以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
本実施形態のカメラシステム1は、立体視可能な静止画像及び立体視可能な動画像の少なくとも一方(以下、単に立体視画像と称する)を撮影可能な装置である。カメラシステム1は、視差を有する複数の異なる視点から同一の被写体を撮影するための2つのカメラを具備して構成されている。
本実施形態では図1に示すように、カメラシステム1は、詳しくは後述する結合部を介して離合可能な第1カメラ10及び第2カメラ300を具備して構成されている。また、詳しくは後述するが、第1カメラ10及び第2カメラ300は、通信部によって通信可能に構成されている。
結合部は、第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合するためのものである。また、図1及び図2に示すように、結合部は、第1カメラ10及び第2カメラ300の間に、中間部材400を配設した状態で第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合することもできる。図1は、中間部材400を介して第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合した状態を示している。
まず、第1カメラ10の構成について説明する。図3に示すように、第1カメラ10は、撮像素子である電荷結合素子(以下、CCDと称する)117を保持するボディユニット100と、CCD117の受光面(画素領域)上に被写体像を結像する撮影レンズ202を保持するレンズユニット200と、を具備して構成されている。レンズユニット200は、ボディユニット100の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。
なお、CCD117は、受光面に入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する、例えばCMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサと称される形態の撮像素子であってもよい。
以下の説明において、撮影レンズ202の光軸O1に平行な軸をZ方向とし、光軸O1に直交する平面(CCD117の受光面と平行な平面)上において互いに直交する2つの方向をX軸及びY軸とする。本実施形態では一例として、CCD117は矩形状の受光面を有するものとし、X軸が該受光面の長辺と平行であり、Y軸が短辺と平行であるものとする。
本実施形態の第1カメラ10では、レンズユニット200の動作は、レンズユニット200に配設されたレンズ制御用マイクロコンピュータ(以下、“Lucom”と称する)201によって制御される。また、ボディユニット100の動作は、ボディユニット100に配設されたボディ制御用マイクロコンピュータ(以下、“Bucom”と称する)101によって制御される。
これらLucom201とBucom201とは、ボディユニット100にレンズユニット200を装着した状態において通信コネクタ102を介して互いに通信可能に電気的に接続される。そして、Lucom201はBucom201に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。詳しくは後述するが、Bucom201は、本発明における制御部、識別部及び算出部を構成する。
なお、レンズユニット200は、ボディユニット100と一体に構成される形態であってもよい。また、レンズユニット200の動作は、Bucom201のみによって制御される構成であってもよい。
レンズユニット200は、撮影レンズ202と絞り203を備えて構成されている。本実施形態では、撮影レンズ202は、フォーカスレンズ202aと変倍レンズ202bとによって構成されている。フォーカスレンズ202aは、レンズ駆動機構204内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。変倍レンズ202bは、ズーム駆動機構206内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。また、絞り203は、絞り駆動機構205内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。
撮影レンズ202の合焦距離、焦点距離、及び絞り値は、図示しない位置エンコーダ等によって検出され、Lucom201及び通信コネクタ102を介して、Bucom201に入力される。
ボディユニット100は、Bucom201の他に、第1撮像部116、電源回路135、記憶部である不揮発性メモリ128、結合部180、及び通信部である通信コネクタ181等を具備して構成されている。第1撮像部116は、撮影レンズ202によって結像された被写体像を光電変換して第1画像を得るためのもので、撮影レンズ202の像側(後側)に配設されている。本実施形態では、第1撮像部116は、CCD117と、その前側に配設された光学ローパスフィルタ(LPF)118と、防塵フィルタ119とを具備して構成されている。
上記防塵フィルタ119の周縁部には、圧電素子120が取り付けられている。圧電素子120は、防塵フィルタ制御回路121によって、防塵フィルタ119を寸法や材質によって定まる所定の周波数で振動させるように構成されている。防塵フィルタ119が振動することによって、フィルタ表面に付着した塵埃を除去することができる。
なお、LPF118及び防塵フィルタ119は、必要に応じて適宜に配設されるものであり、第1撮像部116は、撮像素子であるCCD117のみで構成される形態であってもよい。
第1撮像部116の前側には、シャッタ108が配設されている。また、ボディユニット100内には、シャッタ108の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッターチャージ機構112と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッタ制御回路113が設けられている。なお、本実施形態のシャッタ108は、フォーカルプレーンシャッタであるが、シャッタ108はレンズシャッタであってもよい。
また、本実施形態における第1カメラ10は、CCD117に接続したCCDインターフェース回路122と、液晶モニタ123と、記憶領域として機能するSDRAM124やFlashROM125などを利用して画像処理する画像処理コントローラ126を備え、電子撮像機能とともに電子記録表示機能を提供できるように構成されている。
ここで、記録メディア127は、各種のメモリカードや外付けのHDD等の外部記録媒体であり、通信コネクタを介してボディユニット100と通信可能且つ交換可能に装着される。そして、この記録メディア127に、第1撮像部116で撮影して得られた画像データが記録される。
その他の記憶領域としては、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えばEEPROMからなる記憶部である不揮発性メモリ128がBucom201からアクセス可能に設けられている。不揮発性メモリ128には、詳しくは後述するが、立体視画像の基線長を求めるために必要な、第1カメラ10の形状情報等が記憶されている。
Bucom201には、第1カメラ10の動作状態を表示出力によってユーザへ告知するための動作表示用LED130と、カメラ操作SW131と、外部ストロボ1を駆動するストロボ制御回路133と、が接続されている。カメラ操作SW131は、例えばレリーズSW、モード変更SW及びパワーSWなど、第1カメラ10を操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、該ボディユニット100内には、電源としての電池134と、該電池134の電圧を、当該第1カメラ10を構成する各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路135が設けられ、また、外部電源から不図示のジャックを介して電流が供給されたときの電圧変化を検知する電圧検出回路(図示せず)も設けられている。
上述のように構成された第1カメラ10の各部は、概略的には以下のように稼動する。まず、画像処理コントローラ126は、Bucom201の指令に従ってCCDインターフェース回路122を制御してCCD117から画像データを取り込む。この画像データは画像処理コントローラ126でビデオ信号に変換され、液晶モニタ123で出力表示される。ユーザは、この液晶モニタ123の表示画像をファインダ像として被写体の確認に用いるとともに、撮影した画像を表示することによって撮影画面が確認できる。
SDRAM124は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。画像データは、JPEG形式等に変換された後に、記録メディア127に保管される。
また、本実施の形態の第1カメラ10は、画像処理コントローラ126で生成される画像データの所定の領域(フォーカスエリア)のコントラスト値に基づいてフォーカスレンズ202aを移動させる、いわゆるコントラスト検出方式のオートフォーカスを行う。
結合部180は、第1カメラ10のボディユニット100及び第2カメラ300、又はボディユニット100及び中間部材400を、着脱可能に機械的に結合するためのものである。本実施形態では結合部180は、外部ストロボ装置を着脱可能な、一般にアクセサリーシュー又はホットシュー等と称される形状を有する。結合部180には、外部ストロボ装置とストロボ制御回路133とを電気的に接続するためのストロボ接点136が設けられている。
なお、結合部180の構成は本実施形態に限られるものではなく、第1カメラ10と、第2カメラ300又は中間部材400とを、機械的に結合する構成であればよい。例えば、結合部180は、ネジ機構やバヨネット機構を用いた構成であってもよい。
結合部180には、第1カメラ10と第2カメラ300との間の通信を行うための通信部を構成する通信コネクタ181が配設されている。通信コネクタ181は、前記結合部180を介して第1カメラ10と第2カメラ300とを機械的に結合した場合に、第1カメラ10と第2カメラ300とを電気的に接続する構成を有する。
本実施形態では、通信コネクタ181は、第1カメラ10及び第2カメラ300間の通信用の端子以外に、第1カメラ10から第2カメラ300へ電力を供給するための端子も設けられている。なお、第2カメラ300が、第1カメラ10とは独立した電源を具備する場合には、通信コネクタ181は、光によって第1カメラ10及び第2カメラ300間の通信を行う、光通信用のコネクタであってもよい。
本実施形態の第1カメラ10は、第1カメラ10の動きに応じてCCD117をX軸方向及びY軸方向に移動させることで、受光面上における像のブレを防止する、いわゆる手振れ補正機構と称される防振機構を具備している。
防振機構は、X軸ジャイロ160、Y軸ジャイロ161、防振制御回路162、X軸アクチュエータ163、Y軸アクチュエータ164、X枠165、Y枠166、フレーム167、位置検出センサ168及びアクチュエータ駆動回路169を具備して構成されている。
フレーム167は、ボディユニット100に固定されており、該フレーム167によって、X枠165がX軸方向に移動可能に支持されている。また、X枠165によって、CCD117を保持するY枠166が、Y軸方向に移動可能に支持されている。そして、X軸アクチュエータ163及びY軸アクチュエータ164は、X枠165及びY枠166をそれぞれX軸方向及びY軸方向に駆動する構成を有する。X枠165及びY枠166の位置制御は、X枠165及びY枠166の位置を検出する位置検出センサ168と、X軸アクチュエータ163及びY軸アクチュエータ164の動作を制御するアクチュエータ駆動回路169によって行われる。
X軸ジャイロ160は、第1カメラ10のX軸回りの回動(ブレ)の角速度を検出し、Y軸ジャイロ161は、第1カメラ10のY軸周りの回動の角速度を検出する。防振制御回路162は、検出された第1カメラ10の角速度から、手ブレ補償量を演算し、CCD117をブレを補償するように変位移動させる。なお、防振機構において、CCD117を移動させるアクチュエータの構成は、回転モータ、リニアモータ、超音波モータ等、特に限定されるものではない。
次に、第2カメラ300の構成について説明する。図4に示すように、第2カメラ300は、CCD317と、CCD317の受光面上に被写体像を結像する撮影レンズ302と、を具備して構成されている。本実施形態では、第2カメラ300は、CCD317を保持するボディ部と、撮影レンズ302を保持するレンズ鏡筒部とが一体に構成されている。以下の説明では、撮影レンズ302の光軸を光軸O2と称するものとする。
なお、第2カメラ300は、第1カメラ10に対して、受光面のサイズが小さいCCD317(撮像素子)を有している。より具体的には、CCD317は、画素数はCCD117と同等であり、受光面の寸法はCCD117の1/2である。すなわち、CCD317の受光面の面積(画素面積)はCCD117の1/4になっている。
そして、CCD117及びCCD317で撮影される画角が一致するように、撮影レンズ202及び撮影レンズ302の焦点距離が定められている。すなわち、撮影レンズ302の焦点距離は、撮影レンズ202の焦点距離の1/2である。
なお、本実施形態では、レンズユニット200が交換可能であることから、撮影レンズ302は、レンズユニット200の交換に伴う焦点距離の変化に対応可能な、焦点距離の可変範囲を有することが好ましい。たとえば、所定の撮影レンズ202の焦点距離が広角端でfW1[mm]、望遠端でfT1[mm]の間で変更可能である場合には、撮影レンズ302の焦点距離の可変範囲は、広角端がfW1/2[mm]よりも短く、望遠端がfT1/2[mm]よりも長いことが好ましい。
第2カメラ300のレンズ鏡筒部は、前述した第1カメラ10と同様に、制御部であるLucom301、撮影レンズ302及び絞り303を備えて構成されている。撮影レンズ302は、フォーカスレンズ302aと変倍レンズ302bとによって構成されている。フォーカスレンズ302aは、レンズ駆動機構304内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。変倍レンズ302bは、ズーム駆動機構306内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。また、絞り303は、絞り駆動機構305内に設けられた図示しないステッピングモータ等のアクチュエータによって駆動される。
また、本実施形態の第2カメラ300は、第1カメラ10と異なり、いわゆるレンズシャッタ形式のシャッタ308を備えている。すなわち、シャッタ308は、レンズ鏡筒部に配設されている。シャッタ308は、バネで付勢された遮光羽根を、プランジャにより駆動する一般的な形式で、第1カメラ10が有するシャッターチャージ機構112は不用である。なお、シャッタ308は、第1カメラ10と同様に、フォーカルプレーンシャッタ形式であってもよい。
撮影レンズ302の合焦距離、焦点距離、及び絞り値は、図示しない位置エンコーダ等によって検出され、Lucom301を介して、Bucom321に入力される。
第2カメラ300のボディ部は、前述した第1カメラ10と同様に、制御部であるBucom321、第2撮像部316、電源回路335、記憶部である不揮発性メモリ328、結合部380、通信部である通信コネクタ381、及び輻輳角検出機構353、等を具備して構成されている。
第2撮像部316は、撮影レンズ302によって結像された被写体像を光電変換して第2画像を得るためのもので、撮影レンズ302の像側(後側)に配設されている。本実施形態では、第2撮像部316は、CCD317と、その前側に配設された光学ローパスフィルタ(LPF)318とを具備して構成されている。なお、LPF318は、必要に応じて適宜に配設されるものであり、第2撮像部316は、撮像素子であるCCD317のみで構成される形態であってもよい。
また、本実施形態における第2カメラ300は、CCD117に接続したCCDインターフェース回路322と、記憶領域として機能するSDRAM324、FlashROM325などを利用して画像処理する画像処理コントローラ326を備え、電子撮像機能を提供できるように構成されている。第2撮像部316で撮影して得られた画像データは、後述する通信コネクタ381を介して、第1カメラ10へ送られる。
また、第2カメラ300には、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶する、例えばEEPROMからなる記憶部である不揮発性メモリ328がBucom321からアクセス可能に設けられている。不揮発性メモリ328には、詳しくは後述するが、立体視画像の基線長及び輻輳角を求めるために必要な、第2カメラ300の形状情報等が記憶されている。
また、第2カメラ300には、後述する通信コネクタ381を介して第1カメラ10から供給された電力を当該第2カメラ300を構成する各回路ユニットへ分配する電源回路135が配設されている。
なお、第2カメラ300は、第1カメラ10が有するような表示機能、操作機能を具備していない。本実施形態ではこれらの機能は通信コネクタ381を介した通信によって、第1カメラ10側で実現される。すなわち、第2カメラ300と第1カメラ10とを結合した状態での第2カメラ300の操作は、第1カメラ10に備えられたカメラ操作SW131及び液晶モニタ123等を使用して行われる。
また、本実施形態では、第2カメラ300は電池及び記録メディアを具備していないが、第2カメラ300は、第1カメラ10とは独立してこれらを具備する構成であってもよい。また逆に、Bucom321、Lucom301及び画像処理コントローラ326等の、第1カメラ10が有する回路と機能が重複する構成は、第1カメラ10側に集約して、第2カメラ300に配設しない構成であってもよい。
結合部380は、第1カメラ10に設けられた結合部180と機械的に結合する構成を有する。具体的には、アクセサリーシューに係合して、第1カメラ10と第2カメラ300とを機械的に結合する形状を有する。
結合部380には、第1カメラ10と第2カメラ300との間の通信を行うための通信部を構成する通信コネクタ381が配設されている。通信コネクタ381は、第1カメラ10に設けられた通信コネクタ181と係合し、第1カメラ10と第2カメラ300とを電気的に接続する構成を有する。第1カメラ10と第2カメラ300とが電気的に接続されることによって、第1カメラ10及び第2カメラ300間の通信、及び第1カメラ10から第2カメラ300への電力の供給が可能となる。
また、本実施形態では、第1カメラ10の光軸O1と、第2カメラ300の光軸O2とがなす角度、すなわち輻輳角αを変更可能に構成されている。図1及び図5に示すように、第2カメラ300が第1カメラ10に機械的に結合された状態において、第2カメラ300は、CCD317の画像中心位置を通りX軸と平行なR軸周りに回動可能に支持されている。
具体的には、第2カメラ300は、結合部380からフォーク状に延出する一対の支持腕383によって、R軸周りに回動可能に支持されている。第2カメラ300のR軸周りの回動は、回動軸端部に設けられたネジ381を締め付けることによって、任意の位置に位置決めして固定することができる。なお、第2カメラ300は、電動モータ等のアクチュエータによってR軸周りに駆動される構成であってもよい。
そして、第2カメラ300には、輻輳角αを検出する輻輳角検出機構353が配設されている。輻輳角検出機構353の構成は、第2カメラ300のR軸周りの回動位置を検出可能な構成であれば特に限定されるものではないが、磁気スケールや用いたロータリーエンコーダ、光学式ロータリーエンコーダ、可変抵抗を用いたロータリーポテンショメータ等を用いることが可能である。
また第2カメラ300は、第1カメラ10に機械的に結合された状態において、CCD117に対してCCD317がY軸方向に所定の距離Dだけ離間するように、支持腕383によって支持されている。
具体的には、図5に示すように、第2カメラ300及び第1カメラ10の撮像素子であるCCD317及びCCD117の画像中心位置(撮影レンズの光軸と受光面の交点)C1及びC2が、X軸座標及びZ軸座標は一致し、かつY軸方向のみに所定の距離Dだけ離間するように、第2カメラ300は第1カメラ10に対して固定される。以下、このCCD317及びCCD117の画像中心位置の間隔(図5中のC1及びC2間の距離)を、中心位置間隔Dと称するものとする。
ここで、中間部材400は、一端に、第1カメラ10に設けられた結合部180と機械的に結合可能な結合部401が設けられており、他端に、第2カメラ300の結合部380と機械的に結合可能な結合部403が設けられた部材である。すなわち、中間部材400の一端は、第2カメラ300の結合部380と同等の形状であり、中間部材400の他端は、第1カメラ10の結合部180と同等の形状である。これにより、中間部材400を間に配設した状態で、第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合することができる。
また、中間部材400の結合部401には、第1カメラ10の通信コネクタ181と係合する通信コネクタ402が設けられており、結合部403には、第2カメラ300の通信コネクタ381と係合する通信コネクタ404が設けられている。そして、中間部材400の通信コネクタ402及び404は、電気的に接続されている。これにより、中間部材400を間に配設した状態で、第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合した場合において、第1カメラ10及び第2カメラ300を電気的に接続することができる。
以上のように、中間部材400は、第1カメラ10と第2カメラ300との間に配設されることによって両者間の距離を変更する、いわゆるスペーサとしての役割を有する。
また、中間部材400には、例えばEEPROMからなる記憶部である不揮発性メモリ405が配設されている。不揮発性メモリ405は、中間部材400が第1カメラ10に機械的に結合された状態において、第1カメラ10のBucom201との間で通信可能なように設けられている。不揮発性メモリ405には、詳しくは後述するが、中間部材400の形状情報が記憶されている。また、Bucom201は、不揮発性メモリ405と通信可能である場合に、第1カメラ10の結合部180に中間部材400が結合されていると認識する。
これは、間に中間部材400を配設した場合にも同様である。すなわち、間に中間部材400を配して第1カメラ10及び第2カメラ300を機械的に結合した場合には、中間部材400の大きさだけ、中心位置間隔Dの値が大きくなる。
そして、第1カメラ10の不揮発性メモリ128には、結合部180とCCD117の画像中心位置C1とのY方向間隔D1が記憶されている。また、第2カメラ300の不揮発性メモリ328には、結合部380とCCD317の画像中心位置C2とのY方向間隔D2が記憶されている。また、中間部材400の不揮発性メモリ405には、結合部401と結合部403のY方向間隔D3が記憶されている。
本実施形態では、Bucom201が通信部を介して、D1、D2及びD3の値を取得し、これらの値に基づいて、CCD317及びCCD117の中心位置間隔Dを算出する。例えば、中間部材400を介さずに第1カメラ10及び第2カメラ300が機械的に結合されている場合には、D=D1+D2で求められる。また例えば、中間部材400を介して第1カメラ10及び第2カメラ300が機械的に結合されている場合には、D=D1+D2+D3で求められる。
言い換えれば、本実施形態のカメラシステム1における結合部は、第1カメラ10及び第2カメラ300の間での通信を可能としながら、CCD317及びCCD117の中心位置間隔Dを変化させることができるように構成されている。そして、本実施形態のカメラシステム1では、CCD317及びCCD117の中心位置間隔Dを算出可能な情報が記憶部に記憶されている。
以上に述べた構成を有する本実施形態のカメラシステム1では、第1カメラ10の制御部であるBucom201は、撮影レンズ202の焦点距離及び合焦距離の情報、及び不揮発性メモリ128に記憶されたD1の値を取得する。またBucom201は、通信部を介して、第2カメラ30の撮影レンズ302の焦点距離及び合焦距離の情報、不揮発性メモリ328に記憶されたD2の値、及び輻輳角検出機構353によって検出された輻輳角αの値を取得する。また、Bucom201は、第1カメラ10に中間部材400が結合されていると判定した場合には、通信部を介して、中間部材400の不揮発性メモリ405に記憶されたD3の値を取得する。
そして、これらの情報に基づいて、Bucom201は、基線長BLを算出する。図5に示すように、基線長BLは、例えば、撮影レンズ302の象面から節点までの接点距離Nを用いて、BL=D−N・sinαの式から求められる。すなわち、CCD317及びCCD117の中心位置間隔Dは、基線長BLを算出するための値である。基線長BLの値は、立体視画像の撮影時に利用される(詳細は後で述べる)。
ここで、第1実施形態のカメラシステム1を用いた立体視画像の撮影について、図6から図9を参照してさらに詳しく説明する。図6は、被写体とカメラシステム1の配置を示す上視図である。図7は人間が両眼視した場合の被写体距離と視差角の関係を示す図である。図8は図7で示した視差角に対応する被写体距離3m(立体視画像を観察する距離を3mと想定)での場合の被写界での視差量を各被写体距離での像界側での視差量を節点距離50mm(焦点距離とほぼ等しい)で換算したものである。図7での眼幅65mm、70mmは図8での基線長BLに対応している。図9はカメラシステム1の撮像素子間隔Dと視差量の関係を示す図である。被写体距離は3mに設定し、節点距離(ほぼ焦点距離と同じ)は50mm、100mm、150mmの場合が示してある。
図6に示すように、立体視画像のもととなる複数の2次元画像上では、基準の被写体点On、Ofに対する視差角は第1カメラ10では撮影レンズ202の光軸O1上に被写体点On、Ofがあるため零度となる。一方、第2カメラ300では被写体点On、Ofからの光線は撮影レンズ303の光学上の節点をNW2とすると、撮影レンズの光軸に対する角度は変化しないので、図6におけるθWが視差角となる。撮像素子の中心点C2から節点NW2までの距離fWは第2カメラ300の撮影レンズの固有なデータであり、撮影レンズの焦点距離と被写体までの距離によって一意に決る。被写体までの距離は先に述べた自動焦点で合焦した時のフォーカスレンズ位置から求めることができる。
一方、図7には人間の目に生ずる視差角と被写体距離の関係を示してある。ここでは眼の焦点距離を16.68mm、眼幅を65mmと70mm、視差を生ずる被写体は被写体距離にある被写体の1.1倍の距離にあるとして算出したものである。人間の眼福は65mmから70mmの間にあるので、上記のような被写体の距離に対して図7のような視差角を得る画像から立体視画像を生成するようにするのが最も自然な立体画像を与えることになる。
より具体的な画像として3mの距離に立体視画像を得るための2次元画像を表示した場合の図7の視差角に対応する被写界での視差量を節点距離50mm(ほぼ焦点距離50mmに相当)のレンズで結像させた場合に像界側での視差量とした場合を示したのが図8である。視差量も図7と同様な双曲線的なグラフとなる。
また、図7より、主要被写体距離が遠方になった場合は視差角が小さくなり、人間の眼の判別可能な視差角は1分(視力が1.0)程度であるので、およそ30m以上の距離にある主要被写体を裸眼で見た場合にその距離の10%程度以上主要被写体から離れた被写体の立体感は無くなることになる。
このような問題に対し、本実施形態のシステムカメラ1では、被写体が遠方にあって立体感がなくなる視差角度になる場合には、中間部材400を使用して中心位置間隔Dを変更し、撮影レンズの焦点距離と撮影画面サイズを調整することによって図7の2〜3m付近の視差角になるように自動的に調整する。その結果、本実施形態では、例え遠方の被写体であっても立体感のある立体視画像を撮影することができる。
図9に同じ撮像素子の撮影範囲の同じ2つのカメラで撮影した場合の撮影レンズの節点距離(被写体距離3m設定としてあり、ほぼ撮影レンズの焦点距離と同じ)間隔Dと像面側の視差量の関係を示す。視差量を変化できるパラメータとして撮像素子の中心から撮影レンズの節点までの距離(節点距離)fWを変化した場合も示してある。ここで、主要被写体より遠方にある被写体は主要被写体距離の1.1倍(10%遠方)の距離が設定してある。Lnが3mの時の視差角と同じ視差量を得ようとすると節点距離fW(焦点距離)、カメラの間隔Dを調節すれば良いことがわかる。図9に示すように節点距離fWと間隔Dに比例して視差量は変化している。つまり、適正な視差量を得るためには節点距離fW(撮影レンズの焦点距離)のみでなくカメラの間隔D(図6では撮像素子間隔としているが直接に視差量と関係するのは節点間隔である。節点間隔は撮像素子間隔Dから算出することができる)を調節する必要がある。なお、節点距離fWで視差量を調整すると、撮影する画像の画角が変化するが、撮像素子間隔Dの調整では画角が変化することはない。
本実施形態では第2カメラ300は第1カメラ10に容易に着脱可能であり、また中間部材400も容易に着脱可能である。このため、容易な操作で、基線長BLを変更し、適切な視差量を持つ2枚の2次元画像を得ることができる。
また本実施形態では、第2カメラ300は、それぞれ距離D2の情報を記憶しており、また、第1カメラ10と第2カメラ300とは通信可能である。このため、第2カメラ300を交換した場合でも、自動的に撮像素子間隔Dを算出し、適正な視差量が得られる状態にカメラがあるか否かを判定することができる。
また、立体視画像では、第1カメラ10の撮影レンズ203の光学倍率とCCD117のサイズから決る視野角と、第2カメラ300の撮影レンズ303の光学倍率と撮像素子317のサイズから決る視野角を同じにする必要があるが、これらの情報も各カメラにカメラ固有の情報として記憶されているので、カメラシステム1が立体視画像の撮影に適正な状態にあるか否かの判定を自動で行うことができる。なお、撮影レンズの光学倍率は焦点距離の調整によって調整することができる。
上述の特徴を詳しく説明する為、Bucom201が行なう制御について、図10を参照しながら具体的な制御動作について説明する。図10は、本実施形態の第1カメラ10の動作をフローチャートで表わしている。これらの動作は、Bucom201によって制御される。
Bucom201で稼動可能なに図10示すフローチャートに係わる制御プログラムは、カメラのボディユニット100の電源SW(不図示)がON操作されると、その稼動を開始する。
最初に、当該第1カメラ10を起動するための処理が実行される(ステップS100)。即ち、電源回路135を制御して当該第1カメラ10を構成する各回路ユニットへ電力を供給する。また、各回路の初期設定を行なう。また、第1カメラ10に装着されているレンズユニット200の初期化動作も行う。
また、ステップS100では、被写体距離3mでの視差量(図7の節点距離50mm)演算に必要な各撮影レンズの焦点距離(フォーカスレンズの繰り出し量と合わせて節点距離が演算できる)、輻輳角αが第1カメラ10のBucom201に読み込まれる。
次に、ステップS101において、使用者によって立体視画像の撮影モードが選択されているかを判定する。立体視画像の撮影モードが選択されていない場合には、通常の2次元画像の撮影動作を実行する。通常の2次元画像の撮影動作は、周知のものであるため説明を省略する。
一方、立体視画像の撮影モードが選択されている場合には、ステップS102へ移行する。ステップS102では、アクセサリである第2カメラ300及び中間部材400の検出動作を実行する。そして、ステップS103において、立体視画像の撮影に必要である第2カメラ300が装着されているか否かを判定する。第2カメラ300が装着されていない場合には、ステップS104に移行し、液晶モニタ123等に、使用者に第2カメラ300の装着を促す警告表示をする。
一方、第2カメラ300が装着されている場合には、ステップS105において、被写体に応じて輻輳角αを調整する。ここでは、液晶モニタ123に第1カメラ10及び第2カメラ300によって撮影された画像を重ね合わせて表示する。使用者は、主要被写体が2つの画像に写り込むように第2カメラ300を軸Rの周りに回転させ、ネジ381を締め付けて輻輳角αを固定する。この状態で検出された輻輳角αはBucom301に送られた後、送信部を介してBucom201に伝達される。
次に、ステップS106において、Bucom201は、D1、D2及びD3の値と、各撮影レンズの焦点距離と合焦距離から算出される節点距離fWと、輻輳角αとから被写体距離3mでの視差量を算出する。
そしてステップS107において、この視差量が、事前に設定された設定視差量範囲(例えば図7の節点距離50mmでの基線長59mmから70mmの範囲の視差量)にあるか否かを判定する。算出された視差量が、設定視差量範囲内に入っていれば、第1カメラ10の第1撮像部116及び第2カメラ300の第2撮像部316によって2次元画像を撮影する。撮影された一対の画像は、紐付けされて記録メディア127に記録される。
一方、ステップS107で算出された視差量が設定視差量範囲外であった場合には、ステップS108へ移行する。ステップS108では、撮影レンズの節点距離(実際に変えるの焦点距離)を変更することによって、視差量が設定視差量範囲になるかを判定する。
ステップS108の判定において、撮影レンズの節点調節によって視差量を設定視差量範囲内に設定可能であれば、ステップS109へ移行して撮影レンズの焦点距離をその値に設定し、ステップS106へ戻る。
一方、ステップS108の判定において、撮影レンズの節点調節によって視差量を設定視差量範囲内に設定することが不可能であれば、ステップS110へ移行して、撮影レンズの交換で視差量を設定視差量範囲に設定できるかを判定する。
ステップS110の判定において、撮影レンズの交換で視差量を設定視差量範囲内に設定可能な場合には、ステップS111へ移行し、交換すべき焦点距離値を液晶モニタ123に表示して使用者に告知する。
ステップS110の判定において、撮影レンズを交換しても、視差量を設定視差量範囲内に設定できない場合は、ステップS112へ移行し、中間部材400の装着もしくは取り外しにより、視差量を設定視差量範囲に設定できるかを判定する。
ステップS112において、中間部材400の脱着によって視差量を設定視差量範囲内に設定可能な場合には、ステップS113へ移行し、装着すべき中間部材400のD3の値、もしくは中間部材400を取り外すべき警告を、液晶モニタ123に表示し、使用者に告知する。
一方、ステップS112において、中間部材400の脱着によっても視差量を設定視差量範囲内に設定することができない場合には、ステップS114へ移行し、「3D撮影不可」等の警告表示を液晶モニタ123に表示し、使用者に告知する。
さらに、別アクセサリの推奨情報を表示してもよい。また、液晶モニタ123を立体視画像を表示可能なものとして、立体視の効果を目視で確認できるようにしてもよい。本発明では、立体視画像の撮影時に利用するアクセサリの選択や輻輳角の調整などが簡単にでき、これらの調整によって、近い被写体から遠い被写体まで、様々な条件の被写体に対応した立体視画像撮影システムを提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うカメラ及びカメラシステムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。