JPH04108288A - Stereoscopic video device - Google Patents
Stereoscopic video deviceInfo
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- JPH04108288A JPH04108288A JP2225316A JP22531690A JPH04108288A JP H04108288 A JPH04108288 A JP H04108288A JP 2225316 A JP2225316 A JP 2225316A JP 22531690 A JP22531690 A JP 22531690A JP H04108288 A JPH04108288 A JP H04108288A
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- JP
- Japan
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- image
- stereoscopic
- cameras
- images
- signal
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- Pending
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- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は立体映像を提供する立体テレビジョンシステム
において、立体画像を撮影する立体カメラの構造に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a stereoscopic camera that captures stereoscopic images in a stereoscopic television system that provides stereoscopic images.
(従来の技術〕
人間が立体を知覚する要因は多くあるが、そのうち主要
な働きを持つ要因としては、左右の眼の位置の違いによ
り発生する映像のずれ、すなわち両眼視差と、物体を注
視する際の両眼の内寄せあるいは外寄せ運動、すなわち
両眼幅幀がある。2台のテレビカメラを用い、これらの
要因を発生させて立体視映像を取り込み、これらの映像
を人間の両眼に独立して提示することにより立体感覚を
与える立体テレビシステムが開発されている。人間に立
体視映像を提示する方法としては、第2図に示すように
、2台のモニタを左右の眼にそれぞれ独立に配置する方
法や、第3図に示すようにハーフミラ−を用いて2台の
モニタの映像を合成し、偏光を利用して左右の像を左右
の眼に分離して投入する方式や、第4図及び第5図に示
すように、一つのモニタに左右の映像を重ね、電子シャ
ッタや偏光を用いて映像を分離する方式がある。一つの
モニタを用いたものの一例を第6A図に示す。(Conventional technology) There are many factors that cause humans to perceive 3D objects, but the main factors include binocular parallax, which is the misalignment of images caused by the difference in the position of the left and right eyes, and gazing at an object. There is a movement in which the eyes move in or out, that is, a binocular width difference.Using two television cameras, these factors are generated to capture stereoscopic images, and these images are compared to the human eyes. A 3D television system has been developed that provides a 3D sensation by presenting images independently.As a method of presenting 3D images to humans, as shown in Figure 2, two monitors are placed between the left and right eyes. There are two methods: placing each monitor independently, as shown in Figure 3, combining the images from two monitors using a half mirror, and using polarized light to separate the left and right images into the left and right eyes. As shown in Figures 4 and 5, there is a method in which left and right images are superimposed on one monitor, and the images are separated using an electronic shutter or polarized light.An example of a method using one monitor is shown in Figure 6A. Shown below.
また、その各部の波形図を第6B図に示す。第6A図に
おいて、左カメラヘッド1と右カメラヘッド2は互に両
眼視差のある映像を撮影する。A/D変換器3,4は左
右のカメラヘッド1,2が出力するビデオ信号5,6を
ディジタル化してフレームメモリ7.8に記録し、倍速
立体変換器9はこの記録信号を交互に読み出して倍速立
体ビデオ信号10に組み込み、これをD/A変換器11
でアナログ信号に変換し、これを倍速スキャンモニタ1
1に映し出す。液晶メガネ12は倍速立体変換器9で生
成されるフレームと同期したシャッタ信号13.14に
より、倍速スキャンモニタ12に交互に映し出されるそ
れぞれのフレームに同期して液晶シャッタを開閉する。Moreover, the waveform diagram of each part is shown in FIG. 6B. In FIG. 6A, the left camera head 1 and the right camera head 2 take images with binocular parallax. The A/D converters 3 and 4 digitize the video signals 5 and 6 output from the left and right camera heads 1 and 2 and record them in the frame memory 7.8, and the double-speed stereo converter 9 reads out these recorded signals alternately. is incorporated into the double-speed stereoscopic video signal 10, and this is sent to the D/A converter 11.
Convert it to an analog signal and send it to double-speed scan monitor 1.
Display on 1. The liquid crystal glasses 12 open and close the liquid crystal shutters in synchronization with each frame alternately displayed on the double speed scan monitor 12 using shutter signals 13 and 14 synchronized with the frames generated by the double speed stereo converter 9.
従って、人聞の左眼には左のフレームLのみが見え、右
眼には右のフレームRのみが見える。従って、両眼視差
の効果により人間は立体映像を知覚することができる。Therefore, only the left frame L is visible to the human left eye, and only the right frame R is visible to the right eye. Therefore, humans can perceive stereoscopic images due to the effect of binocular parallax.
液晶シャッタの代りに偏光シャッタをモニタ画面に置き
、あるいはビデオプロジェクタの投影レンズの前に偏光
シャッタを置き、左右のフレームに同期させてこの偏光
シャッタを切換え、左右のレンズが偏光方向の異なる偏
光レンズを用いた偏光メガネを観察者が着用することに
よって左右の映像を分離し、立体像を得る方式もある。Place a polarized shutter on the monitor screen instead of a liquid crystal shutter, or place a polarized shutter in front of the projection lens of a video projector, and switch this polarized shutter in synchronization with the left and right frames, so that the left and right lenses have polarized lenses with different polarization directions. There is also a method in which the viewer wears polarized glasses that separate the left and right images and obtain a three-dimensional image.
従来の立体視技術については、「日経エレクトロニクス
J NcL444 (1988,4,4)の第205頁
から第223頁まで、及び精密工学会誌5/4/2/1
988の第1頁から第31頁までに詳しく論じられてい
る。Regarding conventional stereoscopic viewing technology, see "Nikkei Electronics J NcL444 (1988, 4, 4), pages 205 to 223, and Journal of the Japan Society for Precision Engineering, 5/4/2/1.
988, pages 1 to 31, are discussed in detail.
ところで、映像を取り込む2台のカメラヘッド1.2の
相対位置関係には次の2つの方法がある。By the way, there are the following two methods for the relative positional relationship between the two camera heads 1.2 that capture images.
そのLつは、第7図に示すように、2つのカメラヘット
の光軸を平行に配置するものである。平行に置かれた2
台のカメラヘット1,2の油力に映像の対象物15があ
るとすると、この物体の像はレンズ16.17によって
撮像面18.19に結ばれる。第7図では撮像面の像Q
、rの大きさと方向を引出線により示している。The L type is such that the optical axes of the two camera heads are arranged in parallel, as shown in FIG. 2 placed in parallel
Assuming that there is an object 15 to be imaged in the hydraulic power of the camera heads 1 and 2 of the stand, an image of this object is focused on an imaging surface 18.19 by a lens 16.17. In Figure 7, the image Q of the imaging plane
, r are shown by leader lines.
撮影された2つの像Q、rは第8図に示すようにモニタ
画面20に交互に表示され、これを人間の眼球21.2
2でとらえることになる。左眼21は左側から見た映像
Qを、右眼22は右側から見た映像rを見るので、両眼
視差により見える合成像23の位置はモニタ画面より手
前側にある。The two photographed images Q and r are displayed alternately on the monitor screen 20 as shown in FIG.
This can be seen in 2. Since the left eye 21 sees the image Q seen from the left side, and the right eye 22 sees the image r seen from the right side, the position of the composite image 23 seen due to binocular parallax is in front of the monitor screen.
今、第7図において、対象物15が2台のカメラヘッド
1.2の中間軸上を無限遠点に移動したとすると、対象
物からの光は平行光線になり、その像は左右の撮像面1
8.19のそれぞれの中心点に結ばれる。これを第8図
に示すモニタ画面20上に表示すると、無限遠点はモニ
タ画面20の中心部に位置することになる。すなわち無
限遠点にある対象物からの光は平行光線になるので、機
態とrとの間に視差は発生しない、対象物が無限遠点に
おいて左右に移動すると、立体像の位置はモニタ画面2
0上を移動する。つまり、モニタ画面の位置は無限遠点
に対応する。従って、実空間上の全ての点に対応する立
体映像はモニタ画面20より手前側に生ずることになる
。また、第7図において、2台のカメラヘッド1,2の
平行な光軸24.25の内側の領域は第8図の両眼の光
軸26.27の内側の領域に対応することになる。Now, in FIG. 7, if the object 15 moves to an infinity point on the intermediate axis of the two camera heads 1.2, the light from the object becomes parallel rays, and its images are captured by the left and right images. Side 1
8.19 are connected to each center point. When this is displayed on the monitor screen 20 shown in FIG. 8, the point at infinity will be located at the center of the monitor screen 20. In other words, the light from the object at infinity becomes a parallel ray, so there is no parallax between the aircraft and r.If the object moves left and right at infinity, the position of the 3D image will be the same as that on the monitor screen. 2
Move above 0. In other words, the position of the monitor screen corresponds to the point at infinity. Therefore, a stereoscopic image corresponding to all points in the real space will be generated in front of the monitor screen 20. Furthermore, in FIG. 7, the area inside the parallel optical axes 24.25 of the two camera heads 1 and 2 corresponds to the area inside the optical axes 26.27 of both eyes in FIG. .
このため、実際の空間がモニタ画面2oの手前側に圧縮
して表現されることになり、また左右の広がりも対象物
までの距離に応じて圧縮される。従って、像は変形する
ので、立体像を正しく表現することができない。これは
式を用いて次のように示される。Therefore, the actual space is compressed and expressed toward the front side of the monitor screen 2o, and the left and right spread is also compressed according to the distance to the object. Therefore, the image is deformed, making it impossible to accurately represent a three-dimensional image. This is shown using the formula as follows.
第9図に示すように記号を定める。対象物の点p(x、
y)の、左カメラの撮像面18上の像の位置mLと、右
カメラの撮像面19上の像の位置mRは、撮像面からレ
ンズまでの距離dとレンズ間隔すにより次のように表さ
れる。Define the symbols as shown in Figure 9. Point p(x,
In y), the position mL of the image on the imaging surface 18 of the left camera and the position mR of the image on the imaging surface 19 of the right camera are expressed as follows based on the distance d from the imaging surface to the lens and the distance between the lenses. be done.
y
(1)、 (2)式より
mt、= (b/2+x)
・=(3)rnR= Cx−b/2)
・=(4)ただし、第9図の設定ではmRは
負の値になるので、第9図では負の符号をつけて示しで
ある。y (1), mt from formula (2), = (b/2+x)
・=(3)rnR=Cx-b/2)
.=(4) However, in the settings shown in FIG. 9, mR becomes a negative value, so it is shown with a negative sign in FIG.
モニタ画面20上の像の大きさML、MRは撮像面の大
きさSとモニタ画面の大きさSにより次のように表され
る。The sizes ML and MR of the images on the monitor screen 20 are expressed by the size S of the imaging surface and the size S of the monitor screen as follows.
ML= mし
・・・(5)M R: −m R・・・(6
)
第9図の設定ではMRも負の値になるので、第9図では
負の符号をっけて示しである。ML = m
...(5) M R: -m R...(6
) In the settings shown in FIG. 9, MR also becomes a negative value, so it is shown with a negative sign in FIG.
以上により、立体像p(x、y)の位置は次のようにし
て得られる。両眼間隔をEとして(10)式と(13)
、 (+4)式より(8)式より
(7)、 (9)式より
(9)式と(14)式より
Esy
Y=
bdS+Esy
(1)、 (5)式より
(2)、 (6)式より
(II)、 (12)式より
(15)式より又はXとyの関数となり、yの影響を受
けることがわかる。また、 (16)式よりYはXとは
無関係であるが、yとは線形に関係にはならない。yが
無限大になるとYはDに収束し、無限遠点がモニタ画面
の位置に再現されることがわかる。このときXが有限値
ならばXはXに係らずOになり、被写体側の空間の無限
遠点はモニタ画面中央の1点に集約される。Xが無限に
拡大するときはXは−に収束する。このように、テレビ
カメy
うを平行に配置した場合は被写体側空間は立体視再生側
空間のモニタ画面20の手前側に圧縮され、かつカメラ
から遠くに離れる程、横方向が圧縮されて再生される。From the above, the position of the stereoscopic image p(x,y) can be obtained as follows. Equation (10) and (13) with the distance between the eyes as E
, From formula (+4), from formula (8), (7), from formula (9), from formula (9) and (14), Esy Y= bdS+Esy (1), from formula (5), (2), (6) From equation (II), from equation (12) and from equation (15), it can be seen that it is a function of X and y and is influenced by y. Also, from equation (16), Y is unrelated to X, but it is not linearly related to y. It can be seen that when y becomes infinite, Y converges to D, and the point at infinity is reproduced at the position of the monitor screen. At this time, if X is a finite value, X becomes O regardless of X, and the points at infinity in the space on the subject side are concentrated at one point at the center of the monitor screen. When X expands infinitely, X converges to -. In this way, when the TV cameras are arranged parallel to each other, the space on the subject side is compressed to the front side of the monitor screen 20 in the stereoscopic playback side space, and the further away from the camera, the more compressed the horizontal direction becomes. be done.
従って、正しい立体視像を再生することはできない。Therefore, it is not possible to reproduce a correct stereoscopic image.
第10図1.こ、云すように、2台のテレビカメラの光
軸を交差させる方法も用いられる。二の場合は後述する
ように、モニタ画面より後側にも立体像が再生できるが
、撮像面18と19が斜めになり。Figure 101. As mentioned above, a method in which the optical axes of two television cameras intersect is also used. In case 2, as will be described later, a stereoscopic image can be reproduced on the rear side of the monitor screen, but the imaging surfaces 18 and 19 are oblique.
同一 η向を向いていないので、次のような不都合が生
しる。被写体として正面から見て正方形の面を持”−5
)物体を用いると、左カメラは正方形を左側から見るこ
とになるので、第11図に示すように撮像面18には左
側が拡大され右側が縮小された像が写る4同様番コ撮像
面19には右側が拡大され柾側が縮小された像が写る、
これをモニタ画面201に重ねて表示すると、二つの像
は対応する縦線の長ざが異なる。これを立体視しようと
すると、第12図に示すように、画成される立体像の縦
線28は長さの異なる像を合成することになるので不自
然であり、正しい立体感が得られない。Since they are not facing the same η direction, the following inconvenience occurs. Hold a square surface viewed from the front as the subject"-5
) If an object is used, the left camera will view the square from the left side, so as shown in FIG. shows an image with the right side enlarged and the square side reduced.
When these images are displayed superimposed on the monitor screen 201, the lengths of the corresponding vertical lines in the two images are different. If you try to view this in 3D, as shown in Figure 12, the vertical lines 28 of the 3D image to be created will be unnatural because images of different lengths will be combined, and the correct 3D effect will not be obtained. do not have.
以下、解析によってこれを示す。This will be illustrated below through analysis.
第13図に示すように、2つのレンズ16゜17の中心
を結ぶ線からカメラの光軸の交点29までの距離をa、
撮像面18と19の中心間距離をb、レンズ16,17
の間隔をeとすると、第13図における幾何学的関係か
ら、点16と点29の間隔はa +e /4 、点p
と点3oとの(e/2)x
隔は 、点29と点30の間隔は(e/2)x
a−y−、点30と点32の間隔は
/v’a 2+ e 2/ 4 となる。従って、撮
像面18上の像の位置mしは次のように表される。As shown in Fig. 13, the distance from the line connecting the centers of the two lenses 16 and 17 to the intersection 29 of the optical axis of the camera is a,
The distance between the centers of the imaging surfaces 18 and 19 is b, and the lenses 16 and 17
If the distance between points 16 and 29 is a + e /4, and the point p
The distance between and point 3o is (e/2)x, the distance between points 29 and 30 is (e/2)x ay-, and the distance between points 30 and 32 is /v'a 2+ e 2/4 becomes. Therefore, the position m of the image on the imaging surface 18 is expressed as follows.
に表される。is expressed in
同様にしてmRを求める。第14図において、点29と
点33の間隔はa−y、点29と点34の間隔は(a−
y)V1丁〒]1−71−/ a、点33と点34の間
隔は(a−y)(e/2)/ a、点pと点34との間
隔はx−(a −y)(e / 2)/ a、点p従っ
て、撮像面19上の像の位ImRは次のようモニタ画面
への投影の条件は同じなので、〜(lO)式は成立する
。Find mR in the same way. In FIG. 14, the interval between points 29 and 33 is ay, and the interval between points 29 and 34 is (a-y).
y) V1 〒] 1-71-/a, the distance between points 33 and 34 is (a-y) (e/2)/a, the distance between points p and 34 is x-(a-y) (e/2)/a, point p Therefore, the position ImR of the image on the imaging surface 19 is as follows, since the conditions for projection onto the monitor screen are the same, the formula ~(lO) holds true.
従って立体像の位置P(X。Therefore, the position of the stereoscopic image P(X.
Y) は次のようにして求めることができる。Y) can be found as follows.
(5)。(5).
(6)。(6).
(17)。(17).
式より
・・・(19)
・・・(20)
従って、
(10)式より
式より
1!
以上により、X、Yはx、yに対し非線形となり、再生
像には歪みが発生する。従って、正しい立体像は画成で
きない。From the formula...(19)...(20) Therefore, from the formula (10), it is 1! As a result of the above, X and Y become non-linear with respect to x and y, and distortion occurs in the reproduced image. Therefore, a correct stereoscopic image cannot be imaged.
以上により、従来の方法では正しい立体像が画成できな
いことがわかった。従って、従来とは異なる構造のカメ
ラにより正しい立体像が再生できる立体カメラが必要で
ある。As a result of the above, it has been found that correct stereoscopic images cannot be imaged using conventional methods. Therefore, there is a need for a stereoscopic camera that can reproduce accurate stereoscopic images using a camera with a structure different from conventional cameras.
また、観察者が前後や左右に位置を移動すると、立体像
はこれに伴って変化し、歪んだ映像になるため正しい立
体像を得ることができない、このため、観察者の位置の
移動があっても映像が変化しないような手段が必要であ
る。Furthermore, when the observer moves back and forth or left and right, the 3D image changes accordingly, resulting in a distorted image, making it impossible to obtain a correct 3D image. A method is needed that will not change the image even when
上記目的を達成するために、本発明による立体カメラで
は2台のテレビカメラの゛撮像面の法線が平行になるよ
うに配置し、かつ2つのレンズの中心の間隔よりも2つ
の撮像面の映像中心に対応する撮像点の間隔が大きくな
るように信号処理を行い、レンズの中心と映像中心に対
応する撮像点を結ぶ線が立体カメラの前方で交わるよう
にしたものである。In order to achieve the above object, in the stereoscopic camera according to the present invention, the two television cameras are arranged so that the normal lines of the imaging planes are parallel to each other, and the distance between the two imaging planes is smaller than the distance between the centers of the two lenses. Signal processing is performed to increase the distance between the imaging points corresponding to the center of the image, so that the line connecting the center of the lens and the imaging point corresponding to the center of the image intersects in front of the three-dimensional camera.
第15図に示すように、2台のテレビカメラを平行に配
置し、2台のテレビカメラの前方aの距離にある点とテ
レビカメラのレンズの中心を結ぶ直線が撮像面18.1
9と交わる点36.37を映像中心点とし、この映像中
心点36.37がモニタ画面20の中心点38に一致す
るように映像を再生するものとする。このときの点p(
x、y)の立体再生像P(X、Y)の位置は次のように
求まる。第15図に示す幾何学的関係より映像中心点の
間隔すは次のように求まる。As shown in Fig. 15, two television cameras are arranged in parallel, and the straight line connecting the point at a distance a in front of the two television cameras and the center of the lens of the television camera is the imaging plane 18.1.
The point 36.37 that intersects 9 is set as the center point of the image, and the image is reproduced so that the center point 36.37 of the image coincides with the center point 38 of the monitor screen 20. At this time, point p(
The position of the three-dimensional reconstructed image P(X, Y) of x, y) is determined as follows. From the geometrical relationship shown in FIG. 15, the distance between the image center points is determined as follows.
d a
ゆえに
像の位置mLt mRは
(e/2+x)−(e/2)
mL ad
y
・・・(25)
d Y
また、撮像面の大きさSとモニタ画面の大きさSより、
モニタ画面20上の像の大きさML、MRは
Mし=
・・(27)
M R= −m R
・・・(28)
となる、立体像p(x、y)の位置は次のようにして得
られる。d a Therefore, the image position mLt mR is (e/2+x)-(e/2) mL ad
y...(25) d Y Also, from the size S of the imaging surface and the size S of the monitor screen,
The size of the images ML and MR on the monitor screen 20 are M = ... (27) M R = -m R ... (28) The position of the stereoscopic image p (x, y) is as follows. It can be obtained by
D (ML+MR)/ 2
Y x
・・・(29)
Y−DMR−ML
・・・(30)
(30)式より
2 d E S x / m y
(29)、 (31)式より
(25)、 (26)式より
mL+mR: (2(e/2+x)−e)(27)、
(28)と(33)、 (34)式より2二で、テレ
ビカメラのレンズから光軸の交点29までの距離aとレ
ンズから撮像面までの距離dとの比がカメラ間隔eと観
察者の両眼距離Eとの比にモニタ画面の大きさSと撮像
面の大きさSとの比を乗じたものに等しいとする。すな
わち、eS
−=−・−・・・(38)
Es
(38)式を(37)式に代入すると、X = −x
・・・(39)と
なる、また、(31)、 (36)式より(32)、
(35)、 (36)式より(38)式を(40)式に
代入すると、 S e
ここでさらに観察者からモニタ画面までの距離りとレン
ズから撮像面までの距離dがモニタ画面の大きさSと撮
像面の大きさSの比に等しいとする。D (ML+MR)/2 Y x (29) Y-DMR-ML (30) From formula (30), 2 d E S x / m y (29), from formula (31) (25) , From formula (26), mL+mR: (2(e/2+x)-e) (27),
From equations (28), (33), and (34), 22 shows that the ratio of the distance a from the TV camera lens to the intersection point 29 of the optical axis and the distance d from the lens to the imaging surface is the camera distance e and the observer is equal to the ratio of the binocular distance E multiplied by the ratio of the monitor screen size S to the imaging surface size S. That is, eS -=-・-...(38) Es Substituting equation (38) into equation (37), X = -x
...(39), and from equations (31) and (36), (32),
Substituting equation (38) into equation (40) from equations (35) and (36), S e Here, the distance from the observer to the monitor screen and the distance d from the lens to the imaging surface are determined by the size of the monitor screen. Suppose that it is equal to the ratio of the size S and the size S of the imaging surface.
すなわち、 (42)式を(41)式に代入すると。That is, Substituting equation (42) into equation (41) yields.
Y=−y ・・・
(43)(39)式と(43)式より、立体再生像p(
x、y)は元の点pに対してE/e倍に表現され、完全
に等方性である。従って、歪の無い正確な立体像が得ら
れる。カメラ間隔eを観察者の両眼間隔に等しくすれば
、立体再生像は立体カメラの前の環境をそのまま正確に
表現できる。また、(38)式と(42)式で表される
条件を保ったままカメラ間隔eが小さい立体カメラを用
いれば、再生像は拡大される。Y=-y...
(43) From equations (39) and (43), the three-dimensional reconstructed image p(
x, y) is expressed E/e times the original point p and is completely isotropic. Therefore, an accurate stereoscopic image without distortion can be obtained. If the camera interval e is made equal to the distance between the observer's eyes, the stereoscopic reconstructed image can accurately represent the environment in front of the stereoscopic camera as it is. Furthermore, if a three-dimensional camera with a small camera interval e is used while maintaining the conditions expressed by equations (38) and (42), the reconstructed image will be enlarged.
逆にeが大きいカメラを用いれば、立体再生像は縮小さ
れる。このとき、リニアリティは保たれる。Conversely, if a camera with a large e is used, the three-dimensional reconstructed image will be reduced. At this time, linearity is maintained.
E/eを立体像拡大率νとすると。Let E/e be the stereoscopic image magnification rate ν.
y=−川(44)
(38)、 (42)、 (44)式よりa=D/ν
・・・(45)となる、従って
、歪のない立体像を得るための2つの条件は(42)式
と(45)式から次のように表される。y=-river (44) From equations (38), (42), and (44), a=D/ν
...(45) Therefore, the two conditions for obtaining a distortion-free stereoscopic image are expressed as follows from equations (42) and (45).
[条件1コ
観察者はカメラのレンズ中心から撮像面までの距離にモ
ニタ画面の大きさSと撮像面の大きさSの比を乗じた値
りの距離だけモニタ画面がら離れた位置で観察すること
。[Condition 1] The observer observes from a distance from the monitor screen equal to the distance from the center of the camera lens to the imaging surface multiplied by the ratio of the monitor screen size S to the imaging surface size S. thing.
[条件2]
2台のカメラの光軸の交点からカメラのレンズの光学中
心を結んだ線までの距離aは観察者がらモニタ画面まで
の距離りにカメラ間隔eと観察者の両眼間隔Eとの比、
すなわち立体拡大率γの逆数を乗じたものに等しくなる
ように設定されなければならない。[Condition 2] The distance a from the intersection of the optical axes of the two cameras to the line connecting the optical centers of the camera lenses is the distance from the observer to the monitor screen, the camera distance e, and the distance between the observer's eyes E. The ratio with
In other words, it must be set to be equal to the 3D magnification multiplied by the reciprocal of the 3D magnification γ.
撮像面の映像中心をずらす第1の方法を第1図に示す、
撮像面39上ではインタレース方式であれば走査線1本
おきに撮像面がスキャンされ、映像信号40を得る。こ
の映像信号40には次のスキャンとの間に水平または垂
直同期信号41がこの部分の映像信号に置き換えられて
いる。モニタ画面42では同期信号より一定時間tだけ
経過したところから画面をスキャンして映像信号を光の
明暗に変えていく、このとき、撮像面の中心43はモニ
タ画面の中心44とほぼ一致している。今。The first method of shifting the center of the image on the imaging surface is shown in FIG.
On the imaging surface 39, if the interlace method is used, the imaging surface is scanned every other scanning line, and a video signal 40 is obtained. In this video signal 40, a horizontal or vertical synchronizing signal 41 is replaced with the video signal of this portion between the next scan and the next scan. On the monitor screen 42, the screen is scanned after a certain time t has elapsed since the synchronization signal, and the video signal is changed to brightness and darkness.At this time, the center 43 of the imaging surface almost coincides with the center 44 of the monitor screen. There is. now.
通常より早くした同期信号45を映像信号40と合成し
たとすると、モニタ画面42には通常より早めの映像信
号がスキャンされることになるので、画面枠46の映像
がモニタ画面42に映されることになる。従って、この
モニタ画面46上では映像が右側に移動する。この結果
、画面枠46の画像中心47は撮像面39上で左側に寄
った画像中心48に対応することになる。同期信号を遅
くすれば1画像は左側に寄り、撮像面39上の映像中心
は右側に寄る0以上により、同期信号のタイミングを正
規の状態より早めたり遅くしたりすることにより、撮像
面上の画像中心の位置を調整することが可能である。If a synchronization signal 45 that is earlier than usual is combined with the video signal 40, the video signal that is earlier than usual will be scanned onto the monitor screen 42, so the video in the screen frame 46 will be displayed on the monitor screen 42. It turns out. Therefore, the image moves to the right on this monitor screen 46. As a result, the image center 47 of the screen frame 46 corresponds to the image center 48 located to the left on the imaging surface 39. If the synchronization signal is delayed, one image will move to the left, and the center of the image on the imaging surface 39 will shift to the right. It is possible to adjust the position of the image center.
立体視用合成信号48は第16図に示すようになり、左
右のカメラの信号が交互に組合わされている。Lで示さ
れる範囲が左カメラ、Rで示されるのが右カメラの映像
信号である。水平同期信号は幅の広い垂直同期信号を境
にして左のカメラと右のカメラとは逆方向にずれており
、モニタにおける水平走査信号49は水平同期信号を基
点に一定時間tl後に水平スキャンを始める。また、垂
直同期信号のあとの最初の水平スキャンは垂直同期信号
からtz時間後に水平スキャンを始める。The stereoscopic composite signal 48 is as shown in FIG. 16, in which signals from the left and right cameras are alternately combined. The range indicated by L is the video signal of the left camera, and the range indicated by R is the video signal of the right camera. The horizontal synchronization signal is shifted in the opposite direction between the left camera and the right camera with a wide vertical synchronization signal as the boundary, and the horizontal scanning signal 49 on the monitor is a horizontal scan signal after a certain period of time tl based on the horizontal synchronization signal. start. Further, the first horizontal scan after the vertical synchronization signal starts the horizontal scan after a time tz from the vertical synchronization signal.
このときtlとtzの関係は水平スキャンを行うのこぎ
り波の周期が一定になるように定める。なお、図では水
平同期信号のカラーバースト信号は省略した。At this time, the relationship between tl and tz is determined so that the period of the sawtooth wave for horizontal scanning is constant. Note that the color burst signal of the horizontal synchronization signal is omitted in the figure.
第17図に立体カメラの同期信号をずらす実施例を示す
、同期信号発生器50は第18図のCa)。FIG. 17 shows an example of shifting the synchronization signal of a stereoscopic camera, and the synchronization signal generator 50 is shown in FIG. 18 (Ca).
(b)、(c)で示す位相のずれた3種の/</レス信
号を発生する。左カメラ51及び右カメラ52番士同期
信号発生器50より出力される同期信号CL。Three kinds of phase-shifted /</</response signals shown in (b) and (c) are generated. Synchronization signal CL output from the left camera 51 and right camera 52 synchronization signal generators 50.
CRに同期して映像信号53.54を発生し、同期信号
合成器55.56に入力する。同期信号合成器55.5
6は映像信号53.54と、同期信号発生器50から出
力される同期信号SL、SRをそれぞれ合成し1合成映
像信号57.58を出力する。立体合成器59は合成映
像信号57.58を交互に組み合わせて立体映像合成信
号6oをつくり、これを出力する。ここで、同期信号発
生器5oはテレビカメラの同期信号CR,CLには(b
)のパルス信号を送り、映像中心を左側シこ寄せたし1
ときはパルス信号(b)より位相の進んで塾するノ(ル
ス信号(a)を同期信号SLまたはSRとして送り、映
像中心を右側に寄せたいときはノ(ルス信号(b)より
位相の遅れたパルス信号(c)を同期信号SLまたはS
Rとして送ればよ%、%。位相差jp、t*を調整する
ことによって、映像中心の位置を任意に調整できる。Video signals 53 and 54 are generated in synchronization with CR and input to a synchronization signal synthesizer 55 and 56. Synchronous signal synthesizer 55.5
6 synthesizes the video signals 53 and 54 and the synchronization signals SL and SR output from the synchronization signal generator 50, respectively, and outputs one composite video signal 57.58. The stereoscopic synthesizer 59 alternately combines the composite video signals 57 and 58 to create a stereoscopic video composite signal 6o, and outputs this. Here, the synchronization signal generator 5o generates synchronization signals CR and CL of the television camera (b
) to move the center of the image to the left side 1
If you want to send the pulse signal (a) with a phase lead than the pulse signal (b) as the synchronization signal SL or SR, and want to move the center of the image to the right, send the pulse signal (a) with a phase lag than the pulse signal (b). The pulse signal (c)
Just send it as R%,%. By adjusting the phase difference jp, t*, the position of the center of the image can be arbitrarily adjusted.
映像中心をずらす第2の方法は立体映像を再生するモニ
タにおいて水平同期信号よりスキャンを始めるまでの時
間tを変更する方法である。第19図に示すように、立
体視用合成信号61は同期信号は通常のままのタイミン
グで組み込まれているが、水平同期信号から水平走査信
号でスキャンを開始するまでの時間tが異なる時間jL
+ jRとなっている。すなわち、左右の映像信号に同
期して、時間11.とtRが交互に切換えられる。従っ
て、結果的に水平走査信号62は第1の方法で得られる
水平走査信号49と同じにできる。A second method for shifting the center of the image is to change the time t from the horizontal synchronization signal to the start of scanning on a monitor that reproduces stereoscopic images. As shown in FIG. 19, the synchronization signal is incorporated in the stereoscopic composite signal 61 at the same timing as usual, but the time t from the horizontal synchronization signal to the start of scanning with the horizontal scanning signal is a different time jL.
+ jR. That is, in synchronization with the left and right video signals, time 11. and tR are switched alternately. Therefore, as a result, the horizontal scanning signal 62 can be made the same as the horizontal scanning signal 49 obtained by the first method.
第20図にこの第2の方法に対する実施例を示す、同期
信号発生器50はテレビカメラ51゜52に同期信号C
R,CLを送る。図示しないが、テレビカメラ51.5
2の映像信号は通常の方法で同期信号と合成され、さら
に立体合成映像信号として、モニタへ送られる。同期信
号発生器50はまたモニタの水平スキャン信号発生器6
3に水平岡期信号Sbを送り、のこぎり波64を発生さ
せ、水平出力器65にて増幅して水平コイル66を駆動
する。同期信号発生器50は第21図に(a)、(b)
、(C)で示す位相のずれたパルス波を発生し、テレビ
カメラ51.52には(b)を同期信号CR,CLに交
互に出力し、水平スキャン信号発生器63への出力S、
はCRとCt、に同期して(a)または(c)の出力を
交互に出力する。FIG. 20 shows an embodiment of this second method, in which a synchronizing signal generator 50 generates synchronizing signals C
Send R, CL. Although not shown, a television camera 51.5
The second video signal is combined with a synchronization signal in the usual manner, and further sent to a monitor as a stereoscopic composite video signal. The synchronization signal generator 50 is also a horizontal scan signal generator 6 of the monitor.
3 to generate a sawtooth wave 64, which is amplified by a horizontal output device 65 and drives a horizontal coil 66. The synchronizing signal generator 50 is shown in FIGS. 21(a) and 21(b).
, generate phase-shifted pulse waves shown in (C), and alternately output (b) as synchronization signals CR and CL to the television camera 51 and 52, and output S to the horizontal scan signal generator 63,
outputs (a) or (c) alternately in synchronization with CR and Ct.
従って、左右のテレビカメラの映像信号と水平同期信号
(a)または(c)とは対応し、左右のテレビカメラの
映像中心は位相ずれ1−.1−により個別に映像中心の
位置を変えることができる。Therefore, the video signals of the left and right TV cameras correspond to the horizontal synchronization signal (a) or (c), and the video centers of the left and right TV cameras have a phase shift of 1-. 1- allows the position of the image center to be changed individually.
第22図には他の実施例を示す、第23図は各部の波形
を示す。この方法はテレビカメラから送られてくる立体
合成映像信号67を基に水平スキャン信号のタイミング
を調整する方法である。同期信号分離器68は立体合成
映像信号67より水平同期信号69と垂直同期信号70
を分離する。FIG. 22 shows another embodiment, and FIG. 23 shows waveforms at various parts. This method is a method of adjusting the timing of a horizontal scan signal based on a stereoscopic composite video signal 67 sent from a television camera. A synchronization signal separator 68 extracts a horizontal synchronization signal 69 and a vertical synchronization signal 70 from the stereoscopic composite video signal 67.
Separate.
この水平同期信号69と垂直同期信号7oは信号遅延器
71.72に入力され、それぞれ時間遅れを加えられて
水平同期信号73.74として水平スキャン信号発生器
63に入力され、のこぎり波64を発生させ、水平出力
器65にて増幅して水平コイル66を駆動する。水平同
期信号からの遅延時間1.とtoは垂直同期信号70が
信号遅延器71に入力されるごとに切り換えられるので
、左右の映像信号と水平同期信号の遅れとは対応する。The horizontal synchronization signal 69 and vertical synchronization signal 7o are input to signal delayers 71 and 72, and are respectively delayed and input as horizontal synchronization signals 73 and 74 to the horizontal scan signal generator 63 to generate a sawtooth wave 64. The signal is amplified by the horizontal output device 65 to drive the horizontal coil 66. Delay time from horizontal synchronization signal1. and to are switched each time the vertical synchronization signal 70 is input to the signal delay device 71, so the delays of the left and right video signals and the horizontal synchronization signal correspond.
垂直同期信号からの遅れtsv tsはそれぞれパルス
間隔tゎが一定になるように定めれば良い。The delays tsv and ts from the vertical synchronizing signal may be determined so that the pulse interval t is constant.
映像中心をずらす第3の方法は画像メモリを使う方法で
ある。2台のテレビカメラで得られた映像信号をA/D
変換してディジタル化し、第24図に示すように画像入
力回路75.76に入力すると映像信号は画像メモリ7
7.78に記録される。立体画像合成読出し回路7gは
2つの画像メモリ77.78の映像信号を交互に読み取
って立体視用ビデオ信号を合成するが、このときに画像
メモリの読取り先頭アドレスを変更することにより映像
をずらす。例えば、映像信号を進める場合には画像メモ
リの先頭部分を省略して途中から読み込みを始める。映
像信号を遅らせる場合には、画像メモリの終端部前から
読み込みを開始して、終了点に達したら先頭アドレスに
もどるか、ダミー信号を先頭に加えることにより映像信
号を遅らせることができる。A third method for shifting the center of the image is to use an image memory. A/D converts video signals obtained from two TV cameras
When the video signal is converted into digital data and input to the image input circuits 75 and 76 as shown in FIG.
Recorded at 7.78. The stereoscopic image synthesis/reading circuit 7g alternately reads the video signals of the two image memories 77 and 78 to synthesize a stereoscopic video signal, but at this time, the images are shifted by changing the reading start address of the image memory. For example, when advancing a video signal, the beginning part of the image memory is omitted and reading starts from the middle. When delaying the video signal, the video signal can be delayed by starting reading before the end of the image memory and returning to the start address when the end point is reached, or by adding a dummy signal to the start.
ここで、立体映像の拡大率を変えることを考えてみる。Now, let's consider changing the magnification ratio of a 3D image.
(39)、 (43)式より、再生立体像の拡大率は観
察者の両眼間隔Eと2台のテレビカメラの間隔eの比で
決まる。観察者の両眼間隔Eは観察者によって一定であ
るので、拡大率を変えるためには2台のテレビカメラの
間隔eを変えれば良い。From equations (39) and (43), the magnification rate of the reproduced stereoscopic image is determined by the ratio of the distance E between the observer's eyes and the distance e between the two television cameras. Since the distance E between the observer's eyes is constant depending on the observer, the distance e between the two television cameras can be changed in order to change the magnification ratio.
このとき前述の2つの条件は守られなければならない。At this time, the two conditions mentioned above must be observed.
(42)式で示される条件はeの変更には直接関係は無
く、そのまま保たれる。 (45)式で示される条件は
、EとDが一定とすると、aとeの比が一定にならなけ
ればならないことを示している。The condition expressed by equation (42) has no direct relation to the change of e and is maintained as is. The condition expressed by equation (45) indicates that if E and D are constant, the ratio of a and e must be constant.
(24)式より
であるから、dを変えない限り、映像中心のずれ量(b
−e)/2 を一定のままでeを変えればaも比例し
て変化することになる。従って、立体映像を拡大したい
場合には2台のテレビカメラの間隔eを小さくすれば良
く、縮小するにはeを大きくすれば良い。カメラの間隔
eを調整する手段の一実施例を第25図に示す、2台の
テレビカメラ80.81はスライドレール82に支えら
れたスライドベース83,84の上に固定されている。According to equation (24), unless d is changed, the amount of deviation from the center of the image (b
-e)/2 If e is changed while keeping constant, a will also change proportionally. Therefore, if you want to enlarge a stereoscopic image, you can reduce the distance e between the two television cameras, and if you want to reduce it, you can increase e. An embodiment of the means for adjusting the distance e between the cameras is shown in FIG. 25. Two television cameras 80 and 81 are fixed on slide bases 83 and 84 supported by a slide rail 82.
このスライドベースはリードが逆のねじを両端に切った
ねじ4I85とこれにかみ合う雌ねじ86゜87により
逆方向にスライドされる。ねじ棒85はモータ88によ
り駆動される。This slide base is slid in the opposite direction by means of a screw 4I85 having opposite threads at both ends and a female screw 86°87 which engages with this screw 4I85. The threaded rod 85 is driven by a motor 88.
ところで、モニタ画面に対する観察者の位置はテレビカ
メラの間隔や画面及び撮像面の大きさやレンズの焦点距
離と密接な関係があり、正しい立体像を見るためには定
められた場所で観察しなければならない、しかしながら
、一定の位置に拘束されることは行動の自由を失うこと
になり、好ましくない場合も多い。そこで、正規の位置
がら観察者が移動した場合に、立体像が元のままの状態
で変化しないように見えるためにはどうすれば良いかを
考える。By the way, the position of the viewer relative to the monitor screen is closely related to the distance between the TV cameras, the size of the screen and imaging surface, and the focal length of the lens, so in order to see the correct 3D image, you must observe it from a designated location. However, being constrained to a certain position means losing freedom of movement, which is often undesirable. Therefore, we will consider what can be done to ensure that the 3D image remains unchanged when the observer moves from its normal position.
今、第26図に示すように、観察点をモニタ画面からD
の距離からD′の距離のところに移動したとする。モニ
タ画面上にある映像の位[M L ?MRが元のままで
あるとすると、立体像Pは破線の交点で示すように、モ
ニタ画面から離れる方向に後方に移動する0図示しない
が、Pがモニタ画面より手前にある場合は、同じくモニ
タ画面より離れるように手前側に移動する。すなわち、
モニタ画面を中心にして前後軸が延長され、左右軸と拡
大率が異なる結果になる。これを紡ぐには、第27図に
示すように、a、dの長さを 、diに変更する必要
がある。このとき、(42)式及び(45)式に示す関
係は保たれねばならない、すなわちaJ、diの値は(
44)、 (45)、 (42)式より次のように求ま
る。Now, as shown in Figure 26, change the observation point from the monitor screen to D.
Suppose that the object moves from a distance of D' to a distance of D'. The position of the image on the monitor screen [ML? Assuming that MR remains the same, the stereoscopic image P moves backward in the direction away from the monitor screen, as shown by the intersection of the broken lines. Although not shown, if P is in front of the monitor screen, Move it toward you, away from the screen. That is,
The front-rear axis is extended around the monitor screen, resulting in a different magnification ratio from the left-right axis. To spin this, it is necessary to change the lengths a and d to di, as shown in Figure 27. At this time, the relationships shown in equations (42) and (45) must be maintained, that is, the values of aJ and di are (
44), (45), and (42) as follows.
/ == DI
・・・(46)d’=−D’
・・・(47)(38)式より、e# E
I 898が一定ならば。/ == DI
...(46) d'=-D'
...From equations (47) and (38), e# E
If I 898 is constant.
a′はd′に比例する。a' is proportional to d'.
次に観察者が横に移動した場合を考える。今、第28図
に示すように、IIJ1者が右へLだけ移動したとする
と、立体像Pはスクリーンを支点として左側に移動する
。図示しないが、Pがスクリーンより手前にあれば右側
に移動する。これが元の位置に見えるためには、ML、
MRはMl、’、MR’に移動しなければならない。Next, consider the case where the observer moves sideways. Now, as shown in FIG. 28, if person IIJ1 moves to the right by L, the stereoscopic image P moves to the left with the screen as the fulcrum. Although not shown, if P is in front of the screen, it will move to the right. In order for this to appear in its original position, ML,
MR must move to Ml,′,MR′.
立体像Pが移動しないようにするためには、第29図に
示すように、立体カメラの光軸の交点29の位置が変ら
ないようにしてレンズ及び撮像面を横に移動させれば良
い、今一2つのレンズが共に右方向にΩだけ移動したと
する。このとき映像中心点36.37は36’ 、37
’に移動したとすると、その移動距離QSは次のように
して得られる。第29図に示す幾何学的関係より、Qs
a+cl
Q a
・・(48)
ゆえに
また、p(x、y)の撮像面18.19上の像の位置の
移動距離Q、は次のようになる。In order to prevent the stereoscopic image P from moving, as shown in FIG. 29, the lens and imaging surface may be moved laterally while keeping the position of the intersection 29 of the optical axes of the stereoscopic camera unchanged. Now suppose that both lenses move by Ω to the right. At this time, the image center points 36 and 37 are 36', 37
', the moving distance QS can be obtained as follows. From the geometrical relationship shown in Figure 29, Qs
a+cl Q a (48) Therefore, the moving distance Q of the position of the image of p(x, y) on the imaging plane 18.19 is as follows.
f1my+d y ・・・(50) ゆえに。f1my+d y ...(50) therefore.
y+ci
Q、= Q ・
・・(51)モニタ画面20上の像の移動距離QHは次
のように求める。まず第29図において、撮像面18゜
19とモニタ画面20との距離を撮像面の大きさSとモ
ニタ画面の大きさSとの比に分割した直線89を想定す
る0画像中心点36.37または36’ 、37’とモ
ニタ画面の中心点38を結ぶ線と直線89との交点を9
0.91または90′91′とすると、撮像面上の像の
位置と、これに対応するモニタ画像上の像の位置を結ぶ
直線は交点90.91または90’、91’を通る。9
0と90′、または91と91′との距#ρCは次のよ
うに得られる。y+ci Q,=Q・
(51) The moving distance QH of the image on the monitor screen 20 is determined as follows. First, in FIG. 29, the center point 36.37 of the 0 image assumes a straight line 89 that divides the distance between the imaging surface 18° 19 and the monitor screen 20 into the ratio of the size S of the imaging surface and the size S of the monitor screen. Or, the intersection of the line connecting 36', 37' and the center point 38 of the monitor screen and the straight line 89 is 9
0.91 or 90'91', the straight line connecting the position of the image on the imaging plane and the corresponding position of the image on the monitor image passes through the intersection 90.91 or 90', 91'. 9
The distance #ρC between 0 and 90' or 91 and 91' is obtained as follows.
Qc 5
QsS+s
・(52)
(49)式を(52)式に代入すると、S
a
0図に示す関係より
S+s
(53)式を用いると、
S+s
Qc
S+
ここで、第3
Q、+0M
12C+QM
ゆえに、(51)。Qc 5 QsS+s ・(52) Substituting equation (49) into equation (52), S
a 0 Using the S+s formula (53) from the relationship shown in Figure, S+s Qc S+ Here, 3rd Q, +0M 12C+QM Therefore, (51).
・・(54)
Qs” Qm−
ここで第31図に示すように、観察者の眼の位置がした
け右方向に移動したとして、観察する像の位置をP’
(X’ 、Y’ )とすると((ML −RM)+(M
R−QM))/ 2− LX′
L
Y′
MR−MLD−Y
Y
・・・(63)
・・・(56)
(63)式より
(E/2−L)+(E/2+L)
Y′
・・・(57)
(57)式より
D
(MR−ML、)Y’
= E (D −Y ’
・・(58)
(64)式を代入して
ゆえに
MRML+E
(59) 。...(54) Qs" Qm- Here, as shown in FIG.
(X', Y'), then ((ML - RM) + (M
R-QM))/ 2- LX' L Y' MR-MLD-Y Y ... (63) ... (56) From formula (63), (E/2-L) + (E/2+L) Y '...(57) From equation (57), D (MR-ML,)Y' = E (D - Y'...(58) Substituting equation (64), therefore, MRML+E (59).
(64)式より (56)式より Y′ =Y ・・・(67) となり、 Yは変化しないことがわかる。From equation (64) From equation (56) Y′ =Y ...(67) Then, It can be seen that Y does not change.
また、 D (62) 。Also, D (62).
(63)式より (59)式を代入して M t、 + M R= DX ・・・(68) (60) 。From equation (63) (59) Substituting Eq. Mt, +MR= DX ...(68) (60).
(65)式と(68)式を用11でX軸方向の位置の一
方、
元の立体像P(X、Y)
の位置は
ずれを求める。Using equations (65) and (68), one of the positions in the X-axis direction and the position of the original stereoscopic image P(X, Y) are determined in step 11.
2DX−2(QM+L)Y DX D D ここで (43) 。2DX-2(QM+L)Y DX D D here (43).
(55)式を代入すると、 Q = ・・・(73) と仮定すると、 X′ −X=0 ・・(74) となり、 はXと常に等しくなる。Substituting equation (55), we get Q = ...(73) Assuming that, X′ -X=0 ...(74) Then, is always equal to X.
このように して、 (42)。in this way do, (42).
(45)式で示す条件の他に(73)式で示す条件を満
たせば、
観察者が横に移動しても像の
位置は変わらない。If the condition shown in equation (73) is satisfied in addition to the condition shown in equation (45), the position of the image will not change even if the observer moves sideways.
(73)式の条件は(45)式を用い て次のようにも書ける。The condition for equation (73) is based on equation (45). It can also be written as follows.
(42)式を代入すると、
すなわち、
観察者の横移動距離りとカメラレン
ズの横移動距離Qの比は立体像拡大率νに等しくなるよ
うにとれば良い。Substituting equation (42), we get: The ratio of the lateral movement distance Q of the observer to the lateral movement distance Q of the camera lens can be set to be equal to the stereoscopic image magnification factor ν.
なお、
テレビカメラの光
・・・(71)
軸の交点29がカメラレンズの横移動にもかかわさらに
(45)式を代入すると
らず変わらないようにするためには。In addition, in order to ensure that the intersection point 29 of the television camera's light...(71) axes does not change even when the camera lens moves laterally, and by substituting equation (45).
映像中心点
36.37を(49)式に示すQsだけ横移動させなけ
ればならないのはもちろんである。Of course, the image center points 36 and 37 must be laterally moved by Qs shown in equation (49).
以上を整理すると、IR察者の位置が正規の位置から移
動しても立体像P(X、Y)の位置がモニタスクリーン
に対して移動しないようにするためには次の操作を行え
ば良い。Summarizing the above, in order to prevent the position of the 3D image P (X, Y) from moving relative to the monitor screen even if the IR observer's position moves from the normal position, the following operation can be performed. .
(1)観察者とモニタ画面との距111Dが変化したと
きは、aの変化率a’/aとdの変化率d’/dがDの
変化率D’ /Dに等しくなるようにレンズの焦点距離
dを変え、かつカメラを前後方向に移動する6
(2)観察者が横方向にしたけ移動した場合には、Lを
立体像拡大率乍で割った値aだけテレビカメラのレンズ
を横に移動する。また、撮像面上の映像中心の位置はレ
ンズに対してさらにQの一倍だけ横に移動しなければな
らない。(1) When the distance 111D between the observer and the monitor screen changes, adjust the lens so that the rate of change a'/a of a and the rate of change d'/d of d are equal to the rate of change D'/D of D. change the focal length d of the camera and move the camera back and forth.6 (2) When the observer moves a certain amount in the lateral direction, the lens of the television camera changes by the value a obtained by dividing L by the stereoscopic image magnification rate. move sideways. Furthermore, the position of the center of the image on the imaging plane must be moved laterally by a factor of Q with respect to the lens.
このような調整を自動的に行う1つの方法は次のような
ものが考えられる。まず観察者の位置の変化D′及びL
の測定方法の1例を第32@に示す、観察者92は磁気
センサ93を装着したヘルメット94を着用する。モニ
タ95には人工磁場を作るソーサ96が取り付けられて
おり、磁気センサ93はソーサ96の人工磁場を受けて
その位置に応じた信号を出力する。この出力よりソーサ
96に対する磁気センサ93の位置を検出することがで
き、D’ 、Lはこの磁気センサで検出可能である0次
に立体カメラ97の位1!a’及びaを調整する手段で
あるが、これは第33図に示すようなロボットアーム9
8を用いるが、XY子テーブル用いれば良い。One possible method for automatically making such adjustments is as follows. First, changes D' and L in the observer's position
An example of a method for measuring is shown in #32@. An observer 92 wears a helmet 94 equipped with a magnetic sensor 93. A saucer 96 that generates an artificial magnetic field is attached to the monitor 95, and the magnetic sensor 93 receives the artificial magnetic field of the saucer 96 and outputs a signal according to its position. From this output, the position of the magnetic sensor 93 with respect to the saucer 96 can be detected, and D' and L are the digits 1 and 1 of the 3D camera 97 that can be detected by this magnetic sensor. The means for adjusting a' and a is a robot arm 9 as shown in FIG.
8 is used, but an XY child table may be used.
第34図及び第35図に立体カメラ97の一実施例を示
す、2台のテレビカメラ98.99はスライドレバー1
00,101により支持されたスライドベース102.
103の上に取付けられている。スライドベース102
,103に設けられた雌ねじ部104,105はねじ捧
106,107とかみ合っており、駆動モータ108,
109によりねじ捧106.107が駆動されることに
よりスライドベース102,10’3の位置を独立に変
えることができる。なお、位置を検出するセンサ110
,111は歯車112,113によりねじ捧106,1
07と連動しており1位置サーボ等の手段によりスライ
ドベース102,103を指定した位置に位置決めする
ことが可能である。An embodiment of the three-dimensional camera 97 is shown in FIGS. 34 and 35. Two television cameras 98 and 99 are connected to the slide lever 1.
Slide base 102 supported by 00,101.
It is installed on top of 103. Slide base 102
, 103 are engaged with screw studs 106, 107, and the drive motors 108,
By driving the screw studs 106 and 107 by 109, the positions of the slide bases 102 and 10'3 can be changed independently. Note that the sensor 110 that detects the position
, 111 are threaded by gears 112, 113.
07, and it is possible to position the slide bases 102 and 103 at specified positions by means such as a one-position servo.
また、テレビカメラ98.99の前面には第22図で示
すのと同様の間隔調整手段が設けられているが、この間
隔調整手段はレンズの間隔のみを調整する。ここで用い
るレンズは電動望遠レンズ114.115である。レン
ズ114とレンズ115の間隔は逆ねじを切ったねじ捧
85により調整できる。Also, on the front surface of the television camera 98, 99 is provided a spacing adjustment means similar to that shown in FIG. 22, but this spacing adjustment means only adjusts the spacing between the lenses. The lenses used here are electric telephoto lenses 114 and 115. The distance between the lens 114 and the lens 115 can be adjusted by a screw stud 85 having a reverse thread.
第36図に制御ブロックを示す、磁気センサ制御装置1
16から観察者とスクリーンまでの距離D、および、モ
ニタ画面中心線からの横移動距離りの信号が出力され、
演算制御装置117に入力される。また、キーボード1
18からは観察者の両眼間隔Eと立体像の拡大率ヤが演
算制御装置117に入力される。演算制御袋[117は
演算ブロック119でEとνの信号よりeを求め、こレ
ヲテレヒカメラの間隔調整装置のコントローラ120に
出力してカメラ間隔をeに設定する。演算ブロック12
1ではDとνの信号よりaを求めてロボット用制御装置
122に出力する。また、演算ブロック123はLとν
よりρを求め、ロボット用制御装置122に出力する。Magnetic sensor control device 1 whose control block is shown in FIG.
16 outputs a signal indicating the distance D between the observer and the screen and the lateral movement distance from the center line of the monitor screen,
It is input to the arithmetic and control unit 117. Also, keyboard 1
From step 18, the distance E between the eyes of the observer and the magnification factor Y of the stereoscopic image are input to the arithmetic and control unit 117. The arithmetic control block [117] uses the arithmetic block 119 to calculate e from the signals E and ν, and outputs this to the controller 120 of the distance adjustment device for the radio telegraph camera to set the camera distance to e. Arithmetic block 12
1, a is determined from the D and ν signals and output to the robot control device 122. In addition, the calculation block 123 has L and ν
Then, ρ is determined and output to the robot control device 122.
この結果、ロボット98は立体カメラ97の位置を指定
されたa、12の値になるように移動する。また、演算
ブロック124はDの値と、あらがしめ設定しである撮
像面サイズSとモニタ画面サイズSよリレンズの光学中
心から撮像面までの距離dを求め、これをズームレンズ
用コントローラ125,126に送り、光学系を調整す
る。演算ブロック127はa、d、Qのデータより撮像
面の移動距離QSを求め、この結果とeの値より撮像面
の位rll X RtXLがそれぞれ演算ブロック12
8,129より求められ、これが左右のテレビカメラの
位置コントローラ130,131に入力され、テレビカ
メラは指定の位置に移動する。As a result, the robot 98 moves the position of the stereoscopic camera 97 to the specified value of a, 12. In addition, the calculation block 124 calculates the distance d from the optical center of the lens to the imaging surface based on the value of D, the image sensing surface size S and the monitor screen size S, which are the default settings, and calculates the distance d from the optical center of the lens to the imaging surface. 126 and adjust the optical system. The calculation block 127 calculates the moving distance QS of the imaging surface from the data of a, d, and Q, and calculates the position of the imaging surface rll X RtXL from this result and the value of e, respectively.
8 and 129, this is input to the position controllers 130 and 131 of the left and right television cameras, and the television cameras are moved to the designated positions.
以上により、観察者の両眼間隔が違っても、その人に適
するようにテレビカメラのレンズ間隔を調整でき、立体
像の拡大率νを変えることができ、また、観察者が位置
を移動しても立体像が歪んだり移動したりしないように
することができる。As described above, even if the distance between the eyes of the observer is different, the distance between the lenses of the TV camera can be adjusted to suit the person, the magnification ratio ν of the stereoscopic image can be changed, and the distance between the eyes of the observer can be changed. It is possible to prevent the 3D image from being distorted or moved even when
本発明によれば、2台のカメラの映像信号を平行にずら
すことができるので5歪の無い正確な立体視ができる。According to the present invention, since the video signals of the two cameras can be shifted in parallel, accurate stereoscopic viewing without distortion can be achieved.
また、観察者が正規の位置からずれた位置にいても正し
い立体像を得ることができる。Further, even if the observer is at a position deviated from the normal position, a correct stereoscopic image can be obtained.
第1図は本発明の一実施例に係るビデオ信号説明図、第
2図、第3図、第4図、第5図、第6A図および第6B
図は従来の立体視の原理説明図、第7図は従来の立体視
用カメラの水平断面図、第8図は立体視再生系の水平断
面図、第9図は従来の立体視の光学系説明図、第10図
は従来の立体視の他の原理図、第11図及び第12図は
従来技術の映像説明図、第13図及び第14図は従来の
立体視の光学系説明図、第15図は本発明の光学説明図
、第16図ないし第18図は本発明の一実施例のビデオ
信号説明図、第19図ないし第21図は本発明の他の実
施例のビデオ信号説明図、第22図と第23図とは本発
明の他の実施例のビデオ信号説明図、第24図は本発明
の他の実施例のビデオ信号説明図、第25図は第2の発
明の実施例の断面図、第26図から第31図までは光学
説明図、第32図及び第33図は第3の発明の実施例の
部分外観図、第34図は第3の発明の実施例の断面図、
第35図は第3の発明の実施例の平面図、第36図は第
3の発明の実施例の制御ブロック図である。
16.17・・・レンズの光学中心、18.19・・・
撮像面、2o・・・モニタ画面、21.22・・・観察
者の眼の位置、4o・・・立体視用合成ビデオ信号、4
1゜45・・・同期信号、49・・・水平スキャン信号
、50・・・パルス信号発生器、71.72・・・信号
遅延器、77.78・・・画像メモリ、79・・・立体
画像合成読み出し回路、83,84,102,103・
・・スライドベース、85,106,107 ・ねじ捧
。
93 ・磁気センサ、96・ソーサ、98・・ロボット
、114,115・・・ズームレンズ、116・・・磁
気センサコントローラ、117・演算制御装置。
118・・キーボード、119,121,123゜12
4.127,128,129・・・演算ブロック、12
2・ロボットコントローラ、125,126・・・ズー
ムレンズコントローラ、130,131・・・テレビカ
メラ位置コントローラ、tt、tL、tn・・・水平同
期信号からの遅れ時間、t2・・・垂直同期信号からの
遅れ時間、tn・・遅れ時間、t、・・・進み時間。
第 1 口FIG. 1 is an explanatory diagram of a video signal according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, 4, 5, 6A, and 6B.
Figure 7 is a horizontal cross-sectional view of a conventional stereoscopic camera, Figure 8 is a horizontal cross-sectional view of a stereoscopic reproduction system, and Figure 9 is a conventional stereoscopic optical system. Explanatory drawings, FIG. 10 is another principle diagram of conventional stereoscopic vision, FIGS. 11 and 12 are explanatory diagrams of images of conventional technology, FIGS. 13 and 14 are diagrams of conventional optical system of stereoscopic vision, Fig. 15 is an optical explanatory diagram of the present invention, Figs. 16 to 18 are explanatory diagrams of video signals of one embodiment of the invention, and Figs. 19 to 21 are explanatory diagrams of video signals of other embodiments of the invention. 22 and 23 are video signal explanatory diagrams of another embodiment of the present invention, FIG. 24 is a video signal explanatory diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 25 is a video signal explanatory diagram of another embodiment of the present invention. 26 to 31 are optical explanatory diagrams, FIGS. 32 and 33 are partial external views of the embodiment of the third invention, and FIG. 34 is the embodiment of the third invention. A cross-sectional view of
FIG. 35 is a plan view of an embodiment of the third invention, and FIG. 36 is a control block diagram of the embodiment of the third invention. 16.17...Optical center of lens, 18.19...
Imaging plane, 2o...Monitor screen, 21.22...Observer's eye position, 4o...Synthetic video signal for stereoscopic viewing, 4
1゜45...Synchronization signal, 49...Horizontal scan signal, 50...Pulse signal generator, 71.72...Signal delay device, 77.78...Image memory, 79...Stereoscopic Image synthesis readout circuit, 83, 84, 102, 103・
・Slide base, 85, 106, 107 ・Screw attachment. 93 - Magnetic sensor, 96 - Saucer, 98 - Robot, 114, 115 - Zoom lens, 116 - Magnetic sensor controller, 117 - Arithmetic control unit. 118...Keyboard, 119, 121, 123゜12
4.127, 128, 129... calculation block, 12
2. Robot controller, 125, 126... Zoom lens controller, 130, 131... Television camera position controller, tt, tL, tn... Delay time from horizontal synchronization signal, t2... From vertical synchronization signal Delay time, tn...Delay time, t...Advance time. 1st mouth
Claims (1)
映像再生手段の画面に再生し、該画面上の映像のうち、
観察者の左及び右の眼が前記カメラのうちそれぞれ対応
するカメラによる映像のみを観察することによつて、視
差による立体映像を見ることのできる立体映像システム
において、 前記2台のカメラの光軸が平行になるようにカメラを配
置し、再生した映像の中心を左右に移動せしめる電子回
路手段を備えたことを特徴とする立体映像装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記の電子回路手
段が、水平同期信号を映像信号と合成するときのタイミ
ングを早め、または遅らせる時間調整回路である立体映
像装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記の電子回路手
段が水平同期信号を受信してから水平スキャン信号をス
タートさせるまでの時間を早めたり遅らしたりする時間
調整回路である立体映像装置。 4、特許請求の範囲第1項において、前記の電子回路手
段が画像メモリより映像信号を読み込むときの先頭アド
レスを変更できる立体画像読出し回路である立体映像装
置。 5、2台のテレビカメラの間隔調整手段と、2台のテレ
ビカメラの間隔を指定の値に調整する該間隔調整手段の
制御手段と、立体映像の拡大率の入力手段で構成され、
入力された拡大率の値に従い前記制御手段が前記間隔調
整手段を用いて2台のテレビカメラの間隔を調整するよ
うにしたことを特徴とする立体映像装置。 6、観察者の頭部の任意の検出手段と、2台のテレビカ
メラの撮像面の移動手段と、2台の電動ズームレンズと
、カメラ系全体の移動手段と演算制御手段で構成され、
該演算制御手段は観察者の頭部の位置検出手段より入力
される頭部位置信号に従つてカメラの位置、撮像面の位
置、ズーム率を調整し、立体映像が歪んだり移動したり
することの無いようにすることを特徴とした立体映像装
置。[Claims] Two types of images with parallax taken by one or two cameras are played back on the screen of a video playback means, and among the images on the screen,
In a stereoscopic video system in which an observer's left and right eyes can view stereoscopic images due to parallax by observing only the images from the respective cameras among the cameras, the optical axes of the two cameras 3. A stereoscopic imaging device, characterized in that the cameras are arranged so that the images are parallel to each other, and electronic circuit means is provided for moving the center of the reproduced image from side to side. 2. The stereoscopic video apparatus according to claim 1, wherein the electronic circuit means is a time adjustment circuit that advances or delays the timing when combining the horizontal synchronization signal with the video signal. 3. The stereoscopic video apparatus according to claim 1, wherein the electronic circuit means is a time adjustment circuit that advances or delays the time from receiving the horizontal synchronization signal to starting the horizontal scan signal. 4. A three-dimensional image device according to claim 1, wherein the electronic circuit means is a three-dimensional image reading circuit capable of changing a start address when reading a video signal from an image memory. 5. Consisting of an interval adjustment means for the two television cameras, a control means for the interval adjustment means for adjusting the interval between the two television cameras to a specified value, and an input means for the magnification rate of the stereoscopic image,
3. A stereoscopic video apparatus, characterized in that the control means uses the interval adjustment means to adjust the interval between two television cameras according to the input magnification value. 6. Consisting of arbitrary detection means for the observer's head, means for moving the imaging planes of two television cameras, two electric zoom lenses, means for moving the entire camera system, and calculation control means,
The calculation control means adjusts the position of the camera, the position of the imaging surface, and the zoom rate in accordance with the head position signal inputted from the head position detection means of the observer, so that the stereoscopic image is not distorted or moved. A stereoscopic imaging device that is characterized by eliminating the need for
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225316A JPH04108288A (en) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | Stereoscopic video device |
| EP90120317A EP0425985B1 (en) | 1989-10-25 | 1990-10-23 | Stereoscopic imaging system |
| DE69030911T DE69030911T2 (en) | 1989-10-25 | 1990-10-23 | Stereoscopic imaging system |
| US07/602,864 US5119189A (en) | 1989-10-25 | 1990-10-24 | Stereoscopic imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225316A JPH04108288A (en) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | Stereoscopic video device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04108288A true JPH04108288A (en) | 1992-04-09 |
Family
ID=16827447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225316A Pending JPH04108288A (en) | 1989-10-25 | 1990-08-29 | Stereoscopic video device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04108288A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6151061A (en) * | 1996-08-29 | 2000-11-21 | Olympus Optical Co., Ltd. | Biocular image display apparatus |
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| WO2009004742A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Minoru Inaba | Three-dimensional television system, three-dimensional television receiver and three-dimensional image watching glasses |
| CN103900532A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 财团法人工业技术研究院 | Depth image capturing device, and calibration method and measurement method thereof |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2225316A patent/JPH04108288A/en active Pending
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