JP5627930B2 - 3次元画像データ生成方法 - Google Patents
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Description
図34(a)は平行法を説明する図である。平行法は観察者の左右の眼に対応する2つの視点からの視線方向を平行にして観察する方法である。CG(Computer Graphics)で3次元画像データを作成する場合には、観察者の左目に投影される左目用画像を観察する視点である左目視点61と、観察者の右目に投影される右目用画像を観察する視点である右目用視点62を、仮想空間上で所定距離離間して配設し、左目視点61からの観察視線と右目視点62からの観察視線を平行にする。
本発明の別の態様は、被写体を撮像して、互いに視差を有する2次元画像である左目用画像と右目用画像とを含む、立体視用の3次元画像データを得る3次元画像撮像方法であり、撮像光学系の結像した画像を電気信号に変換する第1のステップと、光軸遷移機構により、前記撮像光学系の光軸の方向を、第1の方向と前記第1の方向より左方向を向いた第2の方向の間を遷移させる第2のステップと、前記撮像光学系の光軸が前記第1の方向にあるタイミングで前記左目用画像を撮像回路で撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第2の方向にあるタイミングで前記右目用画像を前記撮像回路で撮像する第3のステップと、前記撮像回路が撮像した画像を記録する第4のステップと、前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるか縦位置であるかを姿勢センサで検出する第5のステップと、を備え、前記第2のステップにおいて、前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるときに第1の駆動機構により前記撮像光学系の光軸の遷移方向を左右方向に遷移させ、前記3次元画像撮像装置の姿勢が縦位置であるときに第2の駆動機構により前記撮像光学系の光軸の遷移方向を前記左右方向に遷移させ、前記姿勢センサの検出結果を利用して、前記3次元画像撮像装置の姿勢によらず、光軸の遷移方向を前記左右方向に保つ、3次元画像撮像方法を提供する。
本発明においては、観察位置から第1の方向を観察して得られた画像を左目用画像とし、同じ観察位置から前記第1の方向より左方向を向いた第2の方向を観察して得られた画像を右目用画像とする。左目用画像と右目用画像を得る順番は、どちらが先でもよく、同時でもよい。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図2は、本実施形態の3次元画像データ生成方法を適用する装置のシステム構成図である。同図において、本システム構成は、撮像装置1、コンピュータ2、入力コンソール3、ディスプレイ4、及び外部記憶装置5を有している。撮像装置1は、例えば動画が撮影可能なカメラであり、撮像光学系を介して被写体を撮像し、撮像データをインターネット等のネットワーク6を経由してコンピュータ2に送信する。
次に、図10(a)、(b)は、本実施形態を使用する場合の例であり、図9(a)、(b)と同様の場面を撮像、観察する場合である。この場合も、スクリーン39は視線方向に垂直なため、ボール列に対しては傾斜している。
次に、像の位置が左右に入れ替わる現象を交差法と本実施形態の方法で比較して説明する。図11(a)、(b)は交差法において、遠距離からボールが近づいてくる状態を観察した様子を示す。図11(a)は左目用画像を取得する場合であり、図11(b)は右目用画像を取得する場合である。ボールは左目視点41と右目視点42の中央を通る対象軸43上を遠くから近くに移動してくるものとする。なお、ボールが遠距離にある場合には黒色で示し、中距離にある場合には網掛けで示し、近距離にある場合には白色で示す。この結果、図11(a)のI〜IIIに示す左目用画像と、図11(b)のI〜IIIに示す右目用画像が得られる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本発明の第2の実施形態は、上記第1の実施形態の内容に加えて、左目用画像と右目用画像に写っている被写体の視差が、撮像装置1の位置(所定の位置)からの距離が短い被写体ほど小さくなるように、左目用画像と右目用画像の相対的位置を変更して、見易さを改善する発明である。
ここで、上記図15(a)乃至(c)から、平行法、交差法、及び本実施形態の方法について、遠景の視差と近景の視差を比較すると、図15(a)に示す平行法では、遠景の視差dより近景の視差Dが大きく、その差は大きい。また、図15(b)の交差法では、遠景の視差dも近景の視差Dも大きく、その大きさはほぼ同じである。さらに、図15(c)の本実施形態の方法では、遠景の視差dよりも近景の視差Dの方が大きいが、両者の差は大きくはない。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
本発明の第3の実施形態は、他の方式で生成した互いに視差を有する2次元画像である左目用画像と右目用画像を、第1の実施形態又は第2の実施形態の方法で得られた左目用画像と右目用画像に各々重畳する発明である。
撮像装置1の構成については、既に図4乃至図6において説明したが、撮像装置1の構成は上記例に限定されるものではない。図20、図21に示す撮像装置1は、例えば鏡筒22を設けず、前述のアクチュエータを上記撮像光学系20と撮像素子21、又は何れか一方に取り付ける構成である。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
本実施形態は、上記第1の実施形態乃至第3の実施形態によって生成された3次元画像をディスプレイ4に表示し、観察者に観察させる発明に関する。
また、図33は前述の第2の実施形態で説明した左目用画像と右目用画像の相対的位置調節や、第3の実施形態で説明した他の方式の3次元立体画像との重複を、画像観察の段階で実現する場合のフローチャートである。すなわち、先ず所定の位置から第1の方向を観察して得られる左目用画像を取得し(ステップ(以下、STPで示す)1)、次に上記所定位置から上記第1の方向より左方向を向いた第2の方向を観察して得られる右目用画像を取得する(STP2)。
2・・・入力コンソール
3・・・コンピュータ
4・・・表示装置
5・・・外部記憶装置
6・・・ネットワーク
7・・・CPU
8・・・内部半導体メモリ
9・・・内部ハードディスク
10・・外部記憶装置用I/F
11・・ネットワーク用I/F
12・・入力コンソール用I/F
13・・ディスプレイ用I/F
15、16・・被写体
17・・三脚
20・・撮像光学系
21・・撮像素子
22・・鏡筒
23・・駆動回路
24・・撮像回路
25・・記録媒体
26a〜26f・・アクチュエータ
27・・偏光変換素子
28・・偏向板
29・・画像選択装置
31・・左目視点
31c・・左目用カメラ
32・・左目視線
33・・交差点
34・・左目視線
34c・・右目用カメラ
35・・右目視線
37・・左目視点
37c・・左目用カメラ
38・・右目視点
38c・・右目用カメラ
39・・スクリーン
40・・左目視線
41・・左目視点
41c・・左目用カメラ
42・・右目視点
42c・・右目用カメラ
43・・対称軸
45・・アダプタ
46・・光軸繊維機構
47、48・・反射光学系
47a・・支点
49・・再生装置
50・・複屈折光学素子
51a、51b・・光線
52・・偏光板
53・・回転機構
54・・アダプタ
55・・アダプタ
56a、56b、56c、56d・・圧電素子組
57・・姿勢センサ
58a・・左目
58b・・右目
59a、59b・・液晶シャッタ
60・・画像選択装置
60a・・センサ
Claims (7)
- 被写体を撮像して、互いに視差を有する2次元画像である左目用画像と右目用画像とを含む、立体視用の3次元画像データを得る3次元画像撮像装置であり、
撮像光学系と、
前記撮像光学系の結像した画像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像光学系を動かして、前記撮像光学系の光軸の方向を、第1の方向と前記第1の方向より左方向を向いた第2の方向の間を遷移させて、被写体に直接向かう略V字型の観察光路を実現する、光軸遷移機構と、
前記撮像光学系の光軸が前記第1の方向にあるタイミングで前記左目用画像を撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第2の方向にあるタイミングで前記右目用画像を撮像する、撮像回路と、
前記撮像回路が撮像した画像を記録する記録媒体と、
前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるか縦位置であるかを検出する姿勢センサと、
を備え、
前記光軸遷移機構は、前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるときに前記撮像光学系の光軸の遷移方向を左右方向に遷移させる第1の駆動機構と、前記3次元画像撮像装置の姿勢が縦位置であるときに前記撮像光学系の光軸の遷移方向を前記左右方向に遷移させる第2の駆動機構を有し、前記姿勢センサの検出結果を利用して、前記3次元画像撮像装置の姿勢によらず、光軸の遷移方向を前記左右方向に保つことを特徴とする3次元画像撮像装置。 - 前記撮像光学系と前記撮像素子が直接又は間接に取り付けられる鏡筒を更に有し、前記光軸遷移機構は、前記鏡筒を所定角度回動するように振るアクチュエータであることを特徴とする請求項1記載の3次元画像撮像装置。
- 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系と前記撮像素子の少なくとも一方を移動させることを特徴とする請求項1に記載の3次元画像撮像装置。
- 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系の光軸上にある反射光学系を所定角度回動するように振るアクチュエータであることを特徴とする請求項1に記載の3次元画像撮像装置
。 - 前記光軸遷移機構は、複屈折光学素子と、前記複屈折光学素子の前面に設けられた偏光素子と、前記偏光素子を前記複屈折光学素子に対して回転させて前記複屈折光学素子に入射する光の偏光を切り替える回転機構と
を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元画像撮像装置。 - 前記光軸遷移機構は、複屈折光学素子と、前記複屈折光学素子の前面に設けられた偏光素子と、前記偏光素子と前記複屈折光学素子の間に設けられた電気信号によって偏光面を回転させる光学素子と、を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元画像撮像装置。
- 被写体を撮像して、互いに視差を有する2次元画像である左目用画像と右目用画像とを含む、立体視用の3次元画像データを得る3次元画像撮像方法であり、
撮像光学系の結像した画像を電気信号に変換する第1のステップと、
光軸遷移機構により、前記撮像光学系の光軸の方向を、第1の方向と前記第1の方向より左方向を向いた第2の方向の間を遷移させる第2のステップと、
前記撮像光学系の光軸が前記第1の方向にあるタイミングで前記左目用画像を撮像回路で撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第2の方向にあるタイミングで前記右目用画像を前記撮像回路で撮像する第3のステップと、
前記撮像回路が撮像した画像を記録する第4のステップと、
前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるか縦位置であるかを姿勢センサで検出する第5のステップと、
を備え、
前記第2のステップにおいて、前記3次元画像撮像装置の姿勢が横位置であるときに第1の駆動機構により前記撮像光学系の光軸の遷移方向を左右方向に遷移させ、前記3次元画像撮像装置の姿勢が縦位置であるときに第2の駆動機構により前記撮像光学系の光軸の遷移方向を前記左右方向に遷移させ、前記姿勢センサの検出結果を利用して、前記3次元画像撮像装置の姿勢によらず、光軸の遷移方向を前記左右方向に保つことを特徴とする3次元画像撮像方法。
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