JPH07298308A - 複眼撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示装置において、自然な画像が得られ、眼
のストレスが軽減できる情報を生成する複眼撮像装置。 【構成】 ビデオカメラＡ，Ｂの輻輳角を調整する手段
を設け、この手段で調整した輻輳角を検出する。検出し
た輻輳角情報を、ビデオカメラＡ，Ｂによる画像情報よ
り進ませて出力する。不図示の表示装置において、その
表示部の輻輳角は、前述の進んだ輻輳角情報により、画
像情報に対し機械的な遅れなしに調整できるので、自然
な画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のビデオカメラ
（以下カメラという）を用いて立体画像や広視野画像を
撮像する複眼撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、人間の視覚に近い撮像画像を得る
ために、例えば２台の撮像器により同方向の被写体を各
々撮像して撮像画像を得る立体撮像装置が使用されてい
る。従来の立体撮像装置としては、特開昭６２−１２２
４９３号公報に記載のように、２つのカメラのレンズ光
軸の交点の追尾と、２つのカメラ間の基線長とそのなす
角度によって合焦を行う立体撮像合焦方式を用いるもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、カメラで撮影する時は２つのカメラの輻輳
角を被写体に応じて調整しているにもかかわらず、表示
装置では、２つの表示部の輻輳角を撮影時のカメラの状
態に基づいて調整することができないので、観察者は撮
影時と全く異なった輻輳で映像を見なければならないこ
とがある。例えば、１ｍ程離れた物の映像であるのに無
限遠の風景を見るかのような輻輳でその映像を見ていた
り、逆に無限遠の風景の映像を見ているのに１ｍ前の物
を見る輻輳になっていたりする。このように従来の複眼
撮像−表示システムでは立体感が必要以上に強調された
り、自然な画像が得られず、眼が非常に疲れやすいとい
う欠点がある。また映像に合わせてだいたいの輻輳を合
わせておくことや、手動で調整を行うことが試されてい
るが、撮影時の条件に対応して調整されているわけでは
ないので、同様な欠点がある。

【０００４】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、表示装置において、自然な画像が得られ、眼
のストレスが軽減できる複眼撮像装置を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、複眼撮像装置から画像情報と共に、こ
の画像情報より位相の進んだカメラ状態情報を出力する
ようにする。

【０００６】詳しくは複眼撮像装置を次の（１），
（２）のとおりに構成するものである。 （１）複数のビデオカメラと、このビデオカメラの輻輳
角を調整する輻輳角調整手段と、この輻輳角調整手段で
調整した輻輳角を検出する輻輳角検出手段と、この輻輳
角検出手段で検出した輻輳角情報を、前記ビデオカメラ
からの画像情報より進ませる調整手段とを備えた複眼撮
像装置。

【０００７】（２）立体モードとパノラマモードの切替
えを行うモード切替え手段を備え、このモード切替え手
段によるモード切替えに応じて、輻輳角調整手段の初期
値が設定される前記（１）記載の複眼撮像装置。

【０００８】

【作用】前記（１），（２）の構成により、複眼撮像装
置で画像情報と、この画像情報より先行した輻輳角情報
が得られる。前記（２）の構成では、立体モードとパノ
ラマモードの切替えができ、このモードの切替えに応じ
て輻輳角の初期値が設定される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。

【００１０】図１は本発明における一実施例の“複眼撮
像装置”の概略的な外観斜視図を示している。第一と第
二のビデオカメラ部Ａ，Ｂはほぼ同一方向を向いて、ほ
ぼ並列に配置され、合体手段Ｃにより一体化されてい
る。ビデオカメラ部Ａ，Ｂは本体部，光学系部，本体内
部の電気回路部などで構成され、撮像素子としてはＣＣ
Ｄ等の固体撮像素子が使用されている。またこの複眼撮
像装置には、ビデオカメラＡ，Ｂの撮像出力を映し出す
ビューファインダ２４が設けられている。

【００１１】この複眼撮像装置の機能として立体撮影が
挙げられるが、第一，第二のビデオカメラ部Ａ，Ｂで撮
像した画像を立体視するには、両方からの画像をスクリ
ーンまたはブラウン管のスクリーンに重ねあわせるか、
あるいは虚像として重ねあわせる必要がある。そして、
重ねあわせたときに立体効果を得る必要がある。そのた
めには、第一，第二のビデオカメラ部Ａ，Ｂの光学軸を
被写体側で交差させて撮像する必要がある。ここで、両
カメラの光学軸の交差位置と被写体の位置との関係は立
体効果に大きく影響する。たとえば交差位置と被写体位
置が同一であると、立体画像が表現される位置はスクリ
ーン面とほぼ同じである。しかし、交差位置が、被写体
の手前にあると立体画像が表現される位置はスクリーン
の奥にある。逆に交差位置が被写体の位置の向こうにあ
ると立体画像の表現位置はスクリーンの手前にあり、ス
クリーンから飛び出した位置になる。このような立体効
果を適切に得るためには、被写体とカメラ間の距離に応
じて、第一，第二のビデオカメラ部Ａ，Ｂの光軸の交差
位置を調整しなければならない。本実施例の複眼撮像装
置においてもこの点には留意した構成となっている。ま
た本実施例の複眼撮像装置においては、後述のようにス
イッチを切り替えることにより、立体撮影だけでなくパ
ノラマ撮影も可能となっている。

【００１２】次に、本実施例装置の構成を図２により具
体的に説明する。

【００１３】右眼用の光は、レンズ群１を通して右カメ
ラＡの内部の撮像素子２により撮像され右眼映像信号と
して出力され、一方、左眼用の光は、レンズ群４を通し
て左カメラＢの内部の撮像素子５により撮像され左眼映
像信号として出力され、夫々の出力は後述の処理を経
て、記録媒体に記録される。

【００１４】レンズ群１，４を駆動するモータは、ズー
ム用と合焦用が左右のカメラにそれぞれ設けられ、右ズ
ームモータ７，右合焦モータ８及び左ズームモータ９，
左合焦モータ１０を備えている。また、レンズ群１，４
には、撮像素子２，５への受光量を調整する絞り３，６
を備えている。更に、ズームモータ７，９、合焦モータ
８，１０に駆動されるレンズ位置を検出する位置検出器
１１，１３、１２，１４を有しその出力は制御部１５へ
入力されている。そしてカメラＡ，Ｂには、たとえば発
光素子と受光素子で構成された距離検出器３３，３４が
設けられ、被写体までの距離を測定して制御部１５に入
力する。また、距離検出器３３，３４のうち少なくとも
一方は、水平方向に対して回転可能になっていて制御部
１５の命令により指定された方向の被写体の距離を測定
することができるようになっている。１６は撮像素子
２，５の感度のばらつきや左右のレンズ群１，４の固体
差、さらには、後述の２つのカメラの角度や間隔の初期
値を製造時に記憶させるＥＥＰＲＯＭである。

【００１５】更に、撮像素子２，５の受光面を略回動中
心として、カメラを水平方向で回動させる右輻輳角モー
タ１７，左輻輳角モータ１８が備えられ、また左右のカ
メラＢ，Ａには回転角検出器２０，１９がそれぞれ設け
られ、その出力は制御部１５に入力されている。そし
て、右カメラＡには、左右のカメラの間隔を調整する調
整部２１と調整部２１を駆動する調整モータ２２と左右
のカメラの間隔を検出する間隔検出器２３を有し、その
出力は制御部１５に入力されている。

【００１６】そして、撮像素子２，５は、同期信号発生
回路３６により同期して駆動され、素子２，５より出力
されるアナログ映像信号は不図示のアンプを経てそれぞ
れデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器４０，４３
に入力される。Ａ／Ｄ変換器４０，４３から出力される
デジタル映像信号および後述するカメラ状態情報信号に
は、アドレス信号処理部５２によりお互いに同期するよ
うアドレス信号が付けられる。アドレス信号が付けられ
た左右のデジタル映像信号は、前記同期信号発生回路３
６および位相シフト信号発生回路５５で読込み／読出し
を制御される画像メモリ４１，４４にそれぞれ記憶され
る。２４はビューファインダでＡ／Ｄ変換器４０，４３
に入力される前のアナログ映像信号を、合成あるいは切
り替えて見ることができる。画像メモリ４１，４４に記
憶されたデジタル映像信号は、位相シフト信号発生回路
５５によって、デジタル映像信号がカメラ状態情報信号
から所定の位相だけ遅れるように読み出され、カメラ状
態情報信号と共に出力端子５０，５１，５４から記録装
置５８に送られ、記録媒体に記録される。またカメラ本
体には操作ボタンあるいはスイッチとして、主カメラ選
択スイッチ２５，ズーム操作ボタン２８，輻輳角操作ボ
タン５３，立体−パノラマ切替えスイッチ３５，ビュー
ファインダ表示切替えスイッチ５７がある。

【００１７】次に、ズーム合焦系の説明を行う。

【００１８】本実施例では、リアフォーカシングタイプ
のレンズシステムを採用しており、フォーカシングレン
ズ１−ａに対して焦点距離の変化に伴う焦点面の移動を
補正する補正レンズの機能とフォーカシングレンズとし
ての機能の両方の機能を持たせてある。すなわちこのタ
イプのレンズシステムでは、補正レンズがフォーカシン
グレンズを兼ね備えているので、ズーム中は被写体距離
によって補正レンズの移動軌跡が異なる。そこで前述の
複数のフォーカシングレンズ移動軌跡を制御部１５に記
憶し被写体距離によって軌跡を選択してフォーカシング
レンズ１−ａを移動させている。

【００１９】また、左右のレンズ群のばらつき等により
画角の違いやズーム時の光軸のずれ、さらにはフォーカ
シングのタイミングのずれが複眼撮像系の弱点ともなる
ため、製造時にＥＥＰＲＯＭ１６に画角が同一になるた
めの左右のズームレンズ位置の対応データと、被写体ま
での距離とその時の左右のフォーカシングレンズ位置の
対応データが書き込まれている。

【００２０】次に、本実施例の複眼撮像装置の動作を説
明する。

【００２１】まず、装置の初期化の説明を行う。カメラ
に電源を供給されると、制御部１５は、まず２つのカメ
ラＡ，Ｂのズーム光学系を初期値である水平画角３０°
に設定した後、２つのカメラＡ，Ｂの間隔を所定の初期
値、ここでは人間の一般的眼球間隔（基線長）の６５mm
になるように調整モータ２２を駆動し、その後２つのカ
メラＡ，Ｂがそれぞれの回転中心を結ぶ線に垂直でかつ
２つのカメラが平行になるように駆動される。この状態
の設定は製造時に角度検出器１９，２０の基準値から前
述の状態になるための角度オフセット値を測定しＥＥＰ
ＲＯＭ１６に書き込んである。それから、主カメラ選択
スイッチ２５により選択された、たとえば、右カメラＡ
の距離検出器３３より右カメラＡの正面の被写体までの
距離を測距する。その後制御部１５は、立体−パノラマ
切替えスイッチ３５の状態、つまり立体モードが選択さ
れているか、パノラマモードが選択されているのかを確
かめる。

【００２２】立体モードが選択されている場合。

【００２３】立体−パノラマ切替えスイッチ３５が立体
側の状態である場合は、２つのカメラＡ，Ｂの光軸を、
それぞれのカメラの回転中心を結ぶ線の垂直二等分線と
先の測距距離面の交差する方向に向かせる。図３に示す
ようにカメラ角度θ０は、測距結果をｄ０，カメラ間隔
をｅ０とすると、 θ０＝ＡＴＡＮ（２・ｄ０／ｅ０） （ＡＴＡＮはＴＡＮの逆関数を表す） と求められ、制御部１５によりそれぞれのカメラが内側
にθ０の位置まで回動する。このとき、カメラから光軸
の交点までの距離ｄｆは、 ｄｆ＝ｅ０／（２×ＣＯＳθ０） で求められる。

【００２４】その後、再度主カメラの距離検出器（ここ
では右カメラＡの距離検出器３３）によって測距が行わ
れ、前述の計算によって求められたｄｆに対して、この
測距結果ｄｆ′の誤差が所定の値より小さければ、この
測距結果ｄｆ′によって左右のカメラのフォーカスを行
う。すなわち、この交差位置に、カメラが平行な状態で
測距した被写体と同一のあるいはその近くにある別の被
写体があると考えられ、測距結果ｄｆ′は計算結果ｄｆ
とわずかな誤差しかなく、測距結果ｄｆ′によってフォ
ーカスする方が実際の測距に基づいているので的確なフ
ォーカスが得られる。ここでは左カメラＢのフォーカス
も右カメラＡの測距結果によって行っているが、図から
も明らかなように左右対称なので問題はない。なお、本
実施例ではカメラ間隔を６５mmとしているため、垂直二
等分線上の被写体は右カメラＡに正対する被写体の一部
あるいはその近くにある別の被写体であるとしてもなん
ら問題はない。

【００２５】パノラマモードが選択されている場合。

【００２６】立体−パノラマ切替えスイッチ３５がパノ
ラマの状態の時、制御部１５は２つのカメラＡ，Ｂの光
軸を、左右の画像の重複量が所定の割合になるよう光軸
を外側に向かせる。本実施例のカメラでは、左右の画像
の重複の割合を左右それぞれの画像の１／３に設定して
ある。つまり図４に示すように、右画像の左側１／３
と、左画像の右側１／３とが重複するようにカメラの角
度を設定する。その後、左右のカメラを距離ｄ０に合焦
させる。左カメラＢのフォーカスを右カメラＡの測距結
果によって行っているが、これにより重複領域のフォー
カスを等しくできる。本実施例ではカメラ間隔を６５mm
とし、かつ左右の画像の重複割合を１／３としているた
め、カメラＡ，Ｂを外側に回転させた後の被写体は、カ
メラが平行な状態で測距した被写体と同一あるいはその
近くにある別の被写体であるといえるので、合焦距離を
ｄ０としてもなんら問題はない。

【００２７】次に撮影時の動作について説明する。

【００２８】立体モードが選択されている場合。

【００２９】初期化状態では、カメラＡ，Ｂの光軸の交
点に合焦しているので、被写体は、スクリーン上に表示
される。先に述べたように光軸の交点が被写体より奥に
あれば被写体はスクリーンより飛び出した位置に表示さ
れ、逆に光軸の交点が被写体より手前にあれば被写体は
スクリーンの奥に表示されるので、輻輳角を変化させ光
軸の交点の位置を変えることで、立体感を変化させるこ
とができる。ビューファインダ２４には公知の技術によ
って合成された左右のカメラの画像が表示される。この
表示画面は図５に示すようなもので、光軸交点の距離に
ある被写体は左右の像が重なって表示される。光軸交点
よりも手前、あるいは奥にある被写体は左右の像がずれ
て表示される。ずれ量が大きい程、光軸交点より離れて
いることになる。輻輳角操作ボタン５３によって右輻輳
角モータ１７，左輻輳角モータ１８を駆動し輻輳角を変
化させられるから、撮影者はビューファインダ２４の表
示画面を見ながら輻輳角を調整し、好みの立体感を得る
ことができる。

【００３０】パノラマモードが選択されている場合。

【００３１】初期化状態では、左右の画像の重複する領
域は、それぞれの画像の１／３となっている。更に広い
範囲を撮影した時には２台のカメラの光軸のなす角度を
広げて重複領域を減らせばよい。逆に２台のカメラの光
軸のなす角度を狭くして重複領域を増やせば撮像範囲を
狭めることも可能である。ビューファインダ２４には左
右のカメラの画像を切り替えて表示する。立体モードと
同様に、輻輳角操作ボタン５３によって光軸の調整を行
うことができ、撮影者はビューファインダ２４によって
左右のカメラの撮影領域をモニターし、好みのパノラマ
感の撮影を行う。

【００３２】撮影時における輻輳角調整の回転角は、カ
メラＡ，Ｂの回転角検出器１９，２０によって検出さ
れ、その出力とＥＥＰＲＯＭ１６のデータとによってカ
メラの角度が求められる。

【００３３】次に、本実施例の複眼撮像装置の記録方法
について図６をもとに説明する。

【００３４】前述のようにして求められたカメラの状態
情報（ここではカメラの輻輳角）の信号とＡ／Ｄ変換器
４０，４１から出力されるデジタル映像信号には、アド
レス信号処理部５２によって、お互いが同期するようア
ドレス信号が付けられる。アドレス信号が付けられた左
右のデジタル映像信号は、画像メモリ４１，４４にそれ
ぞれ記憶される。そして、カメラ状態情報信号が制御部
１５から出力端子５４に出力される時に、位相シフト信
号発生回路５５によってカメラ状態情報信号に比べて所
定のフィールド分前の画像情報信号を画像メモリ４１，
４４から呼び出し出力する。本実施例では所定フィール
ドを６０フィールド分としているが、この６０フィール
ド分というのは、後述するような表示部を制御信号に基
づいて移動させるのに必要となる時間よりも十分に長い
時間ということであり、表示部の移動速度が速い場合
は、もっと短くてもよく、また逆に表示部の移動速度が
遅い場合は更に長くする必要がある。つまり第ｋフィー
ルドのカメラ状態情報信号が出力される時に、第（ｋ−
６０）フィールドの画像信号が画像メモリ４１，４４か
ら呼び出され出力されることになる。ただし１≦ｋ≦６
０では、画像情報信号は出力されず、カメラ状態情報信
号だけが、出力される。また最終フィールドのカメラ状
態情報信号が出力された後、画像情報が、６０フィール
ド分残ることになるが、カメラ状態情報信号が出力され
なくなったら、撮影が終了したものと判断し、最終のカ
メラ状態情報信号と、最終フレームより６０フィールド
前の画像情報信号を出力した後、制御部１５に設けられ
た読出しクロック信号により残りの６０フィールドの画
像情報を出力させるようになっている。

【００３５】カメラ状態情報信号から６０フィールド分
だけ位相が遅れるよう読み出され、出力端子５０，５
１，５４から出力された画像情報信号と、カメラ状態情
報信号は記録／再生部５８に送られ記録媒体に記録され
る。すなわち、カメラ状態情報信号がデジタル映像信号
に対して、６０フィールド分だけ先行して記録されてい
ることになる。なお、この情報の先行を請求項その他で
情報の進みと表現している。また、本実施例の複眼撮像
装置では、検出器２３から得られる輻輳角情報をカメラ
状態情報とするよう構成されている。このようにして記
録された画像情報，カメラ状態情報は適宜再生され、後
述の表示装置へ供給される。

【００３６】以上の説明では、所定時間先のカメラ状態
情報によってメモリに記憶された画像情報を呼び出すよ
うに構成してあるが、単なる遅延回路を用いて所定時間
だけ画像情報をカメラ状態情報に対して遅らせるよう構
成しても同様の効果が得られる。

【００３７】続いて、本実施例の複眼撮像装置で撮影／
記録した映像を観察する場合について説明する。

【００３８】図７は実施例の複眼撮像装置で撮影／記録
した映像を観察するための表示装置の外観斜視図であ
る。この表示装置は、頭部に装着して使うゴーグルのよ
うなディスプレイであり、二枚の小型液晶ディスプレイ
パネル（ＬＣＤ）を使って、左眼，右眼それぞれに映像
を表示するものである。レンズを使って、拡大表示する
ことによって、約１ｍ先に３０インチ型のテレビがある
かのように虚像表示できる。したがって、小さな機器で
大画面テレビを見ているかのように楽しむことができる
というものである。

【００３９】図８は前記表示装置の表示部の動作機構を
詳しく表した図面である。

【００４０】同図において、７０は右眼用表示部、７１
は左眼用表示部であり、それぞれ不図示のレンズ群，Ｌ
ＣＤ，バックライトから構成されている。６０は頭部に
装着される本体と一体的なフレームである。６１はフレ
ーム６０に対して、図中Ｘ方向にスライド可能に構成さ
れた基線長ベースである。左右の基線長ベース６１ｌ，
６１ｒには直線ラックが設けられており、フレーム６０
に回動自在に支持された歯車６２に噛み合っている。右
基線長ベース６１ｒにはつまみ６１ａが設けられてお
り、装置装着者の基線長に合わせるために、つまみ６１
ａを持って、図中Ｘ方向に右基線長ベース６１ｒを動か
せば、左基線長ベース６１ｌも右基線長ベース６１ｒと
同じ量だけ反対方向に移動する。

【００４１】６３は基線長ベース６１ｌ，６１ｒに回転
運動可能に支持された輻輳ベースである。左右の輻輳ベ
ース６３ｌ，６３ｒには、それぞれレンズの設計上のア
イポイントに配された眼球の瞳中心（Ｃ）を中心とした
円弧形状をした回転ガイド溝６７が設けてある。基線ベ
ースにそれぞれ２本ずつ立てられたピン６４に係合し、
前記中心（Ｃ）のまわりを回転できる。さらに左右の輻
輳ベース６３ｌ，６３ｒにはそれぞれ、前記中心（Ｃ）
を中心とした円弧状のラックが設けてあり、輻輳角を回
転させるモータ８０，８１に取り付けられた歯車６５，
６６に噛み合っている。そして左右の輻輳ベース６３
ｌ，６３ｒには左右眼用表示部７１，７０が、左右それ
ぞれの光軸が、左右それぞれの前記中心（Ｃ）を向くよ
うに保持される。モータ８０，８１の動きを制御するこ
とで輻輳角を調整制御できる機構となっている。

【００４２】本実施例の複眼撮像装置で撮影記録した映
像を再生しこの表示装置を使って観察すると、画像情報
と共にカメラの輻輳角情報が表示部に入力されるので、
画像に対応して、表示部の角度を駆動制御することがで
き、観察者が撮影時のカメラの輻輳角と同じ輻輳角で表
示部を覗くことができる。先に説明したように、画像情
報に対して６０フィールド分輻輳角情報が先行して入力
するので、表示部の機械的な遅れをできるだけ生じさせ
ない制御が可能となっている。画像に遅れることなく表
示部を制御することができ、自然な映像が得られる。

【００４３】なお実施例では、画像情報の方のみをメモ
リに書き込むようにしているが、本発明はこれに限ら
ず、カメラ状態情報の方もメモリに書き込み、双方の読
出しのタイミングを変えてカメラ状態情報の位相を画像
情報より進ませる形で実施することができる。

【００４４】また、実施例では記録媒体を介して、画像
情報，カメラ状態情報を表示装置に送るようにしている
が、これに限らず、複眼撮像装置から直接表示装置へ、
これらの情報を送る形で実施することができる。

【００４５】また、実施例では、複眼撮像装置に記録／
再生部を付設しているが、これに限らず、独立した記録
・再生装置を用いる形で実施することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示装置において、自然な画像が得られ、眼のストレス
が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の概略的な外観を示す斜視図

【図２】 実施例のブロック図

【図３】 立体モードの説明図

【図４】 パノラマモードの説明図

【図５】 ビューファインダの表示画面例を示す図

【図６】 記録方法の説明図

【図７】 表示装置の外観斜視図

【図８】 表示装置の動作構成を示す図

【符号の説明】

Ａ，Ｂ ビデオカメラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のビデオカメラと、このビデオカメ
   ラの輻輳角を調整する輻輳角調整手段と、この輻輳角調
   整手段で調整した輻輳角を検出する輻輳角検出手段と、
   この輻輳角検出手段で検出した輻輳角情報を、前記ビデ
   オカメラからの画像情報より進ませる調整手段とを備え
   たことを特徴とする複眼撮像装置。
2. 【請求項２】 立体モードとパノラマモードの切替えを
   行うモード切替え手段を備え、このモード切替え手段に
   よるモード切替えに応じて、輻輳角調整手段の初期値が
   設定されることを特徴とする請求項１記載の複眼撮像装
   置。