JPH0767024A - 複眼撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体撮影モード時だけでなくパノラマ撮影モ
ード時においても観察者が撮影しながら簡単に被写体を
指定及び選択することができる複眼撮像装置を実現する
こと。 【構成】 絞り、フォーカス、ズームの撮像条件を設定
する機構が少なくとも一つのカメラ制御手段により制御
される第１および第２のビデオカメラ部と、各ビデオカ
メラを合体する合体手段と、各ビデオカメラ部の光軸角
を可変にする手段と、各ビデオカメラ部の光軸角を制御
する光軸角制御手段と、各ビデオカメラ部のうちの少な
くとも一つのビデオカメラ部で撮像された映像を映しだ
すビューファインダと、ビューファインダに設けられ、
ビューファインダ画面内の任意の被写体を選択可能な被
写体選択手段とを有する複眼撮像装置において、被写体
選択手段の出力に対応して各ビデオカメラ部のうちの少
なくとも一つの光軸角を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２台のビデオカメラを
用いた複眼撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の複眼撮像装置として特公
平５−３１９９号公報に開示された立体撮像ビデオカメ
ラ等がある、このカメラは２台のビデオカメラをほぼ同
方向に向けてカメラ本体に正対する被写体を異なる角度
から撮影してそこから得られた映像により立体映像を得
るものである。また、特開昭６２−１２４９３号公報に
開示された立体撮像合焦装置では、カメラ本体に正対し
ない被写体を撮影する為に、撮影したい被写体に赤外線
のスポット光を照射し、その反射光にレンズの光軸を向
けることが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
うち、前者では映したい被写体を指定することが不可能
であるという問題点がある。また、後者の場合には、そ
の被写体の指定にかかわる機構が手動であり、観察者が
撮像しながら被写体を指定することは非常に困難である
という問題点がある。

【０００４】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、立体撮影モー
ド時だけでなくパノラマ撮影モード時においても観察者
が撮影しながら簡単に被写体を指定及び選択することが
できる複眼撮像装置を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の複眼撮像装置
は、それぞれの絞り、フォーカス、ズームの撮像条件を
設定する機構が少なくともひとつのカメラ制御手段によ
り制御される第１のビデオカメラ部および第２のビデオ
カメラ部と、前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオ
カメラ部を合体する合体手段と、前記第１のビデオカメ
ラ部と第２のビデオカメラ部の各光軸で求められる平面
に対して略水平となる面内において、前記第１と第２の
ビデオカメラ部の光軸方向を可変にする光軸方向可変手
段と、前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオカメラ
部の光軸角を制御する光軸角制御手段と、前記第１のビ
デオカメラ部と第２のビデオカメラ部のうちの少なくと
もひとつのビデオカメラ部で撮像された映像を映しだす
ビューファインダと、前記ビューファインダに設けら
れ、前記ビューファインダ画面内の任意の被写体を選択
可能な被写体選択手段とを有する複眼撮像装置におい
て、前記被写体選択手段の出力に対応して前記第１のビ
デオカメラ部と第２のビデオカメラ部のうちの少なくと
もひとつのビデオカメラ部の光軸角を制御する。

【０００６】

【作用】前記被写体選択手段の出力に対応して前記第１
と第２のビデオカメラの内の少なくともひとつのビデオ
カメラの回動角を制御する構成にしたので、観察者が撮
影しながら簡単に被写体を指定及び選択することができ
る様になった。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【０００８】図１は、本発明による複眼撮像装置の一実
施例の構成を示すブロック図、図２は、本発明の一実施
例の外観斜視図を示している。

【０００９】第１のビデオカメラ部Ａと第２のビデオカ
メラ部Ｂはほぼ同一方向に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。第１および第２のビデオ
カメラ部Ａ、Ｂは本体部、光学部、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ＣＣＤを用いた半
導体素子が使用されている。また本体にはそれぞれのビ
デオカメラに対応した撮像出力を各々対応するＶＴＲ等
の記憶装置に送り、また、外部からの電源供給を受け、
さらにはリモートコントロール信号を供給するためのコ
ネクタ部５０、５１が設けられている。またこの複眼撮
像装置には片方のビデオカメラの撮像出力を映し出すビ
ューファインダ２４が合体手段Ｃに設けられている。

【００１０】ところで、第１、第２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
像をスクリーンあるいはブラウン管のスクリーンに重ね
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１、第２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の表現位
置はスクリーンの奥にある。逆に、交差位置が被写体の
奥にあると立体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。

【００１１】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１、第２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。本発明による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、本発明による複
眼撮像装置においては、後述のようにＳＷ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。次に、本発明による複眼撮像カメラの構成
を図２を元に具体的に説明する。

【００１２】図２において、右眼用の光は、レンズ群１
を通して右ビデオカメラ部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る。一方、左眼
用の光は、レンズ群４を通して左ビデオカメラ部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
力される。右眼映像信号および左眼映像信号のそれぞれ
は、後述の処理を経て出力端子５０、５１に出力され
る。

【００１３】各レンズ群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が設けられている。また、各レ
ンズ群１、４には、撮像素子への受光量を調整する絞り
３、６がそれぞれ設けられている。さらに、ズームモー
タ、合焦モータに駆動されるレンズ位置を検出する位置
検出器１１、１２、１３、及び１４が設けられ、その出
力は制御部１５へ入力されている。第１および第２のビ
デオカメラ部Ａ、Ｂには、たとえば発光素子と受光素子
で構成され、被写体までの距離を測定して制御部１５に
入力する距離検出器３３、３４が設けられている。この
距離検出器３３、３４のうちの少なくとも一方は、水平
方向に対して回転可能に構成されていて、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
とが可能となっている。１６は撮像素子の感度のばらつ
きや左右のレンズ群の固体差、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ＥＥ
ＰＲＯＭである。

【００１４】さらに、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が設けられ、また左右の
カメラには回転角検出器１９、２０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、
右ビデオカメラ部Ａには、左右のカメラの間隔を調整す
る調整部２１と、該調整部２１を駆動する調整モータ２
２と、左右のカメラの間隔を検出する間隔検出器２３と
が設けられ、その出力は制御部１５に入力されている。

【００１５】撮像素子２、５は、同期信号発生器３６に
より同期して駆動され、素子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デジタル映像信号に変
換するＡ／Ｄ変換器４０、４１にそれぞれ入力される。
Ａ／Ｄ変換器４０、４１から出力されるデジタル映像信
号は、前記同期信号発生器３６で読み込み及び読みだし
を制御される画像メモリ４１、４４にそれぞれ記憶さ
れ、画像相関処理部４６により各画像メモリ４１、４４
に記憶されたデジタル映像信号から画像の相関演算を行
う。画像相関処理部４６での演算結果は制御部１５に入
力され、該演算結果によりメモリから読みだすアドレス
を変えたり、時間軸を変えたりする。４７はパノラマ撮
影時に前記画像相関処理部４４で得られた演算結果より
合成される画像合成処理部、４２、４５は、画像メモリ
４１、４４あるいは画像合成処理部４７から出力される
デジタル信号をアナログ映像信号に変換するＤ／Ａ変換
器で、Ｄ／Ａ変換器４５に出力される信号は立体−パノ
ラマ切替ＳＷ３５により、入力を画像メモリ４４あるい
は画像合成処理部４７のいずれかに切り替えられる。

【００１６】２４はビューファインダでＤ／Ａ変換器４
２、４５を経て得られるアナログ映像信号を見ることが
できるようになっている。またビューファインダ２４
は、合体手段Ｃに回動可能に取りつけられ、この回動に
より右眼だけでなく、１８０゜回転させることでビュー
ファインダ２４の接眼部をカメラ本体の反対側に移動さ
せることにより左眼でも見れるようになっている。ま
た、１８０゜回転させることでビューファインダ２４は
上下逆さまになってしまうが、不図示の機構により回転
可能に構成されており、なんら不具合は発生しないよう
になっている。

【００１７】さらに、立体撮影時は、主カメラ選択ＳＷ
２５によりビューファインダ２４へ出力される信号を右
ビデオカメラ部Ａからの信号と左ビデオカメラ部Ｂから
の信号とのどちらかを選択できるようになっている。つ
まり撮影者が右眼でビューファインダ２４を覗いている
場合には、主となるカメラを右カメラに、また、左眼で
覗いている場合には主となるカメラを左カメラにするこ
とができる。そして、パノラマ撮影時は、本実施例では
左カメラに切り替えることによって左右のカメラで撮像
された信号から合成されたパノラマ画像をビューファイ
ンダ２４で観察できるようになっている。また、ビュー
ファインダ２４には視線検出器２６が設けられ、視線の
位置を検出できるようになっている。

【００１８】また、カメラ本体には操作ボタンあるいは
ＳＷとして、カメラスタンバイボタン２７、ズーム操作
ボタン２８、被写体選択ボタン２９、被写体追尾ボタン
３０、ステータス記憶ボタン３１、立体−パノラマ切り
替えＳＷ３５、そして、初期状態選択ＳＷ３２があり、
初期状態選択ＳＷ３２はカメラスタンバイ時のカメラの
状態を初期化状態とするか、あるいは、ステータス記憶
ボタン３１が押されたときのカメラの状態を記憶してお
いて、スタンバイ時に自動的にその状態へ復帰するもの
である。

【００１９】次に、本実施例におけるズーム合焦系の説
明を行う。

【００２０】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いる。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。そこで上記
複数のフォーカシングレンズ移動軌跡を制御部１５に記
憶させ、被写体距離によって軌跡を選択させてフォーカ
シングレンズ１−ａを移動させている。

【００２１】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の画角と同一とする
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。

【００２２】続いて、本実施例における視線検出系の説
明を行う。

【００２３】本実施例において、ビューファインダ２４
には視線検出器が設けられている。視線検出の方法とし
ては、たとえば特開昭６１−１７２５５２号公報におい
ては、光源からの平行光束を観察者の眼球の前眼部へ投
射し、角膜からの反射光による角膜反射像と瞳孔の結像
位置を利用して視軸を求めている。

【００２４】図３は、視線検出の原理説明図で、（ａ）
は視線検出光学系の概略図、（ｂ）は光電素子列６６の
出力強度図である。

【００２５】同図において、６５は観察者に対して不感
の赤外光を放射する発光ダイオード等の光源であり、投
光レンズ６３の焦点面に配置されている。光源６５より
放射された赤外光は投光レンズ６３により平行光とさ
れ、ハーフミラー６２で反射し、眼球の角膜６７を照明
する。このとき角膜６７の表面で反射した赤外光の一部
による角膜反射像（虚像）ｄは、ハーフミラー６２を透
過し、受光レンズ６４により集光されて光電素子列６６
上の位置Ｚｄ′に投影される。また虹彩６９の端部ａ、
ｂからの光束は、受光レンズ６４を介して光電素子列６
６上のａ′、ｂ′に該端部ａ′、ｂ′の像を結像する。
受光レンズ６４の光軸（光軸ア）に対する眼球の光軸イ
の回転角θが小さい場合、虹彩６９の端部ａ、ｂのＺ座
標をＺａ、Ｚｂとすると瞳孔の中心位置ｃの座標Ｚｃ
は、 Ｚｃ≒（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表される。

【００２６】また、角膜反射像ｄのＺ座標と角膜６７の
曲率中心ＯのＺ座標とは一致するため、角膜反射像の発
生位置ｄのＺ座標をＺｄ、角膜６７の曲率中心Ｏと瞳孔
の中心Ｃまでの距離をＯｃとすると眼球の光軸イ回転角
θは、 Ｏｃ×ＳＩＮθ≒Ｚｃ−Ｚｄ・・・・・・（１） の関係式を満足する。このため演算処理装置６０におい
て、図３（ｂ）のごとく光電素子列６６上に投影された
各特徴点（角膜反射像ｄ及び虹彩の瑞部ａ、ｂ）の位置
を検出することにより、眼球の光軸イの回転角θを求め
ることができる。この時、（１）式は、 γ×Ｏｃ×ＳＩＮθ≒（Ｚａ′＋Ｚｂ′）／２−Ｚｄ′・・・・・・（２） と書き換えられる。ただし、γは受光レンズ６４に対す
る眼球の位置により決まる倍率である。

【００２７】さらに、観察者の眼球光軸の回転角θが算
出されると、眼球の光軸と視軸の補正をすることにより
観察者の視線が求められる。

【００２８】また図３においては、観察者の眼球がＺ−
Ｘ平面（たとえば水平面）内で回転する例を示している
が、観察者の眼球がＸ−Ｙ平面（たとえば垂直面）内で
回転する場合においても同様に検出可能である。

【００２９】次に、本実施例による複眼撮像装置の動作
を説明する。

【００３０】図４は、本実施例の制御部１５による制御
動作を示すフローチャートである。図４に基づいて本実
施例の装置の初期化動作の説明を行う。

【００３１】制御部１５は、カメラに電源が供給されて
スタンバイ状態となると（ステップＳ４０１）、初期状
態選択ＳＷ３２、立体−パノラマ切替ＳＷ３５の状態を
検出して、装置の動作モードが初期化モードか記憶モー
ドかを確認する（ステップＳ４０２）。初期化モードが
選択されている場合には、制御部１５は立体撮影モード
かパノラマ撮影モードかをさらに確認する（ステップＳ
４０３）。

【００３２】初期化モードと立体撮影モードが選択され
ている場合には、まず、２つのカメラのズーム光学系を
初期値に設定した後（ステップＳ４０９）、２つのカメ
ラの間隔を所定の初期値になるように調整モータ２２を
駆動するカメラ間隔の初期化を行い（ステップＳ４１
０）、さらに、２つのカメラ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
駆動する左右のカメラ角度の初期化を行う（ステップＳ
４１１）。これらの状態設定は、製造時に角度検出器２
９、２０の基準値から上記状態とするために測定され、
ＥＥＰＲＯＭ１６に書き込まれている角度オフセット値
に基づいて行われる。

【００３３】次に、主カメラ選択ＳＷ２５により選択さ
れたカメラ、たとえば、右用の第１のビデオカメラ部Ａ
の距離検出器３１より右ビデオカメラ部Ａの正面の被写
体までの距離およびカメラ角度θ０を測距して（ステッ
プＳ４１２，Ｓ４１３）撮影する（ステップＳ４１
４）。

【００３４】図４に示すように測距結果をｌ０、カメラ
間隔をｅ０とすると、カメラ角度θ０は、 θ０＝ＡＴＡＮ（２×ｌ０／ｅ０） （以下、ＡＴＡＮはＴＡＮの逆関数を表すものとする） と求められ、制御部１５によりそれぞれのカメラが被写
体に向けられ、そこでフォーカシングが行われる。すな
わち２つのカメラの回動中心を結ぶ線の垂直二等分線上
の被写体に自動的に向けられ合焦するのである。

【００３５】なお、本実施例ではカメラ間隔として、た
かだか１０ｃｍ程度のものを想定しているため、前記垂
直二等分線上の被写体として右ビデオカメラ部Ａに正対
する被写体を使用してもなんら問題はない。また、もっ
と大掛かりなシステムを想定した場合、たとえば、２つ
のカメラの間隔が数十センチあるいは数メートル離れた
場合でも、前記垂直二等分線上に向けた距離センサを別
に設けてもいいし、右ビデオカメラ部Ａの発光素子の出
力を左ビデオカメラ部Ｂの受光素子で受光するような検
出モードを設定すれば、ほぼ同様な条件で測距できる。
さらに、精度が必要な場合には、２つのカメラの距離検
出器を前記垂直二等分線に対して対称に配置することに
よって実現できる。

【００３６】次に、初期化モードとパノラマ撮影モード
が選択されている場合について説明する。

【００３７】制御部１５は、初期化モードと立体撮影モ
ードが選択されている場合と同様に、２つのカメラがそ
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する（ステップＳ４０４〜Ｓ４０
６）。そして、２つのカメラの画角が重なる部分（ここ
でも右カメラに正対する被写体を代用してさしつかえな
い）までの距離を測距し（ステップＳ４０７）、その値
に基づいて２つのカメラを合焦させて（ステップＳ４０
８）撮影する（ステップＳ４１４）。

【００３８】次に、記憶モードが選択されている場合に
は、ステータス記憶ボタン３１が押された時点でのステ
ータスがＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されているかの確認を
行い（ステップＳ４１５）、ステータス記憶ボタン３１
が押された時点での立体−パノラマ切替ＳＷの状態、左
右のカメラの角度、間隔、ズーム位置を読み込み制御部
１５により自動的に記憶された状態へ復帰して（ステッ
プＳ４１６）撮影する（ステップＳ４１４）。

【００３９】また、ステップＳ４１５にてＥＥＰＲＯＭ
１６にステータスが記憶されていないことが確認された
場合には、ステップＳ４０３に移行し、自動的に初期化
モードに設定されるようになっている。

【００４０】次に、本実施例の撮影時の動作について説
明する。

【００４１】本実施例では、立体撮影モードにおいて、
上記視線検出を利用して以下の２つの視線検出モードを
有している。すなわち、被写体選択モードと被写体追尾
モードである。

【００４２】まず、被写体選択モードについて図６
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。以下の説明において
は、主カメラを右ビデオカメラ部Ａと選択したものとし
て説明する。

【００４３】図６（ａ）はビューファインダ２４内の撮
像中の映像である。図６（ｂ）は、右ビデオカメラ部Ａ
と左ビデオカメラ部Ｂと被写体の関係を模式的に表した
もので、被写体７０、７１と右ビデオカメラ部Ａを結ん
だ線を７２、７３、被写体７０を通り線７２に垂直な線
を７４する。また、被写体７０、７１と左ビデオカメラ
部Ｂを結んだ線を７５、７６、被写体７０を通り、線７
５に垂直な線を７７とする。

【００４４】被写体７０は左右のカメラの光軸の交差す
る位置にあるが、被写体７１はそれ以外のところにある
ため、被写体７１は右ビデオカメラ部Ａで見た場合、画
面上で線７３と７４の交点７８にある様に見える。一
方、左ビデオカメラ部Ｂで見た場合には、画面上で線７
６と７７の交点７９にある様に見える。すなわち、これ
らを重ねあわせてみると被写体７１は、図６（ａ）の破
線で示される様に２重となっている。

【００４５】この時に得られる立体視像はスクリーン上
に被写体７０があり、スクリーンの奥側に被写体７１が
あるように観察される。そこで、被写体７１を注視した
状態で被写体選択ボタン２９を押すと、被写体７１の像
が左右のカメラで重なる様に左ビデオカメラ部Ｂの角度
が自動的に変更される。したがって、この時左右のカメ
ラで撮像されたものを重ねあわせると、今度は被写体７
０が２重となっている。

【００４６】この動作を図６（ｃ）を参照して説明す
る。図６（ｃ）において図６（ｂ）と重複するところは
同番号とし、説明は省略する。

【００４７】右ビデオカメラ部Ａと左ビデオカメラ部Ｂ
の回転中心を結ぶ線を８０とし、中心間の距離をｅ１、
右ビデオカメラ部Ａと左ビデオカメラ部Ｂと被写体７０
までの距離をｌ１（被写体７０が線８０の垂直二等分線
上にあるとした）、右ビデオカメラ部Ａと被写体７１と
の距離をｌ２、左ビデオカメラ部Ｂと被写体７１との距
離をｌ３、線８０と線７２、７５のなす角をθ１、線７
３と線７２のなす角をθ２、線７６と線８０のなす角を
θ３とし、被写体７１を通り線７４に平行な線を８１、
また、被写体７１を通り線７７に平行な線を８２とする
と、ビデオカメラ部Ａで観察した場合の画面上での被写
体７１の画面中心８３からの水平方向の距離ｌ４は、 ｌ４＝ｌ２×ＳＩＮθ２ と表すことができる（被写体７０が画面の中心あること
から）。一方、ビデオカメラ部Ｂで観察した場合の画面
上での被写体７１の画面中心８４からの水平方向の距離
ｌ５は、 ｌ５＝ｌ３×ＳＩＮ（θ１−θ３） と表すことができる。そこで、右ビデオカメラ部Ａの被
写体７１の像に左ビデオカメラ部Ｂの被写体７１の像を
重ねあわせるためには、左ビデオカメラ部Ｂの画面を左
側にずらせば良い。そのずらし量ｌ６は、 ｌ６＝ｌ４−ｌ５ となる。これを実際に行うには、左ビデオカメラ部Ｂを
図において、反時計回りにθ４だけ回転させれば良い。
その回転角θ４は、 θ４＝ＡＴＡＮ（ｌ６／（ｌ３×ＳＩＮ（θ１−θ３）） と得ることができ、この角度だけ左ビデオカメラ部Ｂを
左輻輳角モータ１８により回転させることにより、被写
体７１に注視している状態になる。

【００４８】ここで、ｅ１は調整部２１の間隔検出器の
データ、ｌ１は距離検出器３３、あるいは、距離検出器
３４から得られ、またθ１は、角度検出器１９あるい
は、角度検出器２０から得られる。そしてθ２は視線検
出器２６から、ｌ２は距離検出器をθ２だけ回転させて
測距させることにより得られ、θ３はｌ２、θ１、θ２
及びｅ１より、 θ３＝ＡＴＡＮ（ｌ２×ＳＩＮ（θ１＋θ２／（ｅ１＋ｌ２×ＣＯＳ（θ１＋ θ２））・・・・・・（３） そして、ｌ３はｌ２、θ１、θ２、θ３より、 ｌ３＝ｌ２×ＳＩＮ（θ１＋θ２）／ＳＩＮθ３・・・・・・（４） と求められるから、上記モードは容易に実施できる。

【００４９】このモードの実際の動作としては、ビュー
ファインダを覗いた状態で選択したい被写体を注視して
被写体選択ボタンを押すと、右ビデオカメラ部Ａの距離
検出器３３が視線検出器２６から得られたθ２だけ回転
し、右ビデオカメラ部Ａと被写体７１との距離をｌ２を
測定し、それから、各検出器から得られるデータすなわ
ちｅ１、ｌ１、ｌ２、θ１、θ２より、θ３、ｌ３、θ
４を求めてｌ２、ｌ３に相当するフォーカシングデータ
をＥＥＰＲＯＭｌ６から読みだして左右のカメラをとも
に合焦させたあと、得られたθ４に基づいて左ビデオカ
メラ部Ｂを回転させる。

【００５０】しかし、左右の画像の縦ずれをすべての撮
像条件にわたって機械的になくすのは不可能であるた
め、このように撮影された立体映像は、縦方向のずれを
含んでいる。そしてこの縦ずれが立体視を妨げる要因の
ひとつになっている。そこで、２つのカメラで撮像され
た信号はいったん画像メモリ４１、４４に記憶され、画
像相関処理部４６により２つの画像の相関が演算され
る。相関演算の対象になる領域はたとえば画面を３×１
０の領域に分割し、その中で視線の検知された領域にお
いてのみ行えば良い。

【００５１】相関演算の手法としては様々あるが、本実
施例ではマッチング法を採用しており、左右のカメラで
撮像された信号のうちの同じ領域での画像信号を２値化
し、主カメラとして選択された右ビデオカメラ部Ａで撮
像された信号から得られた２値画像を一定量ｓ（たとえ
ば１画素分）を水平方向及び垂直方向に移動させて他方
の２値画像との差分δを求める。そしてその演算を順次
シフトさせて行い、差分δが最小となるシフト量Ｘ、Ｙ
を求め、このＹ値を用いて縦ずれをなくすのである。

【００５２】上記のように２つの画像がＸ、Ｙだけずれ
ていると、両画像の共通部分は撮像された領域より狭
い。すなわち、図７に示すように画像として有効な領域
ｐは非共通部分ｑと画角を変えないために削除する部分
ｒを除いた部分となる。この有効領域ｐを撮像されたす
べての領域に拡大する為には、水平方向ではメモリのデ
ータを同期信号発生器３６により読み出す周期を遅く
し、垂直方向は補間をして読みだせば、選択された被写
体の左右の画像における縦ずれがなくなり、選択された
被写体の立体像がスクリーンの奥側からスクリーン上に
移動する様に見える。

【００５３】上記実施例では１画素ずつシフトして演算
するとして説明したが、たとえばこれを５画素ずつシフ
トして演算を行い、差分δの最小値が得られる位置の近
傍で補間を行ってＸ、Ｙを求める様にすれば演算時間を
短縮することができる。

【００５４】次に被写体追尾モードを図６（ｄ）を参照
して説明する。図６（ｄ）において、図６（ｂ）と重複
するところは同番号として説明は省略する。

【００５５】被写体７１を通り、右ビデオカメラ部Ａと
被写体７１とを結ぶ線７３と直交する線を８５、また被
写体７１を通り左ビデオカメラ部Ｂと被写体７１とを結
ぶ線７６と直交する線を８６、右ビデオカメラ部Ａと被
写体７０とを結ぶ線７２と線８５との交点を８７、左ビ
デオカメラ部Ｂと被写体７０とを結ぶ線７５と線８６と
の交点を８８とする。

【００５６】図６（ｂ）の状態から被写体７１を注視し
た状態で被写体追尾ボタン３０を押すと、距離検出器３
３は、視線検出器２６で得られた角度θ２だけ時計回り
に回転し、被写体７１までの距離ｌ２を得る。そこで左
ビデオカメラ部Ｂと右ビデオカメラ部Ａの光軸が被写体
７１で交差するための角度θ３を、（３）式から求め、
そして（４）式から得られるｌ３及びｌ２に相当するフ
オーカシングレンズの位置をＥＥＰＲＯＭｌ６から読み
だし、両カメラとも被写体７１に合焦させたあと、右ビ
デオカメラ部Ａと左ビデオカメラ部Ｂを角度θ２、θ３
に基づいて時計回りに回転させる。これにより被写体７
１は自動的に画面中央に移動するのである。この時も前
述の様に縦ずれをなくす処理を行って映像を出力する。

【００５７】本実施例では、カメラの測距手段として発
光素子と受光素子を用いたタイプの測距方式として説明
したが、この方式では被写体選択時にセンサを回転させ
る必要があるのでその回転機構がやや複雑になってい
る。測距手段の他の方式としては、位相差タイプとＴＶ
信号検出タイプがあり、位相差タイプは異なる光路を通
って結像する複数の被写体像のずれ量から被写体の合焦
を行うものであるが、センサを回転させる機構は必要な
いが、視線を細かく検出しようとするとその数だけ検出
ユニットが必要になってしまうという問題もある。ま
た、ＴＶ信号検出タイプは、具体的には、視線を検出し
それに対応する領域でのビデオ信号の特定の高周波成分
（たとえば、１Ｍｈｚ）を帯域通過フイルタによって取
り出し、この高周波成分の振幅が最大になるようにフオ
ーカシングレンズの位置を調整して焦点位置を合わせる
もので、検出系の信号処理回路が追加となるのと、合焦
検出までの時間が他の２方法に比ベて時間がかかるとい
う問題もある。

【００５８】以上３方式には、長所短所がそれぞれある
がどの方法を採用するかは任意である。

【００５９】次に、パノラマ撮影モードについて説明を
行う。

【００６０】パノラマ撮影時２つののカメラは２つのカ
メラの回転中心を結んだ線の垂直二等分線に対して回動
する様に設定され、アスペクト比変更ボタン３７により
複数種のアスペクト比を選択できる様に構成されてお
り、その選択されたアスペクト比により両カメラで撮像
された映像の重なる度合いが決まるのである。

【００６１】図８は、右ビデオカメラ部Ａにおける重な
る領域を示したもので、ここでは４段階に変更できる様
に構成されている。ところで被写体までの距離がカメラ
間隔に対して十分大きければ、両カメラの画角のうちで
重なる領域の画角に対する比率κは、カメラのパノラマ
撮影モードの初期状態からのカメラ角度をα、ズーム倍
率から決まる水平画角の半分の角度をβとすると、 κ＝１／（１＋ＴＡＮα×ＴＡＮ（α＋β））／（２×（（１／（１十ＴＡＮ α×ＴＡＮ（α−β））−（ＣＯＳα）＾２））・・・・・・（５） と表され、被写体距離には関係なくズーム倍率とカメラ
角度で決まることが分かる。逆に比率κが選択され、そ
の時のズーム倍率が分かればカメラ角度は式（５）より
算出できるから、たとえばtypeIIが選択されるとその重
なる領域に対応するカメラ角度が算出され、２つのカメ
ラが回動させられてその重なる領域において合焦動作が
行われる。そして、撮像された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、画像相関処理部
４６により各画像メモリ４１、４４に記憶されたデジタ
ル映像信号から画像の相関演算を行う。ここでは上記立
体撮影モード時と同様にマッチング法によりパノラマ撮
影時に重なる領域となる領域の画面に対する位置を測定
し、そこが重なる様に画像合成処理部４７に記憶させ
る。

【００６２】画像合成処理部４７に記憶された画像情報
は通常の１画面分の情報より多く、水平方向ではメモリ
のデータが通常より多いため、これを通常のモニタで見
ようとすれば、同期信号発生器３６により読み出す周期
を速くする、また、水平、垂直の倍率を同じにするため
には、垂直方向は画面の上下をトリミングし、かつ、圧
縮あるいは間引きなどをして読みだせば良い。

【００６３】画像合成処理部４７からの出力は、立体−
パノラマ切替ＳＷ３５により切り替えられ、Ｄ／Ａ変換
器４５を経て、出力端子５１に出力される。Ｄ／Ａ変換
器４５の出力はアナログ映像信号であるから、この信号
はビューファインダ２４でも観察するｋとおができるの
で、ビューファインダ２４を観察しながらアスペクト比
を変更することも可能である。このときアスペクト比変
更ボタンを押すと、カメラ角度が設定され、合焦動作が
完了するまで画面は、画像合成処理部４７に記憶された
画像が出力される様に構成されており、カメラの動作中
の乱れた映像は出力されない。

【００６４】上記実施例では、被写体の選択方法として
視線検出を例として説明したが、選択方法としてはこれ
に限定されるものではない。たとえば、画面を３×１０
の領域に分割し、その領域をボタン等で選択できる様に
すれば良い。この領域選択手段は、領域移動ボタンと選
択ボタンからなり、領域移動ボタンは、ビューファイン
ダに表示された３×１０の領域を画面上で上下左右に移
動させるボタンで、選択ボタンは、そのボタンを押す事
によってその領域を選択可能に構成してもよい。

【００６５】上記の様な手法によっても、前述の視線検
出を利用した場合と同様に、被写体選択モード及び被写
体追尾モードという機能を実施できる。

【００６６】また、画面上の領域をボタンで選択する方
法は、ビューファインダのみに適用されるものでは無
く、この複眼撮像装置のリモート端子５０、５１を利用
して、外部のモニタ等から被写体の選択を行ってカメラ
の輻輳角を制御する事も可能である。

【００６７】また、上記実施例では、視線検出は立体撮
影モード時のみ動作する様に説明したが、パノラマ撮影
モード時のアスペクト比を選択することにも利用でき
る。その適用の方法は３×１０に分割された領域をより
少ない領域たとえば３×２の領域を１つにまとめ、全体
として１×５の領域に分割して、その領域を視線で選択
することにより、その領域を２つのカメラで重なって撮
像できる様にカメラの角度を変える様にすれば良い。

【００６８】また、上記実施例において、カメラを回動
させることにより光軸を被写体に向けることができると
説明したが、光学素子、たとえば可変頂角プリズム（以
下、ＶＡＰと称す）を用いることによりカメラを回動さ
せる機構を設けることなく光軸を被写体に向けることが
可能となる。

【００６９】ＶＡＰはベローズで連結された２枚のガラ
スの間に、たとえばシリコン系のオイルを封入し、その
２枚のガラスの相対的な角度を変えることにより頂角が
可変なプリズムが構成されている。そして、この２枚の
ガラスの角度を変えることにより、ＶＡＰを通過する光
束の屈折角を制御することが可能となっている。

【００７０】また、本提案では、２つのカメラの光軸を
水平面内で回動させればよいので、２枚のガラスのうち
１枚は固定され、１枚のガラスを光軸中心を享垂直方向
を回動軸として回動可能に支持し、光軸中心を通る水平
方向のガラスの端部にボイスコイルモータと角度検出器
を設け、所望の光軸角となる様にボイスコイルモータに
電流が供給されるのである。そしてこのＶＡＰは撮像光
学系の一番被写体側に設けるのである。このようにカメ
ラの回動機構を廃止することで２台のカメラを隙間なく
併設できるので、装置をさらに小型化できるのである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
れぞれの絞り、フォーカス、ズームの撮像条件を設定す
る機構が少なくともひとつの制御手段により制御される
第一のビデオカメラ部及び、第二にビデオカメラ部と、
前記第一と第二のビデオカメラを合体する合体手段と、
前記第一と第二のビデオカメラの光軸で求められる平面
に対して略水平面内において、前記第一と第二のビデオ
カメラの光軸方向を可変とする光軸方向可変手段と、前
記第一と第二のビデオカメラの内の少なくともひとつの
ビデオカメラで撮像された映像を映しだすビューファイ
ンダと、前記ビューファインダに設けられ、前記ビュー
ファインダ画面内の任意の被写体を選択可能な被写体選
択手段とを有する複眼撮像装置において、前記被写体選
択手段の出力に対応して前記第一と第二のビデオカメラ
の内の少なくともひとつのビデオカメラの光軸角を制御
する構成にしたので、立体撮影モード時だけでなくパノ
ラマ撮影モード時においても観察者が撮影しながら簡単
に被写体を指定及び選択することができる様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複眼撮像装置の外観斜視図であ
る。

【図２】本発明による複眼撮像装置の構成を示すブロツ
ク図である。

【図３】視線検出の原理図である。

【図４】本発明による複眼撮像装置に電源を投入したと
きの装置の初期化を示すフローチャートである。

【図５】立体撮影モードにおける初期のカメラ角度を設
定する為の摸式図である。

【図６】本発明による複眼撮像装置に視線検出を採用し
た場合に実現できる２つの撮影モード説明する為の摸式
図である。

【図７】相関処理後の画像の切りだし位置を説明する図
である。

【図８】パノラマ撮影モードにおけるアスベクト比の選
択を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 第１のビデオカメラ部 Ｂ 第２のビデオカメラ部 Ｃ 合体手段、 １，４ レンズ群 ２，５ 撮像素子 １５ 制御部 １６ ＥＥＰＲＯＭ ｌ７，１８ 輻輳角モータ １９，２０ 角度検出器 ２４ ビューファインダ ２６ 視線検出器 ３３，３４ 距離検出器 ３５ 立体ーパノラマ切り替えＳＷ ３６ 同期信号発生器 ４１，４４ 画像メモリ ４６ 画像相関処理部 ４７ 画像合成処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれの絞り、フォーカス、ズームの
   撮像条件を設定する機構が少なくともひとつのカメラ制
   御手段により制御される第１のビデオカメラ部および第
   ２のビデオカメラ部と、 前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオカメラ部を合
   体する合体手段と、 前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオカメラ部の各
   光軸で求められる平面に対して略水平となる面内におい
   て、前記第１と第２のビデオカメラ部の光軸方向を可変
   にする光軸方向可変手段と、 前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオカメラ部の光
   軸角を制御する光軸角制御手段と、 前記第１のビデオカメラ部と第２のビデオカメラ部のう
   ちの少なくともひとつのビデオカメラ部で撮像された映
   像を映しだすビューファインダと、 前記ビューファインダに設けられ、前記ビューファイン
   ダ画面内の任意の被写体を選択可能な被写体選択手段と
   を有する複眼撮像装置において、 前記被写体選択手段の出力に対応して前記第１のビデオ
   カメラ部と第２のビデオカメラ部のうちの少なくともひ
   とつのビデオカメラ部の光軸角を制御することを特徴と
   する複眼撮像装置。