DE69718862T2

DE69718862T2 - Multidirektionale Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren 3D-Kameras

Info

Publication number: DE69718862T2
Application number: DE69718862T
Authority: DE
Inventors: Kanji Murakami
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: CA2213944A1; EA199700146A1; JP2791310B2; EA000243B1; BR9704528A; DE69718862D1; JPH1070741A; CN1085927C; KR19980019036A; KR100293253B1; EP0827349A1; BR9704528B1; EP0827349B1; CA2213944C; CN1175858A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine multidirektionale Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren Bildaufnahmekameras einschließlich einer Technik zum Aufnehmen des Bildes eines Objekts in z. B. einem Stadion aus mehreren Winkelrichtungen durch Verwendung von
dreidimensionalen Stereokameraeinheiten zum Erzielen eines Stereobildes, oder von stereoskopischen VTRs zum Aufzeichnen eines Stereobildes.
In einem TV-Studio sind z. B. mehrere TV-Kameras so eingestellt, dass sie in dem Studio die Darsteller umgeben, so dass die Darsteller mit den mehreren TV-Kameras aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufgenommen werden. Normalerweise werden als TV-Kameras zweidimensionale Kameras verwendet. Ein von mehreren Kameras erzeugtes Bildsignal wird von einem Switcher (VF-Schaltverteiler) ausgewählt und als Signal für eine Übertragung ausgegeben. Wenn eines von mehreren Bildsignalen ausgewählt ist, sind die folgenden Tatsachen klar.
Wenn die ersten und zweiten Kameras unterschiedliche Objekte aufnehmen und der erste gewählte Kameraausgabezustand zum zweiten gewählten Kameraausgabezustand wechselt, d. h., ein sogenannter Szenenwechsel durchgeführt wird, so wird eine nicht so große Abweichung festgestellt, selbst wenn die Zoomverhältnisse der zwei Kameras verschieden sind.
Jedoch erzeugt der folgende Fall manchmal das Gefühl von Nichtübereinstimmung. Angenommen, die erste und zweite Kamera werden verwendet, um ein Objekt aus verschiedenen Winkelrichtungen aufzunehmen, und das Zoomverhältnis als eine der Bildaufnahmebedingungen für die erste Kamera unterscheidet sich von jener als eine der Bildaufnahmebedingungen für die zweite Kamera. Wenn der erste gewählte Kameraausgabezustand unter solchen Bildaufnahmebedingungen in den zweiten gewählten Kameraausgabezustand geändert wird, ändert sich die Größe des Objekts auf dem Monitor plötzlich, obwohl die Blickwinkel, d. h. die Aufnahmewinkel der ersten und zweiten Kamera bezüglich des Objekts unterschiedlich sind. Dies führt zu einer Unnatürlichkeit und läßt Betrachter eine Nichtübereinstimmung fühlen.
Aus diesem Grund verwendet der Regisseur eines TV-Programms eine spezielle Technik. Bei dieser Technik wird bei den ersten und zweiten Kameras die gleiche Bildaufnahmebedingung (das Zoomverhältnis) eingestellt, der erste gewählte Kameraausgabezustand wird in diesem Fall in den zweiten gewählten Kameraausgabezustand geschaltet und danach das Zoomverhältnis sowie eine Bildaufnahmebedingung der zweiten Kamera geändert, wodurch für die Zuschauer ein natürlicher Effekt erreicht wird.
Besonders angenommen, mehrere dreidimensionale Kameraeinheiten zum Erreichen eines Stereobildes werden verwendet, um ein Fußball- oder Baseballspiel aufzunehmen, und ein gezoomtes Bild eines Spielers mit der ersten Kameraeinstellung in der ersten Richtung wird aufgenommen und ausgegeben. Wenn das Bild auf ein Bild umgeschaltet wird, das mit der zweiten Kameraeinstellung in der zweiten Richtung aufgenommen wurde, ändert sich auf dem Monitor das Bild von dem Spieler, der aus der ersten Richtung aufgenommen wurde, in das Bild, das aus der zweiten Richtung aufgenommen wurde. In diesem Fall ist es wichtig, wenn sich der Monitor von dem ersten Kamerabild zu dem zweiten Kamerabild ändert, dass sich das angezeigte Bild des Objekts, d. h. des Spielers, in der Größe nicht ändert.
Wenn das gleiche Objekt aus unterschiedlichen Winkelrichtungen aufgenommen wird und der erste gewählte Kameraausgabezustand in den zweiten gewählten Kameraausgabezustand umgeschaltet werden soll, erteilt der Regisseur Anweisungen bezüglich der Zoomverhältnisse und dergleichen an die ersten und zweiten Kamera- Bedienpersonen über Funk oder ein Kabelsystem. Als Reaktion auf die Anweisung bedient jeder der ersten und zweiten Kamera-Bedienpersonen die Zoomeinrichtung der Kamera, um das Zoomverhältnis so zu steuern, dass die Bilder des Objekts, welche mit der ersten und zweiten Kamera aufgenommen werden, auf dem Monitor in der gleichen Größe wiedergegeben werden. Obwohl die Größe der zwei aufgenommenen Bilder gleich ist, ändert der Switcher den ersten gewählten Kameraausgabezustand in den zweiten gewählten Kameraausgabezustand.
Jedoch ist gemäß dieser Technik eine relativ lange Zeit nötig, nachdem der Regisseur an die Kamera-Bedienpersonen Anweisungen erteilt hat, bis geeignete Bildaufnahmebedingungen entsprechend der Anweisungen von den jeweiligen Bedienpersonen eingestellt sind. Besonders wird angenommen, dass in einem ausgedehnten Stadion oder dergleichen die erste und zweite Kamera nicht in zwei Positionen eingesetzt wird, sondern eine Anzahl von in verschiedenen Positionen angeordneten Kameras zum Aufnehmen verwendet wird, um den Bereich zu erfassen, und den jeweiligen Kameras Bedienpersonen zugeordnet werden. In diesem Fall ist, wenn den Bedienpersonen Anweisungen erteilt werden, eine viel längere Zeit nötig, bis die jeweilige Kamera wie beabsichtigt arbeitet.
In der obigen Beschreibung sind die mehreren eingesetzten Kameras zweidimensionale Kameras, welche leicht bedient werden können. Angenommen, es werden dreidimensionale Kameras (Stereokameras) verwendet. In diesem Fall muss das Zoomverhältnis von jeder dreidimensionalen Kamera eingestellt werden. Außerdem muss der Kreuzungswinkel der optischen Achsen von rechten und linken Kameras gleichzeitig eingestellt werden, um einen geeigneten Stereoeffekt zum Darstellen der Perspektive zu erhalten. Insbesondere wird das Gefühl für eine Entfernung zu dem Objekt erzeugt, um eine Koinzidenz zueinander zu schaffen. Wenn solche dreidimensionale Kameras verwendet werden, ist die Funktion jeder Kamera komplex. Wenn der Regisseur an die jeweiligen Kamera-Bedienpersonen Anweisungen erteilt, ist eine lange Zeit nötig, bis die Kamera-Bedienpersonen ihre Kameras wie angewiesen bedienen. Besonders wenn an mehreren Positionen Stereokameras angeordnet sind, werden den jeweiligen Stereokameras Bedienpersonen zugewiesen, und bezüglich der Bildaufnahmebedingungen erteilte Anweisungen ist eine lange Zeit notwendig, bis die jeweiligen Stereokameras wie beabsichtigt arbeiten.
In US-A-5 164 827 ist ein Kameraüberwachungssystem offenbart, das aus einer Mehrzahl von zweidimensionalen Bildaufnahmekameras besteht. Eine einstellbare Hauptkamera wählt eine Position in einer Räumlichkeit und überträgt Informationen bezüglich der gewählten Position zu einer einstellbaren Nebenkamera. Die Nebenkamera stellt ihre Betriebs-Steuerparameter nach diesen Informationen ein, um so automatisch die gleiche Position zu betrachten.
In EP-A-0 472 015 ist eine Stereo- (dreidimensionale) Aufnahmevorrichtung mit zwei Kameragehäusen offenbart, welche auf einer Trägerplatte mit einer einstellbaren Trennung (einem Abstand) dazwischen montiert ist.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine multidirektionale Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren 3D-Aufnahmekameras bereitzustellen, welche Bildaufnahmebedingungen der Mehrzahl von Kameras vollständig und leicht steuern kann, während ein Objekt aus verschiedenen Winkelrichtungen aufgenommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine multidirektionale Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, welche eine Mehrzahl von Bildaufnahmekameras verwendet, mit: einer Bildaufnahme-Hauptbedingungsdatenaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten, welche eine Bildaufnahmebedingung für eine Hauptkamera darstellt; und eine Bildaufnahme-Unterbedingungserzeugungseinrichtung zum Ausgeben von Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten für eine Unterkamera und Zuführen der Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten zu der Unterkamera, um, in Übereinstimmung mit der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera, eine Bildaufnahmebedingung für die Unterkamera einzustellen, dadurch gekennzeichnet dass die Bildaufnahme-Unterbedingungserzeugungseinrichtung eine Speichereinrichtung zum Vorspeichern der Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten für eine Übereinstimmung mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Einstellungen der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera aufweist, die dieser zugeführten vorgespeicherten Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten auf der Basis von Leseadressen aus dem Speicher lesbar sind, die Vorrichtung eine Adressenerzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Leseadresse auf der Basis von Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten von der Bildaufnahme-Hauptbedingungsdatenaufnahmeeinrichtung und einen Betriebsteil aufweist, welcher in einer Datenaufbereitungs- und Vorspeicherfunktion verwendbar ist, um die Speichereinrichtung und die Adressenerzeugungseinrichtung so zu steuern, dass sie erhaltene Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten, welche in der Funktion zum Steuern der Unterkamera verwendet werden, in die Speichereinrichtung schreibt, und welche jeder der Mehrzahl von Einstellungen der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera entsprechen, wie sie in der Funktion verwendet werden, um die Hauptkamera einzustellen, die Schreibadressen deswegen von der Adressenerzeugungseinrichtung auf der Basis der Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten erzeugt wurden; und jede der Hauptkamera und der Unterkamera eine dreidimensionale Kamera ist und folgendes aufweist: rechte und linke zweidimensionale Kameras, welche in einem vorgegebenen Kameraabstand angeordnet sind; eine Zoomsteuereinrichtung zum Steuern eines Zoomverhältnisses bei jeder der rechten und linken zweidimensionalen Kameras; eine Kameraabstands-Steuereinrichtung zum Steuern des Kameraabstands, um eine Kreuzungsposition von optischen Achsen der rechten und linken zweidimensionalen Kameras entlang einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einzustellen, die Kameraabstands-Steuereinrichtung ein Datenumwandlungs-ROM aufweist, welches, falls nötig, austauschbar ist, und Steuerdaten in Abstandssteuerdaten umwandelt, um den Kamera-Abstand zu steuern, und eine Datenzuordnungseinrichtung zum Liefern der Steuerdaten zu der Kameraabstands- Steuereinrichtung entsprechend einer Einstellung der Zoomsteuereinrichtung aufweist.
Die Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten und die Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten weisen vorzugsweise Daten auf, welche die Zoomverhältnisse darstellen, die für die Hauptkamera bzw. die Unterkamera eingestellt sind, und weisen Richtungen der Kameras auf. Außerdem sind mindestens Daten enthalten, welche mit dem Kreuzungswinkel der optischen Achsen der rechten und linken Kameras verknüpft sind, um mit den dreidimensionalen Kameras ein Stereobild zu erzielen.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung mit dieser Anordnung wird, wenn bei der Datenaufbereitungs- und Vorspeicherfunktion ein spezieller Bereich, z. B. in einem Stadion, mit der Mehrzahl von Kameras aufgenommen wird, die Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera ausgelesen und eine entsprechende Bildaufnahmebedingung für die Unterkamera gewonnen und in dem Speicher aufgezeichnet. Dann wird, während ein spezieller Spieler mit der Hauptkamera aufgenommen wird, die Bildaufnahmebedingung für die zweite Kamera in Übereinstimmung mit der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera, welche das Objekt aufnimmt, aus dem Speicher ausgelesen, und die Daten der Bildaufnahmebedingung werden an die Unterkamera geliefert. Insbesondere muss die Bedienperson nicht die Bildaufnahmebedingung für die Unterkamera auf der Basis einer Anweisung von dem Regisseur bearbeiten und einstellen, und die Bildaufnahmebedingung für die Unterkamera wird mit jener für die Hauptkamera in Übereinstimmung gebracht. Daher kann das Bild der Hauptkamera weich zu dem Bild der Unterkamera umgeschaltet werden.
Die Erfindung kann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
Fig. 1 eine Ansicht zum Erklären des Grundzustands eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Ansicht zum Erklären eines Beispiels einer Steuerdatenerfassung in dem Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Erklären des Ablaufs der Funktion der Vorrichtung ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Außenansicht einer dreidimensionalen Kamera zeigt, die in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, welches die Inneneinteilung der dreidimensionalen Kamera nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
die Fig. 6A, 6B und 6C Ansichten zum Erklären der Techniken zum Erzielen eines Stereobildes sind;
Fig. 7 eine Ansicht zum Erklären einer Technik des Aufnehmens eines Stereobildes mit Kameras ist, welche auf von einem Objekt durch unterschiedliche Entfernungen getrennte Positionen eingestellt sind;
Fig. 8A ein Blockdiagramm ist, das die Anordnung einer Steuereinheit zum Veranlassen einer Kamera zeigt, ein Stereobild aufzunehmen; und
Fig. 8B ein Diagramm zum Erklären des Verhältnisses zwischen dem Kameraabstand und dem Zoomverhältnis ist, um den Darstellungseffekt zu erklären.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erklärt. Fig. 1 ist eine Ansicht zum Erklären der Grundanordnung einer Bildaufnahmeseite. Fig. 1 zeigt ein Bildaufnahmesystem für eine TV-Zwischenübertragung in einem Stadion, wo gerade ein Ballspiel, wie z. B. Fußball, gespielt wird. In dem Stadion ist eine Mehrzahl von TV-Kameras verteilt angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel werden dreidimensionale Kameras zum Darstellen eines Stereobildes verwendet.
Eine dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 ist auf der Haupttribüne des Stadions aufgestellt. Außerdem sind dreidimensionale Unterkameraeinheiten 11 bis 14 angeordnet. Insbesondere ist die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 in einem Zuschauerbereich gegenüber der Vorderseite des Stadions angeordnet, und die dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 sind in Zuschauerbereichen nahe den vier Ecken des Stadions angeordnet.
In einer Zwischenübertragung eines Spiels, welches in einem Stadion gespielt wird, ist die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 auf ein Objekt gerichtet, d. h. auf einen speziellen Spieler in einem speziellen Bildaufnahmebereich durch die Bedienperson auf der Basis einer Anweisung von dem Regisseur, so dass vorgegebene Bildaufnahmebedingungen einschließlich einem Zoomverhältnis festgelegt sind. Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten, welche die Bildaufnahmebedingungen darstellen, werden in einen Bildaufnahme-Hauptbedingungsdatenerfassungsteil 100 eingegeben. Die Bildaufnahmebedingungsdaten enthalten die Daten D11, welche mit dem Kreuzungswinkel der optischen Achsen eines Paars von rechten und linken Kameras zusammenhängen und die dreidimensionale Kameraeinheit darstellen, die Daten D12, welche mit dem Zoomzustand zusammenhängen, und die Daten D13, welche mit dem Kamerawinkel zusammenhängen. Diese Daten D11 bis D13 werden einem Adressenerzeugungsteil 200 zugeführt.
Der Adressenerzeugungsteil 200 ist mit einem ROM oder einem RAM ausgestattet und gibt die Adressen A11, A12 und A13 aus, welche den Daten D11, D12 bzw. D13 zugeordnet sind. Wenn sich die Werte der Daten D11 bis D13 über eine bestimmte Quote ändern, dann ändern sich auch die Werte der Adressen A11 bis A13 entsprechend dieser Daten.
Die Adressen A11 bis A13 werden zu einem Bildaufnahme-Unterbedingungsdatenspeicher 300 geliefert und dienen als Leseadressen (z. B. als obere Adressen). Der Bildaufnahme-Unterbedingungsdatenspeicher 300 speichert als Unterbedingungsdaten Bildaufnahmebedingungsdaten von jeder dreidimensionalen Unterkameraeinheit in Übereinstimmung mit den vorherigen Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten. Daher werden die Adressen A11 bis A13 zu dem Bildaufnahme-Unterbedingungsdatenspeicher 300 geliefert. Wenn eine niedrigere Adresse (z. B., ein Taktzählwert) von einem Betriebsteil 400 empfangen wird, werden gleichzeitig Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten für die dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 erzielt. Diese Bildaufnahmebedingungsdaten werden gleichzeitig zu den zugehörigen dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 geliefert.
Die Bildaufnahmebedingungen für die dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 werden automatisch in Übereinstimmung mit den Bildaufnahmebedingungen für die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 auf optimale Bildaufnahmebedingungen eingestellt. Die Bildaufnahmebedingungen für die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 werden durch eine Fernbedienung oder von der Bedienperson durch den Betriebsteil 400 eingestellt. Bildaufnahmeausgaben von den Kameraeinheiten 10 bis 14 werden zu jeweiligen Monitoren 0 bis 4 geliefert und von der Bedienperson überwacht. Jeder der Monitoren 0 bis 4 kann wahlweise die Bildaufnahmeausgabe von einer Kamera des Kamerapaars anzeigen, welche die entsprechende dreidimensionale Kameraeinheit darstellt. Die Bildaufnahmeausgaben von den Kameraeinheiten 10 bis 14 werden in einen Selektor 500 eingegeben. Die Ausgabe von einer der dreidimensionalen Kameraeinheiten wird auf eine Operation durch die Bedienperson ausgewählt und ausgegeben.
Fig. 2 zeigt ein Datenaufbereitungssystem für den Adressenerzeugungsteil 200 und den Bildaufnahme-Unterbedingungsdatenspeicher 300 der dreidimensionalen Unterkameraeinheit. Wenn die Anzahl von Kameras, die in dem Stadion verwendet werden, und ihre Einstellpositionen ermittelt werden, wird das Stadion vorher praktisch in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt. In jedem Bereich wird ein Zeichen, wie z. B. eine nummerierte Fahne, eingesetzt. Als nächstes werden die Bildaufnahmesignale von den Kameraeinheiten 10 bis 14 auf den Monitoren 0 bis 4 angezeigt.
Zuerst wird der Betriebsteil 400 bedient, um einen Bedingungsdaten-Aufbereitungsteil 600 zu veranlassen, Steuerdaten einzustellen. Die Steuerdaten werden zuerst durch einen Selektor 700 zu der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 geliefert. Die Steuerdaten umfassen Daten zum Steuern des Schwenks und der Neigung der Kameraeinheit 10, Daten, welche mit dem Zoomverhältnis zusammenhängen, und Daten, weiche mit der Vorwärts- und Rückwärtsrichtungseinstellung des Kreuzungspunkts zusammenhängen, bei denen die optischen Achsen des Paars von rechten und linken Kameras einander kreuzen. Diese Daten werden zuerst zu der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 geliefert.
In diesem System werden, wenn die mit dem Zoomverhältnis zusammenhängenden Daten gesteuert werden, wie später beschrieben wird, die Daten (im wesentlichen Abstandssteuerdaten für die rechte und linke Kamera), welche mit dem Kreuzungspunkt des Paars von optischen Achsen der dreidimensionalen Kameraeinheit zusammenhängen, aus dem ROM, das die Daten vorher in Übereinstimmung mit dem Zoomverhältnis speichert, automatisch ausgelesen und verwendet.
Die Betriebsprozedur wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Die Bedienperson richtet die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 auf einen gewünschten Bereich, während sie Monitor 0 beobachtet, und führt in Schritt S1 verschiedene Einstellfunktionen durch. Auf eine Beendigung der Einstellung der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 hin werden die Steuerdaten der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 erhalten, wie in Schritt S2 gezeigt ist, und als Reaktion auf den Betrieb des Betriebsteils 400 in Schritt S3 zu einem Hauptdatenspeicher 800 geliefert. Die Daten werden in dem Hauptdatenspeicher 800 aufgezeichnet, und demzufolge wird ein erster Takt zu dem Adressenerzeugungsteil 200 geliefert. Auf den Empfang des Takts hin erzeugt der Adressenerzeugungsteil 200 die erste Adresse auf z. B. der oberen Bitseite, um die Schreibadresse des Datenspeichers 300 zu spezifizieren.
Wenn ein Einstellen der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 beendet ist, sind die dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 jede für sich eingestellt. Wenn die dreidimensionale Unterkameraeinheit 11 eingestellt werden soll, wird die dreidimensionale Unterkameraeinheit 11 wie die zweite Kamera in Schritt S4 auf den gewünschten Bereich gerichtet. Der Selektor 700 wird durch den Betriebsteil 400 so gesteuert, dass die Steuerdaten zu der dreidimensionalen Unterkameraeinheit 11 geliefert werden. Steuerdaten von dem Bedingungsdaten-Aufbereitungsteil 600 werden durch den Betriebsteil 400 eingestellt. Die Bedienperson vergleicht (in Schritt S5) den Inhalt von Monitor 0 mit jenem von Monitor 1. Wenn die Zoomverhältnisse von beiden Monitoren beinahe gleich sind, d. h., wenn beinahe die gleichen Stereoeffekte erreicht werden, obwohl die Winkel unterschiedlich sind, bedient die Bedienperson den Betriebsteil 400, um dabei in Schritt S6 Steuerdaten zu erhalten, und führt dabei eine Steuerung durch, um die Steuerdaten in Schritt S7 in den Datenspeicher 300 zu schreiben. Gleichzeitig wird eine Adresse auf die untere Bitseite in dem Datenspeicher 300 geliefert.
In einer Einstellung der dreidimensionalen Unterkameraeinheit 12 wird ebenso der Selektor 700 durch den Betriebsteil 400 so gesteuert, dass die Steuerdaten zu der dreidimensionalen Unterkameraeinheit 12 geliefert werden. Die Steuerdaten des Bedingungsdaten-Aufbereitungsteils 600 werden durch den Betriebsteil 400 eingestellt. Die Bedienperson vergleicht den Inhalt von Monitor 0 mit dem von Monitor 2. Wenn die Zoomverhältnisse von beiden Monitoren beinahe gleich sind (wenn auf ein Umschalten der Kamera hin beinahe die gleichen Stereoeffekte erreicht werden), bedient die Bedienperson den Betriebsteil 400 und führt dabei ein Steuern durch, um dabei die Steuerdaten in den Unterdatenspeicher 300 zu schreiben.
Auf diese Weise werden die Bildaufnahmebedingungsdaten für die jeweiligen Kameras fortlaufend so präpariert, dass der Bildaufnahmezustand von jeder der dreidimensionalen Unterkameraeinheiten 11 bis 14 jene der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit 10 auf den ersten Bereich ausgerichtet angleicht, und die Bildaufnahmebedingungsdaten werden in dem Speicher 300 gespeichert. Wenn die Bildaufnahmebedingungsdaten für die jeweiligen Kameraeinheiten für den ersten Bereich präpariert werden, wird die dreidimensionale Hauptkameraeinheit 10 auf den zweiten Bereich gerichtet. Wie in dem ersten Bereich werden Bildaufnahmebedingungsdaten für die jeweiligen Kameraeinheiten präpariert.
Die Anordnung der dreidimensionalen Kameraeinheit wird als nächstes beschrieben. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden ein Paar linker und rechter Kameras 90L und 90R in einem vorgegebenen Abstand nebeneinandergestellt, um eine dreidimensionale Kamera 90 einzurichten. Die Kameras 90L und 90R sind mit ihren unteren Frontabschnitten an ersten und zweiten Trägerplatten 911L bzw. 911R mit Stiften (nicht gezeigt) befestigt, wobei sie in einem vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Der Frontabschnitt von z. B. der linken Kamera 90L ist an der Trägerplatte 911L mit einem Stift (nicht gezeigt) befestigt und der rückwärtige Abschnitt der Kamera 90L kann durch einen Motor 912 horizontal um den Stift gedreht werden. Der Motor 912 stellt den Kreuzungswinkel der optischen Achsen ein. Wenn der Motor 912 rotationsgesteuert wird, kann sich die linke Kamera 90L in einer Richtung drehen, was durch einen Pfeil a1 oder a2 angezeigt ist. Bei dieser Anordnung kann eine Kreuzungsposition X von optischen Achsen XL und XR der linken und rechten Kameras 90L und 90R entlang der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegt werden.
Der Motor 912 ist an der oberen Oberfläche der ersten Trägerplatte 911L befestigt. Eine Rotationswelle 913 des Motors 912 kommt mit einem Lager 914, welches an dem hinteren Endabschnitt der Kamera 90L angeordnet ist, schraubbar in Eingriff. Folglich kann die Kreuzungsposition X der optischen Achsen XL und XR der linken und rechten Kameras 90L und 90R entlang der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch Steuern des Motors 912 bewegt werden.
Wenn eine Einstellung des Motors 912 unzureichend ist, d. h., wenn die Kreuzungsposition X in eine Abstandsposition bewegt werden soll, wird die erste Trägerplatte 911L auf einer Rahmenplatte 920 in eine Richtung bewegt, welche durch einen Pfeil a3 in Fig. 4 angezeigt ist. Insbesondere ist die Trägerplatte 911L so angebracht, dass sie auf der Rahmenplatte 920 in einer Richtung beweglich ist, welche durch den Pfeil a3 oder a4 angezeigt ist. Diese Bewegungssteuerung wird durch Steuern eines Motors (nicht gezeigt) durchgeführt.
Die Rahmenplatte 920 wird auf einer Rotationsplatte 930 in einem Abstand von dieser gehalten. Die Rahmenplatte 920 ist mit ihrem vorderen Endabschnitt an den zwei Endabschnitten der Kante der Rotationsplatte 930 mit Scharnieren 921 und 922 befestigt. Bei dieser Struktur kann sich die Rahmenplatte 920 in den Drehpunkten der Scharniere 921 und 922 in eine Richtung drehen, die durch einen Pfeil a5 oder a6 angezeigt ist. Die zentrale Bewegung in der Richtung, welche durch den Pfeil a5 oder a6 angezeigt ist, wird durch einen Motor 923 gesteuert. Insbesondere ist der Motor 923 an der unteren Oberfläche der Rotationsplatte 930 befestigt. Eine Rotationswelle 924 des Motors 923 wird von dem Lager in der Rahmenplatte 920 gehalten.
Die Rotationsplatte 930 ist fast in ihrem Mittelabschnitt an der Basis 940 befestigt, um horizontal drehbar zu sein. Eine Drehung in einer Richtung, welche durch einen Pfeil a7 oder aß angezeigt ist, kann durch einen Motor (nicht gezeigt) eingestellt werden.
Bei dieser Anordnung können der Schwenk und die Neigung der Stereokameraeinheit gesteuert werden. Außerdem kann der Kameraabstand zum Erreichen eines Stereoeffekts frei eingestellt und gesteuert werden.
Fig. 5 zeigt die Innenanordnung der linken und rechten Kameras 90L und 90R, und insbesondere einen Abschnitt, welcher mit der vorliegenden Erfindung zusammenhängt. Die linken und rechten Kameras haben die gleiche Struktur, und nur eine der Kameras (Kamera 90L) wird beschrieben. Das Bildaufnahmesignal von einer Bildaufnahmevorrichtung (CCD) 101L wird von einem Bildsignal-Verarbeitungsteil 102L verarbeitet, in ein Videosignal entsprechend einer vorgegebenen Norm umgewandelt und zu einem Ausgangsanschluss 103L ausgegeben. Die Kamera beinhaltet eine Membran- (Irisblende-) Vorrichtung 104L, eine Fokussiervorrichtung 105L und eine Zoom-Vorrichtung 106L, welche durch Motoren 107L, 108L bzw. 109L angetrieben und eingestellt werden. Ansteuersignale für die Motoren 107L, 108L und 109L werden von den Treibern 111L, 112L bzw. 113L geliefert.
Der oben beschriebene Motor 912 zum Einstellen des Kreuzungswinkels der optischen Achsen wird von einem Motortreiber 121 angetrieben. Der Motor 923 zum Einstellen der Neigung wird von einem Treiber 122 angetrieben. Ein Motor 951 wird von einem Treiber 123 angetrieben, um die Richtung der Kamera zu ändern. Ein Motor 952 wird von einem Treiber 124 angetrieben, um den Kameraabstand zu ändern.
Die Treiber 111L bis 113L, 111R bis 113R, 121, 122, 123 und 124 empfangen entsprechende Daten von einem Steuerdaten-Verarbeitungsteil 130. Der Steuerdaten- Verarbeitungsteil 130 beinhaltet einen Mikroprozessor und weist den jeweiligen Treibern Adressen zu. Die Treiber empfangen entsprechende Daten von dem Mikroprozessor gesteuert.
In der in Fig. 1 beschriebenen Funktion empfängt der Steuerdaten-Verarbeitungsteil 130 entsprechende Steuerdaten von dem Bildaufnahme-Unterbedingungsdatenspeicher 300 und liefert die Steuerdaten zu einem entsprechenden Treiber. In der in Fig. 2 beschriebenen Funktion empfängt der Steuerdaten-Verarbeitungsteil 130 die Steuerdaten von dem Selektor 700 und liefert die Steuerdaten zu einem entsprechenden Treiber.
Gemäß diesem Kamerasystem können Bildaufnahmebedingungen für eine Mehrzahl von Kameras vollständig und leicht gesteuert werden. Außerdem können die Bildaufnahmebedingungen für die Mehrzahl von Kameras vollständig gewonnen werden. Folglich kann eine Bedienperson Aufnahme-Informationen leicht aus vielen verschiedenen Richtungen erhalten.
In den in Fig. 2 gezeigten Einstell-Steuerdaten können die Bildaufnahmebedingungen für die zweite Kameraeinheit in Übereinstimmung mit der ersten Kameraeinheit frei gewählt und gemäß der Erfahrung oder dem Gefühl der Bedienperson als Kamera-Bedienperson eingestellt werden.
Der Stereoeffekt, welcher bei der Verwendung der dreidimensionalen Kameraeinheit gewonnen wird, wird als nächstes beschrieben.
Wie in Fig. 6A gezeigt ist, scheint das stereoskopisch aufgenommene Bild von dem Bildschirm abzuheben, wenn die Kameras in einem Kreuzungswinkel Θ auf das Objekt fokussiert sind und der Kreuzungspunkt X über dem Objekt eingestellt ist. Es wird angenommen, dass der Bildschirm während der Aufnahmefunktion durch eine Entfernung gleich einer Entfernung W zwischen der Kamera und dem Objekt getrennt ist. Wie in Fig. 6B gezeigt ist, wird, wenn die Kameras in einem Kreuzungswinke Θ auf das Objekt fokussiert sind und der Kreuzungspunkt X auf das Objekt eingestellt ist, das Stereobild auf dem Bildschirm gebildet. Wie in Fig. 6C gezeigt ist, scheint, wenn die Kameras auf das Objekt in einem Kreuzungswinkel Θ fokussiert sind und der Kreuzungspunkt X eingestellt ist, die Bedienperson von dem Objekt zu verschwinden, und das Stereobild wird über dem Bildschirm gebildet.
Gemäß dieser Technik wird eine Auswahl getroffen, ob das Bild entsprechend so geformt wird, dass es von dem Bildschirm verschwindet, auf dem Bildschirm bleibt oder von dem Bildschirm abhebt, und Bildaufnahme-Umgebungsdaten für die jeweiligen Kameras werden so aufbereitet, wie in Fig. 2 beschrieben ist. Diese Daten sind vorgegeben, um sich an den Geschmack des Herstellers anzupassen.
Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen Stereokameras, deren Entfernungen zu dem Objekt unterschiedlich sind. Die Stereokameraeinheit 10 ist von dem Objekt durch eine Entfernung W2 getrennt. Die Stereokameraeinheit 14 ist von dem Objekt durch eine Entfernung W3 getrennt. Angenommen, das mit der Stereokameraeinheit 10 aufgenommene Bild wird auf das mit der Stereokameraeinheit 14 aufgenommene umgeschaltet. Um den Stereoeffekt der Bilder der Kameraeinheiten 10 und 14 anzugleichen, werden beide Kameras auf das Objekt in dem gleichen Kreuzungswinkel Θ fokussiert, und es wird ein Zoomen durchgeführt.
Selbst wenn die Entfernungen von dem Objekt unterschiedlich sind, können mit den Stereokameras durch Beibehalten des gleichen Kreuzungswinkels Θ und Durchführen eines Zoomens beinahe die gleichen Stereoeffekte erreicht werden. In diesem Fall unterscheidet sich der Kameraabstand der Stereokamera 10 von jenem der Stereokamera 14. Der Kameraabstand der Stereokamera 14 ist größer als jener der Stereokamera 10. Der Kameraabstand wird in der in den Fig. 4 und 5 beschriebenen Weise gesteuert. In diesem Fall sind die Stereokameraeinheiten 10 und 14 auf das Objekt fokussiert.
Wenn die zwei Kameras unter Verwendung des gleichen Kreuzungswinkels auf das Objekt fokussiert sind, und es wird ein Zoomen durchgeführt, nimmt die Stereokameraeinheit 14 das Bild von dem Objekt auf, als ob es zu der Position der Stereokameraeinheit 10 bewegt würde, obwohl die Bildaufnahmerichtung bezüglich des Objekts anders ist.
Für die in den Fig. 1 wie auch 2 beschriebenen Bildaufnahmebedingungsdaten wird der Kameraabstand oder das Zoomverhältnis jeder Kameraeinheit im Unterschied zu der obigen Bedingung gesteuert. Mit dieser Anordnung kann mit den jeweiligen Kameraeinheiten nach einem Umschalten der Kameraeinheit der gleiche Stereobildaufnahmeeffekt erreicht werden.
Wie oben in Fig. 7 beschrieben ist, gibt es eine enge Beziehung zwischen der Entfernung von der Kameraeinheit zu dem Objekt und dem Abstand der rechten und linken Kameras. Die Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Objekt ist proportional dem Zoomverhältnis. In diesem System werden, wenn ein Zoomen eingestellt ist, Zoomeinstelldaten automatisch in Kameraabstandssteuerdaten umgewandelt.
Fig. 8 A zeigt einen Schaltkreisblock (eine Zoomsteuereinrichtung) für eine Zoomeinstellung und einen Schaltkreisblock (eine Kameraabstandssteuereinrichtung) für eine Kameraabstandseinstellung. Der Treiber 113L für eine Zoomeinstellung weist einen Steuerdaten-Latchschaltkreis 3a und einen D/A-Wandler 3b zum Umwandeln der Ausgabe von dem Latchschaltkreis 3a in einen analogen Strom auf. Steuerdaten für eine Zoomeinstellung werden auch von einem Latchschaltkreis 4a des Treibers 124 über eine Datenleitung als zugehörige Einrichtung zwischengespeichert. Die zwischengespeicherten Daten werden vorher von einem berufsmäßigen Kameramann festgelegt und zu einem Datenumwandlungs-ROM 4b geliefert. Die Ausgabe von dem ROM 4b wird einem D/A-Wandler 4c zugeführt, welcher die Ausgabe in einen analogen Strom umwandelt. Dieser Strom wird als Strom zum Steuern des Motorabstands verwendet. Fig. 8B zeigt die Relation zwischen dem Zoomverhältnis durch die Zoomsteuereinrichtung und dem Kameraabstand von der Kameraabstands-Steuereinrichtung. Diese Relation kann von dem Datenumwandlungs- ROM 4b eingestellt werden.
Fig. 8A zeigt die grundsätzliche Anordnung. Momentan wird ein Vorwärts-/Rückwärts-Rotationsumschaltsignal geliefert. Außerdem sind, um einen Rotationswinkel entsprechend den zwischengespeicherten Steuerdaten zu erhalten, eine Rückkopplungssteuerung, ein Vergleicher und dergleichen angeordnet.
Bezüglich der Relation zwischen dem Zoomverhältnis und dem Kameraabstand ändert sich der Kameraabstand kaum, selbst wenn sich das Zoomverhältnis geringfügig ändert. Wenn sich jedoch das Zoomverhältnis auf das 2,5-fache oder mehr erhöht, ändert sich der Kameraabstand größtenteils linear in einem Verhältnis von 1 : 1. Obwohl diese Neigung der Kurve nicht einheitlich festgelegt ist, weil sie Darstellungseffekte beinhaltet, welche von berufsmäßigen Kameraleuten beabsichtigt sind, wird die Charakteristik in Übereinstimmung mit der in der Kamera verwendeten Linsencharakteristik oder einer Leistungsfähigkeit der Kamera in dem ROM gespeichert. Verschiedene Darstellungseffekte des Stereobildes können gemäß dieser Änderungskurve definiert werden. Das ROM kann, wenn nötig, ausgetauscht werden. Z. B. kann das ROM in Abhängigkeit von einer Darstellung in einem Fußball-Spielfeld oder einer Darstellung einer Autorennstrecke ausgetauscht werden. Alternativ kann das ROM entsprechend dem Geschmack einer individuellen Person ausgetauscht werden.

Claims

1. Multidirektionale Bildaufnahmevorrichtung, welche eine Mehrzahl von Bildaufnahmekameras verwendet, mit:

einer Bildaufnahme-Hauptbedingungsdatenerfassungseinrichtung (100) zum Erfassen von Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten, welche eine Bildaufnahmebedingung für eine Hauptkamera (10) darstellen; und

einer Bildaufnahme-Unterbedingungerzeugungseinrichtung (300) zum Ausgeben von Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten an eine Unterkamera (11-14) und Liefern der Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten zu der Unterkamera, um, in Übereinstimmung mit der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera, eine Bildaufnahmebedingung für die Unterkamera festzulegen,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bildaufnahme-Unterbedingungerzeugungseinrichtung (300) eine Speichereinrichtung zum Vorspeichern der Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten für eine Übereinstimmung mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Einstellungen der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera aufweist, wobei die vorgespeicherten Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten auf der Basis von Leseadressen aus dem Speicher lesbar sind,

die Vorrichtung eine Adressenerzeugungseinrichtung (200) zum Erzeugen einer Leseadresse auf der Basis der Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten von der Bildaufnahme-Hauptbedingungsdatenerfassungseinrichtung und einen Betriebsteil (400) aufweist, welcher in einer Datenaufbereitungs- und Vorspeicherfunktion verwendbar ist, um die Speichereinrichtung und die Adressenerzeugungseinrichtung (200) so zu steuern, dass sie erfasste Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten, welche in der Funktion zum Steuern der Unterkamera verwendet werden, in die Speichereinrichtung schreibt, und welche jeder der Mehrzahl von Einstellungen der Bildaufnahmebedingung für die Hauptkamera entsprechen, wie sie in der Funktion verwendet werden, um die Hauptkamera einzustellen, wobei die Schreibadressen deswegen von der Adressenerzeugungeinrichtung (200) auf der Basis der Bildaufnahme- Hauptbedingungsdaten erzeugt werden; und

jede der Hauptkamera (10) und Unterkamera (11-14) eine dreidimensionale Kamera ist und folgendes aufweist:

rechte und linke zweidimensionale Kameras (90R, 90L), welche in einem vorgegebenen Kameraabstand angeordnet sind;

eine Zoomsteuereinrichtung (106R, 106L) zum Steuern eines Zoomverhältnisses von jeder der rechten und linken zweidimensionalen Kameras;

eine Kameraabstands-Steuereinrichtung (124, 952) zum Steuern des Kameraabstands, um eine Kreuzungsposition von optischen Achsen der rechten und linken zweidimensionalen Kameras entlang einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einzustellen, wobei die Kameraabstands-Steuereinrichtung ein Datenumwandlungs-ROM (4b) besitzt, welches, falls nötig, austauschbar ist, und Steuerdaten in Abstandssteuerdaten umwandelt, um den Kameraabstand zu steuern, und

eine Datenzuordnungseinrichtung (130) zum Liefern der Steuerdaten zu der Kameraabstands-Steuereinrichtung entsprechend einer Einstellung von der Zoomsteuereinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten und die Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten Daten aufweisen, welche eine Zoomverhältniseinstellung für die Hauptkamera (10) bzw. die Unterkamera (11-14) und die Richtungen der Kameras darstellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bildaufnahme-Hauptbedingungsdaten und alle Bildaufnahme-Unterbedingungsdaten mindestens Daten aufweisen, welche mit einem Zoomen zusammenhängen, und Daten aufweisen, welche mit einem Kreuzungswinkel von optischen Achsen der rechten und linken Kameras zusammenhängen, um mit der dreidimensionalen Kamera ein stereoskopisches Bild zu erhalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraabstands-Steuereinrichtung (124, 952) eine Charakteristik besitzt, welche darstellt, dass eine Neigung, die Kameraabstands-Änderungsmerkmale darstellt, klein ist, bevor das Zoomverhältnis von der Zoomsteuereinrichtung auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird; und die Neigung verstärkt wird, wenn das Zoomverhältnis den vorgegebenen Winkel übersteigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der dreidimensionalen Hauptkameraeinheit und der dreidimensionalen Unterkamera eine Kamerarichtungs-Steuereinrichtung zum Einstellen eines Kameraschwenks für jede der rechten und linken zweidimensionalen Kameras und eine Neigungssteuereinrichtung zum Einstellen einer Neigung für jede der rechten und linken zweidimensionalen Kameras aufweist.