JPH02260890A

JPH02260890A - 立体カメラ装置

Info

Publication number: JPH02260890A
Application number: JP1078608A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-23
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2791092B2

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Ｊ（産業上の利用分野）本発明は、両眼視差を利用する立体テレビ（ＴＶ）装置
に係り、撮影手段のレンズ系のズーム操作時や焦点調節
時に生じる左右眼用映像のズレを補償できる立体カメラ
装置に関する。

（従来の技術〉遠隔地に設置された作業機械を操作する際の視覚情報と
して、いわゆる立体テレビ装置が有用な手段となってい
る。

上記立体テレビ装置にあっては、オペレータが観察した
い対象を、撮影方向を少しだけ変えた２台の左右眼用Ｔ
Ｖカメラで撮影した２重映像を１画面上に呈示し、適当
な手段で、オペレータの左右眼に個別に提供する手段が
ある。ＴＶカメラは一般的に個々のｍ繊素子に個々のレ
ンズ系が取付けられている。適正な立体像をオペレータ
に適用する為には、画面上の上記２重映像は、水平方向
のみに適正聞離れている事が望ましいが、前述の方式の
ＴＶカメラは、上記レンズ系の光軸と上記撮像素子との
相対関係を各々のＴＶカメラについて一致させた後、今
度はこの２台のＴＶカメラの相対関係を厳密に調整して
行っている。従来はこのような厳密な調整により適正な
立体像を得るようにしである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来のＴＶカメラは、適正な立体像を得
るための２台のＴＶカメラの調整は初期設定を施すのみ
でなく、使用中も必要に応じて随時行わなければならな
い。特にレンズの焦点調整やズーム値変更の為にレンズ
を動かすと、上記２台のＴＶカメラのレンズ系光軸が各
々独立に移動する場合があり、この時には、水平方向の
みに適当間離れる様な上記２重映像の提供を実現できな
い事がある。

外力等が上記ＴＶカメラに印加されて初期設定が狂った
場合においても、上述した２重映像の提供は難しい。

従来の立体カメラ構成では、上記の光軸調整は初期設定
を重視して施され、使用中に光軸ズレが生じる時には再
度設定し直すか、或いは光軸ズレの生じない範囲での使
用を余儀なくされており、立体カメラは必ずしも有効に
利用されているどは言い難かった。

上述の如く、既存の立体ＴＶカメラ及びレンズ系におい
ては、光軸の調整やズーム値変動に伴う各種パラメタ調
整を比較的頻繁に行う事態が生じる場合が多く、臨機応
変な連続使用は必ずしも容易ではなかった。

そこで本発明の目的は、上述の光軸ズレを生じる事なく
、ズーム値変動操作及びこれに伴う、各種パラメタ調整
が容易である立体カメラ装置を提供する事にある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明に係る立体カメラ装置は、２台の撮影装置と、こ
の撮影装置の一方に取り付けられたピッチ方向の回転機
構、及び上記２台の撮影装置の間隔を調整する機構、更
にこれらの撮影装置をヨ一方向に回転させる機構、上記
撮影装置に取り（ｄけられたレンズの焦点距離（即ちズ
ーム値）および上記撮影ｇ置と観察対象までの距離に応
じて上述の各々の機構を制御する手段とで構成される。

（作用）ＴＶカメラを遠隔地作業の観察手段に用いる場合、オペ
レータはレンズのズーム操作やＴＶカメラ事態のパン・
チルト操作を適宜行う事により所望の映像を得る。観察
手段として２台のＴＶカメラで構成される立体ＴＶカメ
ラを使用する場合、上述の操作を行う度に生じ易い、上
記２台のＴＶカメラの相対的な光軸ズレを防止する必要
がある。

この光軸はＴＶカメラのズーム値にかかわらず、少なく
とも垂直方向にはずれない事が望ましい。

これは本発明に関わる両眼視差方式の立体テレビ装置に
おける必要条件である。

課題を解決するための手段の内、上記２台のＴＶカメラ
の一方に取り付けられたピッチ方向の回転機構は、上述
した２台のＴＶカメラの相対的な光軸を調整して、垂直
方向の相対ズレを解消する為に用いられる。片方のＴＶ
カメラの光軸を基準にして他方のＴＶカメラの光軸を調
整する為、上述の様に映像の相対的な垂直ズレは生じな
いのである。しかして調整の方法によってはこれら２つ
の光軸が同時かつ同方向に移動する場合がある。

観察者による立体映像感得の可否は、主として上記２光
軸の相対的なズレが支配的である為、この様な同時的な
移動は立体映像感得の可否にはほとんど影響しない。

ＴＶカメラに固定焦点レンズを使用する場合や、ズーム
レンズを使用する時でもこのズーム比が比較的小さい場
合においては、上述したピッチ方向の調整内容に従うこ
とにより良好な立体映像が感得できる。しかし、ズーム
比を大きく変化して使用する時には、上述した課題の解
決するための手段の内、２台のＴＶカメラ間隔を変更す
る手段やＴＶカメラをヨ一方向に回転する手段を用いて
、ｖＡ寮対象を見込む角度を調整する。好適には成るズ
ーム値で提供される映像と同じサイズとなるまで、人間
がその観察対象に近付いた時に、この人間がこの観察対
象を見込む角度と同一に調整する事が望ましい。具体的
には、ズーム値を望遠側に設定する程ＴＶカメラ間隔を
拡げ、観察対象にＴＶカメラが近付く程ＴＶカメラを内
側ヨ一方向に回転させる。

上述までの過程は立体映像の観察者が手動で行っても良
いが、ズーム値および観察対象までの距離を基にして自
動的に制御する事も可能である。

この時、上記立体映像が呈示されるモニタサイズと、こ
のモニタと前記観察者の距離が自動制御時の要因として
考慮されている事は言うまでもない。

上述したズーム値を知る手段や観察対象とＴＶカメラ間
距離を知る手段は公知の手法を流用する事ができる。

（実施例）第１図は本発明に係る立体カメラ装置の概略を模式的に
示した図である。特徴を強調する為に、各構成要素の形
状や配置を敢えて実際とは違えて描いである。

Ｉ２察対＠！１（図では便宜上近付けて描いである）は
立体カメラ装置２で撮影される。この立体カメラ装置は
機能雲台４上に設置された右眼用ＴＶカメラ３１と左眼
用ＴＶカメラ３２から成り立つ。

上記２台のＴＶカメラには右左眼用レンズ５１゜５２が
取り付けられている。

上記の左眼用ＴＶカメラ３２はゴニオメータ（ピッチ方
向の回転機構）６２上に固定されピッチ方向回転７が可
能である。この回転は本実施例ではピッチ回転用モータ
８の駆動力によってなされる。このゴニオメータ６２に
は図示されないピッチ角検出器が取り付けられ、上記左
眼用ＴＶカメラ３２のビッヂ回転角を電気的に読み取る
事が出来る。

上記ゴニオメータ６２は左眼用ＴＶカメラ３２のヨ一方
向回転テーブル９２に設置され、ヨ一方向１０２の回転
を実現する。駆動力はモータ１１２にて与えられる。本
図ではこのモータ１１２を支持する部材や電気的な回転
角検出器は図示されていない。

右眼用ＴＶカメラはレベル調整部材６１を介して、右眼
用ＴＶカメラのヨ一方向回転テーブル９１に設置され、
駆動用モータ１１１でヨ一方向の回転を実現する。

右左ＴＶカメラのヨ一方向回転テーブル９１゜９２はＴ
Ｖカメラ間隔調整機構１２上に設置される。この機構は
モータ１３で駆動される。このＴＶカメラ間隔調整機構
には電気的にこの間隔長を検出する、ＴＶカメラ間隔長
検出器（図示されず）が取り付けられている。

第２図は第１図の実施例の構成をより具体的に示した図
である。説明を分り易くする為に構成要素毎に離して記
載しである。

３脚付きの多軸の雲台４は水平方向で回転可能なパン機
構４１の上に傾き可能なチルト機構４２が載せられた構
成となっている。更に前記チルト機構４２の上にはＴＶ
カメラ間隔調整機構１２が設置される。このＴＶ間隔調
整機構１２は基台１２１の上面にレール１２２が取着さ
れる。このレールにはテーブル１２３．１２４が設定さ
れ、右左眼用ＴＶカメラ３１．３２が矢張りヨ一方向回
転テーブル９１．９２を介して取付けられる。前記テー
ブル１２３，１２４には逆向きの雌ネジを切った鍔が付
けられ、そこに同様に逆向きに切った雄ネジ１２５が通
される。この雄ネジ１２５の片端には歯車１２６が付け
られモータ１３の歯車１２７に依って駆動力が与えられ
る。上記の様に雄ネジ１２５は左右逆向きに切られてい
るので、この回転運動に伴い前記テーブル１２３．１２
４の間隔が変化する。

上記テーブルには、前記ヨ一方向回転テーブル９１．９
２が載る。このヨ一方向回転テーブルには歯車９１１．
９２１とモータ１１２，１２２が取付けられ、このモー
タを駆動する事で前記ＴＶカメラのヨ一方向回転、即ち
幅峻角の調整を実現する。

上記歯車９２１の上にはゴニオメータ６２と歯車６２１
およびモータ８が取付けられウオームギヤ等の歯車で上
下方向の微小角度の変更ができるようにして左眼用ＴＶ
カメラ３２のピッチ調整を行う。又、歯車９１１の上に
はレベル調整部材６１を介して右眼用ＴＶカメラ３１が
取付けられる。

このレベル調整部材６１は前記ゴニオメータ６２とノミ
ナルな高さが同一になる様に設定される。

かくして、右眼用撮影装置２ａは右眼用ＴＶカメラ３１
、レベル調整部材６１、ヨーテーブル９１、鍔付テーブ
ル１２３等から構成され、又、左眼用撮影装置２ｂは左
眼用ＴＶカメラ３２、ゴニオメータ６２、ヨーテーブル
９２、鍔付テーブル１２４等から夫々構成され、これら
は基台１２１に取付けられ３脚により適宜移動しうるち
のとされている。

前記ＴＶカメラ間隔調整機構とヨ一方向回転テーブルの
組み合わせに依り、観察者には見易い映像を提供でき、
また前記ゴニオメータを駆動する事で、ズーム動作に伴
う左右眼用ＴＶカメラの光軸ズレ変動の矯正が可能とな
る。

上記の右左眼用ＴＶカメラ３１．３２から入出力される
各種信号１４１．１４２にはビデオ信号、レンズズーム
値、レンズフォーカシング程度、アイリス値などが含ま
れており、撮影条件制御装置１５に接続されている。ま
た、この撮影条件制御装置１５には上述した、各々の駆
動モータへの信号線、回転角度および間隔長検出器から
の信号も接続されている。この撮影条件制御装置に集め
られる情報を基に上述各種機構が駆動され、上記ＴＶカ
メラのズーム値と観察対象までの距離に応じて、観察者
が最も立体感得し易くなる様に、これらのＴＶカメラの
間隔と輻較角が設定される。またレンズを駆動する事に
よって生じる、撮影像の垂直方向のズレも、上記撮影条
件制御装置に集まる情報を画像的に処理して補正される
。又、ＴＶカメラと観察対象までの距離は別途に副長器
を設置して測定するようにしても良いが、ここでは２台
のＴＶカメラの画像情報を基に演算される。

要するに、固定焦点レンズ又はズーム比の小さいレンズ
使用の場合は、観察者は雲台４のパンチルト操作時に制
御装置１５により自動的に又は、ペンダント１６により
手動にて右眼用撮影装置２ａを基準に、左眼用撮影装置
２ｂにピッチ方向の調整を与える事により垂直ズレを防
止し適正な立体像を得ることができる。又、ズーム比の
大きい場合はヨー調整、により、更に観察対象までの距
離を変える場合はカメラ間隔調整により適正な立体像を
得ることができる。

本図では、２台のＴＶカメラの両者がヨ一方向°に回転
される様に描かれているが、片方のみでも構わない。又
、ＴＶカメラ間隔の調整は一方のＴＶカメラのみを駆動
しても良いし、両者によって行っても良い。

更に、本図においては撮影５Ａ＠のみを記載しである。

このＴＶカメラで撮影した映像信号を処理し、モニタ等
を通じて観察者に呈示する手段は公知の手法を適用する
ことが出来る。

上記のＴＶカメラでは左眼用ＴＶカメラのピッチ調整を
行っているが、右眼用ＴＶカメラで行っても良い。

撮影条件の設定は上述した様に自動的に制御しても良い
が、上記撮影条件制御装置に接続されているペンダント
１′６で手動的に調整することも可能である。

また前述の如く、観察対象とＴＶカメラの間隔がほとん
ど変化しない場合や、ズームレンズでない場合において
は上述した撮影条件の変更を行う必要はない。従って上
記ゴニオメータ６２以外の一切の装置を用意することは
ない。

更に上記機能雲台４には、実施例の様にパン・チルト等
の回転機構を付加してもよいし又、付加しなくともよい
事は言うまでもない。

第３図は本発明に係る第二の実施例を示す図である。

本図ではＩ！察対象１を撮影する装置２の内、左眼用Ｔ
Ｖカメラ３２はピッチ方向回転用ゴニオメータ６２を介
して基台１７上に取り付けられている。また右眼用ＴＶ
カメラ３１は、２本の直動機構１８１．１８２、及びこ
の直動機構１８１．１８２の各テーブル部１９１．１９
２に関してヨー方向に回転自在な軸受２０１．２０２を
介して、上記基台１７上に設置される。この直動機構１
８１．１８２には各々、駆動用モータ２２１．２２２と
図示されない位置検出器が取り付けられている。同様に
上記ゴニオメータ６２にも駆動用モータ８と図示されな
い角度検出器が設置されている。

第４図は第２図の実施例の構成をより具体的に分解して
示した図である。雲台４のパン機構４１とチルト機構４
２は第２図と同一である。本図では上記チルト機構の上
に基台１７が設置され、更にこの上にゴニオメータ６２
に付随する歯車６２１とモータ８、及び２組の直動機構
ｉｓｉ、ｉｓ２が取付けられる。上記ゴニオメータ６２
には左眼用ＴＶカメラ３２が取着され、第２図と同様に
ズーム動作時の光軸（垂直方向）ズレを矯正するのに使
用される。又、右眼用ＴＶカメラ３１は前記２組の直動
機構１８１，１８２の上に、直動機構テーブル１９１，
１９２及び回転軸受２０１゜２０２を介して取付けられ
る。上記直動機構１８１．１８２の片端には歯車２１１
．２１２とモータ２２１．２２２が設置され、これ等を
協同的に駆動する事でＴＶカメラの間隔と輻較角を決定
する。直動機構テーブル部１９１にはスライド機構１９
３が取着され、右眼用ＴＶカメラに輻較角が付けられる
際に生じる、このＴＶカメラの前記直動機構の直交する
方向の長さ変動を吸収する。

かくして右眼用撮影装置２ａは右眼用ＴＶカメラ３１．
２組の直動機構１８１．１８２などから構成され、又、
左眼用撮影装置２ｂは左眼用ＴＶカメラ３２、ゴニオメ
ータ６２などから構成され、これら２台の撮影装四２ａ
、２ｂは基台１７に取付けられ、適宜移動しうるちので
ある。

上記ＴＶカメラに取着されたレンズ５１．５２のズーム
値やフォーカシング程度、或いはアイリスなどの情報は
ＴＶカメラのビデオ信号と共に各種信号線１４１．１４
２を通じて撮影条件制御装置１５に送られる。上述の駆
動用モータと位置・角度検出器に関する各種信号線もこ
の撮影条件制御装置１５に接続されている。

第一の実施例でも述べた様に、上記撮影条件制御装置１
５に集められた各種情報を基に、観察者が適正な立体映
像を観察できる様に、この書影条件制御装置１５は接続
された各モータを駆動して、上記ＴＶカメラの各々の撮
影方向を適正化する。

レンズの焦点調整やズーム値変更に伴う各々のレンズの
光軸ズレの内、垂直方向の成分に関しては、上記ゴニオ
メータ６２を駆動して補正される。従って、レンズがど
の様なズーム値に設定されても、観察者の立体感得が消
失する事はない。

また本実施例に示した上記２木の直動機構１８１．１８
２を同ω駆動することにより、上記右眼用ＴＶカメラ３
１を左眼用ＴＶカメラ３２から近付けたり或いは遠ざけ
たりすることが可能である。

更に上記２本の直動機構１８１．１８２の駆動足を異な
えれば上記右眼用ＴＶカメラをヨ一方向に回転できる為
、これら２台のカメラが上記観察対象を見込む角度が変
更される。したがって、レンズのズーム値やＴＶカメラ
と観察対象までの距離が変わっても、観察者には疲労の
少ない立体映像を提供できる。

本実施例にあっては、左眼用ＴＶカメラ３２はヨ一方向
の回転がなく、右眼用ＴＶカメラ３１のみが当該方向の
回転を行うが、−殻内な焦点距離のレンズを使用する場
合、左右眼用ＴＶカメラの当該方向回転に関する対称性
は問題にならない。

本実施例にあっては左眼用ＴＶカメラによってピッチ方
向の調整を行い、右眼用カメラによって左右眼用ＴＶカ
メラの間隔及び輻幀角調整を行っているが、これら２台
のＴＶカメラに付与された機能を逆に設置して使用して
も全く同様の効果が得られる。

又、第一の実施例と同様に本実施例においても、線形条
件の設定は上記撮影条件制御装置１５によって自動的に
なされる様に描かれているが、ペンダント１６で手動的
に調整する事も可能であり、上記基台１７には実施例の
ようにパン・チルト等の回転機構を付加してもよいし、
又、付加しないものとする事も出来る。

更に、ズーム比があまり大きくない時や、観察対象とＴ
Ｖカメラ間隔が大きく変わらない時においては、適宜、
本実施例に記載した機能を除去して使用しても良い。本
事柄は第一の実施例に置いても適合する内容である。

［発明の効果］以上述べた様に本発明によれば、同一観察対象を２方向
から撮影して観察者に立体映像を提供する立体テレビ装
置において、基台上に２台の撮影装置を設け、一方の撮
影装置にピッチ方向の回転機構を具備するようにしたの
で撮影手段である立体カメラのレンズ系の焦点調部やズ
ーム値調節の際に生じ易い、撮影映像の垂直方向の相対
的な位置ズレを速いかに補正する事が出来る。又、観察
対像とＴＶカメラとの間隔の違いやレンズのズーム値の
違いに応じてＴＶカメラの撮影姿勢の調節も可能である
。従って、観察者には立体感の消失する事の無い、常に
良好な立体映像を提供する事が可能である。

更に本発明はＴＶカメラだけでなくスチールカメラにも
適用可能である事は言うまでも無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立体カメラ装置の第一の実施例を
示した斜視図、第２図は第１図の分解斜視図、第３図は
他の実施例を示した斜視図、第４図は第３図の分解斜視
図である。１・・・［Ｉ察対象　　　　　２・・・立体カメラ装置
３１．３２・・・右左眼用ＴＶカメラ４・・・雲台　　　５１．５２・・・右左眼用レンズ６
１・・・レベル調整部材６２・・・ゴニオメータ　　　７・・・ピッチ方向８・
・・ピッチ回転用モータ９１．９２・・・ヨ一方向回転テーブルｉｏｉ、１０２
・・・ヨ一方向１１１．１１２・・・駆動用モータ１２・・・ＴＶカメラ間隔調整機構１３・・・モータ１４１．１４２・・・ＴＶカメラからの各種信号線１５
・・・撮影条件制御装置１６・・・手動指令用ペンダント１２１．１７・・・基台　１８１．１８２・・・直動機
構１９１．１９２・・・直動機構テーブル部２０１．２
０２・・・回転軸受ｆ（Ｉ！！！人ｆＦ理士三好秀和

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　同一観察対象を２つの異なる方向から撮影し、
適当な手段により観察者に立体映像を提供する立体カメ
ラ装置において、基台上に２台の撮影装置を設け一方の
撮影装置にはピッチ方向の回転機構が具備されているこ
とを特徴とする立体カメラ装置。
（２）　撮影装置間の間隔を伸縮する機構が具備されて
いることを特徴とする請求項（１）に記載の立体カメラ
装置。
（３）　上記２台の撮影装置の一方あるいは両方にヨ一
方向の回転機構が具備されている事を特徴とする請求項
（１）又は（２）に記載の立体カメラ装置。
（４）　撮影装置のズーム値および観察対象までの距離
に応じて、撮影装置に具備された機能が調整される撮影
条件制御装置を具備する事を特徴とする請求項（１）、
（２）又は（３）に記載の立体カメラ装置。