TWI243595B - Digital camera for recording three dimension images - Google Patents

Description

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發明領域： 本發明為一種可拍攝立 的數位相機之上，加入一些 機升級為3 D數位相機，達到 途，並滿足簡單、快速拍攝 體影像的數位相機，是在傳統 ，助之功能，使傳統的數位相 $機雙拍、或是雙機單拍之用 完美立體照片之要求。 相關技藝的說明：

如圖-所*，拍冑完美立體照片的關鍵，是在於如何 根據與被拍物10的距離11，適當地設定左、右相機12、13 之立體基距（stereo base) 14與匯聚角度（c〇nvergence angle)15,才能拍攝取得具有適當視差的左、右立體照 片。如圖二所示，利用傳統的立體相機2 〇來拍攝立體影像 時’習知的技術是將兩個光學鏡2 1頭固定裝置在同一相機 上，以達到拍攝立體照片之目的。然而，由於該兩光學鏡 頭已被固定，無法針對不同距離的標地物以拍取最佳的立 體效果。例如，對於兩光學鏡頭的光軸中心距離（S t e r e 〇 Base)2 2為7cm的立體相機而言，最適當的拍攝距離為5〜

1 0 Μ，超過1 0 Μ時，則造成左右影像視差不足，無法顯現立 體效果。通常，對於一龐大的建築物，可能要離開該建築 物數十公尺遠’才能將該建築物全部納入鏡頭，在這樣的 情況下，必須把s t e r e 〇 b a s e拉開至數公尺，才能有效取 得視差效果，因此傳統的立體相機是無法達到拍攝大型建 物的目的。同樣地，需要以近距離（如數十公分）以拍攝如 花朵或昆蟲般較小的標的物時，必須把s t e r e 〇 b a s e縮小

第4頁 1243595 案號 91116076 曰 修正 五、發明說明（3) 疊顯示、一相機間影像的傳輸及一同步快門等輔助功能， 即可將傳統的數位相機升級為3 D數位相機，達到單機雙 拍、或是雙機單拍之用途，並滿足簡單、快速拍攝完美立 體照片之要求。 為進一步對本發明有更深入的說明，乃藉由以下圖 示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對 貴審查委員於審 查工作有所助益。 本發明之詳細描述： 茲配合下列之圖式說明本發明之詳細方法與應用裝 置，以利於 貴審委做一瞭解。 於說明本發明之一種可拍攝立體影像的數位相機之 前，須對立體影像拍攝的環境與要求做一說明。一般，在 拍攝立體影像時，必須針對被拍物、拍攝器材與觀賞環境 等三個因素做一通盤之考量，才可能拍取π完美的立體影 像π。通常，被拍物有可能是魔然大物的寺廟建築，或者 是指頭般大小的昆蟲，而拍攝器材可能是單台或雙台數位 相機，觀賞用的顯示器則可能是電腦監視器或是投影機， 而觀賞距離則可能數十公分至數公尺。由於，拍攝時無法 戴上立體眼鏡或其他立體觀看器材，以立即確認立體效果 的好壞，拍攝者無法從數位相機液晶螢幕上的2 D影像，判 定是否拍到π完美的立體影像π。是以，在只能利用數位相 機本身的液晶監視器的條件下，如何提供拍攝者一可迅速 判別立體效果好壞的拍攝方法，即為本發明所欲解決的課

第6頁 1243595 _案號91116076_年月日__ 五、發明說明（4) 題。 所謂π完美的立體影像”，即是當我們在觀看該虛擬的 立體影像時，不但要觀看到具有一自然變化的景深，而且 可一目了然地觀看到該景深，也就是在無須改變水晶體的 焦點與視線的條件下，可清楚且舒適地認知虛擬景深。因 此，在拍攝立體影像時，首先需考量的是，如何在顯示立 體影像時，提供一清楚、舒適且可一目了然觀賞的虛擬立 體影像。為了達到一目了然的目的，就必須先了解何 謂π可融合立體視覺深度π。 人對於立體空間的認知，是透過雙眼不停地對較小空 間做掃描，然後才將多個小空間連結成一個完整的視區。 所謂”可融合立體視覺深度π即是當我們的雙眼，透過睫 狀肌將水晶體的焦點固定、且透過眼外肌將視線固定於空 間中某一點時，在此狀態下肉眼所能認知該空間的深度。 一般，π可融合立體視覺深度’’的大小因觀測距離而異（當 然也因人而異），如果在觀測距離為數十公分到1公尺的範 圍時，這視覺可融合區的深度只有數十公分，也就是說在 不改變眼睛之焦距及視線時，我們所能認知的深度只有數 十公分而已。 一般，虛擬立體影像的景深，可由左、右影像中的視 差所造成。所謂視差就是同一標地物在左、右視網膜上成 像的差異、或者是透過攝影鏡頭成像後，於左、右影像中 所呈現的差異。如圖四所示，假設銀幕3 1上顯示左影像3 2 與右影像3 3具有的視差為L ρ，該兩左、右影像是透過各種

1243595 修正 曰 _案號91116076_年月 五、發明說明（5) 可能之方式（如液晶快門眼鏡、或是偏光眼鏡），令左眼3 4 只看到左影像3 2、右眼3 5只看到右影像3 3，而該左右眼的 距離（相當於s t e r e 〇 b a s e )為L e。在觀看距離為D e下，該左 右影像所呈現的虛擬深度為D v，則虛擬深度為D與視差 L p、兩眼間距L e、觀看距離D妁幾何關係為： D v - D e X L p / C L e ~ Lp) 例如，視差L p= 3 c m、兩眼間距L e= 6 . 5 c m、觀看距離D e= 50cm時，虛擬深度D則約為43cm。因此，對於兩眼間距為 6.5cm、觀賞距離為50cm的人而言，當視差L森3c in時，所 看到的虛擬深度為4 3 c m。 一般人在觀賞距離為5 0〜6 0公分的範圍時，可能的”可 融合立體視覺深度π約為3 0〜5 0公分。因此，為了可一目了 然舒適地觀賞虛擬的立體影像，則該虛擬影像的π可容許 最大虛擬深度n D vma$能超過π可融合立體視覺深度π。是 以，根據前面的計算結果，於觀賞距離為5 0〜6 0公分的範 圍下，左右影像的視差需要限制在3cm以下，3cm即為”可 容許最大再生視差n L smax。以下，可用一數學公式來說 明”可容許最大再生視差n L sma與兩眼間距L e、觀看距離 De、π可容許最大虛擬深度n Dvma妁關係。 L smax - L e X Dvmax / (Dvmax + De) 因此，於拍攝立體影像時，為了讓所拍攝的左右影像 在被重現在銀幕上時，能達到一目了然的效果，則相對於 觀賞時的π可容許最大再生視差n L smax，需定義另一 π可容 許最大拍攝視差n L cmax，才能在拍攝立體照片時，完全掌

1243595 握 最 幕 的 最

的 L 案號 9111607fi 、發明說明（6) _ 最後立體影像重現時的最佳視差效 大拍攝視差” Lcmax係拍攝時，左右^影。亦即，”可容許 上所被允許的最大視差。异以 。像在相機的液晶銀 尺寸為Sc、觀賞時所用銀幕尺寸 相機上液晶銀幕 大再生視差” Lsmax，實際在相機^夜am’對應於該，，可容許 ”可容許最大拍攝視差” L ema别為阳銀幕所能看到 > Sc / Sm

cmax smax

X 例如··於”可容許最大再生視差

L 晶銀幕的尺寸Sc=l. 5”、觀賞銀幕忑寸:二'icm、相機液 許最大拍攝視差” L⑽剔為3mm。也就是^，5”時，則”可容 舒適地觀員虛擬立體影像的條件下，/ ，旦/ 目了然 上所呈現的最大視差不得超過3 mm。 。像在相機銀幕 以上係說明拍攝立體影像時所需考量的幾何 可一目了然舒適地觀賞虛擬立體影像的要求之下 、、/ 根據兩眼間距、觀看距離與”可容許最大虛擬深度先 H可容許最大再生視差”；然後再根據相機銀幕"與觀= 幕的尺寸比率計算出”可容許最大拍攝視差，，。η 貝、艮 發明_ ^ 疋从，本 曾”種可拍攝立體影像的數位相機，首先必須將古十 Ξ拍可棋各許最大拍攝視差"之功能’植入數位相機之中，祐 離、哥立…體影像之前’由使用者輸入兩眼間距、觀看距” Γ各許最大虛擬深度”與觀賞銀幕的 取得_畀ν、「寺參數，以 敢佳之’，可容許最大拍攝視差π。 本發明一種可拍攝立體影像的數位相機， 據，丨可宜％ 〇 土， 1疋根 今許最大拍攝視差”，另於數位相機的液晶贫幕

第9頁 1243595 案號 9Π16076 A_ 曰 修正 圖式簡單說明 3 2 -左影像 3 3 -右影像 3 4 -左眼 3 5 -右眼 5 0 -數位相機 5 1 _數位相機之液晶銀幕 5 2 -數位相機的控制鍵 5 3 -數位相機的影像傳輸之裝置 5 4 -數位相機的無線遙控之快門裝置 5 5 -數位相機的快門 6 0 -十字線準心刻度 6 1 -水平視差參考刻度 6 2 -水平視差參考刻度之主刻度 6 3 -水平視差參考刻度之次刻度 6 4 -水平較準線 6 5、6 6 -視差較準線 7 1 -左影像 7 2 -右影像 7 3 -左影像之最深點 t 7 4 -對應於左影像最深點的右影像之對應點 7 5 -左影像上某一參考點 7 6 -對應於左影像某一參考點的右影像之對應點 L e-左右眼的距離 D e-觀看距離

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Claims (1)

1. ljilm i JL 弓 p r-F -*i 111 1243595 _修正 曰 六、申請專利範圍 力影像的數位相•，係在習知的數位相機 上的控：：：：大ϊ，視差的設定，係可透過數位相機 鍵X輸入數個視差來數 拍攝視差之值者，· 7数亚计异该可容許最大 _ 、十子線準心刻度的顯示，係ώ击古& A t 構成，並可頻+ ^、孟直線與水平線所 ”、、貝不於數位相機銀幕上； 水平視差參考刻廣的強— 且等距離排列的垂直刻度。：’：、由數個延水平方向 銀幕上； 冓成’並可顯示於數位相機 係由一條水平線所構成 係由兩條垂直線所構成 不，係可將左、右影像重疊 一水平校準線的顯示， 並 可顯示於數位相機銀幕上； 兩視差校準線的顯示， 並 可顯=於數位相機銀幕上。 —左、右影像重疊的顯 顯不於數，相機銀幕者； 之相機，或者：j :::之:系可將影像傳送給其他同型 一同步快門，係—之相機接收影像者； 機單拍之使用時，可人△"、、線遙控之快門裝置，於雙 作者；以及 7 ^ 〇相機的快門以同步之方式動 猎由上述之設定系么4 是雙機單拍之立體摄旦^ ，可提供使用者單機雙拍、或 完美立體照片之的用途，並滿足簡單、快速拍i 第17頁

   1243595 修正 月 案號911160 六、申請專利範圍 2 .如申請專利範圍第1項所述之一種可拍攝立體影像的數 位相機，其中該可容許最大拍攝視差值的顯示係透過刻 度之方式，顯示於數位相機銀幕上，以供3D攝影時之參 考者。 3 .如申請專利範圍第1項所述之一種可拍攝立體影像的數 位相機，其中該可容許最大拍攝視差的視差參數，係為 兩眼間距、觀賞距離、可容許最大虛擬深度、數位相機 銀幕尺寸與觀賞銀幕尺寸，該可容許最大拍攝視差的計 算方式為： 其中 D m a γ D S S 可容許最大拍攝視差 x Sc / Sm ，Le:兩目艮間距 x:可容許最大虛擬深度 觀賞距離 數位相機銀幕尺寸 觀賞銀幕尺寸。 X D vmax (D 4. 如申請專利範圍第1項所述之一種可拍攝立體影像的數 位相機，其中該十字線準心刻度所構成的垂直線與水平 線係正交於數位相機銀幕之中心點。 5. 如申請專利範圍第1項所述之一種可拍攝立體影像的數 位相機，其中該水平視差參考刻度係可分為主刻度與次 刻度，該主刻度的間距被設定為可容許最大拍攝視差； 且該水平視差參考刻度是可透過數位相機上的控制鍵以 上下移動者。

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   六、申請專利範圍 6.如申請專利範圍第丨項所述之—種可拍攝立體 位相機：其中該水平校準線’係可透過目機象:數 制鍵以上下移動者。 械上的控 7·如申請專利範圍第1項所述之一種可拍攝立體与 位相機，其中該兩視差校準線，係可透位=象的數 控制鍵以水平移動者。 位相機上的 8 ·如申請專利範圍第1項所述之一種可拍榣 位相機，其中該左、右影像重疊顯了:的攝重？:^ 單機雙拍時，令其中之一是為已拍攝完畢之旦彡二疋於 時與另一正在拍攝中之中之影像重叠 ^ ，可同 上；再於雙機單拍時，令該兩數位相= 互傳遞影像、並將所接收之影像與正在；之=: 疊顯示在相機銀幕上。 之〜像重 9.如申請專利範圍第丨項所述之一種可拍攝 位相機，其中該左、右影像重疊顯示體:像的數 交錯格式或顏色分離格式，所謂交錯格〔二式，可為 錯格式與垂直交錯袼式，該水平交錯袼^ : ^為水平交 像個別掃描於奇數條掃描線與偶數 ^ ^疋將左、右影 直交錯格式則係將左、右影像個別以=線，該垂 條垂直掃描線，所謂交錯袼式是將左、^ ^數條與偶數 於奇數條掃描線與偶數條掃描線，^坪影像個別掃描 將左、右影像個別以不同原色掃描顯^ ^色分離格式是 ΪΜΓΊΗ 第19頁