(57)【要約】【課題】  現実感のある二眼式立体表示用映像作品を作成して再生表示できる立体画像撮影再生装置を提供する。【解決手段】  双眼鏡型筐体と、左目用と右目用の撮像素子と、左目用と右目用の撮像素子に被写体画像を結像させる左目用と右目用の対物光学系と、左目用と右目用の表示素子と、左目用と右目用のファインダ部と、左目用と右目用の表示素子からの画像をそれぞれ左目用と右目用のファインダ部に導く左目用と右目用の接眼光学系と、２つの撮像素子からの電気信号に基づく画像信号を左目用と右目用とに個別に外部出力する画像信号出力手段と、２つの撮像素子からの電気信号に基づく画像を左目用と右目用の表示素子とに個別に表示させる撮影画像表示制御手段と、外部から個別に入力される２系統の画像信号を左目用と右目用の表示素子にそれぞれ個別に表示出力するための入力画像表示制御手段とを備えている。【選択図】    図３
2005115251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体が双眼鏡型形状で、
被写体側を筐体前面として、前面法線方向に互いに平行となる撮影光軸を有する左目用および右目用２つの対物光学系と、
左目用および右目用のそれぞれの対物光学系を介して写体画像が個別に結像される左目用および右目用２つの撮像素子と、
左目用および右目用２つの表示素子と、
後面から左右両眼で覗くための左目用および右目用２つのファインダ部と、
左目用および右目用の表示素子のそれぞれに表示されている画像をそれぞれ左目用および右目用のファインダ部に導くための左目用および右目用２つの接眼光学系と、
左目用および右目用の撮像素子からの電気信号に基づく所定形式の画像信号を個別に外部出力する画像信号出力手段と、
左目用および右目用の撮像素子からの電気信号に基づく画像をそれぞれ左目用および右目用の表示素子にそれぞれ個別に表示させる撮影画像表示制御手段と、
外部から個別に入力される２系統の画像信号を左目用および右目用の表示素子にそれぞれ個別に表示出力するための入力画像表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする立体画像撮影再生装置。
【請求項２】
前記２つのファインダ部は、左右の離間距離が調整可能に構成され、前記離間距離を示す両眼距離情報を前記画像信号の外部出力と同時に所定のデータ形式で外部出力する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の立体映像撮影再生装置。
【請求項３】
両眼距離情報の入力手段と、入力された両眼距離情報を適宜に利用者に提示出力する手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の立体映像撮影再生装置。
【請求項４】
入力された両眼視差情報に基づいて２つのファインダ部の左右の離間距離を自動調整する手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の立体画像撮影再生装置。
【請求項５】
前記２つの対物光学系は、２つの撮影光軸間の距離が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像撮影再生装置。
【請求項６】
前記２つの対物光学系における２つの撮影光軸間の距離が、前記２つのファインダ部における左右の離間距離に連動して調整されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の立体画像撮影再生装置。
【請求項７】
画像信号出力手段は、２つの撮像素子からの画像信号として所定形式の動画映像信号を個別に出力するとともに、当該個別出力される動画映像信号についての同期信号を出力する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の立体画像撮影再生装置。
【請求項８】
２つの撮像素子からの画像信号を個別の情報として記録する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の立体映像撮影再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は両眼視差を利用した立体映像撮影再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元のディスプレイ上に立体画像・映像を再現するために、両眼視差が利用されている。両眼視差を利用した映像撮影再現技術としては、二眼式立体表示と呼ばれるものがよく知られている。この二眼式立体表示の基本原理は、右目用の映像を右目だけに、左目用の映像を左目だけに入力することにある。周知の通り、二眼式立体表示のための映像や画像を撮影するための装置としてステレオカメラがある。ステレオカメラは、水平方向に離間するとともに、その撮影光軸が平行となる左右１対の対物光学系を備え、左右それぞれの対物光学系からの画像を個別に記録する。ステレオカメラで撮影された画像に基づいて立体表示画像を見るためには、同時に撮影した視差のある左右の画像を１つの画面に重ねた上で、左右それぞれの画像を左右の眼に選択的に入力させる。あるいは、それぞれの画像を左右に並べ、平行法や交差法などの視認方法により、人間の視覚上で２つの平面画像が１つの立体画像として認識されるようにして見る。
【０００３】
なお、２つの画像を１つの画面に重なる方式の二眼式立体表示としては、例えば、ステレオカメラの左右それぞれの対物光学系に偏光方向が異なるフィルタを装着して被写体を撮影し、再生表示の際には左右の眼で偏光方向が異なる偏光眼鏡を用いて右目用と左目用の映像を選択的に肉眼に入力させる方式や、１フレームを２フィールドで構成し、各フィールドを右目用、左目用映像とするとともに、フィールドの切替周期に同期する液晶シャッタを用いて右目用と左目用の映像をそれぞれ選択的に入力させる方法などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二眼式立体表示において、特に動画は、撮影者自身がその画像を見るという用途ではあまり利用されない。遊戯施設におけるアトラクションとして提供されていることが多い。したがって、表示再生される画像は両眼の距離が異なる不特定多数の人を対象としており、撮影時に両眼視差を大きく（２台のカメラの距離を長く）して立体感を強調したり、平均的な両眼距離基づく視差で撮影したりされている。そのため表示再生された画像は、実際にリアルタイムで見ている被写体と比べ現実感に乏しい。
【０００５】
また、二眼式立体表示に使用されるハードウエアも撮影系と表示再生系とが異なるため、家庭用カメラで撮影した画像のように、撮影した立体画像を自身で楽しむことができない。もちろん、家庭で立体映像を手軽に作成できる装置自体が存在しない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は二眼式立体表示用の映像作品を簡単に作成できるとともに、再生表示用途に供されている二眼式立体表示用の映像作品を自然な現実感により立体視できる立体画像撮影再生装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の立体画像撮影再生装置は、筐体が双眼鏡型形状で、被写体側を筐体前面として、前面法線方向に互いに平行となる撮影光軸を有する左目用および右目用２つの対物光学系と、左目用および右目用のそれぞれの対物光学系を介して写体画像が個別に結像される左目用および右目用２つの撮像素子と、左目用および右目用２つの表示素子と、後面から左右両眼で覗くための左目用および右目用２つのファインダ部と、左目用および右目用の表示素子のそれぞれに表示されている画像をそれぞれ左目用および右目用のファインダ部に導くための左目用および右目用２つの接眼光学系と、左目用および右目用の撮像素子からの電気信号に基づく所定形式の画像信号を個別に外部出力する画像信号出力手段と、左目用および右目用の撮像素子からの電気信号に基づく画像をそれぞれ左目用および右目用の表示素子にそれぞれ個別に表示させる撮影画像表示制御手段と、外部から個別に入力される２系統の画像信号を左目用および右目用の表示素子にそれぞれ個別に表示出力するための入力画像表示制御手段とを備えている。
【０００８】
また、２つのファインダ部は、左右の離間距離が調整可能に構成され、前記離間距離を示す両眼距離情報を前記画像信号の外部出力と同時に所定のデータ形式で外部出力する手段を備えた立体映像撮影再生装置とすることもできる。両眼距離情報の入力手段と、入力された両眼距離情報を適宜に出力する手段とを備えた立体映像撮影再生装置としてもよい。さらに、入力された両眼視差情報に基づいて２つのファインダ部の左右の離間距離を自動調整する手段を備えていてもよい。
【０００９】
２つの対物光学系は、２つの撮影光軸間の距離が調整可能に構成されていてもよい。２つのファインダの離間距離が調整可能な構成では、この２つの撮影光軸間の距離が、ファインダ部の左右離間距離に連動して調整されるようにしてもよい。
【００１０】
また上記立体画像撮影再生装置において、画像信号出力手段は、２つの撮像素子からの画像信号として所定形式の動画映像信号を個別に出力するとともに、当該個別出力される動画映像信号についての同期信号を出力する手段を備えた構成としてもよい。
【００１１】
２つの撮像素子からの画像信号を個別の情報として記録する手段を備えた立体映像撮影再生装置とすることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の立体画像撮影再生装置によれば、二眼式立体表示用の映像作品を簡単に作成できるとともに、再生表示用途に供されている二眼式立体表示用の映像作品を自然な現実感により立体視できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＝＝＝立体画像撮影再生装置の構成＝＝＝
図１（Ａ）（Ｂ）に本発明の実施例における立体画像撮影再生装置（以下、立体カメラ）の外観図を示した。（Ａ）は前方上からの斜視図であり、（Ｂ）は後方上からの斜視図である。また図２に立体カメラ１を上から見たときの光学系の概略構成を示した。このカメラ１は、オペラグラス型双眼鏡と同様の外観形状を有し、その双眼鏡型筐体２内に撮像素子（３ａ，３ｂ）と表示素子（４ａ，４ｂ）とが内蔵された電子カメラである。本実施例では、撮像素子としてＣＣＤを使用し、表示素子としてバックライト付きの液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）を使用している。対物光学系（５ａ，５ｂ）を介してＣＣＤ（３ａ，３ｂ）に結像した被写体の画像をＬＣＤ（４ａ，４ｂ）により表示出力するように構成されている。ＬＣＤ（４ａ，４ｂ）に表示された画像は、接眼光学系（６ａ，６ｂ）を介してファインダ（７ａ，７ｂ）に導かれ、被写体の画像がファインダ（７ａ，７ｂ）を覗く人の両眼に投影される。
【００１４】
この立体カメラ１は、被写体画像を二眼式立体表示用の左目用画像と右目用画像とに分離して個別に表示出力している。それによって立体画像をリアルタイムで得ることができる。また、ＣＣＤ（３ａ，３ｂ）の撮影画像に対応する画像信号を外部出力する機能（撮影機能）と、外部入力された画像信号に基づく画像を表示素子に表示する機能（再生機能）の２つの動作モードを備えている。
【００１５】
＝＝＝撮影機能＝＝＝
まず立体カメラ１の撮影機能について説明する。図３に立体カメラ１の機能ブロック図を示した。ＣＰＵ１１は操作ボタンなどの操作入力部１２を介して利用者の操作入力情報を受け付け、その入力情報に応じて各構成部を制御し、この立体カメラ１を統括している。筐体２前方の被写体の光学画像は、左右両眼に対応した左目用（以下、Ｌ）対物光学系５ａ、および右目用（以下、Ｒ）対物光学系５ｂを介してＬ−ＣＣＤ３ａおよびＲ−ＣＣＤ３ｂにそれぞれ個別に結像する。利用者により撮影機能の起動指示がなされると、ＣＣＤ駆動部１３はＬおよびＲのＣＣＤ（３ａ，３ｂ）を駆動してそれぞれのＣＣＤ（３ａ，３ｂ）が出力する電気信号をそれぞれ個別に取得し、この信号を映像信号処理部１４に順次転送していく。映像信号処理部１４は、ＣＣＤ（３ａ，３ｂ）からの電気信号を所定のサンプリング周期ごとにＡ／Ｄ変換してＬとＲの個別のデジタルデータとして出力する。そして、Ｌ、Ｒ２つのビットマップ画像をそれぞれＬビデオＲＡＭ１５ａとＲビデオＲＡＭ１５ｂに所定のフレーム周期ごとに展開・更新していく。
【００１６】
ＬＣＤ駆動部１６は、ＬとＲの各ビデオＲＡＭ（１５ａ，１５ｂ）に展開されているＬおよびＲのビットマップ画像に基づいてＬおよびＲ２つのＬＣＤ（４ａ，４ｂ）を個別に駆動する。それによって、Ｌ−ＬＣＤ４ａとＲ−ＬＣＤ４ｂには、それぞれＬ対物光学系５ａとＲ対物光学系５ｂを介して入射した被写体のＬ画像およびＲ画像がそれぞれ表示出力される。ＬおよびＲそれぞれのＬＣＤ（４ａ，４ｂ）の表示画像は、それぞれＬ接眼光学系６ａおよびＲ接眼光学系６ｂを介してＬファインダ７ａおよびＲファインダ７ｂに導かれ、ＬとＲのファインダ（７ａ，７ｂ）を覗く利用者の左右両眼に投影される。そして利用者は、ＬおよびＲ対物光学系（５ａ，５ｂ）の撮影光軸（８ａ，８ｂ）の距離ｔを視差として、これらＬとＲの各ファインダ（７ａ，７ｂ）から投影された２つの画像を視差に応じた実時間の立体画像として認識する。
【００１７】
また、映像信号処理部１４は、ＣＣＤ駆動部１３からのＬおよびＲのＣＣＤ（３ａ，３ｂ）に対応する２系統の電気信号をそれぞれＮＴＳＣ規格のＬおよびＲ画像信号（Ｌ撮影映像信号、Ｒ撮影映像信号）として個別に変換する。そして、２系統のＬおよびＲの各撮影映像信号をＬ外部出力端子１７ａおよびＲ外部出力端子１７ｂにより個別に出力する。なおマイクロホンを内蔵させ、そのマイクロホンが採取した音声信号を撮影映像信号とともに出力する構成としてもよい。
【００１８】
＝＝＝再生機能＝＝＝
立体カメラ１から出力されるＬ撮影映像信号とＲ撮影映像信号とが個別に外部の適宜な映像記録手段により記録され、これら映像信号を同期させて出力できる再生装置があるものとする。あるいは二眼式立体表示用に作成されて記録されている映像作品がＬとＲのそれぞれの映像信号として分離されるとともに同期再生可能な状態で用意されているものとする。そして、ＬとＲの映像信号（Ｌ入力映像信号、Ｒ入力映像信号）がそれぞれＬ映像入力端子１８ａとＲ映像入力端子１８ｂを介して立体カメラ１に入力されているものとする。
【００１９】
利用者により再生機能の起動指示が入力されると、映像信号処理部１４は、ＬおよびＲ映像入力端子（１８ａ，１８ｂ）を介して入力されているＬおよびＲの入力映像信号をＡ／Ｄ変換し、ＬおよびＲの各入力信号に対応するビットマップ画像を所定のフレーム周期ごとにＬおよびＲのビデオＲＡＭ（１５ａ，１５ｂ）にビットマップ展開していく。ＬＣＤ駆動部１６は、各ビデオＲＡＭ（１５ａ，１５ｂ）に展開されているビットマップ画像に従ってＬ およびＲのＬＣＤ（４ａ，４ｂ）を駆動する。それによって、ＬおよびＲの映像入力端子（１８ａ，１８ｂ）にそれぞれ入力された映像信号がＬおよびＲのＬＣＤ（４ａ，４ｂ）により表示出力され、利用者は、二眼式表示用として用意された映像作品をこの立体カメラ１で立体視することができる。なおスピーカやイヤホン出力端子などを設けておき、入力映像信号とともに音声信号を入力して音響出力できる構成としておけば、音声が含まれている作品であってもその音声を映像とともに視聴することができる。
【００２０】
＝＝＝撮影映像信号の用途＝＝＝
外部出力されるＬおよびＲの撮影映像信号は適宜に記録して適宜な再生用途に供することができる。すなわち、同時に出力されている２系統の撮影映像信号をＬ映像およびＲ映像として記録し、後日これらの映像を二眼式立体表示用の映像として利用できる。ＬおよびＲの映像が再び立体カメラ１にて再生表示されれば、撮影時の立体画像がそのまま再現される。もちろん、他の二眼式立体表示用途に供することもできる。例えば、Ｌ映像とＲ映像を同期させて２台のプロジェクタを用いて１つのスクリーンに投影すれば１つの画面上に視差のある２つの映像が投影されることになる。たとえば、Ｌ映像とＲ映像とを異なる偏光方向の光を用いて投影すれば周知の偏光眼鏡を用いて立体画像を再現することができる。もちろん、Ｌ映像とＲ映像とをフレーム周期の半分のフィールド周期ごとに交互に表示されるように加工して記録しておけば、液晶シャッタなどを用いてフィールド周期ごとにＬ映像とＲ映像とを交互に切り替えて左右の眼に入力させて立体画像を再現することができる。
【００２１】
なおＬ撮影映像信号とＲ撮影映像信号とをその出力時点で同期的に記録しておけば後日利用するときに２つの映像を再生出力する際に同期制御が容易となる。立体カメラ１側で同期信号を生成し、それを映像信号に多重して出力したり、同期信号を映像信号とは別の信号出力系統により出力したりするようにしてもよい。立体カメラ１が扱う映像信号もＮＴＳＣ規格などのアナログ映像信号に限らず、ＭＰＥＧ規格などのデジタルデータ形式であってもよい。もちろん、出力画像は動画に限らず、静止画であってもよい。
【００２２】
＝＝＝両眼距離情報＝＝＝
立体カメラ１で被写体を撮影する際、撮影者によって左右の眼の間隔が異なる。そこで、Ｌファインダ７ａとＲファインダ７ｂとの間隔が調整できる機構を採用してもよい。とくに、撮影された画像を記録して後日その撮影画像を同じ撮影者がこの立体カメラ１で見る場合、２つのファインダ間距離（両眼距離）を撮影時と同じにすれば、撮影時にリアルタイムで見た立体画像がそのまま再現されることになる。そのため、立体感に乏しかったり強調されすぎたりするなど、違和感のある立体画像が再生されることがない。
【００２３】
そこで、撮影時に２つの両眼距離を認知し、その距離を示すデータを撮影時に出力する構成とする。両眼距離データは、撮影映像信号に多重して出力したり、あるいは個別のデータ出力系統により外部出力したりすればよい。そして、撮影映像信号と同時に、あるいは対応付けして記録しておけばよい。立体カメラは、立体映像再生時に両眼距離データを入力し、その両眼距離を利用者に提示するなど適宜に出力すればよい。両眼距離データは、単純にその距離を表示して提示し、利用者はその指示された距離に基づいてファインダを調整すればよい。あるいは、ＬとＲまたはその一方のファインダが左右方向に電動で移動／調整できる機構を採用すれば、入力された距離データに基づいてその機構を制御し撮影時の両眼距離に再調整することもできる。
【００２４】
ファインダに限らず、２つの対物光学系における２つの撮影光軸間の距離（視差）ｔを可変調整するための機構を備えていてもよい。視差ｔが広ければ立体感が強調され、狭ければ自然な立体感が得られる。また、２つのファインダによる両眼距離と視差ｔが連動する機構としてもよい。この連動機構としては、上記実施例に示したオペラグラス型の筐体であれば、筐体が左右方向にスライドして伸縮する機構とすればよい。すなわち、ＬＲそれぞれの１対の撮影系（対物光学系、ＣＣＤ、ＬＣＤ、接眼光学系、ファインダ）が筐体のスライド動作に連動して一体的に左右に可動する構成とすればよい。
【００２５】
筐体の形状や構造自体を変更してもよい。例えば、ボシュロム（登録商標）型、あるいはツアイス（登録商標）型としてよく知られるポロプリズム双眼鏡と同様の筐体を採用すればよい。すなわち、ＬＲそれぞれの撮影系が収納されたＬＲ２つの鏡筒からなり、これら２つの鏡筒を前後方向を軸として回転可能なヒンジを介して並列に接続した筐体構造とするのである。２つの鏡筒をヒンジを介して回転させて筐体を屈曲させることで２つの撮影光軸間距離と両眼距離とが連動する。
【００２６】
なお、ファインダの両眼距離と対物光学系の撮影光軸間距離とが連動する構成では、例えば、両眼距離と撮影光軸間距離が常に同じになるように調整されるようにすれば、撮影者がファインダを通して視認する立体画像とその撮影者が肉眼で視認する被写体とを一致させることができる。そして、この撮影状態における両眼距離データと左右の撮影映像信号を記録しておき、後日、撮影者がこれらのデータと信号に基づいて再生される立体画像を立体カメラで見れば、極めて現実感のある立体画像を鑑賞することができる。
【００２７】
＝＝＝撮影映像信号の記録＝＝＝
上記実施例では、ＬおよびＲ撮影映像信号の記録手段は別途用意されていた。もちろん、撮影映像信号の記録手段を立体カメラに内蔵することも可能である。例えば、所定の記録媒体の駆動手段を内蔵させ、撮影映像信号をそのままアナログ形式でテープ媒体などに記録したり、ＭＰＥＧ形式や家庭用デジタルビデオ規格（ＤＶ規格）など適宜なデジタル映像データに変換してそのデジタル映像データを記憶媒体に記録したりすればよい。媒体としては内蔵あるいは可搬型の固体メモリ、磁気テープ、ディスク（光、磁気、光磁気など）など適宜な媒体が採用できる。そして、再生時にはその媒体から読み出したＬおよびＲ映像信号をＬＣＤに表示出力させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例における立体画像撮影再生装置の外観図である。
【図２】上記立体画像撮影再生装置の光学構成図である
【図３】上記立体画像撮影再生装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  立体画像撮影再生装置
２  双眼鏡型筐体
３ａ、３ｂ  ＣＣＤ
４ａ、４ｂ  液晶ディスプレイパネル
５ａ、５ｂ  対物光学系
６ａ、６ｂ  接眼光学系
７ａ、７ｂ  ファインダ
１４  映像信号処理部
１７ａ、１７ｂ  映像信号出力端子
１８ａ、１８ｂ  映像信号入力端子
【図１】
2005115251.tif 000003
【図２】
2005115251.tif 000004
【図３】
2005115251.tif 000005