JP2012191608A - 立体撮像装置および立体撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立体撮像装置の撮影中にコンバージェンスポイントを変化させ、立体感を強調するためには、撮影中にコンバージェンスポイントを変化させるために人手をかける必要があるという課題がある。
【解決手段】立体撮像装置１００は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０と、コンバージェンスポイントを移動させるコンバージェンスポイント移動部１５０と、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０が撮像した被写体の拡大に応じて、コンバージェンスポイント移動部１５０を制御し、コンバージェンスポイントを被写体の後方または前方に移動させ、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０が撮像した被写体の縮小に応じて、コンバージェンスポイント移動部１５０を制御し、コンバージェンスポイントを被写体の前方または後方に移動させるコントローラ１４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は２つの撮像部を用いて立体画像を撮像する立体撮像装置に関するものであり、特にズームに応じてコンバージェンスポイントを変化させる立体撮像装置に関するものである。

左目の画像と右目の画像を独立に同期撮影して立体的な画像を得る立体画像（３Ｄ画像）の撮像装置に注目が集まっている。表示デバイスや視聴方法には様々な方式が提案されているが、いずれの方式も左右の視差から立体感を体感させる基本原理に基づいている。

このような立体撮像装置において、左右の撮像部の光軸が交わるコンバージェンスポイントを制御することが重要である。コンバージェンスポイントを制御することにより、被写体の飛び出し感や奥行き感が変化するためである。ズーム操作に応じて、コンバージェンスポイントを制御する技術として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、合焦したときのズームレンズ、フォーカスレンズのレンズ位置より被写体までの距離を測距し、測距した位置にコンバージェンスポイントを合わせる方法が開示されている。

特開平８−２０１９４０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、コンバージェンスポイントは、合焦した被写体の位置に合わせるため、被写体の飛び出し感や奥行き感を変更することができないという課題がある。さらに、立体撮像装置の撮影中にコンバージェンスポイントを変化させ、立体感を強調するためには、人手がかかるという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明の立体撮像装置は、撮像した左右の画像からなる立体画像を取得する立体撮像装置であって、前記左右の画像を撮像する第１の撮像部および第２の撮像部と、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部による前記立体画像のコンバージェンスポイントを移動させるコンバージェンスポイント移動部と、ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させる制御と、ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させる制御と、の少なくとも一方を行う制御部と、を備える。

上記の構成によって、立体撮像装置は、ズーム操作に応じて飛び出し感や奥行き感を変化させることができるため、コンバージェンスポイントを変化させるための人手をかけずに、立体感を強調した映像撮影が可能となる。

実施の形態１に係る立体撮像装置の構成を示すブロック図 実施の形態１における立体撮像装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１における基準面を求める方法を説明する模式図

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
（１．立体撮像装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る立体撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、立体撮像装置１００は、第１の撮像部１１０と、第２の撮像部１２０と、画像処理部１３０と、コントローラ１４０と、コンバージェンスポイント移動部１５０と、操作部１６０と、記録媒体制御部１７０を含む。メモリカード１８０は、記録媒体制御部１７０を介して、立体撮像装置１００に接続される。

第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０は、所定の間隔をおいて配置される。所定の間隔は、平均的な成人の両目の間隔であるおよそ６５ｍｍが設定されることが多いが、この間隔に限るものではない。第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０は、それぞれ光学系と撮像素子を含む。光学系は、対物レンズ、ズームレンズ、絞り、ＯＩＳ（Optical Image Stabilizer：光学式手振れ補正システム）ユニットおよびフォーカスレンズを含む。光学系は、被写体からの光を集光し、被写体像を形成する。撮像素子は、光学系で形成された被写体像を撮像して、映像信号を生成する。撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサー、またはＣＭＯＳイメージセンサーである。第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で撮像された左右の画像は、画像処理部１３０で各種画像処理がなされる。画像処理後の画像データは、記録媒体制御部１７０を介して、メモリカード１８０に記録される。なお、撮像される画像は、静止画または動画のいずれであっても良い。

画像処理部１３０は、ＡＤ変換、画像前処理および画像圧縮処理を行う。画像前処理は、ＡＤ変換された画像データに対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種カメラ信号処理を行う。画像圧縮処理は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などを行うことにより、画像データを圧縮する。画像圧縮処理は、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮形式により画像データを圧縮する。なお、圧縮方式は、ＭＰＥＧ−２やＨ．２６４の形式に限定されない。画像処理部１３０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。

なお、本実施の形態では、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で撮像された左右の画像を、一つの画像処理部１３０で処理する形態について説明するが、画像処理部１３０を２つ設け、第１の撮像部１１０で撮像された画像および第２の撮像部１２０で撮像された画像を、それぞれ別の画像処理部で処理する形態であっても良い。

コントローラ１４０は、立体撮像装置１００全体を制御する制御手段である。コントローラ１４０は、マイクロコンピュータなどの半導体素子などで実現可能である。コントローラ１４０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることにより実現してもよい。

なお、コントローラ１４０は第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０のズーム倍率が常に等しくなるような制御を行っているものとする。

コンバージェンスポイント移動部１５０は、コントローラ１４０からの指示に基づき、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０の内部に存在するＯＩＳユニットを制御することにより、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の輻輳角を変化させる。これにより、コンバージェンスポイント移動部１５０は、撮像時のコンバージェンスポイントを変化させる。

なお、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の輻輳角を変化させる方法は、ＯＩＳユニットを制御する方法に限らず、例えば、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の両方、またはいずれか一方を、物理的に回転等させることにより、光軸の向きを変化させてもよい。

操作部１６０は、各種操作手段を総称した構成要素である。操作部１６０は、立体撮像装置１００の電源オンやオフを行う電源ボタンや、ズーム操作を行うズームレバー等を含む。操作部１６０は、撮影者の指示を受け付け、その指示をコントローラ１４０に伝える。

記録媒体制御部１７０は、メモリカード１８０を着脱可能である。記録媒体制御部１７０は、機械的及び電気的にメモリカード１８０と接続可能である。メモリカード１８０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。

なお、本実施の形態では、メモリカード１８０が着脱自在な構成について説明するが、メモリカード１８０は立体撮像装置１００に内蔵される形態であっても良い。また、本実施の形態において、記録媒体としてメモリカード１８０を用いる形態について説明するが、記録媒体は、メモリカードに限らず、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等であっても良い。

なお、本実施の形態において、第１の撮像部１１０で撮像された画像と、第２の撮像部１２０で撮像された画像を、いずれもメモリカード１８０に記録する形態について説明するが、メモリカード１８０を２枚接続可能とし、第１の撮像部１１０で撮像された画像と、第２の撮像部１２０で撮像された画像が、それぞれ異なるメモリカード１８０に記録される形態であっても良い。

（２．立体撮像装置の動作）
立体撮像装置１００のズーム時の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。

撮影者が操作部１６０を用いた立体撮像モードオン操作を行うことにより、立体撮像装置１００は立体撮像モードに入る（Ｓ２０１）。

コントローラ１４０は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０中のレンズを駆動し、前回の電源オフ操作時に保持しておいたレンズ位置に、それぞれのレンズを移動させる。その後、コントローラ１４０は、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の、ズームレンズの位置よりズーム倍率を、輻輳角度よりコンバージェンスポイントを算出する（Ｓ２０２）。

撮影者が操作部１６０を用いてズーム操作を行うことにより、立体撮像装置１００は、ズームを実行する（Ｓ２０３）。この際、コントローラ１４０は、ズーム操作量に応じて、コンバージェンスポイント移動部１５０を制御し、コンバージェンスポイントを変化させる。コンバージェンスポイントの移動量を算出する方法について、図３を用いて説明する。

コンバージェンスポイントは、ズーム操作量に応じて、以下の式に基づき、算出する（Ｓ２０４）。

Ｄ＝（（Ｘ−１）α＋１）Ｄ₀ （α＞０の場合） ・・・（１）
Ｄ＝（（１／Ｘ−１）α＋１）Ｄ₀ （α＜０の場合） ・・・（２）
ここで、Ｘはズーム操作によるズーム倍率の変化量であり、αはズーム操作に対するコンバージェンスポイント変換係数であり、Ｄ₀はズーム操作前のコンバージェンスポイントであり、Ｄはズーム操作後のコンバージェンスポイントである。立体撮像装置１００においては、α＞０の場合とα＜０の場合との両方が設定可能である。

Ｘはズーム操作によるズーム倍率の変化量であり、操作前のズーム倍率Ｚ₀、ズーム操作後のズーム倍率Ｚとすると、Ｚ／Ｚ₀となる。上記式により、ズーム操作後のコンバージェンスポイントＤは、ズーム倍率の変化量Ｘに比例するため、ズーム倍率を変化させることで被写体の飛び出し感や奥まり感を変化させることができる。

これにより、ズーム操作を行い被写体に近づくような映像を撮影した際には、物体が飛び出すような感覚を与える映像(α＞０の場合)や物体が奥まるような感覚を与える映像(α＜０の場合)を被写体に近づくことなく表現することが可能となる。一方、ズーム操作を行い被写体から遠ざかるような映像を撮影した際には、物体が奥まるような感覚を与える映像(α＜０の場合)や物体が飛び出すような感覚を与える映像(α＞０の場合)を被写体から遠ざかることなく表現することが可能となる。

また、αはズーム操作に対するコンバージェンスポイントの飛び出し量、奥まり量を決定する値である。αの値の大きさに比例し、飛び出し感、奥まり感を変化させることが可能であり、使用者が任意に変えることができるものとする。

なお、コンバージェンスポイントの目標値の算出方法は、ズーム操作量に応じて、被写体の拡大時にはコンバージェンスポイントを被写体の後方（α＞０の場合）または前方（α＜０の場合）に移動させ、被写体の縮小時にはコンバージェンスポイントを被写体の前方（α＞０の場合）または後方（α＜０の場合）に移動させる方法であれば、図３の方法でなくてもよい。

次に、コントローラ１４０は、コンバージェンスポイントの目標値になるように、コンバージェンスポイント移動部１５０を駆動し、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の輻輳角を変更させる（Ｓ２０５）。

撮影者が操作部１６０を用いた立体撮像モードオフ操作を行うことにより、立体撮像装置１００は立体撮像モードを終了する（Ｓ２０６）。

（３．まとめ）
本実施の形態にかかる立体撮像装置１００は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で撮像した左右の画像からなる立体画像を取得する立体撮像装置１００であって、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０は、それぞれ変倍レンズを含むレンズ群と、レンズ群からの光学像を電子信号に変換する撮像素子と、を含み、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０による立体画像のコンバージェンスポイントを移動させるコンバージェンスポイント移動部１５０と、操作部１６０によるズーム操作に伴い、立体画像中の被写体を拡大する際には、コンバージェンスポイント移動部１５０を制御してコンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させ、立体画像中の被写体を縮小する際には、コンバージェンスポイント移動部１５０を制御してコンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させるコントローラ１４０と、を備えることにより、立体撮像装置１００の撮影中にコンバージェンスポイントをズーム操作に応じて変化させ、ズーム操作に応じて飛び出し感や奥行き感を変化させることができるため、コンバージェンスポイントを変化させるための人手をかけずに、立体感を強調した映像撮影が可能となる。

本実施の形態にかかる立体撮像装置は、ズーム操作に応じて飛び出し感や奥行き感を変化させることができ、コンバージェンスポイントを変化させるための人手をかけずに、立体感を強調した映像撮影が可能となるため、業務用や、コンシューマ用の立体撮像装置に適用することができ、有用である。

１００ 立体撮像装置
１１０ 第１の撮像部
１２０ 第２の撮像部
１３０ 画像処理部
１４０ コントローラ
１５０ コンバージェンスポイント移動部
１６０ 操作部
１７０ 記録媒体制御部
１８０ メモリカード

Claims (3)

1. 撮像した左右の画像からなる立体画像を取得する立体撮像装置であって、
   前記左右の画像を撮像する第１の撮像部および第２の撮像部と、
   前記第１の撮像部および前記第２の撮像部による前記立体画像のコンバージェンスポイントを移動させるコンバージェンスポイント移動部と、
   ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させる制御と、ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動部を制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させる制御と、の少なくとも一方を行う制御部と、
   を備える立体撮像装置。
2. 前記制御部は、
   前記ズーム操作の前後で、前記コンバージェンスポイントを、ズーム倍率の変化量に応じ変化させる
   請求項１に記載の立体撮像装置。
3. 第１の撮像部および第２の撮像部で撮像した左右の画像からなる立体画像を取得する立体撮像方法であって、
   前記第１の撮像部および前記第２の撮像部による前記立体画像のコンバージェンスポイントを移動させるコンバージェンスポイント移動ステップと、
   ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動ステップを制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動ステップを制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させる制御と、ズーム操作に伴い、前記立体画像中の被写体を拡大する際には、前記コンバージェンスポイント移動ステップを制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の前方に移動させ、前記立体画像中の被写体を縮小する際には、前記コンバージェンスポイント移動ステップを制御して前記コンバージェンスポイントを被写体の後方に移動させる制御と、の少なくとも一方を行う制御ステップと、
   を含む立体撮像方法。

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