JP5869106B2 - ステレオカメラ及びステレオカメラシステム - Google Patents
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Description
前記複数の撮像部によって所定の被写体を撮影することで取得した画像信号に基づいて、前記被写体までの距離を導出しまたは前記被写体を含んだ立体画像を生成するステレオカメラであって、
前記複数の撮像部の少なくとも一部における前記撮像素子の受光面を、該撮像素子上に被写体の画像を結像する前記光学系の収差を補正するように光軸方向に湾曲させたことを特徴とする。
前記被写体に応じて前記輻輳角を変更する代わりに、前記被写体に応じて前記撮像素子の受光面において前記画像信号を取得するための領域を変更するようにしてもよい。
前記複数の撮像部により撮影された前記画角が重なった部分における被写体の画像信号から該被写体までの距離を検知する測距手段と、
を備えるようにしてもよい。
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステムであってもよい。
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステムであってもよい。
図1は、従来のステレオカメラの撮像系100の基本構成を示している。図1においてステレオカメラは、光学系(レンズ系)と撮像素子を用いて被写体像を撮像するビデオカメラまたは電子スチルカメラであり、左側には左撮像系100a、右側に右撮像系100bという左右一対の撮像系を備えている。各撮像系には光軸に沿って可動の左レンズ系101a、右レンズ系101b及び、これらのレンズ系を通過した光が結像する左撮像素子102a、右撮像素子102bが設けられている。図1では左レンズ系101a及び右レンズ系101bはともに単一のレンズで表現されているが、レンズの数や種類は特に限定されない。また、図中の左撮像素子102a及び右撮像素子102bはCCDセンサであってもCMOSセンサであっても構わない。
実施例1においては、左撮像系1a及び右撮像系1bの光軸により形成される輻輳角θについては、従来技術と同様に機構的に調整する例について説明したが、本実施例においては、左撮像素子3a及び右撮像素子3bの受光面において画像信号を取得する領域を変更することにより電気的に、輻輳角θを変更したのと等価な効果を得るようにした例について説明する。
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例2で説明したように、本発明において電気的な輻輳角の変更を採用した場合には、左撮像系と右撮像系とを機構的に回動させる必要はなくなる。そして、左右のレンズ系に、被写界深度の深い広角レンズ(あるいはパンフォーカスレンズ)を使った場合には、レンズ系のピント調整のための光軸方向の移動を省略することも可能である。そのような場合は、左右のレンズ系及び左右の撮像素子を全て一体化することが可能となる。本実施例においてはそのようなステレオカメラの一体化撮像系について説明する。
次に、本発明の実施例4について説明する。実施例4においては、本発明におけるステレオカメラをスマートテレビの情報入力装置として応用した例について説明する。ここでスマートテレビとは、テレビ放送に加えてインターネットにも接続して、インターラクティブな使い方を可能としたテレビ受像機である。また、スマートテレビにおいては、情報入力を人(使用者)の動きを利用して行うことが考えられている。
次に、本発明の実施例5について説明する。本実施例においては、左右レンズ系のレンズとして180度の画角を有する魚眼レンズを用い、さらに2つの魚眼レンズを光軸が互いに90度の角度になるように固定したステレオカメラに対して本発明を適用した例について説明する。
[数1]
L=D・f/d・・・・・・(1)
次に、本発明の実施例6について説明する。本実施例においては、実施例5で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例について説明する。
次に、本発明の実施例7について説明する。本実施例においては、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
次に、本発明の実施例8について説明する。本実施例においても、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
次に、本発明の実施例9について説明する。本実施例においても、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
次に、本発明の実施例10について説明する。本実施例においては、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系2台を3Dカメラに組み込んだ例(以下、このカメラを球体視野角を可能にするという意味で3Dスフィアカメラともいう)について説明する。図19には、3Dカメラの左右のレンズ系として一対の魚眼レンズを組み込んだ3Dカメラ650と、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系を2台、左右の撮像系として組み込んだ3Dスフィアカメラ660についての平面図及び視野について示す。
図20には、図11で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系121及び131をカメラユニット122の両端に装備したカプセルタイプの内視鏡システム120の概略構成を示す。ステレオカメラの撮像系121及び131の視野は各々270度であるので、内視鏡システム120の周囲の全方位に亘って画像情報を得ることが可能である。また、各レンズ系の画角が重なる領域126(領域127を含む)、136(領域137を含む)、146(領域128、138を含む)においては距離測定を行うことが可能である。そして、本実施例においても、各撮像系においてはレンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を使用しているので、ステレオカメラの撮像系121及び131を小型化できるとともに領域127、128、137、138における距離測定精度を向上させることができる。
次に、本発明の実施例12について説明する。本実施例においては、実施例5及び図11で説明したステレオカメラの撮像系を測定基準物としての対象物の前後に配置して、対象物の略全周について監視及び距離測定を行う態様について説明する。
次に、本発明の実施例13について説明する。本実施例においては、ステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の周囲の全方位について監視及び距離測定を行う応用例であって、被写体(測定対象物)の距離によって、距離測定に用いる撮像系を切り替える例について説明する。
1a、11a・・・左撮像系
1b、11b・・・右撮像系
2a、12a、22a、42a、72a・・・左レンズ系
2b、12b、22b、42b、72b・・・右レンズ系
3a、13a、23a、43a、73a・・・左撮像素子
3b、13b、23b、43b、73b・・・右撮像素子
10、30・・・ステレオカメラ
41、51〜54、61〜64、71・・・ステレオカメラの撮像系
50、60、80、90、110、120、670・・・ステレオカメラシステム
81〜84、91〜94・・・ステレオカメラの撮像系
111、112、121、131・・・ステレオカメラの撮像系
661、662、671、672・・・ステレオカメラの撮像系
Claims (16)
- 光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を複数備え、
前記複数の撮像部によって所定の被写体を撮影することで取得した画像信号に基づいて、
前記被写体までの距離を導出するステレオカメラであって、
前記複数の撮像部の少なくとも一部における前記撮像素子の受光面を、該撮像素子上に被写体の画像を結像する前記光学系の像面の収差を補正するように光軸方向に湾曲させ、
前記複数の撮像部を、その光軸どうしは光軸前方において交わらずに該複数の撮像部における光学系の画角が互いに重なるように保持する保持手段と、
前記複数の撮像部により撮影された前記画角が重なった部分における被写体の画像信号から該被写体までの距離を検知する測距手段と、
をさらに備え、
前記複数の光学系の画角は、各々135度より大きく、
前記保持手段は、二つの前記撮像部をその光軸どうしが、90度または、それを変更した角度を有するように保持することを特徴とするステレオカメラ。 - 前記複数の撮像部は、光軸が所定の輻輳角で交差するように配置されており、
前記被写体に応じて前記輻輳角を変更する代わりに、前記被写体に応じて前記撮像素子の受光面において前記画像信号を取得するための領域を変更することを特徴とする請求項1に記載のステレオカメラ。 - 前記複数の撮像部における光学系のうち少なくとも一部を一体的に形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のステレオカメラ。
- 前記一体的に形成された光学系を通過する光が結像する撮像素子を一体的に形成したことを特徴とする請求項3に記載のステレオカメラ。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のステレオカメラにおいて取得した前記画像信号に基づいて、所定の機器に入力された指令信号を判別する指令信号判別装置。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のステレオカメラを複数備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステム。 - 前記測定基準物は自動車であり、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されたことを特徴とする請求項6に記載のステレオカメラシステム。
- 前記測定基準物は住宅であり、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されたことを特徴とする請求項6に記載のステレオカメラシステム。
- 前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の周囲の全方位について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されたことを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
- 前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とする請求項6から9のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
- 複数のステレオカメラを備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステム。 - 前記測定基準物は自動車であり、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されたことを特徴とする請求項11に記載のステレオカメラシステム。
- 前記測定基準物は住宅であり、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されたことを特徴とする請求項11に記載のステレオカメラシステム。
- 前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の全周囲について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されたことを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
- 前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とする請求項11から14のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
- 前記ステレオカメラは、画角が135度より大きい光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を二つ備え、
前記二つの撮像部を、その光軸どうしが90度の角度を有するように保持する保持手段
をさらに備えることを特徴とする請求項11から15のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
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