JPH0937302A

JPH0937302A - 立体撮像装置

Info

Publication number: JPH0937302A
Application number: JP7181926A
Authority: JP
Inventors: Shinji Araoka; 伸治荒岡; Masao Sato; 政雄佐藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】輻輳点を固定とする立体撮像装置において、
電子ズームの倍率アップに伴って立体視時に調節面と輻
輳点が離れることによって発生する疲労を軽減する。【解決手段】ズームレンズ１と単焦点レンズ２を有す
る立体撮像装置において、上記ズームレンズ１により入
射された光情報を電気信号に変換する撮像素子３ａと、
上記単焦点レンズ２により入射された光情報を電気信号
に変換する撮像素子３ｂと、被写体までの距離を計測す
る被写体距離検出手段１３と、この被写体距離検出手段
１３からの出力とズーム変更量に応じて、上記撮像素子
３ａ，３ｂの切り出しエリアの移動量を、ズームレンズ
１と単焦点レンズ２により形成される輻輳角と眼の輻輳
角とを一致させる移動量になるように制御しながらデジ
タルズームを行う第１映像処理回路４および第２映像処
理回路５とを備えた立体撮像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体撮像装置、よ
り詳しくは、両眼視差を利用して立体映像を得る立体撮
像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラを略水平に２つ並べて配設し、こ
れらのカメラによって独立に撮像される画像を、それぞ
れ左右の眼に対して再生するようにした立体撮像装置お
よび立体映像再生装置は、近年、種々のものが提案され
ていて、こうしたものでは、いわゆる両眼視差を利用し
て立体映像を得るようになっている。

【０００３】このようなものの一例としては、例えば特
開平２−９４８７７号公報に、光軸が立体撮像装置の本
体の正面方向を向くように配置され、レンズの焦点距離
を変化させる機能を有するズームレンズと、光軸がこの
ズームレンズの光軸と所定距離において交わって所定の
輻輳角を構成するように傾けて配設された広角の単焦点
レンズとの１対の光学系を備えており、上記ズームレン
ズを広角側に移動して単焦点レンズと同画角に設定する
ときに立体撮像を行って３次元映像を取り込むことが可
能となり、その他のズーム位置では２次元映像を取り込
むことができるように構成された立体撮像装置が記載さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように特開平２
−９４８７７号公報に記載されている立体撮像装置で
は、立体視が可能となる焦点距離は、ズームレンズと単
焦点レンズの画角が一致する１箇所のみとなる。現状の
ビデオカメラから考えると、立体撮像時にもズーム機能
を備えることが望ましく、一方、コスト面からは単焦点
レンズの方が有利であるために、上記構成のままでズー
ム機能を備えさせる手段として、画像処理により電子ズ
ームを行うことが考えられる。

【０００５】ところで、立体視を行う場合には、人間の
眼で見た状態に近づけるために、左右のレンズの光軸の
交点が被写体に合致するようにする、いわゆる輻輳視が
行われる。このような輻輳視を行う場合に、被写体が移
動するのに対応するためには輻輳点を制御する必要があ
り、複雑な制御回路が必要となってコストがアップして
しまう。

【０００６】上述のような理由から、輻輳点を固定して
立体視する手段を採用することが考えられるが、このと
きには、被写体と輻輳点が一致しない場合が発生し、つ
まり、立体視するときに輻輳点と調節面（ピント面）が
一致しないことがある。この不一致がある一定の範囲を
超えると、使用者が疲労を感じることになる。このよう
な状態は、画角が望遠側になるほど顕著に現れるもので
ある。

【０００７】このような現象は、機能とコストを両立さ
せるという観点から電子ズームを採用する上述のような
場合でも、被写体と輻輳点がずれている場合には同様に
表れてしまう。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、デジタルズームに伴って発生する疲労を軽減する
ことができる立体撮像装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による本発明の立体撮像装置は、２つの
撮像光学系を有する立体撮像装置において、デジタルズ
ームに連動して画像の中心位置を移動させる手段を備え
たものである。

【００１０】また、請求項２による本発明の立体撮像装
置は、２つの撮像光学系を有する立体撮像装置におい
て、第１の撮像光学系と第２の撮像光学系により入射さ
れた光情報を電気信号に変換するそれぞれの撮像素子
と、被写体までの距離を計測する被写体距離検出手段
と、上記撮像素子により得られた画像データをデジタル
ズームにより画像処理するに際し予め記憶された被写体
距離およびズーム変更量と切り出しエリアの移動量との
相関に従い上記被写体距離検出手段からの出力とズーム
変更量とに基づいて上記撮像素子の切り出しエリアの移
動量を制御する電子ズーム手段とを備えたものである。

【００１１】さらに、請求項３による本発明の立体撮像
装置は、上記撮像素子の切り出しエリアの移動量が、切
り出し後の画面中心と被写体中心との水平間距離と画面
中心と画面端との水平間距離の二つの水平間距離の比率
が上記切り出しエリアの移動を行う前の上記比率と一致
する量である請求項２に記載のものである。

【００１２】［作用］請求項１による本発明の立体撮像
装置は、２つの撮像光学系を有し、画像の中心位置を移
動させる手段がデジタルズームに連動して画像の中心位
置を移動させる。

【００１３】また、請求項２による本発明の立体撮像装
置は、２つの撮像光学系を有し、それぞれの撮像素子が
第１の撮像光学系と第２の撮像光学系により入射された
光情報を電気信号に変換し、被写体距離検出手段が被写
体までの距離を計測し、電子ズーム手段が上記撮像素子
により得られた画像データをデジタルズームにより画像
処理するに際し予め記憶された被写体距離およびズーム
変更量と切り出しエリアの移動量との相関に従い上記被
写体距離検出手段からの出力とズーム変更量とに基づい
て上記撮像素子の切り出しエリアの移動量を制御する。

【００１４】さらに、請求項３による本発明の立体撮像
装置は、上記電子ズーム手段が、上記撮像素子の切り出
しエリアの移動量を、切り出し後の画面中心と被写体中
心との水平間距離と画面中心と画面端との水平間距離の
二つの水平間距離の比率が上記切り出しエリアの移動を
行う前の上記比率と一致する量にする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１から図１２は本発明の一実施
形態を示したものであり、図１は本実施形態に係る立体
撮像装置の外観を示す斜視図である。

【００１６】この立体撮像装置は、記録媒体への録画再
生を行うデッキ部やこの録画再生を制御するシステムコ
ントロール系の回路等を有してなる本体１６と、この本
体１６の右側前方部に配設された一対の撮像光学系を有
してなるカメラユニット部１５と、このカメラユニット
部１５の後方部に配設された立体視可能なファインダ部
１７と、を備えて構成されている。

【００１７】上記カメラユニット部１５は、複数の焦点
距離を有していて２次元撮像と３次元撮像の両方に使用
されるズーム撮像光学系たるズームレンズ１と、単一の
焦点距離を有していて３次元撮像に使用される単焦点撮
像光学系たる単焦点レンズ２とを略水平に配置してな
り、これらにより一対の撮像光学系を構成している。そ
して、立体撮像を行うときには、上記ズームレンズ１は
右目用レンズとして、単焦点レンズ２は左目用レンズと
してそれぞれ使用されるようになっている。

【００１８】上記単焦点レンズ２は、その焦点距離が上
記ズームレンズ１の広角側と等しい焦点距離となるよう
に構成されている。すなわち、後述する撮像素子３ａ，
３ｂとして例えば１／３インチＣＣＤを用いた場合に
は、例えばズームレンズ１の焦点距離をｆ＝６〜４８mm
とすると、単焦点レンズ２の焦点距離をｆ＝６mmに設定
して、ズームレンズ１の焦点距離を６mmにしたときに立
体撮像が可能となるように構成している。

【００１９】上記ズームレンズ１と単焦点レンズ２の配
置は、図２に示すようになっている。

【００２０】すなわち、上記ズームレンズ１は、その光
軸が本体１６の正面方向を向くように配置されていて、
これに対して単焦点レンズ２は、その光軸が該ズームレ
ンズ１の光軸と点Ｐにおいて交わるように、ズームレン
ズ１の光軸に対して傾斜して配置されている。

【００２１】図３は、本実施形態の立体撮像装置におけ
るブロック図である。

【００２２】この立体撮像装置は、上記ズームレンズ１
と単焦点レンズ２の結像位置にそれぞれ配設されている
ＣＣＤ等からなる撮像素子３ａ，３ｂと、これらの内の
上記ズームレンズ１の撮像素子３ａによって撮像された
画像を処理する画像処理手段であり画像の中心位置を移
動させる手段であって電子ズーム手段たる第１映像処理
回路４と、上記ズームレンズ１のズーム，ＡＦ，絞り等
の制御を行うズームレンズ駆動制御回路６ａと、上記単
焦点レンズ２の撮像素子３ｂによって撮像された画像を
処理する画像処理手段であり画像の中心位置を移動させ
る手段であって電子ズーム手段たる第２映像処理回路５
と、上記単焦点レンズ２のＡＦ，絞り等の制御を行う単
焦点レンズ駆動制御回路６ｂと、被写体までの距離を検
出する被写体距離検出手段１３と、主電源のオン／オフ
等を行うものであり電子ズームスイッチも含まれる操作
スイッチ１１と、２次元撮像を行うか３次元撮像を行う
かを選択して切り換えるための２次元／３次元切換スイ
ッチ１２と、上記第１，第２映像処理回路４，５からの
画像出力が入力されて２次元映像であるか３次元映像で
あるかに応じて選択して出力する２次元／３次元選択ス
イッチ８と、２次元映像の記録および再生を行う２次元
映像記録再生回路９ａと、３次元映像の記録および再生
を行う３次元映像記録再生回路９ｂと、上記第１映像処
理回路４，第２映像処理回路５，単焦点レンズ駆動制御
回路６ｂ，ズームレンズ駆動制御回路６ａ，２次元／３
次元選択スイッチ８の制御を行うとともに上記操作スイ
ッチ１１，２次元／３次元切換スイッチ１２，被写体距
離検出手段１３からの入力を受け、さらに立体撮像装置
の全体の制御も行う制御回路であるＣＰＵ１０とを有し
て構成されている。

【００２３】このように構成された立体撮像装置におい
て、撮像を行う際の動作を図４のフローチャートを参照
して説明する。

【００２４】使用者が上記操作スイッチ１１を押すこと
によって立体撮像装置の主電源がオンされると、上記２
次元／３次元切換スイッチ１２の状態を検出して２次元
撮像を行うかあるいは３次元撮像を行うかを判定する
（ステップＳ１）。

【００２５】２次元撮像を行う場合には、ＣＰＵ１０が
２次元／３次元選択スイッチ８を２次元撮像を選択する
側に切り換えることで、ズームレンズ１の撮像素子３ａ
から出力された画像が、第１映像処理回路４を介して映
像として出力され（ステップＳ２）、２次元映像記録再
生回路９ａにより記録および再生が行われる（ステップ
Ｓ３）。その後、一連のシーケンスが終了する。

【００２６】一方、上記ステップＳ１において、３次元
撮像を行う場合には、ＣＰＵ１０が２次元／３次元選択
スイッチ８を３次元撮像を選択する側に切り換える。

【００２７】そして、ＣＰＵ１０からの出力信号を受け
たズームレンズ駆動制御回路６ａによってズームレンズ
１が駆動されて、該ズームレンズ１の焦点距離が、単焦
点レンズ２と同じ焦点距離、例えば上記１／３インチＣ
ＣＤを用いた場合にはｆ＝６mmに設定される（ステップ
Ｓ４）。

【００２８】次に、操作スイッチ１１に設けられたズー
ムスイッチからズーム変更出力が出されているかどうか
を判別し（ステップＳ５）、ズーム変更出力が出されて
いる場合には、被写体距離情報Ｌとズーム変更量Ｚが、
ＣＰＵ１０により第１映像処理回路４および第２映像処
理回路５へ出力される（ステップＳ６）。

【００２９】これらの被写体距離情報Ｌとズーム変更量
Ｚに基づいて、電子ズームに対応した切り出しエリアを
決定し、第１映像処理回路４と第２映像処理回路５から
その切り出しエリアに応じたズームレンズ１と単焦点レ
ンズ２の映像が出力される（ステップＳ７）。

【００３０】また、上記ステップＳ５において、ズーム
変更出力が出されていない場合には、ズームレンズ１か
らの映像と単焦点レンズ２からの映像が、第１映像処理
回路４と第２映像処理回路５により、電子ズームを行う
ことなくそのまま出力される（ステップＳ８）。

【００３１】上記ステップＳ７またはステップＳ８が行
われた後に、３次元映像記録再生回路９ｂによって映像
の記録および再生動作が行われて（ステップＳ９）、そ
の後、一連のシーケンスを終了する。

【００３２】次に、上記図４のステップＳ７において行
われる電子ズームについて、より詳しく説明する。

【００３３】上述のように、ズームレンズ１の光軸と単
焦点レンズ２の光軸は、該立体撮像装置から所定の距離
にある点Ｐにおいて交わるように配置されている。この
ときこれらズームレンズ１と単焦点レンズ２から得られ
る映像について説明する。

【００３４】立体撮像装置と被写体の遠近における位置
関係としては、図２に示すように、被写体が点Ｐの位置
にあるとき、点Ｐより前の位置である点ＰＦにあると
き、点Ｐより後ろの位置である点ＰＢにあるとき、に分
類される。

【００３５】まず、被写体が光軸の交点である点Ｐにあ
る場合には、撮像素子３ａ，３ｂによる画像は、図５
（Ａ），（Ｂ）に各々示すように、被写体がそれぞれの
画面の中心に位置する。

【００３６】次に、被写体が点ＰＦにある場合には、撮
像素子３ａ，３ｂによる画像は、図６（Ａ），（Ｂ）に
各々示すように、被写体がそれぞれの画面の中心よりも
内側に位置する。

【００３７】そして、被写体が点ＰＢにある場合には、
撮像素子３ａ，３ｂによる画像は、図７（Ａ），（Ｂ）
に各々示すように、被写体がそれぞれの画面の中心より
も外側に位置する。

【００３８】上記第１映像処理回路４と第２映像処理回
路５には、予め、被写体距離Ｌとズーム変更量Ｚにおけ
る切り出しエリアを記憶させてある。

【００３９】たとえば、被写体が点Ｐの位置にある場合
は、図５の（Ａ），（Ｂ）において、一点鎖線に示すエ
リアや二点鎖線に示すエリアを切り出すことで、電子ズ
ームがなされる。

【００４０】よって、第１映像処理回路４，第２映像処
理回路５から出力される映像は、図８（Ａ），（Ｂ）に
示すように、被写体が画面の中心にある映像であり、電
子ズームを行った後も、同様に画面の中心位置にある。

【００４１】次に、被写体が点ＰＦの位置にある場合
は、図６（Ａ），（Ｂ）において、一点鎖線に示すエリ
アや二点鎖線に示すエリアを切り出すことで、電子ズー
ムがなされる。このとき、倍率をアップさせるに伴って
画像中心を連続的に移動させ、切り出すエリアを内側に
寄せている。

【００４２】よって、第１映像処理回路４，第２映像処
理回路５から出力される映像は、図９（Ａ），（Ｂ）に
示すように、撮像素子３ａ，３ｂに結像したものと同位
置となる、被写体が画面の内側にある映像であり、電子
ズームを行った後も同様に画面の内側の位置にある。

【００４３】さらに、被写体が点ＰＢの位置にある場合
は、図７（Ａ），（Ｂ）において、一点鎖線に示すエリ
アや二点鎖線に示すエリアを切り出すことで、電子ズー
ムがなされる。このとき、倍率をアップさせるに伴って
画像中心を連続的に移動させ、切り出すエリアを外側に
寄せている。

【００４４】よって、第１映像処理回路４，第２映像処
理回路５から出力される映像は、図１０（Ａ），（Ｂ）
に示すように、撮像素子３ａ，３ｂに結像したものと同
位置となる、被写体が画面の外側にある映像であり、電
子ズームを行った後も同様に画面の外側の位置にある。

【００４５】図１２は、上記ファインダ部１７等の立体
再生装置により、図９の画像を再生した立体映像を観察
したときの状態を示す図である。

【００４６】被写体像は、立体再生装置の前方に、眼の
輻輳角θを有する立体像として見ることができる。そし
て電子ズームを行っても映像中の被写体の位置が変化し
ないために、同じ輻輳角θで立体像を見ることができ
る。

【００４７】同様に、図１０の画像を再生した場合は、
図示はしないが、被写体像は、立体再生装置の後方に、
眼の輻輳角θ’を有する立体像として見ることができ
る。そして、電子ズームを行っても映像中の被写体の位
置が変化しないために、同じ輻輳角θ’で立体像を見る
ことができる。

【００４８】ところで、点ＰＦの位置にある被写体を電
子ズームする際に、もし、点Ｐにおける電子ズームであ
る上記図８に示すような電子ズームを行った場合には、
第２映像処理回路５から出力される映像は、図１１に示
すように、倍率アップに伴って被写体位置が撮像素子３
ａ，３ｂの画像からずれてしまい、すなわち、倍率アッ
プに伴って映像の中心位置からのずれｈは徐々に増大し
てしまう。これは第１映像処理回路４から出力される映
像についても、図示はしないが同様である。つまり、立
体再生装置で立体像を見るときに、そのまま電子ズーム
を行うと、輻輳角が大きくなって立体像はより近距離側
に観察され、輻輳点と調節面が離れることになって疲労
を伴ってしまう。本実施形態は、電子ズームに上述のよ
うな工夫を凝らすことにより、このような疲労を与える
ことがないように構成されている。

【００４９】なお、上記図５から図１０等においては、
説明を簡潔にするために、電子ズームによる切り出しの
内の２段階について説明したが、いうまでもなく、電子
ズームは実際には連続的に行われるようになっている。

【００５０】また、上述では２つの撮像光学系の一方を
ズームレンズで、他方を単焦点レンズで構成したが、こ
れに限るものではなく、例えば双方の撮像光学系をズー
ムレンズで構成しても良いし、あるいは双方の撮像光学
系を単焦点レンズで構成しても良い。

【００５１】このような実施形態によれば、電子ズーム
によって倍率変更を行う際に、被写体距離情報に基づい
て左右の画像の各中心を連続的に移動させることによ
り、立体視しているときに電子ズームの倍率をアップさ
せても調節面と輻輳点がほぼ変化せず、撮像素子に結像
した画像以上は離れることはないために、使用者の疲労
を軽減することができる。

【００５２】［付記］以上詳述したような本発明の上記
実施態様によれば、以下のごとき構成を得ることができ
る。

【００５３】（１）２つの撮像光学系を有する立体撮
像装置において、第１の撮像光学系と第２の撮像光学系
により入射された光情報を電気信号に変換するそれぞれ
の撮像素子と、被写体までの距離を計測する被写体距離
検出手段と、予め記憶された被写体距離およびズーム変
更量と切り出しエリアの移動量との相関に従い、上記被
写体距離検出手段からの出力とズーム変更量とに基づい
て、上記撮像素子により得られた画像の各中心位置を連
続的に移動させて倍率変更を行う電子ズーム手段と、を
具備することを特徴とする立体撮像装置。

【００５４】（２）第１の撮像光学系の光軸と第２の
撮像光学系の光軸とを、所定の距離で交わるように並べ
たことを特徴とする（１）に記載の立体撮像装置。

【００５５】（３）上記第１の撮像光学系が複数の焦
点距離を有するズーム撮像光学系であり、上記第２の撮
像光学系が単一の焦点距離を有する単焦点撮像光学系で
ある（１）に記載の立体撮像装置。

【００５６】（４）上記第１の撮像光学系と第２の撮
像光学系が、共に、複数の焦点距離を有するズーム撮像
光学系である（１）に記載の立体撮像装置。

【００５７】（５）上記第１の撮像光学系と第２の撮
像光学系が、共に、単一の焦点距離を有する単焦点撮像
光学系である（１）に記載の立体撮像装置。

【００５８】上記（１）に記載の発明によれば、電子ズ
ームに伴って発生する疲労を、被写体距離およびズーム
変更量に応じて軽減することができる。

【００５９】上記（２）に記載の発明によれば、上記
（１）に記載の発明と同様の効果を奏することができ
る。

【００６０】上記（３）に記載の発明によれば、安価
に、上記（１）に記載の発明と同様の効果を奏すること
ができる。

【００６１】上記（４）に記載の発明によれば、上記
（１）に記載の発明と同様の効果を奏することができ
る。

【００６２】上記（５）に記載の発明によれば、より安
価に、上記（１）に記載の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１による本発
明の立体撮像装置によれば、デジタルズームに伴って発
生する疲労を軽減することができる。

【００６４】また、請求項２による本発明の立体撮像装
置によれば、デジタルズームに伴って発生する疲労を、
被写体距離およびズーム変更量に応じて軽減することが
できる。

【００６５】さらに、請求項３による本発明の立体撮像
装置によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果を奏
するとともに、切り出し後の画面中心と被写体中心の水
平間距離と、画面中心と画面端の水平間距離との比率
を、切り出しエリアの移動前後において一致させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の立体撮像装置の外観を示
す斜視図。

【図２】上記実施形態の立体撮像装置におけるズームレ
ンズと単焦点レンズの配置を示す図。

【図３】上記実施形態の立体撮像装置の構成を示すブロ
ック図。

【図４】上記実施形態の立体撮像装置の撮像を行う際の
動作を示すフローチャート。

【図５】上記実施形態において、図２の点Ｐにある被写
体を撮像して電子ズームを行うときの切り出しエリアを
示す図。

【図６】上記実施形態において、図２の点ＰＦにある被
写体を撮像して電子ズームを行うときの切り出しエリア
を示す図。

【図７】上記実施形態において、図２の点ＰＢにある被
写体を撮像して電子ズームを行うときの切り出しエリア
を示す図。

【図８】上記図５に示す切り出しを行ったときの映像を
示す図。

【図９】上記図６に示す切り出しを行ったときの映像を
示す図。

【図１０】上記図７に示す切り出しを行ったときの映像
を示す図。

【図１１】上記図２の点ＰＦの位置にある被写体を電子
ズームする際に、上記図８に示す切り出しを行った場合
の第２映像処理回路から出力される映像を示す図。

【図１２】上記図９に示す画像を立体再生装置により再
生して観察したときの状態を示す図。

【符号の説明】

１…ズームレンズ（撮像光学系，ズーム撮像光学系）２…単焦点レンズ（撮像光学系，単焦点撮像光学系）３ａ，３ｂ…撮像素子４…第１映像処理回路(画像の中心位置を移動させる手
段,電子ズーム手段) ５…第２映像処理回路(画像の中心位置を移動させる手
段,電子ズーム手段) １３…被写体距離検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの撮像光学系を有する立体撮像装置
において、デジタルズームに連動して画像の中心位置を移動させる
手段を具備することを特徴とする立体撮像装置。
【請求項２】２つの撮像光学系を有する立体撮像装置
において、第１の撮像光学系と第２の撮像光学系により入射された
光情報を電気信号に変換するそれぞれの撮像素子と、被写体までの距離を計測する被写体距離検出手段と、上記撮像素子により得られた画像データをデジタルズー
ムにより画像処理するに際し、予め記憶された被写体距
離およびズーム変更量と切り出しエリアの移動量との相
関に従い、上記被写体距離検出手段からの出力とズーム
変更量とに基づいて、上記撮像素子の切り出しエリアの
移動量を制御する電子ズーム手段と、を具備することを特徴とする立体撮像装置。
【請求項３】上記撮像素子の切り出しエリアの移動量
は、切り出し後の画面中心と被写体中心との水平間距離
と、画面中心と画面端との水平間距離の、二つの水平間
距離の比率が上記切り出しエリアの移動を行う前の上記
比率と一致する量であることを特徴とする請求項２に記
載の立体撮像装置。