(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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
。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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含む立体視用の３次元画像データを生成する技術や観察者に観察させる技術に関する。また、この技術を利用する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、観察者の左目と右目に互いに視差がある２次元映像である左目用映像と右目用映像を別々に提供して立体視を実現する技術が知られている。例えば、（１）左右の画像を夫々赤と青の２色で合成し、観察者の装着した眼鏡に各々青と赤のフィルタを取り付け、左目では青色若しくは赤色の一方の画像のみ、右目では青色若しくは赤色の他方の画像のみ観察できるようにして、両眼視差により３次元映像を得るアナグリフ、（２）左目用映像と右目用映像を交互に表示し、この交互表示と同期して観察者が装着したメガネの左右のシャッタを開閉させ、右目には右目用画像のみが見え、左目には左目用画像のみが見えるようにする方法、（３）左目用映像と右目用映像の偏光方向を異ならせ、観察者が装着したメガネの左右の偏光フィルタにより一方の画像のみが透過するようにし、右目には右目用画像のみが見え、左目には左目用画像のみが見えるようにする方法、（４）ＨＭＤ(Head Mounted Display)などの観察者の左右の目に独立して像を提供する光学系を備えた装置を使う方法が知られている。このような技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、従来から立体視を実現するための３次元映像データ（立体視データ）の生成方法として、平行法と交差法が知られている。
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。
【０００４】
また、実写において、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撮像する左目用カメラ６１ｃと、観察者の右目に投影される右目用画像を撮像する右目用カメラ６２ｃを、実空間上で所定距離離間して配設し、左目用カメラ６１ｃと右目用カメラ６２ｃの撮影光軸を平行にする。なお、左目視点６１（左目用カメラ６１ｃ）と右目視点６２（右目用カメラ６２ｃ）の距離は、人間の瞳孔間の距離に基づき、例えば６．５ｃｍ程度に設定される。
【０００５】
一方、図３４(ｂ)は交差法を説明する図である。交差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が交差するようにして観察する方法である。ＣＧ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６３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視点６４を、仮想空間上で所定距離離間して配設し、左目視点６３からの観察視線と右目視点６４からの観察視線が交差するようにする。
【０００６】
また、実写において、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撮像する左目用カメラ６３ｃと、観察者の右目に投影される右目用画像を撮像する右目用カメラ６４ｃを、実空間上で所定距離離間して配設し、左目用カメラ６３ｃと右目用カメラ６４ｃの撮影光軸が交差するようにする。
【０００７】
交差法においても、左目視点６３（左目用カメラ６３ｃ）と右目視点６４（右目用カメラ６４ｃ）の距離は、上記と同様６．５ｃｍ程度に設定される。また、視線（光軸）が交差する位置は、通常、左目視点６３（右目視点６４）から１〜３ｍ程度前方に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記平行法では現実に近い正確な立体感が得にくい欠点がある。また、交差法では目に疲労感が出やすく、見え方も不自然になる欠点がある。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左右の眼で見て立体感を得る技術においては、立体感があり、より疲労感の少ない、自然な見え方の３次元画像の開発が求められていた。そこで、本発明は上記課題を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、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、３次元画像撮像装置を提供する。
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。
【００１１】
本発明では、左目用画像と右目用画像は同じ観察位置（１つの視点や１台のカメラ）から観察した画像であり、従来の平行法や交差法のように２つの視点や２台のカメラは必要でない。１つの観察位置から異なる２つの観察方向で撮像した画像のうち、相対的に右方向の観察方向で撮像された画像を左目用画像とし、相対的に左方向の観察方向で撮像された画像を右目用画像とする。ここで、左方向とは上記観察位置を通る中心軸周りに反時計廻りに回動した方向であり、右方向とは上記観察位置を通る中心軸周りに時計廻りに回動した方向である。２つの観察方向のなす角度は、左目用画像と右目用画像に共通の撮像領域が存在する程度に留める必要があり、特には４度以下が好ましい。
【００１２】
より詳細に構成を述べると、本発明の３次元画像データ生成方法は、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次元画像データを生成する方法であり、所定位置から第１の方向を観察して得られる左目用画像データを取得する左目用画像データ取得処理と、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データを取得する右目用画像データ取得処理とを行うことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記所定位置は被写体を観察する観察位置であり、被写体に対する任意の観察位置である。上記所定位置から、例えばカメラ等の撮像装置によって上記第１の方向を観察して得られる被写体の画像データを左目用画像データとして取得し、更に上記第２の方向を観察して得られる画像データを右目用画像データとして取得し、記録媒体に記録する。
【００１４】
本発明の３次元画像データ生成システムでは、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次元画像データを生成するシステムであり、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データを取得する左目用画像データ取得手段と、前記所定の位置から前記第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る右目用画像データを取得する右目用画像データ取得手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の３次元画像データ生成プログラムでは、コンピュータを用い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次元画像データを生成するプログラムであり、前記コンピュータに所定の位置から第１の方向を観察して得られる左目用画像データを取得させる左目用画像データ取得ステップと、前記コンピュータに前記所定の位置から前記第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る右目用画像データを取得させる右目用画像データ取得ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の３次元画像観察方法では、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次元画像データを観察者に観察させる方法であり、所定の位置から第１の方向を観察した画像である左目用画像を前記観察者の左目に投影して右目には投影しない左目用画像投影処理と、前記所定の位置から前記第１の方向より左方向を向いた第２の方向を観察した画像である右目用画像を前記観察者の右目に投影して左目には投影しない右目用画像投影処理と、を行なうことを特徴とする。
【００１７】
本発明の３次元画像観察システムでは、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次元画像データを観察者に観察させる３次元画像観察システムであり、所定の位置から第１の方向を観察した画像である左目用画像を前記観察者の左目に投影して右目には投影しない左目用画像投影手段と、前記所定の位置から前記第１の方向より左方向を向いた第２の方向を観察した画像である右目用画像を前記観察者の右目に投影して左目には投影しない右目用画像投影手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の３次元画像撮像装置では、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、を有することを特徴とする。
【００１９】
なお、本発明で扱う3次元画像データは、現実の3次元空間で実写により得るものと、仮想の３次元空間でＣＧ（Computer Graphics）により得るものと、両者を合成したものを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、以下の実施形態で説明するように、従来よりも疲労感の少ない自然な見え方の３次元画像を得ることができる。また、同じ位置から２つの方向を観察して左目用画像データと右目用画像データを得るので、当該位置に撮像装置を１つ設ければ足りる。従来の３次元画像用カメラでは、左目用画像を撮像する光学系と右目用画像を撮像する光学系が別々に必要であったが、本発明では１つの光学系で構成することができる。さらに、撮像装置の姿勢が横位置であるか縦位置であるかによらず、撮像装置を自動的に左右方向に遷移させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態で使用するコンピュータの構成を説明するブロック図である。
【図２】本実施形態を実現する３次元画像撮像装置の構成図である。
【図３】撮像装置を使用して被写体を撮影する際のスタジオ内の設定例を示す図である。
【図４】撮像装置を上方から視た模式図である。
【図５】他の構成の撮像装置を上方から視た模式図である。
【図６】他の構成の撮像装置を上方から視た模式図である。
【図７】本実施形態の基本概念を説明する図であり、 (ａ)は交差法を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の基本構成を示す図である。
【図８】平行法において、一定間隔で並べられた黒いボール列と白いボール列を観察、撮像する様子を説明する図であり、(ａ)は左目用画像を取得する場合の例を示す図であり、(ｂ)が右目用画像を取得する場合の例を示す図である。
【図９】交差法において、一定間隔で並べられた黒いボール列と白いボール列を観察、撮像する様子を説明する図であり、(ａ)は左目用画像を取得する場合の例を示す図であり、(ｂ)は右目用画像を取得する場合の例を示す図である。
【図１０】本実施形態の方法において、一定間隔で並べられた黒いボール列と白いボール列を観察、撮像する様子を説明する図であり、(ａ)は左目用画像を取得する場合の例を示す図であり、(ｂ)が右目用画像を取得する場合の例を示す図である。
【図１１】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であり、(ａ)は左目用画像を取得する場合の例を示す図であり、(ｂ)が右目用画像を取得する場合の例を示す図である。
【図１２】本実施形態の方法であり、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であり、(ａ)は左目用画像を取得する場合の例を示す図であり、(ｂ)が右目用画像を取得する場合の例を示す図である。
【図１３】第１の実施形態の処理を説明するフローチャートである。
【図１４】第１の実施形態の処理を説明するタイムチャートである。
【図１５】各種３次元データの生成法によって左目用画像と右目用画像の視差を説明する図であり、(ａ)は平行法の例を説明する図であり、(ｂ)は交差法の例を説明する図であり、(ｃ)は本実施形態の例を説明する図である。
【図１６】第２の実施形態における画像の視差の改善方法を説明する図であり、(ａ)は第１の実施形態の処理方法で取得した左目用画像を示す図であり、(ｂ)は第１の実施形態の処理方法で取得した右目用画像を示す図である。(ｃ)は上記(ａ)、(ｂ)に示す左目用画像と右目用画像を重ねて示す図であり、(ｄ)は左目用画像と右目用画像の相対的位置を変更して、見易さを改善した例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態の処理を説明するフローチャートである。
【図１８】第３の実施形態を説明する概念図であり、(ａ)は第１の実施形態又は第２の実施形態の方法で得られた３次元画像をスクリーンに表示した状態を示す図であり、(ｂ)は交差法や平行法によって遠近感を強調する設定であり、例えば近づいてくるボールを観察する状態を示す図であり、(ｃ)は第３の実施形態によって表現された３次元画像の例を示す図である。
【図１９】第３の実施形態の処理を説明するフローチャートである。
【図２０】鏡筒を使用しない撮像装置の模式図である。
【図２１】鏡筒を使用せず、アクチュエータを撮像光学系のみに取付けた撮像装置の模式図である。
【図２２】鏡筒を使用せず、アクチュエータを撮像素子のみに取付けた撮像装置の模式図である。
【図２３】反射光学系による光軸遷移機構を備えたアダプタを取付けた撮像装置の模式図である。
【図２４】反射光学系による光軸遷移機構を本体に備えた撮像装置の模式図である。
【図２５】偏光版と複屈折光学素子による光軸遷移機構を備えたアダプタを取付けた撮像装置の模式図である。
【図２６】偏光版と複屈折光学素子による光軸遷移機構を本体に備えた撮像装置の模式図である。
【図２７】複屈折の性質を有する材料の特性を説明する図である。
【図２８】偏光変換素子による光軸遷移機構を備えたアダプタを取付けた撮像装置の模式図である。
【図２９】偏光変換素子による光軸遷移機構を本体に備えた撮像装置の模式図である。
【図３０】撮像光学系の左右側面に第１、第２の圧電素子組を設けた撮像装置の模式図であり、(ａ)は第１の圧電素子組が駆動を行い光軸遷移を行う例を示す図であり、(ｂ)は第２の圧電素子組が駆動を行い光軸遷移を行う例を示す図である。
【図３１】第４の実施形態を説明する図であり、(ａ)は観察者の左目の前に位置する液晶シャッタが透過状態である時の状態を示す図であり、(ｂ)は観察者の右目の前に位置する液晶シャッタが透過状態である時の状態を示す図である。
【図３２】第４の実施形態の処理を説明するフローチャートである。
【図３３】第４の実施形態の処理を説明するフローチャートである。
【図３４】従来の立体視を実現するための３次元映像データの生成方法を説明する図であり、(ａ)は平行法の例を説明する図であり、(ｂ)は交差法の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態1）
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。
【００２３】
なお、撮像装置１はネットワーク６を経由せずに、直接コンピュータ２に接続される構成であってもよい。或いは、撮像装置１とコンピュータ２を通信回線で接続せず、例えば可搬型記録媒体を使用してデータの授受を行う構成としてもよい。また、撮像装置１に上記コンピュータ２や、入力コンソール３、ディスプレイ４、及び外部記憶装置５に対応する機能を内蔵させる構成としてもよい。
【００２４】
また、本実施形態の３次元画像データ生成方法によって取得する３次元画像データは、現実の３次元空間で実写によって得る場合と、仮想の３次元空間でＣＧにより得る場合があり、実写せずにＣＧで３次元画像データを作成する場合には撮像装置１は不要である。
【００２５】
図１は上記コンピュータ２の構成を説明するブロック図であり、コンピュータ２はＣＰＵ７、内部半導体メモリ８、内部ハードディスク（以下、内部ＨＤＤで示す）９、外部記憶装置用インターフェース（以下、外部記憶装置用Ｉ／Ｆで示す）１０、ネットワーク用インターフェース（以下、ネットワーク用Ｉ／Ｆで示す）１１、入力コンソール用インターフェース（以下、入力コンソール用Ｉ／Ｆで示す）１２、及びディスプレイ用インターフェース（以下、ディスプレイ用Ｉ／Ｆで示す）１３で構成されている。なお、ＣＰＵ７、内部半導体メモリ８、内部ＨＤＤ９等は内部のデータバス１４によって接続されており、互いにデータの授受を行うことができる。
【００２６】
内部ＨＤＤ９は、本例のコンピュータ２を駆動するシステムプログラムを記憶し、ＣＰＵ７は上記内部ＨＤ９から内部半導体メモリ８に読み出されたプログラムに従って後述する処理を行う。また、内部半導体メモリ８はワークエリアとしても使用され、ＣＰＵ７の処理中のデータを一時保管する。
【００２７】
外部記憶装置５は外部記憶装置用Ｉ／Ｆ１０を介してコンピュータ２とデータの授受を行い、例えば撮像装置１によって撮影した画像データを記憶し、また外部記憶装置５に記憶した画像データをコンピュータ２に送信する。また、ディスプレイ４はディスプレイ用Ｉ／Ｆ１３を介して、コンピュータ２から送信された画像データの表示を行う。例えば、ネットワーク６を介してコンピュータ２に入力した撮像画像のデータを表示し、又外部記憶装置５に記憶された撮像画像のデータを表示する。
【００２８】
図３は、撮像装置１を使用して被写体を撮影する際のスタジオの設定例を示す図であり、実写によって３次元画像データを得る場合のスタジオ設定例である。同図において、撮像装置１は被写体１５及び１６に向けて設置されており、撮像装置１は例えば三脚１７上に設置されている。また、図３に示すように、撮像装置１の撮影光軸は角度θ遷移可能な構成である。
【００２９】
本実施形態では撮像装置１に撮影光軸を角度遷移させる構成を設けたが、当該構成を設けずに、角度遷移機構のない撮像装置全体の向きを切り替えることにより、同一位置から角度がθ離間した２つの撮像方向で各々撮影するようにしてもよい。
【００３０】
なお、この角度θは、例えば最大で４度である。この４度は人間の両眼の遠方開散の限界と言われており、左眼が左方向に、右眼が右方向に同時に開く際の調整可能な角度が左右それぞれ２度であることによる。
【００３１】
図４は上記撮像装置１を上方から視た模式図であり、撮像装置１は撮像光学系２０と撮像素子２１が直接又は間接に取り付けられた鏡筒２２と、駆動回路２３、撮像回路２４、及び記録媒体２５で構成されている。
【００３２】
撮像光学系２０は、撮像素子２１の配設位置に焦点を有するレンズであり、被写体１５及び１６からの光線を撮像素子２１に結像する。撮像素子２１としては、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の光電変換素子が使用される。撮像回路２４は撮像素子２１に結像された被写体像の撮像を行い、電気信号に変換された撮像データを記録媒体２５に記録する。なお、撮像画像を記録媒体２５に記録することなく、直接ネットワーク６を経由してコンピュータ２に順次送信する構成としてもよい。
【００３３】
鏡筒２２の４箇所には、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄが設けられ、このアクチュエータ２６ａ〜２６ｄは駆動回路２３からの駆動信号に基づいて駆動する。アクチュエータ２６ａ〜２６ｄは、例えば圧電素子で構成され、アクチュエータ２６ａと２６ｂは撮像光学系２０側の鏡筒２２に取り付けられ、アクチュエータ２６ｃと２６ｄは撮像素子２１側の鏡筒２２に取り付けられている。
【００３４】
アクチュエータ２６ａと２６ｂ、及びアクチュエータ２６ｃと２６ｄは、駆動回路２３から出力される駆動信号に従って駆動し、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄは協働して鏡筒２２の本体に対する角度を変え、撮影光軸を角度θ遷移させる。したがって、上記のように撮像装置１に鏡筒２２を設け、鏡筒２２自体の設置角度を変えることによって、撮像光学系２０と撮像素子２１の相対的な位置関係を一定に保持した状態で、正確に撮影光軸を遷移させることができる。
【００３５】
なお、図５に示すように、鏡筒２２にアクチュエータ２６ａと２６ｂのみを取り付け、鏡筒２２の撮像光学系２０側を駆動することによって、撮影光軸の角度を遷移させるように撮像装置１を構成してもよい。
【００３６】
また、図６に示すように、鏡筒２２にアクチュエータ２６ｃと２６ｄのみを取り付け、鏡筒２２の撮像素子２１側を駆動することによって撮影光軸の角度を遷移させるように撮像装置１を構成してもよい。
【００３７】
以上の構成において、以下に３次元画像データを取得する際の本実施形態の基本概念を、図７(ａ)、(ｂ)等を使用して説明する。先ず、図７(ａ)は前述の交差法を示す図である。交差法において、左目視点３１（左目用カメラ３１ｃ）を左目視線３２に沿って交差点３３まで前進させ、右目視点３４（右目用カメラ３４ｃ）を右目視線３５に沿って交差点３３まで前進させて、図７(ｂ)の構成を得る。
【００３８】
この図７(ｂ)の状態において、交差点３３の位置（所定の位置）から左目視線３２の方向（第１の方向）を観察して左目用画像を取得し、交差点３３の位置（所定の位置）から右目視線３５の方向（第２の方向）を観察して右目用画像を取得する。ここで、右目視線３５の方向は左目視線３２の方向より左方向を向いている。このようにしても、交差点３３より前方の被写体については立体画像が得られることは、図７(ａ)に示す交差法に対して、本例（図７(ｂ)）は単に視点（カメラ）を視線（撮影光軸）に沿って前進させたものであるから明白である。
【００３９】
一方、図７(ａ)の交差法では、交差点３３の前と後で左目視線３２（左目用カメラの光軸）と右目視線３５（右目用カメラの光軸）が左右に入れ替わっているが、本例の図７(ｂ)では左右の入れ替わりがなく、より現実に近い自然な被写体の観察が可能となる。本実施形態は、上記図７(ｂ)に示すレイアウトで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得る構成である。
【００４０】
次に、本実施形態によって得られる左目用画像と右目用画像の特徴を、従来の平行法及び交差法と対比して説明する。図８(ａ)、(ｂ)は、平行法において、一定間隔で並べられた黒いボール列と白いボール列を観察、撮像する様子を説明する図であり、図８(ａ)が左目用画像を取得する場合を示し、図８(ｂ)が右目用画像を取得する場合を示す。
【００４１】
まず、左目視点３７（左目用カメラ３７ｃ）と右目視点３８（右目用カメラ３８ｃ）が所定距離（例えば、人間の瞳孔間距離である６．５ｃｍ）離間して左右に配設され、左目視点３７の左側には一定間隔で並べられた白いボール列が視線方向と平行に置かれ、右目視点３８の右側には一定の間隔で並べられた黒ボール列が視線方向と平行に置かれている。なお、図示の都合上、撮像面は前方に視線方向に垂直に置かれたスクリーン３９で代用して説明する。
【００４２】
図８(ａ)において、左目視点４０と各ボールを結ぶ線（破線で示す）がスクリーン３９と交差する位置が小丸で示される。撮像面上においても、この小丸に対応する位置に当該ボールが撮像される。この結果、スクリーン３９には、図８(ａ)のＡに示す左目用画像が得られる。この場合、ボールは白・黒ともに５個（合計１０個）あるが、一番手前のボールは白・黒ともに撮像面から外れており、合計８個のボールが撮像される。なお、図８(ｂ)においても、同様にＢに示すような右目用画像が得られる。
【００４３】
一方、図９(ａ)、(ｂ)は交差法によって、上記図８(ａ)、(ｂ)と同様の場面を撮像、観察する場合である。この場合、スクリーン３９は視線方向に垂直であるため、ボール列に対しては傾斜している。
【００４４】
この結果、左目用画像として図９(ａ)のＣに示す画像が得られ、右目用画像として図９(ｂ)に示すＤの画像が得られる。左目用画像においては、白いボールは一番手前のボールが撮像面から外れているが、黒いボールは全てが撮像面に入り、合計９個のボールが撮像される。一方、右目用画像においては、黒いボールは一番手前のボールが撮像面から外れているが、白いボールは全てが撮像面に入り、合計９個のボールが撮像される。この場合、一番手前の黒いボールは左目用画像だけに存在し、白いボールは右目用画像だけに存在する。
【００４５】
このように、左右どちらかの画像において被写体が欠落する現象が起こると、この被写体について左右の融像ができず、不自然な３次元画像となる。
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。
【００４６】
この結果、左目用画像として図１０(ａ)のＥに示す画像が得られ、右目用画像として図１０(ｂ)のＦに示す画像が得られる。両図より明らかなように、一番手前の白いボールと黒ボールは撮像面から外れ、平行法と同様、左右４個ずつ合計８個のボールを撮像できる。すなわち、本実施形態の方法によれば、左右にあるボールは一致しており、交差法の場合に生じる被写体の欠落は発生しない。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、交差法に比較して、左右どちらかの画像において被写体が欠落してしまう現象は、大きく改善しており、より自然な立体感が得られる。
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。
【００４８】
すなわち、左目用画像において、ボールは遠距離では視野中心の左側に位置している（図１１(ａ)のI参照）が、中距離では視野中心の近辺に位置し（図１１(ａ)のII参照）、近距離では視野中心の右側に位置する（図１１(ａ)のIII参照）。一方、右目用画像において、ボールは遠距離では視野中心の右側に位置している（図１１(ｂ)のI参照）が、中距離では視野中心の近辺に位置し（図１１(ｂ)のII参照）、近距離では視野中心の左側に位置する（図１１(ｂ)のIII参照）。
【００４９】
このようにボールが近づくにつれて、左右画像において、ボールの位置が近づき、同一の位置となり、やがて左右が入れ替わる。このような左目用画像と右目用画像において距離によって被写体の左右が入れ替わる現象は、現実には生じないものであり、不自然な３次元画像となる。
【００５０】
一方、図１２(ａ)、(ｂ)は本実施形態の方法であり、同様に遠距離からボールが近づく様子を観察したものである。図１２(ａ)が左目用画像を取得する場合に対応し、図１２(ｂ)が右目用画像を取得する場合に対応する。この結果、図１２(ａ)のI〜IIIに示す左目用画像と、図１２(ｂ)のI〜IIIに示す右目用画像が得られる。本例の場合、両図から分かるように、ボールが近づいてきても、画像上の位置の変化はほとんど見られず、左右の位置の入れ替えは起こらない。したがって、本実施形態の方法によれば、より自然な立体感を有する３次元画像を得ることができる。
【００５１】
以上の本発明の特徴に基づき、前述の図１に示すコンピュータ２を有する装置によって３次元画像データを取得する処理について説明する。図３は前述のように、撮像装置１を使用して被写体を撮影する際のスタジオ内の設定例を示す図であり、実写によって３次元画像データを得る例を示す。
【００５２】
図１３は本例の処理を説明するフローチャートであり、例えば図４に示す構成の撮像装置１の各回路を駆動して実行する。また、図１４は本例の処理を説明するタイムチャートである。
【００５３】
まず、撮像装置１に設けられた不図示のボタン操作によって撮影指示があると（ステップ（以下、Ｓで示す）１がＹＥＳ）、前述の駆動回路２３を駆動し、初期位置から第１の方向に撮影光軸を遷移させる（Ｓ２）。図１４に示すタイムチャートでは、上記駆動によって撮影光軸が右最大に変位するタイミングをａ１で示す。尚、初期状態において撮像装置１の撮影光軸が上記第１の方向に設定されている場合には、上記処理（Ｓ２）は省略される。
【００５４】
次に、所定位置から第１の方向を観察して得られる左目用画像を取得する（Ｓ３）。例えば、撮像回路２４を駆動し、撮像素子２１から電気信号に変換された被写体１５、１６を含む撮像データを取得する。このタイミングは、図１４に示すｂ１である。次に、取得した左目用画像データを記録媒体２５に記録する（Ｓ４）。
【００５５】
次に、駆動回路２３を駆動し、第２の方向に撮影光軸を遷移させる（Ｓ５、図１４に示すｃ１）。そして、所定位置から第２の方向を観察して得られる右目用画像を取得する（Ｓ６、図１４に示すｄ１）。また、取得した右目用画像データを記録媒体２５に記録する（Ｓ７）。
【００５６】
その後、撮影終了指示があるか判断し（Ｓ８）、撮影終了指示があるまで上記処理を繰り返す（Ｓ８がＮＯ）。すなわち、駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第１の方向に遷移させ（Ｓ２）、左目用画像を獲得し（Ｓ３）、取得した左目用画像データを記録媒体２５に記録する（Ｓ４）。さらに、駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第２の方向に遷移させ（Ｓ５）、右目用画像を獲得し（Ｓ６）、取得した右目用画像データを記録媒体２５に記録する（Ｓ７）。
【００５７】
さらに、上記処理を繰り返し、図１４に示すｂ２、ｂ３、ｂ４、・・・のタイミングで被写体の左目用画像を取得し、ｄ２、ｄ３、ｄ４、・・・のタイミングで被写体の右目用画像を取得し、順次記録媒体２５に画像データを記録する。
【００５８】
その後、撮影終了指示があると（Ｓ８がＹＥＳ）、撮像処理を終了する。したがって、以上の処理によって、記録媒体２５には左目用画像データと右目用画像データが交互に記録され、記録媒体２５に記録された撮像データは、例えば入力コンソール３からの指示によってネットワーク６を経由してコンピュータ２に送信され、外部記憶装置５に記憶される。
【００５９】
例えば、３次元画像の静止画を取得する場合には、１枚の静止画につき左目用画像を１枚と右目用画像を１枚取得するとよい。また、３次元画像の動画を取得する場合には、例えば、６０分の１秒毎に撮影光軸を遷移させて、左目用画像を３０分の１秒に１回、右目用画像を３０分の１秒に１回取得するとよい。
【００６０】
なお、上記処理は、例えば図３に示すスタジオ設定の場合であるが、仮想の３次元空間でＣＧによって３次元画像データを生成することもできる。この場合、入力コンソール３からの指令によって、例えばコンピュータ２の内部ＨＤＤ９に記憶された３次元画像データ生成プログラムが内部半導体メモリ８に読み出され、このプログラムに基づいてＣＰＵ７が制御を行い、３次元画像データを生成する。この３次元画像データの生成処理は、図１３に示すフローチャートで説明した３次元画像データの生成処理と同様であり、前述の撮像装置１に設けられた駆動回路２３や、撮像回路２４の回路が動作する代わりにプログラムによって同様の処理が行われる。また、生成された３次元画像データは、例えば外部記憶装置５に記憶される。
【００６１】
以上のようにして、上記撮像装置１によって取得される撮像データは、前述の図１２において左目用カメラ４１ｃ、及び右目用カメラ４２ｃが取得する画像データと同じである。すなわち、撮像装置１の撮影光軸が第１の方向に設定されている時、撮像装置１は左目用画像を取得し、撮影光軸が第２の方向に設定されている時、右目用画像を取得し、上記左目用画像データと右目用画像のデータを交互に含む撮像データは、図１２における左目用カメラ４１ｃ、及び右目用カメラ４２ｃが取得する画像データと同じである。
【００６２】
したがって、このようにして取得した撮像データを外部記憶装置５に記憶し、コンピュータ２（ＣＰＵ７）の制御によってディスプレイ４に表示すると、ディスプレイ４には立体感があり、より疲労感の少ない、自然な見え方の３次元画像を表示することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
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。
【００６４】
図１５(ａ)乃至(ｃ)は、各種３次元データの生成法によって左目用画像と右目用画像の視差を説明する図であり、図１５(ａ)が平行法の例であり、同図(ｂ)が交差法の例であり、同図(ｃ)が本実施形態の例である。なお、図１５(ａ)は、図８(ａ)のＡに示す左目用画像と同図(ｂ)のＢに示す右目用画像を並べて示す図である。また、図１５は、図９(ａ)のＣに示す左目用画像と同図(ｂ)のＤに示す右目用画像を並べて示す図であり、図１５(ｃ)は、図１０(ａ)のＥに示す左目用画像と同図(ｂ)のＦに示す右目用画像を並べて示す図である。
【００６５】
また、上記各図において、ｄは遠景の視差（左目用画像と右目用画像における同一被写体の画像上の位置の差）を示し、Ｄは近景の視差を示す。
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。
【００６６】
人間が被写体を注視する場合、両目の視線を当該被写体に合わせて注意を向けるので、当該注意部分は視野の中央部分に位置し、両者の視差は殆ど無い状態で観察する。したがって、平行法では遠景を観察する場合には自然な観察できるが、近景を観察する場合には視差量が大きいので、不自然な観察となる。特に、遠景と近景に交互に視線を移すような場合、例えばテレビゲームにおいて、レースカーを運転するような場面では、遠くに見えるコースの背景と手前に見える自動車を交互に見ながら操縦するので、目と大脳が対応できにくく疲労が大きい。
【００６７】
また、交差法では視差が遠景、近景で殆ど同じで、平行法のような問題は少ない。しかし、視差がある状態で被写体を注視すること自体が不自然であるといえる。また、交差法には上述した被写体の欠落や、左右の画像の入れ替えの問題がある。
【００６８】
一方、本実施形態の方法でも視差の状況は交差法と大差は無いが、上述したように被写体の欠落や、左右の画像の入れ替えの問題は大きく改善されている。そこで、第２の実施形態では、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補正する。このようにすれば、近距離の被写体は注視することが多く動きも早いので、その近距離で視差が小さくなれば見易さが大幅に改善される。また、遠距離の被写体は近距離の被写体に比べて注視する機会も少なく、動きも遅いので、多少の視差があっても大脳が対応できる。
【００６９】
図１６(ａ)乃至(ｄ)は、第２の実施形態における画像の視差の改善方法を説明する図である。図１６(ａ)は前述の第１の実施形態の処理方法で取得した左目用画像を示し、同図(ｂ)は右目用画像を示す。また、同図(ｃ)は同図(ａ)、(ｂ)に示す左目用画像と右目用画像を重ねて示す図であり、本実施形態での視差を説明する図である。この場合、前述と同様、遠景での視差ｄと近景での視差Ｄがある。
【００７０】
そこで、本例では、図１６(ｄ)に示すように、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。
【００７１】
図１７は、本実施形態の処理を説明するフローチャートである。先ず、前述の図１３において説明したフローチャートと同様の処理を行い、例えば記録媒体２５に左目用画像と右目用画像のデータを記憶する。すなわち、駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第１の方向に遷移させ（Ｓ１、Ｓ２）、左目用画像を取得して記録媒体２５に記録し（Ｓ３、Ｓ４）、更に駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第２の方向に遷移させ、右目用画像を取得して記録媒体２５に記録する（Ｓ５〜Ｓ８）。そして、記録媒体２５に記録した撮像データをネットワーク６を経由してコンピュータ２に送信し、外部記憶装置５に記憶する。
【００７２】
次に、左目用画像と右目用画像の相対位置を前述の所定位置から距離が短い被写体ほど左目用画像と右目用画像の視差が小さくなるように変化させる（Ｓ９）。例えば、外部記憶装置５に記憶した左目用画像と右目用画像のデータを読み出し、上記図１６(ｃ)に対する同図(ｄ)の比率となるように遠景の視差ｄと近景の視差Ｄの補正を行い、再度外部記憶装置５に記憶する。
【００７３】
なお、上記処理は、前述の第１の実施形態と同様、ＣＧによって３次元画像データを生成し、ＣＧによって生成された３次元画像データに対して左目用画像と右目用画像の相対位置を補正する処理としてもよい。
【００７４】
このようにして作成された３次元画像を、例えば入力コンソール３からの指示により、コンピュータ２（ＣＰＵ７）を駆動し、ディスプレイ４に表示すれば、近景の人物の視差が小さいので人物に注意を向けて観察しても不自然な感じが少なく、また、近景・遠景ともに視差が小さくなり、観察しやすい画像となる。
【００７５】
なお、上記実施形態の説明では、遠景の視差ｄと近景の視差Ｄの補正を行ったデータを再度外部記憶装置５に記憶したが、補正前の外部記憶装置５に記憶した実写又はＣＧで作成した左目用画像と右目用画像のデータを読み出しつつ、視差の補正を行い、ディスプレイ４に表示するようにしてもよい。
【００７６】
さらに、上記実施形態の説明では、左目用画像と右目用画像のデータを外部記憶装置５に記憶した後、遠景の視差ｄと近景の視差Ｄの補正を行う構成としたが、撮像装置１によって被写体の撮像を行う際、左目用画像と右目用画像のデータを取得する毎に遠景の視差ｄと近景の視差Ｄの補正を行い、補正が行われた撮像データを外部記憶装置５に記憶するように構成してもよい。
【００７７】
（第３の実施形態）
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。
【００７８】
図１８(ａ)乃至(ｃ)は、本実施形態を説明する概念図である。図１８(ａ)は第１の実施形態又は第２の実施形態の方法で得られた３次元画像をスクリーンに表示した状態を示す。この状態では自然な見易さの画像が観察できるが、スクリーン手前に飛び出してくるような被写体は表示できない。一方、図１８(ｂ)は他の方式、例えば交差法や平行法によって遠近感を強調する設定とし、被写体（例えば、近づいてくるボール）を観察する状態を示す。本実施形態は、上記図１８(ａ)と(ｂ)のスクリーンに表示される画像を重畳したものであり、図１８(ｃ)の３次元画像となる。
【００７９】
図１９は、本例の処理を説明するフローチャートである。先ず、前述の図１３において説明したフローチャートと同様の処理を行い、例えば記録媒体２５に左目用画像と右目用画像のデータを記憶する。すなわち、駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第１の方向に遷移させ（Ｓ１、Ｓ２）、左目用画像を取得して記録媒体２５に記録し（Ｓ３、Ｓ４）、更に駆動回路２３を駆動し、撮像装置１の撮影光軸を第２の方向に遷移させ、右目用画像を獲得して記録媒体２５に記録する（Ｓ５〜Ｓ８）。そして、記録媒体２５に記録した撮像データをネットワーク６を経由してコンピュータ２に送信し、外部記憶装置５に記憶する。
【００８０】
次に、別の方法で生成され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、上記処理によって取得した左目用画像と右目用画像にそれぞれ重畳させる（Ｓ１０）。例えば、外部記憶装置５に記憶した左目用画像と右目用画像のデータを読み出し、同じ外部記憶装置５に記憶した別の方法で生成され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のデータを重畳させ、再度外部記憶装置５に記憶する。
【００８１】
なお、上記処理は、前述の第２の実施形態と同様、ＣＧによって３次元画像データを生成し、ＣＧによって生成された３次元画像データに対し、別の方法で生成された左目用画像と右目用画像のデータを重畳させる処理を行ってもよい。
【００８２】
したがって、このようにして作成された３次元画像を、例えば入力コンソール３からの指示により、コンピュータ２（ＣＰＵ７）を駆動し、ディスプレイ４に表示すれば、より見やすく、迫力のある３次元画像を表示することができる。
【００８３】
なお、上記実施形態の説明において、別の方法で生成された左目用画像と右目用画像のデータを重畳させたデータを再度外部記憶装置５に記憶したが、補正前の外部記憶装置５に記憶した実写又はＣＧで作成した左目用画像と右目用画像のデータを外部記憶装置５から読み出しつつ、別の方法で生成された左目用画像と右目用画像のデータを重畳させながら、ディスプレイ４に表示するようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態の説明において、左目用画像と右目用画像のデータを外部記憶装置５に記憶した後、別の方法で生成され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のデータを重畳させる構成としたが、撮像装置１によって被写体の撮像を行う際、左目用画像と右目用画像のデータを取得する毎に別の方法で生成された左目用画像と右目用画像のデータを重畳させる処理を行い、上記処理が行われた撮像データを外部記憶装置５に記憶するように構成してもよい。
【００８５】
次に、上記第１乃至第３の実施形態で使用される撮像装置１の変形例について説明する。
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。
【００８６】
例えば、図２０はこのような構成の撮像装置１であり、撮像光学系２０にアクチュエータ２６ａと２６ｂを取り付け、撮像素子２１にアクチュエータ２６ｃと２６ｄを取り付け、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄを共働して駆動することによって、鏡筒２２を使用しない簡易な構成の撮像装置１を提供することができる。
【００８７】
また、図２１は撮像光学系２０のみにアクチュエータ２６ａと２６ｂを取り付け、駆動回路２３からの駆動信号によってアクチュエータ２６ａと２６ｂを駆動する撮像装置１であり、図２２は撮像素子２１のみにアクチュエータ２６ｃと２６ｄを取り付け、駆動回路２３からの駆動信号によってアクチュエータ２６ｃと２６ｄを駆動する撮像装置１であり、共に鏡筒２２を使用することなく、簡易な構成の撮像装置１を提供することができる。
【００８８】
さらに、図２３は本実施形態に使用される撮像装置１の変形例であり、撮像装置１にアダプタ４５を取り付け、アダプタ４５に光軸遷移機構４６を設ける構成である。このアダプタ４５を取り付けた撮像装置１は１つの撮像装置とみなせる。この場合、光軸遷移機構４６は反射光学系４７、４８、及び反射光学系４７の両端に設けられたアクチュエータ２６ｅと２６ｆで構成され、駆動回路２３から供給される駆動信号によってアクチュエータ２６ｅと２６ｆを駆動し、支点４７ａを中心に反射光学系４７を回動させる構成である。なお、撮像装置１本体は、撮像光学系２０、撮像素子２１、撮像回路２４、及び記録媒体２５で構成され、アダプタ４５内の反射光学系４７、４８で反射した被写体の光情報を撮像光学系２０によって撮像素子２１に結像させ、左目用画像と右目用画像のデータを取得する。
【００８９】
また、図２４は上記アダプタ４５の構成を撮像装置１内に組み込んだ装置であり、撮像装置１内には、反射光学系４７、４８、及び反射光学系４７の両端に設けられたアクチュエータ２６ｅと２６ｆが設置され、駆動回路２３からの駆動信号によってアクチュエータ２６ｅと２６ｆを駆動し、支点４７ａを中心に反射光学系４７を回転させ、撮像光学系２０によって被写体の光情報を撮像素子２１に結像し、左目用画像と右目用画像のデータを取得する。なお、反射光学系４８を用いずに、光路をＬ字型に構成してもよい。
【００９０】
さらに、図２５及び図２６も撮像装置１の変形例であり、複屈折を利用して撮影光軸を遷移させるものある。例えば、図２７に示す複屈折の性質を有する材料に光を入射させると、入射光の偏光面によって屈折率が変わり、入射光が２つに分かれる。このような複屈折性は７つの結晶系のうち、立方晶系以外の６つの結晶系に属する結晶で見られるものであり、例えば方解石や水晶が有名である。
【００９１】
上記複屈折性を有する材料（複屈折光学素子）５０を使用すれば、別の方向から入射する偏光面の異なる２つの光線５１ａ、５１ｂを同じ方向５１に導ける。換言すれば、光線の出射側から複屈折光学素子５０を見れば、２方向が観察できる。このことは撮像光軸が２つ同時に存在することになる。
【００９２】
そこで、図２５に示すように、偏光板５２を複屈折光学素子５０の前に置き、偏光版５２を複屈折光学素子５０に対して回転させて複屈折光学素子５０に入射する光の偏光を切り替える回転機構５３を構成する。
【００９３】
このように構成することにより、偏光版５２の回転により、撮像光学系２０の撮像光軸の方向を上記２つの方向で遷移させることができる。すなわち、図２５は撮像装置本体とアダプタ５４で３次元画像データを撮像できる撮像装置を構成する。
【００９４】
また、図２６は上記アダプタ５４の構成を撮像装置１内に組み込んだものであり、撮像装置１内には、上記偏光版５２、複屈折光学素子５０、複屈折光学素子５０に入射する光の偏光を切り替える回転機構５３が配設され、偏光版５２を回転させることにより、撮像光学系２０の撮像光軸の方向を２つの方向で遷移させる。
【００９５】
さらに、図２８、図２９も撮像装置１の変形例であり、駆動回路２３からの駆動信号によって入射光の偏向面を回転させる偏光変換素子２７を使用する構成であり、図２８は偏光変換素子２７が配設されたアダプタ５５を撮像装置１に取り付けて使用する例であり、図２９は偏光変換素子２７を撮像装置１本体に配設した例である。
【００９６】
すなわち、図２８に示す例は、アダプタ５５内に偏向板２８、偏光変換素子２７、及び複屈折光学素子５０を順に配設し、偏光変換素子２７の偏向面を駆動回路２３からの駆動信号によって回転させ、撮影光軸を遷移させる構成である。なお、偏光変換素子２７の例としては、例えばねじれネマティック液晶を使用することができる。
【００９７】
また、図２９に示す例は、上記アダプタ５５の構成を撮像装置１本体に配設したものであり、図２８に示す例と同様、偏光変換素子２７の偏光面を駆動回路２３からの駆動信号によって回転させ、撮影光軸を遷移させる。なお、図２８及び図２９に示す撮像装置１は、共に撮像光学系２０によって撮像素子２１に結像された像に基づいて３次元画像の左目用画像と右目用画像のデータを取得する。
【００９８】
さらに、図３０(ａ)、(ｂ)は、光軸遷移機構が光軸を遷移させる方向を、撮像装置１の向きによって自動的に切り替えるようにした撮像装置の例である。撮像装置１は、例えば重力センサ等の姿勢センサ５７を備え、駆動回路２３は上記姿勢センサ５７の検出結果に基づき、光軸遷移機構を駆動する。
【００９９】
例えば、撮像光学系２０の左右側面に第１の圧電素子組５６aと５６ｂを設け、撮像光学系２０の上下側面に第２の圧電素子組５６ｃと５６ｄを設け、撮像装置１が図３０(ａ)の状態(横アングル)であることを姿勢センサ５７が検出すると、駆動回路２３は水平方向にペアとなる圧電素子組５６aと５６ｂを駆動し、垂直方向にペアとなる圧電素子組５６ｃと５６ｄを駆動しない。一方、撮像装置１が図３０(ｂ)の状態（縦アングル）であること姿勢センサ５７が検出すると、駆動回路２３は水平方向にペアとなる第２の圧電素子組５６ｃと５６ｂを駆動し、垂直方向にペアとなる第１の圧電素子組５６aと５６ｂを駆動しない。
【０１００】
したがって、上記のように構成することによって、撮像装置１の向きを検出し、自動的に駆動する圧電素子組５６aと５６ｂ、又は５６ｃと５６ｄを選択し、撮影光軸を自動的に切り替えることができる。
【０１０１】
（第４の実施形態）
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。
【０１０２】
図３１(ａ)、(ｂ)は、上記３次元画像を観察する３次元画像観察システムの一例を示す模式図である。同図(ａ)、(ｂ)において、再生装置４９は上記３次元画像データを記憶し、この３次元画像データを再生する。この再生装置４９によって再生された３次元画像データはディスプレイ４に出力され、ディスプレイ４には左目用画像データと右目用画像データが交互に出力される。また、再生装置４９はタイミング信号をディスプレイ４に設けられたタイミングインジケータ４ａに出力する。このタイミング信号によってディスプレイ４に交互に入力する左目用画像データと右目用画像データの入力切り替えが行われる。
【０１０３】
また、タイミングインジケータ４ａはタイミング信号で変調した赤外線を画像選択装置６０に放射する。画像選択装置６０はディスプレイ４に表示される３次元画像を観察する観察者が装着する眼鏡型の装置であり、上記赤外線を検知するセンサ６０ａが側部に設けられている。
【０１０４】
この画像選択装置６０は上記赤外線をセンサ６０ａで受光し、ディスプレイ４に左目用画像が表示されているタイミングで、観察者の左目５８ａの前に位置する液晶シャッタ５９ａを透過状態にし、観察者の右目５８ｂの前に位置する液晶シャッタ５９ｂを不透過状態にする（図３１(ａ)）。一方、ディスプレイ４に右目用画像が表示されているタイミングで、観察者の左目５８ａの前に位置する液晶シャッタ５９ａを不透過状態にし、観察者の右目５８ｂの前に位置する液晶シャッタ５９ｂを透過状態にする（図３１(ｂ)）。そして、上記処理を繰り返し、左目用画像は観察者の左目だけで観察され、右目用画像は観察者の右目だけで観察される。
【０１０５】
もっとも、これは一例に過ぎず、ＨＭＤ等により、左目用画像を独立した投影光学系で左目だけに投影し、右目用画像を別の独立した投影光学系で右目だけに投影するようにしてもよい。また、前述のアナグリフの手法も利用できる。
【０１０６】
また、左目用画像と右目用画像の偏光方向を違えて、観察者の左目と右目の前に設置した２つの偏光フィルタで、左目用画像を左目側だけに透過させ、右目用画像を右目側だけに透過させるようにしてもよい。さらには、ディスプレイ４の前に左目用画像と右目用画像の投影方向を違える光学素子を設置して、観察者の左目に左目用画像のみが投影され、右目に右目用画像のみが投影されるようにしてもよい。
【０１０７】
図３２は上記３次元画像の観察方法を説明するフローチャートである。この観察方法は例えば記録媒体に記録された３次元画像データを読み出して行う。上記のように、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、観察者の左目に投影して右目には投影しない（ステップ（以下、ＳＴ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、観察者の右目に投影して左目には投影しない（ＳＴ２）。そして、上記処理を繰り返し、左目用画像は観察者の左目だけで観察され、右目用画像は観察者の右目だけで観察される。
【０１０８】
尚、上記説明では最初に処理（ＳＴ１）を実行したが、最初に処理（ＳＴ２）を実行するようにしてもよい。
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）。
【０１０９】
次に、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な位置調節を行い（ＳＴＰ３）、更に第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処理を行い（ＳＴＰ４）、左目用画像を観察者の左目に投影して右目には投影せず、右目用画像を観察者の右目に投影して左目には投影しない（ＳＴＰ５）。
【０１１０】
このように処理することによって、観察者は前述の第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が行なわれた３次元画像を観察することができ、更に第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が行なわれた３次元画像を観察することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・撮像装置
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
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図２】
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【図１５】
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