図、図21は本発明で用いる透明平行板の構成例を表し、図21A,図21Bは透明平行板の平面図、図21Cは配設状態を示す説明図、図22は従来の横走り立体撮影の原理を示す模式図、図23は従来の横走り立体撮影の立体構成を表す説明図、図24は立体図を見るための装置の一例を示す構成図である。
Claims (19)
- 前後方向に異なる位置にある第1、第2および第3の撮影対象物体を所定の第1の状態で撮影装置によって撮影した第1の画像と、前記各撮影対象物体を前記第1の状態とは異なる第2の状態で前記撮影装置によって撮影した第2の画像との少なくともいずれか一方の画像を補正し、
表示装置に前記第1および第2の画像に基づく立体画像表示を行ったときに、前記第1、第2および第3の撮影対象物体が、前記表示装置の表示面上と前記表示面に対して前方の位置と後方の位置との別々の位置に見えるような立体視がなされように、前記第1、第2の画像中の各撮影対象物体の融像位置を調整した立体画像を作成する
立体画像作成方法。 - 前記第2の状態は、第1の状態で撮影した前記撮影装置を撮像面に対して平行移動した状態である
請求項1に記載の立体画像作成方法。 - 前記第2の状態は、前記撮影装置および撮影対象物を結ぶ結線の、撮影装置側の延長線上の任意の点を中心とし、前記撮影装置の光軸が前記結線に対して所定角度となる位置に、前記第1の状態で撮影した前記撮影装置を回動した状態である
請求項1に記載の立体画像作成方法。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、該撮影装置の光軸に対して平行な光軸を保持した任意の位置に移動可能な集光型光学手段が配設され、
前記第1の状態は、前記集光型光学手段の移動前の状態であり、
前記第2の状態は、前記集光型光学手段の移動後の状態である
請求項1に記載の立体画像作成方法。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、前記撮像素子の撮像面に出射される光の出射角度を制御する角度制御手段が配設され、
前記第1の状態は、前記角度制御手段の出射角度を第1の角度に制御した状態であり、
前記第2の状態は、前記角度制御手段の出射角度を、前記第1の角度とは異なる第2の角度に制御した状態である
請求項1に記載の立体画像作成方法。 - 前記角度制御手段は頂角可変プリズムを有している
請求項5に記載の立体画像作成方法。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路には、入光面および出光面が平行に形成された光透過手段が所定角度で介挿可能に設けられ、
前記第1の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿しない状態であり、
前記第2の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿した状態である
請求項1に記載の立体画像作成方法。 - 前記光透過手段は透明平行板を有している
請求項7に記載の立体画像作成方法。 - 前後方向に異なる位置にある第1、第2および第3の撮影対象物体を所定の第1の状態で撮影装置によって撮影した第1の画像と、前記各撮影対象物体を前記第1の状態とは異なる第2の状態で前記撮影装置によって撮影した第2の画像との少なくともいずれか一方の画像を補正し、表示装置に前記第1および第2の画像に基づく立体画像表示を行ったときに、前記第1、第2および第3の撮影対象物体が、前記表示装置の表示面上と前記表示面に対して前方の位置と後方の位置との別々の位置に見えるような立体視がなされように、前記第1、第2の画像中の各撮影対象物体の融像位置を調整する画像移動手段を備え、立体画像を作成する
立体画像作成装置。 - 前記画像移動手段によって、少なくともいずれか一方が移動された前記第1、第2の画像に基づいてフレーム画像を生成するフレーム画像作成手段を備えた
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記第1、第2の画像の移動量を設定する移動量設定手段を備えた
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記第1、第2の画像の移動方式を選択するモード選択手段を備えた
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記第2の状態は、第1の状態で撮影した前記撮影装置を撮像面に対して平行移動した状態である
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記前記第2の状態は、前記撮影装置および撮影対象物を結ぶ結線の、撮影装置側の延長線上の任意の点を中心とし、前記撮影装置の光軸が前記結線に対して所定角度となる位置に、前記第1の状態で撮影した前記撮影装置を回動した状態である
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、該撮影装置の光軸に対して平行な光軸を保持した任意の位置に移動可能な集光型光学手段が配設され、
前記第1の状態は、前記集光型光学手段の移動前の状態であり、
前記第2の状態は、前記集光型光学手段の移動後の状態である
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間には、前記撮像素子の撮像面に出射される光の出射角度を制御する角度制御手段が配設され、
前記第1の状態は、前記角度制御手段の出射角度を第1の角度に制御した状態であり、
前記第2の状態は、前記角度制御手段の出射角度を、前記第1の角度とは異なる第2の角度に制御した状態である
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記角度制御手段は頂角可変プリズムを有している
請求項16に記載の立体画像作成装置。 - 前記撮影装置の撮像素子と撮影対象物の間を結ぶ経路には、入光面および出光面が平行に形成された光透過手段が所定角度で介挿可能に設けられ、
前記第1の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿しない状態であり、
前記第2の状態は、前記光透過手段を前記経路に介挿した状態である
請求項9に記載の立体画像作成装置。 - 前記光透過手段は透明平行板を有している
請求項18に記載の立体画像作成装置。
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