JP6391880B2 - カメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、立体画像を取得するカメラシステムに関する。

この種の技術として、特許文献１は、画像センサの位置を調整可能にして、画像合成する際に柔軟に位置の微調整ができることを特徴としている。

特開２０１３−５９０２６号公報

しかしながら、特許文献１では人が感じる３次元画像を取得することが目的であり、エンターテイメントを意識した３次元画像取得については言及されていない。本願発明の目的は、エンターテイメント性のある３次元画像を取得するカメラシステムおよびそのコントローラを提供することにある。

本願発明は、２つのカメラがあり、それぞれのカメラはズームレンズを有し、２つのカメラの間隔Ｄｃを変動できる構成を有し、２つのカメラのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）は、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］に連動することを特徴とするカメラシステムに関する。

本発明の第１の側面は、カメラシステムに関する。
このシステムは、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂを有するカメラシステムである。２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれズームレンズ２２Ａ、２２Ｂを含む光学系を有する。カメラシステムは、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを変動させるための手段を有し、２つのカメラユニットのそれぞれのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）を、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃに連動するように２つのカメラユニットの光学系を制御するための制御手段を有する。

ズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）がカメラユニットの間隔Ｄｃに連動して倍率が変化するため、このシステムは、カメラ画角（レンズ倍率）と視差画像の間隔を連続的にスムーズに変動させることができる。

このカメラシステムの好ましい態様は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが、それぞれ同一特性ズームレンズ２２Ａ、２２Ｂ、およびセンササイズが等しく、センサ画素数が同一のセンサ２３Ａ、２３Ｂを有する。そして制御手段は、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃに対し、それぞれの２つのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）が同じ値ｆ［mm］であり、
ｆ［mm］＝ a * Ｄｃ［m］ + ｂ［mm］ （a、ｂ：定数） 式（Ｉ）
の関係を保つようにカメラユニットの光学系を制御するカメラシステムである。
（式（Ｉ）において、ｆ［mm］は、6以上1200以下であり、ａは、10以上200以下であり、ｂは0以上600以下である。）
このカメラシステムは、カメラユニット２１Ａ、２１Ｂが、同一特性ズームレンズ２２Ａ、２２Ｂ、およびセンササイズが等しく、センサ画素数が同一のセンサ２３Ａ、２３Ｂを有するので、得られる２つの画像を左右の眼で鑑賞する際ほぼ同等の画質で見ることができ、違和感のない自然な立体画像を鑑賞することができるという利点がある。

また、このカメラシステムは、ｆ［mm］＝ a * Ｄｃ［m］ + ｂ［mm］ （a、ｂ：定数） 式（Ｉ）
（式（Ｉ）において、ｆ［mm］は、6以上1200以下であり、ａは、10以上200以下であり、ｂは0以上600以下である。）の関係を保つようにカメラユニットの光学系を制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できるように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ［m］に連動して、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を変動させる手段をさらに有するものである。カメラ高さｈとカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、ズームレンズ焦点距離が連動することによって、カメラシステムの光学系があたかも人の体が大きくなったり、小さくなったりしたときの左右の眼の画像を取得することができる。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を変動させる手段は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）［m］に対し、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃが、式（ＩＩ）
Ｄｃ［m］＝ c * ｈ［m］+ d［m］ （c、d：定数） 式（ＩＩ）
の関係を保つように制御する。
（式（ＩＩ）において、Ｄｃ［m］は、0以上100以下であり、ｃは、0.01以上 5以下であり、ｄは0以上100以下である。）

このように制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できると同時に、あたかも人が徐々に巨大化していくときの映像を再現するときに得られる２画像を取得するように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、高度制御手段は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）［m］、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］に対し、
Ｄｃ［m］＝c *ｈ［m］+ d［m］ （c、d：定数） 式（ＩＩ）
ｆ［mm］＝i *ｈ［m］+ｊ［mm］ （i、ｊ：定数） 式（ＩＩＩ）
（i ＝a * c、ｊ＝a * ｄ+ｂ）
の関係を保つように制御する。

このように制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できると同時に、あたかも人が徐々に巨大化していくときの映像を再現するときに得られる２画像を取得するように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、さらに、定数ａ及び、ｂを設定可能な第１のコントローラ３３を有する。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、（１）定数c及びd、及び（２）i及びｊのいずれか又は両方を設定可能な第２のコントローラ７０を有する。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、間隔Ｄｃが設定可能な第３のコントローラ３３、７０を有する。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラシステムが、１つの飛行体４０をさらに有し、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、１つの飛行体４０に取り付けられたものである。このような構成を有するので、高さや位置制御の物理的な制約がなくなるように作用し、画像を取得する被写体の位置やカメラシステムの位置自由度が高いという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラシステムが、２つの飛行体９０Ａ、９０Ｂをさらに有し、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ２つの飛行体９０Ａ、９０Ｂのいずれかに取り付けられたものである。このような構成を有するので、高さや位置制御の物理的な制約がなくなるように作用し、画像を取得する被写体の位置やカメラシステムの位置自由度が高いという利点がある。

本発明によれば、ズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）がカメラユニットの間隔Ｄｃに連動して倍率が変化するため、カメラ画角（レンズ倍率）と視差画像の間隔を連続的にスムーズに変動させることができる。特に、カメラ高さｈとカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、ズームレンズ焦点距離が連動することによって、カメラシステムの光学系があたかも人の体が大きくなったり、小さくなったりしたときの左右の眼の画像を取得することができる。従って、得られた画像を観察することによって、不自然ではない３D画像を体験することが可能となる。
通常人の眼は、右目と左目は同一の焦点距離を有しているが、実際には人によって焦点距離が異なる状況にある。しかしながら多少の違いの焦点距離であれば、両方の眼で見ることによって、脳によってうまく補正を行うことができる。
従って、同一の焦点距離ｆがカメラユニットの間隔Ｄcに連動することが理想的であるが、多少異なる焦点距離ｆ１とｆ２であれば一向にかまわない。

本発明実施例１の全体システム構成図 本発明実施例１のスライド機構部26を説明する図 本発明実施例１のモニターユニット31を説明する図 モニターユニット31内のモードを説明する図 モニターユニット31内の駆動コントローラ33と画像との関係を説明する図 カメラ間隔とズームレンズ焦点距離との関係を説明する図 記録媒体に記録される画像イメージ図を説明する図 人の眼の構成を説明する図 人が巨大化したことを仮定した際の眼の構成をカメラ構成に置き換えた場合の図 人が巨大化した際に図８と倍率的に等価となるカメラ構成を説明する図 人が巨大化した際に倍率を上げる構成を説明する図 本発明実施例２の全体システム構成図 本発明実施例２の２眼カメラユニットシステム20の高さhとカメラユニットの間隔Ｄcの関係を示す図 ドローンコントローラ60とモニターユニット31の構成図 本発明実施例２の高さ連動モードに対する設定画面 本発明実施例３の全体システム構成図 本発明実施例３の２眼カメラユニットシステム50のイメージ図 本発明実施例３の２眼カメラユニットシステム50の高さhとカメラユニットの間隔Ｄcの関係を示す図 本発明実施例３の高さ連動モードに対する設定画面 巨人になったときの疑似体験を説明する図

本発明の第１の側面は、カメラシステムに関する。
このシステムは、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂを有するカメラシステムである。。２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれズームレンズ２２Ａ、２２Ｂを含む光学系を有する。この光学系は、ズームレンズのほかカメラの光学系が有する公知の構成を適宜採用することができる。このため２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ、焦点距離を調整することができる。焦点距離を調整するための要素は公知である。たとえば、ズームレンズを光軸方向に移動させることで焦点距離を調整することができる。すなわち、カメラシステムは、光学系の一要素としてズームレンズを移動させることができる手段（たとえばアクチュエータ）を有していればよい。制御部からの指令を受けてアクチュエータを起動させることで、ズームレンズの位置を調整し、これによって焦点距離を調整できる。
カメラシステムは、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを変動させるための手段を有する。２つのカメラユニットがアクチュエータなどにより接続されている場合は、制御部からの指令を受けてアクチュエータを起動させることで、２つのカメラユニットの間隔を所定の距離となるように制御できる。一方、２つのカメラユニットがそれぞれ別のものに搭載されている場合（たとえば、第１のドローンに第１のカメラユニットが搭載され、第２のドローンに第２のカメラユニットが搭載される場合）は、たとえばＧＰＳを用いて、２つのカメラユニットの位置や間隔を測定しつつ、搭載対象の位置を制御すればよい。また、２つのカメラユニットのいずれか一方に他方の位置を観測するための観測部が存在し、その観測情報を用いて２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを測定しつつ、２つのカメラユニットの位置を変化させることで、所定の距離となるように２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを変動させてもよい。

制御手段は、２つのカメラユニットのそれぞれのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）を、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃに連動するように２つのカメラユニットの光学系を制御する。制御手段が、２つのカメラユニットと有線で接続されている場合、たとえば、ユーザが、システムに２つのカメラユニットの間隔Ｄｃに関する情報を入力する。すると、入力されたＤｃに関する情報に基づいて、制御手段は、先に説明した機構により２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを調整する。一方、制御手段は、間隔Ｄｃに対応したズームレンズ焦点距離を記憶部から読み出すか、または演算部に演算して求めさせ、得られた焦点距離（ｆ１、ｆ２）に基づいて、カメラユニットの光学系を制御する。具体的には、２つのカメラユニットは、レンズと撮像素子の距離を調整することができるようにされており、制御部からの制御信号に従って、レンズと撮像素子の距離を調整すればよい。たとえば、２つのカメラユニットが飛行体に搭載されている場合は、制御手段は、飛行隊に対して無線信号を送信し、飛行隊の受信部が制御信号を受信し、受信した制御信号に従って、光学系を調整し、焦点距離を調整すればよい。この場合、たとえば、光学系はレンズと撮像素子やレンズと撮像素子の距離を調整するためのアクチュエータが存在すればよい。

このシステムは、ズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）がカメラユニットの間隔Ｄｃに連動して倍率が変化するため、カメラ画角（レンズ倍率）と視差画像の間隔を連続的にスムーズに変動させることができる。

このカメラシステムの好ましい態様は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが、それぞれ同一特性ズームレンズ２２Ａ、２２Ｂ、およびセンササイズが等しく、センサ画素数が同一のセンサ２３Ａ、２３Ｂを有するものである。２つのカメラユニットが、同一特性のレンズと撮影素子を有するので、焦点距離を調整しやすくなる。
この態様は、制御手段が、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃに対し、それぞれの２つのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）を同じ値ｆ［mm］であって、
ｆ［mm］＝a*Ｄｃ［m］+ｂ［mm］ （a、ｂ：定数） 式（Ｉ）
の関係を保つようにカメラユニットの光学系を制御する。
（式（Ｉ）において、ｆ［mm］は、6以上1200以下であり、ａは、10以上200以下であり、ｂは0以上600以下である。）

ｆ［mm］は、１０以上１０００以下でもよいし、１５以上５００以下でもよいし、２０以上３００以下でもよい。
定数ａは、１５以上１５０以下でもよいし、２０以上１００以下でもよいし、２５以上７０以下でもよい。
定数ｂは、０以上４００以下でもよいし、１以上３００以下でもよいし、２以上２００以下でもよい。
このカメラシステムは、カメラユニット２１Ａ、２１Ｂが、同一特性ズームレンズ２２Ａ、２２Ｂ、およびセンササイズが等しく、センサ画素数が同一のセンサ２３Ａ、２３Ｂを有するので、得られる２つの画像を左右の眼で鑑賞する際ほぼ同等の画質で見ることができ、違和感のない自然な立体画像を鑑賞することができるという利点がある。

また、ｆ［mm］＝a*Ｄｃ［m］+ｂ［mm］ （a、ｂ：定数） 式（Ｉ）
（式（Ｉ）において、ｆ［mm］は、6以上1200以下であり、ａは、10以上200以下であり、ｂは0以上600以下である。）の関係を保つようにカメラユニットの光学系を制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できるように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。
カメラシステムが、光学系の一要素としてズームレンズを移動させることができるアクチュエータを有する場合、制御部からの指令を受けてアクチュエータを駆動し、ズームレンズを移動させることにより焦点距離を調整できる。

このカメラシステムの好ましい態様は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ［m］に連動して、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を変動させる手段をさらに有するものである。この態様のカメラシステムは、たとえば、２つのカメラユニットがＧＰＳを搭載しており、ＧＰＳによりカメラユニットの高さを把握できるものである。２つのカメラユニットが２つの飛行体に搭載されている場合、それぞれの飛行体がそれぞれＧＰＳを有していてもよい。この場合、いずれか一方の飛行体の高さを高さｈ［ｍ］としてもよいし、２つの飛行体の高さの平均をｈ［ｍ］としてもよい。また、２つの飛行体の高さがおよそ同じになるように制御してもよい。カメラ高さｈとカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、ズームレンズ焦点距離が連動することによって、カメラシステムの光学系があたかも人の体が大きくなったり、小さくなったりしたときの左右の眼の画像を取得することができる。飛行体の高さを制御する方法は公知であり、システムがＧＰＳを用いて飛行体の高さを測定しつつ、飛行体を操縦することで、飛行体の高さを所定のものとすればよい。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を変動させる手段は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）［m］に対し、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃが、式（ＩＩ）
Ｄｃ［m］＝ c * ｈ［m］+ d［m］ （c、d：定数） 式（ＩＩ）
の関係を保つように制御する。
（式（ＩＩ）において、Ｄｃ［m］は、0以上100以下であり、ｃは、0.01以上5以下であり、ｄは0以上100以下である。）

２つのカメラユニットが別々のものに搭載される場合、Ｄｃ［ｍ］は0．１以上100以下であり、０．２以上５０以下でもよいし、０．２以上２０以下でもよい。
２つのカメラユニットが１つのものに搭載される場合、Ｄｃ［ｍ］を大きくすることは難しいので、この場合、Ｄｃ［ｍ］は、たとえば、０以上１以下であってもよいし、０以上０．５以下でもよいし、０以上０．３以下であってもよい。
定数ｃは、０．０５以上４以下でもよいし、０．１以上３以下でもよい。
定数ｄは、０以上８０以下でもよいし、１以上７０以下でもよいし、２以上５０以下でもよい。

このように制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できると同時に、あたかも人が徐々に巨大化していくときの映像を再現するときに得られる２画像を取得するように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、高度制御手段は、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂが位置する高さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）［m］、２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］に対し、
Ｄｃ［m］＝c *ｈ［m］+ d［m］ （c、d：定数） 式（ＩＩ）
ｆ［mm］＝i *ｈ［m］+ｊ［mm］ （i、ｊ：定数） 式（ＩＩＩ）
（i＝a* c、ｊ＝a *ｄ+ｂ）
の関係を保つように制御するものである。

このように制御することで、立体的に鑑賞する上で人が感覚的に許容できる光学構成を実現できると同時に、あたかも人が徐々に巨大化していくときの映像を再現するときに得られる２画像を取得するように作用し、鑑賞した時の普段の感覚との違いを体験しつつも鑑賞の違和感をできるだけ抑えるという利点がある。

このカメラシステムの好ましい態様は、さらに、定数ａ及び、ｂを設定可能な第１のコントローラ３３を有する。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。このコントローラは、制御部及び記憶部と情報の授受を行うことができるようにされており、コントローラから定数ａ及びｂに関する入力があった場合、制御部は、記憶部の所定の領域に定数ａ及びｂの値を記憶させる。また、制御部は、入力された定数ａ及びｂの値を読み出し、この値や、演算に必要な他の値を読み出して、演算部に所定の演算を行わせる。このようにして、焦点距離や、間隔の値を求めることができ、その値を用いてカメラシステムを制御できる。

このカメラシステムの好ましい態様は、（１）定数c及びd、及び（２）i及びｊのいずれか又は両方を設定可能な第２のコントローラ７０を有する。このコントローラが、たとえば、定数ｃ及びｄ（又はｉ及びｊ）を設定可能な場合、ユーザは定数ｃのみを調整しても構わない。また、このコントローラ７０は、先に説明した第１のコントローラ３３と同一の機器であっても構わない。すなわち、第１のコントローラ３３本体が、第２のコントローラの機能を有してもよい。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。このコントローラは、制御部及び記憶部と情報の授受を行うことができるようにされており、コントローラから定数ｃ、ｄ、ｉ、又はｊに関する入力があった場合、制御部は、記憶部の所定の領域に入力値を記憶させる。また、制御部は、入力された値を読み出し、この値や、演算に必要な他の値を読み出して、演算部に所定の演算を行わせる。このようにして、焦点距離や、間隔の値を求めることができ、その値を用いてカメラシステムを制御できる。

このカメラシステムの好ましい態様は、間隔Ｄｃが設定可能な第３のコントローラ３３、７０を有する。このようなコントローラを有するので、鑑賞した時の普段の感覚との違いを使用者が自分の好みに合わせて設定することが可能となるように作用し、使用者特有の立体画像を作成できるという利点がある。第３のコントローラは、第１のコントローラ又は第２のコントローラと同一の機器であっても構わない。第３のコントローラ３３、７０が間隔Ｄｃを設定した場合、間隔Ｄｃの値がカメラシステムに入力される。すると、制御部は、この入力された間隔Ｄｃに基づいて、アクチュエータを制御するか又はＧＰＳを用いてカメラユニットの位置を確認して間隔を測定しつつ、カメラユニットの位置を調整することで、２つのカメラユニットの間隔を入力された間隔Ｄｃの値に近づけるように制御すればよい。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラシステムが、１つの飛行体４０をさらに有し、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、１つの飛行体４０に取り付けられたものである。このような構成を有するので、高さや位置制御の物理的な制約がなくなるように作用し、画像を取得する被写体の位置やカメラシステムの位置自由度が高いという利点がある。飛行体４０の例は、飛行機、ヘリコプター、模型飛行機、模型ヘリコプター、及びドローンである。これらは、たとえば、コントローラからの無線信号をうける無線受信部を有しており、無線受信部が受信した無線信号に従って、躯体の位置を変動させることができる。また、無線受信部が受信した無線信号に従って、躯体内の各種要素を制御し、撮影や記憶を行うことができるとともに、撮影した画像（又は録音した音声）を所定の受信部に対して、無線送信することもできる。

このカメラシステムの好ましい態様は、カメラシステムが、２つの飛行体９０Ａ、９０Ｂをさらに有し、２つのカメラユニット２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ２つの飛行体９０Ａ、９０Ｂのいずれかに取り付けられたものである。このような構成を有するので、高さや位置制御の物理的な制約がなくなるように作用し、画像を取得する被写体の位置やカメラシステムの位置自由度が高いという利点がある。

まず、図１を参照しつつ、本実施形態のカメラシステム１００の構造を説明する。図１に示すように、カメラシステム１００は、２眼カメラユニットシステム２０と、２眼カメラ制御部３０から構成されている。また２眼カメラユニットシステム２０は、一対の カメラユニット２１とスライド機構部２６からなり、カメラズーム駆動制御２４やスライド駆動制御２５により、一対のカメラユニット２１のズームレンズ焦点距離とカメラ間隔を制御できるように構成されている。カメラユニット２０は、ズームレンズ２２、イメージャ２３からなり、その他必要なメカ筐体により、適正な位置制御ができるようになっている。一方、２眼カメラ制御部３０は、モニターユニット３１、カメラコントローラ３５、カメラ間隔駆動制御３６、カメラ画像処理３７、メモリ３８、記録媒体３９などから構成されている。モニターユニット３１は、主にディスプレイ３２、駆動コントローラ３３、インターフェース３４からなっており、この部分は一体的に作り込まれている。

図２は、スライド機構部２６を説明する図である。図２（a）、（b）はカメラユニットの間隔Ｄc＝Xminとしたときのカメラ上部からみた図と、背後からみた図となる。図２（c）、（d）はカメラユニットの間隔Ｄc＝Xmaxとしたときのカメラ上部からみた図と、背後からみた図となる。スライド機構部２６は２つのボールネジにより構成され、不図示のモータにより位置制御ができるようになっている。

図３は、本発明実施例１のモニターユニット31を説明する図であ る。モニターユニット３１にはカメラユニット２１より取得された画像を表示するディスプレイ３２と駆動コントローラ３３が配置され、駆動コントローラ３３Aのボタンを水平方向にスライドさせると、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を変化させることができる。また駆動コントローラ３３Bのボタンを上下方向にスライドさせると、カメラズームｆ［mm］を変化させることができる。その他、モニタユニット３１では、録画開始−終了ボタンや駆動コントローラ３３のモードを連動−独立に切り替える選択ボタンが配置されている。

図４は、モニターユニット31内のモードを説明する図であ る。図３で説明したモード切り替えに対する設定画面であり、事前に条件設定ができるようになっている。モードは連動駆動と独立駆動があり、連動駆動は、駆動コントローラ３３Aと３３Bとが２つのカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］に対し、２つのズームレンズ焦点距離ｆ（＝ｆ１＝ｆ２）［mm］としたとき、
ｆ［mm］＝a *Ｄｃ［m］+ｂ （a、ｂ：定数） （１）
の関係で連動させるモードとなる。

３D画像を取得するときは、人の左右の眼と同等の画像を取得するため、基本的にほぼ同一の光学特性、センサ特性とすることが一般的である。そうすることによって、2つの光学系の制御コントロールをほぼ同一のパラメータで行うことができるため、カメラシステム構成がより簡素となる。

またズームレンズ２２は、モータによりズーム位置を変動させることができるパワーズーム構成をしており、カメラズーム駆動制御２４から２つのカメラそれぞれにコマンド転送することにより、所定の焦点距離に制御することが可能となっている。
ここでは、カメラ間隔の最小設定値Xmin＝0.1ｍのとき、カメラズーム（焦点距離）ｆ［mm］の最小設定値24mmで、カメラ間隔の最大設定値Xmax＝1ｍのとき、カメラズーム（焦点距離）ｆの最大設定値96mmと設定している。つまり図3において、駆動コントローラ３３Aが一番左のときはカメラ間隔が0.1mでレンズ焦点距離が24ｍｍ、一番右のときは カメラ間隔が1mでレンズ焦点距離が96ｍｍとなることを意味する。また駆動コントローラ３３Aが真ん中のときは上の1次式で連動して、カメラ間隔が0.5mでレンズ焦点距離が48ｍｍとなり、駆動コントローラ３３A、３３Bのどちらかをスライドさせるともう片方の駆動コントローラ３３がスライドする。

一方独立駆動では、それぞれの駆動コントローラ３３A、３３Bは独立に駆動し、その最大、最小設定値を図4のモード条件設定で可動範囲を設定することができる。
前述の式の定数：a、ｂは、それぞれa＝80、ｂ＝16となり、

ｆ［mm］＝ 80* Ｄｃ［m］ + 16 （２）
の関係により、連動されるようになっている。

改めてズームレンズ２２A、Bの焦点距離ｆ［mm］とカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を連動させるフローについて説明する。
１）カメラ間隔とカメラ焦点距離との連動の関係を設定する。（図4）
２）モードを連動駆動に設定する。（図３）
３）Preview動作時は、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、イメージャ２３A、２３Bを駆動し、得られた画像をカメラ画像処理３７により、諸々の画像処理演算を行う。
４）得られた画像のうちLive View表示する画像をメモリ３８を介して、ディスプレイ３２に転送し、モニターユニット３１で画像確認ができるようにする。録画ボタンが押された場合は、カメラ画像処理３７により記録用画像を生成し、メモリ３８を介して、記録媒体３９にデータ格納する。
５）駆動コントローラ３３Aまたは３３Bのどちらかのスライダーで任意にスライドする。例えば、カメラ間隔0.1ｍ→1ｍに徐々にスライドさせる。そうすることで、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、カメラズームレンズ駆動制御３４により焦点距離ｆを変更する。このとき駆動コントローラ３３のスライド位置に応じて１）の設定で決めた（２）式の関係で変更される。
６）同時に、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラ間隔駆動制御３６を介して、スライド駆動制御２５により、駆動コントローラ３３のスライド位置に応じて１）の設定で決めたカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］に変更する。
図５は、モニターユニット31内の駆動コントローラ33と画像との関係を説明する図であ り、図５（a）、（b）、（c）は駆動コントローラ３３の連動駆動時の最小、中間、最大での取得画像イメージを示すものである。

１）〜６）で述べたように、駆動コントローラ３３Aまたは３３Bのどちらかのスライダーをスライドすることによって、もう片方のスライダーは自動的にスライドし、結果的にカメラユニットの間隔Ｄcとカメラ焦点距離ｆが連動して任意にスライドする。

図６（a）、（b）、（c）は、駆動コントローラ３３の連動駆動時の最小、中間、最大でのカメラユニット２１のカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］とズームレンズ焦点距離ｆとの関係を示した図である。

図７は、記録媒体に記録される画像イメージ図を説明する図であり、図７（a）、（b）、（c）は、図５（a）、（b）、（c）、図６（a）、（b）、（c）で示した駆動コントローラ３３の３状態、光学系の３状態における記録媒体３９に記録される立体画像に必要な左右画像をペアにした画像イメージを示すものである。（ここでは静止画として提示）

記録された画像を不図示の3次元テレビや３D映画システムまたは、３Dゴーグルを利用することにより、立体視画像を鑑賞することが可能となる。

ここで、人の眼の光学系について考察する。
図８は、人の眼の構成を説明する図である。人の眼の間隔は約60ｍｍで焦点距離は、35mm換算で一般に焦点距離12mmの超広角レンズの絞り値Fno1.8に相当すると言われている。絞り値Fnoについては、明るさに対して人の眼も瞳孔を開けたり閉めたりして、調整しており、一般のカメラと同じような制御が行われている。
図８と同様の構成をデジタルカメラで構成したことを想定した場合、仮に人がウルトラマンのように巨大化したことを想定する。

図９は、人が巨大化したことを仮定した際の眼の構成をデジタルカメラ構成に置き換えた場合の図である。図９（a）人の大きさでの光学系の様子をしめしたものであり、LensL、RとSensorL、Rとで構成されている。このとき人が巨大化すると図９（b）のようにそれぞれの構成酵素が比例的に大きくなることになる。図９（b）では光学系が比例して拡大されているが、図９（a）で35mm換算で焦点距離12mmレンズであるものは、図９（b）でも35mm換算で焦点距離12mmレンズのままであり、得られる画像の違いは、主に左右の画像の視差だけとなる。

以上のことを踏まえると、人が巨大化したことを仮定した際の眼の構成をデジタルカメラ構成に置き換えた構成は図１０でも実現することが可能だと言える。
図１０は、人が巨大化した際に図９と倍率的に等価となるカメラ構成を説明する図である。
ここで巨人の気持ちになって考えると、体の小さな人であれば近くのものを細かく見えて、遠くのものは小さく見えても仕方がないと感じるが、巨人であれば、近くのものではなく、体の大きさに対応した遠くのものを細かく確認して見極めたいはずである。そこで巨人になった暁に要望したい光学系を想定した。

図１１は、人が巨大化した際に倍率を上げる構成を説明する図である。
このような構成にすると倍率が高くなるため、遠くのものも視認性が高まり遠近感が人とは異なり少し遠いものも近いものと感じられて、巨人に見合った遠近感が得られるはずである。つまり、巨人の眼は、人とそのまま比例拡大させた光学系ではなく、巨大化した視差に連動して、ある程度倍率を上げることがより視認性がよい構成となるはずである。ただし、あまりにも倍率を上げ過ぎると人の眼が持っている広角性を失うことになるため、倍率と広角性のバランスを考慮して、そのバランス設定を選択できるといい。
以上のような観点を基に、本実施例では巨人の眼を疑似的に体感できるカメラシステムを具現化する構成を提案するものとなっている。

図１２は、本発明実施例２の全体システム構成図である。
本実施例２において、本実施例１との違いは、スライド機構部２６がドローン４０に一体的に構成されている点である。本発明の特徴であるカメラ間隔駆動制御３６は、本実施例２においてはドローンコントローラ６０と連携して制御していく構成となる。

以上のような構成を取ることにより、実施例１では地上固定型を想定していたものが空中を含めて画像を取得することが可能となり、いろんな条件での３次元画像を取得することが可能となる。

図１３は、本発明実施例２の２眼カメラユニットシステム５０の高さｈ［m］とカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］の関係を示す図である。例えば、最初図１４（a）のような状態であったものが、図１３（ｂ）の状態にカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］と高さｈ［m］とが連動して変化した画像を観察すると、人の目線に近いものが徐々に巨人になっていく疑似体験を提供することが可能となる。このような画像を取得することによって、あたかもウルトラマンが変身するときに見るであろう画像を疑似的に体験することができる。

図１４は、ドローンコントローラ６０とモニターユニット３１の構成図である。図１４（a）は、ディスプレイタイプのモニタユニット３１と連結された構成を示すもので、ドローンコントローラ６０は、ジョイスティックタイプで左右の指で操縦することができるようになっており、ドローンの高さ、方向を変化させることができる。。通常は２眼カメラユニットシステム５０を操縦するが、駆動コントローラ７０はディスプレイ上の駆動コントローラ３３と無線にて連動しており、２眼カメラユニットシステム５０の操縦だけでなく、カメラ間隔、レンズズームなども同時に変更できるようにしている。図１４（ｂ）はゴーグルタイプのモニタユニットであるゴーグルユニット７０を示している。この場合は、図１４（a）で示したモニターユニット３１と同様の表示がゴーグルユニット７０内に表示されるが、表示される画像は、左右それぞれ異なる画像を表示し、３次元画像として認識しながら、操縦することが可能となる。

図１５は高さｈ［m］連動モードに対する設定画面であり、事前に条件設定ができるようになっている。図４で述べたカメラズームとカメラ間隔の連動と同様に、カメラの高さｈが連動できるように設定することができる。カメラ高さｈはドローンの操縦によって操縦者が任意に変更できるため、図１５で示したカメラ高さ20ｍ-100ｍの間は、カメラズームとカメラ間隔が連動する。

カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］と焦点距離ｆ［mm］の式の定数：a、ｂは、実施例１同様にそれぞれa＝80、ｂ＝16となり、
ｆ［mm］＝ 80* Ｄｃ［m］ + 16［mm］ （３）
の関係により、連動されるようになっている。
一方、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］と高さｈの式の定数：c、dは、それぞれc＝0.005、d＝0となり、
Ｄｃ［m］＝ 0.005 * ｈ［m］ （４）
の関係により、連動されるようになっている。
（３）、（４）式より、
ｆ［mm］＝ 0.4 * ｈ［m］+ 16 （５）
以上、ｈ［m］に連動されてＤｃ［m］とｆ［mm］の両方が設定される。

20ｍ以下の高さ、200ｍ以上の高さでは、カメラズームとカメラ間隔がそれぞれ最小と最大に固定される。この場合、ドローン操作に連動して２眼カメラユニットの光学構成を自動的に設定することができ、人の眼が巨大化、縮小化されたような疑似画像を取得することが可能となる。

ズームレンズ２２A、Bの焦点距離ｆ［mm］とカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、及び高さｈ［m］を連動させるフローについて説明する。
１）カメラ間隔とカメラ焦点距離との連動の関係を設定する。（図１５）
２）モードを連動駆動に設定する。（図１４）
３）Preview動作時は、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、イメージャ２３A、２３Bを駆動し、得られた画像をカメラ画像処理３７により、諸々の画像処理演算を行う。
４）得られた画像のうちLive View表示する画像をメモリ３８を介して、ディスプレイ３２に転送し、モニターユニット３１で画像確認ができるようにする。録画ボタンが押された場合は、カメラ画像処理３７により記録用画像を生成し、メモリ３８を介して、記録媒体３９にデータ格納する。
５）操縦者の操縦によって、任意にドローンカメラ高さｈ［m］が変更される。
６）２眼カメラユニットシステム５０の高さｈ［m］は、ドローン４０に搭載されているカメラ高さ検出系27である不図示の超音波距離センサにより、それぞれ地面からの正確な高さｈ［m］を検出する。
７）検出されたカメラ高さｈ［m］の情報はモニターユニット３１のインターフェース３４に伝達する。伝達された検出されたカメラ高さｈ［m］は、（４）式の連動関係のカメラ距離Ｄｃ［m］を維持するようにカメラ間隔駆動制御３６を動作させる。
８）同時に、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、カメラズームレンズ駆動制御２４により、カメラ距離Ｄｃ［m］（カメラ高さｈ［m］）に連動した（３）、（５）式の焦点距離ｆに変更する。

以上のシーケンスを行うことにより、カメラ高さｈ［m］、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、焦点距離ｆ［mm］それぞれが連動して、動作させることができる。

図１６は、本発明実施例３の全体システム構成図であ る。
本実施例２において、本実施例１との違いは、スライド機構部部２６の代わりにカメラユニット２１をそれぞれ独立するドローン９０により構成されている点である。ドローン９０A、Bは、それぞれカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］だけでなく、姿勢制御、角度制御などさまざまな物理量を制御する必要があるが、それらを含めて、ドローンコントローラ６０により、自動制御できるようになっている。本発明の特徴であるカメラ間隔駆動制御３６は、本実施例２においてはドローンコントローラ６０と連携して制御していく構成となる。

図１７は、本発明実施例２の２眼カメラユニットシステム５０のイメージ図である。図で示すようにドローン４０Aと４０Bとの姿勢ずれは画像ずれになってしまうために、それらのずれ量をキャンセルするように自動制御されるように構成されている。
以上のような構成を取ることにより、実施例２同様空中を含めて画像を取得することが可能となり、いろんな条件での３次元画像を取得することが可能となる。
ドローンコントローラ６０とモニターユニット３１の構成図や高さｈ［m］連動モードに対する設定画面は、実施例２と同様の構成を取る。

図１８は、本発明実施例３の２眼カメラユニットシステム５０の高さhとカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］をの関係を示す図である。例えば、最初図１８（a）のような状態であったものが、図１８（ｂ）の状態にカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］と高さｈ［m］とが連動して変化した画像を観察すると、人の目線に近いものが徐々に巨人になっていく疑似体験を提供することが可能となる。このような画像を取得することによって、あたかもウルトラマンが変身するときに見るであろう画像を疑似的に体験することができる。

図１９は高さｈ連動モードに対する設定画面であり、事前に条件設定ができるようになっている。図４で述べたカメラズームとカメラ間隔の連動と同様に、カメラの高さｈが連動できるように設定することができる。カメラ高さｈはドローンの操縦によって操縦者が任意に変更できるため、図１９で示したカメラ高さ2ｍ-100ｍの間は、カメラズームとカメラ間隔が連動する。

カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］と焦点距離ｆ［mm］の式の定数：a、ｂは、それぞれa＝100、ｂ＝14となり、
ｆ［mm］＝ 100* Ｄｃ［m］ + 14 （６）
の関係により、連動されるようになっている。
一方、カメラユニットの間隔Ｄcと高さｈ［m］の式の定数：c、dは、それぞれc＝0.05、d＝0となり、
Ｄｃ［m］＝ 0.005 * ｈ［m］ （７）
の関係により、連動されるようになっている。
（６）、（７）式より、
ｆ［mm］＝ 0.5* ｈ［m］+ 14 （８）

2ｍ以下の高さ、200ｍ以上の高さでは、カメラズームとカメラ間隔がそれぞれ最小と最大に固定される。この場合、ドローン操作に連動して２眼カメラユニットの光学構成を自動的に設定することができ、人の眼が巨大化、縮小化されたような疑似画像を取得することが可能となる。

ズームレンズ２２A、Bの焦点距離ｆ［mm］とカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、及び高さｈを連動させるフローについて説明する。
１）カメラ間隔とカメラ焦点距離との連動の関係を設定する。（図１９）
２）モードを連動駆動に設定する。（図１４）
３）Preview動作時は、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、イメージャ２３A、２３Bを駆動し、得られた画像をカメラ画像処理３７により、諸々の画像処理演算を行う。
４）得られた画像のうちLive View表示する画像をメモリ３８を介して、ディスプレイ３２に転送し、モニターユニット３１で画像確認ができるようにする。録画ボタンが押された場合は、カメラ画像処理３７により記録用画像を生成し、メモリ３８を介して、記録媒体３９にデータ格納する。
５）操縦者の操縦によって、任意にドローンカメラ高さｈが変更される。
６）２眼カメラユニットシステム５０の高さhは、ドローン４０A、４０Bに搭載されているカメラ高さ検出系27である不図示の超音波距離センサにより、それぞれ地面からの高さｈA、ｈBを検出する。
７）検出されたカメラ高さｈ［m］の情報はモニターユニット３１のインターフェース３４に伝達する。
８）一方ドローン４０Bは、ドローン間隔姿勢制御４５によりドローン４０A、４０Bに搭載されている不図示のジャイロセンサによりカメラの角度ずれを検知し、図１７のカメラ軸ずれ角度θx、θy、θz[deg]がゼロになるように自動制御される。
９）更に、不図示の超音波距離センサにより、ドローン間のカメラ距離Ｄｃ［m］も検出する。
１０）検出されたカメラ高さｈ［m］の情報に対して、（７）式の連動関係のカメラ距離Dcを維持するようにインターフェース３４、カメラ間隔駆動制御３６を介して、ドローン間隔姿勢制御４５により制御される。
８）同時に、モニターユニット３１のインターフェース３４から、カメラコントローラ３５を介して、カメラズームレンズ駆動制御２４により、カメラ距離Ｄｃ［m］（カメラ高さｈ［m］）に連動した（６）、（８）式の焦点距離ｆに変更する。

以上のシーケンスを行うことにより、カメラ高さｈ［m］、カメラユニットの間隔Ｄｃ［m］、焦点距離ｆ［mm］それぞれが連動して、動作させることができる。

実施例２、３では、カメラ高さｈやカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］の検出の精度確保のために超音波センサで検出する例を示したが、レーザー距離計でもよく、また今後はGPSでも検出高精度化が図れるため、角度検出に使用するGPS検出系のみでカメラユニットの間隔Ｄｃ［m］を検出してもよい。その他、高さ検出、カメラ間隔検出は、ここで提示していない検出系を採用してもいい。

以上のような実施例のカメラシステムを用いることにより、図２０で示すようなウルトラマン目線を疑似体験できる画像を取得することが可能となり、エンターテイメント性のあるカメラシステムを提供することができる。

実施例２、３では、ドローン構成で高さ連動をする構成を説明したが、実施例１に高さ駆動機構を設ければ同様の機能を実現することができる。
また本実施例では、巨人になる過程を想定して記述してきたが、ズームレンズ、カメラ間隔の連動性を異なるパターンにしてもまた違った疑似感覚を提供することが可能となる。そのような例も、本発明に含まれる。

２０、５０ ２眼カメラシステム
２１ カメラユニット
２２ ズームレンズ
２３ イメージャ
２４ カメラズーム駆動制御
２５ スライド駆動制御
２６ スライド機構部
２７ カメラ高さ検出系
３０ ２眼カメラ制御部
３１ モニターユニット
３２ ディスプレイ
３３、７０ 駆動コントローラ
３４ インターフェース
３５ カメラコントローラ
３６ カメラ間隔駆動制御
３７ カメラ画像処理
３８ メモリ
３９ 記録媒体
４０、９０ ドローン
４５ ドローン間隔姿勢制御
６０ ドローンコントローラ
８０ ゴーグルユニット
１００、２００、３００ カメラシステム
５００ 地面

Claims (6)

1. ２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）を有するカメラシステムであって、
   前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）は、それぞれズームレンズ（２２Ａ、２２Ｂ）を含む光学系を有し、
   前記カメラシステムは、前記２つのカメラユニットの間隔Ｄｃを変動させるための手段を有し、前記２つのカメラユニットの間隔Ｄｃは、前記２つのカメラユニットのレンズ表面の光軸部分間の距離を意味し、
   前記２つのカメラユニットのそれぞれのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）を、前記２つのカメラユニットの間隔（Ｄｃ［ｍ］））に連動するように前記２つのカメラユニットの光学系を制御するための制御手段を有し、
   前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）が位置する高さ（ｈ［m］）に連動して、前記２つのカメラユニットの間隔（Ｄｃ［m］）を変動させる制御手段を有することを特徴とするカメラシステムであって、
   前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）は、それぞれ同一特性ズームレンズ（２２Ａ、２２Ｂ）、およびセンササイズが等しく、センサ画素数が同一のセンサ（２３Ａ、２３Ｂ）を有し、
   前記制御手段は、前記２つのカメラユニットの間隔（Ｄｃ［m］）に対し、前記それぞれの２つのズームレンズ焦点距離（ｆ１、ｆ２）が同じ値（ｆ［mm］）であり、
   ｆ［mm］＝ a * Ｄｃ［m］ + ｂ［mm］ （a、ｂ：定数） 式（Ｉ）
   の関係を保つように前記カメラユニットの光学系を制御し
   （式（Ｉ）において、ｆは、6以上1200以下であり、ａは、10以上200以下であり、ｂは0以上600以下である。）、
   前記制御手段は、前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）が位置する高さ（ｈ［m］）、前記２つのカメラユニットの間隔（Ｄｃ［m］）に対し、
   Ｄｃ［m］＝ c * ｈ［m］+ d［m］ （c、d：定数） 式（ＩＩ）
   ｆ［mm］＝ i * ｈ［m］+ ｊ［mm］ （i 、ｊ：定数） 式（ＩＩＩ）
   （i ＝a * c 、ｊ＝a * ｄ+ｂ）
   （式（ＩＩ）において、Ｄｃは、0以上100以下であり、ｃは、0.01以上5以下であり、ｄは0以上100以下である。）
   の関係を保つように制御するカメラシステム。
2. 請求項１に記載のカメラシステムであって、
   さらに、定数ａ及び、ｂを設定可能な第１のコントローラ３３を有するカメラシステム。
3. 請求項１又は２に記載のカメラシステムにおいて、
   （１）定数c及びd、及び（２）i及びｊのいずれか又は両方を設定可能な第２のコントローラ７０を有するカメラシステム。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のカメラシステムにおいて、
   前記２つのカメラユニットの間隔（Ｄｃ［m］）が設定可能な第３のコントローラ３３、７０を有するカメラシステム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のカメラシステムであって、
   前記カメラシステムは、１つの飛行体（４０）をさらに有し、
   前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）は、前記１つの飛行体（４０）に取り付けられたものである、カメラシステム。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のカメラシステムであって、
   前記カメラシステムは、２つの飛行体（９０Ａ、９０Ｂ）をさらに有し、
   前記２つのカメラユニット（２１Ａ、２１Ｂ）は、それぞれ２つの飛行体（９０Ａ、９０Ｂ）のいずれかに取り付けられたものである、カメラシステム。
   

Images