立体映像撮像装置
【課題】立体映像撮像表示システムにおいて遠景(望遠)撮影〜近接撮影の全範囲に亘りシステムの互換性を必要とする。また、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現可能にする。
【解決手段】撮影レンズと撮像素子Ｓとを備えた撮像ユニットにおける撮影レンズの光軸Φ（Ｌ）、（Ｒ）を左右平行で且つ光軸間距離ＤLを人の瞳間隔Ｂに設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓Ｗrefを設定し、該参照窓Ｗrefが左右夫々の撮影レンズによって縮小投影され結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像Ｉref（Ｌ）、Ｉref（Ｒ）の幅に合わせて左右の撮像素子Ｓを設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置並びに上記立体映像撮像装置を基準として光軸間距離を瞳間隔よりも拡張又は縮小して遠景撮影〜近接撮影までの広範囲に適応する。
【解決手段】撮影レンズと撮像素子Ｓとを備えた撮像ユニットにおける撮影レンズの光軸Φ（Ｌ）、（Ｒ）を左右平行で且つ光軸間距離ＤLを人の瞳間隔Ｂに設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓Ｗrefを設定し、該参照窓Ｗrefが左右夫々の撮影レンズによって縮小投影され結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像Ｉref（Ｌ）、Ｉref（Ｒ）の幅に合わせて左右の撮像素子Ｓを設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置並びに上記立体映像撮像装置を基準として光軸間距離を瞳間隔よりも拡張又は縮小して遠景撮影〜近接撮影までの広範囲に適応する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像撮像装置に関するものであり、特に、立体映像表示装置の機種が異なっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現することが可能な立体映像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、二眼立体視方式の電子立体映像撮像表示システムが提案及び展示、販売されている。また、一部では立体テレビ放送が既に開始されたようである。
【０００３】
これら従来の電子立体映像撮像−表示システムは機種毎に異なるシステムを混在使用するためには表示側において画像をシフトしたりして調節する必要が生じる(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
また、最近、電子立体写真分野においてもマイナーなハイパーステレオカメラまでも電子化が試みられ、被写体距離に応じて撮影時に左右のユニット間隔を調整して、最適な立体映像を得ようとする提案がされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、上述の“ハイパーステレオカメラ”とは反対に光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定した、近接被写体を撮影するためのマクロステレオカメラも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２７５２０７号公報
【特許文献２】特開平５−１９７０４５号公報
【特許文献３】特表２００９−０４７８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術を含む従来の方法による調整方法は不完全なものであり汎用的実施は困難である。
【０００８】
特許文献２には、撮影レンズの焦点距離に応じて撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも拡張したステレオカメラの技術が記載されている。しかし、該特許文献２には被写体距離に対する撮影レンズの光軸間距離、及び撮影レンズの焦点距離に対する光軸間距離等の関係が図示されているが撮影レンズと撮像素子との相対的配置関係が記載されていず、“撮像装置”がどのように構成されているかも不明である。また、撮影時にビューファインダ等で被写体像をどのように視認して撮影するのかの問題にも一切触れられていない。
【０００９】
特許文献３には、撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定して近接撮影に適合できるステレオカメラが記載されている。しかし、特許文献３に記載されているのは専ら、光軸間隔を小さくするためのメカニズムに関する事項のみであり、立体視において最適状態の立体映像データを取得するための光学的解説は一切記載されていない。
【００１０】
そこで、立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現可能にする必要がある。また、同時に全ての映像を立体化するためには、テレビ、映画等(従来のモノラル)で行われている撮影技法(例えば、望遠レンズによる撮影技法やマクロ撮影等)にも適応可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔と等しい間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定して、該参照窓が、左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置し、左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、撮像ユニット、例えばステレオカメラに於いて参照窓を設定することにより、送出画像データはスケール化(尺度を持つ)され、標準立体映像データとして送出される。よって、上記撮像ユニット、即ちステレオカメラを単独に使用しても再生側の機器において撮影像の距離やサイズを正確に再現することが可能となり、機器の種類及びサイズを超えて標準立体映像データとして撮影データを共用化することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも狭い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、被写体距離が小さい近接撮影においても参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとしたとき、これらＬW、ＤL等との関係において左右の撮像素子の間隔ＤSの値が具体的に求められる。そして、このような間隔ＤSに設定された左右の撮像素子Ｓ上に参照窓Ｗrefが左右夫々の撮影レンズによって縮小投影されて結像され、標準立体映像データとして送出される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも広い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１６】
通常、遠い距離の被写体を撮影する場合において、遠近感が不足することとなるが、この構成によればレンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂの状態に設定してあるので、遠距離被写体の遠近感を強調して撮影することが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で、且つ、人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置を基準（モード０）として、左右の撮像ユニット同士の間隔を離間させ光軸間距離を人の瞳間隔よりも大な任意位置に調節する立体映像撮像装置(モード１)を提供する。
【００１８】
この構成によれば、左右夫々の撮像ユニットは、左右の撮像素子の間隔を、左右の撮影レンズの光軸間距離よりも僅かに一定の間隔で大きい寸法に設定（即ち、撮像ユニット自体はモード0の状態)したままで、左右のユニット同士の間隔を離間させ光軸間距離を瞳間隔よりも拡張した任意位置に設定（モード１）すれば、参照窓は、自ずと光軸間距離に比例して設定され、光軸間距離が基準位置（モード０）であるときよりも遠い距離に設定される。
【００１９】
請求項５記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で、且つ、人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置を基準(モード０)として、左右の撮像ユニット同士の間隔をより接近させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さい任意位置に調節する立体映像撮像装置（モード２）を提供する。
【００２０】
この構成によれば、左右夫々の撮像ユニットは、左右の撮像素子の間隔を、左右の撮影レンズの光軸間距離よりも一定の間隔の大きい寸法に設定(即ち、撮像ユニット自体はモード０の状態)したままで、左右のユニット同士の間隔を接近させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定（モード２）すれば参照窓は自ずと比例関係で設定され、光軸間距離が基準位置（モード０）であるときよりも近距離に設定される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、左右一対の撮像ユニットからなる立体撮像装置夫々にズームレンズを取り付け、該ズームレンズの光軸が互いに平行状態で且つ、撮像ユニット間隔を可変構造として、該ズームレンズのズーム比の調整値をポテンションメータ、エンコーダその他の位置検出器によって検出し、該調整値に応じてサーボモータによって左右のユニット間隔を自動調整する立体映像撮像装置を提供する。
【００２２】
この構成によればズーム比を調節すれば、左右のユニット間隔が自動的に調節され通常のモノラルカメラと同等の操作感覚で使用できる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、左右の撮影レンズの焦点調節距離を参照窓以遠の距離に固定した前記請求項６記載の立体映像撮像装置を提供する。
【００２４】
この構成によれば、焦点調節が不要となり撮影レンズの焦点位置を固定化(カメラに対する撮影レンズの光軸方向の位置関係を一定位置に固定)できる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの据え付け基準面を本体の上下夫々の位置に設けた上下対称構造とする前記請求項４，５，６記載の立体映像撮像装置を提供する。
【００２６】
この構成によれば、左右のユニットの何れか片方のみ生産して、他の一方は上下反転して使用すればよく、製造費用を安くすることができる。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６記載の発明において、前記参照窓の投影像幅よりも大きい幅の前記撮像素子を用い前記参照窓の投影像幅相等の左右用立体映像データを選択読み出して標準立体映像データとして送出するようにした立体映像撮像装置を提供する。
【００２８】
この構成によれば、撮像素子の幅は実際には参照窓の投影像幅よりも大きめのものが使用され、読み出し時に読み出し範囲を設定することで確実な標準立体映像データの送出が行われる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜６記載の発明に加えて更に、立体モニタを立体撮像装置上に設置するか、または立体撮像装置に無線または有線によって接続された立体モニタの表示画面上の左右用映像夫々の左右同一位置に、ソフトウェアによって左右同一の縦線を主体とする視準パターンを表示画像に重ねて表示（左右用の表示画面フレームを同一に重ねた場合、左右用の視準パターンが重なり一つのパターンに見える）し、視準パターン信号はモニタ表示のみとして立体映像データのみを送出するように構成した立体映像撮像装置を提供する。
【００３０】
この構成によれば、左右の撮影レンズの光軸間距離が人の瞳間隔よりも大きな間隔に設定されている場合でも、又は、小さく設定されている場合であっても、立体視野上で視準パターンを常に参照窓の設定位置に見ることができる。即ち、視準パターンによって参照窓の位置を視認でき常に最適な立体映像を撮影することができる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の発明は、撮像装置側で送出データが自動的にスケール化(尺度化)され、標準立体映像データとして送出されることで、表示装置で撮影像の距離やサイズを正確に再現することができて表示装置の機種が異なった場合であっても、該表示装置側において立体映像を無調節で忠実に再現することができるという利点がある。
【００３２】
請求項２記載の発明は、左右の撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも狭い間隔に設定し、参照窓の設定距離ＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤL等を基に左右の撮像素子の間隔ＤSを求め、この間隔ＤSに設定した左右の撮像素子から左右用の映像データを読み出すようにしたことで、近接撮影範囲においても的確な標準立体映像データを送出できるという利点がある。
【００３３】
請求項３記載の発明は、レンズディスタンス(光軸間距離)ＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂと設定することによって、遠距離被写体の遠近感を強調して撮影することを可能とするものである。これは一般的に遠い被写体を撮影する場合においては遠近感が不足する（一般に通常、人が遠くを見る場合、遠近感が不足する。これは双眼鏡で拡大視する時も同様である）が、光軸間距離を瞳間隔よりも大きく設定することによって遠景を撮影する場合においても遠近感を強調した立体映像を取得できるという効果がある。
【００３４】
請求項４記載の発明は、遠近感の乏しい遠景の撮影において遠近感を強調して撮影する場合に効果的で、その構成は単に左右の撮像ユニットの間隔を平行状態(撮像素子の中心と光軸とのオフセット値を一定状態のまま)にして離間させ、光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく設定するのみでよく、その場合の光軸間距離は任意の間隔でよく非常に簡素な構成でありながら光学的、視覚的問題を完全に解決している。
【００３５】
請求項５記載の発明は、近接撮影において効果的で、近接撮影時にも、左右の視野(映像)の融合状態が良好な立体映像データを取得でき、その構成は単に左右の撮像ユニットの間隔を平行状態(撮像素子の中心と光軸とのオフセット値を一定状態のまま)で接近させて、光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さい任意の間隔に設定するのみでよく、非常に簡素な構成でありながら光学的、視覚的問題を完全に解決している。
【００３６】
請求項６記載の発明は、ガイドウェイ上に互いに平行状態で、且つ、その間隔を調節可能状態に取り付けた左右夫々の撮像ユニットにズームレンズを取り付けて、該ズームレンズの倍率設定値をポテンションメータ、その他の位置検出器によって検出し、検出値に応じてサーボモータを駆動してユニット間隔を自動的に調節することで、ズームレンズの倍率を調節すれば撮影レンズの倍率調節位置（ズーム比）に応じた光軸距離が自動的に設定される。よって、撮影時の操作を非常に簡便なものにすることができる。
【００３７】
請求項７記載の発明は、上記請求項６記載の立体映像撮像装置において焦点調節距離を参照窓の設定距離以遠の距離に固定することであり、焦点調節を固定することで撮影時の操作性が向上するという効果がある。
【００３８】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの構造を上下対称とすることで、左右二種類のニットを用意せず左右同一ユニットを用い片方を上下反転して取り付ければよく製造費及び流通の費用を安くでき、また予備機を準備する場合にも、左右２種類を用意する必要がなく保守管理が容易になるという利点を有する。
【００３９】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６記載の発明の効果に加え更に大きめの幅の撮像素子を使用し、読み出し時に読み出し範囲を設定するようにしたことで、機器の設計の自由度が増すと共に、製造がより容易で且つ精度も向上するという効果がある。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜６記載の発明の効果に加えて、更に立体視の状態の視認性が著しく向上し、撮影時において、表示側で立体テレビを観ている視聴者と同一立体感の下で視認して撮影できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
図は本発明の実施例に係る立体映像撮像装置を示すものである。
【図１】本実施例に関連する技術的事項に係る立体視の概念図。
【図２】図１の参照ディメンション表示画面（図示の大型立体ＴＶ）と標準立体映像データを送出るステレオカメラとの関係図であり、（ａ）は参照ディメンション表示画面を示す図、（ｂ）はステレオカメラを示す図。
【図３】図１の詳細説明図。
【図４】図２(ｂ)のステレオカメラに広角撮影レンズを取り付けた場合の説明図。
【図５】図２(ｂ)のステレオカメラに長焦点撮影レンズを取り付けた場合の説明図。
【図６】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きな寸法に設定した場合（モード１）の解説図。
【図７】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さな寸法に設定した場合（モード２）の解説図。
【図８】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きな寸法に設定(図６)し、更に長焦点距離の撮影レンズ(望遠レンズ)を取り付けた場合(モード１０)の解説図。
【図９】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さな寸法に設定(図７)し、更に短焦点距離の撮影レンズ(広角レンズ)を取り付けた場合(モード２０)の解説図。
【図１０】本発明の立体映像撮像装置の一実施例。
【図１１】立体モニタを備えたテレビカメラの一実施形態。
【図１２】立体モニタの他の実施形態。
【図１３】図１２立体モニタの視野分離用メガネ及び視度補正用メガネの断面図。
【図１４】図１１及び図１２の立体モニタに表示するパターンの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明は、立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現可能にするという目的を達成するために、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにして実現した。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。本発明の実施例に係る立体映像撮像装置の特徴は、ステレオカメラの撮像素子の大きさ、及び立体表示装置の表示範囲及び画面サイズが異なる場合であっても立体映像データを共用可能にしたことであり、あらゆる立体映像の距離感及び寸法を共通に認識するためには撮影時に参照窓を設定することである。そして、この参照窓を視野フレーム(左右の画像フレーム)として撮影し、表示に必要な標準立体映像データとして送出する。そして、表示側において標準立体映像データを撮影側の参照窓と等価の参照ディメンションの画面に表示することによって忠実な立体感を再現することができる。
【００４４】
例えば、図２の（ａ）、（ｂ）において参照窓Ｗrefの幅をＷW 、撮像素子Ｓに投影される参照窓内の像Ｉrefの幅（撮像素子の幅）をＷS 、参照ディメンションの表示画面幅Ｅrefの幅をＷDとすれば、
撮影倍率ｒは、ｒ＝ＷS/ＷW 、表示倍率Ｒは、Ｒ＝ＷD/ＷS として、ｒ×Ｒ＝１とすることである。 上記数式によれば撮像素子Ｓの幅ＷSの大きさに拘らずステレオカメラの送出画像データを標準立体映像データ化することは容易であると理解されるものである。
【００４５】
図１は、立体視の概念図である。図示の大型立体ＴＶ(ディスプレイ幅１８００mm)を参照ディメンション表示画面のテレビとすれば、各々のサイズの表示画面と、その配置は図示の関係になる。
【００４６】
図３は、図１の寸法及び配置関係をより詳細に表したものであるが、図３は実際の寸法比率に対し、観察者の位置に近付くに従って大きくなる寸法比率で表している。これは、作図上の混雑を回避するためのものである。
【００４７】
図３に於いて観察者の眼から、図示の左右並置表示範囲とオーバーラップ表示範囲との境界線までの距離ＬXは、
【００４８】
【数１】
の関係となり、Ｌ0＝２５００mm、ＷP0＝１８００mm とすれば、瞳間隔寸法（左右の眼の間隔）がＢ＝５８mmのとき、ＬX＝２５００/（１+１８００/５８）＝７８．０４mm となり、瞳間隔寸法がＢ＝７２mmのときは、ＬX＝２５００/（１+１８００/７２）＝９６．１５mmとなる。
【００４９】
左右並置表示範囲では左右の視野を仕切るための隔壁が必要で、実際の鑑賞距離は7５mm位が略限度である。また、７５mmは明視の距離に比べて非常に近くなるために視度調節用のルーペが必要で、ルーペは視距離よりも僅かに大きい焦点距離のものが程よいため、この場合使用するルーペの焦点距離は約８０mmが適当である。また、瞳間隔(ステレオベース)Ｂは観察者個々において多少の差があるが鑑賞距離が大きい場合には(オーバーラップ表示範囲)無限遠像の相応点の左右の間隔と瞳間隔Ｂとの多少の差は無視しても良い。
そして、左右並置表示範囲において、瞳間隔Ｂとの差の余裕は少ないが視度調節レンズの間隔を調節することによってその差は緩和される。
【００５０】
立体映像(ステレオ写真)の左右の画面間隔、即ちピクチャーディスタンスは図３に図示の左右の瞳間隔Ｂと参照ディメンションのディスプレイＤ0までの距離Ｌ0とで次の関係となる。任意の距離ＬNに配置されたディスプレイＤNのピクチャーディスタンス ＤPNは、
【００５１】
【数２】
の値となる。
【００５２】
図３において夫々の画面幅ＷP1及びＷP2は鑑賞者の眼からの距離に比例するが左右夫々の眼に入る光線が参照ディメンションのディスプレイＤ0を挟む図示の視角αが同一のため、図３に図示の各々の見かけ上の画面幅は、
ＷP0＝ＷP1＝ＷP2の関係になり同じ大きさに見える。
【００５３】
上述のように、参照ディメンション表示画面のＴＶ（図１に図示の大型ＴＶ）に標準立体映像データを図１に図示の関係配置に表示することによって、左右用の画像を重ねて表示するオーバーラップ表示範囲から左右単独の表示面を有する左右並置表示範囲までの全ての表示範囲において共通のデータを使用することができる。この場合、図示の各々のディスプレイには標準立体映像データを左右夫々規定された条件に配置(位置及び幅)表示するのみでよい。
【００５４】
図２の(ａ)、（ｂ）は、図１に図示の関係配置の立体画像データを取得する手段のステレオカメラの解説図である。図２(a)は、図１の立体視の状態と全く同一の状態図で、図２(b)を、ステレオカメラとする場合の関係図である。今、図２(a)に図示の相等参照窓のディスプレイＥrefを図１の参照ディメンション表示画面のテレビ（図１に図示の大型立体ＴＶ）のディスプレイとし、図２(b）のステレオカメラに参照窓Ｗrefを設定し、カメラの左右の撮影レンズの間隔を瞳間隔寸法Ｂとすれば、図２(a)の相等参照窓のディスプレイＥref から観察者の左右夫々の眼ＥL及びＥRまでと、２(b)の幅ＷWの参照窓Ｗrefから左右夫々の撮影レンズＬL，ＬRまでは共役関係が成立する。よって、左右夫々の視野角α内に配置される撮像素子上の画像データは、人が実際に図１の参照ディメンション表示画面のテレビ（図示の大型立体ＴＶ）を観察する場合と等しくなる。また、視野角α内に配置される撮像素子のサイズ(幅)は撮像素子を配置する光軸方向の位置で決定される。
【００５５】
図２(b)において撮像素子の幅ＷSは、
【００５６】
【数３】
で計算される。また、左右の撮像素子の間隔(倒立像状態のピクチャーディスタンス)、即ち 図示のＤSは、左右の撮影レンズの光軸間距離（レンズディスタンス）をＤLとすれば、
【００５７】
【数４】
で計算され、ＤS＞ＤLの状態になる。立体映像は、遠景〜近景まで全体がはっきり見えるように焦点を調整すべきである。それには、撮影レンズのアパチャー（絞り）の口径を小さく設定してパンフォーカス状態で撮影すべきである。パンフォーカス状態で撮影する場合、上記ｆ+Δｆは、ｆ+Δｆ≒としても差し支えない。
【００５８】
撮像素子上に投影される像は倒立状態であり、正立させるために左右夫々の位置で１８０°回転すれば左右の画面間隔、即ちピクチャーディスタンス(表示側＝正立像状態)は人の瞳間隔Ｂよりも小さくなる。また、図２(ｂ)に図示の参照窓Ｗrefと、左右夫々の撮影レンズの主点を通り、参照窓Ｗrefの窓ＷWを挟む線で構成される二つの三角形(一部が重なり合う二つの三角形)と、左右夫々の撮影レンズの主点を通り左右夫々の撮像素子Ｓの両端を挟む線と撮像素子自身の面で構成される夫々二つの三角形とは、左右夫々の撮影レンズの主点を点対称として相似形になっている。また、左右のユニットは図示の中心線Oを対称線として左右対称であるため図の紙面の中心線Oを折り畳み線として折りたためば左右の光軸Φ(Ｌ)とΦ(Ｒ)とが一致して左右同士が重なり合う。従って、図２(ｂ)のステレオカメラによって撮影した立体映像を図１の参照ディメンション表示画面のＴＶ(図示の大型立体テレビ)の同一画面位置に時分割で交互に、又は偏光等で同時に重ねて映し、視野分離用メガネによって左右の眼夫々で左右用夫々の画面を見れば無限遠像の相応点は自ずと人の瞳間隔に表示される。よって、最適状態の立体映像を再現できる。なお、参照ディメンションの同一位置に映すためには特別な手立ては必要とせず、図２(ｂ)に図示の撮像素子Ｓ上の像を図２(a)のディスプレイ上において表示倍率を、ディスプレイＤの画面幅ＷDと撮像素子の幅ＷSとの単純比のＷD/ＷSの倍率で表示すればよい。
【００５９】
また、図１に図示の各々のサイズの左右夫々の画面幅は各々の表示装置の配置距離と参照ディメンション表示画面のＴＶまでの距離との比で決定される（図３においてＬ1/Lo＝ＷP1/ＷPO）従って、左右用夫々の表示画面幅は単純比であるので算出は容易である。
【００６０】
そして、図１に図示のとおり、立体映像は全ての範囲において無限遠の相応点を人の瞳間隔で表示するべきであるから、無限遠＝瞳間隔＝左右の撮影レンズの光軸間距離であり、ステレオカメラの左右の撮影レンズに入射する無限遠の相応点からの光線は互いに平行であるため撮像素子上に投影される無限遠像の相応点は光軸間距離に等しくなる。従って、如何なるディスプレイサイズであっても、左右の表示画面間において無限遠の相応点の間隔＝人の瞳間隔に設定するには、左右の夫々の撮像素子上における左右夫々の撮影レンズの光軸中心対応位置を表示画面上で左右の間隔が人の瞳間隔と等しくなる位置に設定するのみでよい。つまり、如何なる画面サイズの立体表示装置であってもステレオカメラの左右夫々の光軸を基準にして、再生画面の左右間において撮像ユニットの左右の光軸間隔相応間隔を人の瞳間隔に等しい寸法に表示することである。
【００６１】
しかし、上述の無限遠＝瞳間隔は理論的ではあるが、現実には人の瞳間隔は多様である（人種を問わず略一定であるが、幼児の瞳間隔は狭い）よって、立体映像表示装置において無限遠像の間隔を瞳間隔の最も狭い人に合わせて設定（最も狭い瞳間隔よりも僅かに狭く）設定するべきである。それは、通常、人が物体を見るとき、左右の眼の視線同士は互いに平行よりも開く状態では見ることはできない（絶対ではないが、容易ではない）。そのために、立体映像表示装置上に表示する無限遠像の間隔を瞳間隔の大きな人に合わせた（無限遠像の間隔を瞳間隔と等しい寸法に設定する）場合、瞳間隔の狭い人にとって見難いことになる。このような理由のため、自然な立体感を表すには、立体映像表示装置上の無限遠像の間隔を瞳間隔＝ステレオカメラの光軸間距離に等しく設定するのが理想的であるが、上述のとおり、理想的な設定が必ずしも万人に観易いとは限らない。従って、立体映像表示装置の左右の画面上で無限遠像の相応点の間隔をどのような寸法に設定するかは、例えば、このような立体映像を見せるのは何歳(幼児の)から対象とするかを検討して決定する必要がある。
【００６２】
また、二眼立体視する場合、無限遠と近景像とを融合視できるのは瞳間隔の約３０倍が略近点の限界値である。つまり、参照窓の設定距離の近距離方向の限界値は眼幅間隔の３０倍が限界値で、これよりも近い距離に設定した場合には遠距離像と近距離像との融合視が困難になる。一方、参照窓の設定距離の遠距離方向の限界値は人の瞳間隔の略５０倍である。一見、遠距離方向にはいくらでも大きく設定可能であると思われるが、参照窓よりも手前に映る被写体像 (一般的に飛び出す立体像と認知されている)を観た場合、左右の視野間において画像フレーム（参照窓）が合致せず二重にずれて見えることになり好ましくない。
【００６３】
人の瞳間隔を６５mmとすれば、瞳間隔の３０倍の距離は、６５×３０＝１９５０mmで、略２メートルが近点の限界値であり、２メートル以下の距離を撮影する場合、撮像装置の左右の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定することが理想的である。また、遠距離方向の限界値は上述のとおり瞳間隔の略５０倍が限界値で、６５×５０＝３２５０mmとなる。これ等の寸法は瞳間隔の設定値によって多少変動するが、撮影レンズを交換すれば瞳幅の３０〜５０倍の値をから外れることになるが、実際の上記立体視の条件(近点を瞳幅の３０倍〜５０倍の距離に見るべき)は実際に観る観賞側においての現象であるので、このように左右の撮影レンズの光軸間距離(レンズディスタンス)を小さく設定した場合でも、又は大きく設定した場合であっても、左右の撮像素子の間隔は、前記数式４が適用できる。そして、撮像装置の左右のレンズの光軸間距離（レンズディスタンス）を表示側において人の瞳間隔に表示すればよい。
【００６４】
なお、撮像装置のレンズディスタンス対応寸法を表示側において人の瞳間隔に表示するのが理想的であるが、表示側の間隔を瞳間隔よりも多少短く設定した方がよい場合が多い。これは、例えば、撮像装置のレンズディスタンスに対し、撮影距離が近すぎる被写体を撮影した場合、遠近感が強調される（この場合、強調されることは勿論であるが、遠景像との融合視に無理が生ずる）。この場合、表示側で瞳間隔を縮小（左右の画像の無限遠像の間隔を縮小する）すれば、表示側で遠近効果が減殺されて丁度良い遠近効果となる。同時に前述のとおり瞳間隔の狭い人が存在するからである。この点、ステレオスライドビューワ等によるステレオ写真の観賞は、ビューイングレンズの間隔を調整すれば広範囲に適応できるので有利である。しかし、実際には、テレビ等は観賞距離が比較的大きいので多少の瞳間隔の差は問題にならないようである。
【００６５】
前記、近距離撮影用として、レンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも狭く設定した場合には当然、参照窓Ｗrefの設定距離ＬWは、図２（ｂ）に図示の場合よりも近距離に設定される。しかし、表示側においては図２（ａ）に図示の状態（Ｌ0＝２，５メートル）に表示しても差し支えない。また、反対に遠い被写体を撮影する場合、遠近感が不足して見える（通常人は遠くを見る場合遠近感が不足する。これは、双眼鏡で拡大視する時も同様である）遠距離被写体の遠近感を強調して撮影するには前記同様にレンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂに設定すればよい。この場合も前記同様に図２(ａ)に図示の状態に表示できる。
【００６６】
図４は図２(ｂ)に図示の状態のカメラの撮影レンズを広角レンズに交換した場合の状態図で、同一幅の被写体を広角に撮影するためには対物距離は小さくなり、また、同一サイズの撮像素子に結像させるためには撮影レンズの焦点距離は短くなる。図４に図示するように、短焦点距離の撮影レンズに交換した場合、立体視において左右の視野が一致する距離も短くなる。もし現実の光景を裸眼で直視る場合であれば、図４に図示の破線で表示する位置の視野フレームＷref´内に無限遠（写真撮影的の無限遠）を含む場合には、立体視において、近景の物体と遠景の物体とを同時に視ることは不可能である（人が実際の光景を見る場合その時々瞬時に狭い視野を視て脳内処理しているようで実際には見ることができるが視神経に疲労を来す）。しかし、この状態(短い焦点距離の撮影影レンズで撮影し、左右の視野が短い撮影距離に於いて合致している)のカメラで撮影した立体画像データを、図１に表記の大型立体テレビ（参照ディメンション表示画面の立体テレビ）によって観た場合には、立体視の状態は良好になる。これは、図４に図示の破線で表示する参照窓Ｗref´を設定した場合、窓が実在するとして、その窓から実景を直視したとすれば近景と遠景との視差が大きいため立体視に於いて左右の視野を融合視することが不可能になるが、この立体映像データを図１に表記の設定状態の各々の表示装置で見れば、図４の破線で表示の参照窓Ｗref´は図示の実線表示の参照窓Ｗref位置まで遠のいて見えることになるので、普通に立体視ができる。従って、広角撮影レンズの使用は狭い場所での撮影において被写体に近づいて撮影できるので有利になる。
【００６７】
図５は、図４の場合とは逆に、焦点距離の長いレンズの使用例である。撮影レンズの焦点距離が長い場合、左右の撮影視野は、標準的な観賞距離よりも遠い位置で一致する（図示の破線位置）しかし、この場合も、図１に図示の表示装置によって観賞すれば、実際には破線で表す遠くに位置する筈の参照窓Ｗref″は、実線で表す視野フレームＷrefの位置まで近付いて見える。
【００６８】
上記図４及び図５を用いた説明によればズームレンズの使用も実施可能なことは当然であり、撮影レンズの焦点距離が何れに変化しても前記数式３及び数式４の計算値に合わせた撮像素子Ｓの幅ＷS及び間隔ＤSでよい（撮像素子の幅は大きめのものを使用し読み出し範囲を設定しても同等である）。そして、ステレオカメラの撮影レンズの焦点距離を変化させても観賞側の立体テレビは、例えば図１に図示の各々の条件に一定状態に設定しておくのみでよい。これは、無限遠の相応点から左右の撮影レンズに入射する光線は互いに平行になり、同時に撮影レンズの光軸間距離を人の眼幅に設定しているためである。そのために、左右の撮像素子上に投影される無限遠の相応点の間隔は人の眼幅と等しくなるからである。
【００６９】
このように、撮影レンズを交換した場合、例えば焦点距離の長いレンズや短いレンズを使用する場合、視野の合致する距離即ち“参照窓”の設定距離が自ずと変化し、前記光軸間距離の３０〜５０倍の値を大きく外れることになるが、この３０〜５０倍は撮像素子を配置するための基礎的計算値であり、撮影に使用するレンズで特定するべきではなく、例えば、図２に説明の参照窓と参照ディメンションの関係（等価）で人が実際に参照窓を見る場合を想定し、瞳幅の３０〜５０倍の距離から見た場合と同等に設定すればよく、光軸間距離の設定値や撮影レンズの焦点距離を変えた場合、参照窓の位置は変化し人の瞳幅の３０〜５０倍を大きく外れることになるが、う実際の視覚効果は勧賞側で作用するので上述の説明および数式が適用できる。
【００７０】
同じステレオカメラに対して撮影レンズの焦点距離を変えた場合でも左右一対の撮像素子の幅及び間隔は一定であるので、撮影レンズの焦点距離が変化した場合、左右の視野が一致する撮影距離、即ち、参照窓の距離が変化する。立体映像に於いて、通常どのような場合であっても、左右の視野が一致する距離（参照窓）以近の物体が撮影視野に入る撮影状態は好ましく無い。ステレオカメラに於いて例えファインダ（モニタ）を立体視するものであっても、左右の視野の一致する距離(参照窓)以近の物体が撮影視野に入っているか、又は、いないのかを視認することは極めて困難であるが、図１４に図示の視準パターンをモニタの左右夫々の画面に重ねて表示することによって視認性が向上する。
【００７１】
テレビ放送用ステレオカメラにおいて、ステレオスコピックファインダ（立体モニタ）に映る撮影視野を観察すると同時に実景をも直視できることが望ましい。このようなステレオスコピックファインダ(立体モニタ)を実現するものとして、例えば、図1に図示の１２インチ幅の液晶ディスプレイを立体テレビカメラに取り付ける。１２インチサイズはカメラのモニタとしては大きい部類に属するが、図示のように３５０mmの位置から見ることができる。この場合、左右の像は交互に時分割で表示する。同時に、ディスプレイに取り付けられた同期信号発信装置から同期用の赤外線が発信される。（図示省略）そして、左右の視野を分離する立体映像鑑賞用メガネの左右には左右同一の偏光板が取り付けられている。更にその前面には液晶板が取り付けられている。また、メガネには傾斜角センサが取り付けられている。前記ＬＣＤから交互に放出される左右の光線は同一、且つ一定方向の偏光である。前記メガネの偏光板をＬＣＤから放出される偏光を遮断する方向の直交方向とすればメガネの左右の視野は閉ざされて暗くなる。その視野の状態はメガネの前面に取り付けた液晶板によってＬＣＤからの入射光が９０°又は２７０°偏光方向が旋光されて左右両方の視野とも開状態になり明るく見えるように変化する。ＬＣＤ上の表示画像に同期して発信される赤外線によってメガネ前面に取り付けた液晶板に交互に電圧を印加すれば電圧によって液晶が緊張状態になりＬＣＤから放出される偏光は、そのままの偏光方向に維持されメガネの偏光板によって遮光され視野は暗くなる。同時に、赤外線によってＬＣＤに同期してメガネの液晶板に電圧を交互に印加すれば左右の視野は交互に開閉されＬＣＤを視る左右の視野は分離され立体視が可能となる。また、メガネを傾けた場合、ＬＣＤとメガネとの偏光方向との相対方向関係が崩れクロストークが生ずるが、傾斜角センサによって印加電圧を制御し補正することによってクロストークを防止する。なお、電子的撮像装置に於いてファインダは必ずしもカメラと一体化する必要はない。例えば、左右一対の撮影レンズと、左右一対の撮像素子とで構成するステレオカメラとノート型パソコンとをＵＳＢケーブル等で繋げばＰＣそのものがファインダと化す。
【００７２】
図１１は、上述の立体テレビカメラの具体例で、図示の二点鎖線１１０は、前記説明の参照窓である。この参照窓は実質的にカメラの視野であり、ステレオカメラによって撮影する実景に仮想的に設定した視野フレームである。この仮想視野フレームは、例えば家の窓等から外の景色を見ている状態と同等である。しかし、実際の光景にはフレームは存在しないため、当然、カメラマン１１４は立体テレビカメラ１１２越しに立体映像鑑賞用メガネ１１３を通して撮影視野(図示の参照窓１１０)のみならず撮影視野外の光景をも直視している。そして、モニタ１１１に視線を落とせばモニタ１１１上（内）には参照窓１１０と同一サイズで同一距離感(実際の表示寸法は異なるが、そのように見える)の立体映像を視ることができる。
【００７３】
図１１のモニタ１１１のディスプレイの幅と適正な視距離との関係は、図３においてＬ1＝３５０mmとすれば、左右用夫々の表示画面幅は図示のＷP1であり、ＷP1＝ＷP0×Ｌ1/Ｌ0 、ＷP0＝１８００mm、Ｌ0＝２５００mmとすれば、左右夫々の表示画面幅ＷＰ1は、
ＷP1＝１８００×３５０/２５００＝２５２mm になる。左右の画面間隔、即ちピクャーディスタンスは図３のＤP1で、前記数式２において、ＤP1＝Ｂ（１-Ｌ1/Ｌ0）で瞳間隔をＢ＝６５mmとすれば、ＤP1＝６５（１-３５０/２５００）＝５５.９mm、左右の画像表示画面の中心間距離即ちピクチャーディスタンスは、前記数式２に関連した項で説明の間隔で表示し、無限遠像の相応点の間隔を人の瞳間隔に等しい間隔の６５mmに表示する。図３に於いてＤP1(Ｒ)が右用の画面であり、ＤP1(Ｌ)が左用画面である。このときのディスプレイＤ1のサイズ（全幅）は、ＷP1とＤP1の総計で、ＷP1＋ＤP1＝２５２+５５.９＝３０７.９mmこの寸法は、１２インチ、１２×２５.４＝３０４.８mmよりも僅かに大きいが、これは視距離自体１０mm刻みの数値に処理して表記したためであり、また実際には視距離は多少遠くから視ても問題は無い。
【００７４】
また、逆にディスプレイサイズから視距離Ｌ1を計算すれば、図３において、Ｌ1は、
Ｌ1＝Ｌ0（ＷP1＋ＤP1−Ｂ）/（ＷP0−Ｂ）
ＷP1＋ＤP1＝１２″＝３０４.８mm、Ｂ＝６５mm、ＷP0＝１８００mm、Ｌ0＝２５００mm
とすれば、視距離L1は、L1＝２５００（３０４.８−６５）/（１８００−６５）＝３４５.５３mmとなる。
【００７５】
更に、立体テレビカメラのモニタの立体視の視認性を容易にするために、表示する左右の画像夫々に縦線を主体とする視準パターンをソフトウェアによって重ねて表示する。図１４は、図１１の立体テレビカメラ１１２のモニタ１１１の詳細図で、モニタ１１１（ディスプレイＤ1）上には、左右用の画像と夫々が重なる位置に視準パターンＣＰをソフトウェアによって表示する。勿論、視準パターンはファインダのみに表示し、ステレオカメラから送出する画像データは撮像画像データのみとする。
【００７６】
上記に説明の立体テレビカメラ１１２の液晶モニタ１１１を立体映像鑑賞用のメガネ１１３を通して立体視すれば立体感の調整状態が視認できる。そして、この立体テレビカメラのモニタで視る立体映像は、この立体テレビカメラで撮影送信された立体放送を受信して立体テレビを観ている視聴者と、全く同一状態の立体感を感知できる。
【００７７】
更にモノラルであっても、又は、ステレオであっても、動画を撮る場合、撮影と同時に事態の進行を察知することが大切である。よって、モニタと同時に実景を常に見ることができるこの構成のテレビカメラの作用効果は絶大である。
【実施例２】
【００７８】
本発明の実施例２の特徴は、撮影対象(光景)によって被写界範囲が著しく異なる場合であっても、ガイドウェイ上に互いに平行に取り付けた左右一対の撮像ユニット同士の間隔を調節するのみで、遠距離撮影においては立体感の不足を補い、また至近距離の撮影においては左右の映像の融合を常に最適状態にして立体映像データを取得することを実現した。
【００７９】
〔実施例１〕に記載の発明は本発明の基礎的構成であり、人が眼前の実景を観る場合と同等の感覚を得ることができる。通常のステレオスライド／プリント及び電子的立体静止画等を鑑賞する場合、このようなステレオカメラで十分であるが、映画やＴＶ等では人が現実では感じ得ない映像が多用される。例えば、荒野の彼方に馬に乗った人が現れる光景等を実際に見ても、馬及び人は豆粒のように小さく見えて実際にはどのような人が、どの方に向っているのか見分けが付かないが、映画、テレビ等（従来のモノラル映像）では、このような光景の場合、対象物を望遠鏡で覗いた状態にクローズアップする手法が多用されている。このような遠方の光景は、たとえ双眼鏡で覗いても左右の視差が小さい(光軸間距離が不足する)ため実際には殆ど２Ｄ（平面映像）同様に見えるが、立体ＴＶ等において前記クローズアップ撮影においても確かな手ごたえのある立体感が求められる。
【００８０】
上述の要求を満たそうとして、左右の撮像ユニットの間隔を離間させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく拡張したステレオカメラ（ハイパーステレオカメラ）が提案されているもの、左右大きく離れた二つのレンズが投影する映像をどのように捉えて、その左右の映像を、どのように表示して融合視（立体視）するべきかの問題は未だ解明されていない。
【００８１】
また、上述のハイパーステレオカメラとは反対に、至近距離の被写体の撮影においては人の瞳間隔に等しい間隔の光軸間距離であっても視差が過大になり立体視において左右の映像を融合視することが困難になる。この至近距離撮影用として、撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも狭い間隔に設定したマクロステレオカメラが知られているが、マクロステレオカメラにおいても左右の映像をどのようにして融合視したら良いかの問題は未だ十分に解明されていない。
【００８２】
図６の実線の表記は本発明の請求項４記載の立体映像撮像装置の一実施例で、破線で表しているのは、光軸間距離ＤLを人の瞳間隔Ｂと等しい間隔の状態のＤL＝Ｂに設定した本願の図２(ｂ)と同一条件のもので、説明の都合上この状態をモード０と呼称する（図示記号ｍ0）。図２（ｂ）においてカメラの中心延長上に位置する参照窓を、瞳間隔Ｂに等しいＤLの間隔に配置された二つの撮影レンズによる投影像Ｉrefの左右間隔は、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLよりも大きくなる。参照窓Ｗrefの設定距離をＬ0とし、左右の撮影レンズ光軸間距離をＤLとして、撮影レンズの焦点距離をｆとし、焦点調節量をΔｆとすれば、左右の投影像Ｉref の間隔（撮像素子の間隔ＤSに等しい）は、前記数式〔数４〕のＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）／ＬW）の式で計算される。なお、立体映像はパンフォーカス状態で撮影されるため上記数式のｆ＋Δｆ≒ｆとしても差し支えない。
【００８３】
上記数式からすれば、図６の破線で図示する撮像装置のモード０における撮像素子の間隔ＤSは、光軸間距離ＤLと参照窓の投影比ｆ/ＬWで決定される。即ち、撮像素子の間隔ＤSは光軸間距離ＤLよりも、ＤL×ｆ／ＬW（数式のＬWはモード０の状態のもの）の量だけ増加している。そして、図６に実線で図示する撮像装置のモード１の条件における撮像素子の間隔ＤSE は、単に撮像ユニット全体を平行移動していることから、ＤSE＝ＤL（ＤE／ＤL）＋ＤL×ｆ/ＬW（数式のＬWはモード０の状態のもの）の寸法で計算される。
【００８４】
上述の破線で表示のモード０の立体映像撮像装置の左右の撮像ユニットの光軸に対する撮像素子のオフセット値を、そのままの状態にして左右の撮像ユニット同士の光軸間距離を人の瞳間隔よりも拡張した(図示のＤE)状態をモード１(図示記号ｍ1)と呼称し、実線で表記している。図示例ではモード１の拡張された光軸間距離ＤEは、モード０の光軸間距離ＤLの３倍のＤE＝３ＤL に表記している。これは、理論的には３倍に留まらず例えば１０倍でも又は１０倍を超えても問題はないが紙面における作図上の都合で３倍のものを例示したまでである。
【００８５】
実線で表示のモード１の撮像ユニットは、破線で表示のモード０のユニットを、上述のとおり撮像素子のオフセット値をそのままの状態にして平行移動させ光軸間距離を図示のＤEまで拡張したものである。光軸間距離を拡張した場合でも、撮影レンズに対する撮像素子のオフセット値は変えていないので撮影レンズの主点と撮像素子の両端とを結ぶ線の角度は変化せず、モード０の破線と、モード１の実線とでは各々の線同士が互いに平行になる。従って、図示の如くモード１においては参照窓Ｗref（ｍ1）の幅ＷW（ｍ1）及び距離Ｌ0(ｍ1）は自動的に生成され、且つモード０の場合に対して比例して増大する。
【００８６】
このモード１の状態で撮影した立体映像を図１に図示の参照ディメンション表示画面の大型立体ＴＶに表示すれば、図２(ｂ)の撮像素子の幅ＷSは、図２(ａ)においてディスプレイＤ上にＷDの幅に表示される。よって、モード１の参照窓Ｗref（ｍ1）の幅ＷW（ｍ1）は、モード０のものに対し光軸間距離の倍数の ＤE/ＤL（図６の図示例では３倍）に拡幅されているが、表示画面上ではモード０における幅に戻されて見えることになり、この場合、参照窓Ｗrefの位置もモード０の位置(図１の大型立体テレビ)に見える。また、光軸間距離を拡張(図示例では３倍)しているので無限遠の被写体の相応点も比例した間隔(３倍)で撮影されているが、表示側において常に図１に図示の状態で表示され、撮影側の光軸間距離如何に拘らず無限遠像の相応点は人の瞳間隔で表示される。従って、撮像ユニットの間隔をモード０の状態からモード１の状態に変化させても観察者は、無限遠像を常に平行に見ることになるので無限遠の被写体は無限遠に見え、近距離像はモード１の参照窓Ｗref（ｍ1）の位置Ｌ0(ｍ1)をモード０の参照窓の位置Ｌ0(ｍ0)に見ることになるので、近景（比較的）をさらに近くに見る（図示例では７，５メートル(ｍ1)を２，５メートル（ｍ0）に見る）ことになるので被写体の遠近点の相対距離が大きい場合と同等に表示され遠近感は増大するが立体視に支障はなく左右の映像を容易に融合視できる。
【００８７】
また、上述のハイパーステレオカメラの場合とは反対に、人の瞳間隔に設定された光軸間距離であっても至近距離の被写体に対して光軸間距離が過大になる。これは、被写体に非常に接近して撮影しなければならない場合、非常に障害になる。何故ならば、対物距離が非常に近い近接撮影の場合、左右のレンズが対称物の全く異なる部分を撮影していることになる。よって、このような場合立体視において左右の映像を融合視することが不可能になる。特に立体内視鏡においてこのような問題は屡提起されている。
【００８８】
図７は、上記問題に対処するための本願発明の請求項５記載の一実施例で、破線で図示しているのは前記モード０の状態で、モード０の光軸間距離ＤLを撮像ユニットの間隔を接近させて、光軸間距離を図示のＤRまで縮小した状態の実線表記された図をモード２と呼称する。図示例では、モード２において光軸間距離ＤRはモード０の光軸間距離ＤLの１/３のＤR＝ＤL/３の関係に表示している。
この場合もモード１に拡大した場合と同様（反対）に全てが比例縮小されて、参照窓は図示の実線で表記の参照窓 Ｗref(ｍ2）の位置（図示のＬ0（ｍ2））に自動生成される。そして、モード１の場合と同様に撮像素子で捉えた映像を図１に図示の大型立体テレビ（参照ディメンション表示画面）に映せば、図５に図示の実線で表すモード２の参照窓Ｗref（ｍ2）は、破線で表すモード０の照窓Ｗref（ｍ0）の位置及び大きさに見える。
【００８９】
以上は、遠距離撮影の場合、光軸間距離を拡張して立体感(遠近感)を強調し(図６)、又は近接撮影において、光軸間距離を縮小して左右の視野の融合を容易にすることを図ったもの(図７)であるが、図６の図示において、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)の位置と、モード０の参照窓Ｗref(ｍ0)の位置に夫々同じ大きさの物体を置いて撮影したとすれば、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)の位置に置いた物体は、モード０の場合と比較して撮像素子上の投影像の大きさは１/３の大きさになり、遠近感は強調されているものの撮影可能な最短距離即ち参照窓Ｗref（ｍ1）の距離が遠くなり、場合によっては被写体の形状(例えば人の顔等)が認識不能となる。それでも、このような用途もある。それは、例えば大都会の上空から都会の光景を空撮する場合等で、ある程度の範囲(景色の幅)を視界に入れたい場合である。しかし、その反面、遠くの物体を拡大視したいという要求もある。このような場合、単に撮影レンズの焦点距離を伸長(撮影レンズを交換するか、又はズームレンズを用いズームアップをする)させればよく、図８に図示するように、モード１の状態で撮影レンズの焦点距離を伸長させた場合、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)は図示のＷref（ｍ10）の位置に生成され、この参照窓Ｗref（ｍ10）が観賞時にはモード０の参照窓Ｗref（ｍ0）の位置に見える。この場合、遠くに位置する窓を同じ大きさで近くに持ってくるために遠近感とともに被写体像も拡大して見える。上述の如く撮影レンズの光軸間距離を拡張して、さらに撮影レンズの焦点距離も変更した場合に生成される参照窓の距離は、光軸間距離の倍率×撮影レンズの倍率であり、図８に図示例の如く光軸間距離を瞳間隔の３倍に拡張した立体撮像装置に、焦点距離がモード０のときの３倍の撮影レンズを取り付けた場合の参照窓Ｗref（ｍ10）は、９倍の距離（２，５×９＝２２，５メートル）に生成される。
【００９０】
なお、図６及び図８に図示にて説明の如く、“参照窓”の生成距離は光軸間距離を増大させても、または、撮影レンズの焦点距離を伸長させても設定距離は比例して増大する。そのため、焦点距離の長い撮影レンズを使用してもその分、遠い位置から撮影しなければならず充分な大きさの像が得られない場合もある。よって、撮影の目的に応じて、立体感を強調したい場合には光軸間距離を増大し、大きな拡大像が必要な場合には光軸間距離をあまり大きくとらず撮影レンズの焦点距離を優先的に伸長(長焦点距離の撮影レンズに交換するか、又は、ズーム比を調節する)して撮影すべきである。
【００９１】
図９は上述の場合とは反対に、至近距離の物体を撮影する図７のモード２の状態の撮像装置でもさらに近付いて撮影しなければならないこともある。これは、物理的に被写体距離を大きくとれないためである(例えば、内視鏡は典型的な例である)このような場合には図示のようにモード２で設定した撮影レンズの焦点距離を、より短いものに交換すれば被撮影物体により接近できる。この場合も図９に図示の参照窓Ｗref(ｍ20)の生成位置は光軸間距離の倍率に焦点距離の倍率を乗ずればよく、例えば、図９において光軸間距離ＤRを瞳間隔の１/３に設定し、撮影レンズの焦点距離ｆをモード０の場合の１/３のものに交換すれば図７に図示のモード２の参照窓Ｗref（Ｐ2）が、図９に図示のポジション２の参照窓Ｗref（ｍ20）の位置に生成され、その場合の参照窓の距離は１/９の距離（２，５×１/９＝０，２７８メートル）に生成される。この、図９に図示のＬW（ｍ20）の位置に生成された参照窓Ｗref（ｍ20）が観賞時にはモード０の参照窓Ｗref(ｍ0)の位置に見える。この場合、極近距離に位置する窓を同じ大きさでモード０の参照窓の位置に戻して見るために、立体視における遠近感は自然になり融合視に無理が生じない。
【００９２】
なお、立体内視鏡等は、腸管等の内壁を観察するため撮影距離は至極近距離になり、また、装置自体超小型なものが要求されるため必然的に光軸間距離を極短距離に設定する必要がある。そのために、左右の撮影レンズの口径及び焦点距離も非常に小さなものが求められる。それに従って撮像素子も小さなものが求められる。ユニット間隔を極めて小さなものにすれば、左右の撮像素子同士が干渉するたに（ぶつかり合う）左右のユニットを一体構造としたほうがよい。また、このような場合、図２(ｂ)の撮影レンズの焦点距離ｆを極めて短く設定しておくことである（モード０において）。図２(ｂ)において図示の視角αを一定とすれば撮影レンズの焦点距離を短くした場合、撮像素子の幅ＷSも小さくできるため装置全体を小型化できる。
【００９３】
その上で、更に光軸間距離を、例えば１/１０に縮小し、撮影レンズの焦点距離を１/１０に縮小したとすればモード０の参照窓の距離ＬW＝２５００ｍｍはモード２において１/１００に縮小され、ＬW＝２５００/１００＝２５ｍｍの位置に設定される。以上のように本発明の請求項５記載の内容は立体内視鏡等の超小型立体カメラにも応用できる。
【００９４】
本発明の概念は、立体映像撮像装置として、遠景の撮影から近接撮影までの広範囲に応用できることは、前述のとおりであるが、最近のＴＶカメラ（モノラル）は撮影レンズを交換する方式よりもズームレンズの方が多用されている。これは動画撮影においてはレンズを交換している間は撮影に対処できないからと、撮影中に連続的にズームアップする手法を使うことが主な理由であるが、立体映像撮像装置においても同様な要求がある。この要求は前述の光軸間距離を拡張したモード１の立体撮像装置及び光軸間距離を縮小したモード２の立体撮像装置において説明したとおり左右の撮像ユニットの間隔を変更して光軸間距離を如何なる間隔に変化させても撮影レンズの光軸に対しる撮像素子の位置（オフセット値）を変更せずに済むのでズームレンズを取り付けた左右の撮像ユニットをガイドウェイ上に設置し、左右の撮像ユニットの間隔をサーボモータにより駆動し、ズームレンズの倍率をポテンションメータ、エンコーダ、等の位置検出器のよって検出し、その検出値によって該サーボモータを駆動位置決めすればズームレンズの倍率を調節するのみで左右のユニット間隔は自動的に設定される（請求項６）。
【００９５】
なお、ズーム比（焦点距離の設定値の比）に対する光軸間距離の設定値は、モード０の状態の光軸間距離ＤLに対し、ズーム比に比例した値に設定するのも一方法であるが、この設定値は限定するべきではなくズーム比と光軸間距離は連動を外して別々に調整(自動/手動の切り替え)するように構成してもよい。
【００９６】
図１０は、本発明の立体映像装置のモード１、モード２ モード１０及びモード２０の構成図である。撮像装置１００は、左右夫々の撮像ユニット１０５を搭載する左右二つのスライダ１０２がガイドウェイ１０１上に滑合状態で取り付けられている。該左右のスライダ１０２夫々にはラック１０６が連結され左右のラック夫々は、中央部に設けたピニオン１０７に対称的に噛み合っている。よって、ピニオン１０７を手動又はサーボモータで回せば、左右の撮像ユニット１０５は、互いに平行状態の姿勢を維持し、ガイドウェイ上を対向的に移動し、その間隔が自由に調節される。
【００９７】
左右の撮像ユニットを拡張したモード１及びモード１０の場合は問題が無いが、光軸間距離を縮小したモード２及びモード２０の場合には、左右の撮像ユニット同士が機械的に干渉し光軸間距離を小さく設定することが難しくなる。よって、図１０の如く撮像ユニットの外函に対し撮影レンズを偏心させた構造にすることにより光軸間距離を縮小する場合、比較的有利になる。しかし、左右用別々なユニットを作るには製造面で困難であるので、図示のスライダ１０２と当接する撮像ユニット１０５の据え付け面を該撮像ユニットの上下の対称位置に設け、取り付け時に１８０°反転して使用すればよい。この場合の問題点は、撮像素子の上下も反転してしまうことである。ディジタルカメラを光軸を中心にして回転させてもモニタ像は回転しない（常に正立像状態で表示されている）ように見えるが、これは、モニタ自体も撮影レンズの光軸中心に回転されるためであり、外部に送出される映像データはカメラの姿勢に影響されるので注意を要するが１８０°の切り替えは一見、出力側のみで反転可能に思われるが、撮像素子の読み出し方向が上下左右対称的に反転してしまうので、左右の映像に同時性が無くなってしまうため使用できない。そのため、左右のユニットを対称的に取り付けた状態において左右の撮像素子の読み出し方向を左右平行に行うように切り替えておく必要がある。
【００９８】
立体映像撮像装置の左右の撮像ユニット夫々にズームレンズを取り付けて、そのズーム比の調節に応じて左右のユニットを連動調節することは上述のとおりであるが、ズームレンズは単焦点レンズに比して外形が必然的に大きくなる。そのため、場合によっては左右の撮影レンズ同士が、ぶつかり合って光軸間距離を撮影の要求値まで小さくできないこともある。従って、近接撮影のみ外形の小さいレンズを取り付けた別のマクロ撮影専用ステレオカメラを用意した方が良い場合もある。
【００９９】
上述のように左右の撮像ユニットの間隔を自由に調節しても観賞時に立体感が変化するのみで左右の映像フレームが二重に見えたりせず、また、遠近互いの映像を融合視できないという問題も生じない。しかし、立体映像は撮影時にどのような場合であっても参照窓Ｗrefの手前に被写体が写ってはならないという問題がある。モード１の状態において参照窓Ｗref (ｍ1)の距離Ｌ0(ｍ1）は光軸間距離調節に応じて著しく変化する。また、モード２において参照窓の生成距離の変化量の絶対値そのものはモード１の状態よりも小さな値となるがモード２のような近距離においての値は変化率では小さくはない。よって、撮影時に参照窓の設定距離を推定し、設定値に対し被写体距離を目測等で撮影する方法では推測できないという問題が生ずる。この問題は図１１に図示の如く立体ビューファインダ(モニタ)１１１の左右の表示画面の左右同一位置に縦線を主体とする左右同一の視準パターンＣＰR及びＣＰLをソフトウェアによって左右の映像に重ねて表示すれば、撮像装置の光軸間距離を如何なる間隔に調節した場合でも常に参照窓の位置にパターンを見ることになり、撮影時の距離感を掴むことができる。
【０１００】
また、立体映像は、遠近の全被写体がはっきり見えるようにパンフォーカス状態に撮影すべきことは前述したとおりであるが、パンフォーカス状態にするために絞りを小さな口径に絞り込むと、光量が不足する。特に動画の場合、一枚の画像当たりの露出時間が一定に制限されているので暗い環境で不利になる。動きの速い被写体もまた同様である。しかし、本発明の立体映像撮像装置において、被写体は常に参照窓を越えて向こう側に見る状態で撮影しなければならない。このことは、焦点調節にとっては有利である。何故ならば、焦点は常に参照窓の向こう側に調節しておけばよいからである。
【０１０１】
図２（ｂ）に図示(モード０)において、参照窓Ｗrefの幅ＷW を１８００ｍｍとし、撮影レンズの焦点距離をｆ＝２５ｍｍとすれば、焦点距離ｆは撮影レンズの主点から参照窓までの距離（図示のＬW）の２５００ｍｍの１/１００になるので１/１００に縮小投影される。よって、参照窓幅ＷW＝１８００ｍｍは、撮像素子上で１/１００に縮小され１８ｍｍの幅に映る。しかし、実際には撮影レンズの主点から撮像素子の表面までの距離は図示の如く焦点調節によるΔfの量だけ長くなる。そこで、この場合のΔｆの値を検証すれば、Δｆ＝ｆ2/（ＬW−ｆ）＝２５2/（２５００−２５）＝０,２５２５≒０，２５ｍｍで、実際の投影比は、（Δｆ＋ｆ）/ＬW＝（０，２５＋２５）/２５００＝１/９９になるが無視できる値である。
【０１０２】
次に、モード１０の状態において、例えば、ズームレンズを使用し、撮影レンズの焦点距離を前記のｆ＝２５ｍｍの５倍のｆ＝２５×５＝１２５ｍｍに設定し、光軸間距離を連動させて５倍に拡張した場合には前述のとおり、参照窓の設定距離ＬW（ｍ10）は、ＬW（ｍ10）＝２５００×５×５＝６２５００ｍｍ（６２，５メートル）に設定される。この場合に参照窓に焦点を合わせた状態の焦点調節量Δfは、
Δｆ＝ｆ2/（Ｌ0−ｆ）＝１２５2/（６２５００−１２５）＝０,２５０５０≒０，２５ｍｍになる。
【０１０３】
上述のモード１０とは反対に光軸間距離を瞳間隔よりも縮小したモード２０で計算すれば、例えば、撮影レンズの焦点距離をモード０の場合の１/５のｆ＝２５/５＝５ｍｍとして光軸間距離を１/５に設定すれば参照窓の設定距離ＬW（ｍ20）は（１/５）2＝１/２５の距離のLW (ｍ20)＝２５００/２５＝１００mmに設定され、この場合、参照窓に焦点を調節すれば、焦点調節量Δｆは Δｆ＝ｆ2/（ＬW−ｆ）＝５2/（１００−５）＝０，２６３２≒０，２６mmとなる。
【０１０４】
このように、モード２０側においてΔｆの量は増加するが、その差は極微量である。また、約０，２５mmは撮影レンズの焦点深度内に入るのでΔｆ＝０としても差し支えないが、例えば、参照窓の位置に厳密に焦点を合わせようとすれば、撮影レンズをｆ値よりも０，２５mm前進（被写体方向に）させて固定すればよい。従って、ズームレンズを取り付けて焦点距離と、光軸間距離とをモード０の状態に対し互いに等倍となる状態に連動させる場合にはレンズの焦点調節によるΔｆ値は０〜０，２５ｍｍの間に固定したフィックスドフォーカス状態にロックしておくのが最善の方法である。
【０１０５】
図１２は本発明の立体モニタの他の実施形態で、この図１２の立体モニタ１２０を図１０に図示の立体映像撮像装置１００に搭載するか、又は別置してワイヤで連結するか無線で連結すればよい。図１２に図示の如く立体モニタ１２０のディスプレイ１２１上に図１４に図示の左右の視準パターンＣＰR及びＣＰLをソフトウェアによって左右用映像夫々に重ねて表示すれば前述の図１１で説明のモニタ１１１と同一の視認効果を得ることができる。この立体モニタ１２０のディスプレイ１２１と視野分離用メガネ１３０を保持するレンズボード１２２とはケーシング１２３で固定されている。ディスプレイ１２１は例えばＬＣＤで、左右用の映像を図示のディスプレイの幅ＷD上のＰL部分に左用映像を、ＰR部分に右用映像を交互に時分割表示し、視野分離用メガネ１３０を同期させて左右の視野を分離して立体視する。視野は、ケーシング１２３で覆われて外光が遮光されるので屋外の明るい環境下でも立体モニタの像を鮮明に観察できる。また、ディスプレイに対し視野分離用メガネを固定しているので、観察者が頭を傾けた場合であってもクロストークの恐れはない。
【０１０６】
立体モニタのディスプレイは、図３において説明の如く大きくても、または小さくても表示の仕方及び視距離によって参照ディメンション表示画面と同等に観ることができるが、携行性を考慮した場合、ディスプレイサイズは小さいほうが望ましい。ディスプレイサイズが小さい場合、正視（裸眼で明視の距離に焦点が合っている）の人であっても図１３に図示の視度補正レンズ（プラスジオプター）が必要で、また、視度補正レンズ１３３を光軸方向に移動する（図示せず）ことによって、観察者の視度に合わせて調節できる。
【０１０７】
図１３は、前記図１２の立体モニタ１２０の視野分離用メガネ１３０の構成図で、その主体は、偏光板１３２と液晶板１３１とで構成されている。図１２の立体モニタ１３０のディスプレイ１２１がＬＣＤであれば表示光は偏光であり、表示光の振幅方向に対して図１３に図示の偏光板１３２を直交方向に配置(左右共に)すれば表示光は遮光され、視野閉状態になる。そして、図示の偏光板１３２の前方に液晶板１３１を配置すれば、ＬＣＤの表示光は９０°または２７０°旋光されて視野開状態になる。この状態で液晶板１３１に電圧を印加すれば、ねじれていた液晶が直線状に緊張されて液晶板１３１によって旋光されずにそのままの状態で透過するので偏光板１３２によって遮光され視野は閉となる。図１２に図示するディスプレイ１２１の表示に同期して図１３０に図示の液晶板１３１に電圧を印加することによって左右の視野を分離し、立体視する。なお、上述の説明において、図１３に図示の液晶板１３１に電圧を印加した場合、視野閉状態になるが、偏光板１３２の方向を図１２に図示のディスプレイ(ＬＣＤ)１２１の表面の偏光板と同一方向に配設すれば、液晶板に電圧を印加した場合に視野開状態になる。
【０１０８】
なお、ディスプレイに有機ＥＬ等の非偏光のものを使用する場合、図１３の液晶板１３１の前面に更にもう一枚の偏光板を追加した所謂シャッタメガネを使用すれば同等に作動する。また、商用周波数で点灯する放電灯をシャッタメガネで見る場合、フリッカを生ずるが図１２の立体モニタ１２０においては、外光は遮断され視野分離用メガネ１３０を通して見る光線はディスプレイの光線のみであるので視野分離用メガネ１３０がシャッタメガネであってもフリッカは発生しない。
【０１０９】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改編されたものにも及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現することができる。また、立体映像の撮影において、撮影条件によっては、遠近感に過不足を感ずる場合があるが、いかなる条件であっても、撮像ユニットの間隔を調節して立体視に最適な立体映像データを取得するもので、特に立体映画、立体テレビ等の撮影に好適、且つ不可欠である。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｗref 参照窓
ＷW 参照窓の幅
Ｏ∞ 無限遠物体
Φ 光軸
ＤL 光軸間距離
Ｉref 撮像素子上に投影される参照窓の像
Ｓ 撮像素子
F 焦点距離
Δｆ 焦点調節量
α 視野角
ＷS 撮像素子の幅
ＤS 撮像素子の間隔
Ｄ ディスプレイ
ＷD ディスプレイの幅
Ｅref 相等参照窓
Ｂ 人の瞳間隔
ＥL 左眼
ＥR 右眼
Ｄ0 参照ディメンションデスプレイ
Ｄ1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイ
Ｄ2 左右並置表示範囲のディスプレイ
ＷP0 参照ディメンションデスプレイの幅
ＷP1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの幅
ＷP2 左右並置表示範囲のディスプレイの幅
ＤP1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの間隔
ＤP2 左右並置表示範囲のディスプレイの間隔
ＬX 左右並置表示範囲とオーバーラップ表示範囲との境界線(原理上の)
ＬW 参照窓の距離
Ｌ0 参照ディメンション表示画面の距離
Ｌ1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの距離
Ｌ2 並置表示範囲のディスプレイの距離
Ｗref´ 広角レンズを取り付けた場合の左右の撮影視野の合致点
Ｗref″ 長焦点レンズを取り付けた場合の左右の撮影視野の合致点
ｍ0 モード０
ｍ1 モード１
ｍ10 モード１０
ｍ2 モード２
ｍ20 モード２０
ＤE 瞳間隔よりも広い間隔に拡張した光軸間距離
ＤSE 光軸間距離をＤEに設定した場合の撮像素子の間隔
ＤR 瞳間隔よりも狭い間隔に縮小した光軸間距離
ＤSR 光軸間距離をＤRに設定した場合の撮像素子の間隔
１００ 立体映像撮像装置
１０１ ガイドウェイ
１０２ スライダ
１０３ 撮像素子
１０４ 撮影レンズ
１０５ 撮像ユニット
１０６ ラック
１０７ ピにオン
１１０ 参照窓
１１１ ステレオテレビカメラの立体モニタ
１１２ ステレオテレビカメラ
１１３ 立体映像観賞用メガネ
１１４ カメラマン
１２０ 立体モニタ
１２１ ディスプレイ
１２２ レンズボード
１２３ ケーシング
１３０ 視野分離用メガネ
ＰL 表示画面（左）
ＰR 表示画面（右）
１３１ 液晶板
１３２ 偏光板
１３３ 視度補正レンズ
ＣＰ 視準パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像撮像装置に関するものであり、特に、立体映像表示装置の機種が異なっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現することが可能な立体映像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、二眼立体視方式の電子立体映像撮像表示システムが提案及び展示、販売されている。また、一部では立体テレビ放送が既に開始されたようである。
【０００３】
これら従来の電子立体映像撮像−表示システムは機種毎に異なるシステムを混在使用するためには表示側において画像をシフトしたりして調節する必要が生じる(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
また、最近、電子立体写真分野においてもマイナーなハイパーステレオカメラまでも電子化が試みられ、被写体距離に応じて撮影時に左右のユニット間隔を調整して、最適な立体映像を得ようとする提案がされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、上述の“ハイパーステレオカメラ”とは反対に光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定した、近接被写体を撮影するためのマクロステレオカメラも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２７５２０７号公報
【特許文献２】特開平５−１９７０４５号公報
【特許文献３】特表２００９−０４７８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術を含む従来の方法による調整方法は不完全なものであり汎用的実施は困難である。
【０００８】
特許文献２には、撮影レンズの焦点距離に応じて撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも拡張したステレオカメラの技術が記載されている。しかし、該特許文献２には被写体距離に対する撮影レンズの光軸間距離、及び撮影レンズの焦点距離に対する光軸間距離等の関係が図示されているが撮影レンズと撮像素子との相対的配置関係が記載されていず、“撮像装置”がどのように構成されているかも不明である。また、撮影時にビューファインダ等で被写体像をどのように視認して撮影するのかの問題にも一切触れられていない。
【０００９】
特許文献３には、撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定して近接撮影に適合できるステレオカメラが記載されている。しかし、特許文献３に記載されているのは専ら、光軸間隔を小さくするためのメカニズムに関する事項のみであり、立体視において最適状態の立体映像データを取得するための光学的解説は一切記載されていない。
【００１０】
そこで、立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現可能にする必要がある。また、同時に全ての映像を立体化するためには、テレビ、映画等(従来のモノラル)で行われている撮影技法(例えば、望遠レンズによる撮影技法やマクロ撮影等)にも適応可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔と等しい間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定して、該参照窓が、左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置し、左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、撮像ユニット、例えばステレオカメラに於いて参照窓を設定することにより、送出画像データはスケール化(尺度を持つ)され、標準立体映像データとして送出される。よって、上記撮像ユニット、即ちステレオカメラを単独に使用しても再生側の機器において撮影像の距離やサイズを正確に再現することが可能となり、機器の種類及びサイズを超えて標準立体映像データとして撮影データを共用化することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも狭い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、被写体距離が小さい近接撮影においても参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとしたとき、これらＬW、ＤL等との関係において左右の撮像素子の間隔ＤSの値が具体的に求められる。そして、このような間隔ＤSに設定された左右の撮像素子Ｓ上に参照窓Ｗrefが左右夫々の撮影レンズによって縮小投影されて結像され、標準立体映像データとして送出される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも広い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置を提供する。
【００１６】
通常、遠い距離の被写体を撮影する場合において、遠近感が不足することとなるが、この構成によればレンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂの状態に設定してあるので、遠距離被写体の遠近感を強調して撮影することが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で、且つ、人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置を基準（モード０）として、左右の撮像ユニット同士の間隔を離間させ光軸間距離を人の瞳間隔よりも大な任意位置に調節する立体映像撮像装置(モード１)を提供する。
【００１８】
この構成によれば、左右夫々の撮像ユニットは、左右の撮像素子の間隔を、左右の撮影レンズの光軸間距離よりも僅かに一定の間隔で大きい寸法に設定（即ち、撮像ユニット自体はモード0の状態)したままで、左右のユニット同士の間隔を離間させ光軸間距離を瞳間隔よりも拡張した任意位置に設定（モード１）すれば、参照窓は、自ずと光軸間距離に比例して設定され、光軸間距離が基準位置（モード０）であるときよりも遠い距離に設定される。
【００１９】
請求項５記載の発明は、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で、且つ、人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するように構成した立体映像撮像装置を基準(モード０)として、左右の撮像ユニット同士の間隔をより接近させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さい任意位置に調節する立体映像撮像装置（モード２）を提供する。
【００２０】
この構成によれば、左右夫々の撮像ユニットは、左右の撮像素子の間隔を、左右の撮影レンズの光軸間距離よりも一定の間隔の大きい寸法に設定(即ち、撮像ユニット自体はモード０の状態)したままで、左右のユニット同士の間隔を接近させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定（モード２）すれば参照窓は自ずと比例関係で設定され、光軸間距離が基準位置（モード０）であるときよりも近距離に設定される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、左右一対の撮像ユニットからなる立体撮像装置夫々にズームレンズを取り付け、該ズームレンズの光軸が互いに平行状態で且つ、撮像ユニット間隔を可変構造として、該ズームレンズのズーム比の調整値をポテンションメータ、エンコーダその他の位置検出器によって検出し、該調整値に応じてサーボモータによって左右のユニット間隔を自動調整する立体映像撮像装置を提供する。
【００２２】
この構成によればズーム比を調節すれば、左右のユニット間隔が自動的に調節され通常のモノラルカメラと同等の操作感覚で使用できる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、左右の撮影レンズの焦点調節距離を参照窓以遠の距離に固定した前記請求項６記載の立体映像撮像装置を提供する。
【００２４】
この構成によれば、焦点調節が不要となり撮影レンズの焦点位置を固定化(カメラに対する撮影レンズの光軸方向の位置関係を一定位置に固定)できる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの据え付け基準面を本体の上下夫々の位置に設けた上下対称構造とする前記請求項４，５，６記載の立体映像撮像装置を提供する。
【００２６】
この構成によれば、左右のユニットの何れか片方のみ生産して、他の一方は上下反転して使用すればよく、製造費用を安くすることができる。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６記載の発明において、前記参照窓の投影像幅よりも大きい幅の前記撮像素子を用い前記参照窓の投影像幅相等の左右用立体映像データを選択読み出して標準立体映像データとして送出するようにした立体映像撮像装置を提供する。
【００２８】
この構成によれば、撮像素子の幅は実際には参照窓の投影像幅よりも大きめのものが使用され、読み出し時に読み出し範囲を設定することで確実な標準立体映像データの送出が行われる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜６記載の発明に加えて更に、立体モニタを立体撮像装置上に設置するか、または立体撮像装置に無線または有線によって接続された立体モニタの表示画面上の左右用映像夫々の左右同一位置に、ソフトウェアによって左右同一の縦線を主体とする視準パターンを表示画像に重ねて表示（左右用の表示画面フレームを同一に重ねた場合、左右用の視準パターンが重なり一つのパターンに見える）し、視準パターン信号はモニタ表示のみとして立体映像データのみを送出するように構成した立体映像撮像装置を提供する。
【００３０】
この構成によれば、左右の撮影レンズの光軸間距離が人の瞳間隔よりも大きな間隔に設定されている場合でも、又は、小さく設定されている場合であっても、立体視野上で視準パターンを常に参照窓の設定位置に見ることができる。即ち、視準パターンによって参照窓の位置を視認でき常に最適な立体映像を撮影することができる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の発明は、撮像装置側で送出データが自動的にスケール化(尺度化)され、標準立体映像データとして送出されることで、表示装置で撮影像の距離やサイズを正確に再現することができて表示装置の機種が異なった場合であっても、該表示装置側において立体映像を無調節で忠実に再現することができるという利点がある。
【００３２】
請求項２記載の発明は、左右の撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも狭い間隔に設定し、参照窓の設定距離ＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤL等を基に左右の撮像素子の間隔ＤSを求め、この間隔ＤSに設定した左右の撮像素子から左右用の映像データを読み出すようにしたことで、近接撮影範囲においても的確な標準立体映像データを送出できるという利点がある。
【００３３】
請求項３記載の発明は、レンズディスタンス(光軸間距離)ＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂと設定することによって、遠距離被写体の遠近感を強調して撮影することを可能とするものである。これは一般的に遠い被写体を撮影する場合においては遠近感が不足する（一般に通常、人が遠くを見る場合、遠近感が不足する。これは双眼鏡で拡大視する時も同様である）が、光軸間距離を瞳間隔よりも大きく設定することによって遠景を撮影する場合においても遠近感を強調した立体映像を取得できるという効果がある。
【００３４】
請求項４記載の発明は、遠近感の乏しい遠景の撮影において遠近感を強調して撮影する場合に効果的で、その構成は単に左右の撮像ユニットの間隔を平行状態(撮像素子の中心と光軸とのオフセット値を一定状態のまま)にして離間させ、光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく設定するのみでよく、その場合の光軸間距離は任意の間隔でよく非常に簡素な構成でありながら光学的、視覚的問題を完全に解決している。
【００３５】
請求項５記載の発明は、近接撮影において効果的で、近接撮影時にも、左右の視野(映像)の融合状態が良好な立体映像データを取得でき、その構成は単に左右の撮像ユニットの間隔を平行状態(撮像素子の中心と光軸とのオフセット値を一定状態のまま)で接近させて、光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さい任意の間隔に設定するのみでよく、非常に簡素な構成でありながら光学的、視覚的問題を完全に解決している。
【００３６】
請求項６記載の発明は、ガイドウェイ上に互いに平行状態で、且つ、その間隔を調節可能状態に取り付けた左右夫々の撮像ユニットにズームレンズを取り付けて、該ズームレンズの倍率設定値をポテンションメータ、その他の位置検出器によって検出し、検出値に応じてサーボモータを駆動してユニット間隔を自動的に調節することで、ズームレンズの倍率を調節すれば撮影レンズの倍率調節位置（ズーム比）に応じた光軸距離が自動的に設定される。よって、撮影時の操作を非常に簡便なものにすることができる。
【００３７】
請求項７記載の発明は、上記請求項６記載の立体映像撮像装置において焦点調節距離を参照窓の設定距離以遠の距離に固定することであり、焦点調節を固定することで撮影時の操作性が向上するという効果がある。
【００３８】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの構造を上下対称とすることで、左右二種類のニットを用意せず左右同一ユニットを用い片方を上下反転して取り付ければよく製造費及び流通の費用を安くでき、また予備機を準備する場合にも、左右２種類を用意する必要がなく保守管理が容易になるという利点を有する。
【００３９】
請求項９記載の発明は、請求項１〜６記載の発明の効果に加え更に大きめの幅の撮像素子を使用し、読み出し時に読み出し範囲を設定するようにしたことで、機器の設計の自由度が増すと共に、製造がより容易で且つ精度も向上するという効果がある。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜６記載の発明の効果に加えて、更に立体視の状態の視認性が著しく向上し、撮影時において、表示側で立体テレビを観ている視聴者と同一立体感の下で視認して撮影できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
図は本発明の実施例に係る立体映像撮像装置を示すものである。
【図１】本実施例に関連する技術的事項に係る立体視の概念図。
【図２】図１の参照ディメンション表示画面（図示の大型立体ＴＶ）と標準立体映像データを送出るステレオカメラとの関係図であり、（ａ）は参照ディメンション表示画面を示す図、（ｂ）はステレオカメラを示す図。
【図３】図１の詳細説明図。
【図４】図２(ｂ)のステレオカメラに広角撮影レンズを取り付けた場合の説明図。
【図５】図２(ｂ)のステレオカメラに長焦点撮影レンズを取り付けた場合の説明図。
【図６】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きな寸法に設定した場合（モード１）の解説図。
【図７】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さな寸法に設定した場合（モード２）の解説図。
【図８】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きな寸法に設定(図６)し、更に長焦点距離の撮影レンズ(望遠レンズ)を取り付けた場合(モード１０)の解説図。
【図９】立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さな寸法に設定(図７)し、更に短焦点距離の撮影レンズ(広角レンズ)を取り付けた場合(モード２０)の解説図。
【図１０】本発明の立体映像撮像装置の一実施例。
【図１１】立体モニタを備えたテレビカメラの一実施形態。
【図１２】立体モニタの他の実施形態。
【図１３】図１２立体モニタの視野分離用メガネ及び視度補正用メガネの断面図。
【図１４】図１１及び図１２の立体モニタに表示するパターンの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明は、立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現可能にするという目的を達成するために、撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔に設置し、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓が左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置して左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにして実現した。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。本発明の実施例に係る立体映像撮像装置の特徴は、ステレオカメラの撮像素子の大きさ、及び立体表示装置の表示範囲及び画面サイズが異なる場合であっても立体映像データを共用可能にしたことであり、あらゆる立体映像の距離感及び寸法を共通に認識するためには撮影時に参照窓を設定することである。そして、この参照窓を視野フレーム(左右の画像フレーム)として撮影し、表示に必要な標準立体映像データとして送出する。そして、表示側において標準立体映像データを撮影側の参照窓と等価の参照ディメンションの画面に表示することによって忠実な立体感を再現することができる。
【００４４】
例えば、図２の（ａ）、（ｂ）において参照窓Ｗrefの幅をＷW 、撮像素子Ｓに投影される参照窓内の像Ｉrefの幅（撮像素子の幅）をＷS 、参照ディメンションの表示画面幅Ｅrefの幅をＷDとすれば、
撮影倍率ｒは、ｒ＝ＷS/ＷW 、表示倍率Ｒは、Ｒ＝ＷD/ＷS として、ｒ×Ｒ＝１とすることである。 上記数式によれば撮像素子Ｓの幅ＷSの大きさに拘らずステレオカメラの送出画像データを標準立体映像データ化することは容易であると理解されるものである。
【００４５】
図１は、立体視の概念図である。図示の大型立体ＴＶ(ディスプレイ幅１８００mm)を参照ディメンション表示画面のテレビとすれば、各々のサイズの表示画面と、その配置は図示の関係になる。
【００４６】
図３は、図１の寸法及び配置関係をより詳細に表したものであるが、図３は実際の寸法比率に対し、観察者の位置に近付くに従って大きくなる寸法比率で表している。これは、作図上の混雑を回避するためのものである。
【００４７】
図３に於いて観察者の眼から、図示の左右並置表示範囲とオーバーラップ表示範囲との境界線までの距離ＬXは、
【００４８】
【数１】
の関係となり、Ｌ0＝２５００mm、ＷP0＝１８００mm とすれば、瞳間隔寸法（左右の眼の間隔）がＢ＝５８mmのとき、ＬX＝２５００/（１+１８００/５８）＝７８．０４mm となり、瞳間隔寸法がＢ＝７２mmのときは、ＬX＝２５００/（１+１８００/７２）＝９６．１５mmとなる。
【００４９】
左右並置表示範囲では左右の視野を仕切るための隔壁が必要で、実際の鑑賞距離は7５mm位が略限度である。また、７５mmは明視の距離に比べて非常に近くなるために視度調節用のルーペが必要で、ルーペは視距離よりも僅かに大きい焦点距離のものが程よいため、この場合使用するルーペの焦点距離は約８０mmが適当である。また、瞳間隔(ステレオベース)Ｂは観察者個々において多少の差があるが鑑賞距離が大きい場合には(オーバーラップ表示範囲)無限遠像の相応点の左右の間隔と瞳間隔Ｂとの多少の差は無視しても良い。
そして、左右並置表示範囲において、瞳間隔Ｂとの差の余裕は少ないが視度調節レンズの間隔を調節することによってその差は緩和される。
【００５０】
立体映像(ステレオ写真)の左右の画面間隔、即ちピクチャーディスタンスは図３に図示の左右の瞳間隔Ｂと参照ディメンションのディスプレイＤ0までの距離Ｌ0とで次の関係となる。任意の距離ＬNに配置されたディスプレイＤNのピクチャーディスタンス ＤPNは、
【００５１】
【数２】
の値となる。
【００５２】
図３において夫々の画面幅ＷP1及びＷP2は鑑賞者の眼からの距離に比例するが左右夫々の眼に入る光線が参照ディメンションのディスプレイＤ0を挟む図示の視角αが同一のため、図３に図示の各々の見かけ上の画面幅は、
ＷP0＝ＷP1＝ＷP2の関係になり同じ大きさに見える。
【００５３】
上述のように、参照ディメンション表示画面のＴＶ（図１に図示の大型ＴＶ）に標準立体映像データを図１に図示の関係配置に表示することによって、左右用の画像を重ねて表示するオーバーラップ表示範囲から左右単独の表示面を有する左右並置表示範囲までの全ての表示範囲において共通のデータを使用することができる。この場合、図示の各々のディスプレイには標準立体映像データを左右夫々規定された条件に配置(位置及び幅)表示するのみでよい。
【００５４】
図２の(ａ)、（ｂ）は、図１に図示の関係配置の立体画像データを取得する手段のステレオカメラの解説図である。図２(a)は、図１の立体視の状態と全く同一の状態図で、図２(b)を、ステレオカメラとする場合の関係図である。今、図２(a)に図示の相等参照窓のディスプレイＥrefを図１の参照ディメンション表示画面のテレビ（図１に図示の大型立体ＴＶ）のディスプレイとし、図２(b）のステレオカメラに参照窓Ｗrefを設定し、カメラの左右の撮影レンズの間隔を瞳間隔寸法Ｂとすれば、図２(a)の相等参照窓のディスプレイＥref から観察者の左右夫々の眼ＥL及びＥRまでと、２(b)の幅ＷWの参照窓Ｗrefから左右夫々の撮影レンズＬL，ＬRまでは共役関係が成立する。よって、左右夫々の視野角α内に配置される撮像素子上の画像データは、人が実際に図１の参照ディメンション表示画面のテレビ（図示の大型立体ＴＶ）を観察する場合と等しくなる。また、視野角α内に配置される撮像素子のサイズ(幅)は撮像素子を配置する光軸方向の位置で決定される。
【００５５】
図２(b)において撮像素子の幅ＷSは、
【００５６】
【数３】
で計算される。また、左右の撮像素子の間隔(倒立像状態のピクチャーディスタンス)、即ち 図示のＤSは、左右の撮影レンズの光軸間距離（レンズディスタンス）をＤLとすれば、
【００５７】
【数４】
で計算され、ＤS＞ＤLの状態になる。立体映像は、遠景〜近景まで全体がはっきり見えるように焦点を調整すべきである。それには、撮影レンズのアパチャー（絞り）の口径を小さく設定してパンフォーカス状態で撮影すべきである。パンフォーカス状態で撮影する場合、上記ｆ+Δｆは、ｆ+Δｆ≒としても差し支えない。
【００５８】
撮像素子上に投影される像は倒立状態であり、正立させるために左右夫々の位置で１８０°回転すれば左右の画面間隔、即ちピクチャーディスタンス(表示側＝正立像状態)は人の瞳間隔Ｂよりも小さくなる。また、図２(ｂ)に図示の参照窓Ｗrefと、左右夫々の撮影レンズの主点を通り、参照窓Ｗrefの窓ＷWを挟む線で構成される二つの三角形(一部が重なり合う二つの三角形)と、左右夫々の撮影レンズの主点を通り左右夫々の撮像素子Ｓの両端を挟む線と撮像素子自身の面で構成される夫々二つの三角形とは、左右夫々の撮影レンズの主点を点対称として相似形になっている。また、左右のユニットは図示の中心線Oを対称線として左右対称であるため図の紙面の中心線Oを折り畳み線として折りたためば左右の光軸Φ(Ｌ)とΦ(Ｒ)とが一致して左右同士が重なり合う。従って、図２(ｂ)のステレオカメラによって撮影した立体映像を図１の参照ディメンション表示画面のＴＶ(図示の大型立体テレビ)の同一画面位置に時分割で交互に、又は偏光等で同時に重ねて映し、視野分離用メガネによって左右の眼夫々で左右用夫々の画面を見れば無限遠像の相応点は自ずと人の瞳間隔に表示される。よって、最適状態の立体映像を再現できる。なお、参照ディメンションの同一位置に映すためには特別な手立ては必要とせず、図２(ｂ)に図示の撮像素子Ｓ上の像を図２(a)のディスプレイ上において表示倍率を、ディスプレイＤの画面幅ＷDと撮像素子の幅ＷSとの単純比のＷD/ＷSの倍率で表示すればよい。
【００５９】
また、図１に図示の各々のサイズの左右夫々の画面幅は各々の表示装置の配置距離と参照ディメンション表示画面のＴＶまでの距離との比で決定される（図３においてＬ1/Lo＝ＷP1/ＷPO）従って、左右用夫々の表示画面幅は単純比であるので算出は容易である。
【００６０】
そして、図１に図示のとおり、立体映像は全ての範囲において無限遠の相応点を人の瞳間隔で表示するべきであるから、無限遠＝瞳間隔＝左右の撮影レンズの光軸間距離であり、ステレオカメラの左右の撮影レンズに入射する無限遠の相応点からの光線は互いに平行であるため撮像素子上に投影される無限遠像の相応点は光軸間距離に等しくなる。従って、如何なるディスプレイサイズであっても、左右の表示画面間において無限遠の相応点の間隔＝人の瞳間隔に設定するには、左右の夫々の撮像素子上における左右夫々の撮影レンズの光軸中心対応位置を表示画面上で左右の間隔が人の瞳間隔と等しくなる位置に設定するのみでよい。つまり、如何なる画面サイズの立体表示装置であってもステレオカメラの左右夫々の光軸を基準にして、再生画面の左右間において撮像ユニットの左右の光軸間隔相応間隔を人の瞳間隔に等しい寸法に表示することである。
【００６１】
しかし、上述の無限遠＝瞳間隔は理論的ではあるが、現実には人の瞳間隔は多様である（人種を問わず略一定であるが、幼児の瞳間隔は狭い）よって、立体映像表示装置において無限遠像の間隔を瞳間隔の最も狭い人に合わせて設定（最も狭い瞳間隔よりも僅かに狭く）設定するべきである。それは、通常、人が物体を見るとき、左右の眼の視線同士は互いに平行よりも開く状態では見ることはできない（絶対ではないが、容易ではない）。そのために、立体映像表示装置上に表示する無限遠像の間隔を瞳間隔の大きな人に合わせた（無限遠像の間隔を瞳間隔と等しい寸法に設定する）場合、瞳間隔の狭い人にとって見難いことになる。このような理由のため、自然な立体感を表すには、立体映像表示装置上の無限遠像の間隔を瞳間隔＝ステレオカメラの光軸間距離に等しく設定するのが理想的であるが、上述のとおり、理想的な設定が必ずしも万人に観易いとは限らない。従って、立体映像表示装置の左右の画面上で無限遠像の相応点の間隔をどのような寸法に設定するかは、例えば、このような立体映像を見せるのは何歳(幼児の)から対象とするかを検討して決定する必要がある。
【００６２】
また、二眼立体視する場合、無限遠と近景像とを融合視できるのは瞳間隔の約３０倍が略近点の限界値である。つまり、参照窓の設定距離の近距離方向の限界値は眼幅間隔の３０倍が限界値で、これよりも近い距離に設定した場合には遠距離像と近距離像との融合視が困難になる。一方、参照窓の設定距離の遠距離方向の限界値は人の瞳間隔の略５０倍である。一見、遠距離方向にはいくらでも大きく設定可能であると思われるが、参照窓よりも手前に映る被写体像 (一般的に飛び出す立体像と認知されている)を観た場合、左右の視野間において画像フレーム（参照窓）が合致せず二重にずれて見えることになり好ましくない。
【００６３】
人の瞳間隔を６５mmとすれば、瞳間隔の３０倍の距離は、６５×３０＝１９５０mmで、略２メートルが近点の限界値であり、２メートル以下の距離を撮影する場合、撮像装置の左右の光軸間距離を人の瞳間隔よりも小さく設定することが理想的である。また、遠距離方向の限界値は上述のとおり瞳間隔の略５０倍が限界値で、６５×５０＝３２５０mmとなる。これ等の寸法は瞳間隔の設定値によって多少変動するが、撮影レンズを交換すれば瞳幅の３０〜５０倍の値をから外れることになるが、実際の上記立体視の条件(近点を瞳幅の３０倍〜５０倍の距離に見るべき)は実際に観る観賞側においての現象であるので、このように左右の撮影レンズの光軸間距離(レンズディスタンス)を小さく設定した場合でも、又は大きく設定した場合であっても、左右の撮像素子の間隔は、前記数式４が適用できる。そして、撮像装置の左右のレンズの光軸間距離（レンズディスタンス）を表示側において人の瞳間隔に表示すればよい。
【００６４】
なお、撮像装置のレンズディスタンス対応寸法を表示側において人の瞳間隔に表示するのが理想的であるが、表示側の間隔を瞳間隔よりも多少短く設定した方がよい場合が多い。これは、例えば、撮像装置のレンズディスタンスに対し、撮影距離が近すぎる被写体を撮影した場合、遠近感が強調される（この場合、強調されることは勿論であるが、遠景像との融合視に無理が生ずる）。この場合、表示側で瞳間隔を縮小（左右の画像の無限遠像の間隔を縮小する）すれば、表示側で遠近効果が減殺されて丁度良い遠近効果となる。同時に前述のとおり瞳間隔の狭い人が存在するからである。この点、ステレオスライドビューワ等によるステレオ写真の観賞は、ビューイングレンズの間隔を調整すれば広範囲に適応できるので有利である。しかし、実際には、テレビ等は観賞距離が比較的大きいので多少の瞳間隔の差は問題にならないようである。
【００６５】
前記、近距離撮影用として、レンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも狭く設定した場合には当然、参照窓Ｗrefの設定距離ＬWは、図２（ｂ）に図示の場合よりも近距離に設定される。しかし、表示側においては図２（ａ）に図示の状態（Ｌ0＝２，５メートル）に表示しても差し支えない。また、反対に遠い被写体を撮影する場合、遠近感が不足して見える（通常人は遠くを見る場合遠近感が不足する。これは、双眼鏡で拡大視する時も同様である）遠距離被写体の遠近感を強調して撮影するには前記同様にレンズディスタンスＤLを人の瞳間隔Ｂよりも大きい状態のＤL＞Ｂに設定すればよい。この場合も前記同様に図２(ａ)に図示の状態に表示できる。
【００６６】
図４は図２(ｂ)に図示の状態のカメラの撮影レンズを広角レンズに交換した場合の状態図で、同一幅の被写体を広角に撮影するためには対物距離は小さくなり、また、同一サイズの撮像素子に結像させるためには撮影レンズの焦点距離は短くなる。図４に図示するように、短焦点距離の撮影レンズに交換した場合、立体視において左右の視野が一致する距離も短くなる。もし現実の光景を裸眼で直視る場合であれば、図４に図示の破線で表示する位置の視野フレームＷref´内に無限遠（写真撮影的の無限遠）を含む場合には、立体視において、近景の物体と遠景の物体とを同時に視ることは不可能である（人が実際の光景を見る場合その時々瞬時に狭い視野を視て脳内処理しているようで実際には見ることができるが視神経に疲労を来す）。しかし、この状態(短い焦点距離の撮影影レンズで撮影し、左右の視野が短い撮影距離に於いて合致している)のカメラで撮影した立体画像データを、図１に表記の大型立体テレビ（参照ディメンション表示画面の立体テレビ）によって観た場合には、立体視の状態は良好になる。これは、図４に図示の破線で表示する参照窓Ｗref´を設定した場合、窓が実在するとして、その窓から実景を直視したとすれば近景と遠景との視差が大きいため立体視に於いて左右の視野を融合視することが不可能になるが、この立体映像データを図１に表記の設定状態の各々の表示装置で見れば、図４の破線で表示の参照窓Ｗref´は図示の実線表示の参照窓Ｗref位置まで遠のいて見えることになるので、普通に立体視ができる。従って、広角撮影レンズの使用は狭い場所での撮影において被写体に近づいて撮影できるので有利になる。
【００６７】
図５は、図４の場合とは逆に、焦点距離の長いレンズの使用例である。撮影レンズの焦点距離が長い場合、左右の撮影視野は、標準的な観賞距離よりも遠い位置で一致する（図示の破線位置）しかし、この場合も、図１に図示の表示装置によって観賞すれば、実際には破線で表す遠くに位置する筈の参照窓Ｗref″は、実線で表す視野フレームＷrefの位置まで近付いて見える。
【００６８】
上記図４及び図５を用いた説明によればズームレンズの使用も実施可能なことは当然であり、撮影レンズの焦点距離が何れに変化しても前記数式３及び数式４の計算値に合わせた撮像素子Ｓの幅ＷS及び間隔ＤSでよい（撮像素子の幅は大きめのものを使用し読み出し範囲を設定しても同等である）。そして、ステレオカメラの撮影レンズの焦点距離を変化させても観賞側の立体テレビは、例えば図１に図示の各々の条件に一定状態に設定しておくのみでよい。これは、無限遠の相応点から左右の撮影レンズに入射する光線は互いに平行になり、同時に撮影レンズの光軸間距離を人の眼幅に設定しているためである。そのために、左右の撮像素子上に投影される無限遠の相応点の間隔は人の眼幅と等しくなるからである。
【００６９】
このように、撮影レンズを交換した場合、例えば焦点距離の長いレンズや短いレンズを使用する場合、視野の合致する距離即ち“参照窓”の設定距離が自ずと変化し、前記光軸間距離の３０〜５０倍の値を大きく外れることになるが、この３０〜５０倍は撮像素子を配置するための基礎的計算値であり、撮影に使用するレンズで特定するべきではなく、例えば、図２に説明の参照窓と参照ディメンションの関係（等価）で人が実際に参照窓を見る場合を想定し、瞳幅の３０〜５０倍の距離から見た場合と同等に設定すればよく、光軸間距離の設定値や撮影レンズの焦点距離を変えた場合、参照窓の位置は変化し人の瞳幅の３０〜５０倍を大きく外れることになるが、う実際の視覚効果は勧賞側で作用するので上述の説明および数式が適用できる。
【００７０】
同じステレオカメラに対して撮影レンズの焦点距離を変えた場合でも左右一対の撮像素子の幅及び間隔は一定であるので、撮影レンズの焦点距離が変化した場合、左右の視野が一致する撮影距離、即ち、参照窓の距離が変化する。立体映像に於いて、通常どのような場合であっても、左右の視野が一致する距離（参照窓）以近の物体が撮影視野に入る撮影状態は好ましく無い。ステレオカメラに於いて例えファインダ（モニタ）を立体視するものであっても、左右の視野の一致する距離(参照窓)以近の物体が撮影視野に入っているか、又は、いないのかを視認することは極めて困難であるが、図１４に図示の視準パターンをモニタの左右夫々の画面に重ねて表示することによって視認性が向上する。
【００７１】
テレビ放送用ステレオカメラにおいて、ステレオスコピックファインダ（立体モニタ）に映る撮影視野を観察すると同時に実景をも直視できることが望ましい。このようなステレオスコピックファインダ(立体モニタ)を実現するものとして、例えば、図1に図示の１２インチ幅の液晶ディスプレイを立体テレビカメラに取り付ける。１２インチサイズはカメラのモニタとしては大きい部類に属するが、図示のように３５０mmの位置から見ることができる。この場合、左右の像は交互に時分割で表示する。同時に、ディスプレイに取り付けられた同期信号発信装置から同期用の赤外線が発信される。（図示省略）そして、左右の視野を分離する立体映像鑑賞用メガネの左右には左右同一の偏光板が取り付けられている。更にその前面には液晶板が取り付けられている。また、メガネには傾斜角センサが取り付けられている。前記ＬＣＤから交互に放出される左右の光線は同一、且つ一定方向の偏光である。前記メガネの偏光板をＬＣＤから放出される偏光を遮断する方向の直交方向とすればメガネの左右の視野は閉ざされて暗くなる。その視野の状態はメガネの前面に取り付けた液晶板によってＬＣＤからの入射光が９０°又は２７０°偏光方向が旋光されて左右両方の視野とも開状態になり明るく見えるように変化する。ＬＣＤ上の表示画像に同期して発信される赤外線によってメガネ前面に取り付けた液晶板に交互に電圧を印加すれば電圧によって液晶が緊張状態になりＬＣＤから放出される偏光は、そのままの偏光方向に維持されメガネの偏光板によって遮光され視野は暗くなる。同時に、赤外線によってＬＣＤに同期してメガネの液晶板に電圧を交互に印加すれば左右の視野は交互に開閉されＬＣＤを視る左右の視野は分離され立体視が可能となる。また、メガネを傾けた場合、ＬＣＤとメガネとの偏光方向との相対方向関係が崩れクロストークが生ずるが、傾斜角センサによって印加電圧を制御し補正することによってクロストークを防止する。なお、電子的撮像装置に於いてファインダは必ずしもカメラと一体化する必要はない。例えば、左右一対の撮影レンズと、左右一対の撮像素子とで構成するステレオカメラとノート型パソコンとをＵＳＢケーブル等で繋げばＰＣそのものがファインダと化す。
【００７２】
図１１は、上述の立体テレビカメラの具体例で、図示の二点鎖線１１０は、前記説明の参照窓である。この参照窓は実質的にカメラの視野であり、ステレオカメラによって撮影する実景に仮想的に設定した視野フレームである。この仮想視野フレームは、例えば家の窓等から外の景色を見ている状態と同等である。しかし、実際の光景にはフレームは存在しないため、当然、カメラマン１１４は立体テレビカメラ１１２越しに立体映像鑑賞用メガネ１１３を通して撮影視野(図示の参照窓１１０)のみならず撮影視野外の光景をも直視している。そして、モニタ１１１に視線を落とせばモニタ１１１上（内）には参照窓１１０と同一サイズで同一距離感(実際の表示寸法は異なるが、そのように見える)の立体映像を視ることができる。
【００７３】
図１１のモニタ１１１のディスプレイの幅と適正な視距離との関係は、図３においてＬ1＝３５０mmとすれば、左右用夫々の表示画面幅は図示のＷP1であり、ＷP1＝ＷP0×Ｌ1/Ｌ0 、ＷP0＝１８００mm、Ｌ0＝２５００mmとすれば、左右夫々の表示画面幅ＷＰ1は、
ＷP1＝１８００×３５０/２５００＝２５２mm になる。左右の画面間隔、即ちピクャーディスタンスは図３のＤP1で、前記数式２において、ＤP1＝Ｂ（１-Ｌ1/Ｌ0）で瞳間隔をＢ＝６５mmとすれば、ＤP1＝６５（１-３５０/２５００）＝５５.９mm、左右の画像表示画面の中心間距離即ちピクチャーディスタンスは、前記数式２に関連した項で説明の間隔で表示し、無限遠像の相応点の間隔を人の瞳間隔に等しい間隔の６５mmに表示する。図３に於いてＤP1(Ｒ)が右用の画面であり、ＤP1(Ｌ)が左用画面である。このときのディスプレイＤ1のサイズ（全幅）は、ＷP1とＤP1の総計で、ＷP1＋ＤP1＝２５２+５５.９＝３０７.９mmこの寸法は、１２インチ、１２×２５.４＝３０４.８mmよりも僅かに大きいが、これは視距離自体１０mm刻みの数値に処理して表記したためであり、また実際には視距離は多少遠くから視ても問題は無い。
【００７４】
また、逆にディスプレイサイズから視距離Ｌ1を計算すれば、図３において、Ｌ1は、
Ｌ1＝Ｌ0（ＷP1＋ＤP1−Ｂ）/（ＷP0−Ｂ）
ＷP1＋ＤP1＝１２″＝３０４.８mm、Ｂ＝６５mm、ＷP0＝１８００mm、Ｌ0＝２５００mm
とすれば、視距離L1は、L1＝２５００（３０４.８−６５）/（１８００−６５）＝３４５.５３mmとなる。
【００７５】
更に、立体テレビカメラのモニタの立体視の視認性を容易にするために、表示する左右の画像夫々に縦線を主体とする視準パターンをソフトウェアによって重ねて表示する。図１４は、図１１の立体テレビカメラ１１２のモニタ１１１の詳細図で、モニタ１１１（ディスプレイＤ1）上には、左右用の画像と夫々が重なる位置に視準パターンＣＰをソフトウェアによって表示する。勿論、視準パターンはファインダのみに表示し、ステレオカメラから送出する画像データは撮像画像データのみとする。
【００７６】
上記に説明の立体テレビカメラ１１２の液晶モニタ１１１を立体映像鑑賞用のメガネ１１３を通して立体視すれば立体感の調整状態が視認できる。そして、この立体テレビカメラのモニタで視る立体映像は、この立体テレビカメラで撮影送信された立体放送を受信して立体テレビを観ている視聴者と、全く同一状態の立体感を感知できる。
【００７７】
更にモノラルであっても、又は、ステレオであっても、動画を撮る場合、撮影と同時に事態の進行を察知することが大切である。よって、モニタと同時に実景を常に見ることができるこの構成のテレビカメラの作用効果は絶大である。
【実施例２】
【００７８】
本発明の実施例２の特徴は、撮影対象(光景)によって被写界範囲が著しく異なる場合であっても、ガイドウェイ上に互いに平行に取り付けた左右一対の撮像ユニット同士の間隔を調節するのみで、遠距離撮影においては立体感の不足を補い、また至近距離の撮影においては左右の映像の融合を常に最適状態にして立体映像データを取得することを実現した。
【００７９】
〔実施例１〕に記載の発明は本発明の基礎的構成であり、人が眼前の実景を観る場合と同等の感覚を得ることができる。通常のステレオスライド／プリント及び電子的立体静止画等を鑑賞する場合、このようなステレオカメラで十分であるが、映画やＴＶ等では人が現実では感じ得ない映像が多用される。例えば、荒野の彼方に馬に乗った人が現れる光景等を実際に見ても、馬及び人は豆粒のように小さく見えて実際にはどのような人が、どの方に向っているのか見分けが付かないが、映画、テレビ等（従来のモノラル映像）では、このような光景の場合、対象物を望遠鏡で覗いた状態にクローズアップする手法が多用されている。このような遠方の光景は、たとえ双眼鏡で覗いても左右の視差が小さい(光軸間距離が不足する)ため実際には殆ど２Ｄ（平面映像）同様に見えるが、立体ＴＶ等において前記クローズアップ撮影においても確かな手ごたえのある立体感が求められる。
【００８０】
上述の要求を満たそうとして、左右の撮像ユニットの間隔を離間させて光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく拡張したステレオカメラ（ハイパーステレオカメラ）が提案されているもの、左右大きく離れた二つのレンズが投影する映像をどのように捉えて、その左右の映像を、どのように表示して融合視（立体視）するべきかの問題は未だ解明されていない。
【００８１】
また、上述のハイパーステレオカメラとは反対に、至近距離の被写体の撮影においては人の瞳間隔に等しい間隔の光軸間距離であっても視差が過大になり立体視において左右の映像を融合視することが困難になる。この至近距離撮影用として、撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも狭い間隔に設定したマクロステレオカメラが知られているが、マクロステレオカメラにおいても左右の映像をどのようにして融合視したら良いかの問題は未だ十分に解明されていない。
【００８２】
図６の実線の表記は本発明の請求項４記載の立体映像撮像装置の一実施例で、破線で表しているのは、光軸間距離ＤLを人の瞳間隔Ｂと等しい間隔の状態のＤL＝Ｂに設定した本願の図２(ｂ)と同一条件のもので、説明の都合上この状態をモード０と呼称する（図示記号ｍ0）。図２（ｂ）においてカメラの中心延長上に位置する参照窓を、瞳間隔Ｂに等しいＤLの間隔に配置された二つの撮影レンズによる投影像Ｉrefの左右間隔は、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLよりも大きくなる。参照窓Ｗrefの設定距離をＬ0とし、左右の撮影レンズ光軸間距離をＤLとして、撮影レンズの焦点距離をｆとし、焦点調節量をΔｆとすれば、左右の投影像Ｉref の間隔（撮像素子の間隔ＤSに等しい）は、前記数式〔数４〕のＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）／ＬW）の式で計算される。なお、立体映像はパンフォーカス状態で撮影されるため上記数式のｆ＋Δｆ≒ｆとしても差し支えない。
【００８３】
上記数式からすれば、図６の破線で図示する撮像装置のモード０における撮像素子の間隔ＤSは、光軸間距離ＤLと参照窓の投影比ｆ/ＬWで決定される。即ち、撮像素子の間隔ＤSは光軸間距離ＤLよりも、ＤL×ｆ／ＬW（数式のＬWはモード０の状態のもの）の量だけ増加している。そして、図６に実線で図示する撮像装置のモード１の条件における撮像素子の間隔ＤSE は、単に撮像ユニット全体を平行移動していることから、ＤSE＝ＤL（ＤE／ＤL）＋ＤL×ｆ/ＬW（数式のＬWはモード０の状態のもの）の寸法で計算される。
【００８４】
上述の破線で表示のモード０の立体映像撮像装置の左右の撮像ユニットの光軸に対する撮像素子のオフセット値を、そのままの状態にして左右の撮像ユニット同士の光軸間距離を人の瞳間隔よりも拡張した(図示のＤE)状態をモード１(図示記号ｍ1)と呼称し、実線で表記している。図示例ではモード１の拡張された光軸間距離ＤEは、モード０の光軸間距離ＤLの３倍のＤE＝３ＤL に表記している。これは、理論的には３倍に留まらず例えば１０倍でも又は１０倍を超えても問題はないが紙面における作図上の都合で３倍のものを例示したまでである。
【００８５】
実線で表示のモード１の撮像ユニットは、破線で表示のモード０のユニットを、上述のとおり撮像素子のオフセット値をそのままの状態にして平行移動させ光軸間距離を図示のＤEまで拡張したものである。光軸間距離を拡張した場合でも、撮影レンズに対する撮像素子のオフセット値は変えていないので撮影レンズの主点と撮像素子の両端とを結ぶ線の角度は変化せず、モード０の破線と、モード１の実線とでは各々の線同士が互いに平行になる。従って、図示の如くモード１においては参照窓Ｗref（ｍ1）の幅ＷW（ｍ1）及び距離Ｌ0(ｍ1）は自動的に生成され、且つモード０の場合に対して比例して増大する。
【００８６】
このモード１の状態で撮影した立体映像を図１に図示の参照ディメンション表示画面の大型立体ＴＶに表示すれば、図２(ｂ)の撮像素子の幅ＷSは、図２(ａ)においてディスプレイＤ上にＷDの幅に表示される。よって、モード１の参照窓Ｗref（ｍ1）の幅ＷW（ｍ1）は、モード０のものに対し光軸間距離の倍数の ＤE/ＤL（図６の図示例では３倍）に拡幅されているが、表示画面上ではモード０における幅に戻されて見えることになり、この場合、参照窓Ｗrefの位置もモード０の位置(図１の大型立体テレビ)に見える。また、光軸間距離を拡張(図示例では３倍)しているので無限遠の被写体の相応点も比例した間隔(３倍)で撮影されているが、表示側において常に図１に図示の状態で表示され、撮影側の光軸間距離如何に拘らず無限遠像の相応点は人の瞳間隔で表示される。従って、撮像ユニットの間隔をモード０の状態からモード１の状態に変化させても観察者は、無限遠像を常に平行に見ることになるので無限遠の被写体は無限遠に見え、近距離像はモード１の参照窓Ｗref（ｍ1）の位置Ｌ0(ｍ1)をモード０の参照窓の位置Ｌ0(ｍ0)に見ることになるので、近景（比較的）をさらに近くに見る（図示例では７，５メートル(ｍ1)を２，５メートル（ｍ0）に見る）ことになるので被写体の遠近点の相対距離が大きい場合と同等に表示され遠近感は増大するが立体視に支障はなく左右の映像を容易に融合視できる。
【００８７】
また、上述のハイパーステレオカメラの場合とは反対に、人の瞳間隔に設定された光軸間距離であっても至近距離の被写体に対して光軸間距離が過大になる。これは、被写体に非常に接近して撮影しなければならない場合、非常に障害になる。何故ならば、対物距離が非常に近い近接撮影の場合、左右のレンズが対称物の全く異なる部分を撮影していることになる。よって、このような場合立体視において左右の映像を融合視することが不可能になる。特に立体内視鏡においてこのような問題は屡提起されている。
【００８８】
図７は、上記問題に対処するための本願発明の請求項５記載の一実施例で、破線で図示しているのは前記モード０の状態で、モード０の光軸間距離ＤLを撮像ユニットの間隔を接近させて、光軸間距離を図示のＤRまで縮小した状態の実線表記された図をモード２と呼称する。図示例では、モード２において光軸間距離ＤRはモード０の光軸間距離ＤLの１/３のＤR＝ＤL/３の関係に表示している。
この場合もモード１に拡大した場合と同様（反対）に全てが比例縮小されて、参照窓は図示の実線で表記の参照窓 Ｗref(ｍ2）の位置（図示のＬ0（ｍ2））に自動生成される。そして、モード１の場合と同様に撮像素子で捉えた映像を図１に図示の大型立体テレビ（参照ディメンション表示画面）に映せば、図５に図示の実線で表すモード２の参照窓Ｗref（ｍ2）は、破線で表すモード０の照窓Ｗref（ｍ0）の位置及び大きさに見える。
【００８９】
以上は、遠距離撮影の場合、光軸間距離を拡張して立体感(遠近感)を強調し(図６)、又は近接撮影において、光軸間距離を縮小して左右の視野の融合を容易にすることを図ったもの(図７)であるが、図６の図示において、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)の位置と、モード０の参照窓Ｗref(ｍ0)の位置に夫々同じ大きさの物体を置いて撮影したとすれば、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)の位置に置いた物体は、モード０の場合と比較して撮像素子上の投影像の大きさは１/３の大きさになり、遠近感は強調されているものの撮影可能な最短距離即ち参照窓Ｗref（ｍ1）の距離が遠くなり、場合によっては被写体の形状(例えば人の顔等)が認識不能となる。それでも、このような用途もある。それは、例えば大都会の上空から都会の光景を空撮する場合等で、ある程度の範囲(景色の幅)を視界に入れたい場合である。しかし、その反面、遠くの物体を拡大視したいという要求もある。このような場合、単に撮影レンズの焦点距離を伸長(撮影レンズを交換するか、又はズームレンズを用いズームアップをする)させればよく、図８に図示するように、モード１の状態で撮影レンズの焦点距離を伸長させた場合、モード１の参照窓Ｗref(ｍ1)は図示のＷref（ｍ10）の位置に生成され、この参照窓Ｗref（ｍ10）が観賞時にはモード０の参照窓Ｗref（ｍ0）の位置に見える。この場合、遠くに位置する窓を同じ大きさで近くに持ってくるために遠近感とともに被写体像も拡大して見える。上述の如く撮影レンズの光軸間距離を拡張して、さらに撮影レンズの焦点距離も変更した場合に生成される参照窓の距離は、光軸間距離の倍率×撮影レンズの倍率であり、図８に図示例の如く光軸間距離を瞳間隔の３倍に拡張した立体撮像装置に、焦点距離がモード０のときの３倍の撮影レンズを取り付けた場合の参照窓Ｗref（ｍ10）は、９倍の距離（２，５×９＝２２，５メートル）に生成される。
【００９０】
なお、図６及び図８に図示にて説明の如く、“参照窓”の生成距離は光軸間距離を増大させても、または、撮影レンズの焦点距離を伸長させても設定距離は比例して増大する。そのため、焦点距離の長い撮影レンズを使用してもその分、遠い位置から撮影しなければならず充分な大きさの像が得られない場合もある。よって、撮影の目的に応じて、立体感を強調したい場合には光軸間距離を増大し、大きな拡大像が必要な場合には光軸間距離をあまり大きくとらず撮影レンズの焦点距離を優先的に伸長(長焦点距離の撮影レンズに交換するか、又は、ズーム比を調節する)して撮影すべきである。
【００９１】
図９は上述の場合とは反対に、至近距離の物体を撮影する図７のモード２の状態の撮像装置でもさらに近付いて撮影しなければならないこともある。これは、物理的に被写体距離を大きくとれないためである(例えば、内視鏡は典型的な例である)このような場合には図示のようにモード２で設定した撮影レンズの焦点距離を、より短いものに交換すれば被撮影物体により接近できる。この場合も図９に図示の参照窓Ｗref(ｍ20)の生成位置は光軸間距離の倍率に焦点距離の倍率を乗ずればよく、例えば、図９において光軸間距離ＤRを瞳間隔の１/３に設定し、撮影レンズの焦点距離ｆをモード０の場合の１/３のものに交換すれば図７に図示のモード２の参照窓Ｗref（Ｐ2）が、図９に図示のポジション２の参照窓Ｗref（ｍ20）の位置に生成され、その場合の参照窓の距離は１/９の距離（２，５×１/９＝０，２７８メートル）に生成される。この、図９に図示のＬW（ｍ20）の位置に生成された参照窓Ｗref（ｍ20）が観賞時にはモード０の参照窓Ｗref(ｍ0)の位置に見える。この場合、極近距離に位置する窓を同じ大きさでモード０の参照窓の位置に戻して見るために、立体視における遠近感は自然になり融合視に無理が生じない。
【００９２】
なお、立体内視鏡等は、腸管等の内壁を観察するため撮影距離は至極近距離になり、また、装置自体超小型なものが要求されるため必然的に光軸間距離を極短距離に設定する必要がある。そのために、左右の撮影レンズの口径及び焦点距離も非常に小さなものが求められる。それに従って撮像素子も小さなものが求められる。ユニット間隔を極めて小さなものにすれば、左右の撮像素子同士が干渉するたに（ぶつかり合う）左右のユニットを一体構造としたほうがよい。また、このような場合、図２(ｂ)の撮影レンズの焦点距離ｆを極めて短く設定しておくことである（モード０において）。図２(ｂ)において図示の視角αを一定とすれば撮影レンズの焦点距離を短くした場合、撮像素子の幅ＷSも小さくできるため装置全体を小型化できる。
【００９３】
その上で、更に光軸間距離を、例えば１/１０に縮小し、撮影レンズの焦点距離を１/１０に縮小したとすればモード０の参照窓の距離ＬW＝２５００ｍｍはモード２において１/１００に縮小され、ＬW＝２５００/１００＝２５ｍｍの位置に設定される。以上のように本発明の請求項５記載の内容は立体内視鏡等の超小型立体カメラにも応用できる。
【００９４】
本発明の概念は、立体映像撮像装置として、遠景の撮影から近接撮影までの広範囲に応用できることは、前述のとおりであるが、最近のＴＶカメラ（モノラル）は撮影レンズを交換する方式よりもズームレンズの方が多用されている。これは動画撮影においてはレンズを交換している間は撮影に対処できないからと、撮影中に連続的にズームアップする手法を使うことが主な理由であるが、立体映像撮像装置においても同様な要求がある。この要求は前述の光軸間距離を拡張したモード１の立体撮像装置及び光軸間距離を縮小したモード２の立体撮像装置において説明したとおり左右の撮像ユニットの間隔を変更して光軸間距離を如何なる間隔に変化させても撮影レンズの光軸に対しる撮像素子の位置（オフセット値）を変更せずに済むのでズームレンズを取り付けた左右の撮像ユニットをガイドウェイ上に設置し、左右の撮像ユニットの間隔をサーボモータにより駆動し、ズームレンズの倍率をポテンションメータ、エンコーダ、等の位置検出器のよって検出し、その検出値によって該サーボモータを駆動位置決めすればズームレンズの倍率を調節するのみで左右のユニット間隔は自動的に設定される（請求項６）。
【００９５】
なお、ズーム比（焦点距離の設定値の比）に対する光軸間距離の設定値は、モード０の状態の光軸間距離ＤLに対し、ズーム比に比例した値に設定するのも一方法であるが、この設定値は限定するべきではなくズーム比と光軸間距離は連動を外して別々に調整(自動/手動の切り替え)するように構成してもよい。
【００９６】
図１０は、本発明の立体映像装置のモード１、モード２ モード１０及びモード２０の構成図である。撮像装置１００は、左右夫々の撮像ユニット１０５を搭載する左右二つのスライダ１０２がガイドウェイ１０１上に滑合状態で取り付けられている。該左右のスライダ１０２夫々にはラック１０６が連結され左右のラック夫々は、中央部に設けたピニオン１０７に対称的に噛み合っている。よって、ピニオン１０７を手動又はサーボモータで回せば、左右の撮像ユニット１０５は、互いに平行状態の姿勢を維持し、ガイドウェイ上を対向的に移動し、その間隔が自由に調節される。
【００９７】
左右の撮像ユニットを拡張したモード１及びモード１０の場合は問題が無いが、光軸間距離を縮小したモード２及びモード２０の場合には、左右の撮像ユニット同士が機械的に干渉し光軸間距離を小さく設定することが難しくなる。よって、図１０の如く撮像ユニットの外函に対し撮影レンズを偏心させた構造にすることにより光軸間距離を縮小する場合、比較的有利になる。しかし、左右用別々なユニットを作るには製造面で困難であるので、図示のスライダ１０２と当接する撮像ユニット１０５の据え付け面を該撮像ユニットの上下の対称位置に設け、取り付け時に１８０°反転して使用すればよい。この場合の問題点は、撮像素子の上下も反転してしまうことである。ディジタルカメラを光軸を中心にして回転させてもモニタ像は回転しない（常に正立像状態で表示されている）ように見えるが、これは、モニタ自体も撮影レンズの光軸中心に回転されるためであり、外部に送出される映像データはカメラの姿勢に影響されるので注意を要するが１８０°の切り替えは一見、出力側のみで反転可能に思われるが、撮像素子の読み出し方向が上下左右対称的に反転してしまうので、左右の映像に同時性が無くなってしまうため使用できない。そのため、左右のユニットを対称的に取り付けた状態において左右の撮像素子の読み出し方向を左右平行に行うように切り替えておく必要がある。
【００９８】
立体映像撮像装置の左右の撮像ユニット夫々にズームレンズを取り付けて、そのズーム比の調節に応じて左右のユニットを連動調節することは上述のとおりであるが、ズームレンズは単焦点レンズに比して外形が必然的に大きくなる。そのため、場合によっては左右の撮影レンズ同士が、ぶつかり合って光軸間距離を撮影の要求値まで小さくできないこともある。従って、近接撮影のみ外形の小さいレンズを取り付けた別のマクロ撮影専用ステレオカメラを用意した方が良い場合もある。
【００９９】
上述のように左右の撮像ユニットの間隔を自由に調節しても観賞時に立体感が変化するのみで左右の映像フレームが二重に見えたりせず、また、遠近互いの映像を融合視できないという問題も生じない。しかし、立体映像は撮影時にどのような場合であっても参照窓Ｗrefの手前に被写体が写ってはならないという問題がある。モード１の状態において参照窓Ｗref (ｍ1)の距離Ｌ0(ｍ1）は光軸間距離調節に応じて著しく変化する。また、モード２において参照窓の生成距離の変化量の絶対値そのものはモード１の状態よりも小さな値となるがモード２のような近距離においての値は変化率では小さくはない。よって、撮影時に参照窓の設定距離を推定し、設定値に対し被写体距離を目測等で撮影する方法では推測できないという問題が生ずる。この問題は図１１に図示の如く立体ビューファインダ(モニタ)１１１の左右の表示画面の左右同一位置に縦線を主体とする左右同一の視準パターンＣＰR及びＣＰLをソフトウェアによって左右の映像に重ねて表示すれば、撮像装置の光軸間距離を如何なる間隔に調節した場合でも常に参照窓の位置にパターンを見ることになり、撮影時の距離感を掴むことができる。
【０１００】
また、立体映像は、遠近の全被写体がはっきり見えるようにパンフォーカス状態に撮影すべきことは前述したとおりであるが、パンフォーカス状態にするために絞りを小さな口径に絞り込むと、光量が不足する。特に動画の場合、一枚の画像当たりの露出時間が一定に制限されているので暗い環境で不利になる。動きの速い被写体もまた同様である。しかし、本発明の立体映像撮像装置において、被写体は常に参照窓を越えて向こう側に見る状態で撮影しなければならない。このことは、焦点調節にとっては有利である。何故ならば、焦点は常に参照窓の向こう側に調節しておけばよいからである。
【０１０１】
図２（ｂ）に図示(モード０)において、参照窓Ｗrefの幅ＷW を１８００ｍｍとし、撮影レンズの焦点距離をｆ＝２５ｍｍとすれば、焦点距離ｆは撮影レンズの主点から参照窓までの距離（図示のＬW）の２５００ｍｍの１/１００になるので１/１００に縮小投影される。よって、参照窓幅ＷW＝１８００ｍｍは、撮像素子上で１/１００に縮小され１８ｍｍの幅に映る。しかし、実際には撮影レンズの主点から撮像素子の表面までの距離は図示の如く焦点調節によるΔfの量だけ長くなる。そこで、この場合のΔｆの値を検証すれば、Δｆ＝ｆ2/（ＬW−ｆ）＝２５2/（２５００−２５）＝０,２５２５≒０，２５ｍｍで、実際の投影比は、（Δｆ＋ｆ）/ＬW＝（０，２５＋２５）/２５００＝１/９９になるが無視できる値である。
【０１０２】
次に、モード１０の状態において、例えば、ズームレンズを使用し、撮影レンズの焦点距離を前記のｆ＝２５ｍｍの５倍のｆ＝２５×５＝１２５ｍｍに設定し、光軸間距離を連動させて５倍に拡張した場合には前述のとおり、参照窓の設定距離ＬW（ｍ10）は、ＬW（ｍ10）＝２５００×５×５＝６２５００ｍｍ（６２，５メートル）に設定される。この場合に参照窓に焦点を合わせた状態の焦点調節量Δfは、
Δｆ＝ｆ2/（Ｌ0−ｆ）＝１２５2/（６２５００−１２５）＝０,２５０５０≒０，２５ｍｍになる。
【０１０３】
上述のモード１０とは反対に光軸間距離を瞳間隔よりも縮小したモード２０で計算すれば、例えば、撮影レンズの焦点距離をモード０の場合の１/５のｆ＝２５/５＝５ｍｍとして光軸間距離を１/５に設定すれば参照窓の設定距離ＬW（ｍ20）は（１/５）2＝１/２５の距離のLW (ｍ20)＝２５００/２５＝１００mmに設定され、この場合、参照窓に焦点を調節すれば、焦点調節量Δｆは Δｆ＝ｆ2/（ＬW−ｆ）＝５2/（１００−５）＝０，２６３２≒０，２６mmとなる。
【０１０４】
このように、モード２０側においてΔｆの量は増加するが、その差は極微量である。また、約０，２５mmは撮影レンズの焦点深度内に入るのでΔｆ＝０としても差し支えないが、例えば、参照窓の位置に厳密に焦点を合わせようとすれば、撮影レンズをｆ値よりも０，２５mm前進（被写体方向に）させて固定すればよい。従って、ズームレンズを取り付けて焦点距離と、光軸間距離とをモード０の状態に対し互いに等倍となる状態に連動させる場合にはレンズの焦点調節によるΔｆ値は０〜０，２５ｍｍの間に固定したフィックスドフォーカス状態にロックしておくのが最善の方法である。
【０１０５】
図１２は本発明の立体モニタの他の実施形態で、この図１２の立体モニタ１２０を図１０に図示の立体映像撮像装置１００に搭載するか、又は別置してワイヤで連結するか無線で連結すればよい。図１２に図示の如く立体モニタ１２０のディスプレイ１２１上に図１４に図示の左右の視準パターンＣＰR及びＣＰLをソフトウェアによって左右用映像夫々に重ねて表示すれば前述の図１１で説明のモニタ１１１と同一の視認効果を得ることができる。この立体モニタ１２０のディスプレイ１２１と視野分離用メガネ１３０を保持するレンズボード１２２とはケーシング１２３で固定されている。ディスプレイ１２１は例えばＬＣＤで、左右用の映像を図示のディスプレイの幅ＷD上のＰL部分に左用映像を、ＰR部分に右用映像を交互に時分割表示し、視野分離用メガネ１３０を同期させて左右の視野を分離して立体視する。視野は、ケーシング１２３で覆われて外光が遮光されるので屋外の明るい環境下でも立体モニタの像を鮮明に観察できる。また、ディスプレイに対し視野分離用メガネを固定しているので、観察者が頭を傾けた場合であってもクロストークの恐れはない。
【０１０６】
立体モニタのディスプレイは、図３において説明の如く大きくても、または小さくても表示の仕方及び視距離によって参照ディメンション表示画面と同等に観ることができるが、携行性を考慮した場合、ディスプレイサイズは小さいほうが望ましい。ディスプレイサイズが小さい場合、正視（裸眼で明視の距離に焦点が合っている）の人であっても図１３に図示の視度補正レンズ（プラスジオプター）が必要で、また、視度補正レンズ１３３を光軸方向に移動する（図示せず）ことによって、観察者の視度に合わせて調節できる。
【０１０７】
図１３は、前記図１２の立体モニタ１２０の視野分離用メガネ１３０の構成図で、その主体は、偏光板１３２と液晶板１３１とで構成されている。図１２の立体モニタ１３０のディスプレイ１２１がＬＣＤであれば表示光は偏光であり、表示光の振幅方向に対して図１３に図示の偏光板１３２を直交方向に配置(左右共に)すれば表示光は遮光され、視野閉状態になる。そして、図示の偏光板１３２の前方に液晶板１３１を配置すれば、ＬＣＤの表示光は９０°または２７０°旋光されて視野開状態になる。この状態で液晶板１３１に電圧を印加すれば、ねじれていた液晶が直線状に緊張されて液晶板１３１によって旋光されずにそのままの状態で透過するので偏光板１３２によって遮光され視野は閉となる。図１２に図示するディスプレイ１２１の表示に同期して図１３０に図示の液晶板１３１に電圧を印加することによって左右の視野を分離し、立体視する。なお、上述の説明において、図１３に図示の液晶板１３１に電圧を印加した場合、視野閉状態になるが、偏光板１３２の方向を図１２に図示のディスプレイ(ＬＣＤ)１２１の表面の偏光板と同一方向に配設すれば、液晶板に電圧を印加した場合に視野開状態になる。
【０１０８】
なお、ディスプレイに有機ＥＬ等の非偏光のものを使用する場合、図１３の液晶板１３１の前面に更にもう一枚の偏光板を追加した所謂シャッタメガネを使用すれば同等に作動する。また、商用周波数で点灯する放電灯をシャッタメガネで見る場合、フリッカを生ずるが図１２の立体モニタ１２０においては、外光は遮断され視野分離用メガネ１３０を通して見る光線はディスプレイの光線のみであるので視野分離用メガネ１３０がシャッタメガネであってもフリッカは発生しない。
【０１０９】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改編されたものにも及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
立体映像表示装置の機種が異なった場合であっても、表示側において立体映像を無調節で忠実に再現することができる。また、立体映像の撮影において、撮影条件によっては、遠近感に過不足を感ずる場合があるが、いかなる条件であっても、撮像ユニットの間隔を調節して立体視に最適な立体映像データを取得するもので、特に立体映画、立体テレビ等の撮影に好適、且つ不可欠である。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｗref 参照窓
ＷW 参照窓の幅
Ｏ∞ 無限遠物体
Φ 光軸
ＤL 光軸間距離
Ｉref 撮像素子上に投影される参照窓の像
Ｓ 撮像素子
F 焦点距離
Δｆ 焦点調節量
α 視野角
ＷS 撮像素子の幅
ＤS 撮像素子の間隔
Ｄ ディスプレイ
ＷD ディスプレイの幅
Ｅref 相等参照窓
Ｂ 人の瞳間隔
ＥL 左眼
ＥR 右眼
Ｄ0 参照ディメンションデスプレイ
Ｄ1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイ
Ｄ2 左右並置表示範囲のディスプレイ
ＷP0 参照ディメンションデスプレイの幅
ＷP1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの幅
ＷP2 左右並置表示範囲のディスプレイの幅
ＤP1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの間隔
ＤP2 左右並置表示範囲のディスプレイの間隔
ＬX 左右並置表示範囲とオーバーラップ表示範囲との境界線(原理上の)
ＬW 参照窓の距離
Ｌ0 参照ディメンション表示画面の距離
Ｌ1 オーバーラップ表示範囲のディスプレイの距離
Ｌ2 並置表示範囲のディスプレイの距離
Ｗref´ 広角レンズを取り付けた場合の左右の撮影視野の合致点
Ｗref″ 長焦点レンズを取り付けた場合の左右の撮影視野の合致点
ｍ0 モード０
ｍ1 モード１
ｍ10 モード１０
ｍ2 モード２
ｍ20 モード２０
ＤE 瞳間隔よりも広い間隔に拡張した光軸間距離
ＤSE 光軸間距離をＤEに設定した場合の撮像素子の間隔
ＤR 瞳間隔よりも狭い間隔に縮小した光軸間距離
ＤSR 光軸間距離をＤRに設定した場合の撮像素子の間隔
１００ 立体映像撮像装置
１０１ ガイドウェイ
１０２ スライダ
１０３ 撮像素子
１０４ 撮影レンズ
１０５ 撮像ユニット
１０６ ラック
１０７ ピにオン
１１０ 参照窓
１１１ ステレオテレビカメラの立体モニタ
１１２ ステレオテレビカメラ
１１３ 立体映像観賞用メガネ
１１４ カメラマン
１２０ 立体モニタ
１２１ ディスプレイ
１２２ レンズボード
１２３ ケーシング
１３０ 視野分離用メガネ
ＰL 表示画面（左）
ＰR 表示画面（右）
１３１ 液晶板
１３２ 偏光板
１３３ 視度補正レンズ
ＣＰ 視準パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔と等しい間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定して、該参照窓が、左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置し、左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項２】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも狭い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項３】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも広い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項４】
左右二つの撮像ユニットを一定間隔に固定または間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、該撮像ユニットの左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置して、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置して、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置を基準として、該立体映像撮像装置の左右の撮像ユニット同士の間隔を増大させて左右の撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく設定することによって、光軸間距離の設定値に従って撮影時の参照窓の設定距離を自動的に比例増大させるとともに遠近感の強調を意図した立体映像撮像装置。
【請求項５】
左右二つの撮像ユニットを一定間隔に固定または間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置し、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置を基準として、該立体映像撮像装置の左右の撮像ユニットの間隔を縮小させて左右の撮影レンズの間隔を人の瞳間隔よりも小さく設定することによって、光軸間距離の設定値に比例して撮影時の参照窓の設定距離を縮小するとともに至近距離撮影においても左右の視野の融合を最適状態した立体映像撮像装置。
【請求項６】
左右二つの撮像ユニットをガイドウェイ上に滑合状態で間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置し、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置であって、前記光学的条件を基準とする立体映像撮像装置の左右のユニットにズームレンズを取り付け、該ズームレンズの投影比調節量を位置検出器によって検出し、ズームレンズの調節位置に応じて左右のユニット間隔をサーボモータ等で駆動調節するように構成した立体映像撮像装置。
【請求項７】
左右の撮影レンズの焦点調節距離を参照窓以遠の距離に固定した請求項６記載の立体映像撮像装置。
【請求項８】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの据え付け基準面を本体の上下夫々の位置に設けた上下対称構造とする前記請求項４，５，６記載の立体映像撮像装置。
【請求項９】
上記参照窓の投影像幅よりも大きい幅の上記撮像素子を用い参照窓の投影像幅相等の左右用立体映像データを選択読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７記載の立体映像撮像装置。
【請求項１０】
立体映像の左右用夫々の映像を左右夫々の眼で視ることによって立体視する電子立体ビューファインダを設け、該電子ビューファインダの左右用の表示画面の同一位置に左右同一の視準パターンをソフトウェアによってスーパーインポーズ表示して立体映像と前記視準パターンとを同時立体視することによって参照窓の設定位置を視認できるように構成した請求項１，２，３，４，５，６，７，記載の立体映像撮像装置。
【請求項１】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行で且つ人の瞳間隔と等しい間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定して、該参照窓が、左右夫々の前記撮影レンズによって縮小投影されて左右夫々の前記撮像素子上に結像する状態の左右夫々の参照窓の投影像幅に合わせて左右の前記撮像素子を設置し、左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項２】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも狭い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項３】
撮影レンズと撮像素子とを備えた撮像ユニットにおける前記撮影レンズの光軸を左右平行、且つ人の瞳間隔よりも広い間隔に設置して、該撮像ユニットの撮影視野に仮想視野フレームである一つの参照窓を設定し、該参照窓の設定距離をＬW、左右の撮影レンズの光軸間距離をＤLとして、前記撮影レンズの焦点距離をｆ、焦点調節量をΔｆとすれば、参照窓の設定距離ＬWと、左右の撮影レンズの光軸間距離ＤLとの関係を、５０＞（ＬW／ＤL）＞３０に、且つ、左右の撮像素子の間隔ＤSを、ＤS＝ＤL（１＋（ｆ＋Δｆ）/ＬW）の関係に配置し、該左右用の映像データを読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項４】
左右二つの撮像ユニットを一定間隔に固定または間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、該撮像ユニットの左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置して、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置して、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置を基準として、該立体映像撮像装置の左右の撮像ユニット同士の間隔を増大させて左右の撮影レンズの光軸間距離を人の瞳間隔よりも大きく設定することによって、光軸間距離の設定値に従って撮影時の参照窓の設定距離を自動的に比例増大させるとともに遠近感の強調を意図した立体映像撮像装置。
【請求項５】
左右二つの撮像ユニットを一定間隔に固定または間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置し、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置を基準として、該立体映像撮像装置の左右の撮像ユニットの間隔を縮小させて左右の撮影レンズの間隔を人の瞳間隔よりも小さく設定することによって、光軸間距離の設定値に比例して撮影時の参照窓の設定距離を縮小するとともに至近距離撮影においても左右の視野の融合を最適状態した立体映像撮像装置。
【請求項６】
左右二つの撮像ユニットをガイドウェイ上に滑合状態で間隔可変式構造とした立体映像撮像装置であって、該立体映像撮像装置の光軸間距離を人の瞳間隔に等しい間隔で且つ左右の光軸を互いに平行に設置し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓の設定距離を瞳間隔の３０倍の距離以遠と、瞳間隔の５０倍の距離以近との間の任意の距離に設定し、左右の撮影レンズの視野に仮想の視野フレームである一つの参照窓を設置し、該参照窓が左右夫々の撮影レンズによって投影された参照窓の投影像幅に合わせて左右夫々の撮像素子を設置し、該左右用映像データを読み出して標準立体映像データとして送出する構造の立体映像撮像装置であって、前記光学的条件を基準とする立体映像撮像装置の左右のユニットにズームレンズを取り付け、該ズームレンズの投影比調節量を位置検出器によって検出し、ズームレンズの調節位置に応じて左右のユニット間隔をサーボモータ等で駆動調節するように構成した立体映像撮像装置。
【請求項７】
左右の撮影レンズの焦点調節距離を参照窓以遠の距離に固定した請求項６記載の立体映像撮像装置。
【請求項８】
請求項８記載の発明は、撮像ユニットの据え付け基準面を本体の上下夫々の位置に設けた上下対称構造とする前記請求項４，５，６記載の立体映像撮像装置。
【請求項９】
上記参照窓の投影像幅よりも大きい幅の上記撮像素子を用い参照窓の投影像幅相等の左右用立体映像データを選択読み出して標準立体映像データとして送出するようにしたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７記載の立体映像撮像装置。
【請求項１０】
立体映像の左右用夫々の映像を左右夫々の眼で視ることによって立体視する電子立体ビューファインダを設け、該電子ビューファインダの左右用の表示画面の同一位置に左右同一の視準パターンをソフトウェアによってスーパーインポーズ表示して立体映像と前記視準パターンとを同時立体視することによって参照窓の設定位置を視認できるように構成した請求項１，２，３，４，５，６，７，記載の立体映像撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１３８０９３（Ｐ２０１１−１３８０９３Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１３９（Ｐ２０１０−１１１３９）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５９１２７４５１０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５９１２７４５１０）
【Ｆターム（参考）】
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