JP2001022014A - ステレオカメラ - Google Patents
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Abstract
合や、望遠系の撮影光学系を用いて撮影を行う場合であ
っても、煩雑な操作を必要とせずに左右の撮影光軸に適
切な輻輳角を与えて良好な立体画像の撮影を可能とする
ステレオカメラを提供することを目的とする。 【構成】 左右に配置された少なくとも一対の撮影光学
系と;この一対の撮影光学系の光軸が成す輻輳角を、被
写体距離情報に応じて変化させる輻輳角制御機構と;を
有する。
Description
感を与えるステレオ写真を撮影するためのステレオカメ
ラに関する。
くとも一対の撮影光学系を用いて被写体画像を記録する
ステレオカメラ(立体カメラ)で撮影を行う場合、比較
的近距離の被写体を撮影しようとする場合や、望遠系の
撮影光学系を用いて撮影を行う場合には、左右の撮影画
角のオーバーラップ領域が狭くなり、立体画像の撮影が
困難であった。
の撮影光軸に輻輳角を与えることにより、両眼視差を減
少させる手法が知られている。しかし、その多くは、ユ
ーザーにその作業を手動で行わせるものであり、操作性
が良くなかった。
なされたものであり、比較的近距離の被写体を撮影しよ
うとする場合や、望遠系の撮影光学系を用いて撮影を行
う場合であっても、煩雑な操作を必要とせずに左右の撮
影光軸に適切な輻輳角を与えて良好な立体画像の撮影を
可能とするステレオカメラを提供することを目的とす
る。
された少なくとも一対の撮影光学系と;この一対の撮影
光学系の光軸が成す輻輳角を、被写体距離情報に応じて
変化させる輻輳角制御機構と;を有することを特徴とし
ている。この構成によれば、撮影距離が変化する度に輻
輳角を手動調整する必要が無いので操作性が良い。
明を説明する。図1は、本発明を適用したステレオカメ
ラの第1実施形態を示している。ステレオカメラ10
は、撮像素子を用いて被写体像を撮像する電子スチルカ
メラであり、箱型筺体11の前部に左右一対の撮影光学
系RL,LLを有し、箱型筺体11の後部に左右一対の
ファインダ接眼部RF,LFを有している。
/オフや各種撮影モード等を選定するファンクションダ
イヤル12と、レリーズ釦13とが設けられている。フ
ァンクションダイヤル12の近傍には、フレーム選定や
露出補正値選定等に用いる一対の操作釦14,15が設
けられている。また箱型筺体11前面には、左右一対の
撮影光学系RL,LLの間に位置させて、赤外線アクテ
ィブ方式の測距装置16が設けられている。
学系RLは、ボックス形状の右側撮影ユニット21に固
定されている。同様に、左側撮影光学系LLは、ボック
ス形状の左側撮影ユニット22に固定されている。各撮
影光学系RL,LLは、光軸に沿って可動のAFレンズ
(図示せず)を有している。左右対称に配置された一対
の撮影ユニット21,22は、互いに同一構造を有する
ものである。
Lの光軸方向後方には、撮影光学系RLにより形成され
る被写体像を撮像する右側CCD(第1撮像素子)23
が固定されている。同様に、撮影ユニット22内におけ
る撮影光学系LLの光軸方向後方には、撮影光学系LL
により形成される被写体像を撮像する左側CCD(第2
撮像素子)24が固定されている。左右の撮影光学系R
L,LLは、原点Pを中心として基線長dの間隔で配置
されている。
CD23で撮像した被写体像を表示する右側LCD17
Rが内臓されている(図6参照)。同様に、左側ファイ
ンダ接眼部LF内には、左側CCD24で撮像した被写
体像を表示する左側LCD17Lが内臓されている(図
6参照)。
平行な回転中心C1,C2を有する回動板31,32上
にそれぞれ固定されている。図5に示すように、各回動
板31,32の回転中心C1,C2は、対応する撮影光
学系RL,LLの略中心を通って光軸OR,OLと直交
している。各回動板31,32には、扇形状のギヤ部3
1a,32aが形成されており、これらギヤ部31a,
32aは常時噛合している。このギヤ部31a,32a
により、左右の回動板31,32は、連動して互いに逆
回転方向に回動可能とされている。
32には、回転中心C2をはさんでギヤ部32aとは反
対側の位置に、扇形状のウォームホイール32bが形成
されている。ウォームホイール32bは、回動板32近
傍に設けられたモーター35の回転軸上に固定されたウ
ォーム35aと常時噛合している。したがってモーター
35が回転すると、左右の撮影ユニット21,22が連
動して回転中心C1,C2を軸として回転する。なお、
図5に示すように、ギヤ部31aの径L1とギヤ部32
aの径L2は同一であるが、ウォームホイール32bの
径L3は、径L1,L2よりも長く設定されている。回
動板31,32、ギヤ部31a,32a、ウォームホイ
ール32b、ウォーム35a、モーター35等により輻
輳角制御機構45(図6参照)が構成されいてる。
光軸OR,OLを略平行にした状態、即ち左右の撮影光
学系RL,LLを輻輳角を持たせずに配置した状態を示
している。図3は、左右の撮影ユニット21,22の光
軸OR,OLをステレオカメラ10前方で交差させた状
態、即ち左右の撮影光学系RL,LLを輻輳角を持たせ
て配置した状態を示している。図2および図3の各図
中、dは基線長、Sは主被写体、f0は被写体距離、θ
は輻輳角の2分の1の角度(即ち、2θが輻輳角)、P
は左右の撮影光学系RL,LLの間の中央に位置する原
点を示している。
0の回路構成を示すブロック図である。ステレオカメラ
10は、カメラ全般の制御を司るマイコン等からなるシ
ステムコントロール回路40を有している。システムコ
ントロール回路40には、レリーズ釦13の操作により
オン/オフされるレリーズスイッチ13a、操作スイッ
チ14,15の操作によりオン/オフされる操作スイッ
チ14a,15a、ファンクションダイヤル12の操作
によりスイッチの状態が変化するファンクションダイヤ
ルスイッチ12aがそれぞれ接続されている。レリーズ
スイッチ13aは、レリーズ釦13の半押し、全押しを
検出する2段階スイッチである。
測距装置16、右側撮影光学系RLのAFレンズを駆動
する第1レンズ駆動回路41、左撮影光学系LLのAF
レンズを駆動する第2レンズ駆動回路42、右側CCD
23を駆動する第1CCD駆動回路43、左側CCD2
4を駆動する第2CCD駆動回路44、輻輳角制御機構
45がそれぞれ接続されている。さらにシステムコント
ロール回路40には、右側LCD17Rを駆動する第1
LCD駆動回路46、左側LCD17Lを駆動する第2
LCD駆動回路47がそれぞれ接続されている。
は、右側CCD23が接続する第1CDS/AGC回路
48、左側CCD24が接続する第2CDS/AGC回
路49、第1A/Dコンバータ50、第2A/Dコンバ
ータ51、メモリー52、信号処理部53、記憶装置コ
ントローラ54がそれぞれ接続されている。記憶装置コ
ントローラ54には、フロッピーディスクやフラッシュ
メモリー等の記憶媒体(図示せず)に画像データを記録
させる画像記憶装置55が接続されている。
第1CDS/AGC回路48を介して第1A/Dコンバ
ータ50でA/D変換されてメモリー52に一旦記憶さ
れる。同様に、左側CCD24で取得された画像信号
は、第2CDS/AGC回路49を介して第2A/Dコ
ンバータ51でA/D変換されてメモリー52に一旦記
憶される。メモリー52に一旦記憶された画像信号は、
信号処理部53を介して所定の信号処理を施された後、
右側LCD17Rと左側LCD17Lとにそれぞれ出力
される。また信号処理部53は、右側LCD17Rと左
側LCD17Lとにそれぞれ出力した画像信号を記憶装
置コントローラ54にも出力し、この出力信号は、レリ
ーズ釦13が押されてレリーズスイッチ13aがオンさ
れると、画像記憶装置55によりフロッピーディスクや
フラッシュメモリー等の記憶媒体に画像データとして記
録される。
0での撮像動作を示すフローチャートである。ステレオ
カメラ10の電源がオンされると、右側CCD23およ
び左側CCD24を駆動し、続いて右側LCD17Rと
左側LCD17Lを駆動する(S101,S103)。
その後、右側CCD23および左側CCD24の各々で
パッシブ方式の測距を行う(S105)。このとき、右
側CCD23では撮影画角の中心より左側(例えば、撮
影画面左半分の略中心位置)に測距ポイントを配置し、
左側CCD24では撮影画角の中心より右側(例えば、
撮影画面右半分の略中心位置)に測距ポイントを配置し
て測距を行う。
4の各々で測光を行う(S107)。続いて、右側CC
D23により求めた第1測距値(被写体距離)と左側C
CD24により求めた第2測距値(被写体距離)の平均
測距値((第1測距値+第2測距値)/2)を求め、そ
の後、右側CCD23により求めた第1測光値(被写体
輝度)と左側CCD24により求めた第2測光値(被写
体輝度)の平均測光値((第1測光値+第2測光値)/
2)を求める(S109,S111)。そして、ステッ
プS109の処理で求めた平均測距値とステップS11
1の処理で求めた平均測光値とに基づいて、AE/AF
制御を実行する(S113)。
を検出すると、ステップS117の処理に進み、検出さ
れなければステップS105の処理に戻る(S11
5)。つまり、電源がオンにされた後、レリーズ釦13
が半押しされない限り、ステップS105〜S115の
処理を繰り返す。
しされたことを検出すると、測距装置16によりアクテ
ィブ方式の測距を行って測距値(被写体距離f0)を求
め、この測距値に基づいて輻輳角制御機構45(即ちモ
ーター35)を駆動して左右の撮影ユニット21,22
を回転させ、これによって左右の光軸OR,OLに輻輳
角を与える(S117,S119)。
に、右側CCD23および左側CCD24の各々で再度
測光を行い、続いて、ステップS111の処理と同様
に、右側CCD23により求めた第1測光値(被写体輝
度)と左側CCD24により求めた第2測光値(被写体
輝度)の平均測光値((第1測光値+第2測光値)/
2)を再度求める(S121,S123)。そしてこの
平均測光値に基づいて再度AE制御を実行する(S12
5)。
て全押しされたことを検出すると、ステップS129の
処理に進み、検出されなければステップS131の処理
に進む(S127)。レリーズ釦13が全押しされたこ
とを検出したときはと、記録装置コントローラ54およ
び画像記憶装置55を駆動して、フロッピーディスクや
フラッシュメモリー等の記憶媒体(図示せず)に画像デ
ータを記録する(S129)。この記録後、輻輳角を予
め設定されている初期値に戻してステップS105の処
理にリターンする(S133)。
が全押しされいないことを検出したときは、レリーズ釦
13の半押し状態が解除されているか否かを検出する
(S131)。このとき、レリーズ釦13の半押し状態
が解除されていないこと(即ち、レリーズ釦13の半押
し状態が維持されていること)を検出したときはステッ
プS127の処理に戻り、ステップS127およびS1
31の処理を繰り返し実行し、レリーズ釦13の半押し
状態が解除されていることを検出したときは、ステップ
S133に進む(S131)。
式(1)に基づいて輻輳角を設定する。 θ=tan-1(d/2f0)・・・・・(1) 但し、θは輻輳角の2分の1の角度(°)、f0は被写
体距離(m)、dは左右の撮影光学系RL,LL間の基
線長(mm)である。被写体距離f0は、図7中のステ
ップS117の処理によって決定される。
の被写体距離f0と角度θの関係を示す。 [表1] f0(m) θ(°) 1 1.861 2 0.931 5 0.372 10 0.186
の第2実施形態を示している。ステレオカメラ100
は、第1実施形態のステレオカメラ10と同様に電子ス
チルカメラであり、箱型筺体101の前部に左右一対の
撮影光学系RL,LLを有し、箱型筺体11の後部に左
右一対のファインダ接眼部RF,LFを有している。こ
の第2実施形態のステレオカメラ100において、第1
実施形態のステレオカメラ10と同一の部材には同一符
号を付してある。
3,24を回動して輻輳角を変化させるが、第2実施形
態では左右の撮影光学系RL,LLの各光路中に公知の
バリアングルプリズム(可変頂角プリズム)を配置し、
このバリアングルプリズムを駆動することで輻輳角を変
化させる。第2実施形態での左右の撮影ユニット21,
22は、箱型筺体101に対して固定されている。
学系RL,LLの被写体側にバリアングルプリズムR
V,LVがそれぞれ配設されている(図9、図10参
照)。図9は、バリアングルプリズムRV,LVにより
輻輳角が与えられていない状態(即ち、左右の撮影ユニ
ット21,22の光軸OR,OLが略平行の状態)を示
し、図10は、バリアングルプリズムRV,LVにより
輻輳角が与えらている状態を示している。図9および図
10の各図中、φはバリアングルプリズムRV,LVの
可変頂角角度(°)を示している。
100の回路構成を示すブロック図である。本回路は、
第1実施形態でのステレオカメラ10の回路に設けられ
た輻輳角制御機構45に代えて、各バリアングルプリズ
ムRV,LVとシステムコントロール回路40の間に接
続されたバリアングルプリズム(VAP)制御装置60
が設けられている。バリアングルプリズム制御装置60
は、システムコントロール回路40により制御され、得
られた被写体距離f0に応じて各バリアングルプリズム
RV,LVを駆動して各バリアングルプリズムRV,L
Vの可変頂角角度φを変化させる。その他の回路構成
は、図6に示す第1実施形態での回路構成と基本的に同
一である。第2実施形態のステレオカメラ100では、
バリアングルプリズムRV,LV、バリアングルプリズ
ム制御装置60等により輻輳角制御機構が構成されいて
る。
100での撮像動作を示すフローチャートである。この
フローチャートは、図7に示した第1実施形態のステレ
オカメラ10での撮像動作を示すフローチャート中のス
テップS119の処理を、バリアングルプリズム(VA
P)制御(S219)に代えたもので、その他の処理に
関しては図7に示すフローチャートと同一である。
式の測距を実行後、この測距値に基づいて各バリアング
ルプリズムRV,LVを駆動して各バリアングルプリズ
ムRV,LVの可変頂角角度φを変化させ、これによっ
て左右の光軸OR,OLに輻輳角を与える(S21
9)。この処理後、ステップS121の処理に進む。
では、以下の式(2)に基づいて可変頂角角度φを設定
する。 φ=(n−1)θ・・・・・(2) 但し、φは可変頂角角度(°)、nは各バリアングルプ
リズムRV,LVのプリズム屈折率、θは輻輳角の2分
の1の角度(偏光角)(°)である。
カメラ100における、基線長dが65mmおよびプリ
ズム屈折率nが1.5のときの被写体距離f0と可変頂
角角度φの関係を示す。 [表2] f0(m) φ(°) 1 0.931 2 0.466 5 0.186 10 0.093
ラの第3実施形態を示している。ステレオカメラ200
は、第1実施形態のステレオカメラ10と同様に電子ス
チルカメラであり、箱型筺体102の前部に左右一対の
撮影光学系RL,LLを有し、箱型筺体102の後部に
左右一対のファインダ接眼部RF,LFを有している。
この第3実施形態のステレオカメラ200において、第
1実施形態のステレオカメラ10と同一の部材には同一
符号を付してある。
1,22を回動して輻輳角を変化させ、第2実施形態で
は左右のバリアングルプリズムRV,LVを駆動して輻
輳角を変化させるが、第3実施形態では、左右の撮影光
学系RL,LLをその光軸に対して直交する方向にシフ
ト(ディセンター)させることで輻輳角を変化させる。
第2実施形態での左右の撮影光学系RL,LLは、対応
する撮影ユニット21,22内において、光軸と直交し
且つ互いに接離する横方向(図14および図15での左
右方向)に移動可能に案内されている。さらに、図14
および図15の各図中では図示しないが、ステレオカメ
ラ200内には、左右の撮影光学系RL,LLを互いに
接離する方向に駆動する駆動機構、即ち第1および第2
レンズシフトアクチュエータ61,62が設けられてい
る(図16参照)。この駆動機構として、公知の各種駆
動機構を用いることができるが、例えば、モーターとカ
ム機構を組み合わせた駆動機構や、コイルと磁石を組み
合わせた電磁駆動機構等を用いることができる。
いてCCD23,24に対する撮影光学系RL,LLの
シフト量がゼロとされ、輻輳角が与えられていない状態
(即ち、左右の撮影ユニット21,22の光軸OR,O
Lが略平行の状態)を示し、図15は、各撮影ユニット
21,22においてCCD23,24に対する撮影光学
系RL,LLのシフト量がy(mm)とされ、輻輳角が
与えられている状態を示している。図15中、ωは輻輳
角の2分の1の角度(°)、fはレンズ焦点距離(m
m)であり、yは撮影光学系RL,LLのシフト量(m
m)を示している。
200の回路構成を示すブロック図である。本回路は、
第1実施形態でのステレオカメラ10の回路に設けられ
た輻輳角制御機構45に代えて、右側撮影光学系RLと
システムコントロール回路40の間に接続された第1レ
ンズシフトアクチュエータ61と、左側撮影光学系LL
とシステムコントロール回路40の間に接続された第2
レンズシフトアクチュエータ62が設けられている。第
1レンズシフトアクチュエータ61は、システムコント
ロール回路40により制御され、得られた被写体距離f
0に応じたシフト量yだけ右側撮影光学系RLをシフト
させる。同様に、第2レンズシフトアクチュエータ62
も、システムコントロール回路40により制御され、得
られた被写体距離f0に応じたシフト量yだけ左側撮影
光学系LLをシフトさせる。その他の回路構成は、図6
に示す第1実施形態での回路構成と基本的に同一であ
る。第3実施形態のステレオカメラ200では、第1レ
ンズシフトアクチュエータ61、第2レンズシフトアク
チュエータ62等により輻輳角制御機構が構成されいて
る。
200での撮像動作を示すフローチャートである。この
フローチャートは、図7に示した第1実施形態のステレ
オカメラ10での撮像動作を示すフローチャート中のス
テップS119の処理およびステップS133の処理
を、レンズシフトアクチュエータ制御(S319)およ
び各レンズ(撮影光学系RL,LL)を初期位置に戻す
処理(S333)に代えたもので、その他の処理に関し
ては図7に示るフローチャートと同一である。
式の測距を実行後、この測距値に基づいて各レンズシフ
トアクチュエータ61,62を駆動して各撮影光学系R
L,LLをシフトさせる。この処理後、ステップS12
1の処理に進む。ステップS333の処理では、各撮影
光学系RL,LLを予め設定されている初期位置に戻し
てステップS105の処理にリターンする(S33
3)。
以下の式(3)に基づいてシフト量yを設定する。 y=f・tanω・・・・・(3) tanω=0.5d/(f0+f) 但し、yはシフト量(mm)、fはレンズ焦点距離(m
m)、ωは輻輳角の2分の1の角度(°)、dは左右の
撮影光学系RL,LL間の基線長(mm)である。
L,LLの被写体側にバリアングルプリズムRV,LV
をそれぞれ配設したが、各バリアングルプリズムRV,
LVの配置はこれに限定されず、左右の撮影光学系R
L,LLの各光路中であれば他の位置に配設してもよ
い。つまり、例えば各バリアングルプリズムRV,LV
を、対応する撮影光学系RL,LL中に配置する構成に
しても、同様の効果を得ることが可能である。
L,LLをその光軸OR,OLに対して直交する方向に
シフト(ディセンター)させることで輻輳角を変化させ
る構成にしたが、本発明はこれに限定されず、各撮影光
学系RL,LLの少なくとも一部をその光軸OR,OL
に対して直交する方向にシフトさせる構成にしても、同
様の効果を得ることが可能である。
ラであるが、各CCD23,24を銀塩フィルムに置き
換えることにより、銀塩フィルムを利用するステレオカ
メラにも本発明を適用することは可能である。
によれば、一対の撮影光学系の光軸が成す輻輳角を、被
写体距離情報に応じて変化させる輻輳角制御機構を設け
る構成にしたので、比較的近距離の被写体を撮影しよう
とする場合や、望遠系の撮影光学系を用いて撮影を行う
場合であっても、煩雑な操作を必要とせずに左右の撮影
光軸に適切な輻輳角を与えて良好な立体画像を撮影する
ことができる。
態の外観を示す斜視図である。
撮影光学系光軸が略平行のときの撮影光学系を示す図で
ある。
撮影光学系光軸により輻輳角が与えられているときの撮
影光学系を示す図である。
ニットとその駆動機構を示す斜視外観図である。
の上面図と正面図を関連させて示す図である。
すブロック図である。
示すフローチャート図である
態の外観を示す斜視図である。
撮影光学系光軸が略平行のときの撮影光学系を示す図で
ある。
の撮影光学系光軸により輻輳角が与えられているときの
撮影光学系を示す図である。
示すブロック図である。
を示すフローチャート図である
形態の外観を示す斜視図である。
の撮影光学系光軸が略平行のときの撮影光学系を示す図
である。
の撮影光学系光軸により輻輳角が与えられているときの
撮影光学系を示す図である。
示すブロック図である。
を示すフローチャート図である
Claims (6)
- 【請求項1】 左右に配置された少なくとも一対の撮影
光学系と;この一対の撮影光学系の光軸が成す輻輳角
を、被写体距離情報に応じて変化させる輻輳角制御機構
と;を有することを特徴とするステレオカメラ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のステレオカメラにおい
て、各撮影光学系は、撮影レンズと撮像素子を有し、 輻輳角制御機構は、各撮影光学系の撮影画角中心が一致
する方向に輻輳角を変化させるべく各撮影光学系を回転
させる駆動機構を有するステレオカメラ。 - 【請求項3】 請求項1に記載のステレオカメラにおい
て、輻輳角制御機構は、各撮影光学系の光路中に配置さ
れたバリアングルプリズムを有するステレオカメラ。 - 【請求項4】 請求項1に記載のステレオカメラにおい
て、輻輳角制御機構は、各撮影光学系の少なくとも一部
を該撮影光学系の光軸と略直交する方向にシフトさせる
駆動機構を有するステレオカメラ。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
のステレオカメラにおいて、右側の撮影光学系と左側の
撮影光学系は第1撮像素子と第2撮像素子をそれぞれ有
しており、これら第1撮像素子と第2撮像素子の各々で
パッシブ方式の測距を行うとき、第1撮像素子では撮影
画角の中心より左側に測距ポイントを配置し、第2撮像
素子では撮影画角の中心より右側に測距ポイントを配置
して測距を行うステレオカメラ。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか一項に記載
のステレオカメラは電子スチルカメラであるステレオカ
メラ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19310799A JP4428761B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | ステレオカメラ |
US09/611,364 US7190389B1 (en) | 1999-07-07 | 2000-07-06 | Stereo camera |
Applications Claiming Priority (1)
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