(57)【要約】【課題】立体撮像装置において、レンズを望遠で使用すると視差を快適な範囲に収めることが困難になるという課題がある。【解決手段】立体撮像装置において、第１の撮像部１０１と、第２の撮像部１０４と、ズームレンズの画角を制御する画角制御部１０８と、第１の撮像部１０１出力の映像信号から視差を生成し３次元映像に変換する２次元／３次元変換部２０１と、映像選択部２０２とを備え、ズームの画角が所定値以上のときは第１の撮像部１０１出力の映像信号と第２の撮像部１０４出力の映像信号を選択して出力し、ズームの画角が所定値未満のときは２次元／３次元変換部２０１出力の映像信号を選択して出力する。【選択図】図２
2012085030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズを含む第１の撮像部と、
ズームレンズを含む第２の撮像部と、
前記第１の撮像部のズームレンズと前記第２の撮像部のズームレンズの画角を制御する画角制御部と、
前記画角制御部で制御された画角が所定値以上のときは、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部が出力する映像信号を２系統の映像信号として出力し、前記画角制御部で制御された画角が所定値未満のときは、前記第１の撮像部または前記第２の撮像部のいずれかが出力する映像信号を基にした映像信号を２系統の映像信号として出力する映像選択部と、
を備える立体撮像装置。
【請求項２】
前記映像選択部は、
前記画角制御部で制御された画角が所定値未満のときは、前記第１の撮像部または前記第２の撮像部のいずれかが出力する映像信号を２系統の映像信号として出力する
請求項１に記載の立体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の撮像部または前記第２の撮像部のいずれかが出力する映像信号から視差を生成し、３次元映像に変換して２系統の映像信号を出力する２次元／３次元変換部をさらに備え、
前記映像選択部は、
前記画角制御部で制御された画角が所定値未満のときは、前記２次元／３次元変換部が出力する２系統の映像信号を出力する
請求項１に記載の立体撮像装置。
【請求項４】
ズームレンズを含む第１の撮像部と、ズームレンズを含む第２の撮像部とを備える立体撮像装置における立体撮像方法であって、
前記第１の撮像部のズームレンズと前記第２の撮像部のズームレンズの画角を制御する画角制御工程と、
前記画角制御工程で制御された画角が所定値以上のときは、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部が出力する映像信号を２系統の映像信号として出力し、前記画角制御工程で制御された画角が所定値未満のときは、前記第１の撮像部または前記第２の撮像部のいずれかが出力する映像信号を基にした映像信号を２系統の映像信号として出力する映像選択工程と、
を含む立体撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２つの撮像部を用いて立体映像を撮像する立体撮像装置に関するものであり、特にズームレンズ望遠時における過度な視差の発生を防ぐ立体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
左眼映像と右眼映像を独立に同期撮影して立体的な映像を得る立体映像（３Ｄ映像）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を体感させる基本原理に基づいている。立体撮像装置においては、交差する２つの撮像部光軸がなす角度である輻輳角を制御することが多い。特許文献１には、複数の撮影手段毎に検出した振れに応じて撮影レンズから撮像素子に至る光路を変更して撮影画像に対する振れの影響を補正する手振れ補正手段を備えた撮像装置において、撮像手段ごとに手振れ補正手段を制御することにより輻輳角を変更しながら順次画像を撮影する撮像装置が開示されている。この撮像装置では、輻輳角の異なる複数の画像を取得することができ、ユーザが好ましいと感じる立体画像を選択することができる。
【０００３】
このような立体撮像装置で撮像した立体映像を見る際、視差が大き過ぎると人間の脳で立体融合できず、不快に感じるという問題がある。そこで撮影現場では、大きな視差をつけないように輻輳角や画角、被写体距離などを調整して撮影を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０３８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
立体映像において、大きな視差がついた立体映像は不快な映像として認識されるため、輻輳角や画角などを調節して視差を適正な範囲に収める必要がある。しかし、画角を小さくする、すなわちズームレンズを望遠側で使用すると、被写体のわずかな距離の違いで大きな視差となってしまうという課題がある。すなわち、レンズを望遠で使用すると視差を適正な範囲に収めることが困難になるという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レンズを望遠で使用しても快適視差の範囲を超えないように制御した立体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の立体撮像装置は、ズームレンズを含む第１の撮像部と、ズームレンズを含む第２の撮像部と、第１の撮像部のズームレンズと第２の撮像部のズームレンズの画角を制御する画角制御部と、前記画角制御部で制御された画角が所定値以上のときは、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部が出力する映像信号を２系統の映像信号として出力し、前記画角制御部で制御された画角が所定値未満のときは、前記第１の撮像部または前記第２の撮像部のいずれかが出力する映像信号を基にした映像信号を２系統の映像信号として出力する映像選択部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成によって、ズームレンズを操作して望遠側に設定しても適正な範囲を超える視差は発生しなくなり、快適な立体撮影が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における立体撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態２における立体撮像装置の構成を示すブロック図
【図３】飛び出し映像の視差の説明図
【図４】奥行き映像の視差の説明図
【図５】ズーム操作時の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態における立体撮像装置を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
始めに、レンズを望遠で使用したとき視差が大きく付いてしまう原理について、説明する。
【００１２】
両眼視差を利用した立体映像に関して、映像制作者のためのガイドラインが３Ｄコンソーシアム発行の「人に優しい３Ｄ普及のための３ＤＣ安全ガイドライン」２０１０年４月２０日改訂版に記載されている。このガイドラインによると、アスペクト比１６：９のハイビジョンテレビの視聴で、画面高さの３倍の視距離で視聴することを想定すると快適な視差範囲は画面幅の２．９％以下であると示されている。すなわち飛び出し映像の視差が画面幅の２．９％以下であり、奥行き映像の視差も画面幅の２．９％以下である必要がある。
【００１３】
図３は飛び出し映像の視差の説明図である。図３において、基準面３０３は、カメラ３０１とカメラ３０２で輻輳をつけ光軸が交差する距離にできる面である。ａは快適視差範囲の最近点距離、ｃは基準面距離、ｄは二眼カメラの間隔、ωは二眼カメラレンズの水平画角である。ここで、カメラ３０１、３０２で最近点の物体３０４を撮像したとき、カメラ３０１、３０２のそれぞれと被写体を結ぶ直線と、基準面３０３が交わる点として、点３０５と点３０６が生じる。この２点間の距離ｅが立体映像の視差となる。一方水平画角ωで撮像している範囲で、基準面３０１上の距離ｆが映像表示の際の画面幅に対応するため、飛び出し映像の視差を画面幅の２．９％にするということはｅ÷ｆを２．９％にすることである。
【００１４】
【数１】
2012085030.tif 000003
【００１５】
ここで基準面距離ｃが二眼カメラ間隔ｄに比べ非常に大きいとすると、
【００１６】
【数２】
2012085030.tif 000004
【００１７】
また、２つの相似三角形の関係から
【００１８】
【数３】
2012085030.tif 000005
【００１９】
となるため
【００２０】
【数４】
2012085030.tif 000006
【００２１】
となる。よって（数１）、（数２）、（数４）より
【００２２】
【数５】
2012085030.tif 000007
【００２３】
すなわち
【００２４】
【数６】
2012085030.tif 000008
【００２５】
よって最近点距離ａは、基準面距離ｃ、二眼カメラの間隔ｄおよび水平画角ωから求めることができる。
【００２６】
次に図４は奥行き映像の視差の説明図である。図４において、基準面３０３は、図３と同様に、カメラ３０１とカメラ３０２で輻輳をつけ光軸が交差する距離にできる面である。ｂは快適視差範囲の最遠点距離、ｃは基準面距離、ｄは二眼カメラの間隔、ωは二眼カメラレンズの水平画角である。ここで、カメラ３０１、３０２で最遠点の物体４０１を撮像したとき、カメラ３０１、３０２のそれぞれと被写体を結ぶ直線と、基準面３０３が交わる点として、点４０２と点４０３が生じる。この２点間の距離ｇが立体映像の視差となる。一方水平画角ωで撮像している範囲で、基準面３０３上の距離ｆが映像表示の際の画面幅に対応するため、奥行き映像の視差を画面幅の２．９％にするということはｇ÷ｆを２．９％にすることである。
【００２７】
【数７】
2012085030.tif 000009
【００２８】
ここで基準面距離ｃが二眼カメラ間隔ｄに比べ非常に大きいとすると、図３のときと同様に
【００２９】
【数２】
2012085030.tif 000010
【００３０】
また、２つの相似三角形の関係から
【００３１】
【数８】
2012085030.tif 000011
【００３２】
となるため
【００３３】
【数９】
2012085030.tif 000012
【００３４】
となる。よって（数７）、（数２）、（数９）より
【００３５】
【数１０】
2012085030.tif 000013
【００３６】
すなわち
【００３７】
【数１１】
2012085030.tif 000014
【００３８】
よって最遠点距離ｂは、基準面距離ｃ、二眼カメラの間隔ｄおよび水平画角ωから求めることができる。
【００３９】
ここで（数６）と（数１１）に注目し、ズームレンズを望遠側にする、すなわち水平画角ωを小さくすることを考えると、ａの値は大きくなり、ｂの値は小さくなることが判る。例えば、ｃ＝７．００ｍ、ｄ＝０．０６５ｍ、ωを１２°から２°にすることを考えると、ω＝１２°のときはａ＝４．２ｍ、ｂ＝２０．４ｍであるが、ω＝２°のときは、ａ＝６．３ｍ、ｂ＝７．９ｍとなり、ａの値が大きくなり、ｂの値が小さくなっている。これは快適な視差を実現するための被写体の距離範囲が、４．２ｍから２０．４ｍというものだったものが、レンズを望遠にすることにより６．３ｍから７．９ｍというように距離範囲が狭くなっている。さらに水平画角ωを小さくしていくと快適視差を実現する被写体距離範囲はさらに狭くなっていく。快適視差を実現する被写体距離範囲が狭くなるということは、少しの距離の違いで大きな視差がついてしまうことを意味し、実際の立体撮像の際に過度な視差が発生しやすくなることになる。例えば、目標被写体に基準面を合わせ、快適な視差範囲に設定していても、目標被写体の背後の風景が写り込んだり、目標被写体の手前に別の物体が写り込んだりして快適な視差範囲を超えてしまうことが考えられる。
【００４０】
以上のように、レンズを望遠で使用すると視差を適正な範囲に収めることが困難になる。以下、実施の形態で、レンズを望遠で使用しても快適視差の範囲を超えないように制御する立体撮像装置について説明する。
【００４１】
（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における立体撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、立体撮像装置は、第１の撮像部１０１と、第２の撮像部１０４と、操作部１０７と、画角制御部１０８と、映像選択部１０９を含む。
【００４２】
第１の撮像部１０１と第２の撮像部１０４は、所定の間隔をおいて配置される。所定の間隔は、平均的な成人の両眼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１０１は左眼映像を撮像するために左側に配置し、第２の撮像部１０４は右眼映像を撮像するために右側に配置される。第１の撮像部１０１は、ズームレンズ１０２と撮像処理部１０３を有しており、光入力をズームレンズ１０２で合焦させ、撮像処理部１０３で撮像して映像信号を出力している。同様に第２の撮像部１０４でも、ズームレンズ１０５と撮像処理部１０６を有しており、光入力をズームレンズ１０５で合焦させ、撮像処理部１０６で撮像して映像信号を出力している。
【００４３】
操作部１０７はズームレンズ１０２、１０５のズームを広角側または望遠側に操作するレバーを有し、レバー操作は電気信号に変換され画角制御部１０８に出力される。
【００４４】
画角制御部１０８では、操作部１０７から入力された電気信号によりズームレンズ１０２、１０５の画角を制御している。例えば、水平画角４５°の最大画角時には０Ｖの電圧をズームレンズ１０２、１０５に出力し、水平画角２°の最小画角時には３Ｖの電圧を出力し、０Ｖから３Ｖの間の電圧を出力することによって画角を制御する。一方で画角制御部１０８は映像選択部１０９へ映像選択信号を出力している。具体的にこの映像選択信号は、ズームレンズ１０２、１０５が広角側のときは‘０’であり、望遠側のときは‘１’になっており、水平画角が８°以上４５°以下は‘０’になり、水平画角が２°以上８°未満は‘１’になっている。
【００４５】
映像選択部１０９では画角制御部１０８からの映像選択信号により出力信号を切り換えている。具体的には、画角制御部１０８からの映像選択信号が‘０’のときは第１の撮像部１０１が出力する映像信号を左眼映像として出力し、第２の撮像部１０４が出力する映像信号を右眼映像として出力している。また、画角制御部１０８からの映像選択信号が‘１’のときは第１の撮像部１０１が出力する映像信号を左眼映像、右眼映像として同じ映像を出力している。
【００４６】
（２．立体撮像装置の動作）
実施の形態１における立体撮像装置のズーム操作時の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
撮影者が電源オン操作を行うことにより立体撮像装置は起動し、画角制御部１０８は、図１のブロック図に示していない不揮発メモリに格納していた電源オフ直前の画角情報を読み出す（Ｓ１１０）。
【００４８】
次に、画角制御部１０８は、この画角情報を使って水平画角が８°以上になっているか判定する（Ｓ１２０）。水平画角が８°以上であれば（Ｓ１２０でＹｅｓ）、画角制御部１０８は、映像選択信号‘０’を出力する（Ｓ１３０）。映像選択部１０９は、画角制御部１０８からの映像選択信号‘０’により、左眼映像出力として第１の撮像部１０１が出力する映像信号を選択し、右眼映像出力として第２の撮像部１０４が出力する映像信号を選択する。水平画角が８°未満であれば（Ｓ１２０でＮｏ）、画角制御部１０８は、映像選択信号‘１’を出力する（Ｓ１４０）。映像選択部１０９は、画角制御部１０８からの映像選択信号‘１’により、左眼映像出力として第１の撮像部１０１が出力する映像信号を選択し、右眼映像出力として第１の撮像部１０１が出力する映像信号を選択する。
【００４９】
次に電源オフ操作により終了処理を行うかの判断が行われる（Ｓ１５０）。Ｓ１５０の判断が終了であれば、画角制御部１０８は、画角情報を図１のブロック図に示していない不揮発メモリに格納して（Ｓ１８０）、終了する。Ｓ１５０の判断が終了でないのであれば、画角制御部１０８は、操作部１０７からの入力を取り込む（Ｓ１６０）。
【００５０】
画角制御部１０８は、この取り込んだ情報と直前まで保持していた画角情報とを比較して、画角情報に変化があったか判断する（Ｓ１７０）。もし画角情報に変化がないのであれば、Ｓ１５０のステップに飛ぶ。操作部１０７を用いてズーム操作が行われ、画角情報に変化があった場合はＳ１２０のステップに飛び、画角制御部１０８は、水平画角が８°以上になっているかの判断を行う。
【００５１】
このように、画角制御部１０８は、電源オン操作の後、電源オフ操作による終了処理が行われるまでの間、ズーム操作による画角の変化を監視し、水平画角が８°以上か、８°未満により、異なる映像選択信号を出力する。映像選択部１０９は、画角制御部１０８からの映像選択信号により出力信号を切り換える。映像選択部１０９は、水平画角が８°以上の場合には、左眼映像として第１の撮像部１０１が出力する映像信号を、右眼映像として第２の撮像部１０４が出力する映像信号を出力し、水平画角が８°未満の場合には、左眼映像および右眼映像のいずれの映像も、第１の撮像部１０１が出力する映像信号を出力する。
【００５２】
（３．まとめ）
実施の形態１にかかる立体撮像装置は、基本的に第１の撮像部１０１および第２の撮像部１０４で撮像した二眼映像からなる立体映像を出力する立体撮像装置であるが、ズームレンズ１０２、１０５の水平画角が８°未満になるときは、第１の撮像部１０１で撮像した映像を二眼映像の両方に使う。このことによりズームレンズ１０２、１０５を望遠で使用しても視差のない二眼映像を出力することになるので過度な視差が発生しにくくなる。
【００５３】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２における立体撮像装置の構成を示すブロック図である。図２において、立体撮像装置は、第１の撮像部１０１と、第２の撮像部１０４と、操作部１０７と、画角制御部１０８と、２次元／３次元変換部２０１と、映像選択部２０２を含む。図１に示した実施の形態１における立体撮像装置と同じ動作、同じ構成のブロックについては同じ番号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
第１の撮像部１０１、第２の撮像部１０４、操作部１０７、画角制御部１０８は図１に示した実施の形態１における立体撮像装置と同様である。
【００５５】
２次元／３次元変換部２０１では、入力された単眼の映像信号から右側、左側にそれぞれ位相シフトした映像に変換し、２系統の映像信号を出力している。位相シフトは画面幅の０．２％であり、左側に０．２％位相シフトした映像を左眼映像とし、右側に０．２％位相シフトした映像を右眼映像として映像選択部２０２に出力している。この位相シフトにより二眼映像の視差は画面幅の０．４％になっており、画面幅の２．９％より小さな視差としている。
【００５６】
映像選択部２０２では画角制御部１０８からの映像選択信号により出力信号を切り換えている。具体的には、画角制御部１０８からの映像選択信号が‘０’のときは、映像選択部２０２は、第１の撮像部１０１が出力する映像信号を左眼映像として出力し、第２の撮像部１０４が出力する映像信号を右眼映像として出力している。また、映像選択部２０２は、画角制御部１０８からの映像選択信号が‘０’のときは、２次元／３次元変換部２０１が出力する左眼映像信号を左眼映像として選択し、２次元／３次元変換部２０１が出力する右眼映像信号を右眼映像として選択して出力している。
【００５７】
実施の形態２における立体撮像装置のズーム操作時の動作については、基本的には図５のフローチャートで示した実施の形態１における立体撮像装置と同様である。異なっている部分は、図５のフローチャートのＳ１３０のステップで映像選択信号が‘０’になることによって、映像選択部２０２は、左眼映像出力として第１の撮像部出力の映像を選択し、右眼映像出力として第２の撮像部１０４出力の映像を選択する点と、図５のフローチャートのＳ１４０のステップで映像選択信号が‘１’になることによって、映像選択部２０２は、左眼映像出力として２次元／３次元変換部２０１出力の左眼映像を選択し、右眼映像出力として２次元／３次元変換部２０１出力の右眼映像を選択する点である。
【００５８】
実施の形態２にかかる立体撮像装置は、基本的に第１の撮像部１０１および第２の撮像部１０４で撮像した二眼映像からなる立体映像を出力する立体撮像装置であるが、ズームレンズ１０２、１０５の水平画角が８°未満になるときは、２次元／３次元変換部２０１で生成した視差の小さな二眼映像を出力するため、ズームレンズ１０２、１０５を望遠で使用しても過度な視差が発生しなくなる。
【００５９】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態として、実施の形態１および実施の形態２を例示した。しかし、本発明はこれには限らない。そこで、本発明の他の実施の形態を以下まとめて説明する。なお、本発明はこれらには限定されず、適宜修正された実施の形態に対しても適用可能である。
【００６０】
実施の形態１および実施の形態２において、ズームレンズの水平画角が８°を境界として、画角制御部１０８は出力する映像選択信号を切り換えたが、水平画角１２°を境界として映像選択信号を切り換えてもよい。（数６）と（数１１）に示すように快適な視差を実現する被写体の距離範囲は二眼カメラの間隔、すなわち第１の撮像部１０１と第２の撮像部１０４を配置する間隔によって変化するため、境界として設定する水平画角は設計の諸条件により変更してもよい。
【００６１】
実施の形態１および実施の形態２において、ズームレンズの水平画角が８°を境界として、画角制御部１０８は出力する映像選択信号を切り換えたが、水平画角の値で判断するのではなく、ズームレンズの画角を制御する電圧、あるいは電圧に対応したデジタル値で判断してもよい。
【００６２】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、操作部１０７のレバー操作により連続的にズームレンズ１０２、１０５の画角が変化する際、水平画角が８°を境界として画角制御部１０８は出力する映像選択信号を切り換えたが、水平画角８°以上を広角モード、水平画角８°未満を望遠モードというように設定し、水平画角８°以上の広角モードでは画角制御部１０８は出力する映像選択信号を常に‘０’として動作させ、水平画角８°未満の望遠モードでは画角制御部１０８は出力する映像選択信号を常に‘１’として動作させるモード切換えができる構成にしてもよい。
【００６３】
実施の形態２において、２次元／３次元変換部２０１として、入力された単眼の映像信号から右側、左側にそれぞれ位相シフトした映像に変換し、画面幅の０．４％の視差にする方法を示したが、画面幅の１％視差にするなど位相シフトの量を変えてもよい。また、視差が画面幅の２．９％以内になるのであれば別の２次元／３次元変換の方法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本実施の形態にかかる立体撮像装置は、立体映像の視聴において不快とされる過度な視差が付いた映像を撮影することを抑えることができ、放送・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る。特にスポーツ中継など遠方にある目標被写体を超望遠で撮像するような場合に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１  第１の撮像部
１０４  第２の撮像部
１０２、１０５  ズームレンズ
１０３、１０６  撮像処理部
１０７  操作部
１０８  画角制御部
１０９、２０２  映像選択部
２０１  ２次元／３次元変換部
【図１】
2012085030.tif 000015
【図２】
2012085030.tif 000016
【図５】
2012085030.tif 000017
【図３】
2012085030.tif 000018
【図４】
2012085030.tif 000019