JPH08194189A

JPH08194189A - 立体映像再生装置

Info

Publication number: JPH08194189A
Application number: JP7006717A
Authority: JP
Inventors: Shinji Araoka; 伸治荒岡; Masao Sato; 政雄佐藤; Tsutomu Nakamura; 努中村; Masaki Imaizumi; 正喜今泉; Masashi Nakagawa; 雅司半川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、両眼視差を利用して、立体映像を
得る立体映像再生装置の再生時に生じる違和感、疲労感
等を軽減し、操作効率を向上させる立体映像再生装置を
提供する。【構成】両眼視差を利用して立体映像を得るものであ
って、撮影条件データに基づき再生される立体映像の虚
像位置を演算する演算手段２３と、演算された虚像位置
に立体映像が再生されるよう光学系の制御を行なう制御
手段である虚像位置変更駆動回路部２４とを具備したこ
とを特徴とし、また、撮影条件データを保管するデータ
保管部２６を有し、そして、左眼用の映像中心と右眼用
の映像中心との間隔を変更する虚像中心位置変更手段で
ある虚像再生エリア変更回路部２５を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、立体映像再生装置、
詳しくは両眼視差を利用して立体映像を得る立体映像再
生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年において、立体映像を得るために撮
像装置（カメラ）の光学系を２本並べて配設し、それぞ
れの撮像装置によって撮像される映像をそれぞれ独立さ
せて左右の眼に対して再生するようにしたもの、いわゆ
る、両眼視差を利用して立体映像を得るようにした立体
撮像装置および立体映像再生装置について、種々の提案
がなされている。

【０００３】上記立体映像再生装置は、上記立体撮像装
置によって撮像された左右それぞれの映像を、左右の眼
に対して独立させて再生するようにしたものであって、
例えば、ヘッド・マウンテッド・ディスプレイ（Head M
ounted Display；以下、ＨＭＤと言う。）や、液晶シャ
ッタ眼鏡方式、もしくは、偏光眼鏡方式等のものがあ
る。そして、上記立体撮像装置を用いて撮像された映像
を、上記立体映像再生装置によって再生することで、立
体映像の鑑賞を行なうことができるようにしたものであ
る。

【０００４】ここで、上記立体映像再生装置によって再
生される立体映像の見え方は、上記立体撮像装置による
撮像状態や、上記立体映像再生装置による再生状態等に
よって変化することとなる。

【０００５】そこで、良好な立体映像を得るためには、
上記立体撮像装置の光学系の光軸交点のなす角が、観察
者が直接肉眼で見たときの眼の輻輳角と一致し（両眼輻
輳）、また、上記立体映像再生装置において再生される
立体映像が結像される位置、即ち、虚像位置が、実際の
対象物までの距離（観察者の眼の焦点位置）と同じ位置
に結像するようにする等の設定が必要である。

【０００６】つまり、良好な立体映像とは、上記立体映
像再生装置によって再生される立体映像が、観察者が直
接肉眼で見た場合と同じ像となるように、即ち、肉眼視
に近い状態で再生されるようになっている場合をいう。

【０００７】従って、上記立体撮像装置によって立体映
像を撮像する場合において、良好な立体映像を得るため
の主要因としては、上記立体撮像装置の光学系の光軸交
点までの距離、基線長等の設定があげられる。

【０００８】そこで、良好な立体映像を得るための立体
撮像装置および立体映像再生装置についてなされている
近年の提案において、例えば、特開昭６０−２３６３９
４号公報によって開示されている立体テレビジョンがあ
る。

【０００９】これは、立体撮像装置によって得られ、立
体映像再生装置である立体テレビジョンによって再生さ
れる立体映像が、肉眼視に近い状態となるように、立体
撮像装置の撮像条件の制御を行なうようにしたものであ
る。即ち、上記立体テレビジョンの再生画面を見る際の
観察者の輻輳角と、撮像時の立体撮像装置の光学系の光
軸交点のなす角とが一致するように、上記立体撮像装置
から対象物までの距離によって立体撮像装置の基線長を
変更する制御を行なうようにしたものである。これによ
って、この立体撮像装置によって得られる立体映像情報
は、上記立体テレビジョンによって肉眼視に近い状態で
再生されるようになっている。

【００１０】一方、立体撮像装置および立体映像再生装
置を使用して、装置等の遠隔操作を行なうような場合が
考えられる。このような装置等においては、上記立体撮
像装置および立体映像再生装置による奥行き方向の判別
感度が、その操作時間を左右する主要因の一つともなっ
ている。

【００１１】即ち、立体映像再生装置による再生映像の
距離感や奥行き量等が、直接肉眼で見る像と異なる場合
においては、観察者（作業者）は眼の疲労感のほかに、
精神的疲労感も大きなものとなるということが言われて
いる。

【００１２】この奥行き方向の判別感度については、一
般的に、立体撮像装置の光学系の焦点距離が長いものほ
ど、また、上記立体撮像装置の光学系の間隔、即ち、基
線長が大きいほど感度が高くなるようになる。

【００１３】従って、上記立体撮像装置および立体映像
再生装置を使用して装置等の遠隔操作を行なうような場
合においては、広い画角を確保しながら奥行き量の判別
感度を良好なものとするために、上記立体撮像装置の光
学系の基線長を変化させる等の制御を行なうようにすれ
ばよい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６０−２３６３９４号公報によって開示されている手段
によれば、上記立体撮像装置から対象物までの距離によ
って上記立体撮像装置の基線長が決定されるようになっ
ているので、例えば、意図的に立体撮像装置の基線長を
変更したい場合等、上記立体撮像装置の基線長を任意に
変更することができないという問題点がある。

【００１５】また、上記立体撮像装置の焦点位置は固定
されているので、図１５に示すように、上記立体撮像装
置（カメラ）１０１によって得られる立体映像の焦点位
置Ｆａと、上記立体映像再生装置（立体テレビジョン）
に再生される立体映像の虚像位置Ｆｂとが異なる位置と
なってしまう場合がある。

【００１６】従って、直接肉眼で見たときの見え方と異
なってしまうために、観察者の視覚には負担となり、違
和感や疲労感等の原因になってしまうという問題点があ
る。

【００１７】さらに、上述のように、上記特開昭６０−
２３６３９４号公報によって開示されている手段は、上
記立体撮像装置１０１側の基線長Ａを変更することで、
この立体撮像装置１０１の光学系の光軸交点のなす角θ
と、観察者の輻輳角αとを一致させようとしているもの
である。

【００１８】ここで、例えば、上記立体映像再生装置の
再生画面と、観察者の眼の位置との間の距離は、一般的
に５０〜１００ｃｍとし、また、一般的な人間の眼幅
ａ、即ち、観察者の眼幅（基線長）ａ＝約７０ｍｍで略
一定であることから、輻輳角αは角度約４度〜８度とな
る。

【００１９】そこで、上記立体撮像装置１０１の光学系
の光軸交点のなす角θを、上記輻輳角αと一致させるた
めには、上記立体撮像装置１０１側の基線長Ａは、Ａ＝２・Ｌ・ｔａｎ（α／２） …（１）となる。なお、上記（１）式において、上記立体撮像装
置１０１から対象物までの距離Ｌは、１ｍ〜∞（無限
遠）であると考えた場合において、例えば、Ｌ＝５ｍの
場合には、基線長Ａ＝３５０〜７００ｍｍ、また、例え
ば、Ｌ＝１ｍの場合には、基線長Ａ＝７０〜１４０ｍ
ｍ、となる。従って、上記特開昭６０−２３６３９４号
公報に開示されている手段によれば、上記立体撮像装置
側の基線長を大きく変更する必要が生じ、上記立体撮像
装置自体が大型化してしまうという問題点もある。

【００２０】本発明の目的は、上記従来の問題点を解消
し、立体撮像装置によって得られた立体映像を立体映像
再生装置によって再生する際に生じる観察者等の違和
感、疲労感等を軽減し、遠隔操作を行なう装置等の操作
効率を向上させるために、肉眼視に近い状態の立体映像
を得るようにした立体映像再生装置を提供するにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による立体映像再
生装置は、両眼視差を利用して立体映像を得るものであ
って、撮影条件データに基づき再生される立体映像の虚
像位置を演算する演算手段と、演算された虚像位置に立
体映像が再生されるよう光学系の制御を行なう制御手段
とを具備したことを特徴とし、また、撮影条件データを
保管するデータ保管部を有する。

【００２２】そして、左眼用の映像中心と右眼用の映像
中心との間隔を変更する虚像中心位置変更手段を有す
る。

【００２３】

【作用】両眼視差を利用して立体映像を得るようにした
立体映像再生装置において、演算手段は、撮影条件デー
タに基づいて再生される立体映像の虚像位置を演算し、
この演算された虚像位置に立体映像が再生されるよう
に、光学系の制御を制御手段によって行なう。

【００２４】また、上記撮影条件データは、データ保管
部に保管される。

【００２５】そして、虚像中心位置変更手段は、左眼用
の映像中心と右眼用の映像中心との間隔を変更する。

【００２６】

【実施例】以下、図示の実施例によって本発明を説明す
る。図１は、本発明の一実施例の立体撮像装置および立
体映像再生装置を使用するシステムの概略を示す図であ
る。なお、この一実施例は、立体撮像装置および立体映
像再生装置を使用して装置等の遠隔操作を行なうように
するシステムの例示であるが、上記立体撮像装置および
立体映像再生装置を、他の用途、例えば、一般的な立体
映像の撮像および鑑賞用として適用してもよい。

【００２７】図１に示すように、この一実施例において
は、遠隔操作を行なう装置等である、例えば、土木作業
用機械上等に上記立体撮像装置１１が配設されている。
この立体撮像装置１１は、その光学系の光軸を略平行に
並べて配設された２本のレンズ部を有する左右カメラ部
と、映像処理回路部、カメラ操作用回路部等からなる装
置側のトランスミッタ部１２等によって構成されてい
る。

【００２８】一方、上記遠隔操作を行なう装置等の操作
者側においては、映像受信部、操作指令送信部等からな
るトランスミッタ部１３と、システム全体の操作を行な
う操作盤１５と、立体映像再生装置であるＨＭＤ１４等
が配設されている。

【００２９】そして、上記立体撮像装置１１によって得
られた立体映像は、上記トランスミッタ部１２内の映像
処理回路部等において処理されて、上記操作者側のトラ
ンスミッタ部１３の映像受信部に対して、例えば、無線
等の手段により送信され、この操作者側のトランスミッ
タ部１３の映像受信部によって受信された信号は、この
トランスミッタ部１３と、例えば、ケーブル等によって
接続されている上記ＨＭＤ１４に送られるようになって
いる。

【００３０】そして、上記ＨＭＤ１４によって左右の眼
に独立させて再生することによって、両眼視差を利用し
て立体映像を得ることができるようになっており、上記
遠隔操作を行なう装置等の操作者は、上記ＨＭＤ１４に
よって再生される立体映像を見ながら、上記操作盤１５
を操作することにより、該装置等や上記立体撮像装置１
１等の遠隔操作を行なうようになっている。

【００３１】図２は、本発明の一実施例の立体撮像装置
の概略を示す横断面図である。

【００３２】図２に示すように、この立体撮像装置１１
は、それぞれ右眼用カメラ部１１Ｒおよび左眼用カメラ
部１１Ｌとからなっており、それぞれまったく同一の光
学系によって構成されている。

【００３３】上記右眼用カメラ部１１Ｒは右眼用レンズ
部１Ｒを有しており、また、上記左眼用カメラ部１１Ｌ
は左眼用レンズ部１Ｌを有している。

【００３４】上記右眼用レンズ部１Ｒおよび左眼用レン
ズ部１Ｌは、それぞれ一定の間隔に、かつ、一致した高
さとなるように設定されている。

【００３５】上記右眼用レンズ部１Ｒおよび左眼用レン
ズ部１Ｌは、１群レンズ３Ｒ，３Ｌ、２群レンズ（ズー
ム部）４Ｒ，４Ｌ、アイリス部５Ｒ，５Ｌ、３群レンズ
６Ｒ，６Ｌ、４群レンズ（フォーカス部）７Ｒ，７Ｌ、
フィルタ部（ローパスフィルタ、赤外線カットフィル
タ）８Ｒ，８Ｌ等によって構成されている。

【００３６】そして、上記右眼用レンズ部１Ｒおよび左
眼用レンズ部１Ｌの後方の結像位置において、例えば、
ＣＣＤ等からなる右眼用撮像素子２Ｒおよび左眼用撮像
素子２Ｌがそれぞれ配設されており、その構成は一般的
なビデオ・ムービー等と同様のものからなっている。

【００３７】また、上記右眼用カメラ部１１Ｒおよび左
眼用カメラ部１１Ｌは、それぞれ上記トランスミッタ部
１２内の映像処理回路部等と、例えば、ケーブル等によ
って電気的に接続されている。

【００３８】さらに、上記右眼用カメラ部１１Ｒおよび
左眼用カメラ部１１Ｌの一方もしくは両方を、各カメラ
部１１Ｒ，１１Ｌの光学系の光軸が交差するように駆動
させて撮像を行なうために、駆動機構等が設けられてい
る。この駆動機構等によって、いわゆる、輻輳視による
撮像が行なわれるようになっていると共に、上記各カメ
ラ部１１Ｒ，１１Ｌを互いに平行になる位置に駆動させ
ることで、いわゆる、平行視による撮像も行なうことが
できるようになっている。なお、上記駆動機構等は、一
般的な周知の手段によるものとして、その説明および図
示は省略するものとする。

【００３９】次に、上述の図１において説明した立体映
像再生装置であるＨＭＤ１４の構成について、図３、図
４によって以下に説明する。

【００４０】図３は、上記一実施例の立体映像再生装置
である上記ＨＭＤ１４の概略を示す横断面図であり、図
４は、上記ＨＭＤ１４の概略を示す斜視図である。この
ＨＭＤ１４は、上記右眼用カメラ部１１Ｒによって撮像
された右眼用の映像と、上記左眼用カメラ部１１Ｌによ
って撮像された左眼用の映像とを、それぞれ独立させて
再生することにより立体映像を得るようにしたものであ
る。

【００４１】即ち、図３、図４に示すように、上記ＨＭ
Ｄ１４には、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等か
らなる右眼用表示部２１Ｒと、同様の部材からなる左眼
用表示部２１Ｌとがそれぞれ設けられている。

【００４２】上記右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表示
部２１Ｌは、人間の眼幅である約７０ｍｍの間隔を有し
て平行となるように配置されている。また、上記右眼用
表示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌの、それぞれの
後方には右眼用接眼レンズ２２Ｒおよび左眼用接眼レン
ズ２２Ｌがそれぞれ配設されている。

【００４３】そして、上記右眼用接眼レンズ２２Ｒおよ
び左眼用接眼レンズ２２Ｌを、それぞれの光軸に沿う方
向、即ち、図３、図４において矢印Ｘ方向に移動させる
ことによって、上記右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表
示部２１Ｌに再生されるそれぞれの映像の虚像位置を変
更することができるようになっている。

【００４４】例えば、図４において、上記右眼用表示部
２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌから距離Ｌｘだけ離れ
た虚像位置Ｆｘに結像されている状態から、上記右眼用
表示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１ＬをＸ方向に移動
させることによって、距離Ｌｙだけ離れた虚像位置Ｆｙ
に結像させるようにすることができるようになってい
る。

【００４５】次に、上記右眼用接眼レンズ２２Ｒおよび
左眼用接眼レンズ２２Ｌを移動させる駆動機構につい
て、図５〜図７によって以下に説明する。

【００４６】図５は、本発明の一実施例の立体映像再生
装置であるＨＭＤ１４の上記右眼用接眼レンズ２２Ｒ、
もしくは、左眼用接眼レンズ２２Ｌを移動させる駆動機
構を示す要部斜視図である。なお、この図５において
は、例えば、上記右眼用接眼レンズ２２Ｒを駆動する機
構について図示し、上記左眼用接眼レンズ２２Ｌ側につ
いては、まったく同じ構成からなるものとして、その図
示を省略している。

【００４７】図５に示すように、上記右眼用接眼レンズ
２２Ｒを駆動する駆動機構３０は、ステッパ３２Ｒの回
転に伴って、これと接続されているリードスクリュー３
１Ｒが回転するようになっており、さらに、このリード
スクリュー３１Ｒには、移動部材３４Ｒが螺合して配設
されている。

【００４８】一方、上記右眼用接眼レンズ２２Ｒを保持
するレンズ鏡枠３３Ｒは、上記右眼用接眼レンズ２２Ｒ
の光軸に沿う方向に設けられたシャフト３５Ｒａ，３５
Ｒｂによって摺動自在に保持されており、また、上記レ
ンズ鏡枠３３Ｒの外周面上に設けられた凹部３３Ｒａ
と、上記移動部材３４Ｒの凸部３４Ｒａとが係合するよ
うに配設されている。

【００４９】そして、上記ステッパ３２Ｒの回転に伴っ
て、上記リードスクリュー３１Ｒが回転し、上記移動部
材３４Ｒを移動させるので、これと嵌合して設けられて
いる上記右眼用接眼レンズ２２Ｒを保持するレンズ鏡枠
３３Ｒは、上記シャフト３５Ｒａ，３５Ｒｂに沿って摺
動するようになっている。

【００５０】これによって、上記右眼用接眼レンズ２２
Ｒは、その光軸方向、即ち、図５においてＸ方向に移動
し、上記ＨＭＤ１４によって再生される立体映像の虚像
位置を変更することができるようになっている。

【００５１】図６は、本発明の一実施例の立体映像再生
装置であるＨＭＤ１４の上記右眼用接眼レンズ２２Ｒお
よび左眼用接眼レンズ２２Ｌを移動させる他の駆動機構
３１を示す要部斜視図である。この駆動機構３１は、基
本的には上述の図５において説明した駆動機構３０と同
様であるので、その詳しい説明は省略するが、この図６
の他の駆動機構３１においては、上記右眼用接眼レンズ
２２Ｒおよび左眼用接眼レンズ２２Ｌをそれぞれ保持す
るレンズ鏡枠３３Ｒ，３３Ｌを一体的に配設し、これを
１つのステッパ３２によって、上記右眼用接眼レンズ２
２Ｒおよび左眼用接眼レンズ２２Ｌを同時に、図６にお
いて矢印Ｘ方向に移動させるようにした点が異なるのみ
である。

【００５２】図７は、本発明の一実施例の立体映像再生
装置であるＨＭＤ１４の上記右眼用接眼レンズ２２Ｒお
よび左眼用接眼レンズ２２Ｌを移動させる別の駆動機構
３２を示す要部斜視図である。この駆動機構３２も、基
本的には上述の図５において説明した駆動機構３０と同
様であるので、その詳しい説明は省略するが、この図７
の別の駆動機構３２においては、上記右眼用接眼レンズ
２２Ｒおよび左眼用接眼レンズ２２Ｌをそれぞれ保持す
るレンズ鏡枠３３Ｒ、３３Ｌを、それぞれ別のステッパ
３２Ｒ，３２Ｌによって、直接移動させるようにした点
が異なるのみである。

【００５３】図８は、本発明の一実施例の立体映像再生
装置である上記ＨＭＤ１４の概略を示すブロック構成図
である。

【００５４】図８に示すように、上記立体映像再生装置
であるＨＭＤ１４の内部においては、ＣＰＵ等からなる
演算手段２３と、制御手段である虚像位置変更駆動回路
部２４、虚像中心位置変更手段である虚像再生エリア変
更回路部２５と、撮影条件データを保管するデータ保管
部２６等が配設されている。

【００５５】上記データ保管部２６には、上記立体撮像
装置１１によって得られた撮影条件データ、例えば、上
記立体撮像装置１１の基線長Ａ、立体撮像装置１１の光
軸交点までの距離Ｌ、オートフォーカス（ＡＦ）機構に
よる測距情報（ＡＦ情報）や測光情報等が保管されるよ
うになっている。

【００５６】このデータ保管部２６に保管されている上
記撮影条件データ等は、上記演算手段２３に対して送信
されて、上記撮影条件データに基づいて再生される立体
映像の虚像位置が演算されるようになっている。

【００５７】なお、上記データ保管部２６については、
演算処理の高速化のために設けられているものであるの
で、このデータ保管部２６を省略することも可能であ
る。

【００５８】さらに、上記演算手段２３によって演算さ
れた上記虚像位置の情報は、制御手段である虚像位置駆
動回路部２４へと送信されて制御が行われ、上述の駆動
機構を介して上記立体映像再生装置であるＨＭＤ１４の
右眼用接眼レンズ２２Ｒ、左眼用接眼レンズ２２Ｌが移
動されるようになっている。

【００５９】または、上記演算手段２３によって演算さ
れた上記虚像位置の情報は、虚像中心位置変更手段であ
る虚像再生エリア変更回路部２５へと送信されて制御が
行われ、後述するように上記右眼用表示部２１Ｒおよび
左眼用表示部２１Ｌを移動するようになっている。

【００６０】このように構成された上記立体映像再生装
置であるＨＭＤ１４において再生される立体映像の虚像
位置を変更する際の動作について、図９に示すフローチ
ャート、および、図１０〜図１２によって以下に説明す
る。

【００６１】まず、図１０に示す状態において、上記立
体撮像装置１１の撮影条件データが上記データ保管部２
６に入力される。このときの撮影条件データは、上記立
体撮像装置１１の光軸交点までの距離（焦点位置Ｆａ）
情報＝Ｌ、上記立体撮像装置１１の基線長情報Ａ＝ａ、
対象物までの距離情報（測距情報、ＡＦ情報）＝Ｌとな
っているものとする。

【００６２】すると、上記演算手段２３においては、図
９に示すように、ステップＳ１において、上記データ保
管部２６に撮影条件データが入力されたかどうかの確認
がなされた後、次のステップ以降において、上記入力さ
れた撮影条件データ等の検索がなされる。

【００６３】即ち、ステップＳ２において、上記立体撮
像装置１１の基線長情報Ａ＝ａであるかどうかの判断が
なされる。ここでは、上記基線長情報Ａ＝ａであるの
で、ステップＳ４の処理に進み、このステップＳ４にお
いて、上記対象物までの距離情報（ＡＦ情報）＝Ｌであ
るかどうかの判断がなされる。ここでは、上記対象物ま
での距離情報（ＡＦ情報）＝Ｌであるので、次のステッ
プＳ６の処理に進む。

【００６４】ステップＳ６において、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報と上記ＡＦ情報とが一致するか
どうかの判断がなされる。ここでは、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報＝Ｌであり、上記ＡＦ情報＝Ｌ
であるので、次のステップＳ７の処理に進む。

【００６５】ステップＳ７において、上記演算手段２３
は、上記立体撮像装置１１の基線長情報Ａ（＝ａ）と、
上記立体撮像装置１１の光軸交点距離情報（＝Ｌ）とに
基づいて、上記立体撮像装置１１の光軸交点のなす角θ
を、次の（２）式によって算出し、次のステップＳ８の
処理に進む。

【００６６】 θ ＝２・ｔａｎ^-1（ａ／２Ｌ） …（２）ステップＳ８においては、上述のステップＳ７の処理に
おいて算出された上記立体撮像装置１１の光軸交点のな
す角θに基づいて、上記ＨＭＤ１４によって立体映像を
再生する際の虚像位置Ｆｂが、次の（３）式によって算
出され、次のステップＳ９の処理に進む。

【００６７】Ｆｂ＝ａ／２・ｔａｎ（θ／２） …（３）なお、ここでは一般的な人間の眼幅ａ＝約７０ｍｍとし
て演算が行われる。

【００６８】ステップＳ９において、上記虚像位置駆動
回路部２４によって、上述のステップＳ８の処理におい
て算出された上記虚像位置Ｆｂに立体映像が再生される
ように、上記ＨＭＤ１４の光学系、即ち、接眼レンズ２
２Ｒ，２２Ｌが、それぞれの光軸方向に駆動される。

【００６９】これによって、上記立体撮像装置１１の光
軸交点までの距離（＝Ｌ）、即ち、焦点位置Ｆａと、上
記ＨＭＤ１４の虚像位置Ｆｂまでの距離（＝Ｌ）とを一
致させるように、虚像位置Ｆｂが変更されるので、上記
ＨＭＤ１４に再生される立体映像は、肉眼視に近い状態
で再生されることとなる。

【００７０】次に、図１１に示す状態において、上記立
体撮像装置１１の撮影条件データが上記データ保管部２
６に入力される。このときの撮影条件データは、上記立
体撮像装置１１の光軸交点までの距離（焦点位置Ｆａ）
情報＝Ｌ、上記立体撮像装置１１の基線長情報Ａ＝２
ａ、対象物までの距離情報（測距情報、ＡＦ情報）＝Ｌ
となっているものとする。

【００７１】すると、上記演算手段２３においては、図
９に示すように、ステップＳ１において、上記データ保
管部２６に撮影条件データが入力されたかどうかの確認
がなされた後、次のステップ以降において、上記入力さ
れた撮影条件データ等の検索がなされる。

【００７２】即ち、ステップＳ２において、上記立体撮
像装置１１の基線長情報Ａ＝ａであるかどうかの判断が
なされる。ここでは、上記基線長情報Ａ≠ａであるの
で、次のステップＳ３の処理に進み、このステップＳ３
において、上記立体撮像装置１１の基線長情報Ａ＝２ａ
であるかどうかの判断がなされる。ここで、上記基線長
情報Ａ＝２ａであるので、次のステップＳ４の処理に進
み、このステップＳ４において、上記対象物までの距離
情報（ＡＦ情報）＝Ｌであるかどうかの判断がなされ
る。ここでは、上記対象物までの距離情報（ＡＦ情報）
＝Ｌであるので、次のステップＳ６の処理に進む。

【００７３】ステップＳ６において、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報と上記ＡＦ情報とが一致するか
どうかの判断がなされる。ここでは、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報＝Ｌであり、上記ＡＦ情報＝Ｌ
であるので、次のステップＳ７の処理に進む。

【００７４】ステップＳ７において、上記演算手段２３
は、上記立体撮像装置１１の基線長情報Ａ（＝２ａ）
と、上記立体撮像装置１１の光軸交点距離情報（＝Ｌ）
とに基づいて、上記立体撮像装置１１の光軸交点のなす
角θを、上述の（２）式によって同様に算出し、次のス
テップＳ８の処理に進む。

【００７５】ステップＳ８においては、上述のステップ
Ｓ７の処理において算出された上記立体撮像装置１１の
光軸交点のなす角θに基づいて、上記ＨＭＤ１４によっ
て立体映像を再生する際の虚像位置Ｆｂが、上述の
（３）式によって算出されて、次のステップＳ９の処理
に進む。なお、ここでは、上記虚像位置Ｆｂ＝Ｌ／２と
なる。

【００７６】ステップＳ９において、上記虚像位置駆動
回路部２４によって、上述のステップＳ８の処理におい
て算出された上記虚像位置、即ち、Ｆｂ＝Ｌ／２に立体
映像が再生されるように、上記ＨＭＤ１４の光学系であ
る接眼レンズ２２Ｒ，２２Ｌが、それぞれの光軸方向に
駆動される。

【００７７】従って、上記立体撮像装置１１の光軸交点
のなす角θと、上記輻輳角αとを一致させるように、虚
像位置Ｆｂを変更することで、上記ＨＭＤ１４に再生さ
れる立体映像は、肉眼視に近い状態で再生されることと
なる。

【００７８】次に、図１２に示す状態、即ち、上記立体
撮像装置１１の光軸交点（焦点位置）が固定された状態
にあって輻輳視による場合においては、上記データ保管
部２６に入力される上記立体撮像装置１１の撮影条件デ
ータは、上記立体撮像装置１１の光軸交点までの距離
（焦点位置Ｆａ）情報＝Ｌ、上記立体撮像装置１１の基
線長情報Ａ＝ａ、対象物までの距離情報（測距情報、Ａ
Ｆ情報）＝Ｌ／２となっているものとする。

【００７９】すると、上記演算手段２３においては、図
９に示すように、ステップＳ１において、上記データ保
管部２６に撮影条件データが入力されたかどうかの確認
がなされた後、次のステップ以降において、上記入力さ
れた撮影条件データ等の検索がなされる。

【００８０】即ち、ステップＳ２において、上記立体撮
像装置１１の基線長情報Ａ＝ａであるかどうかの判断が
なされる。ここでは、上記基線長情報Ａ＝ａであるの
で、ステップＳ４の処理に進み、このステップＳ４にお
いて、上記対象物までの距離情報（ＡＦ情報）＝Ｌであ
るかどうかの判断がなされる。ここでは、上記対象物ま
での距離情報（ＡＦ情報）≠Ｌであるので、次のステッ
プＳ５の処理に進む。

【００８１】ステップＳ５において、上記対象物までの
距離情報（ＡＦ情報）＝Ｌ／２であるかどうかの判断が
なされる。ここでは、上記対象物までの距離情報（ＡＦ
情報）＝Ｌ／２であるので、次のステップＳ６の処理に
進む。

【００８２】ステップＳ６において、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報と上記ＡＦ情報とが一致するか
どうかの判断がなされる。ここでは、上記立体撮像装置
１１の光軸交点距離情報＝Ｌであり、上記ＡＦ情報＝Ｌ
／２であるので、次のステップＳ１０の処理に進む。

【００８３】ステップＳ１０において、上記演算手段２
３は、上記観察者の眼幅（＝ａ）と、上記ＡＦ情報（＝
Ｌ／２）とに基づいて、輻輳角αを、次の（４）式によ
って算出し、次のステップＳ１１の処理に進む。

【００８４】 α ＝２・ｔａｎ^-1（ａ／（２・（Ｌ／２）））…（４）ステップＳ１１において、上記立体撮像装置１１の基線
長情報Ａ（＝ａ）と、上記立体撮像装置１１の光軸交点
距離情報（＝Ｌ）とに基づいて、上記立体撮像装置１１
の光軸交点のなす角θを、上述の（２）式によって算出
し、次のステップＳ１２の処理に進む。

【００８５】ステップＳ１２においては、上述のステッ
プＳ１１の処理において算出した上記立体撮像装置１１
の光軸交点のなす角θと、上記立体撮像装置１１の基線
長情報Ａ＝ａとに基づいて、焦点位置Ｆａを、次の
（５）式によって算出し、Ｆａ＝ａ／２・ｔａｎ（θ／２） …（５）また、上述のステップＳ１１の処理において算出した輻
輳角αと、眼幅ａとに基づいて、虚像位置Ｆｂを、次の
（６）式によって算出して、次のステップＳ１３の処理
に進む。

【００８６】Ｆｂ＝ａ／２・ｔａｎ（α／２） …（６）ステップＳ１３においては、上述のステップＳ１２の処
理において算出された上記焦点位置Ｆａおよび虚像位置
Ｆｂと、眼幅ａとに基づいて、上記立体映像再生装置
（ＨＭＤ１４）の右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表示
部２１Ｌの移動量δ（以下、ＬＣＤ移動量δと略記す
る。）を、次の（７）式によって算出し、次のステップ
Ｓ１４に進む。

【００８７】 δ ＝Ｋ（Ｌ−（Ｌ／２））・ｔａｎ（α／２）…（７）なお、（７）式において、Ｋは係数である。

【００８８】ステップＳ１４において、上述のステップ
Ｓ１３の処理において算出された上記ＬＣＤ移動量δに
基づいて、上記虚像再生エリア変更回路部２５によっ
て、上記ＨＭＤ１４内のＬＣＤ等からなる上記右眼用表
示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌとをそれぞれ移動
させることとなる。

【００８９】即ち、焦点位置が固定されている立体撮像
装置１１によって撮像された立体映像において、注視す
る対象物が上記焦点位置より手前側である場合には、上
記ＨＭＤ１４の上記右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表
示部２１Ｌとをそれぞれ内側方向、つまり、眼幅を狭く
する方向に向けて移動させて、上記右眼用表示部２１Ｒ
および左眼用表示部２１Ｌのそれぞれの中心位置に、対
象物が結像するようにする。

【００９０】一方、注視する対象物が上記焦点位置より
後方側にある場合には、上記ＨＭＤ１４の上記右眼用表
示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌとをそれぞれ外側
方向、つまり、眼幅を広くする方向に向けて移動させ、
上記右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌのそ
れぞれの中心位置に対象物が結像するようにする。

【００９１】従って、上記立体撮像装置１１の光軸交点
までの距離（＝Ｌ）、即ち、焦点位置Ｆａと、上記ＨＭ
Ｄ１４の虚像位置Ｆｂまでの距離（＝Ｌ）とを一致させ
るために、上記ＨＭＤ１４の上記右眼用表示部２１Ｒお
よび左眼用表示部２１Ｌのそれぞれの中心位置に対象物
を結像させるように、上記右眼用表示部２１Ｒおよび左
眼用表示部２１Ｌを移動させることで、上記ＨＭＤ１４
に再生される立体映像は、肉眼視に近い状態で再生され
ることとなる。

【００９２】そして、図１３、図１４に示す状態、即
ち、上記立体撮像装置１１による撮像が平行視によって
行われた場合においても、上述の図１２によって説明し
た輻輳視の場合と同様に、ＬＣＤ移動量δの算出がなさ
れ、この算出された上記ＬＣＤ移動量δに基づいて、上
記虚像再生エリア変更回路部２５によって、上記ＨＭＤ
１４内のＬＣＤ等からなる上記右眼用表示部２１Ｒおよ
び左眼用表示部２１Ｌとをそれぞれ移動させることとな
る。

【００９３】即ち、図１３に示すように、注視する対象
物が上記立体撮像装置１１の右眼用カメラ部１１Ｒおよ
び左眼用カメラ部１１Ｌの光軸の間に位置する場合に
は、上記右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌ
とをそれぞれ内側に向けて、ＬＣＤ移動量δだけ移動さ
せることで、この右眼用表示部２１Ｒおよび左眼用表示
部２１Ｌのそれぞれの中心位置に、対象物の虚像を結像
させることで、上記ＨＭＤ１４に再生される立体映像は
肉眼視に近い状態で再生されることとなる。

【００９４】また、図１４に示すように、注視する対象
物が上記立体撮像装置１１の右眼用カメラ部１１Ｒの光
軸より外側（右寄り）にある場合、もしくは、注視する
対象物が上記立体撮像装置１１の左眼用カメラ部１１Ｒ
の光軸より外側（左寄り）にある場合には、上記右眼用
表示部２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌとをそれぞれ右
側（ＬＣＤ移動量δ_R）、もしくは、左側（ＬＣＤ移動
量δ_L）に向けて移動させることで、この右眼用表示部
２１Ｒおよび左眼用表示部２１Ｌのそれぞれの中心位置
に、対象物の虚像を結像させることで、上記ＨＭＤ１４
に再生される立体映像は肉眼視に近い状態で再生される
こととなる。

【００９５】なお、この場合のＬＣＤ移動量δは、上記
右眼用表示部２１Ｒの移動量と、左眼用表示部２１Ｌの
移動量とがそれぞれ異なるものとなるが、対象物までの
距離および立体撮像装置１１の光軸のなす角θによっ
て、それぞれ算出することができる。

【００９６】以上説明したように上記一実施例によれ
ば、左右独立した映像を得るために設けられた２つの光
学系を有する立体撮像装置１１の撮影条件データに基い
て、ＣＰＵ等からなる演算手段２３によって虚像位置を
演算し、この演算された虚像位置の情報に基づいて、制
御手段である虚像位置駆動回路部２４もしくは虚像再生
エリア変更回路部２５によって、立体映像再生装置であ
るＨＭＤ１４に再生する立体映像の虚像位置を制御する
ようにしたので、肉眼視に近い状態で立体映像を再生す
ることができる。

【００９７】また、立体撮像装置１１の焦点位置面と、
立体映像再生装置であるＨＭＤ１４の虚像位置とが一致
するようにして、再生を行なうようにしたので、操作者
の違和感、疲労感を軽減することができる。

【００９８】一方、立体撮像装置１１の光軸交点距離、
即ち、対象物までの距離に応じた基線長とすることな
く、任意に変更することができるようにしているので、
再生される立体映像の奥行感度を自由に変更することが
できる。従って、所望の奥行感を得るようにすることが
でき、上記立体撮像装置および立体映像再生装置を、例
えば、遠隔操作を行なう装置等に使用した場合におい
て、作業効率等の向上に寄与することができる。

【００９９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、撮影条
件データに基づいて、立体映像再生装置に再生される立
体映像の虚像位置を演算手段によって演算し、この演算
手段によって演算された虚像位置に立体映像が再生され
るように、制御手段によって立体映像再生装置の光学系
の制御を行なうようにしたので、肉眼視に近い状態の立
体映像を得ることができ、これにより、立体撮像装置に
よって得られた立体映像を立体映像再生装置によって再
生する際に生じる違和感、疲労感等を軽減することがで
きると共に、上記立体撮像装置および立体映像再生装置
を使用する装置等によって遠隔操作を行なう際には、操
作効率を向上させることができる。

【０１００】請求項２に記載の発明によれば、データ保
管部に撮影条件データを保管するようにすることで、上
記演算手段による虚像位置の演算速度の高速化に寄与す
ることができる。

【０１０１】請求項３に記載の発明によれば、虚像中心
位置変更手段によって、立体映像再生装置の左眼用表示
部に再生される左眼用の映像中心と、右眼用表示部に再
生される右眼用の映像中心との間隔を変更するようにし
たので、肉眼視に近い状態の立体映像を得ることがで
き、これにより、立体撮像装置によって得られた立体映
像を立体映像再生装置によって再生する際に生じる違和
感、疲労感等を軽減することができると共に、上記立体
撮像装置および立体映像再生装置を使用する装置等によ
って遠隔操作を行なう際には、操作効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の立体撮像装置および立体映
像再生装置を使用するシステムの概略を示す図。

【図２】上記図１の立体撮像装置の概略を示す横断面
図。

【図３】上記図１の立体映像再生装置の概略を示す横断
面図。

【図４】上記図１の立体映像再生装置の概略を示す斜視
図。

【図５】上記図１の立体映像再生装置の接眼レンズを移
動させる駆動機構を示す要部斜視図。

【図６】上記図１の立体映像再生装置の接眼レンズを移
動させる他の駆動機構を示す要部斜視図。

【図７】上記図１の立体映像再生装置の接眼レンズを移
動させる別の駆動機構を示す要部斜視図。

【図８】上記図３の立体映像再生装置の概略を示すブロ
ック構成図。

【図９】上記図１の立体映像再生装置において再生され
る立体映像の虚像位置を変更する動作を示す際のフロー
チャート。

【図１０】上記図１の立体映像再生装置において立体映
像を再生する際の、虚像位置を変更する動作を説明する
図であって、焦点位置と虚像位置とが一致する場合を示
す図。

【図１１】上記図１の立体映像再生装置において立体映
像を再生する際の、虚像位置を変更する動作を説明する
図であって、焦点位置と虚像位置とが不一致の場合を示
す図。

【図１２】上記図１の立体映像再生装置において立体映
像を再生する際の、虚像位置を変更する動作を説明する
図であって、立体撮像装置の焦点位置が固定であって輻
輳視による場合において、焦点位置と虚像位置とが不一
致の場合を示す図。

【図１３】上記図１の立体映像再生装置において立体映
像を再生する際の、虚像位置を変更する動作を説明する
図であって平行視による場合を示す図。

【図１４】上記図１の立体映像再生装置において立体映
像を再生する際の、虚像位置を変更する動作を説明する
図であって平行視による場合を示す図。

【図１５】従来の立体撮像装置によって得られる立体映
像の焦点位置と、立体映像再生装置の虚像位置を示す
図。

【符号の説明】

１Ｒ……右眼用レンズ部１Ｌ……左眼用レンズ部２Ｒ……右眼用撮像素子２Ｌ……左眼用撮像素子１１Ｒ……右眼用カメラ部１１Ｌ……左眼用カメラ部１１……立体撮像装置１２……トランスミッタ部（装置側）１３……トランスミッタ部（操作者側）１４……ＨＭＤ（立体映像再生装置）１５……操作盤２１Ｒ……右眼用表示部（ＬＣＤ）２１Ｌ……左眼用表示部（ＬＣＤ）２２Ｒ……右眼用接眼レンズ２２Ｌ……左眼用接眼レンズ２３……演算手段（ＣＰＵ）２４……虚像位置変更駆動回路部（制御手段）２５……虚像再生エリア変更回路部（虚像中心位置変更
手段）２６……データ保管部Ｌ……対象物までの距離Ａ……基線長（立体撮像装置側）ａ……眼幅（眼の基線長） θ……立体撮像装置の光軸交点のなす角 α……輻輳角 δ……右眼用表示部／左眼用表示部の移動量（ＬＣＤ移
動量）Ｆａ……焦点位置（立体撮像装置の光軸交点距離）Ｆｂ……虚像位置（立体映像再生装置側）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今泉正喜東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者半川雅司東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両眼視差を利用して立体映像を得るも
のであって、撮影条件データに基づき再生される立体映像の虚像位置
を演算する演算手段と、演算された虚像位置に立体映像が再生されるよう光学系
の制御を行なう制御手段と、を具備したことを特徴とする立体映像再生装置。
【請求項２】撮影条件データを保管するデータ保管
部を有する請求項１に記載の立体映像再生装置。
【請求項３】左眼用の映像中心と右眼用の映像中心
との間隔を変更する虚像中心位置変更手段を有する請求
項１または請求項２に記載の立体映像再生装置。