JPH01251990A

JPH01251990A - 立体テレビ装置

Info

Publication number: JPH01251990A
Application number: JP63076523A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、複数の撮影用カメラの蹟影条件を適正に保
つ手段を備えた立体テレビ装置に関する。

（従来の技術）深海や宇宙空間での作業のように人間が直接現場へ行っ
て作業するのが困難であったり、また、原子炉内の作業
のように人間が直接行うの゛に危険が伴う作業がある。

このような深海や宇宙空間あるいは原子炉内等のような
極限環境下における作業を実現づる技術として、人間の
行けない作業現場にマニピュレータを送り込み、現場か
ら離れた安全な地点から人間がそれを遠隔操作して作業
を行うテレオペレーションがある。この方法では、作業
用１Ｅｌ（作業環境）をテレビカメラで囮像し、これを
モニタテレビ等の映像表示装置に立体的に写し出して操
作者に呈示し、操作者はこれを見ながらマニピュレータ
を遠隔操作する。

このような遠隔操作における装置として、例えば特開昭
６０−１２６９８５号公報に記載のものと同様な第６図
に示すようなものがある。２台のテレビカメラ１０１ａ
　、１０１ｂは図示されない雲台上に水平に並べて使用
され、「）η方にある１ｇ！京対象１０３を若干異なる
方向から撮影している。

観察者はこれらのテレビカメラ１０１ａ、１０１ｂｔ、
：装着されたレンズのズーム値を変えながら操作するこ
とが多い。これらのテレビカメラ１０１ａ、１０１ｂで
撮影された映像は映像ミキサ１０５に送られ、時間的に
交互に出力される。これらの時系列映像はフレームコン
バータ１０７でフリッカレス（映像のチラッキ除去）処
理を施、された後、映像表示装置であるモニタテレビ１
０９に交互に呈示される。観察者Ｍはこのモニタテレビ
１０９の映像を前記フレームコンバータ１０７からの同
期信号に基づいて左右眼が交互に開閉するシャッタ眼ｖ
１１１１を掛けることで立体映像を感得する。このシャ
ッタ眼ｌＡ１１１は、眼鏡ドライバ１１３で駆動される
。観察者Ｍはカメラレンズコントローラ１１５を操作し
て所望のズーム値等を設定するが、その際、立体像がｒ
Ａ得し難いときには、雲台コントローラ１１７を操作し
て前記２台のテレビカメラ１０１ａ、１０１ｂの間隔や
観察対象１０３を見込む角度（輻較角）を調節する。

ところで、上記のごとき構成をもって観察者Ｍが立体映
像を感得する場合、観察者Ｍの左右の目に投ぜられる映
像は、拡大率、装置、姿勢等の関係が相対的に整合して
いる必要がある。これを実現づるためには、２台のテレ
ビカメラのＩ！ｉａ像素子に対するレンズの光軸をこれ
らのテレビカメラが並ぶ方向に拡がる同一平面内に設定
しなければならない。また、ズームレンズ等を用いる場
合、ズーム値にかかわらず光軸を一定に保つためにはレ
ンズの厳選と設定位ｎの厳重な管理が不可欠である。

しかしながら、現実には全く同一特性を有するレンズを
用意することや、設定位置を保つために外力の影響を完
全に遮断することは非常に困難である。

すなわち、テレビ１０９に呈示される２台のテレビカメ
ラ１０１ａ　、１０１ｂの映侮は、好適には水平方向の
みに位置ずれしていることが望ましいが、実際にはズー
ム値操作による光軸ずれや、雲台操作によるテレビカメ
ラ設置位置のずれ、初期設定の不手際などで、必ずしも
映像は左右方向のみに位置ずれしているとは限らず、上
下方向や回転方向にずれる場合がある。また、２台のテ
レビカメラのズーム値が異ってしまうと呈示映像のサイ
ズも違ってくる。さらに、ズームレンズの広角側では２
台のテレビカメラで撮影された左右映像の位置、太き才
の違いが目立たない場合でも、望遠側にズーム値を移動
していくと次第にずれが強調される事態は少なくない。

これらの事態が生じると、観察者Ｍの左右眼に投ぜられ
る各々の映像の整合性が悪くなり、立体映像の感得は非
常に困難になる。

このため、立体テレビのズームレンズ可動領域を著しく
損なう事となり、極限環境下で立体テレビを用いて機械
を遠隔操作する際には、作業の安全性や信頼性を低下さ
せる原因となる。また、これらの立体テレビ装２？を、
極限環境下で使用される作業機械の遠隔操作システムに
組込んで操作性の向上を図ることは、必ずしも容易なこ
とではなかった。

（発明が′解決しようとする課題）上述の如く、従来の立体テレビ装置にあっては、複数の
テレビカメラの光軸や、ズーム値を常に適正な状態に保
つことは難しく、その結果、立体像を感１ｑする際にレ
ンズの使用状態が制限され、所望の映像が必ずしも得ら
れないという問題があった。

そこで、この発明は、操作者がレンズの光軸やズーム値
のずれを気に覆る必要がなく、従って、レンズのズーム
操作等を制限なく自由に行える立体カメラ装置の提供を
目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明は、同一観察対象
の撮影方向が異なる複数の映像を映像表示装置を用いて
観察者に呈示し、立体像を感得可能な立体テレビ装置に
おいて、日影条件に伴うレンズの光軸ずれやズーム値の
相違などによる各映像の相違を検出する検出手段と、こ
の検出結果に基づいて映像表示装置に呈示される各映像
を変更、補正する補正手段とを備える構成とした。

（作用）モニタテレビ等の映像表示装置に呈示される映像を、観
察者が適当な手段を用いて立体像として感１％’するよ
うな立体テレビＨａを観察者がこの立体テレビ装置の撮
影要素である複数の立体カメラを操作しながら観察する
場合、検出手段による検出に基づき、補正手段が複数の
映像の拡大率、位置、姿勢等・の相対関係を整合させる
ように補正し、レンズの使用状況にかかわらず観察者は
立体像を適正な状態で感得できる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例に係る立体テレビ装置の
概略を示した図である。

同図において、２台のテレビカメラ１ａ、１ｂは図示さ
れない雲台上に水平に並べて設置されており、匍方にあ
る観察対象（図示省略）を若干異なる方向から撮像して
いる。

図外の観察対象からの外界光３ａ　、３ｂはテレビカメ
ラ１ａ、１ｂのズームレンズを含むレンズ８Ｔ５ａ、５
ｂを通過後、ｂｕ像素子７ａ、７ｂに結像づる。

前記レンズ群５ａ、５ｂの直前には、ハーフミラ−等の
ビームスプリッタｉｉａ、ｉＴｏがそれぞれ前記レンズ
群５ａ、５ｂと相対的な位置関係を保持して配置されて
いる。このビームスプリッタには外界光３ａ　、３ｂと
共に、反射［１２ａ　。

１２ｂを介して基準マーカ像１７ａ、１７ｂが投ぜられ
、これ等が小なった光束が撮像素子７ａ。

７ｂに送られる。前記反射鏡１２ａ、１２ｂも前記レン
ズ群および前記ビームスプリッタと相対的な位置関係が
保持されている。前記基準マーカ像は、前述の図示され
ない雲台上に設けされたマーカ像投光装置９０で作られ
る。このマーカ像投光装置は光源１５、マーカ像９が記
されたフィルタ９１、投影レンズ１３ａ、１３ｂで構成
される。

この基準マーカ像は例えば十字線の様なもので、前記フ
ィルタ９１と前記投影レンズ１３ａ、１３ｂの相対側１
ｉ１ｆＤを図示されない調整機構で調整することで、前
記陽像素子７ａ、７ｂ上に合焦する。

更に、前記ビームスプリッタ、前記反射鏡、前記基準マ
ーカの記されたフィルタは光学的に同軸上にあるから、
相違となって現れる為、ｌｌ１ｌ像索子７ａ、７ｂ、基
準マーカ９を有するフィルり９１、レンズ１３ａ、１３
ｂ、光源１５はこの実施例において検出手段を校正する
。

なお、この実施例では、レンズ１３ａ、１３ｂの焦点距
離の位置に両者兼用の１個の光ＦＡ１５を設けているが
、テレビカメラｌａ、ｉｂの使用形態によって、例えば
カメラｌａ、ｌｂの中央に両者兼用の光源１５を設けら
れないときには、それぞれ別々の光源１５を設けてもよ
い。また、光源１５には、外界光３ａ、３ｔ）を利用し
てもよいが、人間の目には感知されず銀像素子７ａ、７
ｂには検出されるもの、例えば赤外など可視領域以外の
ものを用いれば、外界光３ａ　、３ｂをＩｌｌ察づる際
の妨げになることがない。

前記撮像素子７ａ、７ｂが受けた外界像及び合焦した基
準マーカ像１７ａ、１７ｂは像分離装置２１８．２１ｂ
に送られ該像分離装Ｍ２１ａ、２１ｂによって外界像信
号２３ａ−，２３ｂとマーカ像信号２５ａ　、２５ｂと
に分離される。そして、外界像信号２．３ａ、２３ｂは
、それぞれ画像メモリ２７ａ、２７ｂに蓄えられ、立体
映像信号処理・装置２９に送られる。また、マーカ像信
号２５ａ。

２５ｂは、マーカ像比較装置３１に送られ、ここで左右
の基準マーカ像１７ａ、１７ｂの位置や大きさを比較し
、レンズ群５ａ、５ｂの光軸の適正位置からのずれ、す
なわち、レンズ群５ａ、５ｂの光軸ずれを検出して修正
のための光軸ずれ補正信シ、３３３を出力する。

前記立体映像信号処理装置２９は、マーカ像比較装置３
１から与えられる光軸ずれ補正信号３３に基づいて、両
者のライズ（倍率）を揃えるとともに、撮像素子７ａ、
７ｂの映像読み出しタイミングやカメラ１ａ、１ｂの取
付位置を変更し、また、基準マーカ９１７ａ、１７ｂの
縦ずれ、横ずれ咎による位置を修正しながら映像表示装
置であるモニタテレビ３５に映像信号を送る。従って、
立体映像信号処理装置２９及びマーカ像比較装置３１は
この実施例において補正手段を開成する。

このモニタテレビ３５に送られる映像信号は立体感ｉｑ
用のシャッタ眼鏡駆動装置３７にも同時に送られ、シャ
ッタ眼鏡３９を適切に開閉するための同期信号を与える
。１１２察ＩＭは、このシャッタ眼Ｖ１３９を通して前
記モニタテレビ３５に９示される映像を見ることで立体
像を感得する。

上記構成によれば、基準マーカ像１７ａ、１７ｂが観像
素子７ａ、７ｂ上に合焦プる際のこれらの基準マーカ１
’Ｊｉ７ａ、１７ｂの位置と大きさをマーカ像比較装置
３１で比較することによりレンズ群５ａ、５ｂの光軸ず
れを検出／比較し、その結果に基づいて該マーカ像比較
Ｖｃｉｆｆｆ３１から出力される光軸ずれ補正信号３３
により立体映像信号処理装置２９で撮像素子７ａ、７ｂ
の映像読み出しタイミングや各カメラ１ａ、１ｂの取付
位置を自動調整する。こうづることにより、レンズの特
性差や設定誤差によって発生しがちなモニタテレビ３５
上の映像の不具合を補償できる。

つぎに、この発明の他の実施例を上記第１実施例と同一
の要素に同符号を付して説明する。

第２図はこの発明の第２実施例に係る立体テレビ装置の
概略構成を示す図である。

この実施例は、光源１５として赤外などの可視領域外の
ものを用いている。そして、テレビカメラ１ａ、ｌｂの
レンズ群５ａ、５ｂと搬保素子７ａ、７ｂとの間に光を
選択的に透過するフィルタとハーフミラ−で構成される
マーカ像分離フィルタ４１ａ、４１ｂが設置され、レン
ズ群５ａ、５ｂを通過した外界像２０ａ、２Ｏｂ＆、を
萌記藏像素子７ａ、７ｂにそのまま送られ基準マーカ像
１７ａ、１７ｂはマーカ像検出器４３ａ　、４３ｂに送
られる。そして、外界像信号２３ａ　、２３ｂはそれぞ
れ画像メモリ２７ａ、２７ｂに送られ、また、マーカ像
信号２５ａ、２５ｂはマーカ像比較装置３１に送られ、
その後の信号処理は、上記第１実施例と同様に処理され
る。

従って、上記第１実施例と同様の作用を得ることができ
る。

また、この実施例によればレンズ群５ａ、５ｂを通過し
た外界像２Ｑａ　、２０ｂと基準マーカ像１７ａ、１７
ｂとからマーカ１１７ａ、１７ｂのみを分ｔノでマーカ
像検出器４３ａ　、４３ｂで検出するので、上記第１実
施例において必要としていた像分離装置２１３．２１ｂ
を省略することができる。

第３図はこの発明の第３実施例に係る立体テレビ装置の
概略構成の一部を省略した図である。

この実施例では、光源１５の光束４４を観察対象４５に
向けている。そして、テレビカメラ１ａ。

１ｂのレンズ群５ａ、５ｂ（第１図参照）の直前に波長
選択性を有するマーカ像４７ａ、４７ｂを印したフィル
タ４９ａ、４９ｂが設置され、前記光源１５の観察対象
４５による反射光５１８．５１ｂを外界光３ａ、３ｂと
共にレンズ群５ａ、５ｂに送る。そしてレンズ群５ａ、
５ｂを通過後の信号処理は、上記第１実施例又は第２実
施例と同様にｆｉＦ！！される。従って、上記第１実施
例又は第２実施例と同様の作用を得ることができる。

なお、前記光源１５は好適にはビーム状のものが用いら
れる。

また、この実施例によれば、上記第１実施例において必
要としていたレンズ１３ａ、１３ｂ等を省略することが
できる。

上記第１実施例乃至第３実施例において、光源１５とし
て可視領域外のものを用いれば、基準マーカ像１７ａ、
１７ｂの位置と大きさを比較して行われるレンズ群５ａ
、５ｂの光軸ずれの検出、比較と、この結果に基づいて
行われる。！ｌｌ＠素子７ａ、７ｂの映＠読み出しタイ
ミングあるいはテレビカメラ１ａ、１ｂ爪取付置の変更
、補正の信号処理過程を観察者が感知することなく随時
実行できる。また、テレビカメラ１ａ、Ｉｂのフィール
ド操作とフィールド操作の間（ブランキングタイム）に
実行したり、フィルタに液晶など光の透過率可制御のマ
ーカを使用するとぎには、光源１５の種類を問わずｌ１
ｌｌｌ察者は上記一連の信号処理過程を感知することな
く実行できる。

第４図はこの発明の第４実施例に係る立体テレビ５Ａ置
の概略構成を示す図である。

この実施例は、立体映像信号処理装置２９からの映像読
み出しタイミングがテーブル５３を参照して制御される
。このテーブル５３の内容は、この実施例ではテレビカ
メラ１ａ、ｉｂのズーム値５５とフォーカス値５７に基
づいて作成されている。

なお、テーブル５３には、カメラｌａ、ｌｂの間隔や観
察対象を見込む角（輻峻角）などのパラメータを付加し
て作成してもよい。

この実施例によれば、ズーム値の変化等に基づいて上記
同様の作用効果を奏する他、マーカ像の検出、比較過程
を省略づることができる。すなわら、第１実施例乃至第
３実施例において必要とした光源１５．ビームスプリッ
タｉｌａ、　１１ｂ。

レンズ１３ａ、１３ｂ、像分離装置２１８．２１ｂ、マ
ーカ像比較装置３１、マーカ像分離フィルタ４１ａ　、
４１ｂ　、？−力像検出器４３，４３ｂ及びフィルタ４
９ａ、４９ｂを省略−４ることができる。

第５図はこの発明の第５実施例に係り、立体カメラ装置
の機械的変更、補正手段の概略構成を示す図である。

上記第１実施例乃至第３実施例においては、モニタテレ
ビ３５に表示される映像を補正づる手段として主に映像
信号の読み出しタイミングを制御するという電子的な手
法を取っているが、この実施例では、テレビカメラ１ａ
、１ｂの位置、姿勢やレンズのズーム値を機械的に調整
して補正する機械的装置を採用している。

すなわち、上記第１実施例乃至第３実施例と同様に処理
されて出力される光軸ずれ補正信号３３が制御装置５９
に送られる。制御装置５９は、シャッタ眼鏡駆動装置３
７及びモニタテレビ３５に信号を与えると同時に、カメ
ラ位置補正装置用ドライバ６１に信号を送る。そして、
カメラ位置補正装置用ドライバ６１から出力する補正信
８６３によってカメラ位置補正装置６５が駆動して、テ
レビカメラｉａ、ｉｂの位置、姿勢あるいはレンズのズ
ーム値を変更、補正する。

前記カメラ位置補正装置６５は、一種の多軸雲台であり
、つぎのように構成されている。すなわち、テレビカメ
ラ１ａ、１ｂのレンズ部には、ズーム値やアイリスをモ
ータ等によって補正する電動レンズ（３７ａ、６７ｂが
装着されている。

これらのテレビカメラｌａ、１ｂは、それぞれ個別雲台
６９ａ　、６９ｂに取り付けられ、これらの個別雲台６
９ａ　、６９１）は、スライダ７１ａ。

７Ｉｂ上に載置されている。個別雲台６９ａ、６９ｂは
、スライダ７１ａ　、７１ｂに対し垂直面内でのα１方
向の微調的回動と、水平面内でのβ１方向の微調的回動
が可能であり、前記スライダ７１ａ、７１ｂはレール７
３上を水平面内でＹ１方向に微調的直線移動が可能であ
る。前記レール７３は、治具７５を介して統合雲台７７
に取付けられており、該レール７３は統合雲台７７に対
し垂直面内でのα２方向の回動が可能である。また、統
合雲台７７は、三脚７９に支持された据付台８１上に載
置されており、該統合雲台７７は据付台８１に対し水平
面内でのβ２方向の回動が可能である。

そして、カメラ位置補正装置ｆｆ用ドライバ６１の補正
信号６３により、電動レンズ６７ａ、６７ｂを駆動して
レンズのズーム値を補正し、個別雲台６９ａ、６９ｂを
α１方向、β１方向あるいはＹ１方向に微調整して、テ
レビカメラ１ａ、１ｂの光軸ずれや倍率の不整合を補正
する。また、統合雲台７７をα２方向あるいはβ２方向
に調整して立体テレビＶ４置全体の観察方向を変更する
。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、カメラ１ａ、１ｂの囮＠素子７ａ、７ｂに
投ぜられる外界像２０ａ　、２０ｂ事態を画像的に分析
して光軸ずれの検出、比較をすることにより、マーカを
省略することができる。

カメラ１ａ、１ｂのｍ影像の位置、大きさを変更１６手
段は、これらのカメラに装備されている磁像素子を圧電
素子等のアクチュエータで構成することもできる。シＶ
ツタ方式以外の他の立体テレビシステムにも適用するこ
とができる。

［発明の効果］以上の説明より明らかなように、この発明の構成によれ
ば、立体カメラのズームレンズ操作や位置変更などによ
って各カメラによる複数の映像の位置大きさ等が相違し
易い作業形態をとっても、この相違は速やかに補正され
、モニタテレビ等の映像表示装置に提示される映椴は良
好な立体感得状態を観察者に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係る立体テレビ装置の
概略構成を示した図、第２図乃至第５図はこの発明の第
２実施例乃至第５実施例に係る立体テレビ装置の概略構
成を示した図、第６図は従来例に係る一般的な立体テレ
ビ装置を説明する図である。１ａ、ｌｂ・・・テレビカメラ５ａ　、　５ｂ−１，ｚンズＢＴ７ａ、７ｂ・・・撮像素子９ａ　、９ｂ　、４７ａ　、４７ｂ　−・・マーカ像１
１ａ、１１ｂ−・・ビームスプリッタ４９ａ　、４９ｂ
・・・フィルタ１３ａ　、　１３ｂ−１／ンズ１５・・・光源２１８．２１ｂ、、、像分離装置２９・・・立体映像信号処理装置３１・・・マーカ像比較装買３５・・・モニタテレビ４１ａ、４１ｂ・・・マーカ像分離フィルタ４３ａ　、
４３ｂ・・・マーカ像検出器５３・・・テーブル６１・・・カメラ位置補正装置用ドライバ６５・・・カ
メラ位置補正装置代理人弁理士三好保男　　　　。第１　図第３図第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

同一観察対象の撮影方向が異なる複数の映像を映像表示
装置を用いて観察者に呈示し、立体像を感得可能な立体
テレビ装置において、撮影条件に伴うレンズの光軸ずれ
やズーム値の相違などによる各映像の相違を検出する検
出手段と、この検出結果に基づいて映像表示装置に呈示
される各映像を整合させるように変更、補正する補正手
段とを備えていることを特徴とする立体テレビ装置。