JP6063662B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る撮像方法は、複数の撮影条件で奥行情報を含む画像を取得する撮像ステップと、複数の撮影条件の各々と撮影条件とは独立に設定される範囲制限条件とから、範囲制限条件を満足する最遠の被写体距離である遠方制限推奨距離と範囲制限条件を満足する最近の被写体距離である近方制限推奨距離とを導出する推奨被写体範囲導出ステップと、撮像ステップで取得した奥行情報を含む画像に重畳して、推奨被写体範囲導出ステップで導出した、遠方制限推奨距離と近方制限推奨距離の情報を表示する表示ステップと、複数の撮影条件の各々に応じた奥行情報を含む画像に対する補正処理を指定し、画像補正パラメータを設定する補正処理設定ステップと、複数の撮影条件の各々に応じた画像補正パラメータに応じて、遠方制限推奨距離と近方制限推奨距離を変更するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明に係る撮像装置において、表示部は、撮影画面内において、被写体距離を算出する領域を示す少なくとも1つのエリアマークを表示し、遠方制限推奨距離及び近方制限推奨距離を示す情報と、エリアマークで指定された領域の被写体距離を示す情報と、を比較できるように表示することが好ましい。
まず、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成及び作用効果について説明する。
また、本発明に係る撮像方法は、複数の撮影条件で視差画像を取得する撮像ステップと、複数の撮影条件の各々と所定の観察条件と視差制限範囲とから、視差制限範囲内の視差量になる最遠の被写体距離である遠方制限推奨距離と視差制限範囲内の視差量になる最近の被写体距離である近方制限推奨距離とを導出する推奨被写体範囲導出ステップと、撮像ステップで取得した視差画像に重畳して、推奨被写体範囲導出ステップで導出した、遠方制限推奨距離と近方制限推奨距離の情報を表示する表示ステップと、を備えることを特徴としている。
この撮像装置又は撮像方法によれば、見やすい視差量に収まる被写体範囲が把握しやすくなり、撮影条件によって被写体範囲がどのように変化するかもわかりやすくなるため、被写体配置や撮影条件を考えやすくなり、見やすい視差量を考慮した撮影を簡単に行うことが可能になる。
これにより、画像シフトや画像の拡縮により視差量を調整する機能をもったカメラ(撮像装置)の場合も、調整によってどのように見やすい被写体範囲が変わるのかが示されるため、撮影時にも適切な調整が可能になる。
これにより、見やすい視差量になる被写体範囲とともに立体歪の具合がわかるため、見易さと不自然さのバランスを考慮した適切な条件設定ができるようになる。
これにより、視差検出をしなくても、観察者はシーンの中の視差量が大きくなりそうな被写体について、ライブビュー画面上で左右画像のズレ量をスケールと比較することにより、気になる部分の視差量がおおよそどれくらいなのかを知ることができる。
これにより、指定したエリアの被写体が推奨被写体範囲に入っているかどうか、また、どれくらい余裕があるか、が一目でわかる。
これにより、背景や前景の被写体距離は推奨被写体距離範囲に入っているかどうか、どれくらい余裕があるか、が一目でわかる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、撮像装置100は、第1条件設定部110、第2条件設定部120、撮影条件取得部130、第1導出部140、表示制御部150、表示部160、及び撮像光学系180を備える。
視差範囲制限条件設定部としての第1条件設定部110は、観察時視差角の最大値Δφc1と最小値Δφc2を設定する。第1実施形態では、後で説明する快適視差範囲の考え方に基づいて、最大値Δφc1と最小値Δφc2にはあらかじめ初期値が設定されているが、ユーザー入力により変更可能にしてもよい。
より具体的には、第1導出部140は、
(1)快適視差範囲の視差角の最大値Δφc1と最小値Δφc2、
(2)想定する表示装置の横幅Wd、
(3)観察距離Dv、
(4)観察者の瞳孔間距離IPD、並びに、
(5)焦点距離f、合焦距離Zo0、及び基線長SB
の値から、想定する観察条件(所定の観察条件)下で、
(a)観察時視差角が最大値Δφc1になるような被写体距離Zoc1、及び、
(b)観察時視差角が最小値Δφc2になるような被写体距離Zoc2、
を導出する。
図2は、瞳分割方式光学系を概念的に説明する図であって、前側焦点位置に絞り182を置いたテレセントリック光学系を用いて瞳分割方式の撮影を行う場合の説明図である。図2において、レンズ181の中心からセンサ183のセンサ面183aまでの距離はb0、被写体Tからの光が交差する点からレンズ181の中心までの距離はbである。
入射瞳の右半分の重心と左半分の重心との間の距離を基線長SBとする。基線長SBは、レンズ181の焦点距離fと、絞り182の大きさを表すF値と、の比に所定の係数をかけたものとして計算できる。さらに、被写体Tから絞り182の左側領域の中心ALcを通った光線がセンサ183上に達した点と、右側領域の中心ARcを通った光線がセンサ183上に達した点と、のセンサ面183a上での距離を、被写体Tのセンサ183上での視差量Δxsとする。この視差量Δxsと被写体距離Zoの関係は、収差などの影響を無視すれば、次式(1)のようになる。
また、再現される立体像VTの大きさ(横サイズ)Xvは、画面161上の被写体像の大きさXd、観察距離Dv(観察者Vから画面161までの距離)、及び、立体像VTの再現奥行き距離Zvで決まる。再現奥行き距離Zvは、上式(3)で決まるため、立体像VTの大きさXvは、画面161上の被写体像の大きさXd、観察者Vの瞳孔間距離IPD、及び、画面上視差量Δxd(L画像IT_Lの中心とR画像IT_Rの中心の距離)で決まることになり、次式(4)のように表せる。
なお、「横サイズ」とは、図2、図4、図5における被写体やセンサ面上の被写体像や表示画面に表示される被写体像および再現される立体像の左右方向の大きさである。
両眼視差を利用した立体表示を観察する場合、画面上視差量の絶対値が大きすぎると立体像は見づらくなり、極端な場合は融像できなくなる。そこで視差量がどれくらいで融像困難になるか、どの範囲(快適視差範囲)なら快適に見られるか、を調査する研究がこれまでに数多くなされ、おおよその目安となる値も発表されている(参考:3Dコンソーシアム「3DC安全ガイドライン」)。
視差角Δφ(Δφc1、Δφc2)は、上述のように、再現された立体像に対する輻輳角と画面161に対する輻輳角の差であり、画面161を観察するときの観察距離Dvと観察者Vの瞳孔間距離IPDに依存し、画面161上の視差量Δxdを用いて次式(7)で表せる。
画面上視差量Δxdc2は画面161より奥に立体像が再生されるような視差量だが、画面上視差量Δxdc2が観察者Vの瞳孔間距離IPDを超えてしまうと視線が開散状態になり、快適に見ることはできなくなる。そこで、IPD未満でIPDに近い値XDMXについて、
Δxdc2>XDMX
が成り立つとき、別言すると上式(10)において
B/C>XDMX
が成り立つときは、例外処理としてB/C=XDMXとする。
XDMXは例えばXDMX=IPD×0.95とする。
Zoc2<0
となることがある。これは後で説明する立体歪により遠方被写体に対する視差量が小さくなって、視差角がΔφc2になるような被写体距離Zoc2が存在しない状態を示す。このような場合は、遠方制限推奨距離Zoc2を無限大とする。
このような表示により、撮影者は現在の撮影条件で見やすい視差範囲になる被写体の距離はどれくらいか、撮影条件が変わるとそれがどう変化するかが把握しやすくなり、構図の検討や適切な撮影条件の設定が行いやすくなる。また、図8、図9で示したように、推奨被写体範囲や合焦距離の値が変化したときは強調表示になるようにすると、変化に気づきやすいため好ましい。
第1実施形態に係る撮像装置では、撮影された画像に特に補正処理を加えない場合を想定していたが、第2実施形態に係る撮像装置では撮影後のL画像及びR画像にシフト処理やズーム処理その他の補正処理を施してから画像を保存、又は補正処理を指定する情報を画像に付加して保存する場合を想定している。
撮像装置200における、第1条件設定部210、第2条件設定部220、撮影条件取得部230、レンズ情報取得部231、基線長導出部232、第1導出部240、表示制御部250、表示部260、撮像光学系280、レンズ281、撮像光学系280の絞り(不図示)、センサ283、及び駆動回路284は、第1実施形態の撮像装置100の第1条件設定部110、第2条件設定部120、撮影条件取得部130、レンズ情報取得部131、基線長導出部132、第1導出部140、表示制御部150、表示部160、撮像光学系180、レンズ181、絞り182、センサ183、及び駆動回路184にそれぞれ対応する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
第1実施形態に係る撮像装置では、快適視差範囲の考え方で視差範囲制限条件として、観察時視差角の最大値Δφc1と最小値Δφc2を設定した。これに対して、快適視差範囲を外れたものが直ちに問題になる訳ではなく、融像は容易である。しかし、そのような映像は長時間見続けると疲れやすい。そのため、通常は快適視差範囲に収まるように撮影するが、映像に迫力や面白みを持たせるために、融像は容易なレベルにおいて、敢えて快適視差範囲を超えた大きな視差量とすることもある。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
第4実施形態に係る撮像装置においては、歪導出部としての第2導出部470(図18)を備える点が第1実施形態に係る撮像装置と異なる。
一般に立体映像を撮影するとき、撮影条件と観察条件の幾何学的な関係によって再現される立体像が歪み、不自然な見え方になることがある。ここでは歪の出方を大別して2つに分けて扱う。
これに対して図14に示す場合では、被写体奥行きが大きいほど、すなわち遠くにあるものほど、再現奥行きも大きさも強調されるため、手前にあるものが小さくなったような見え方になる(図14(c))。
また、図15に示す場合は、図14に示す場合と逆であって、遠くにあるものほど奥行きと大きさが圧縮されるため、ある程度遠くのものが全て平面に張り付いたように見える(図15(c))。
図16において、破線L0は被写体空間と再現立体像空間が相似形の場合、実線L1はサイズに比較して奥行きが強調された場合、実線L2はサイズに比較して奥行きが圧縮された場合をそれぞれ示している。図17において、再現立体像S1は、そのサイズと奥行きの比率が、被写体S0のサイズと奥行きの比率と同じ場合、再現立体像S2は奥行きが強調された場合、再現立体像S3は奥行きが圧縮された場合をそれぞれ示している。
そこで、第4実施形態の撮像装置では、歪の状態を表す評価値DEとして、線形性を表す数値としての線形率Linと、奥行き強調・圧縮の程度を表す数値としての圧縮率ex(expa)と、を推奨被写体範囲とともにカメラの表示画面161に表示する(図19)。図19は、第4実施形態における表示例を示す図である。
<線形率 Lin>
線形率は、近方制限推奨距離Zoc1、遠方制限推奨距離Zoc2、及び、合焦距離Zo0の3点のデータから導出する。なお、遠方制限推奨距離Zoc2が無限大の場合は、視差量に関してはほとんど無限大とみなせるような大きな有限の距離で置き換えて計算する。
線形性が崩れると、図14(b)や図15(b)のグラフに示すように、再現される立体像のサイズが奥行きによって大きく変わる。そこで、近方制限推奨距離Zoc1、遠方制限推奨距離Zoc2、及び、合焦距離Zo0について、所定の被写体サイズXoに対する立体像のサイズXvc1、Xvc2、Xv0を求め、設定した範囲内で最も近い立体像のサイズと最も遠い立体像のサイズの差を合焦位置の立体像(画面161上の像)のサイズで割って1を加えたものを線形率Linとする。ここで、線形率Linは、次式(11)のようになる。
線形率Linは、その値が1のとき線形性が成り立っており、1<Linのときは図14のような歪が発生しており、Lin<1のときは図15のような歪が発生しており、値が1から離れるほど歪の程度が大きい。
線形率が1でないとき、被写体距離によって圧縮率は異なってくるが、第4実施形態では合焦距離Zo0の被写体について導出した圧縮率を全体の圧縮率の代表値とする。
また、立体像歪評価値導出部としての第2導出部470へ、近方制限推奨距離Zoc1、遠方制限推奨距離Zoc2、合焦距離Zo0、想定する表示画面461の幅Wd、観察距離Dv、瞳孔間距離IPDと、撮影レンズの焦点距離f、及び、基線長SBの値を出力する。
第2導出部470では、前述の線形率Linと圧縮率Expaを導出し、線形率Lin、圧縮率Expa、及び基線長SBの値を表示制御部450へ出力する。表示制御部450ではこれらの情報を映像信号に重畳して表示部460へ出力し、表示部460で表示する。
第4実施形態では、推奨被写体範囲の情報と同時に立体歪の情報も表示されるため、撮影者は現在の撮影条件ではどの程度立体歪がでるのか把握できる。特に歪評価値DE(線形率Lin、圧縮率Expa(ex))の値があらかじめ設定された値より悪いときは色を変えるなど特殊表示にすると、不慣れな撮影者でも立体歪の問題に気づきやすい。そして、撮影者は表示を見ながら基線長などの撮影条件を工夫することにより、立体歪の少ない自然な立体画像を撮影することができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
図20は、第5実施形態における表示例を示す図である。第5実施形態の撮像装置では、被写体距離でなく、画面161上の視差量を基準の視差量と比較する。ライブビュー画像LV上(図20(a))で観察者がエリアEA1(拡大指定エリア)を指定して拡大表示にすると、遠方推奨視差量を示すスケールSC2と近方推奨視差量を示すスケールSC1が表示される(図20(b)中の矢印)。これらのスケールの長さは、想定する観察条件、視差範囲制限条件、カメラの表示画面サイズ、及び、表示拡大率で決まる。観察者は実際の風景中で視差量が大きくなりそうな被写体について、画面161上で左右画像のズレ量をスケールと比較することにより、気になる部分の視差量がおおよそどれくらいなのかを知ることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
上述の第1〜第5実施形態の撮像装置では、推奨被写体範囲(遠方制限推奨距離と近方制限推奨距離)に対して実際の被写体がどの範囲にあるかということは、撮影者が自身で判断するようにしていた。このような方法は、あらかじめ撮影範囲を見積もっておいて、そこに被写体を配置していくような計画的な撮影や、距離を見積もりやすい近距離撮影には向いている。しかし、通常の撮影では、撮影者が被写体の距離を見積もるのが難しい場合も多い。
図21に示すように、ライブビュー画像LVを表示したカメラの表示画面161上で、被写体距離を確認したいエリアを観察者が指定する。図21に示す例では、エリア1(AR1)とエリア2(AR2)の2箇所を指定している。カメラはこの2箇所それぞれについてエリア内の平均視差量を算出し、被写体距離を導出する。
画面161の右端部には第1実施形態の画面161と同様にスケールが表示してあり、遠方制限推奨距離Zoc2、近方制限推奨距離Zoc1、及び合焦距離Zo0の数値、並びに、それらの位置関係がスケールで示されている。さらに、このスケール上に、導出した被写体距離に対応させて、エリアごとのマークとして、エリア1被写体距離Zar1、エリア2被写体距離Zar2を表示する。
エリア指定をせずに、画像の全画素について視差量を検出して最大視差量と最小視差量を算出し、図23に示すように各視差量に相当する最遠被写体距離Zfと最近被写体距離Zcをスケール上に表す方法もある。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
上述の第1〜第3実施形態の撮像装置では瞳分割方式の撮像光学系180を想定し、基線長は焦点距離と絞り182の大きさから計算する場合を挙げた。第4〜第6実施形態の撮像光学系480についても同様である。これに対して、撮像光学系のレンズに、図25に示すような、2つの開口部192a、192bをもつ第2の絞り192を挿入するタイプを用いることもできる。その場合、基線長SBは、第2の絞り192の2つの開口部192a、192bの間隔と焦点距離から導出する。
110 第1条件設定部(視差範囲制限条件設定部)
120 第2条件設定部(観察条件設定部)
130 撮影条件取得部
131 レンズ情報取得部
132 基線長取得部
140 第1導出部(推奨被写体範囲導出部)
150 表示制御部
160 表示部
161 画面
180 撮像光学系
181 レンズ
182 絞り
183 センサ
183a センサ面
184 駆動回路
192 第2の絞り
192a、192b 開口部
200 撮像装置
210 第1条件設定部(視差範囲制限条件設定部)
220 第2条件設定部(観察条件設定部)
230 撮影条件取得部
231 レンズ情報取得部
232 基線長取得部
240 第1導出部(推奨被写体範囲導出部)
250 表示制御部
260 表示部
261 画面
280 撮像光学系
281 レンズ
283 センサ
284 駆動回路
290 補正処理設定部
400 撮像装置
410 第1条件設定部(視差範囲制限条件設定部)
420 第2条件設定部(観察条件設定部)
430 撮影条件取得部
431 レンズ情報取得部
432 基線長取得部
440 第1導出部(推奨被写体範囲導出部)
450 表示制御部
460 表示部
461 画面
470 第2導出部
480 撮像光学系
ALc 左側領域の中心
AR1、AR2 エリア
ARc 右側領域の中心
Ax 光軸
DE 歪評価値
Dv 観察距離
Expa 圧縮率
f 焦点距離
F 絞りの大きさ
FA フォーカスエリア
IPD 瞳孔間距離
IT_L、IT_R 被写体Tの画像
IT0_L、IT0_R 被写体T0の画像
LV ライブビュー画像
Lin 線形率
S0 被写体
S1、S2、S3 再現立体像
SB 基線長
SC1、SC2 スケール
T、T0 被写体
V 観察者
Wd 画面サイズ
Ws センササイズ
φvc1 近方視差制限値
φvc2 遠方視差制限値
φvc3 近方限界視差角
φvc4 遠方限界視差角
Zo0 合焦距離
Zoc1 近方制限推奨距離
Zoc2 遠方制限推奨距離
Zoc3 近方限界距離
Zoc4 遠方限界距離
Zo0’ 視差ゼロ距離
Claims (7)
- 複数の撮影条件で奥行情報を含む画像を取得する撮像部と、
前記複数の撮影条件の各々と撮影条件とは独立に設定される範囲制限条件とから、前記範囲制限条件を満足する最遠の被写体距離である遠方制限推奨距離と前記範囲制限条件を満足する最近の被写体距離である近方制限推奨距離とを導出する推奨被写体範囲導出部と、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離の情報を表示する表示部と、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記奥行情報を含む画像に対する補正処理を指定し、画像補正パラメータを設定する補正処理設定部と、を備え、
前記推奨被写体範囲導出部は、前記複数の撮影条件の各々に応じた前記画像補正パラメータに応じて、前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離を変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記表示部は、さらに、前記補正処理の後の合焦距離の情報を前記画像に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離の範囲内にある被写体について、所定の表示方法で観察される立体像の歪具合を予測する歪導出部をさらに備え、
前記表示部は、前記歪導出部による予測結果に係る情報をさらに表示することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 複数の撮影条件で視差画像を取得する撮像部と、
前記複数の撮影条件の各々と所定の観察条件と視差制限範囲とから、前記視差制限範囲内の視差量になる最遠の被写体距離である遠方制限推奨距離と前記視差制限範囲内の視差量になる最近の被写体距離である近方制限推奨距離とを導出する推奨被写体範囲導出部と、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離の情報を表示する表示部と、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記視差画像に対する補正処理を指定し、画像補正パラメータを設定する補正処理設定部と、を備え、
前記推奨被写体範囲導出部は、前記複数の撮影条件の各々に応じた前記画像補正パラメータに応じて、前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離を変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記表示部は、前記補正処理の前の視差ゼロ距離、及び、前記補正処理の後の視差ゼロ距離の情報を前記画像に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 複数の撮影条件で奥行情報を含む画像を取得する撮像ステップと、
前記複数の撮影条件の各々と撮影条件とは独立に設定される範囲制限条件とから、前記範囲制限条件を満足する最遠の被写体距離である遠方制限推奨距離と前記範囲制限条件を満足する最近の被写体距離である近方制限推奨距離とを導出する推奨被写体範囲導出ステップと、
前記撮像ステップで取得した前記奥行情報を含む画像に重畳して、前記推奨被写体範囲導出ステップで導出した、前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離の情報を表示する表示ステップと、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記奥行情報を含む画像に対する補正処理を指定し、画像補正パラメータを設定する補正処理設定ステップと、
前記複数の撮影条件の各々に応じた前記画像補正パラメータに応じて、前記遠方制限推奨距離と前記近方制限推奨距離を変更するステップと、
を備えることを特徴とする撮像方法。 - 前記表示部は、
撮影画面内において、前記被写体距離を算出する領域を示す少なくとも1つのエリアマークを表示し、
前記遠方制限推奨距離及び前記近方制限推奨距離を示す情報と、前記エリアマークで指定された領域の前記被写体距離を示す情報と、を比較できるように表示することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。
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