JPH0258493A - 立体テレビ装置 - Google Patents

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１ （産業上の利用分野） 本発明は、立体映像を得るために複数配覚した囮影装置
の光学系に光軸ずれ等が梵′１してし自動的に修正して
適正な立体映像を感（ｑできるＪ：うに］−失した３γ
体テレビ装冒に関１する。

（従来の技術） 深Ｎや宇宙空間ぐの會業のように人間がＩＺ゛１接現場
へ入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ｉＹｊ　１’）宇宙空間あるいは原子
炉内等のような極限環境下におＩ」る作業を実現する技
術として、人間の行け（＜い作７現場にマニピュレーク
を送り込み、現１易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プレオペレーションがある
１、このｈ法では、作業現場（作！Ａ環境）をん影装置
で顕像し、これをモニタテレビ専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。

従来、このような遠隔操作時に作業現場の立体映像を観
察者に感１ｑさぜるには、例えば、第３図に示ずような
立体テレビ装置が使用されている。

即ち、従来の立体テレビ装置は、２台の照影装置１０１
ａ　、１０１ｂ　、映像ミキサ１０２、フレームコンバ
ータ１０３、眼鏡ドライバ１０４、シャッタ眼鏡１０５
、モニタテレビ１０６とで構成されている６２台の撥彰
装置１０１ａ　、１０１ｂは図示されない雲台」−に水
平に並べて配置されており、前方の観察対象１０７を同
時に画像する。また、硲彰ＨｆＷ１０１ａ　、１０１１
）の光学系１０１ｃ、１０１ｄには一般にズームレンズ
が装着されて１１′３つ、光学系１０１ｃ、１０１ｄを
通して画像ゐ子（不図示）に映像が結〜される。ｎ影装
貿１０１ａ、１０１ｂで優像された映像は撮像素子（不
図示）から映像信号として映像ミキサ１０２に送られ、
所定時間１ｄに交Ｈに出力される。これらの時系列映像
信号はフレームコンバータ１０３でフリッカレス（映像
のチラッキ除去）処理を施された後、映像表示装量であ
るモニタプレど１０６に交ｎに呈示される。そして、観
察者１０８はモニタテレビ１０６の映像をフレームコン
バータ１０；３から出力される同明信号に基づいて左右
眼が交ηに開閉するシャッタ眼鏡１０５を通して立体１
ＩＪｌ！像を感得することができる。つまり、前記構成
から成る立体テレビ装置は、人間の目の残像を利用して
立体映像が感得される。

また、観察者１０８は、紐形装置１０１ａ、１０１ｂの
光学系１０１ｃ　、１０１ｄ　Ｔ：１４るズームレンズ
を広角側又は望遠側にズーム操作する閃はレンズコント
ロ〜う１０９で操作し、Ｕｎ　Ｆｎ　４％装１ｏｉａ、
１０１ｂの間隔や観察対象１０７を見込む角ｔ＋２（輻
較角）を調整する時は雲ｆ７］ン１〜ローラｌｌ０Ｔ：
操作する。

ところで、前記構成から成る＼”１体テレビ装貿により
観察者１０８が立体映像を感（ａづる場合、硯京省１０
８の左右の目に没ビられる映像は、拡大率、位置、姿勢
等の関係が相対的に整合している心髄がある。このため
、援影装同１０１ａ、１０１ｂの抗１像格子（不図示）
に対する光学系１０１Ｃ，１０１ｄの光軸を、梁形装置
１０１ａ、１０１ｂ、ＬＩＩ４ぶ方向に広がる同一平面
内に設定しなければならず、また、光学系１０１ｃ、１
０１ｄにズームレンズを用いる場合、ズーム値に拘らず
光軸を一定に保つためには、レンズのｍ選と設定位置の
厳ｆ！な管理が不１−１７欠である。しかしながら、現
実には全く同一特性を右づるレンズを用意する・■や、
設定位置を保つために外力の影響を完全に腐所する事は
非常に困何である。

このＪ：うに、従来のｒｔ体テレビ装置では、藏影装置
１０１ａ　、１０１ｂの光学系１０１ｃ、１０１ｄがズ
ームレンズの場合、光軸にずれがあるとズーム操作した
時、特に望遠側に操作する時には光軸のずれが大きくな
るので、観察者１０８の左ｔ、Ｔ　ＩＩＩにそれぞれ投
ぜられる映像の整合性が悪くなり、立体映像の感（ｑは
非常に国轄になる。

このため、光軸ずれが生じた前記立体テレビ装置を極限
環境下で用いて７ニビユレータ等を遠隔操作する際、観
察対中の良好な立体映像を感得することができない不都
合が生じ、作業の安全１イ１やマニビル−タ等の操作ｔ
Ｉ＋が低１ｚする問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記したように、従来の立体テレビ装置では、複数配置
ｎする紐形装置の１０１ａ、１０１ｂの光学系１０１ｃ
　、１０１ｄに光軸ずれが生じイ【いように同−特１１
を右するレンズを用いて各光学系１０１ｃ、１０１ｄを
高Ｍ度に組付ける必処があり、まｌ〔、光学系１０１０
．１０１ｄにズームレンズを使用した場合にはズーム操
作により光軸ずれが生じ易く、適正な立体映像を感（ｑ
することができない場合がある。

本発明はＬ記した課題をｒＲ決ｃＪ−る目的て゛なされ
、光学系に光軸ずれ等が発生して顕彰装置で囮像される
ｌｌ！ｌ！像にずれが４Ｌじても自動的にｆＸｉＦする
ことができる立体テレビ装置を提供しようとするもので
ある。

〔発明の構成１ （課題を解決するための手段） 前記した課題を解決するために本発明は、光学系と撮像
素子とを備えた撮影装置を複枚用い、各層形装置ｎで撮
像された観察対象の映像を映像表示装置に」；り観察台
に呈示し、前記映像を合体部に処理４−る手段によって
立体映像が感得可能な１１体ｊレビ装首にＪ５いて、各
搬影装圃で蹟象されたそれぞれの映像情報を入力し、入
力されるそれぞれの映像情報を相関比較して前記各顕彰
装買で撮像される映像のずれを検出する検出手段と、該
検出ｆ−段で１１１られた映（〆９のずれ情報に１′５
づいて前記各１１ａ影装首で撮像される映像のずれを修
正する修正手段とを０１ｊる構成とした。

く作用） 本発明によれば、各撮影装置で撮像される映（′９にず
れが発生した場合、各陽形装置から入力されるそれぞれ
の映像情報を相関比較して画像のずれｈｌをＱ出し、そ
の結束にＪＪづいて各撮影装置で撮像される映像のずれ
が修ｉＦされる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例にＬ４づいて詳細にぴ１明
する。

第１図は本発明に係る立体テレビ装置を示す構成図であ
る。この図に示すように、２台の撮影装置ｉａ、１ｂは
不図示の雲台上に水平に所定間隔に並べて配置され、前
方の観察対象△をそれぞれ撮像する。不図示の雲台には
、鑵彰装置１ａ、１ｂを左右及びト下方向に移萌させる
圧電素子等のアクチュエータで構成される移ｆ＃　ｆｆ
ｆ　４／４２　ａ　　２　ｂが取付けられている。、撮
影装置１ａ、ｌｂに（、家、光学系を構成するズームレ
ンズ３ａ　、３ｂとＣＣＤ等の撮像素子４ａ　、４ｂと
が備えられＣいる、。

映像情報積分装置５ａ　、５ｂは、画像素子４ａ。

４ｂから映像信号６ａ　、６ｂを入力し、観察ｆｆ１＝
ｌ象△の映像の水平方向の明るさ（光量）を積分して情
報圧縮することにより、２次元的な光〜）分布を垂直方
向のみの１次元的な光ｍ分布に変換づる。

相対ずれ噴演暮装置８は、θす！　１ｍ情報槓分装買５
ａ５ｂから出ツノされる映像情報信号７ａ、７ｂを相関
比較し、撮影装置１ａ、ＩｂＴ−俗像された映像の垂直
方向のずれを数値的に演口して映像のずれ吊を検出する
。即ち、撮影装置！！Ｉａ、ｌｂのズームレンズ３ａ、
３ｂに光軸ずれやズーム操作で倍量←７Ｊ”れ等が発／
１−すると、画像素子４ａ、＝１ｂからの映（（９（ハ
Ｑ５ａ、（’）ｂはそれに応じて映像情報積分装首５ａ
、５ｂに出力されるので、（ｎ対ずれ出演σ装乙８での
ｈｉｔ　惇結果はズームレンズ３ａ、３ｂの光軸ずれ吊
や倍率ずれ吊に対応する。このように、ａ’ｌ！像情帽
債分駅芦５ａ　、　５ｂ　、相対ずれｉ）油Ｑ装冒８に
よ・）で、撮影装置’Ｉａ、１ｂで画像される映像のず
れ砒を検出する検出手段が構成される。修正信号生成装
置９は、相対ずれ吊演符装置８から出力される相対ずれ
ｔ信号１０１．：基づいて、面形）−冒１ａ、１ｂで撮
像される各映像のずれを柊ＩＥηるための＋４正信号１
１ａ、１１ｂｅ蹟彰装胃１ａ、１ｂの各移動機構２ａ、
２ｂに出力し、映像のずれを修正づる。

このように、修正信号生成装置９及び撮影装置１ａ、１
ｂの移１ｊＪＲ構２ａ、２ｂによって、撮影装置’Ｉａ
、１ｂで囮ルされる映像のずれを修正する修正手段が構
成される。

映像ミキサ１２は、ＶｙｆＩ！！素子４ａ、４ｂから出
力される映ＦｆＡ　４＊　Ｒ６ａ　、　６　ｂを、ノリ
ツカレス（映像のチラッキ除去）処理を行うフレームコ
ンバーク１３を介してモニタテレビ等の映像表示装置１
４に所定肋間毎に交ηに出力する。１５は観察ｆ′４１
６　（Ｄ両眼にかけるシセッタ眼鏡であり、フレームコ
ンバータ１３からの同期（Ｍ号に基づき眼鏡ドライバ１
７を介して左右目が電気的に交ηに開閉し、このシャッ
タ眼ｔｎ　１５により観察者１６は映像表示装置１４の
映像を立体映像として感１ｑすることができる。

次に、本発明に係る立体テレビ装置の作用について説明
する。撮影装置ｉａ、１ｂを観察ス・１τミ△に向けて
セットすると、観察対象へからの外界光（ｉｔ　、０２
は、それぞれズームレンズ３ａ、３ｂを通して撮像素子
４ａ　、４ｂに結像１゛る。画像素子４ａ　、４ｂは撮
像した観察対象△の映像信号６ａ、６ｂを、映像ミキサ
１２、フレームコンバータ１３を介して映像表示装置１
４に所定時間（例えば１／６０秒）毎に交ηに出力する
。そして、蜆寮考１６は、映像表示装肩１４に交互に写
し出される映像からシャッタＩＩＪｉ’ｔＪ１１５を通
してｖＡ察対や△の立体映像を感（ｑできる。

上記した観察状態において、ズームレンズ３ａ。

３ｂに光軸ずれや倍率ずれ等がない時（よ、相対ずれ呈
演篩装置８による演σ結果によって、撮彰装買１ａ、１
ｂで踊像される映像にずれがないと判定されるので、暉
彰装置１ａ、１ｂで層像される映ｒ９のずれを玲正する
移動機構２ａ　、２ｂは駆ａｊされない。

そして、囮影装Ｆ？１ａ、ｌｂで、蹟像中に不図示のレ
ンズクンＬ・ローラににリズームレンズ３ａ。

３ｂを例えば広角側から望遠側にズーム操作した時や、
不図示の雲台コントローラにより観察方向を変更した峙
イｉどに、例えばＩ＆彰装置１ａのズームレンズ３ａに
光軸ずれが発生した場合、ｍ４像素子４ａ　、４ｂから
の映像信号６ａ、６ｂは映像情ｆｆ１４積分装置５ａ、
５ｂに入力される。映像情報積分ｇｎ５ａ、５ｂは入力
される映像信号６８．６ｂを）Ｆ直方向のみの１次元的
な光量分布に変換し、Ｐｊ！像情報信号７ａ、７ｂとし
て相対ず机ｆｉ’ｒ？古口）（ｉ？？８に出力する。相
対ずれ吊演算装貿８は入力される映像情＋１１信号７ａ
、７ｂを相関比較し、抗３影装賀゛ｌａ、１ｂで層像さ
れた映像の重直り向のずれをｎ　ＩＩ＋’ｌ的にＦＪｆ
　ｆｉｌ　シて、舟影装置１ａ　、ｉｂ　−Ｃ撮像され
る映像の相対的イ【ずれ吊、即ち、ズームレンズ３ａ　
、３ｂの相対的な光軸の屯白方向のずれ品を検出し、そ
の結里を相対−ヂれｈ１信Ｑ１０どして修１「イ３号生
成Ｘ！！ｉ装９に出力する９す″す１４４号１１成駅買
９は入ノフされる相り・ｊザれ吊信月１０に１．Ｌづい
てｌ、！　％、　装置１ａ、１ｔ＋の）４９））　Ｉｎ
構２ａ　、　２＋１　＜Ｚｆｆｉ。

Ｗ信’ｐｉ　ｌａ　、　　１１１）を出力する。移動１
．ｒｌ　＋：４２　ａは入力されるムＩＦ信号１１．１
に１．１づい【駆チＩＪ♂れ、得圧’Ａ　：ＦＩ　１　
ａと一体に可動ηるズームレンズ３ａの光軸・ｒれ１石
Ｆ７る。一方、Ｈ１対ずれらｌ　Ｆｊｆ　ＯＫｒ８によ
り撥影駅首１ｂで層像される映像にはずれが＜ｉい、叩
ら、ズームレンズ３ｂに【ま光１咄ずれがないと判定さ
れるので、條ｉＥ信号４１：成装置９から移１ＩＩＩ機
構２ｂへ修正［「１が゛′零″て・ある修Ｉ「信号１１
ｂが出））され、移乃閑構２ｂ１．を駆動されｌ−、い
。

このように、撮像装置７ｆ’ｌａ、Ｉｂで観察対９△を
崖ＦＱしている口５に、光学系であるズームレンズ３ａ
、３ｂに光軸ずれが発／Ｉ　して映像がずれた場合でも
自動釣に光軸ず１′ｔ　ｈ＜　ｔ’Ｇ　ｉｌ−されるの
で、ａす゛奈名１６は常に適正な立体映像を感得づるこ
とができる。

、■、って、木Ｒ明の立体テレビ〃冒を極限環・川下で
用いてン一ピル−タ′ｓ′４節隔歴作りる場合、弼影装
買１．１．１１）の光１ｆ系を構成覆るズームレンズ３
ａ　、　３ｂの光軸が−ｆ　ｔ’Ｌ　ｒら自ｆｌＨ的に
ｒｉ　ｉｒ：　Ｌ’ねるので、操作店番、１常に作采″
ｌＪ蒙の適ｉ［％＼ｊ体映像を感得することがでさ、作
業の安全性や操作性の向１−を図ることがでさる。更に
、光彩に置１ａ１ｂで顕像される映像のずれを検出づる
映像情報積分ＲＦ７５ａ　、５ｂ及び相対ずれ♀演装置
１０は印影装置１ａ、１ｂと別体に配置されるので、搬
影菰貿１ａ、１ｂが設置される周囲の環境に影響される
ことなく、極限環境下での耐候性も十分に確保すること
ができ、ｎつ、映像の画Ｙ１低下や優影装胃１ａ、１１
）の複雑化、４ｊ＋殊化を招くこともない。

尚、前記した実施例で【よ、映像情報１６カ装置５ａ、
５ｂにより瓦影装冒１ａ、１ｂから入力される映像情報
を、重め方向のみの１次元的＜７光１１１分イＤに変換
して相関比較したが、入力されるｌｌｌ１ｉ像情報を：
Ｆ　ｉｒｉ方向、水平方向及び斜め方向に１次元的に空
間積分することにより、映鹸の回転亡水平方向にずれ等
が発生した場合でも、迅速に、１１つ柘庶（ｐ　＜修＋
Ｆを行うことが可能である。。

また、前記実施例では、１次元的に変換された映像情報
の光ら）分布ににって相関比較を行う４７４成であ・）
だが、映像情報を色調によって相関比軸しても良く、史
に、映像情ｆ）Ｊを光Ｆ１’＋分１［ｉと色調分布によ
って相関比較しでも良い。

また、前記実施例においては、相χ・１ずれ鮎ｉ；、Ｉ
　Ｇ”Ｊ装Ｆｊ８は１次元的に圧縮された各映像も°Ｉ
報を相ｍ・比較して映像のずれをΩ出したが、１次元的
に１■縮された各映像情報の平均ｒｌｊ　；’ｒｈｌか
ら映像のずれを算出することも可能である。

更に、前記実施例ではｆｉ３影）ム買１ａのズームレン
ズ３　ａに光軸ずれが！ｌＩした場合についてｊｄ）べ
たがズームレンズ３ａ　、　３ｂに光軸ずれが発生した
１ｇ含でＩｆ）　ｆｉ１１様に光軸ずれを代１「ザるこ
とができ、また、ｂＴｉＴｉ間１ａ、１ｂの−１１又は
両方に衝撃等が加わって囮ｆｇＩ？ｌる映像に７１“れ
が梵′Ｉｔ、た場合で５容易に修ｄ−づることができる
。

５１だ、前記実施例では光学系にズームレンズを１・む
用したが甲焦貞レンズの場合でも良い。

また、前記実施例で・はズームレンズ３ａ　、　３ｂ（
ご尤・１１「ヂれが光′Ｉした時には、修ＩＦ信号生成
装置９から出力される烙ｉｒｆ：Ｑｌ　’Ｉａ　、　　
１１ｂ　Ｔ移動ｅｉｈ’１：　２　ａ　、　２　＋１を
ＵＪ動して吹拭的に光軸−・ｆれを；（１−［シ、だが
、ｔ’ｓ　ｒｒ　（４′；″；ｊ　ｉ　ｌａ　、　　１
１１）　Ｌヨリ映像表示′／装置１１１に写し出される
映像を電気的に移動して光軸ずれを修ｉ［する構成し可
能である。

第２図ｔユ、本発明の他の実施（す１１に係る＼γ体゛
アレビ装置の要部を示す構成図である。本例におい−Ｃ
【ま、蹟象象了４ａ　、４ｂからの映作信？ｉ　６　ａ
　、　６ｂを電ｒビー７−ツアインダ専の小型のモニタ
′テレビ１８ａ、１８ｂに出力し、踊影装ｆ？ｆｆ１．
ｉ、Ｔ。

で撮像された映像をモニタブレビ１８ａ、１８ｂに写し
出す。そして、その映像をシリンドリカルレンズ１９ａ
、１９ｂを通して１次元方向に積分し、リニアＣ０Ｄ２
０ａ　、２Ｏｂ上に結像させる構成である。このように
、本例ではシリンドリカルレンズ１９ａ、１９ｂによっ
て紐形装置１ａ。

１ｂで撮像される映像を光学的に１次元的な垂直方向の
光量分布に変換し、映像情報信号７ａ、７ｂとして相対
ずれｍ演惇装置８に出力する。他の構成は前記実施例と
同様である。

また、本例において、複数方向の１次元像を得るには複
数のシリンドリカルレンズを垂直方向、水平方向、斜め
方向にＡｎ胃することにより実現できる。

尚、本例ではシリンドリカルレンズによって映像を１次
元的な光学的積分を行ったが、シリントノカルレンズの
代わりに球面レンズを使用することによって、２次元的
な光学的積分を行うこと６可能である。この場合、映像
は光点の分布パターンに変換される。

更に、前記した各実施例はいずれも顕彰装置１ａ、ｉｌ
）から入力される映像情報を空間積分した（々に相関比
較したが、高速演算素子を用いることにより、泥彰装♂
？１ａ、１ｂから入力される映像情９・Ｒを画素ごとに
逐一相関比較することｂ可能である。

［弁明の効宋］ 以１、実施例にＪ、４づいて具体的に説明したように本
発明によれば、光学系の光軸ずれ等によって各静Ｆ１′
、ス置で撮像される映像にずれが発でトした場合でも、
自動的に映像のり°れを修ｉＦすることができる。従っ
て、映像表示装置にはＩＱ好な映像が写し出されるので
、観寮賃は常に適正な立体映像を感１り１することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｇ、１本発明に係る立体ｊレビ装置を示す構成図
、第２図は本発明の他の実施例に係る立体テレビ装置の
要部を示す構成図、第３図は従来の立体ｊ−レビ装置を
示す構成図である。 Ｉａ、１ｂ・・・塵量装置 ２ａ、２ｂ・・・移動機構 ３ａ、３ｂ・・・ズームレンズ ４ｒ＋、Ａｂ・・・撮像素子 ５ａ、５ｂ・・・映像情報積分装置 ８・・・相対ヂれ出演Ｃ″ｉ装置 ９・・・へ正信号生成装置 １／Ｉ・・・映像表示装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系と撮像素子とを備えた撮影装置を複数用い
   、各撮影装置で撮像された観察対象の映像を映像表示装
   置により観察者に呈示し、前記映像を立体像に処理する
   手段によつて立体映像が感得可能な立体テレビ装置にお
   いて、各撮影装置で撮像されたそれぞれの映像情報を入
   力し、入力されるそれぞれの映像情報を相関比較して前
   記各撮影装置で撮像される映像のずれを検出する検出手
   段と、該検出手段で得られた映像のずれ情報に基づいて
   前記各撮影装置で撮像される映像のずれを修正する修正
   手段とを有することを特徴とする立体テレビ装置。
2. （２）前記検出手段は、各撮影装置から出力される映像
   情報を１次元的に空間積分して１次元的なそれぞれの線
   像の光量と色調の少なくとも一方を相関比較することを
   特徴とする請求項１記載の立体テレビ装置。