JP2012093511A - 3dカメラ用パノラマアタッチメント - Google Patents
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Abstract
【課題】3D用の左右の2眼カメラ付きPCやゲーム機などに対して、3Dカメラを3D撮影に利用するだけでなく、光学的な光軸変換機構を内蔵させたアタッチメントを取り付けることで、広い視野角の撮影やテレビ会議なども可能な低コストな手段を提供する。
【解決手段】3D用の左右の2眼カメラの前に、左右2眼のそれぞれに対してプリズムまた2つのミラーから構成される光学的な光軸変換機構を設けたアタッチメントを取り付けることで、広い視野角の画像取得を可能とし、パノラマ合成ソフト等によりパノラマ合成を行うことで、パノラマ動画撮影を可能にしたり、広視野角の映像によるテレビ会議やインターネットを利用したチャットなどの新たな応用を提供できる3Dカメラ用パノラマアタッチメントが実現できる。
【選択図】図2
【解決手段】3D用の左右の2眼カメラの前に、左右2眼のそれぞれに対してプリズムまた2つのミラーから構成される光学的な光軸変換機構を設けたアタッチメントを取り付けることで、広い視野角の画像取得を可能とし、パノラマ合成ソフト等によりパノラマ合成を行うことで、パノラマ動画撮影を可能にしたり、広視野角の映像によるテレビ会議やインターネットを利用したチャットなどの新たな応用を提供できる3Dカメラ用パノラマアタッチメントが実現できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、3Dカメラ用のアタッチメントに関し、特に3Dカメラの2つのレンズの前に取り付けることで、光学的な光軸変換機構でパノラマ合成に適した角度に光軸を変換するアタッチメントの構造に関する。
近年、3D映像を観ることができるTVやパソコンが各社から発売され、また3Dコンテンツの撮影手段である2眼の3Dカメラも発売されている。また3D用の2眼のカメラと3Dを観るディスプレイを同時に搭載したパソコンも既に発売され、ゲーム機までも発売が予定されている。さらに携帯電話などの携帯機器向けの3D用の2眼カメラモジュールなども発表されるなど、3D関連分野の動向は極めて活発である。
本出願人は、3Dのカメラの多くは2眼カメラであることの着目し、このような2眼カメラにおいて、光軸の向きを変える機構を設けることでパノラマ撮影にも応用できる「複眼カメラ」を提案している(特願2010−097221。以後「前出願」と呼ぶことにする。本願出願時の時点で未公開である)。
前出願の2眼カメラは、3D撮影とパノラマ撮影を切り替えて行うことが可能な技術であり、パソコンによるTV会議やパノラマ動画撮影を可能とするなど今後有望な製品に繋がる技術と思われる。しかし3Dカメラの黎明期の現状では、新規構造のカメラの開発には、量産数が見積もれないなどの問題がある。
なお、この発明と関連する先行技術文献としては、特許文献1がある。この特許文献1は、2個のデジタルカメラの撮影レンズを上下に重なるように配置してパノラマ画像(非3D)を合成することを開示している。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、既に製品化された3D用の2眼カメラを利用し、パノラマ画像の取得時にはアタッチメントを取り付けるだけで、パノラマ用の画像取得を可能とし、例えばソフトウエアによりパノラマ合成を行い、パノラマ動画撮影やTV会議やパノラマ画像ゲームなどの応用を低コストで実現することを目的とする。
請求項1の発明においては、水平画角αのレンズからなる3D用の左右の平行な光軸を成す2眼カメラに対して、画角が重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きをそれぞれ光学的に角度δだけ変換する光軸変換機構を左右2眼分具備し、3Dカメラの前面に取り付けることで、水平の視野角をα+2δにし、パノラマ用の画像取得を可能にする。
請求項2の発明においては、上記左右2眼分の光軸変換機構がそれぞれ少なくとも2個のミラーを有し、それぞれの光軸変換機構において外部から最初に入射光が入射するミラーに映るカメラの虚像の光軸および画角が、2眼によるパノラマ合成に適した角度α+2δに配置されるように構成される。
請求項3の発明においては、3Dカメラの左右2眼のレンズの平行な光軸aLとaRに対して、右側レンズの左斜め下(または左斜め上)方向に右側の第1のミラーMR1の反射面を向け、また左側レンズの右斜め下(または右斜め上)方向に左側の第1のミラーML1の反射面を向け、右側の第1のミラーMR1の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように右側の第2のミラーMR2の反射面を向け、また左側の第1のミラーMR1の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように左側の第2のミラーML2の反射面を向け、左右の第2のミラーMR2とML2に映るカメラの虚像の光軸および画角が、2眼によるパノラマ合成に適した角度α+2δに配置されるように光軸変換機構を実現する。
請求項4の発明においては、パノラマアタッチメントの左右の第2のミラーの角度を変更可能にすることで、ズーム機構を有した3Dカメラに対して好適な光軸および画角で、パノラマ撮影を可能とした請求項2記載の3Dカメラ向けのパノラマアタッチメントを実現する。
請求項1の発明のように、3Dカメラの2眼の前面に角度δだけ変換する光軸変換機構を取り付けることで、あたかも重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きが設定された2眼カメラと同じようにパノラマ用の画像取得を可能にする。
請求項2の発明のように、光軸変換機能の各々を少なくとも2つのミラーから構成してパノラマ用の画像取得を可能にする。
請求項3の発明のように、左右それぞれ2つのミラーを設け、2つのミラーの反射面が向き合い2回の反射により、水平画角αおよび垂直画角βを保持した画像取得が可能な配置とすることで請求項1の光学的な光軸変換機構が可能になる。
請求項4の発明のように、第2のミラーの角度を調整できる機構を有することで、ズーム機構を有した3D用カメラの水平画角αのズーム状況により変化させることが可能になり、ズーム時の画角の変化に対応したパノラマ合成に適した画像取得が可能にできる。
請求項1ないし請求項3の発明の3Dカメラ用パノラマアタッチメントを、3Dカメラのレンズの前面に装着することで、従来3D撮影しかできなかった3Dカメラ搭載のパソコンやゲーム機などにおいて、広視野角の画像取得が可能となり、水平画角αが60°の3Dカメラの2眼の場合、例えばδを20°になるように設定した場合、100°の視野角の画像取得が可能になる。この場合、パノラマ合成ソフトウエアをパソコンのソフト処理で行えば、画角100°相当のパノラマ動画を撮影したり、100°の広視野角の映像をインターネットなどで通信することなどでTV会議や大家族間のチャットなどが実現でき、しかも構造が極めて簡単であることから低コストで実現でき、3Dカメラの普及にも役立つ効果がある。
請求項4の発明の3Dカメラ用パノラマアタッチメントの場合には、例えば既に発売されている3Dカメラ用のハイビジョンムービーなどに装着すれば、パノラマ動画用として撮影でき、撮影した2画面動画を、撮影後にソフトウエアでパノラマ合成すれば、パノラマ動画を作ることが可能になり、3Dムービーの普及にも繋がる効果がある。
この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。この発明は上述の課題や効果に限定されないことに留意されたい。
本発明の3Dカメラ用アタッチメントの実施の形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、請求項1の発明に関する第1の実施形態の装着状況説明図である。
図1において左図が3Dカメラ搭載のパソコン、右図がパノラマアタッチメント装着図である。本発明はパソコンに限らず例えば3Dカメラを搭載したゲーム機などの機器へも同様に装着することを想定したものである。3Dカメラ単体にも装着可能である。
図1は、請求項1の発明に関する第1の実施形態の装着状況説明図である。
図1において左図が3Dカメラ搭載のパソコン、右図がパノラマアタッチメント装着図である。本発明はパソコンに限らず例えば3Dカメラを搭載したゲーム機などの機器へも同様に装着することを想定したものである。3Dカメラ単体にも装着可能である。
図2は、請求項1の発明に関する第1の実施形態の構成図である。図2においてパノラマアタッチメントの内部には、光学的な光軸変換機構があり、3Dカメラ搭載パソコンのディスプレイ筐体に装着されている。パソコンには光軸aLの左カメラCLと光軸aRの右カメラCRの水平画角αのレンズの2つのカメラがあり、破線で表された光軸aLと光軸aRは3D撮影向けに一般にはほぼ平行に設定されている。
この設定のままでは2つのカメラから得られる画像は、ある程度遠景の画像に対して視野角は1つのカメラの画角αのままであり、2枚の画像が得られるだけである。つまり得られた2つの画像をパノラマ合成ソフトなどで合成したとしても、パノラマ画像が得られる訳ではない。
一方、図2中の光学的な光軸変換機構は、光軸aLを光軸bLに、光軸aRを光軸bRに変換するものである。詳しくは水平方向の角度をδだけ変換し、垂直方向の角度は一般には変更しない機構である。左右それぞれの水平方向に光軸がδだけ外方向に変更することにより、十分な遠景に対しての視野角はα+2δになる。従って請求項1の発明のアタッチメントを通して取得された画像を、例えばパノラマ合成ソフトで合成処理を行えばパノラマ画像を得ることができる。尚、この光学的な光軸変換機構は例えばプリズムなどで実現できるが、これに限定されず、任意の光学系を採用できる。
(第2の実施形態)
図3は、請求項2または3の発明に関する第2の実施形態の構成図である。図3において水平画角αのレンズを有した3D用の左カメラ(CL)と右カメラ(CR)が示されている。それぞれのカメラのレンズ中心からの画角αの縁の線(以後画角縁線と呼ぶことにする。)は第1の左ミラー(ML1)および第1の右ミラー(MR1)まで実線で示される画角縁線として延びる。
図3は、請求項2または3の発明に関する第2の実施形態の構成図である。図3において水平画角αのレンズを有した3D用の左カメラ(CL)と右カメラ(CR)が示されている。それぞれのカメラのレンズ中心からの画角αの縁の線(以後画角縁線と呼ぶことにする。)は第1の左ミラー(ML1)および第1の右ミラー(MR1)まで実線で示される画角縁線として延びる。
第1の左ミラー(ML1)に写る第1の虚像左カメラ(CL1)から破線で示される虚像の画角縁線が第1の左ミラー(ML1)まで伸び、第1の左ミラー(ML1)における反射方向に反射した画角縁線は実線として第2の左ミラー(ML2)まで延びる。第2の左ミラー(ML2)に写る第2の虚像左カメラ(CL2)からは破線の虚像の画角縁線が伸び、第2の左ミラー(ML2)における反射方向に反射した画角縁線が実線として伸びる。
また第2の虚像左カメラ(CL2)と第2の虚像右カメラの虚像レンズ間距離を小さくすることを目的に、第1の虚像左カメラは、左カメラ(CL)の光軸より左方に位置付けされるように構成されることを示している。図3では第2の虚像左カメラと第2の虚像右カメラが重なる程度にレンズ間距離が近接しているが、虚像であることから重なっても実質的には問題ない。この虚像レンズ間距離を小さくするにより視差が小さくなり、近景に対するパノラマ合成でも合成が可能になる。
図4は、請求項2または3の発明に関する第2の実施形態の構成の左側面図である。図4において垂直画角βの3Dカメラの左カメラ(CL)に対して、第1の左ミラー(ML1)と第2の左ミラー(ML2)を経由した画角縁線は同じ垂直画角βになることを示している。また第1の左ミラー(ML1)が第2の左ミラー(ML2)の実線で示される画角縁線を遮ることがないように、第1の虚像左カメラは、左カメラ(CL)の光軸より下方に位置付けする。なお、図4の例では第2の虚像左カメラ(CL2)は、左カメラ(CL)より垂直方向上方に配置され、アタッチメントの上方位置に設けられた入射窓から入射光を受け取る。ただし、アタッチメントの下方位置に入射窓が設けられる場合には、第1の虚像左カメラ(CL1)は左カメラ(CL)の光軸より下方に位置づけられ、第2の虚像左カメラ(CL2)が左カメラ(CL)より垂直方向上方に配置される。右カメラ系には、このような左カメラ系と対称的な関係が成立する。
図3および図4で説明したことと整合するように、第1の虚像左カメラは3Dカメラの左カメラ(CL)の光軸に対して左下に位置させ、反射面がアタッチメントの中心上方を向くように第1の左ミラー(ML1)を配置する。
図2で示したように左カメラ(CL)の光軸aLに対して、変更された光軸bLが水平方向にδだけ角度が変換されたことを実現し、また画角縁線も水平方向に角度δだけ変更されるようにするため、第2の左ミラー(ML2)は、第1の左ミラーと反射する面が向き合った配置から角度δだけ角度を傾けた配置を行う。
以上は主に左側の配置を説明したが、右側の配置は完全に対称な配置とする。
図5は、請求項2または3の発明に関する第2の実施形態の外形の一例である。図5においては、第1の左ミラー(ML1)、第2の左ミラー、第1の右ミラー(MR1)、第2の右ミラー(MR2)に加え、3Dカメラの左カメラのレンズに光を通すための左ホール(HL)が示されている。なお、斜め方向からの外形図であるため右ホールは省略してある。
以上のように図3および図4のように配置することで、水平方向の光軸はδだけ変更することができ、また垂直方向は光軸の方向は前方を向いたままにでき、またパノラマ向けの画像取得に好適なレンズ間距離を小さくしたことに相当する配置が実現できる。
尚、本発明の第2の実施例は、左右が対称であるため、上下を逆転した形態でも同様の光学的な光軸変換機構が実現できる。
図6は、請求項4の発明に関する第3の実施形態の外形の一例である。図6においては、第2の左ミラー(ML2)と第2の右ミラー(MR2)の水平方向の角度を一つのML2とMR2の同時回転レバーで、同じ角度δを変更できる形態の外形図を示している。具体的な変更機構は各種考えられるが、例えばML2とMR2のそれぞれに水平方向の回転軸を設け、それらの回転軸に歯車を噛み合わせ、ML2とMR2の同時回転レバーの軸に同じピッチの歯車を設け、ミラーML2とミラーMR2の一方のみに噛み合わせれば、左右を同じ角度変更できるなどで、実現できる。
CL,CR 3Dカメラの左右のカメラ
aL,aR 3Dカメラのレンズの左右の光軸
bL,bR 光学的な光軸変換機構により変換された左右の光軸
α 3Dカメラのレンズの水平画角
β 3Dカメラのレンズの垂直画角
δ 光学的な光軸変換機構により変更される角度
CL1,CR1 第1の左右の虚像カメラ
CL2,CR2 第2の左右の虚像カメラ
ML1,MR1 第1の左右のミラー
ML2,NR2 第2の左右のミラー
HL 左ホール
aL,aR 3Dカメラのレンズの左右の光軸
bL,bR 光学的な光軸変換機構により変換された左右の光軸
α 3Dカメラのレンズの水平画角
β 3Dカメラのレンズの垂直画角
δ 光学的な光軸変換機構により変更される角度
CL1,CR1 第1の左右の虚像カメラ
CL2,CR2 第2の左右の虚像カメラ
ML1,MR1 第1の左右のミラー
ML2,NR2 第2の左右のミラー
HL 左ホール
Claims (4)
- 水平画角αの一対のレンズからなる3D用の左右の平行な光軸を成す2眼カメラに対して、画角が重なりかつ広い視野角の画像取得ができるように光軸の向きをそれぞれ光学的に角度δだけ変換する光軸変換機構を左右2眼分具備し、3Dカメラの前面に取り付けることで、水平の視野角をα+2δにし、パノラマ用の画像取得を可能にしたことを特徴とする3Dカメラ用パノラマアタッチメント。
- 上記左右2眼分の光軸変換機構がそれぞれ少なくとも2個のミラーを有し、それぞれの光軸変換機構において外部から最初に入射光が入射するミラーに映るカメラの虚像の光軸および画角が、2眼によるパノラマ合成に適した角度α+2δに配置されるようにした請求項1記載の3Dカメラ用パノラマアタッチメント。
- 3Dカメラの左右2眼のレンズの平行な光軸aLとaRに対して、右側レンズの左斜め下(または左斜め上)方向に右側の第1のミラーMR1の反射面を向け、また左側レンズの右斜め下(または右斜め上)方向に左側の第1のミラーML1の反射面を向け、右側の第1のミラーMR1の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように右側の第2のミラーMR2の反射面を向け、また左側の第1のミラーMR1の反射面と平行から少し傾けた面配置で対面するように左側の第2のミラーML2の反射面を向け、左右の第2のミラーMR2とML2に映るカメラの虚像の光軸および画角が、2眼によるパノラマ合成に適した角度α+2δに配置されるようにしたことを特徴とする請求項2記載の3Dカメラ用パノラマアタッチメント。
- パノラマアタッチメントの左右の第2のミラーの角度を変更可能にすることで、ズーム機構を有した3Dカメラに対して好適な光軸および画角で、パノラマ撮影を可能としたことを特徴とする請求項3記載の3Dカメラ用パノラマアタッチメント。
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JP2010239993A JP2012093511A (ja) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | 3dカメラ用パノラマアタッチメント |
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WO2015030449A1 (ko) * | 2013-08-24 | 2015-03-05 | 주식회사 와이드벤티지 | 사각 이미지 공급 장치를 이용한 파노라마 이미지 생성 장치 |
CN115065782A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-09-16 | 珠海视熙科技有限公司 | 一种场景采集方法、采集装置、摄像设备及存储介质 |
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