JPH057373A

JPH057373A - 立体電子スチルカメラ

Info

Publication number: JPH057373A
Application number: JP3005929A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JP3112485B2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の立体カメラのように２眼式の光学系を必
要とせず、従って、大型化することなく、また、超音波
等による広域の測距装置等も必要とせず、従来の１眼式
電子スチルカメラの光学系をそのまま利用することも可
能となる立体電子スチルカメラを提供するにある。【構成】モータ６により駆動されるフォーカシングレン
ズ１と、ＣＣＤ２と、前置回路３と、画像データ用メモ
リ４と、画像記録装置５と、処理回路７とによって構成
される。処理回路７により各駆動段数毎の画像データか
ら各分割領域毎の最適合焦位置を算出し、その合焦位置
データからステレオペア画像生成のためのシフト量を算
出し、立体画像データを生成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体電子スチルカメラ、
詳しくは、スチルカメラにおいて被写体距離情報に基づ
いて立体画像表示のための画像を得ることのできる立体
電子スチルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から立体画像カメラ、あるいは、立
体画像表示装置に関しては数多くの提案がなされてい
る。例えば、特開昭５０ー２３７４０号公報に開示の図
形認識装置は、２台のカメラで被写体を撮影して左眼と
右眼による視差分が左右にシフトされたものの再生画
像、即ち、ステレオペアの画像を得るようにしたもので
ある。なお、このステレオペアの画像を立体画像として
観察するには、周知のように再生画面に同期して駆動さ
れる液晶眼鏡等が用いられる。

【０００３】また、特公昭５５ー３６２４０号公報に開
示の立体画像表示装置は、平面画面情報と奥行き情報を
組み合わせて立体画像情報を得るようにした立体画像表
示装置である。この装置における奥行き情報は２台のカ
メラで撮影した画像情報からその信号の相互間の相関を
求めて算出してもよく、また、超音波もしくは電波等に
よる高度測定手段を利用して得るようにしても良い。

【０００４】また、その他の立体画像表示装置として
は、ホログラムを利用したものもあるが、この方式は現
在のところではまだ高価な装置であって本発明の電子カ
メラ等のものの技術範囲の領域からは外れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】立体像の撮影装置とし
て上記特開昭５０ー２３７４０号公報に開示の図形認識
装置では２台のカメラを使用する必要があり、スペース
や、コスト上の問題がある。また、２眼の撮影レンズを
持ったカメラにより、同様にステレオペアの画像を撮影
することも可能であるが、やはり、２系統の光学系を有
することからカメラの体格が大きくなり、取扱い、ま
た、コスト的にも難点がある。

【０００６】また、特公昭５５ー３６２４０号公報に開
示の立体画像表示装置は、立体画像情報の送信について
は有効なものであるが、奥行き情報を得るための手段に
問題がある。即ち、上述のように２台のカメラ、あるい
は、２眼式のカメラで撮影したデータをもとに奥行き情
報を得るような手段では撮影装置も、演算装置も煩雑す
ぎて適切なものとはいえない。また、他の奥行き情報を
得る手段として、超音波やレーザ光等を用いて被写体距
離を測定することが考えられる。しかし、その測定は被
写体の全域にわたって行われる必要があり、質の良い立
体画像を得ることは難しい。

【０００７】本発明の目的は、上述の不具合を解決する
ためになされたものであり、フォーカシングレンズのス
キャニングにより最適合焦位置データを得て、そのデー
タに基づいて、立体画像表示の画像を得るようにして、
従来のもののように２眼式の光学系を必要とせず、従っ
て、大型化することなく、また、超音波等による広域の
測距装置等も必要とせず、従来の１眼式スチルカメラの
光学系をそのまま利用することも可能である低価格の立
体電子スチルカメラを提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の立体電子スチル
カメラは、フォーカシングレンズを所定区間に亘ってス
キャニングさせたときの当該被写界内に設定された複数
の分割領域の合焦度合いを表す各データをフォーカシン
グレンズの位置に関する値として得る合焦データ検出手
段と、上記各分割領域毎に上記合焦データ検出手段によ
り得られる、それぞれのデータのうち最適合焦状態に対
応する最適合焦位置データを、各識別する最適合焦位置
識別手段と、上記各分割領域毎に上記最適合焦位置識別
手段により識別された最適合焦位置データに基づいて立
体画像を再現するための所要の再現位置シフト量をそれ
ぞれ算出するシフト量算出手段と、上記各分割領域毎に
上記シフト量算出手段により得た所要の再現位置シフト
量に対応した記録を行うための信号処理を施す記録信号
シフト手段とを具備してなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記各分割領域毎に上記最適合焦位置識別手段
により識別された最適合焦位置データに基づいて、所要
の再現位置シフト量をそれぞれ算出し、所要の再現位置
シフト量に対応して記録された立体画像表示用の画像記
録を行うための信号を得る。

【００１０】

【実施例】以下図示の実施例に基づいて本発明を説明す
る。図１は、本発明の立体電子スチルカメラの主要ブロ
ック構成図である。本カメラは、フォーカシングレンズ
のスキャニングにより被写体の各分割領域の最適合焦位
置情報を得て、その情報に基づいて立体再現位置シフト
を算出し、更に、そのシフト量によってステレオペアの
画像を生成するものであって、まず、フォーカシングレ
ンズ１が、処理回路７にコントロールされるモータ６に
よって繰り出される。その繰り出し範囲は無限遠位置
（パルスモータ等の駆動段数ｎ＝０）から至近位置（パ
ルスモータ等の駆動段数ｎ＝Ｎmax）までとする。

【００１１】フォーカシングレンズ１より入射した被写
体光はイメージャであるＣＣＤ２上で結像し撮像信号と
して前置回路３に出力される。この前置回路３におい
て、サンプルホールド、プロセス、増幅等の処理がなさ
れたあと、更に、Ａ／Ｄ変換処理され、デジタル化映像
信号として画像メモリ４に一旦記憶される。そして、処
理回路７により上記画像データに基づいて被写体像の各
分割領域に対する最適合焦位置が検出され、処理回路内
のバッファメモリに記憶される。

【００１２】そして、上記合焦位置データに基づいて、
指定の撮影画像に対する左右の眼の視差の量を示すステ
レオペア画像用シフト量が演算される。更に、そのシフ
ト量に基づいて、各画素のメモリ上のアドレスを変更し
ステレオペア画像（図８参照）のデータが生成される。
このステレオペア画像データはＤ／Ａ変換されて、磁気
記録装置５のフロッピィディスクに書き込まれる。

【００１３】なお、この記録は、デジタル信号のまま、
固体メモリ記録装置のメモリカードに書き込むようにし
ても良い。また、上記ステレオペアの画像データは、１
つの映像に対してＬ画像データとＲ画像データがあり、
例えば、フロッピィディスクに記録する場合であれば、
フィールド記録データに対しては１トラック目にＬ画像
を、２トラック目にＲ画像をそれぞれ記録するとよい。
そして、フレーム記録データに対しては１、２トラック
目にＬ画像を、３、４トラック目にＲ画像をそれぞれ記
録するようにすれば良い。また、上記ステレオペア画像
のほかシフト量の移動がなされていない原画像（図７参
照）のデータも後続するトラック等に記録することも可
能である。この現画像は、例えば、レンズ１で撮影され
た画像であって、中央部にピントがあっているような１
枚の画像が相当する。

【００１４】次に、上記被写体像の分割領域を具体的に
説明する。図２はＣＣＤ２で取り込まれた画像Ｇ枠を示
し、それを格子状に細分化したものである。その１つの
領域を分割領域（エリアｉ，ｊ）とする。この分割領域
は立体画像の分解能上は可能な限り細分化された方がよ
いが、あまり小さくすると被写体の僅かな動きによって
データが変動するなどの不具合が生じる。また、後述す
る合焦検出や処理速度またメモリ容量等にも影響を与え
るのでそれらの条件から適正な面積が定められる。な
お、図２に示されるように、分割領域のエリアｉ、エリ
アｊは、それぞれ処理回路７の所定の順次のメモリアド
レスＡｉ、Ａｊ等に対応し、各合焦位置の段数データは
それらのアドレスに書き込まれる。

【００１５】上記各分割領域の最適合焦位置の検出は、
フォーカシングレンズ１の繰り出しに伴って得られる画
像メモリデータのうち、当該分割領域に対応するデータ
をデジタル高域バンドパスフィルタ通して高域成分であ
るコントラスト情報、即ち、コントラスト値を抽出す
る。そして、そのコントラスト値を参照して合焦位置で
あると判断される上記レンズ駆動段数を上記最適合焦位
置とする。図３はレンズ繰り出し駆動段数ｎに対するエ
リアｉ、ｊのコントラスト値の変化を示したものであ
る。本図に示されるようにエリアｉに対しては駆動段数
ｐ（ｉ）で最適合焦状態（コントラスト値がピークを示
す）になることを示し、エリアｊに対しては駆動段数ｐ
（ｊ）で最適合焦状態になることを示している。画枠Ｇ
のすべてのエリアに対して最適合焦駆動段数は検出さ
れ、後述するシフト量の演算に用いられる。

【００１６】続いて、処理回路７により検出された上記
の分割領域である各エリアｉの最適合焦駆動段数、即
ち、コントラスト値ピーク段数ｐ（ｉ）に基づいて左右
の眼による視差、即ち、ステレオペア画像を生成するた
めのシフト量を算出する必要がある。図４は、左右の眼
の位置と立体画像を生成しようとする画枠平面Ｆの位置
の関係を示した図であり、距離ｌｏは、眼と画枠平面Ｆ
の間隔を示している。

【００１７】上記駆動段数は、被写体距離のディオプタ
スケールによる表示と比例する関係を有している。従っ
て、エリアｉの上記シフト量Ｓ（ｉ）はコントラスト値
ピーク段数との１次式で示される。即ち、ｓ（ｉ）＝ｋ｛ｐ（ｉ）―Ｐｏ｝ ……………………（１）となる。ここで、ｋは、立体感を与える係数であって、
人間の眼の機能によって定められ、ｋ≧０とする。ま
た、Ｐｏは、上記距離ｌｏに対応するレンズ駆動段数を
示す。なお、ＡＦ（オートフォーカス）の検出精度も被
写体距離のディオプタに比例するのでシフト量が（１）
式で示めされることは都合がよい。また、上記（１）式
により、ステレオペア画面のＬ画像ではシフト量ｓ
（ｉ）だけ右側にシフトされ、Ｒ画像ではシフト量ｓ
（ｉ）だけ左側にシフトされる。但し、符号が―になっ
た場合は上記とは逆方向にシフトされる。また、式
（１）より解るように、画枠平面上にある被写体のシフ
ト量は０となる。

【００１８】次に、本実施例のカメラの立体画像データ
生成処理動作につき図９のフローチャートに基づいて説
明する。まず、ステップＳ１においてフォーカシングレ
ンズ１を初期位置（駆動動作ｎ＝０）に戻す。続いて、
トリガスイッチのオン動作の待ち状態となる（ステップ
Ｓ２）。トリガスイッチオンによりモータ６を所定の段
数づつ駆動して、画像データの取り込みを開始する（ス
テップＳ３）。そして、段数ｎが至近距離の段数Ｎmax
になるまで続行する（ステップＳ４、５）。駆動段数が
Ｎmaxに到達した時点でステップＳ６に進む。なお、こ
のステップＳ１からステップＳ５までの処理が合焦デー
タ検出手段による処理である。

【００１９】ステップＳ６において、上記の画像データ
に基づいて各エリア毎の前記ピーク段数ｐ（ｉ）を算出
する（ステップＳ６）。なお、このステップが最適合焦
位置識別手段による処理である。

【００２０】続いて、上記各段数ｐ（ｉ）に基づいて、
ステレオペア画像のためのエリア毎のシフト量ｓ（ｉ）
を前記（１）式により算出する（ステップＳ７）。な
お、このステップがシフト量算出手段による処理とな
る。

【００２１】続いて、フォーカシングレンズ１により撮
影された１つの画像データに対して上記各シフト量ｓ
（ｉ）だけ撮影情報（色・明るさ等）を持つ各画素デー
タをシフトさせ、ＬおよびＲのステレオペア画像データ
を生成する（ステップＳ８）。上記ＬおよびＲ画像にお
いて対称シフト位置となる。このステップの処理が記録
信号シフト手段の処理である。

【００２２】そして、ステップＳ９において、後述する
重なり部の処理と穴埋め処理である補正処理のサブルー
チンがコールされる。この処理は元の撮影データに対し
て、ＬまたはＲ画像のシフト処理を施したために生じた
重なり部分や隙間の部分を修正する処理である。上記の
補正処理の後、Ｌ，Ｒのステレオペア画像データが記録
装置５に転送、記録されて本処理を終了する。図８は、
上記のデータ処理により生成されたＬ，Ｒのステレオペ
ア画像の一例を示す。図７はシフトする前のモノキュラ
画像を示している。図７の被写体のうち被写体Ａは近距
離、Ｂは中距離、Ｃは遠距離とする。

【００２３】図１０は、上記ステップＳ９でコールされ
る重なり部処理のサブルーチンを示す。この重なり部Ｄ
は、シフト処理の結果、例えば、図５に示されるよう
に、エリアｉ１とｉ２がＬまたは、Ｒ画面上で重なって
しまった部分をいう。なお、このように重なり部分Ｄが
生じる主な原因としては、Ｌ，Ｒ画像は実際の撮影レン
ズ位置から左あるいは右にシフトした位置から見た像に
変換される像であって、仮想的に視線が反れて当該被写
体が陰になって見えなくなってしまう筈の部分（重なり
部Ｄ）が生じるためである。従って、この重なり部分を
補正するには、重なり部を近い方の被写体の画像データ
を用いて補正するとより違和感のない補正がなされる。

【００２４】そこで、本サブルーチンにおいてはステッ
プＳ２１でシフトされた画像データ上で重なり部がある
かどうかの判別が行われる。重なり部がなければ本サブ
ルーチンを抜ける。重なり部がある場合ステップＳ２２
に進み、当該するエリアｉ１，ｉ２のピーク段数ｐ（ｉ
１）、ｐ（ｉ２）の値の比較を行う。

【００２５】そして、段数ｐ（ｉ１）の方が段数ｐ（ｉ
２）より大ききかった場合、即ち、エリアｉ１の位置
が、より手前にあった場合はステップＳ２３に進み、該
重なり部の画像データとしてエリアｉ１の画像データを
用いる。しかし、逆に、段数ｐ（ｉ２）の方が段数ｐ
（ｉ１）より大きかった場合、即ち、エリアｉ２の位置
が、手前であった場合はステップＳ２４に進み、該重な
り部の画像データとしてエリアｉ２との画像データを用
いる。この処理を全画像データの重なり部に対して行
い、本サブルーチンからリターンする。

【００２６】図１１は、上記ステップＳ９でコールされ
る穴埋め部処理のサブルーチンを示す。この穴埋め処理
はシフト処理によって生じたエリア間の隙間を補正する
処理である。この隙間部Ｅは、シフト処理の結果、例え
ば、図６に示されるように、エリアｉ１とｉ２がＬまた
はＲ画面上で離間してしまったために生じたものであ
る。なお、このように隙間部が生じる主な原因として
は、Ｌ，Ｒ画像は実際の撮影レンズ位置から左あるいは
右にシフトした位置から見た像に変換される像であっ
て、仮想的に被写体の僅か後ろに視線がまわり、レンズ
１からは見えない部分が隙間にとして生じるためであ
る。従って、この隙間部を補正するには、隙間部を遠い
方のエリアの被写体の画像データを用いて補正するとよ
り違和感のない補正がなされる。

【００２７】そこで、本サブルーチンにおいてはステッ
プＳ３１でシフトされた画像データ上で隙間部があるか
どうかの判別が行われる。隙間の部分がなければ本サブ
ルーチンを抜ける。隙間部がある場合ステップＳ３２に
進み、当該するエリアｉ１，ｉ２のピーク段数ｐ（ｉ
１）、ｐ（ｉ２）の値の比較を行う。

【００２８】そして、段数ｐ（ｉ１）の方が段数ｐ（ｉ
２）より大ききかった場合、即ち、エリアｉ１の位置
が、より手前にあった場合はステップＳ３３に進み、該
隙間部の画像データとしてエリアｉ２の画像データとそ
の近傍の画像データとをぼかして用いる。しかし、逆
に、段数ｐ（ｉ２）の方が段数ｐ（ｉ１）より大ききか
った場合、即ち、エリアｉ２の位置が、より手前にあっ
た場合はステップＳ３４に進み、該隙間部の画像データ
としてエリアｉ１の画像データとその近傍の画像データ
とをぼかして補正値として用いる。この処理を全画像デ
ータの隙間のある部分に対して行い本サブルーチンから
リターンする。なお、上記の補正は、エリアｉのデータ
のみではなく、その前後の画像データを用いるか、ある
いは、グレー色で補正してもよい。

【００２９】ところで、上記サブルーチンにおけるステ
ップＳ２２、３２の判別処理において、ピーク段数ｐ
（ｉ１）、ｐ（ｉ２）の値が等しくなることはない。そ
の理由は、重なり、あるいは、隙間はエリアの被写体距
離の違いにより生ずるものであるからである。

【００３０】また、上記メインルーチンのステップＳ
３、４においては各段数の画像データをすべて取り込む
必要があり、メモリ容量的に不利になる。この問題は、
本出願人が先に出願した特願平２ー２６９４９０号に示
される技術により解決することができる。即ち、必要な
情報のみを残して、残りのデータはクリアしてしまうよ
うにすればメモリを大幅に節約することができる。

【００３１】また、コントラスト情報を取り込むための
レンズ駆動段数の数はメモリ容量、処理時間等によって
妥当な段数を設定する必要がある。また、上記の実施例
においてはステレオペア画像の画像データを生成するた
めの元の撮影画像として中央部にピントがあった１つの
画像データを用いたが、すべての駆動段数の撮影画像か
ら各エリアに対してピントの合ったエリアの画像データ
のみを抽出して、ステレオペア画像を生成するようにす
れば、焦点深度が無限に深いステレオペア画像が得られ
ることになる。

【００３２】

【発明の効果】上述のように本発明の立体電子スチルカ
メラは、フォーカシングレンズのスキャニングにより最
適合焦位置データを得て、そのデータに基づいて、立体
画像表示の画像を得るようにしたので、本発明のもの
は、従来の立体カメラのように２眼式の光学系を必要と
せず、従って、大型化することなく、また、超音波等に
よる広域の測距装置等も必要とせず、従来の１眼式電子
スチルカメラの光学系をそのまま利用することも可能で
あって、コンパクトであって、低価格であるなど顕著な
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す立体電子スチルカメラ
の主要ブロック構成図。

【図２】上記図１の電子スチルカメラにおける取り込み
画像のエリア分割状態を示す図。

【図３】上記図２に示されるエリアのコントラスト値の
変化を示す図

【図４】上記図１の電子スチルカメラにおける両眼と画
枠平面間の距離を示す図。

【図５】上記図１の電子スチルカメラにおける分割領域
エリアのシフト処理に伴ない重なり部が生じたときの
図。

【図６】上記図１の電子スチルカメラにおける分割領域
エリアのシフト処理に伴ない隙間部が生じたときの図。

【図７】上記図１の電子スチルカメラにおける直接レン
ズで撮影したコントラスト値ピーク時の画像。

【図８】上記図７の画像をシフト処理して得られたＬ，
Ｒのステレオペアの画像を示す。

【図９】上記電子スチルカメラにおける立体画像処理の
フローチャート。

【図１０】上記図９に示される立体画像処理でコールさ
れる重なり部処理のフローチャート。

【図１１】上記図９に示される立体画像処理でコールさ
れる穴埋め処理のフローチャート。

【符号の説明】

１ ……………………フォーカシングレンズステップＳ１〜Ｓ５……………合焦データ検出手段によ
る処理ステップＳ６……………………最適合焦位置識別手段に
よる処理ステップＳ７……………………シフト量算出手段による
処理ステップＳ８……………………記録信号シフト手段によ
ろ処理

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】フォーカシングレンズを所定区間に亘って
スキャニングさせたときの当該被写界内に設定された複
数の分割領域の合焦度合いを表す各データをフォーカシ
ングレンズの位置に関する値として得る合焦データ検出
手段と、上記各分割領域毎に、上記合焦データ検出手段
により得られるそれぞれのデータのうち最適合焦状態に
対応する最適合焦位置データを、各識別する最適合焦位
置識別手段と、上記各分割領域毎に、上記最適合焦位置
識別手段により識別された最適合焦位置データに基づい
て立体画像を再現するための所要の再現位置シフト量を
それぞれ算出するシフト量算出手段と、上記各分割領域
毎に、上記シフト量算出手段により得た所要の再現位置
シフト量に対応した記録を行うための信号処理を施す記
録信号シフト手段と、を具備してなることを特徴とする
立体電子スチルカメラ。