(57)【要約】【課題】低コストである一方、色特性等の特性のばらつきがなく、かつ非常に小さい視差から大きな視差までの広範囲の視差画像を撮影することができる３Ｄ撮影装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る３Ｄ撮影装置は、１台のカメラと、前記カメラを支持するカメラ支持台であって、被写体方向と略直交する方向に直線移動させるように前記カメラを支持すると共に、前記カメラの撮影方向が前記被写体方向に合致するように前記カメラを回転させるカメラ支持台と、前記カメラの直線移動と回転の制御、及び前記カメラのシャッタ制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台のカメラと、
前記カメラを支持するカメラ支持台であって、被写体方向と略直交する方向に直線移動させるように前記カメラを支持すると共に、前記カメラの撮影方向が前記被写体方向に合致するように前記カメラを回転させるカメラ支持台と、
前記カメラの直線移動と回転の制御、及び前記カメラのシャッタ制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする３Ｄ撮影装置。
【請求項２】
前記カメラ支持台は、
前記カメラを直線移動させるための第１のモータと、
前記カメラを回転させる第２のモータと、を具備し、
前記制御部は、前記第１、及び第２のモータの回転量をそれぞれ制御することによって、前記カメラの直線移動と回転を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記カメラを前記被写体正面位置から左側又は右側の第１の視差位置に移動させた後、前記被写体を向くように前記カメラを前記被写体正面方向から第１の角度だけ回転させ、その後シャッタを切って第１の視差画像を撮影し、
前記第１の視差画像の撮影後、前記被写体正面位置を挟んで前記第１の視差位置と反対側にある第２の視差位置に前記カメラを移動させた後、前記被写体を向くように前記カメラを前記被写体正面方向から第２の角度だけ回転させ、その後シャッタを切って第２の視差画像を撮影する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項４】
前記制御部は、入力された輻輳角及びインターアクシャルに基づいて、前記第１及び第２の視差位置、並びに前記第１及び第２の角度を決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の視差画像及び第２の視差画像の対を所定の撮影時間間隔で繰り返し撮影するように、前記カメラ及び前記カメラ支持台を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項６】
前記第１の視差画像及び第２の視差画像の対を撮影する間は、前記被写体は実質的に静止しているとみなせる被写体である、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記カメラを前記被写体方向と略直交する方向に直線移動させ、３箇所以上の視差位置で前記カメラを被写体に向けてシャッタを切り、前記各視差位置でそれぞれ異なる視差の視差画像を撮影する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の３Ｄ撮影装置。
【請求項８】
前記各視差位置でそれぞれ異なる視差の視差画像を撮影する間は、前記被写体は実質的に静止しているとみなせる被写体である、
ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄ撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３Ｄ撮影装置に係り、特にデジタルカメラを使用する３Ｄ撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画、静止画に関わらず、立体感或いは奥行き感のある３Ｄ画像を得ようとすると、撮影対象を少なくとも２方向から撮影する必要がある。例えば、特許文献１等には、２台のカメラで共通の被写体を撮影することによってステレオ写真を撮影する３Ｄ撮影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３７５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１等に開示されている従来の３Ｄ撮影装置では、少なくとも２台のカメラを使用しているため、装置の構成が複雑となり、コストも高くなる。また、２台の異なるカメラを使用するため、それぞれのカメラの色特性は完全には一致せず、左目用のカメラと右目用のカメラとの間で色特性が微妙に異なってしまうという問題もある。
【０００５】
また、２台のカメラはそれぞれがある物理的な大きさを持っているため、２台のカメラの離隔距離を各カメラの物理的サイズで決まる所定の距離よりも小さくすることができない。つまり、ステレオ撮影時における視差（左右の視方向の差）を小さくして撮影しようとしても、ある一定の視差以下には設定することができなかった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、低コストである一方、色特性等の特性のばらつきがなく、かつ非常に小さい視差から大きな視差までの広範囲の視差画像を撮影することができる３Ｄ撮影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、本発明に係る３Ｄ撮影装置は、１台のカメラと、前記カメラを支持するカメラ支持台であって、被写体方向と略直交する方向に直線移動させるように前記カメラを支持すると共に、前記カメラの撮影方向が前記被写体方向に合致するように前記カメラを回転させるカメラ支持台と、前記カメラの直線移動と回転の制御、及び前記カメラのシャッタ制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る３Ｄ撮影装置によれば、低コストである一方、色特性等の特性のばらつきがなく、かつ非常に小さい視差から大きな視差までの広範囲の視差画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の３Ｄ撮影装置の構成例を示す図。
【図２】本実施形態の３Ｄ撮影装置の動作例を示すフローチャート。
【図３】カメラとカメラ支持台の取り付け状態、及び輻輳角とインターアクシャルとの関係を示す図。
【図４】左眼画像と右眼画像の撮影の概念を示す図。
【図５】非常に小さなインターアクシャル（又は輻輳角）設定時の撮影状況を示す図。
【図６】本実施形態の３Ｄ撮影装置を用いた擬似的３Ｄ動画撮影の第１の例を示す図。
【図７】本実施形態の３Ｄ撮影装置を用いた擬似的３Ｄ動画撮影の第２の例を示す図。
【図８】本実施形態の３Ｄ撮影装置を用いた多視差画像撮影の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
（１）構成
図１は、本発明の一実施形態に係る３Ｄ撮影装置１の構成例を示す図である。３Ｄ撮影装置１は、カメラ１０、カメラ支持台２０、及び制御部３０を有する。
【００１２】
カメラ１０自体は必ずしも特殊なカメラである必要はなく、カメラ本体１１とレンズ１２を有する一般的なデジタルカメラで良い。例えば、一眼レフカメラでも良くコンパクトデジタルカメラでも良い。
【００１３】
カメラ支持台２０はカメラ１０を支持する台である。カメラ支持台２０は、カメラ１０を直線移動させるための直線移動用モータ（第１のモータ）２１と、カメラ１０を水平面内で回転させる回転用モータ（第２のモータ）２２を内蔵している。
【００１４】
カメラ本体１１の筐体下部は回転用モータ２２に連結しており、回転用モータ２２の回転により、カメラ１０を水平面内に回転させることができる。一方、直線移動用モータ２１の回転は駆動機構２３により直線運動に変換される。そして、直線移動用モータ２１を回転させることで、カメラ１０を回転用モータ２２と共に被写体方向と略直交する方向に直線的に移動させることができる。
【００１５】
制御部３０は、カメラ１０のシャッタを自動的に切るための自動シャッタ信号をカメラ１０に対して出力すると共に、回転制御、直線移動制御等のカメラ駆動信号をカメラ支持台２０に対する制御信号として出力する。後述するように、自動シャッタ信号や制御信号は、ユーザが制御部３０に対して入力する輻輳角、インターアクシャル、撮影時間間隔、撮影回数等の情報に基づいて生成される。
【００１６】
（２）動作
上記のように構成された３Ｄ撮影装置１の動作について説明する。図２は３Ｄ撮影装置１の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【００１７】
ステップＳＴ１で、ユーザは制御部３０に対して、輻輳角θ、インターアクシャルＬ、撮影時間間隔Ｔ、撮影回数Ｎ等を入力する。
【００１８】
図３は、輻輳角θとインターアクシャルＬの関係を示す図である。インターアクシャルＬは、左右の２つの視点位置（図３における第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２）の間の距離である。被写体正面方向と直交する直線を直線ＬＶとすると、左の視点位置Ｐ１、被写体正面位置ＰＣ、及び右の視点位置Ｐ２は直線ＬＶ上にあり、左右の視点位置Ｐ１、Ｐ２は、被写体正面位置からそれぞれインターアクシャルＬの半分（Ｌ／２）だけ離れた位置にある。
【００１９】
一方、輻輳角θは、コンバージェンスとも呼ばれる角度であり、左の視点位置Ｐ１と被写体中心ＰＯとを結ぶ直線と、右の視点位置Ｐ２と被写体中心ＰＯとを結ぶ直線とがなす角である。
【００２０】
撮影時間間隔Ｔは、左の視点位置からの撮影と右の視点位置からの撮影を一対の撮影とし、この一対の撮影を繰り返し行うとした場合における、ある一対の撮影から次の一対の撮影までの時間間隔である。そして、撮影回数Ｎは、この一対の撮影を行う回数である。
【００２１】
輻輳角θ、インターアクシャルＬ、撮影時間間隔Ｔ、撮影回数Ｎ等の入力が終わると、ステップＳＴ２でカメラ１０をカメラ支持台２０の被写体正面位置ＰＣにセットする。そして、ステップＳＴ３でカメラ１０を被写体正面方向に向けて被写体にフォーカスを合わせる。
【００２２】
ステップＳＴ１からステップＳＴ３までの手順はユーザが行う操作であり、手順の順序は図２の順序に限定されない。ステップＳＴ３までの操作が終わると、ユーザは制御部３０に対して撮影開始を指示する。これ以降の手順（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ１１）は、制御部３０が自動的に行う。
【００２３】
まず、ステップＳＴ４で、被写体正面位置からインターアクシャルの半分の距離（Ｌ／２）だけカメラ１０を左に自動的に直線移動させる。そして、ステップＳＴ５で、カメラ１０を輻輳角の半分（θ／２）だけ右回転させ、カメラ１０を被写体方向に向ける。次に、ステップＳＴ６で、自動シャッタで第１の視差画像（左眼画像）を撮影する。このときの状態を図４（ａ）に示す。
【００２４】
次に、ステップＳＴ７で、被写体正面位置からインターアクシャルの半分の距離（Ｌ／２）だけカメラ１０を右に自動的に直線移動させ、ステップＳＴ８で、カメラ１０を輻輳角の半分（θ／２）だけ左回転させ、カメラ１０を被写体方向に向ける。そして、ステップＳＴ９で、自動シャッタで第２の視差画像（右眼画像）を撮影する。このときの状態が図４（ｂ）に示す状態である。撮影回数が１回の場合はステップＳＴ９で処理を終了する。なお、先に右眼画像を撮影し、その後左眼画像を撮影してもよい。
【００２５】
上述した実施形態に係る３Ｄ撮影装置１は、１台のカメラ１０で３Ｄ画像（左眼画像と右眼画像）を撮影することができる。このため、２台のカメラを使用する従来の３Ｄ撮影装置に比べると低コストとなる。
【００２６】
また、従来の３Ｄ撮影装置は、２台のカメラのそれぞれの特性は完全には一致せず、左眼用のカメラと右眼用のカメラとの間で色特性等が微妙に異なってしまうという問題もある。これに対して、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１は、１台のカメラ１０で左眼画像と右眼画像とを撮影しているため、２つの画像の特性は完全に一致し、色ずれ等は原理的に発生しない。
【００２７】
また、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１は、１台のカメラ１０の回転角と直線移動距離を変更することにより、輻輳角（θ）とインターアクシャル（Ｌ）を任意の値に設定することができる。従来の３Ｄ撮影装置を用いた通常の３Ｄ撮影では、インターアクシャル（Ｌ）は人間の左右の目の間の距離と合致するように固定的に設定されることが多く、輻輳角（θ）は、被写体までの距離とインターアクシャル（Ｌ）とからほぼ自動的に決定されるのが一般的である。
【００２８】
これに対して、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１では、輻輳角（θ）とインターアクシャル（Ｌ）とを任意の値に設定することが可能であり、また、被写体までの距離に関わらず、両者を独立に設定することも可能である。このため、人間の目では観察できないような特殊な映像効果を持つ３Ｄ画像、例えば、特殊な飛び出し感や特殊な奥行き感をもつ３Ｄ画像を容易に撮影することができる。
【００２９】
特に、従来の３Ｄ撮影装置では、２台のカメラ（或いは２つのレンズ）を使用しているため、インターアクシャル（Ｌ）や輻輳角（θ）は、２台のカメラやレンズが互いに物理的に干渉する距離（或いは角度）以下に設定することは不可能であった。
【００３０】
これに対して、本実施形態に係る本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１では、１台のカメラ１０を移動させる方式であるため、図５に示すように、人間の左右の目の間隔よりも遥かに小さなインターアクシャル（Ｌ）や輻輳角（θ）を設定することができる。この結果、例えば、「ネズミやアリ等の小動物が観た３Ｄ画像」等も容易に撮影することができる。
【００３１】
本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１は、左眼視点位置から右眼視点位置までカメラ１０を移動させて３Ｄ画像を撮影するため、カメラ１０が移動している間に被写体が大きく動くと左眼画像と右眼画像との間でブレが生じる可能性があるが、左眼画像と右眼画像の一対の画像を撮影する間に被写体が実質的に静止しているとみなせる場合には何ら支障がない。したがって、３Ｄ静止画が撮影可能であることは言うまでもないが、擬似的な３Ｄ動画も撮影可能である。図６及び図７は、このような擬似的３Ｄ動画の撮影例を示す図である。
【００３２】
例えば、図６は、植物の成長過程を定点で３Ｄ撮影する例である。この種の撮影では、左眼画像と右眼画像を撮影する間（カメラ１０が移動する時間）に被写体は実質的に静止しているとみなせる。そして、所定の撮影時間間隔（例えば１ヶ月）で植物を撮影して、再生時には間隔を短縮して再生すれば、擬似的な３Ｄ動画となる。
【００３３】
図７は、３Ｄアニメーションを撮影する例を示している。被写体は、例えばアニメのキャラクタモデル（人形）であり、人が適度の力を加えることによりキャラクタモデルの手足や頭の位置を動かすことができ、キャラクタモデルに対して任意のポーズを採らせることができる。この種の撮影においても、左眼画像と右眼画像を撮影する間（カメラ１０が移動する時間）に被写体は実質的に静止しているとみなせる。したがって、キャラクタモデルのポーズを変更させながら、１コマずつ３Ｄ画像を撮影し、これらのコマ画像を連続的に再生すれば、３Ｄアニメーション（動画）を簡便に撮影することができる。
【００３４】
ところで、３Ｄ画像再生の多くの手法は、左眼画像と右眼画像とを同時に再生、或いは短時間で切り換えながら再生することによって人に立体感を与えている。この種の再生では、専用の眼鏡を用いることが多い。
【００３５】
これに対して、被写体を多方向から撮影した多視差画像（例えば９つの視差画像）を１つの画面で同時に再生し、専用の眼鏡を使用することなく裸眼のままで人に立体感を与え得る３Ｄ画像再生の手法も近時普及しつつある。
【００３６】
多視差画像を撮影する場合、視方向の数と同じ数だけのカメラを用いて撮影する方法が考えられるが、カメラの数が多い分、撮影コストも高くなる。
【００３７】
これに対して、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１を使用すれば、１台のカメラで任意の数の多視差画像を容易に撮影することができ、撮影コストを大幅に削減することができる。図８に示すように、カメラ１０を被写体方向と略直交する方向に直線移動させ、３箇所以上の複数の視差位置（図８の例では７箇所）でカメラを被写体に向けてシャッタを切ることで多視差画像を撮影することができる。
【００３８】
被写体の動きが激しい場合には複数台のカメラの使用も止むを得ないが、被写体が静止している場合、或いは、前記複数の視差位置をカメラ１０が移動している間、被写体の動きが実質的に停止しているとみなせる場合には、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１は極めて有効である。
【００３９】
以上説明してきたように、本実施形態に係る３Ｄ撮影装置１によれば、低コストである一方、色特性等の特性のばらつきがなく、かつ非常に小さい視差から大きな視差までの広範囲の視差画像を撮影することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  ３Ｄ撮影装置
１０  カメラ
２０  カメラ支持台
２１  直線移動用モータ
２２  回転用モータ
３０  制御部
【図１】
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【図２】
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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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