JP5618032B1 - ステレオカメラ - Google Patents

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Abstract

ステレオカメラ(100)は、左目用カメラ(110)と、右目用カメラ(120)と、ビームスプリッタ(130)と、制御部及び眼間距離駆動部からなる構成と、を備える。制御部及び眼間距離駆動部からなる構成は、左目用カメラ(110)、及び右目用カメラ(120)の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、左目用カメラ(110)の光軸と、右目用カメラ(120)の光軸との間隔を調整する。また、制御部及び眼間距離駆動部からなる構成は、左目用カメラ(110)、及び右目用カメラ(120)のズーム倍率が第1の倍率である場合に、第1の倍率よりも低倍率である第2の倍率である場合と比較して、左目用カメラ(110)、及び右目用カメラ(120)の少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる。

Description

本開示は、ステレオカメラに関する。
特許文献1は、三次元撮像装置を開示する。この三次元撮像装置は、2つの孔より受け入れられる光ビームを、高帯域偏光ビームスプリッタと光学的遅延器の組み合わせにより、連続する期間に像感知装置へ導く。
これにより、この三次元撮像装置は、1つのレンズユニットと、1つのCCDユニットを用いるだけで、三次元画像を撮像できる。
特開平10−133306号公報
本開示のステレオカメラは、ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する第1のカメラと、ズーム機能を有し、被写体像を撮像する第2のカメラと、第1のカメラにより被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、第2のカメラにより被写体が撮像される際の光路上、に配置される光学部品と、第1のカメラ、及び第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、第1のカメラの光軸と、第2のカメラの光軸との間隔を調整する調整部であって、第1のカメラ、及び第2のカメラのズーム倍率が第1の倍率である場合に、第1の倍率よりも低倍率である第2の倍率である場合と比較して、第1のカメラ、及び第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる調整部と、を備える。
また、本開示のステレオカメラは、ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する第1のカメラと、ズーム機能を有し、被写体像を撮像する第2のカメラと、第1のカメラ、及び第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、第1のカメラの光軸と、第2のカメラの光軸との間隔を調整する調整部と、第1のカメラにより被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、第2のカメラにより被写体が撮像される際の光路上、に配置される光学部品と、第1のカメラの光軸と、第2のカメラの光軸との間隔が第1の間隔である場合に、第1の間隔よりも広い間隔である第2の間隔である場合と比較して、第1のカメラ、及び第2のカメラのズーム倍率を広い範囲で変更できる制御部と、を備える。
図1Aは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラの光軸が最も近付いた状態を示す模式図である。 図1Bは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。 図2Aは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も望遠である場合に、2つのカメラの光軸が最も近付いた状態を示す模式図である。 図2Bは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。 図3は、ステレオカメラ100の電気的構成を示すブロック図である。 図4は、制御情報テーブルをテーブルとして表した図である。 図5は、制御情報テーブルを座標上にプロットした図である。 図6は、待機状態時の動作を示すフローチャートである。 図7は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向へ移動させる指示を使用者から受け付けた場合のステレオカメラ100の動作を示すフローチャートである。 図8は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更する指示を使用者から受け付けた場合のステレオカメラ100の動作を示すフローチャートである。 図9は、2つのカメラにより形成される輻輳角が0である場合において、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。 図10は、図9に示す最大眼間距離と同一の距離だけ2つのカメラの光軸が離れている場合において、2つのカメラにより形成される輻輳角が0より大きい場合の状態を示す模式図である。 図11は、図10に示す場合と同一の輻輳角を2つのカメラが形成する場合において、2つのカメラの光軸を最も離した場合の状態を示す模式図である。 図12は、ステレオカメラ200の電気的構成を示すブロック図である。 図13は、制御情報テーブルをテーブルとして表した図である。 図14は、制御情報テーブルを座標上にプロットした図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
実施の形態1について図面を用いて説明する。
[1−1.概要]
本実施の形態に係るステレオカメラ100の概要について図1A、図1B、図2A、図2Bを用いて説明する。図1A、図1Bは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラが移動できる範囲を説明するための模式図である。より具体的には、図1Aは、2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラの光軸が最も近付いた状態を示す模式図である。図1Bは、2つのカメラのズーム倍率が最も広角である場合に、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。図2A、図2Bは、ステレオカメラ100が有する2つのカメラのズーム倍率が最も望遠である場合に、2つのカメラが移動できる範囲を説明するための模式図である。より具体的には、図2Aは、2つのカメラのズーム倍率が最も望遠である場合に、2つのカメラの光軸が最も近付いた状態を示す模式図である。図2Bは、2つのカメラのズーム倍率が最も望遠である場合に、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。
ステレオカメラ100は、立体視用の画像を撮像するためのカメラである。図1A〜図2Bに示すように、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110、右目用カメラ120、及びビームスプリッタ130を備える。左目用カメラ110、及び右目用カメラ120は、被写体像を撮像するカメラである。左目用カメラ110は、立体視用の左目用の画像を撮像する。右目用カメラ120は、立体視用の右目用の画像を撮像する。左目用カメラ110が右目用の画像を撮像する場合には、右目用カメラ120が左目用の画像を撮像する。左目用カメラ110、及び右目用カメラ120は、ズーム倍率を調節するズーム機能を有している。なお、左目用カメラ110は、図1A〜図2Bに示すように、図面の正面方向を向いている。また、右目用カメラ120は、図1A〜図2Bに示すように、図面の下方を向いている。
また、ビームスプリッタ130は、略立方形状の光学部材である。ビームスプリッタ130は、入射面側から入射した入射光の一部を反射させ、入射光の残りを入射面とは反対側の面に通過させる光学機能面を有する。
左目用カメラ110、及び右目用カメラ120は、レール上に可動な状態で取り付けられている。左目用カメラ110、及び右目用カメラ120は、レール上を水平方向に移動できる。左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動し、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔である眼間距離を離すことで、ステレオカメラ100は、より奥行き感のある画像を撮像できる。なお、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動する構成とは、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の何れか一方のみを水平方向に移動させる構成でもよいし、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の両方を水平方向に移動させる構成でもよい。
また、左目用カメラ110は、ビームスプリッタ130を通過した光を撮像できる位置に配置されている。また、右目用カメラ120は、ビームスプリッタ130において上方に反射した光を撮像できる位置に配置されている。言い換えると、ビームスプリッタ130は、左目用カメラ110により被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、右目用カメラ120により被写体が撮像される際の光路上に配置されている。
ビームスプリッタ130は、比較的高価な部材である。したがって、ビームスプリッタ130は、なるべく小さい方が経済的には良い。しかしながら、ビームスプリッタ130の大きさが小さくなると、左目用カメラ110と、右目用カメラ120との水平方向の位置をあまり離せなくなってしまう。言い換えると、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔をあまり離せなくなってしまう。これは、左目用カメラ110と、右目用カメラ120とを、ビームスプリッタ130の大きさを考慮せずに、水平方向に離しすぎると、被写体のうちの一部の光がビームスプリッタ130を通過しないこととなってしまうからである。このような場合には、ビームスプリッタ130を通過しなかった光が右目用カメラ120により撮像されないこととなってしまう。その結果、ステレオカメラ100は、適切な立体視用の画像を撮像できないこととなってしまう。
したがって、ビームスプリッタ130の大きさをなるべく小さいものとしながら、適切な立体視を撮像できる範囲内で、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を離せる範囲をなるべく大きく確保することが必要となる。左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を十分に離すことができなければ、ステレオカメラ100は、奥行き感のある立体視用の画像を撮像し辛くなるからである。
左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を離せる範囲は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率に依存する。左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も広角である場合には、図1Bに示す広角端最大眼間距離が左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔を離せる最大の距離となる。一方、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も望遠である場合には、図2Bに示す望遠端最大眼間距離が左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔を離せる最大の距離となる。
つまり、図1B、図2Bから分かるように、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も望遠である場合の方が、ズーム倍率が最も広角である場合と比較して、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸とを広い範囲で移動させられる。このように、ズーム倍率が望遠寄りに設定されているときの方が広角寄りに設定されている場合よりも、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸とをより離せられる。
そこで、本実施の形態に係るステレオカメラ100は、左目用カメラ110と、右目用カメラ120と、ビームスプリッタ130と、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成と、を備える。左目用カメラ110は、ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する。右目用カメラ120は、ズーム機能を有し、被写体像を撮像する。ビームスプリッタ130は、左目用カメラ110により被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、右目用カメラ120により被写体が撮像される際の光路上、に配置される。そして、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を調整する。また、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120のズーム倍率が第1の倍率である場合に、第1の倍率よりも低倍率である第2の倍率である場合と比較して、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる。
これにより、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔をなるべく広い範囲で移動させられる。
以下、本実施の形態に係るステレオカメラ100の構成、及び動作について詳細に説明する。
[1−2.構成]
[1−2−1.電気的構成]
ステレオカメラ100の電気的構成について図3を用いて説明する。図3は、ステレオカメラ100の電気的構成を示すブロック図である。
ステレオカメラ100は、入力部140、制御部150、ズーム駆動部160、眼間距離駆動部170、及び記憶部180を備える。ステレオカメラ100は、入力部140を介して、使用者からズーム倍率を変更する指示や、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔をどの程度離すかに関する指示を受け付ける。入力部140を介して指示を受け付けると、制御部150は、受け付けた指示に従って、ズーム駆動部160、及び眼間距離駆動部170の少なくとも何れか一方を制御する。これにより、ステレオカメラ100は、使用者から受け付けた指示に従って、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率の設定や、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔の設定を実行する。以下、各構成について説明する。
入力部140は、使用者から操作を受け付ける操作インターフェースの総称である。例えば、入力部140は、タッチパネル、十字キー、ズームリング、ズームレバーで構成される。入力部140が操作されると、操作内容に対応した制御信号が制御部150に通知される。
制御部150は、ステレオカメラ100全体を制御するコントローラである。制御部150は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータ等で構成してもよい。
記憶部180は、情報を記憶するメモリである。例えば、記憶部180は、フラッシュメモリで構成される。記憶部180は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率と最大眼間距離との関係を示す制御情報テーブルを記憶する。制御情報テーブルについては後述する。
ズーム駆動部160は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を調節する。例えば、ズーム駆動部160は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120に含まれるズームレンズ及びズームレンズを駆動するモータで構成される。
眼間距離駆動部170は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を調整する。例えば、眼間距離駆動部170は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120を載せる台であって、モータによりレール上を移動できる台で構成される。
[1−2−2.ズーム倍率と最大眼間距離との関係]
上述したように、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率に応じて、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を最も離せる距離である最大眼間距離を制御している。また、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔に応じて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更できる範囲を制御している。
このような制御を実現するために、ステレオカメラ100は、記憶部180に、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率と、最大眼間距離との関係を示す制御情報テーブルを記憶している。図4、5を用いて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率と、最大眼間距離との関係を説明する。図4は、制御情報テーブルをテーブルとして表した図である。図5は、図4に示す情報を座標上にプロットした図である。図4、5に示すデータは、実験的に得られたデータである。
図4に示すように、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率は、16段階の範囲内で切り替えられる。ここでは、ズーム制御値が0である場合が最も広角寄りであり、ズーム制御値が15である場合が最も望遠寄りであるとしている。ズーム制御値と、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズームレンズの光軸上の位置は、一対一の関係を有している。
そして、記憶部180に記憶されている制御情報テーブルは、ズーム倍率の各段階に対して、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔をどの程度まで離せるかを示す最大眼間距離に関する情報を含んでいる。図5に示すように、ズーム倍率が広角寄りから望遠寄りに近付くにつれて、最大眼間距離は広くなっていく。但し、ズーム倍率と最大眼間距離との関係は必ずしも比例関係とはならない。ズーム倍率と最大眼間距離との関係は、ステレオカメラ100の2つのカメラが有するレンズの光学特性に依存する。例えば、レンズの光学特性によっては、ズーム倍率と最大眼間距離との関係がS字曲線として変化する場合もある。
制御部150は、記憶部180に記憶されている制御情報テーブルを参照することで、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率毎に、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸とをどれだけ離せるかを判断する。また、制御部150は、記憶部180に記憶されている制御情報テーブルを参照することで、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との眼間距離に応じて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率をどの範囲で変化させられるかを判断する。
[1−3.動作]
[1−3−1.待機状態時の動作]
待機状態時の動作について図6を用いて説明する。図6は、待機状態時の動作を示すフローチャートである。ステレオカメラ100は、不図示の電源を投入することで待機状態へと移行する(S100)。待機状態とは、ステレオカメラ100に電源が投入された状態で、使用者からの操作を待っている状態である。
待機状態において、制御部150は、ズーム駆動部160から現在のズーム倍率に関する情報を取得する(S110)。例えば、制御部150は、ズームレンズの位置を示す情報を取得する。ズームレンズの位置を示す情報を取得することで、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を判断できる。ズームレンズの位置とズーム倍率とは一対一の関係を有するからである。
ズーム倍率に関する情報を取得すると、制御部150は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔に関する情報を取得する(S120)。例えば、制御部150は、左目用カメラ110が載置されている台の位置を示す情報、及び右目用カメラ120が載置されている台の位置を示す情報を取得する。2つの台の位置の情報から、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を一意に求められるからである。
ステップS120の処理を実行すると、図6に示すフローチャートの処理を停止する。
[1−3−2.カメラの移動指示を受け付けた場合の動作]
左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向へ移動させる指示を使用者から受け付けた場合のステレオカメラ100の動作について図7を用いて説明する。図7は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向へ移動させる指示を使用者から受け付けた場合のステレオカメラ100の動作を示すフローチャートである。
制御部150は、入力部140を介して、使用者から、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方をレール上において水平方向に移動させられる(S200)。使用者から水平方向へ移動させる指示を受け付けると、制御部150は、移動後の距離の目標値が移動可能な範囲内であるか否かを判断する(S210)。具体的には、制御部150は、記憶部180に記憶している関連情報、及び待機状態において取得した左目用カメラ110、右目用カメラ120の現在のズーム倍率に関する情報を参照することで、移動後の距離の目標値が移動可能な範囲内か否かを判断する。例えば、図4に示すように、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も広角寄りである場合には、移動後の距離の目標値が、最大眼間距離である30.0以下に収まる範囲内であるか否かを判断する。また、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も望遠寄りである場合には、移動後の距離の目標値が、最大眼間距離である39.0以下に収まる範囲内であるか否かを判断する。このように、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率に応じて、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸とを離せる距離を変更している。
移動可能な範囲内であると判断すると、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120を移動させるように眼間距離駆動部170を制御する(S220)。左目用カメラ110及び右目用カメラ120を移動させると、制御部150は、使用者からの移動指示が完了したか否かを判断する(S230)。
移動指示が完了したと判断すると、制御部150は、図7に示すフローチャートの処理を完了する(S280)。一方、移動指示が完了していないと判断すると、制御部150は、ステップS210に戻り、処理を継続する。
ステップS210において、移動可能な範囲内ではないと判断すると、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を移動させていた場合には、移動を停止させるよう眼間距離駆動部170を制御し、移動させていない場合には、何れのカメラも移動を開始させない(S240)。
移動を停止させると、制御部150は、移動の停止後においても、移動可能な範囲を超えた移動の指示が使用者からあるか否かを判断する(S250)。移動可能な範囲を超えた移動の指示がないと判断すると、制御部150は、図7に示すフローチャートの処理を完了する(S280)。
一方、移動可能な範囲を超えた移動の指示があると判断すると、制御部150は、記憶部180に記憶している関連情報を参照しつつ、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方の水平方向への移動を再開させるよう眼間距離駆動部170を制御する(S260)。また、制御部150は、眼間距離駆動部170の制御と並列して、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率の変更を実行するようズーム駆動部160を制御する(S260)。具体的には、制御部150は、関連情報を参照することで、移動指示に従って左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を移動した後の左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との距離が、移動可能な範囲内に含まれるように左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更するようズーム駆動部160を制御しながら、眼間距離駆動部170を制御する。
眼間距離駆動部170及びズーム駆動部160の並列した制御を実行すると、制御部150は、使用者からの移動指示が完了したか否かを判断する(S270)。移動指示が完了していないと判断した場合には、制御部150は、眼間距離駆動部170及びズーム駆動部160の制御を繰り返す。一方、移動指示が完了したと判断すると、制御部150は、図7に示すフローチャートの処理を完了する(S280)。
[1−3−3.カメラのズーム制御に関する指示を受け付けた場合の動作]
次に、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更する指示を使用者から受け付けた場合の動作について図8を用いて説明する。図8は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更する指示を使用者から受け付けた場合のステレオカメラ100の動作を示すフローチャートである。
制御部150は、入力部140を介して、使用者から、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更させられる(S300)。使用者からズーム倍率の変更指示を受け付けると、制御部150は、変更後のズーム倍率の目標値が変更可能な範囲内であるか否かを判断する(S310)。具体的には、制御部150は、記憶部180に記憶している関連情報、及び待機状態において取得した左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔に関連する情報を参照することで、変更後のズーム倍率の目標値が変更可能な範囲であるか否かを判断する。例えば、図4に示すように、制御部150は、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔が30.0に設定されている場合には、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を最も望遠寄りから最も広角寄りまで変更できる。一方、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔が39.0に設定されている場合には、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を最も望遠寄りにしか設定できない。このように、制御部150は、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔がどのように設定されるかに応じて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更できる範囲を変更している。
変更可能な範囲内であると判断すると、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更するようズーム駆動部160を制御する(S320)。左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更させると、制御部150は、使用者からのズーム倍率の変更指示が完了したか否かを判断する(S330)。
変更指示が完了したと判断すると、制御部150は、図8に示すフローチャートの処理を完了する(S380)。一方、変更指示が完了していないと判断すると、制御部150は、ステップS310に戻り、処理を継続する。
ステップS310において、変更可能な範囲内ではないと判断すると、制御部150は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率の変更が実行されている場合には、変更を停止するようズーム駆動部160を制御し、変更が実行されていない場合には、変更を開始させない(S340)。
ズーム倍率の変更を停止させると、制御部150は、変更の停止後においても、変更可能な範囲を超えたズーム倍率の変更指示が使用者からあるか否かを判断する(S350)。変更可能な範囲を超えたズーム倍率の変更指示がないと判断すると、制御部150は、図8に示すフローチャートの処理を完了する(S380)。
一方、変更可能な範囲を超えたズーム倍率の変更指示があると判断すると、制御部150は、記憶部180に記憶している関連情報を参照しつつ、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率の変更を再開させるようズーム駆動部160を制御する(S360)。また、制御部150は、ズーム駆動部160の制御と並列して、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方の水平方向への移動を実行するよう眼間距離駆動部170を制御する(S360)。具体的には、制御部150は、関連情報を参照することで、変更後のズーム倍率の目標値が、変更可能な範囲内に含まれるように左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔を調整するように眼間距離駆動部170を制御しながら、ズーム駆動部160を制御する。
ズーム駆動部160及び眼間距離駆動部170の並列した制御を実行すると、制御部150は、使用者からのズーム倍率の変更指示が完了したか否かを判断する(S370)。ズーム倍率の変更指示が完了していないと判断した場合には、制御部150は、ズーム駆動部160及び眼間距離駆動部170の制御を繰り返す。一方、ズーム倍率の変更指示が完了したと判断すると、制御部150は、図8に示すフローチャートの処理を完了する(S380)。
[1−4.効果等]
このように、本実施の形態に係るステレオカメラ100は、左目用カメラ110と、右目用カメラ120と、ビームスプリッタ130と、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成と、を備える。左目用カメラ110は、ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する。右目用カメラ120は、ズーム機能を有し、被写体像を撮像する。ビームスプリッタ130は、左目用カメラ110により被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、右目用カメラ120により被写体が撮像される際の光路上、に配置される。そして、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を調整する。また、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120のズーム倍率が第1の倍率である場合に、第1の倍率よりも低倍率である第2の倍率である場合と比較して、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる。
これにより、ステレオカメラ100は、適切な立体視用の画像を撮像できる範囲内において、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔をなるべく広い範囲で移動させられる。言い換えると、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の光路は、常にビームスプリッタ130を通過することとなる。その結果、ステレオカメラ100は、違和感の少ない立体視用の画像を撮像できる。また、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率が最も望遠寄りである場合に、最も広角寄りである場合と同一の最大眼間距離までしか2つのカメラの光軸を離せないとする場合と比較して、望遠寄りである場合に調整できる眼間距離の幅を広げられる。
また、本実施の形態に係るステレオカメラ100は、入力部140と、ズーム駆動部160とをさらに備える。入力部140は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔について使用者から指示を受け付ける。制御部150及びズーム駆動部160からなる構成は、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成が、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させられる範囲を超えて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させる指示を使用者から受け付けた場合に、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を上げるよう左目用カメラ110及び右目用カメラ120を制御する。
これにより、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔について最大限離せる範囲を超えて、離すように使用者から指示を受け付けると、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を調整する。その結果、ステレオカメラ100は、適切な立体視用の画像の撮像を継続しつつ、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔をさらに離せられ、奥行き感のある画像を撮像できる。
また、本実施の形態に係るステレオカメラ100は、左目用カメラ110と、右目用カメラ120と、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成と、ビームスプリッタ130と、制御部150及びズーム駆動部160からなる構成と、を備える。左目用カメラ110は、ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する。右目用カメラ120は、ズーム機能を有し、被写体像を撮像する。制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を調整する。ビームスプリッタ130は、左目用カメラ110により被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、右目用カメラ120により被写体が撮像される際の光路上、に配置される。制御部150及びズーム駆動部160からなる構成は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔が第1の間隔である場合に、第1の間隔よりも広い間隔である第2の間隔である場合と比較して、左目用カメラ110、及び右目用カメラ120のズーム倍率を広い範囲で変更できる。
これにより、ステレオカメラ100は、適切な立体視用の画像を撮像できる範囲内において、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率をなるべく広い範囲で変更できる。
また、本実施の形態に係るステレオカメラ100は、入力部140を更に備える。入力部140は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率について使用者から指示を受け付ける。制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成が、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を変更できる範囲を超えて、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率を広角寄りに変更する指示を受け付けた場合に、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ110の光軸と、右目用カメラ120の光軸との間隔を短くするよう左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方を水平方向に移動させる。
これにより、ステレオカメラ100は、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率について最大限広角寄りに寄せられる範囲を超えて、広角寄りに寄せる指示を使用者から受け付けると、左目用カメラ110の光軸と右目用カメラ120の光軸との間隔を調整する。その結果、ステレオカメラ100は、立体視用の画像の撮像を継続しつつ、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率をさらに広角寄りに寄せられる。
(実施の形態2)
実施の形態2について図面を用いて説明する。
[2−1.概要]
本実施の形態に係るステレオカメラ200は、実施の形態1におけるステレオカメラ100とは異なり、2つのカメラにより形成される輻輳角を調節できる。したがって、本実施の形態に係るステレオカメラ200は、最大眼間距離を設定するにあたり、2つのカメラにより形成される輻輳角も考慮する。なお、本実施の形態においては、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。また、実施の形態1と同一の構成については、同一の符号を付することとする。
本実施の形態の概要について図9〜11を用いて説明する。図9は、2つのカメラにより形成される輻輳角が0である場合において、2つのカメラの光軸が最も離れた状態を示す模式図である。図10は、図9に示す最大眼間距離と同一の距離だけ2つのカメラの光軸が離れている場合において、2つのカメラにより形成される輻輳角が0より大きい場合の状態を示す模式図である。図11は、図10に示す場合と同一の輻輳角を2つのカメラが形成する場合において、2つのカメラの光軸を最も離した場合の状態を示す模式図である。
図9に示す場合と、図10に示す場合を比較すると、図10に示すように2つのカメラが形成する輻輳角が0より大きくなった場合に、画角がずれた分、ビームスプリッタ230上に余裕が生じる。したがって、左目用カメラ210、及び右目用カメラ220は、図11に示すように、図10に示す場合よりもさらに水平方向に離せられる。図11に示す状態まで、右目用カメラ220の光軸と、ビームスプリッタ230の光軸とを離したとしても、右目用カメラ220及びビームスプリッタ230が撮像する光は、共にビームスプリッタ230を通過することとなる。つまり、2つのカメラが形成する輻輳角が0である場合と比較して、2つのカメラが形成する輻輳角が0よりも大きい場合の方が、2つのカメラの光軸をより離せられる。
そこで、本実施の形態に係るステレオカメラ200は、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成を備える。制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220により形成される輻輳角を調整できる。そして、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率が同一である場合に、輻輳角が第1の角度である場合に、第1の角度よりも小さい角度である第2の角度である場合と比較して、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる。
これにより、ステレオカメラ200は、2つのカメラが形成する輻輳角も考慮しつつ、左目用カメラ210の光軸と、右目用カメラ220の光軸との間隔をなるべく広い範囲で移動させられる。
[2−2.構成]
[2−2−1.電気的構成]
ステレオカメラ200の電気的構成について図12を用いて説明する。ステレオカメラ200と実施の形態1に係るステレオカメラ100との違いは、ステレオカメラ200が輻輳角駆動部190を備える点である。ステレオカメラ200は、輻輳角駆動部190を駆動することで、2つのカメラの輻輳角を調整できる。
輻輳角駆動部190は、左目用カメラ210を載置する台、及び右目用カメラ220を載置する台に設けられた回動部である。輻輳角駆動部190は、左目用カメラ210を載置する台、及び右目用カメラ220を載置する台の上で回動する。具体的には、輻輳角駆動部190は、左目用カメラ210を載置する台に回動可能に設けられた台、右目用カメラ220を載置する台に回動可能に設けられた台、及びそれらの台を回動させるモータで構成される。
[2−2−2.ズーム倍率、最大眼間距離及び輻輳角の関係]
ステレオカメラ200と実施の形態1に係るステレオカメラ100との違いとして、記憶部180が記憶する制御情報テーブルの違いがある。実施の形態1においては、記憶部180は、図4、5に示すズーム制御値と最大眼間距離との関係についての制御情報テーブルを記憶していた。しかしながら、本実施の形態においては、最大眼間距離を決定する際に、左目用カメラ210と右目用カメラ220とが形成する輻輳角をも考慮することとしている。
そこで、本実施の形態に係るステレオカメラ200は、制御情報テーブルとして、図13、14に示す情報を記憶している。ステレオカメラ200が記憶部180に記憶している制御情報テーブルについて図13、14を用いて説明する。図13は、制御情報テーブルをテーブルとして表した図である。図14は、図13に示す制御情報テーブルを座標上にプロットした図である。
図13、14に示すように、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角として16段階の輻輳角を定義している。ここで、輻輳角制御値が輻輳角の段階を示している。輻輳角制御値が0である場合に、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角が0となる。一方、輻輳角制御値が15となる場合が、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角が最も大きくなる。つまり、輻輳角制御値を小さくすると、輻輳角は小さくなる。一方、輻輳角制御値を大きくすると、輻輳角は大きくなる。
図14に示すように、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角が大きくなる程、最大眼間距離が大きくなる。また、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率が大きくなる程、最大眼間距離が大きくなる。
ステレオカメラ200における制御部150は、記憶部180に記憶されている制御情報テーブルを参照することで、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率と、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角との関係毎に、左目用カメラ210の光軸と右目用カメラ220の光軸とをどれだけ離せるかを判断する。また、ステレオカメラ200における制御部150は、記憶部180に記憶されている制御情報テーブルを参照することで、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角と、左目用カメラ210の光軸と右目用カメラ220の光軸との間隔との関係毎に、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率をどの範囲で変化させられるかを判断する。
[2−3.動作]
ステレオカメラ200における動作について図6〜8を用いて説明する。
図6は、実施の形態1に係るステレオカメラ100の待機状態の動作を示すフローチャートである。図7は、実施の形態1に係るステレオカメラ100において、左目用カメラ110及び右目用カメラ120の少なくとも何れか一方が水平方向に動かされた場合の動作を示すフローチャートである。図8は、実施の形態1に係るステレオカメラ100において、左目用カメラ110及び右目用カメラ120のズーム倍率の変更指示を受け付けた場合の動作を示すフローチャートである。
ステレオカメラ200は、実施の形態1に係るステレオカメラ100と異なり、待機状態において、図6のステップS120の後に、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角の情報を取得する。これにより、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方を水平方向に動かす指示や、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率を変更する指示が使用者からなされた場合に、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角の情報を参照できる。
また、ステレオカメラ200は、実施の形態1に係るステレオカメラ100と異なり、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方を水平方向に動かす指示を使用者から受け付けた場合に、図7のステップS210において、図13、14に示す制御情報テーブルを参照する。そして、ステレオカメラ200は、図13、14に示す制御情報テーブルを参照することで、移動後の距離の目標値が移動可能な範囲か否かを判断する。つまり、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方の移動指示を受け付けた場合に、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角を考慮することで、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方を移動できる範囲を判断する。
また、ステレオカメラ200は、実施の形態1に係るステレオカメラ100と異なり、図7のステップS260において、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角の調整と、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方の水平方向の移動を並列して実行する。具体的には、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角を大きくしつつ、左目用カメラ210の光軸と、右目用カメラ220の光軸との間隔を広げていく。
また、ステレオカメラ200は、実施の形態1に係るステレオカメラ100と異なり、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率を変更する指示を使用者から受け付けた場合に、図8のステップS310において、図13、14に示す制御情報テーブルを参照する。
また、ステレオカメラ200は、実施の形態1に係るステレオカメラ100と異なり、図8のステップS360において、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角の調整と、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率の変更を並列して実行する。具体的には、ステレオカメラ200は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220が形成する輻輳角を大きくしつつ、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率を広角寄りに変更していく。
[2−4.効果等]
このように、本実施の形態に係るステレオカメラ200は、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成を備える。制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220により形成される輻輳角を調整できる。そして、制御部150及び眼間距離駆動部170からなる構成は、左目用カメラ210及び右目用カメラ220のズーム倍率が同一である場合に、輻輳角が第1の角度である場合に、第1の角度よりも小さい角度である第2の角度である場合と比較して、左目用カメラ210及び右目用カメラ220の少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる。
これにより、ステレオカメラ200は、2つのカメラが形成する輻輳角も考慮しつつ、左目用カメラ210の光軸と、右目用カメラ220の光軸との間隔をなるべく広い範囲で移動させられる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1、2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1、2で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態1、2においては、図7に示すステップS250において、2つのカメラの移動可能な範囲を超えた移動指示を受け付けた場合に、ステップS260に移行することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、ステップS250において、2つのカメラの移動可能な範囲を超えた移動指示を受け付けたとしても、2つのカメラの動作を停止したままとしてもよい。
また、実施の形態1、2においては、図8に示すステップS350において、2つのカメラの変更可能な範囲を超えたズーム倍率の変更指示を受け付けた場合に、ステップS360に移行することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、ステップS350において、2つのカメラの変更可能な範囲を超えたズーム倍率の変更指示を受け付けたとしても、2つのカメラのズーム倍率の変更を停止したままとしてもよい。
また、実施の形態1、2においては、ビームスプリッタ130、及びビームスプリッタ230の水平方向の幅を一定とした。しかしながら、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、ステレオカメラ100及びステレオカメラ200は、ビームスプリッタ130及びビームスプリッタ230を幅の異なる別のビームスプリッタに取り替えられる構成としてもよい。また、この場合に、記憶部180に記憶させる制御情報テーブルを更新することにより、変更後のビームスプリッタの水平方向の幅に合わせて、2つのカメラの光軸の間隔を広げられる上限を変更してもよい。これにより、ステレオカメラ100及びステレオカメラ200は、装着されたビームスプリッタ毎に、2つのカメラの光軸の間隔を適切に変更できる。
また、実施の形態1、2においては、制御情報テーブルは、最大眼間距離を含むこととした。しかしながら、必ずしもこのような構成には限られない。例えば、制御情報テーブルは、最大眼間距離に代えて、2台のカメラが載置されている台の位置を示す情報を含んでもよい。要するに、制御情報テーブルは、2台のカメラの光軸の距離を算出するための情報を含んでいればよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、立体視用の画像を撮像するステレオカメラに適用できる。
100 ステレオカメラ
110 左目用カメラ
120 右目用カメラ
130 ビームスプリッタ
140 入力部
150 制御部
160 ズーム駆動部
170 眼間距離駆動部
180 記憶部
190 輻輳角駆動部
200 ステレオカメラ
210 左目用カメラ
220 右目用カメラ
230 ビームスプリッタ

Claims (6)

  1. ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する第1のカメラと、
    前記ズーム機能を有し、被写体像を撮像する第2のカメラと、
    前記第1のカメラにより被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、前記第2のカメラにより被写体が撮像される際の光路上、に配置される光学部品と、
    前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔を調整する調整部であって、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率が第1の倍率である場合に、前記第1の倍率よりも低倍率である第2の倍率である場合と比較して、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に広い範囲で移動させられる調整部と、を備える、
    ステレオカメラ。
  2. 前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔について使用者から指示を受け付ける受付部と、
    前記調整部が、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させられる範囲を超えて、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させる指示を使用者から受け付けた場合に、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率を上げるよう前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラを制御する制御部と、を更に備える、
    請求項1に記載のステレオカメラ。
  3. 前記調整部は、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラにより形成される輻輳角を調整でき、前記第1のカメラのズーム倍率及び前記第2のカメラのズーム倍率が同一である場合に、前記輻輳角が第1の角度である場合に、前記第1の角度よりも小さい角度である第2の角度である場合と比較して、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラで形成する最大眼間距離が大きい
    請求項1に記載のステレオカメラ。
  4. ズーム倍率を調節するズーム機能を有し、被写体像を撮像する第1のカメラと、
    前記ズーム機能を有し、被写体像を撮像する第2のカメラと、
    前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させることにより、前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔を調整する調整部と、
    前記第1のカメラにより被写体が撮像される際の光路上であり、かつ、前記第2のカメラにより被写体が撮像される際の光路上、に配置される光学部品と、
    前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔が第1の間隔である場合に、前記第1の間隔よりも広い間隔である第2の間隔である場合と比較して、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率をより広角側に設定できる制御部と、を備える、
    ステレオカメラ。
  5. 前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率について使用者から指示を受け付ける受付部を更に備え、
    前記制御部が、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率を変更できる範囲を超えて、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率を広角寄りに変更する指示を受け付けた場合に、前記調整部は、前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔を短くするよう前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラの少なくとも何れか一方を水平方向に移動させる、
    請求項4に記載のステレオカメラ。
  6. 前記調整部は、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラにより形成される輻輳角を調整でき、前記第1のカメラの光軸と、前記第2のカメラの光軸との間隔が同一である場合に、前記輻輳角が第1の角度である場合に、前記第1の角度よりも小さい角度である第2の角度である場合と比較して、前記第1のカメラ、及び前記第2のカメラのズーム倍率をより広角側に設定できる
    請求項4に記載のステレオカメラ。
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