(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影して、映像信号を出力する撮像手段と、
該撮像手段に画像を結像させる光学系と、
該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、
前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、
被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、
前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力手段と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定手段と、
該設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備え、
前記輻輳距離設定手段は、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとを、前記入力手段により入力された数値に従って選択することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記入力手段は、前記観察者の手動操作により、入力すべき数値を選択して入力するための選択手段を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記表示手段の表示画面のスクリーンサイズ、前記光学系の基線長、前記撮像手段のイメージサイズ、および前記被写体距離を検出する位置の光軸からのずれ量をデータとして記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記輻輳距離設定手段は、
前記入力された数値および瞳間隔から前記表示画面上の視差量を算出し、
該算出された視差量、前記基線長、前記イメージサイズ、前記スクリーンサイズ、前記被写体距離および前記光軸からのずれ量に基づき、前記輻輳距離を算出することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法において、
被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、
前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする撮像装置の輻輳距離決定方法。
【請求項６】
被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記憶媒体において、
前記輻輳距離決定方法は、
被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、
観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、
前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、
前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右の視差画像を撮影する撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、この種のビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像装置で撮影された画像を表示するため、種々の立体映像表示装置が提案されている。従来より、左右の視差画像をモニタに表示し、それを観察者が液晶シャッタメガネをかけて観察する立体映像表示装置では、液晶シャッタメガネの左右の液晶の状態を映像信号と同期させることで、モニタ上に右眼用の映像と左眼用の映像が交互に表示されても、観察者にとっては、常に右眼には右眼用の映像が、左眼には左眼用の映像が観察され、奥行きのある映像が観察される。すなわち、モニタに右眼用の映像が表示されている間は、右の液晶が透過、左の液晶が非透過の状態になり、一方、モニタに左眼用の映像が表示されている間は、右眼用の液晶が非透過、左眼用の液晶が透過の状態となる。
【０００３】
また、近年、頭部搭載型やメガネ型のディスプレイ、いわゆるヘッドマウントディスプレイが開発されており、これらのディスプレイでも、同様に、右眼用の画像は右眼に、左眼用の画像は左眼に選択的に映像を表示させることで、奥行きのある立体映像を観察することが可能である。
【０００４】
また、液晶ディスプレイに、所定ピッチのレンチキュラシートや、開口部と非開口部を所定のパターンで形成したマスクを組み合わせることで液晶ディスプレイからの光に指向性を与え、この指向性と液晶ディスプレイに表示させる映像パターンとをマッチさせることで、右眼には右眼用の映像が、また、左眼には左眼用の映像が観察され、観察者には奥行きのある映像が観察される。
【０００５】
従来、これらの表示画像は２本のレンズを有している２眼式のカメラによって撮影されることが、一般的であった。また、２本のレンズを必要としないカメラも提案されている（特公平８−２７４９９号公報、立体テレビジョン用撮影装置）。このカメラは、２枚の液晶シャッタと全反射ミラーとハーフミラーを有することで、１本のレンズを通して左右の視差画像を交互に撮像するものである。
【０００６】
また、２眼式のカメラでは、左右の映像を時分割で取り込むレンズについては、左右の画像の視差を撮影時に調整すること、いわゆる輻輳調整が必要であるが、従来では、手動で行われることが一般的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２眼式カメラは、各レンズ毎に右眼用の映像と左眼用の映像を撮影しているので、レンズの製造誤差などによる性能の差、例えば倍率、光軸のずれ、色味、明るさ、ディストーション、像面の倒れなどの性能の差が、２本のレンズの間で生じると、立体映像を観察する際、疲れを感じたり、融像できなかったりするので、両方のレンズの性能を合わせ込むために、部品精度を高くする必要が生じたり、部品精度だけで性能が出ない場合、調整が必要になり、さらに性能の差を吸収するために画像の電気的な補正など、特別な手段を講じたりする必要があった。
【０００８】
また、ズームレンズの場合、ズーミング時にこれらの性能を合わせ込んだ状態で左右２本のレンズの変倍動作を連動する必要があり、コストが高く、製造に手間もかかり、量産性に乏しいものであった。
【０００９】
さらに、２眼式カメラで撮影した映像を観察するためには、そのままでは２台のモニタが必要になり、実用性に乏しいものであった。また、これらの２つの映像を記録する場合、２つの映像信号を同期させた状態で記録することが必要となり、このための特別な記録装置を必要とした。
【００１０】
また、これを避けるために、２つの映像信号を１つの映像信号に変換することが考えられているが、このためには、左右の視差画像を交互に表示、記録するための特別なコンバータが必要であった。
【００１１】
したがって、２眼式カメラは、通常の１眼式カメラに比べ、カメラ自体も大きく、また全体のシステムも上述したように、特別の装置を要するので、非常に大きく、また高価なものとなり、機動性に乏しく、世の中に広く普及させることを困難にしていた。
【００１２】
一方、特公平８−２７４９９号公報に提案されているカメラは、左右の視差画像の光路をハーフミラーで結合してレンズに導いているので、ハーフミラーで透過または反射してレンズに像が入射する際に光量が半分になってしまうという問題があった。さらに、このカメラの構成は、原理的に左右の視差画像の光路長が異なり、左右画像の倍率差を生じてしまう。このことは、この構成で撮影した映像を観察する際、疲労の原因になったり、融像できず立体視できなくなるという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、小型かつローコストで機動性、拡張性に富み、高品位な立体映像を撮影できる撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、輻輳制御を自動化することで、撮影時の撮影者の負担を軽減し、自然な立体映像を撮影することができる撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体を提供することを他の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の撮像装置は、被写体を撮影して、映像信号を出力する撮像手段と、該撮像手段に画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力手段と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定手段と、該設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備え、前記輻輳距離設定手段は、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとを、前記入力手段により入力された数値に従って選択することを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の撮像装置の輻輳距離決定方法は、被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法において、被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の記憶媒体は、被写体を撮影して、映像信号を出力するカメラと、該カメラに画像を結像させる光学系と、該光学系の光軸に対して対称に配置され、左右の視差画像を時分割で透過させる一対のシャッタと、前記光学系の光軸に対して対称に配置され、前記一対のシャッタを透過した左右それぞれの視差画像を反射して前記光学系に導く一対のミラーと、前記映像信号を入力して映像を表示する表示手段と、設定された輻輳距離になるように前記一対のミラーを駆動する駆動手段とを備えた撮像装置の輻輳距離決定方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記憶媒体において、前記輻輳距離決定方法は、被写体距離を検出する被写体距離検出工程と、観察者から表示像までの距離に係る数値を正規化した数値を入力する入力工程と、前記入力された数値と、前記検出された被写体距離とに基づき、前記一対のミラーの輻輳距離を設定する輻輳距離設定工程とを有し、前記輻輳距離設定工程では、前記輻輳距離を前記被写体距離よりも手前に設定する第１モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離と同じに設定する第２モードと、前記輻輳距離を前記被写体距離より後方に設定する第３モードとが、前記入力された数値に従って選択されることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置、輻輳距離決定方法および記憶媒体の実施の形態について説明する。本実施形態の撮像装置は立体映像撮影装置に適用される。図１は立体映像撮影装置の基本的構成を示す図である。図において、１は交換レンズユニット（単にレンズユニットという）であり、撮影光学系１００、液晶制御回路１２３、ＩＧドライバ１２４、モータドライバ１２５、１２６、これらを制御するレンズマイコン１２７、映像入力端子（Ｌｉｎｅ  ｉｎ）１２８、モード切替部２０、ＲＯＭ１３０、規格化されたレンズマウント（図示せず）および接点ブロック（図示せず）を有する。
【００３５】
２はカメラ本体であり、３板式撮像部２００と、撮像部２００を構成する撮像素子２０１、２０２、２０３に対応して接続された増幅器２０４、２０５、２０６と、増幅器２０４，２０５，２０６に接続された信号処理回路２０７と、信号処理回路２０７に接続されたカメラマイコン２０８と、カメラマイコン２０８に接続されたズームスイッチおよびＡＦスイッチ（図示せず）と、映像出力端子（Ｌｉｎｅ  ｏｕｔ）２０９と、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）３と、規格化されているカメラマウント（図示せず）および接点ブロック（図示せず）を有する。
【００３６】
このカメラマウントはレンズユニット１のレンズマウントと着脱可能な構造になっている。レンズユニット１の接点ブロックとカメラ本体２の接点ブロックは、レンズマウントをカメラマウントに装着することで、接点同士が接触する状態となり、図中矢印７に示す信号のやり取りが可能となる。
【００３７】
すなわち、レンズマイコン１２７とカメラマイコン２０８は所定のデータの通信を所定のプロトコルにしたがって行う。また、カメラ本体２からレンズユニット１への電力の供給はカメラ本体２およびレンズユニット１それぞれの接点ブロックを介して行われる。
【００３８】
１００は撮影光学系であり、１０７、１１２は所定の軸回りに回動自在な全反射ミラーであり、それぞれ駆動部９、１１によって駆動される。本実施形態では、駆動部９、１１にはステップモータが採用されている。尚、駆動部９、１１としては、ステップモータに限定されるものでなく、ＤＣモータや超音波モータなどでもよい。
【００３９】
１０、１２はレンズマイコン１２７からの制御信号を受け、駆動部（ステップモータ）９、１１に駆動信号を送るドライバである。レンズマイコン１２７はステップモータ９、１１のステップ数をカウントしてステップモータの回転角を検出する。ＤＣモータや超音波モータなどを使用する場合、ミラーの回転角度を検出するためのエンコーダを別に設けることでミラーの回転角を検出することが可能である。また、ステップモータ９、１０を駆動することで、ミラー１０７、１１２は所定の軸回りに回動し、光軸４、５の方向を可変させる。本実施形態では、ミラーの回転中心はそれぞれ光軸４、５とミラー１０７、１１２が交わる点の近傍を通り、紙面垂直方向、すなわち画面の上下方向の直線を回転軸とする。また、左右画像の光軸４、５は、略同一平面内にあり、無限遠点を含む所定の位置で略交差する（以下、輻輳するという）ものとする。
【００４０】
前述したように、ミラー１０７、１１２は所定の軸回りに回動自在であり、互いに回動することで輻輳する位置を変えることができる。自然な立体映像を撮影するために輻輳する位置を可変させることは、必要不可欠である。
【００４１】
また、光軸４、５とミラー１０７、１１２の反射面との交点の間隔（以下、基線長という）は、本実施形態では、特に限定されないが、６３ｍｍ近傍である。これは、自然な立体映像を撮影するために、人間の平均的な瞳間隔であるところの６３ｍｍ近傍に設定されている。
【００４２】
８は被写体距離検出部（測距ユニット）であり、三角測距により距離を測定するものである。図２は三角測距による測定原理を示す図である。測距ユニット８は、投光レンズ、受光レンズ、発光手段であるＩＲＥＤ、受光部をライン状に複数有するラインセンサ（センサアレイ）、このラインセンサからの出力を受けて被写体距離Ｌを算出する算出部（図示せず）を有する。ＩＲＥＤから発光された光は、被写体で反射し、受光レンズＬおよび受光レンズＲで集光され、ラインセンサＬとラインセンサＲ上に結像する。このとき、各ラインセンサ上のどこに受光しているかによって、つまり、その差（Ｘｌ−Ｘｒ）を求めることで、既知の受光レンズＬ、Ｒの焦点距離ｆｊと受光レンズＬ、Ｒの間隔（基線長）Ｂとから、算出部で被写体距離Ｌを求めることが可能である。
【００４３】
本実施形態では、被写体距離情報は三角測距により算出するものとしたが、撮影光学系の各レンズ群の位置情報から被写体距離情報を求めることも可能であり、これにより被写体距離情報を取得してもよい。
【００４４】
１０８、１１３、１１５は１枚もしくは複数枚からなる負屈折力のレンズ群である。１１６、１１７、１１９は１枚もしくは複数枚からなる正屈折力のレンズ群である。１１０は面１０９と面１１１に全反射ミラー面を有するプリズムである。１０１、１０３、１０４、１０６は偏光板である。１０２、１０５はシャッタ機能を有する液晶素子である。
【００４５】
偏光板１０１、１０３と液晶素子１０２とを組み合わせ、液晶に電界をかけることで光束が透過、非透過の状態になる。偏光板１０４、１０６と液晶素子１０５とを組み合わせても、同様である。尚、本実施形態では、液晶素子としてＦＬＣ（強誘電性液晶）を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、ＴＮ、ＳＴＮなどの液晶を使用することも可能である。また、偏光板１０１、１０３および偏光板１０４、１０６は、それぞれ液晶素子１０２、１０５に接着などで固定してもよいし、別途配置してもよい。
【００４６】
１１４は光量調節手段としての絞りである。本実施形態では、絞りを物体側に配置することで、前玉の有効光束系を小さくすることが実現されている。１２０はＩＧメータ、１２１，１２２はステップモータである。１０８、１１３、１１５は固定のレンズ群である。１１６はバリエータレンズである。１１７はコンペーセータレンズである。１１９はフォーカシングの機能を有する可動自在なレンズ群である。
【００４７】
本実施形態では、レンズ１１６、１１７はカム筒１１８で機械的に連動して光軸方向に移動自在に配置されており、ステップモータ１２１によりカム筒１１８を回動駆動する。尚、レンズ１１６、１１７の駆動方法は、これに限定されるものではなく、カム筒を使用せずに、レンズ１１６、１１７を個々に駆動するようにしてもよい。また、ステップモータ１２２はレンズ１１９を駆動する。尚、これらの駆動は、ステップモータに限らず、ＤＣモータなどの電磁式モータ、超音波モータなどの固定モータ、超音波モータなどの固体モータ、静電式モータなどであってもよく、特に限定されない。
【００４８】
レンズ１１６、１１７、１１９の光軸方向の位置検出は、ステップモータを駆動する駆動パルスを数えることで、レンズの位置を換算して検出する。尚、レンズの位置を検出する手段も、特にステップモータの駆動パルスを計数するものに限定されるものではなく、可変抵抗式のもの、静電容量式のもの、ＰＳＤ（位置検出素子）、ＩＲＥＤ（赤外線発光ダイオード）などの光学式のものを使用してもよい。
【００４９】
ＩＧメータ１２０は、絞り１１４を駆動して光量調節を行う。また、図示しないＮＤフィルタが撮影光学系１内に配置される。ズームタイプはリアフォーカスズームタイプとする。すなわち、レンズ１１６、１１７、１１９は、ズームする際にレンズマイコン１２７によって、所定の関係で連動して駆動制御される。尚、ズームタイプは特にこれに限定するものでない。
【００５０】
一方、カメラ本体２において、信号処理回路２０７は、カメラ信号処理回路２０７ａおよびＡＦ信号処理回路２０７ｂを有する。カメラ信号処理回路２０７ａの出力が映像信号として出力され、カメラマイコン２０８の出力がレンズユニット１のレンズマイコン１２７に供給される。
【００５１】
３板式撮像部２００では、第１プリズム、第２プリズム、第３プリズム（以下、色分離プリズムという）により、撮像光学系１００によって撮像した入射光が三原色に色分離される。三原色中の赤色の成分は撮像素子２０１上に結像され、緑色の成分は撮像素子２０２上に結像され、青色の成分は撮像素子２０３上に結像される。各撮像素子２０１、２０２、２０３上に結像された被写体像は、各々光電変換され、電気信号として対応する増幅器２０４、２０５、２０６に供給される。
【００５２】
増幅器２０４、２０５、２０６により、各々最適な信号レベルに増幅された各電気信号は、カメラ信号処理２０７ａにより標準方式のテレビジョン信号に変換されて映像信号として出力されると共に、ＡＦ信号処理回路２０７ｂに供給される。ＡＦ信号処理回路２０７ｂは、増幅器２０４、２０５、２０６からの三原色の信号を用いてＡＦ評価値信号を生成する。
【００５３】
カメラマイコン２０８は、予め記憶されたデータ読出プログラムを用いて、ＡＦ信号処理回路２０７ｂで生成されたＡＦ評価値信号を読み出してレンズマイコン１２７に転送する。レンズマイコン１２７は転送されたＡＦ評価値信号に基づいてレンズ１１９を駆動制御してフォーカシングを行う。
【００５４】
図３はレンズマイコン１２７の電気的構成を示すブロック図である。レンズマイコン１２７は、周知のＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３、Ｉ／Ｏインターフェース（ＩＦ）１５４、通信Ｉ／Ｆ１５５、カウンタ１５６などがバス１５７を介して接続された構成を有する。
【００５５】
つぎに、左右の視差画像が撮像素子２００に撮像される動作について説明する。カメラ本体２の映像出力端子２０９とレンズユニット１の映像入力端子１２８をケーブル１２９によって接続し、撮影された映像信号を液晶制御回路１２３に入力する。
【００５６】
映像信号はＮＴＳＣのインターレース信号である。したがって、１秒間に６０枚の映像信号が出力される。これらの映像信号は垂直同期信号と水平同期信号によって同期がとられている。垂直同期信号は６０枚の映像信号の先頭に重畳されている。図４は液晶制御回路１２３の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図５は液晶制御回路１２３の構成を示すブロック図である。
【００５７】
液晶制御回路１２３で、入力映像信号から１／６０秒毎の垂直同期信号を分離する。また、入力映像信号から奇数フィールドか偶数フィールドかを判別するための奇数／偶数信号を生成する。
【００５８】
奇数フィールドか偶数フィールドの判別は、垂直同期信号が水平同期信号のエッジに対して一致している（奇数フィールド）か１／２Ｈ（Ｈは水平同期周期）遅れている（偶数フィールド）かで行うことができる。
【００５９】
つぎに、この垂直同期信号と奇数／偶数信号からそれぞれ左眼用液晶駆動信号と右眼用液晶駆動信号を生成して出力する。
【００６０】
この左右の液晶駆動信号は、時分割で交互に撮像部（ＣＣＤ）２００で左右の視差画像を撮像するための駆動信号であり、一方の視差画像が撮像されている間、すなわちこの視差画像に対応する液晶シャッタは透過の状態になり、他方の液晶シャッタは不透過の状態になる。
【００６１】
図４に示すように、正の電圧がかけられているときが不透過、負の電圧がかけられているときが透過とすると、右眼用液晶が不透過の間は、左眼用液晶は透過に、右眼用液晶が透過の間は、左眼用液晶が不透過になるように、液晶駆動信号が液晶１０２、１０５に与えられる。
【００６２】
このように交互に駆動することで、液晶１０２が不透過の間は、液晶１０５を透過した映像が撮像部（ＣＣＤ）２００で撮像され、液晶１０５が不透過の間は液晶１０２を透過した映像が撮像部（ＣＣＤ）２００で撮像される。
【００６３】
本実施形態では、偶数／奇数フィールド信号が情報としてあるので、奇数フィールドには左眼用の映像信号が、偶数フィールドには右眼用の映像信号が撮像される。このような動作により、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に１秒間に３０枚ずつ計６０枚の画像が撮像部（ＣＣＤ）２００で撮像される。
【００６４】
撮像部（ＣＣＤ）２００から読み出すタイミングもこれに同期しているので、左眼用視差画像と右眼用視差画像が交互に映像信号として信号処理回路２０７から出力される。
【００６５】
垂直同期分離の方法、フィールド検出の方法は、公知の技術であり、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、液晶制御回路１２３に映像信号をケーブル１２９で入力しているが、レンズマイコン１２７とカメラマイコン２０８間のデータ通信の中で、垂直同期信号情報や偶数／奇数フィールド情報を通信してもよい。
【００６６】
尚、図４では、垂直同期信号の立ち下がりに同期して、右眼用液晶駆動信号と左眼用液晶駆動信号の立ち下がり、立ち上がりが一致するようにしているが、右眼用液晶駆動信号と左眼用液晶駆動信号の立ち下がり、立ち上がりが映像信号の垂直帰線消去期間（２０Ｈ）の間にあればよい。
【００６７】
また、本実施形態では、奇数フィールドには、左眼用の映像信号が、偶数フィールドには、右眼用の映像信号が撮像されるものとしたが、奇数フィールドには右眼用の映像信号が、偶数フィールドには左眼用の映像信号が撮像されてもよい。
【００６８】
さらに、本実施形態では、ＥＶＦとして単眼のものを使用している。映像信号には、左右視差画像が時系列で交互に表示されるので、ＥＶＦでは、左右視差画像が２重像として観察されることになる。時分割の映像信号から左右の視差画像を別の表示部に表示させることで、これを避けることも可能である。例えば、この機能を有するいわゆるＨＭＤを使用することで実現される。したがって、ＥＶＦとしてＨＭＤを使用してもよい。また、ＥＶＦに片側の信号だけを表示する機能を付加してもよい。
【００６９】
図６は輻輳制御処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはレンズマイコン１２７内のＲＯＭ１５２に格納されており、同じくレンズマイコン１２７内のＣＰＵ１５１によって実行される。
【００７０】
レンズマイコン１２７は、輻輳制御を開始すると、始めにノイズなどの影響を排除するために、被写体距離の変化が所定値以上かつ所定時間以上である場合に限ってミラーの輻輳距離を決定するように、つぎのような処理を行う。
【００７１】
すなわち、測距ユニット８によって主被写体距離Ｌｋを検出する（ステップＳ１）。検出した主被写体距離Ｌｋと前回更新した主被写体距離Ｌｒｅｆとの差分の絶対値が所定値ΔＬよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ２）。ここで、所定値ΔＬは、現在の輻輳によって無理なく融像できる被写体距離の範囲の値に設定されている。
【００７２】
主被写体距離の差分の絶対値が所定値ΔＬ以下である場合、すなわち検出された主被写体距離の変化が小さい場合、レンズマイコン１２７内のカウンタ１５６の値ｋを「１」にリセットし（ステップＳ３）、ステップＳ１の処理に戻る。ここで、カウンタの値ｋは、大きな被写体距離の変化が継続する時間を計測するために使用される。
【００７３】
一方、被写体距離の差分の絶対値が所定の値ΔＬよりも大きい場合、すなわち検出された被写体距離の変化が大きい場合、カウンタの値ｋを「１」だけ増やす（ステップＳ４）。そして、カウンタの値ｋが所定値ｎよりも大きくなったか否かを判別する（ステップＳ５）。ここで、所定値ｎはノイズなどによる主被写体距離の変化を排除するために設定された時間に相当する値であり、本実施形態では、フィールド周波数の倍数に設定されている。カウンタの値ｋが所定値ｎよりも大きくない場合、ステップＳ１の処理に戻る。
【００７４】
一方、カウンタの値ｋが所定値ｎよりも大きい場合、今回検出した主被写体距離Ｌｋを次回参照される被写体距離Ｌｒｅｆに更新する（ステップＳ６）。そして、カウンタの値ｋを「１」にリセットする（ステップＳ７）。
【００７５】
この後、輻輳距離を決定する（ステップＳ８）。輻輳距離を決定する処理については、後述する。そして、レンズマイコン１２７は、決定した輻輳距離に対応するミラー角になるまでドライバ１０、１２に信号を送り、ドライバ１０、１２はミラー１０７、１１２を矢印１３、１５方向に駆動する（ステップＳ９）。この結果、光軸４、５が矢印１４、１６の方向に回動して輻輳する。この後、ステップＳ１の処理に戻る。
【００７６】
つぎに、ステップ８における輻輳距離の決定処理について示す。本実施形態では、輻輳距離を決定するために複数のモード（モード１、２、３）を有している。モード１では、輻輳距離を主被写体距離よりも手前に設定する。モード２では、輻輳距離を主被写体距離に設定する。モード３では、輻輳距離を主被写体距離より後方に設定する。これらの各モードで撮影を行うことにより、同一距離にある主被写体の立体感を観察時に変更することが可能である。
【００７７】
本実施形態では、撮影者が、表示装置（ＥＶＦ３）の表示画面までの観視距離で正規化された数値を、モード切替部２０から入力することで、モードを選択する。つまり、数値を入力することにより、上記モード１、２、３の中のいずれかのモードが自動的に選択される。
【００７８】
図７はステップＳ８における輻輳距離決定処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはレンズマイコン１２７内のＲＯＭ１５２に格納されており、同じくレンズマイコン１２７内のＣＰＵ１５１によって実行される。まず、観察者によって操作されたモード切替部２０から表示装置（ＥＶＦ３）の表示画面までの観視距離で正規化された数値Ｐを入力する（ステップＳ１１）。ここで、数値Ｐは人間（観察者）の眼から表示像までの距離と表示像の表示画面からの距離との比を表す数値である。本実施形態では、モード切替部２０に配置されたボリューム式の目盛り付きダイヤルで合わせたい数値に目盛りを合わせることで、この数値Ｐに対応した信号がレンズマイコン１２７に送られる。
【００７９】
つづいて、表示画面上の視差量Ｓ（Ｐ）を算出する（ステップＳ１２）。人間の瞳間隔をＩＰＤとすると、数式（１）より視差量Ｓ（Ｐ）を求めることができる。本実施形態では、ＩＰＤを６３ｍｍに設定したが、これは人間の瞳間隔に相当する値であればよく、特にこの値に限らない。
【００８０】
Ｓ（Ｐ）＝ＩＰＤ×Ｐ    ……  （１）
本実施形態では、数式（１）によって視差量Ｓ（Ｐ）を算出しているが、数値Ｐに対応した視差量Ｓ（Ｐ）を表す数値テーブルをＲＯＭ１３０に格納しておき、数値Ｐが与えられると、このテーブルを参照して視差量Ｓ（Ｐ）を読み出せるようにしてもよい。
【００８１】
そして、ステップＳ１２で求めた視差量Ｓ（Ｐ）、基線長、レンズの焦点距離、撮像部（ＣＣＤ）２００のイメージサイズ、表示画面のスクリーンサイズ（画面サイズ）、検出された被写体距離、および距離を検出する位置の光軸からのずれ量を用いた幾何学的な計算により、輻輳距離を算出する（ステップＳ１３）。
【００８２】
ここで、基線長、焦点距離およびイメージサイズは予めＲＯＭ１３０に格納されており、ステップＳ１３の処理でレンズマイコン１２７内のＣＰＵ１５１によって読み出される。スクリーンサイズは、撮影者が直接入力するようにしてもよいし、予めＲＯＭ１３０にデータとして格納しておいてもよい。撮影者が直接入力する場合、電子ビューファインダ３内のメニュー操作、ダイヤル（図示せず）などを用いて入力するようにしてもよい。
【００８３】
以上示した一連の処理によって、所定のモード（ここでは、数値Ｐ）を撮影者が入力すると、そのモードおよび被写体距離に応じた輻輳距離にミラーが輻輳する。
【００８４】
尚、図６のフローチャートにしたがって、モードおよび被写体距離に応じた輻輳距離を算出する代わりに、各モードおよび被写体距離毎に対応する輻輳距離のデータをテーブルとして予めＲＯＭ１３０に格納しておき、ステップＳ６で被写体距離が決定すると、決定された被写体距離および選択されたモードに対応する輻輳距離をＲＯＭ１３０から読み出して決定するようにしてもよい。この場合、撮影者はダイヤルなどを用いた手動操作によりモードを選択することが可能である。
【００８５】
また、上記実施形態では、撮影者が、表示装置の表示画面までの観視距離で正規化された数値を、モード切替部２０から入力することにより、モード選択を行ったが、モードを選択するために入力される数値は、これに限られるものではなく、つぎのような数値でもよい。すなわち、表示装置の表示画面までの観視距離で正規化された数値の他、被写体距離Ｌに対する視度、被写体距離Ｌに対する距離、被写体距離Ｌで正規化された数値、表示装置の表示画面までの観視距離、表示装置の表示画面までの観視距離に対する視度、および表示装置の表示画面までの観視距離に対する距離の少なくとも１つを、撮影者が機械式または電子式のモード切替部２０から入力することにより、モードを選択することも可能である。また、これらの各数値をどのモードに対応させるかについても、特に限定されるものではない。
【００８６】
以上示したように、本実施形態の撮像装置では、輻輳制御を自動化したことで、撮影者の撮影時の負担を軽減し、品位の高い、疲労の少ない立体映像を撮影することができる。また、撮影者が立体感のコントロールを設定することができ、撮影者の意図を撮影に反映させることができる。
【００８７】
さらに、レンズを２本必要とせず、１本のレンズで左右の視差画像を撮影することができ、これにより、装置の小型化、ローコスト化を実現し、左右のレンズの個体差による影響をなくすことができ、簡易な構成で品位の高い立体映像を撮影することが可能である。
【００８８】
また、レンズの光軸に対して対称にミラーと液晶シャッタを配置したことで、左右の視差画像の被写体までの光路長を等しくすることができ、これにより、左右の画像の倍率差を無くし、品位の高い立体映像を撮影することができる。
【００８９】
さらに、撮影光学系を通して左右の視差画像を１つの撮像素子で撮影できるので、余計な電気回路を不要とし、装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【００９０】
また、交換レンズシステムの１つのレンズユニットとして提供することが可能である。つまり、カメラ部は立体映像を撮影するために、特別な部品を有する必要が無く、通常の２次元用のレンズユニットも同じカメラ部で使用可能である。したがって、拡張性が高く、ユーザメリットが大きい。また、焦点距離など仕様の異なる立体映像撮影用のレンズユニットも、同一のカメラで複数使用可能である。
【００９１】
尚、本発明は撮像装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。この場合、本発明を達成するためのソフトウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体を撮像装置に読み出すことによってその装置が本発明の効果を享受することが可能となる。
【００９２】
図８は記憶媒体としてのＲＯＭのメモリマップを示す図である。同図（Ａ）に示すＲＯＭ１５２には、図６のフローチャートに示す輻輳制御処理プログラムモジュール、図７のフローチャートに示す輻輳距離決定処理プログラムモジュールなどが格納されている。また、同図（Ｂ）に示すＲＯＭ１３０には、基線長、焦点距離、撮像素子のイメージサイズ、ＥＶＦの画面（スクリーン）サイズなどの他、各モードおよび被写体距離毎に対応する輻輳距離のデータを示すテーブルなどが格納されている。ここで、ＲＯＭ１５２とＲＯＭ１３０は同一の記憶媒体で構成してもよい。また、プログラムモジュールを供給する記憶媒体としては、ＲＯＭに限らず、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、小型かつローコストで機動性、拡張性に富み、高品位な立体映像を撮影できる撮像装置を提供することができる。
【００９４】
また、輻輳制御を自動化することで、撮影時の撮影者の負担を軽減し、自然な立体映像撮影を可能とする。
【００９５】
さらに、撮影者が立体感のコントロールを設定することができ、撮影者の意図を撮影に反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】立体映像撮影装置の基本的構成を示す図である。
【図２】三角測距による測定原理を示す図である。
【図３】レンズマイコン１２７の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】液晶制御回路１２３の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図５】液晶制御回路１２３の構成を示すブロック図である。
【図６】輻輳制御処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ステップＳ８における輻輳距離決定処理手順を示すフローチャートである。
【図８】記憶媒体としてのＲＯＭのメモリマップを示す図である。
【符号の説明】
１  レンズユニット
２  カメラユニット
３  電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
８  測距ユニット
２０  モード切替部
１０２、１０５  液晶シャッタ
１２７  レンズマイコン
１３０、１５２  ＲＯＭ
１５１  ＣＰＵ
２００  撮像部
２０１、２０２、２０３  撮像素子
２０８  カメラマイコン
【図１】
0004208351.tif 000002
【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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