JPH06276552A - 立体画像撮影装置および画像提示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影対象物体との距離が近い場合の眼の疲労
を軽減し，かつ，撮影対象物体との距離が遠い場合の提
示画像の奥行き感の減少を低減させる。 【構成】 ２台のカメラからなるステレオカメラ１０１
と，カメラ前方の撮影対象物体までの距離を測定する撮
影物体測距手段１０２と，撮影物体測距手段１０２の測
定信号に基づいて，撮影対象物体との距離が近い場合，
ステレオカメラ１０１の２台のカメラの間隔が小さくな
るように制御し，撮影対象物体との距離が遠い場合，ス
テレオカメラ１０１の２台のカメラの間隔が大きくなる
ように制御するカメラ間隔制御手段１０３と，ステレオ
カメラ１０１で撮影した画像信号を外部装置へ出力する
立体画像信号出力手段１０４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，立体画像撮影装置およ
び画像提示装置に関し，特に，ヘッドマウントディスプ
レイと組み合わせて使用される立体画像撮影装置および
画像提示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体画像を提示する画像提示装置
として，例えば，図１８に示すような装置がある。この
装置は，大別して立体画像を撮影する立体画像撮影装置
１８０１と，頭部搭載型のステレオ表示装置であるヘッ
ドマウントディスプレイ（以下，ＨＭＤと記載する）１
８０２とから構成される。

【０００３】立体画像撮影装置１８０１は，ステレオカ
メラ台１８０３に平行に配置・固定された２台のカメラ
１８０４ａ，１８０４ｂと，ステレオカメラ台１８０３
をＨＭＤ１８０２の動きに従って回転させるカメラ姿勢
制御装置１８０５とから構成される。

【０００４】また，ＨＭＤ１８０２は，立体画像撮影装
置１８０１の２台のカメラ１８０４ａ，１８０４ｂで撮
影された両眼用の画像をそれぞれ表示するテレビ１８０
６ａ，１８０６ｂと，テレビ１８０６ａ，１８０６ｂに
表示された画像を利用者の両眼にそれぞれ表示するため
のミラー１８０７ａ，１８０７ｂ，および１８０８ａ，
１８０８ｂと，テレビ１８０６ａ，１８０６ｂに表示さ
れた画像を適当な距離に投影するためのレンズ１８０９
ａ，１８０９ｂと，利用者の頭部の姿勢を計測する姿勢
計測用センサ１８１０とから構成される。

【０００５】以上の構成において，その動作を説明す
る。ＨＭＤ１８０２を頭部に搭載した利用者が頭部を動
かすと，姿勢計測用センサ１８１０によって頭部の姿勢
が計測され，計測信号がカメラ姿勢制御装置１８０５に
出力される。カメラ姿勢制御装置１８０５は，利用者の
頭部の姿勢に従ってステレオカメラ台１８０３を回転さ
せ，２台のカメラ１８０４ａ，１８０４ｂを用いて，撮
影対象物体を撮影する。カメラ１８０４ａで撮影された
映像は，テレビ１８０６ａに表示され，ミラー１８０７
ａ，レンズ１８０９ａ，およびミラー１８０８ａを介し
て利用者の右眼に投影される。一方，カメラ１８０４ｂ
で撮影された映像は，テレビ１８０６ｂに表示され，ミ
ラー１８０７ｂ，レンズ１８０９ｂ，およびミラー１８
０８ｂを介して利用者の左眼に投影される。

【０００６】このとき，カメラ１８０４ａとカメラ１８
０４ｂがステレオカメラ台１８０３上に一定の距離を隔
てて配置されているので，カメラ１８０４ａで撮影した
映像とカメラ１８０４ｂで撮影した映像は，撮影位置の
違いにより若干異なった映像となっている。この異なる
映像が右眼と左眼に投影されることにより，利用者は両
眼視差によって提示画像を立体的に認識することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
画像提示装置によれば，ステレオカメラ台上に配置され
た２台のカメラの間隔が常に固定されているため，撮影
対象物体との距離が近くなると，輻輳角と水晶体調節作
用との矛盾が生じて眼の疲労が多くなり，長時間使用で
きないという問題点があった。具体的には，テレビ上に
映像が投影される位置が固定であるので水晶体調節作用
は固定であるにもかかわらず，撮影対象物体間での距離
が近くなるため，輻輳角が大きくなることにより，眼の
疲労が多くなる。

【０００８】また，ステレオカメラ台上に配置された２
台のカメラの間隔が常に固定されているため，撮影対象
物体との距離が遠い場合には両眼に対応する画像の差異
が小さくなり，両眼視差による提示画像の奥行き感（即
ち，立体感）が減少するという問題点もあった。

【０００９】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，撮影対象物体との距離が近い場合の眼の疲労を軽減
し，かつ，撮影対象物体との距離が遠い場合の提示画像
の奥行き感の減少を低減させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，図１のクレーム対応図に示すように，２
台のカメラからなるステレオカメラ１０１と，カメラ前
方の撮影対象物体までの距離を測定する撮影物体測距手
段１０２と，撮影物体測距手段１０２の測定信号に基づ
いて，撮影対象物体との距離が近い場合，ステレオカメ
ラ１０１の２台のカメラの間隔が小さくなるように制御
し，撮影対象物体との距離が遠い場合，ステレオカメラ
１０１の２台のカメラの間隔が大きくなるように制御す
るカメラ間隔制御手段１０３と，ステレオカメラ１０１
で撮影した画像信号を外部装置へ出力する立体画像信号
出力手段１０４とを備えた立体画像撮影装置を提供する
ものである。

【００１１】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，図２のクレーム対応図に示すように，２台のカメラ
からなるステレオカメラ２０１と，カメラ前方の撮影対
象物体までの距離を測定する撮影物体測距手段２０２
と，撮影物体測距手段２０２の測定信号に基づいて，撮
影対象物体との距離が近い場合，ステレオカメラ２０１
の２台のカメラの間隔が小さくなるように制御し，撮影
対象物体との距離が遠い場合，ステレオカメラ２０１の
２台のカメラの間隔が大きくなるように制御するカメラ
間隔制御手段２０３と，ステレオカメラ２０１で撮影し
た画像を表示する頭部搭載型のステレオ画像表示手段２
０４とを備えた画像提示装置を提供するものである。

【００１２】

【作用】撮影対象物体とステレオカメラ（即ち，利用
者）との距離に応じて両眼に対応する提示画像の撮影に
おける間隔（２台のカメラの間隔）を変化させることに
より，撮影対象物体との距離が近い場合にはカメラ間隔
を小さくして輻輳角を小さくし，撮影対象物体との距離
が遠い場合にはカメラ間隔を大きくして両眼視差を大き
くする。

【００１３】

【実施例】以下，本発明の立体画像撮影装置および画像
提示装置について，〔実施例１〕，〔実施例２〕の順に
図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】〔実施例１〕図３は，実施例１の立体画像
撮影装置３０１の構成図を示し，２台のカメラからなる
ステレオカメラ３０２と，カメラ前方の撮影対象物体ま
での距離を測定する距離測定装置３０３と，距離測定装
置３０３の測定距離に基づいて，ステレオカメラ３０２
の２台のカメラの間隔を制御するカメラ間隔制御装置３
０４と，ステレオカメラ３０２で撮影した立体画像信号
を外部装置へ出力するインターフェース装置３０５と，
ステレオカメラ３０２で撮影した映像を表示する撮像画
像表示装置３０６とから構成される。なお，実施例１で
は，インターフェース装置３０５を介して出力した立体
画像信号を，図示の如く，外部装置である立体画像録画
装置３０７で記録する構成である。

【００１５】立体画像録画装置３０７は，立体画像撮影
装置３０１から２チャンネルの画像信号を入力して，左
画像信号および右画像信号に分配して出力するインター
フェース装置３０８と，左画像信号および右画像信号を
入力してビデオテープに記録するビデオテープ記録装置
３０９とから構成される。この装置は，２チャンネルの
画像信号を同期して録画することが可能な画像信号用記
録装置であり，実施例１では，１本のビデオテープに２
画面分の画像信号を記録する。これは音声のステレオテ
ープレコーダと同様に２つの信号を別々に記録すれば良
い。また，ビデオテープ記録装置３０９に代えて，１チ
ャンネルの画像信号を記憶する２台のビデオテープ記録
装置を配置し，２台のビデオテープ記録装置に同期信号
を混合した２つの画像信号を記録し，再生時にはその同
期信号で２台の再生タイミングを調整しながら２つの画
像信号を再生するようにしても良い。

【００１６】図４は，立体画像撮影装置３０１および立
体画像録画装置３０７の外観図を示す。立体画像撮影装
置３０１は双眼鏡のような外観を呈しており，図におい
て，前方にステレオカメラ３０２の左用カメラ３０２Ｌ
および右用カメラ３０２Ｒが配置され，後方に撮像画像
表示装置３０６の左眼用表示部３０６Ｌおよび右眼用表
示部３０６Ｒが配置されている。

【００１７】図５は，カメラ間隔制御装置３０４の構成
図を示す。ステレオカメラ３０２の左用カメラ３０２Ｌ
および右用カメラ３０２Ｒは，ステレオカメラ台５０１
に平行に，かつ，スライド可能に取付けられている。左
用カメラ３０２Ｌは，左用スライド装置５０２Ｌによっ
てステレオカメラ台５０１上で左右に移動する。同様に
右用カメラ３０２Ｒは，右用スライド装置５０２Ｒによ
ってステレオカメラ台５０１上で左右に移動する。な
お，このスライド装置は，取り付けられた物体を外部か
らの信号によって平行移動させるリニアモータを使用し
ても良い。

【００１８】カメラ間隔制御用コントローラ５０３は，
距離測定装置３０３で測定した距離に基づいて，左用ス
ライド装置５０２Ｌおよび右用スライド装置５０２Ｒを
制御する。カメラ間隔制御用コントローラ５０３は，例
えば，マイクロコンピュータを使った制御装置で実現し
ても良い。

【００１９】距離測定装置３０３は，ステレオカメラ３
０２と同じ方向を向くように左用カメラ３０２Ｌおよび
右用カメラ３０２Ｒの間に設置されている。距離測定装
置３０３は，前述したように前方の撮影対象物体までの
距離を測定するためのセンサであり，例えば，超音波を
発し，前方の物体からの反射波を受信してその時間によ
り距離を測定するタイプのものを使用することができ
る。また，カメラで取り込んだ像のボケを最少にする点
を見つけ，その光学系の計算から距離を求めるタイプの
もの等が利用できる。また，画像撮影用のカメラの焦点
調節機構を利用しても良い。

【００２０】図６（ａ），（ｂ）は，撮像画像表示装置
３０６の構成図を示す。撮像画像表示装置３０６は，ス
テレオカメラ３０２で現在撮影しているステレオ画像を
確認するための装置であり，２台の小型液晶表示パネル
６０１Ｒ，６０１Ｌと，提示画像を適当な位置に投影す
るための凸レンズ６０２Ｒ，６０２Ｌとを備えている。
ここで，２台の小型液晶表示パネル６０１Ｒ，６０１Ｌ
の中心間の距離は，利用者に見やすいように日本人男性
の両眼の平均距離である６５ｍｍに設定されている。こ
の中心間の距離は，小型液晶表示パネル６０１Ｒ，６０
１Ｌを横方向へ移動させるスライド機構を設けて利用者
の眼間距離に合わせるようにすると良い。また，小型液
晶表示パネルに代えて小型ブラウン管を使用したビュー
ファインダでも良い。

【００２１】前述した凸レンズ６０２Ｒ，６０２Ｌは，
画像の提示位置が遠い場合に人間の距離間隔のうち水晶
体の調節作用の影響が小さくなることを利用して，水晶
体の調節作用の影響が小さい状態で利用者が提示画像を
より立体的に認識できるように，画像の提示位置を１ｍ
程度の位置に投影するためのものである。本実施例で
は，撮影している立体画像確認のために利用者が分かり
やすように立体画像を提示する構成としているが，単に
撮影画像の確認のみの目的には左右どちらかの画像を単
眼で観察できるような構成としても良い。

【００２２】以上の構成において，その動作を説明す
る。立体画像撮影装置３０１を用いて物体を撮影するた
めにステレオカメラ３０２を撮影対象物体に向けると，
距離測定装置３０３が動作してカメラ前方の撮影対象物
体までの距離を測定し，カメラ間隔制御用コントローラ
５０３へ測定距離を出力する。

【００２３】カメラ間隔制御用コントローラ５０３は，
距離測定装置３０３の測定距離に基づいて，左用スライ
ド装置５０２Ｌおよび右用スライド装置５０２Ｒを制御
して，２台のカメラ３０２Ｌ，３０２Ｒの間隔を調節す
る。例えば，図７に示すような方法で２台のカメラ３０
２Ｌ，３０２Ｒの間隔を制御する。すなわち，２台のカ
メラ３０２Ｌ，３０２Ｒの間隔を，機械構造で制限され
る最少距離Ｄ１，利用者の眼間距離Ｄ２，機械構造で制
限される最大距離Ｄ３とすると，撮影対象物体までの距
離が，利用者が装着しているＨＭＤ等のステレオ表示装
置で眼の疲労が少なく，また奥行き感が十分で観測でき
る距離にある場合（例えば，図７のＬ２からＬ３の範囲
の場合）ならカメラ間距離をＤ２とする。

【００２４】また，上記のＬ２からＬ３の範囲から外
れ，小さい場合には，水晶体調節作用と輻輳角の矛盾が
大きくなり，眼の疲労が大きくなるので，測定距離に応
じてカメラ間隔が小さくなるように左用スライド装置５
０２Ｌおよび右用スライド装置５０２Ｒを制御する。一
方，上記のＬ２からＬ３の範囲から外れ，大きい場合に
は，両眼に対応する画像の差異が小さくなり，両眼視差
による提示画像の奥行き感が減少するので，測定距離に
応じてカメラ間隔が大きくなるように左用スライド装置
５０２Ｌおよび右用スライド装置５０２Ｒを制御する。

【００２５】具体的な例として，Ｄ２を日本人男性の平
均眼間距離の６５ｍｍとし，Ｄ１を４０ｍｍ，Ｄ３を２
５０ｍｍとする。ステレオ表示装置で仮想画像の投影距
離を１０００ｍｍとすると，撮影対象物体までの距離が
５００ｍｍ以下では見にくくなるため，Ｌ２を５００ｍ
ｍとして，Ｌ１を２００ｍｍとする。また，撮影対象物
体が２００００ｍｍ以上離れた場合に遠近感を強調する
ためにＬ３を２００００ｍｍとし，Ｌ４を５０００ｍｍ
とする。

【００２６】上記のようにカメラ間隔制御装置３０４の
制御によって，ステレオカメラ３０２の２台のカメラ３
０２Ｌ，３０２Ｒの間隔が距離測定装置３０３の測定距
離に基づいた適当なカメラ間隔に設定される。ステレオ
カメラ３０２で撮影した立体画像信号は，インターフェ
ース装置３０５および撮像画像表示装置３０６に送られ
る。立体画像録画装置３０７のインターフェース装置３
０８は，立体画像撮影装置３０１から２チャンネルの立
体画像信号を入力して，左画像信号および右画像信号に
分配して，ビデオテープ記録装置３０９へ出力する。ビ
デオテープ記録装置３０９は，左画像信号および右画像
信号を入力してビデオテープに記録する。このように記
録された立体画像信号を再生し，例えば，ＨＭＤ等のス
レテオ表示装置に表示した提示画像を利用者が見た場
合，従来と比較して，撮影対象物体との距離が近くても
眼の疲労が少なく，また撮影対象物体との距離が遠くて
も提示画像の奥行き感が強調されている。

【００２７】一方，撮像画像表示装置３０６に送られた
立体画像信号は，２台の小型液晶表示パネル６０１Ｒ，
６０１Ｌ，および凸レンズ６０２Ｒ，６０２Ｌを介し
て，投影される。この場合の提示画像も，従来と比較し
て，撮影対象物体との距離が近くても眼の疲労が少な
く，また撮影対象物体との距離が遠くても提示画像の奥
行き感が強調されている。

【００２８】〔実施例２〕図８は，実施例２の画像提示
装置の構成図を示す。この装置は，大別して立体画像を
撮影する立体画像撮影装置８０１と，頭部搭載型のステ
レオ表示装置であるヘッドマウントディスプレイ（以
下，ＨＭＤと記載する）８０２とから構成される。

【００２９】立体画像撮影装置８０１は，２台のカメラ
からなるステレオカメラ８０４と，カメラ前方の撮影対
象物体までの距離を測定する距離測定装置８０５と，距
離測定装置８０５の測定距離に基づいて，ステレオカメ
ラ８０４の２台のカメラの間隔を制御するカメラ間隔制
御装置８０６と，ステレオカメラ８０４をＨＭＤ８０２
の動きに従って回転させるカメラ姿勢制御装置８０３と
から構成される。

【００３０】また，ＨＭＤ８０２は，ステレオカメラ８
０４で撮影した画像を表示する頭部搭載型のステレオ表
示装置８０７と，利用者の頭部の姿勢を計測する姿勢検
出装置８０８とから構成される。

【００３１】図９は，図８に示す各部を車両に搭載した
例を示し，立体画像撮影装置８０１で車両の後方を撮影
し，車両内の運転席或いは助手席に座る人が頭部に搭載
しているＨＭＤ８０２に後方の映像を立体画像として提
示することにより，利用者が後ろを振り向くことなく，
後方を確認できるようにしたものである。このとき，姿
勢検出装置８０８およびカメラ姿勢制御装置８０３によ
って，利用者の頭部の姿勢に連動して，ステレオカメラ
８０４が回転する。

【００３２】図１０は，カメラ間隔制御装置８０６の構
成図を示す。ステレオカメラ８０４の左用カメラ８０４
Ｌおよび右用カメラ８０４Ｒは，ステレオカメラ台１０
０１に平行に，かつ，スライド可能に取付けられてい
る。左用カメラ８０４Ｌは，左用スライド装置１００２
Ｌによってステレオカメラ台１００１上で左右に移動す
る。同様に右用カメラ８０４Ｒは，右用スライド装置１
００２Ｒによってステレオカメラ台１００１上で左右に
移動する。なお，このスライド装置は，取り付けられた
物体を外部からの信号によって平行移動させるリニアモ
ータを使用しても良い。

【００３３】カメラ間隔制御用コントローラ１００３
は，距離測定装置８０５で測定した距離に基づいて，左
用スライド装置１００２Ｌおよび右用スライド装置１０
０２Ｒを制御する。カメラ間隔制御用コントローラ１０
０３は，例えば，マイクロコンピュータを使った制御装
置で実現しても良い。

【００３４】距離測定装置８０５は，ステレオカメラ８
０４と同じ方向を向くように左用カメラ８０４Ｌおよび
右用カメラ８０４Ｒの間に設置されている。距離測定装
置８０５は，前述したように前方の撮影対象物体までの
距離を測定するためのセンサであり，例えば，超音波を
発し，前方の物体からの反射波を受信してその時間によ
り距離を測定するタイプのものを使用することができ
る。また，カメラで取り込んだ像のボケを最少にする点
を見つけ，その光学系の計算から距離を求めるタイプの
もの等が利用できる。また，画像撮影用のカメラの焦点
調節機構を利用しても良い。

【００３５】図１１は，ＨＭＤ８０２の外観図を示し，
図示の如く，ステレオ表示装置８０７上に利用者の頭部
の姿勢を計測する姿勢計測用センサ８０８ａが配置され
ている。また，ステレオ表示装置８０７は，立体画像撮
影装置８０１の２台のカメラで撮影された両眼用の画像
をそれぞれ表示するテレビ１１０１ａ，１１０１ｂと，
テレビ１１０１ａ，１１０１ｂに表示された画像を利用
者の両眼にそれぞれ表示するためのミラー１１０２ａ，
１１０２ｂ，および１１０３ａ，１１０３ｂと，テレビ
１１０１ａ，１１０１ｂに表示された画像を適当な距離
に投影するためのレンズ１１０４ａ，１１０４ｂとから
構成される。

【００３６】図１２（ａ）はステレオ表示装置８０７の
上面図，図１２（ｂ）は側面図である。ここでは右眼用
の構成に基づいて説明するが，ステレオ表示装置８０７
は左右対象の構成となっているため左眼用も同様であ
る。テレビ１１０１ａのテレビ画像は，矢印Ｂに示す方
向に映される。テレビ画像はミラー１１０２ａによって
矢印Ｄの方向に反射される。さらに，レンズ１１０４ａ
を通り，ミラー１１０３ａによって矢印Ｃの方向に反射
されて，利用者の眼に届く。なお，利用者は図中の矢印
Ａの方向から画像が眼に届いたものと認識する。

【００３７】図１３は，ステレオ表示装置８０７の光学
系の配置関係を示す説明図である。ここで，眼球からレ
ンズ１１０４ａまでの距離をＫ，レンズ１１０４ａから
テレビ１１０１ａまでの距離をＡｍ，テレビ画像上の物
体の大きさをＬ_dis ，レンズ１１０４ａの焦点距離をＦ
ｍとし，また，ステレオカメラ８０４から撮影対象物体
までの距離をＤ_obj ，その撮影対象物体の大きさをＬ
_obj ，眼球から仮想投影面までの距離をＤ_vir ，仮想投
影面上での撮影対象物体の投影画像の大きさをＬ _vir と
すると，次式の関係が成り立つ。

【００３８】〔数１〕 Ａｍ＝Ｌ_dis ×（Ｄ_vir −Ｋ）／Ｌ_vir Ｆｍ＝Ａｍ×（Ｄ_vir −Ｋ）／（（Ｄ_vir −Ｋ）−Ａｍ） これらから，所望の光学系を設計すれば良い。例えば，
Ａｍ＝２５０ｍｍ，Ｋ＝１００ｍｍ，Ｄ_vir ＝２０００
ｍｍとすれば，Ｆｍ＝２８７．８８ｍｍなる凸レンズを
用いれば良い。

【００３９】このような構成で，右眼左眼それぞれに映
像を提示することにより，３次元の映像を認識できる。
一般にＤ_vir ＝１０００ｍｍにすると自然な奥行き感が
得られることが知られている。

【００４０】実施例２では，ミラー１１０３ａの後ろに
接眼レンズ１１０４ａを配置する構成を示したが，例え
ば，図１４に示すように，眼球位置からすぐに接眼・凸
レンズ１１０４ａを設ける構成でも良い。なお，このと
きは，ミラー１１０３ａは不必要になり，ミラー１１０
２ａは直接テレビ１１０１ａに対向する位置に配置され
る。

【００４１】図１５は，利用者の頭部の姿勢を計測する
姿勢検出装置８０８，およびその信号に基づいて立体画
像撮影装置８０１を制御するカメラ姿勢制御装置８０３
の構成を示す説明図である。カメラ姿勢制御装置８０３
は，立体画像撮影装置８０１の撮影方向を制御する装置
であり，ステレオ表示装置８０７で利用者が向いた方向
（即ち，利用者が見ようとする方向）を，姿勢計測用セ
ンサ（磁気センサ）８０８ａおよび磁気ソース８０８ｂ
からなる姿勢検出装置８０８で検出し，この検出信号に
従って制御する。姿勢計測用センサ８０８ａおよび磁気
ソース８０８ｂからなる姿勢検出装置８０８としては，
例えば，ＰＯＬＨＥＭＵＳ社製の３ＳＰＡＣＥを使用す
ることができる。この装置は，直交コイルによる磁気ソ
ースに交流を加えることで発生した磁界中で直交コイル
でできた磁気センサに誘起された電流の量から磁気ソー
スに対する磁気センサの方向を求めることにより頭部の
回転角度を検出する装置である。また，姿勢検出装置８
０８として，ロータリーエンコーダを用い，ステレオ表
示装置８０２をリンク構造を使用して吊り下げ，各関節
角の角度を前記ロータリーエンコーダで計測する構成と
しても良い。これによって水平方向の回転角度を得るこ
とができる。

【００４２】次に，カメラ姿勢制御装置８０３は，回転
角度に対応した出力信号に基づいて，利用者の頭部の動
きに合わせてステレオカメラ８０４を回転させる。図１
６はカメラ姿勢制御装置８０３の制御方法を示し，先
ず，姿勢信号入力部８０３ａで回転角度を取り込み，マ
イコン８０３ｂにおいて，この入力値（回転角度）に対
応するスッテプモータのパルス数を演算し，ドライバー
８０３ｃへ出力する。ドライバー８０３ｃは，入力した
パルス数に従ってステップモータ等を利用した回転ステ
ージ８０３ｄを回転させる。

【００４３】上記の回転制御によって，利用者が右を向
けば，ステレオカメラ８０４の方向が右方向に向くよう
に動かして，利用者の頭部の動きに合わせて後方の景色
の撮影を制御することができる。ここで，回転（即ち，
左右）かつ１自由度の頭部検出カメラ回転ステージで説
明したが，更に，人間の頭の動きに合わせるために上下
・前後等を加えた３自由度のように自由度を増やしても
構成できることは明らかである。

【００４４】以上の構成において，その動作を説明す
る。ＨＭＤ８０２を頭部に搭載した利用者が頭部を動か
すと，利用者の頭部の姿勢に連動して，姿勢検出装置８
０８およびカメラ姿勢制御装置８０３がステレオカメラ
８０４を回転させ，撮影対象物の方向へステレオカメラ
８０４を向ける。このとき，距離測定装置８０５は，カ
メラ前方の撮影対象物体までの距離を測定し，カメラ間
隔制御用コントローラ１００３へ測定距離を出力する。

【００４５】カメラ間隔制御用コントローラ１００３
は，距離測定装置８０５の測定距離に基づいて，図１０
に示す左用スライド装置１００２Ｌおよび右用スライド
装置１００２Ｒを制御して，２台のカメラ８０４Ｌ，８
０４Ｒの間隔を調節する。このとき，カメラ間隔制御用
コントローラ１００３は，例えば，図１７に示すような
方法で２台のカメラ８０４Ｌ，８０４Ｒの間隔を制御す
る。すなわち，２台のカメラ８０４Ｌ，８０４Ｒの間隔
を，機械構造で制限される最少距離Ｄ１，利用者の眼間
距離Ｄ２，機械構造で制限される最大距離Ｄ３とする
と，撮影対象物体までの距離が，利用者が装着している
ＨＭＤ８０２で眼の疲労が少なく，また奥行き感が十分
で観測できる距離にある場合（例えば，図１７のＬ２か
らＬ３の範囲の場合）ならカメラ間距離をＤ２とする。

【００４６】また，上記のＬ２からＬ３の範囲から外
れ，小さい場合には，水晶体調節作用と輻輳角の矛盾が
大きくなり，眼の疲労が大きくなるので，測定距離に応
じてカメラ間隔が小さくなるように左用スライド装置１
００２Ｌおよび右用スライド装置１００２Ｒを制御す
る。一方，上記のＬ２からＬ３の範囲から外れ，大きい
場合には，両眼に対応する画像の差異が小さくなり，両
眼視差による提示画像の奥行き感が減少するので，測定
距離に応じてカメラ間隔が大きくなるように左用スライ
ド装置１００２Ｌおよび右用スライド装置１００２Ｒを
制御する。

【００４７】具体的な例として，Ｄ２を日本人男性の平
均眼間距離の６５ｍｍとし，Ｄ１を４０ｍｍ，Ｄ３を２
５０ｍｍとする。ステレオ表示装置で仮想画像の投影距
離を１０００ｍｍとすると，撮影対象物体までの距離が
５００ｍｍ以下では見にくくなるため，Ｌ２を５００ｍ
ｍとして，Ｌ１を２００ｍｍとする。また，撮影対象物
体が２００００ｍｍ以上離れた場合に遠近感を強調する
ためにＬ３を２００００ｍｍとし，Ｌ４を５０００ｍｍ
とする。

【００４８】上記のようにカメラ間隔制御装置８０６の
制御によって，ステレオカメラ８０４の２台のカメラ８
０４Ｌ，８０４Ｒの間隔が距離測定装置８０５の測定距
離に基づいた適当なカメラ間隔に設定される。ステレオ
カメラ８０４で撮影した立体画像信号は，ステレオ表示
装置８０７に送られる。このスレテオ表示装置８０７に
表示された提示画像を利用者が見た場合，従来と比較し
て，撮影対象物体との距離が近くても眼の疲労が少な
く，また撮影対象物体との距離が遠くても提示画像の奥
行き感が強調されている。

【００４９】前述したように実施例２では，撮影対象物
体の距離が近い場合にはカメラ間隔を狭くして輻輳角を
小さくすることで水晶体調節作用との矛盾を小さくし，
撮影対象物体の距離が近い場合にはカメラ間隔を大きく
することで遠近感を強調するので，撮影対象物体との距
離が近くても眼の疲労が少なく，また撮影対象物体との
距離が遠くても提示画像の奥行き感を強調することがで
きる。

【００５０】また，ＨＭＤ８０２を装着した利用者の頭
部の姿勢に連動して，姿勢検出装置８０８およびカメラ
姿勢制御装置８０３がステレオカメラ８０４を回転さ
せ，撮影対象物の方向へステレオカメラ８０４を向ける
ので，後ろを振り向くことなく後方視界を確認すること
ができ，車両の操作性を向上させることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
撮影対象物体との距離が近い場合にはカメラ間隔を小さ
くして輻輳角を小さくし，撮影対象物体との距離が遠い
場合にはカメラ間隔を大きくして両眼視差を大きくする
ため，撮影対象物体との距離が近い場合の眼の疲労を軽
減し，かつ，撮影対象物体との距離が遠い場合の提示画
像の奥行き感の減少を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体画像撮影装置のクレーム対応図で
ある。

【図２】本発明の画像提示装置のクレーム対応図であ
る。

【図３】実施例１の立体画像撮影装置の構成図である。

【図４】立体画像撮影装置および立体画像録画装置の外
観図である。

【図５】カメラ間隔制御装置の構成図である。

【図６】撮像画像表示装置の構成図である。

【図７】実施例１におけるカメラ間隔制御方法例を示す
説明図である。

【図８】実施例２の画像提示装置の構成図である。

【図９】実施例２の画像提示装置を車両に搭載した例を
示す説明図である。

【図１０】カメラ間隔制御装置の構成図である。

【図１１】ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）の外
観図である。

【図１２】同図（ａ）はステレオ表示装置の上面図，同
図（ｂ）は側面図である。

【図１３】ステレオ表示装置の光学系の配置関係を示す
説明図である。

【図１４】光学系の他の配置方法を示す説明図である。

【図１５】姿勢計測用センサおよびカメラ姿勢制御装置
の構成を示す説明図である。

【図１６】カメラ姿勢制御装置の制御方法を示す説明図
である。

【図１７】実施例２におけるカメラ間隔制御方法例を示
す説明図である。

【図１８】従来の画像提示装置の構成図である。

【符号の説明】

１０１ ステレオカメラ １０２ 撮影物体測距手段 １０３ カメラ間隔制御手段 １０４ 立体画像信号出力手段 ２０１ ステレオカメラ ２０２ 撮影物体測距手段 ２０３ カメラ間隔制御手段 ２０４ ステレオ画像表示手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台のカメラからなるステレオカメラ
   と，カメラ前方の撮影対象物体までの距離を測定する撮
   影物体測距手段と，前記撮影物体測距手段の測定信号に
   基づいて，撮影対象物体との距離が近い場合，前記ステ
   レオカメラの２台のカメラの間隔が小さくなるように制
   御し，撮影対象物体との距離が遠い場合，前記ステレオ
   カメラの２台のカメラの間隔が大きくなるように制御す
   るカメラ間隔制御手段と，前記ステレオカメラで撮影し
   た画像信号を外部装置へ出力する立体画像信号出力手段
   とを備えたことを特徴とする立体画像撮影装置。
2. 【請求項２】 ２台のカメラからなるステレオカメラ
   と，カメラ前方の撮影対象物体までの距離を測定する撮
   影物体測距手段と，前記撮影物体測距手段の測定信号に
   基づいて，撮影対象物体との距離が近い場合，前記ステ
   レオカメラの２台のカメラの間隔が小さくなるように制
   御し，撮影対象物体との距離が遠い場合，前記ステレオ
   カメラの２台のカメラの間隔が大きくなるように制御す
   るカメラ間隔制御手段と，前記ステレオカメラで撮影し
   た画像を表示する頭部搭載型のステレオ画像表示手段と
   を備えたことを特徴とする画像提示装置。