JPH1023467A

JPH1023467A - 立体映像装置

Info

Publication number: JPH1023467A
Application number: JP8174835A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tamura; 尉田村; Shinichi Miyagawa; 信一宮川; Kumiko Suzuki; 久美子鈴木
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】適正な輻輳角、カメラ間隔を選定し、オペレー
タに立体感を損わない立体画像を得ることにある。【解決手段】２台のＴＶカメラ35,36 の視線方向の輻輳
角を制御する機構を有し、且つ２台のＴＶカメラ35,36
と位置関係が明確な位置に設置されたアーム位置検出器
を持つアームを備えた立体映像装置において、アーム４
のエンドエフェクタ接触ポイントの位置を算出する手段
と、アーム４のエンドエフェクタ接触ポイントを対象物
10に合せて該対象物10の位置を検出する手段と、対象物
10と２台のＴＶカメラまでの対象物距離を計算する手段
24を有し、対象物距離に適する輻輳角を合せる手段で輻
輳角を合せ、対象物距離と輻輳角の関係を決め、対象物
距離と輻輳角の関係づけの測定作業を２回以上行い、対
象物距離と輻輳角の関係を関数として表して輻輳角度を
決定する手段25とを備えて輻輳角モータを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＴＶカメラを用いた
立体映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２台のＴＶカメラを用いた立体映
像装置において、２台のＴＶカメラの視線方向の輻輳角
を制御するにはオペレータが手動で輻輳角を駆動し、立
体感が最もよく表される位置に合わせるようにしてい
た。

【０００３】また、オペレータがいちいち輻輳角を合わ
せることが繁雑な場合には、ＴＶカメラから対象物まで
の焦点距離に対応して輻輳角を調整し、最も立体感がよ
くわかる輻輳角にしている。この場合、焦点距離はレン
ズの持つ測距機能、若しくは測距センサにより対象物ま
での距離を計算若しくは検出した距離データを使用して
いる。

【０００４】ところで、ＴＶカメラの持つ測距機能とし
て、レンズで捉らえた映像をカメラ内で分析し、コント
ラストをもとに映像のピントを合すオートフォーカス機
能がある。

【０００５】このオートフォーカス機能を使用すると、
画面上の映像のピントは合うがレンズの画角、ズーム比
によっては焦点距離が実際のものと異なる場合が生じて
しまう。要するに、画面のピントがあっても測距データ
としては使用できない場合がある。

【０００６】また、測距センサを使用した場合には、測
距エリアに対象物がない場合や、測距できないコントラ
ストを発生している場合には焦点距離が特定できず、焦
点距離をもとに対象物距離を特定できない等の問題があ
る。

【０００７】さらに、ＴＶカメラを雲台等に搭載した場
合、映像情報を得ることと対象物距離を確定し、対象物
の座標を決定することは別のことになる。即ち、映像情
報の中から対象物を特定する手段が必要になり、特定で
きても映像のコントラストによっては距離が確定できな
い場合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の立体
映像装置では、輻輳角の制御に用いる焦点距離データが
実際の焦点距離と異なる場合、対象物距離が決定できな
いため適正な輻輳角に制御できなかったり、カメラ間隔
の制御に用いる焦点距離データが実際の焦点距離と異な
る場合には、対象物距離が決定できないため、適正なカ
メラ間隔に制御できないという問題があった。

【０００９】さらに、適正な輻輳角に２台のＴＶカメラ
が合わない場合には、立体画の立体感が十分に得られな
いばかりでなく、オペレータの疲労感が増す恐れもあ
る。一方、ＴＶカメラが姿勢、位置が可変できない場合
に可変後に対象物距離が変わってしまうという問題があ
った。

【００１０】さらに、走行可能な車両に搭載した場合に
は対象物位置が特定できないため、対象物位置が必要で
あり、カメラ、レンズの持つ測距機能では測距できない
対象物や環境がある場合に適正な輻輳角、カメラ間隔が
得られないという課題があった。

【００１１】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、レンズやＴＶカメラのオートフォーカス機能
を有効に活用し、適正な輻輳角、カメラ間隔を選定し、
オペレータに立体感を損わない立体画像を得ることがで
きる立体画像装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、次のような手段により立体画像装置を構成
するものである。請求項１に対応する発明は、２台のＴ
Ｖカメラとこれら２台のＴＶカメラの視線方向の輻輳角
を制御する機構を有し、且つ前記２台のＴＶカメラと位
置関係が明確な位置に設置された位置検出器を持つアー
ムを備えた立体映像装置において、前記位置検出器から
の信号により前記アームのエンドエフェクタ接触ポイン
トの位置を算出する位置算出手段と、この位置算出手段
で求められた位置信号から前記アームのエンドエフェク
タ接触ポイントを対象物に合せたときの該対象物の位置
を検出する対象物位置検出手段と、この対象物位置検出
手段により検出された対象物と２台のＴＶカメラまでの
対象物距離を計算する計算手段と、この計算手段で求め
られた対象物距離に適する輻輳角を合せて対象物距離と
輻輳角との関係づけの測定作業を２回以上行い、且つ対
象物距離と輻輳角の関係を関数として表し、この関数か
ら輻輳角度を決定する輻輳角度決定手段と、この輻輳角
度決定手段で決定された輻輳角に基づいて前記ＴＶカメ
ラの輻輳角モータを制御する手段とを備える。

【００１３】従って、請求項１に対応する発明の立体画
像装置にあっては、アームのエンドエフェクタ接触ポイ
ントで対象物に接触するとアームをホールドし、設定ス
イッチからの指示信号で対象物位置を計算すると共に、
対象物距離を計算し、オペレータにより適切な輻輳角に
合せて対象物距離と輻輳角の関係を最低２点測定してお
くことにより、作業者は一度、対象物に合せ、その位置
に合う輻輳角に制御する。これによりレンズやＴＶカメ
ラのもつオートフォーカス機能を有効に活用できるの
で、画像としては鮮明な画像が提供でき、且つ輻輳角を
適切に選定することにより、オペレータにとって見易い
立体画像を得ることが可能となる。

【００１４】請求項２に対応する発明は、２台のＴＶカ
メラとこれら２台のＴＶカメラの視線方向の輻輳角を制
御する機構を有し、且つ前記２台のＴＶカメラと位置関
係が明確な位置に設置された位置検出器を持つアームを
備えた立体映像装置において、前記位置検出器からの信
号により前記アームのエンドエフェクタ接触ポイントの
位置を算出する位置算出手段と、この位置算出手段で求
められた位置信号から前記アームのエンドエフェクタ接
触ポイントを対象物に合せたときの該対象物の位置を検
出する対象物位置検出手段と、この対象物位置検出手段
により検出された対象物と２台のＴＶカメラまでの対象
物距離を計算する計算手段と、この計算手段で求められ
た対象物距離に適するカメラ間隔を合せて対象物距離と
カメラ間隔との関係づけの測定作業を２回以上行い、且
つ対象物距離とカメラ間隔の関係を関数として表し、こ
の関数からカメラ間隔を決定するカメラ間隔決定手段
と、このカメラ間隔決定手段で決定されたカメラ間隔に
基づいて前記ＴＶカメラ駆動モータを制御する手段とを
備える。

【００１５】従って、請求項２に対応する発明の立体画
像装置にあっては、アームのエンドエフェクタ接触ポイ
ントで対象物に接触するとアームをホールドし、設定ス
イッチからの指示信号で対象物位置を計算すると共に、
対象物距離を計算し、オペレータにより適切なカメラ間
隔に合せて対象物距離とカメラ間隔の関係を最低２点測
定しておくことにより、作業者は一度、対象物に合せ、
その位置に合うカメラ間隔に制御する。これによりレン
ズやＴＶカメラのもつオートフォーカス機能を有効に活
用できるので、画像としては鮮明な画像が提供でき、且
つカメラ間隔を適切に選定することにより、オペレータ
にとって見易い立体画像を得ることが可能となる。

【００１６】請求項３に対応する発明は、２台のＴＶカ
メラとこれら２台のＴＶカメラの視線方向の輻輳角を制
御する機構と、前記２台のＴＶカメラ間隔を制御する機
構と、前記２台のＴＶカメラと位置関係が明確な位置に
設置された位置検出器を持つアームを備えた立体映像装
置において、前記位置検出器からの信号により前記アー
ムのエンドエフェクタ接触ポイントの位置を算出する位
置算出手段と、この位置算出手段で求められた位置信号
から前記アームのエンドエフェクタ接触ポイントを対象
物に合せたときの該対象物の位置を検出する対象物位置
検出手段と、この対象物位置検出手段により検出された
対象物と２台のＴＶカメラまでの対象物距離を計算する
計算手段と、この計算手段で求められた対象物距離に適
する輻輳角を合せると共に、対象物距離に適するカメラ
間隔を合せて対象物距離と輻輳角との関係づけと対象物
距離とカメラ間隔との関係づけの測定作業を２回以上行
い、且つ対象物距離と輻輳角の関係を関数として表すと
共に対象物距離とカメラ間隔の関係を関数として表し、
この関数から輻輳角とカメラ間隔とを決定する輻輳角及
びカメラ間隔決定手段と、この輻輳角及びカメラ間隔決
定手段で決定された輻輳角及びカメラ間隔に基づいて前
記ＴＶカメラの輻輳角モータを制御すると共に、ＴＶカ
メラ駆動モータを制御する手段とを備える。

【００１７】従って、請求項３に対応する発明の立体画
像装置にあっては、アームのエンドエフェクタ接触ポイ
ントで対象物に接触するとアームをホールドし、設定ス
イッチからの指示信号で対象物位置を計算すると共に、
対象物距離を計算し、オペレータにより適切な輻輳角と
カメラ間隔に合せて対象物距離と輻輳角の関係と対象物
距離とカメラ間隔の関係を各々最低２点測定しておくこ
とにより、作業者は一度、対象物に合せ、その位置に合
う輻輳角とカメラ間隔に制御する。これによりレンズや
ＴＶカメラのもつオートフォーカス機能を有効に活用で
きるので、画像としては鮮明な画像が提供でき、且つ輻
輳角とカメラ間隔を適切に選定することにより、オペレ
ータにとって見易い立体画像を得ることが可能となる。

【００１８】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、２台のＴＶカメラは姿勢、位置を
可変する機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセ
ンサを備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物
までの距離をとらえた後にＴＶカメラの視線方向が前記
雲台、トラバースを駆動することにより可変された場合
にも、対象物距離を計算する手段を有し、オペレータに
見易い立体映像を提供する輻輳角を制御する。

【００１９】請求項５に対応する発明は、請求項２に対
応する発明において、２台のＴＶカメラは姿勢、位置を
可変する機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセ
ンサを備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物
までの距離をとらえた後にＴＶカメラの視線方向が前記
雲台、トラバースのを駆動により可変されたときの対象
物距離を求め、この対象物距離をもとにオペレータに見
易い立体映像を提供するカメラ間隔を制御する。

【００２０】請求項６に対応する発明は、請求項３に対
応する発明において、２台のＴＶカメラは姿勢、位置を
可変する機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセ
ンサを備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物
までの距離をとらえた後にＴＶカメラの視線方向が前記
雲台、トラバースのを駆動により可変されたときの対象
物距離を求め、この対象物距離をもとにオペレータに見
易い立体映像を提供する輻輳角及びカメラ間隔を制御す
る。

【００２１】従って、上記請求項４乃至６に対応する発
明の立体画像装置にあっては、カメラの姿勢、位置が変
化し、画面の中での見たい対象物がずれた場合でも輻輳
角、カメラ間隔は雲台、トラバース位置姿勢情報から対
象物距離を計算し、常に対象物に適した輻輳角、カメラ
間隔に維持することにより、オペレータにとって見易い
立体画像を得ることができる。

【００２２】請求項７に対応する発明は、請求項１乃至
６のいずれかの項に対応する発明において、対象物との
位置関係が不特定な車両に搭載する。従って、請求項７
に対応する発明の立体画像装置にあっては、予め対象物
距離と輻輳角、カメラ間隔の関係をつけておけば、移動
可能な車両に搭載し、対象物との距離が不定の場合には
対象物距離を測定することにより、オペレータにとって
見易い立体画像を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による立体映像装置の
第１の実施の形態を示す構成図である。図１に示すよう
に、ベース１上に支柱２を介して支持台３が垂直に取付
けられ、この支持台３の上部には２台のテレビカメラ、
即ち左ＴＶカメラ３６と右ＴＶカメラ３５が取付けら
れ、支柱２には内部に図示しない駆動機構により駆動さ
れるアーム４が取付けられている。これら２台のＴＶカ
メラ３５，３６及びアーム４は基本構成であり、ここで
は説明の都合上立体ＴＶカメラは２台のＴＶカメラ３
５，３６で構成されたものを指し、ＴＶカメラはカメラ
とレンズから構成されるものとする。

【００２４】上記左ＴＶカメラ３６はカメラ５ｂとレン
ズ６ｂから構成され、支持台３に固定され、右ＴＶカメ
ラ３５はカメラ５ａとレンズ６ａから構成され、輻輳角
動作方向７に回転するための輻輳角駆動雲台８を介して
支持台３に固定される。

【００２５】また、アーム４は先端部にハンド９を有す
る多関節構成のもので、多自由度としての機能を持たせ
てある。この場合、上記支持台３の寸法は予め特定され
たものを用いているため、ＴＶカメラ３５，３６との位
置関係は決められる。

【００２６】さらに、ＴＶカメラ３５，３６のカメラ信
号２２は、立体映像制御装置１６に入力され、この立体
映像制御装置１６により立体映像信号２３を生成して立
体モニタ１７に入力される。従って、オペレータ１８は
立体メガネ１９を通して立体モニタ１７の映像を観測す
ることができる。

【００２７】なお、立体モニタ１７は立体メガネ１９を
かけて立体映像を観測するものに限定されるものではな
い。一方、輻輳角駆動雲台８には輻輳角１１を検出する
ための輻輳角度検出センサ２９が設けられ、この輻輳角
度検出センサ２９により検出された後述する輻輳角度検
出信号は、制御に必要な情報２０としてコントローラ１
５に入力される。

【００２８】このコントローラ１５は設定スイッチ２７
からの指示により、対象物までの距離を計算する距離計
算部２４、この距離計算部２４により求められた対象物
までの距離をもとに輻輳角度を決定する輻輳角度決定部
２５及びこの輻輳角度決定部２５で決定された輻輳角度
に応じて輻輳角度駆動雲台８のモータを駆動するモータ
駆動部２６とから構成される。

【００２９】次に上記のように構成された立体映像装置
の作用を説明する。いま、ＴＶカメラ３５，３６により
撮像されたカメラ信号２２が立体映像制御装置１６に入
力されると、この立体映像制御装置１６では立体映像信
号を生成し、立体モニタ１７に映像が表示される。

【００３０】この映像系統は、図２に示すように右ＴＶ
カメラ３５は右カメラ５ａと右レンズ６ａとから構成さ
れており、右カメラ信号２２ａが右ＣＣＵ（Camera Con
trolUnit ）３７ａに入力されるとこの右ＣＣＵ３７ａ
により右映像信号３９ａに変換され、スキャンコンバー
タ３８に入力される。同様に左ＴＶカメラ３６は左カメ
ラ５ｂと左レンズ６ｂとから構成されており、左カメラ
信号２２ｂが左ＣＣＵ３７ｂに入力されるとこの左ＣＣ
Ｕ３７ｂにより左映像信号３９ｂに変換され、スキャン
コンバータ３８に入力される。このスキャンコンバータ
３８では、立体映像信号４０を生成して立体モニタ１７
に入力することにより、立体モニタ１７に立体映像が表
示される。

【００３１】一方、図１において、コントローラ１５に
輻輳角度検出センサ２９により検出された輻輳角度検出
信号が制御に必要な情報２０として入力されると共に、
図示しない位置検出器により検出されたアーム４の位置
検出信号も同様に制御に必要な情報２０として入力され
る。

【００３２】次にアーム４を駆動し、対象物１０の焦点
１２にハンド９を接触すると、アーム４がホールドされ
る。この時点で、図示しない輻輳角駆動雲台駆動支持器
で輻輳角駆動雲台８を駆動し、オペレータの見易い輻輳
角１１に設定し、設定スイッチ２７により設定が終わっ
たことをコントローラ１５に入力すると、対象物距離１
３を計算するアルゴリズムが稼働する。

【００３３】まず、対象物距離１３は距離計算部２４に
て対象物１０までの距離計算により求められ、次に輻輳
角度決定部２５で輻輳角度を決定し、輻輳角モータ駆動
部２６で輻輳角制御モータの駆動を指示する。コントロ
ーラ１５は輻輳角制御モータ駆動信号２１を出力し、輻
輳角駆動雲台８を適切な輻輳角１１が得られる位置に駆
動する。

【００３４】前記対象物距離１３は図ではレンズ位置１
３Ｌから対象物位置１３Ｍまでの距離として表現してあ
る。右レンズ５ａの焦点距離１４ａ、左レンズ５ｂの焦
点距離１４ｂは対象物距離１３に近似される。

【００３５】この場合、対象物距離１３は、基準を決め
ればどの位置からでもよい。従って、レンズ位置１３Ｌ
に限定されるものではない。図３は立体映像装置の制御
系のブロック図を示すものである。

【００３６】図３において、アーム位置センサ２８はア
ームの各軸に設置されていても、いなくても良いが、何
ずれにしてもアームの姿勢が計算できるセンサであり、
アーム位置信号５５が距離計算部２４に入力されると、
この距離計算部２４により対象物までの距離が計算さ
れ、設定スイッチ２７により設定されると適正輻輳角度
計算部２５によりティーチングデータ５４をもとに適正
輻輳角度計算を行い、輻輳角目標算出部３０にて輻輳角
目標値３４を生成し、現在の輻輳角度信号３２を輻輳角
度検出センサ２９から減算点３３に導き、輻輳角目標値
３４を目標値として減算処理し、その出力を輻輳角制御
モータ駆動信号２１として輻輳角モータ３１を駆動す
る。

【００３７】ここで、図４により上記対象物距離１３の
算出方法について説明する。基準座標（Σφ）から左右
のＴＶカメラ３５，３６の位置及びアーム１軸（θ₁ ）
の位置は確定されているものとして説明する。アーム４
を操作してエンドエフェクタ接触ポイント４５を対象物
１０の焦点１２に接触させてアーム姿勢を保持する。ア
ーム姿勢が保持された後、アーム位置センサからエンド
エフェクタ接触ポイント４５の位置を計算する。この場
合、図４に示すようにレンズポイント４４とエンドエフ
ェクタ接触ポイント４５（焦点９）までの対象物距離１
３が計算できる。

【００３８】即ち、アーム４の各軸（１軸（θ₁ ）４
６、２軸（θ₂ ）４７、３軸（θ₃ ）４８、４軸（θ
₄ ）４９、５軸（θ₅ ）５０、６軸（θ₆ ）５１）に位
置センサを設けたものであれば、基準座標（Σφ）から
エンドエフェクタ接触ポイント４５（焦点９）の位置は
１軸（θ₁ ）から見た２軸（θ₂ ）の位置を求め、次に
２軸（θ₂ ）からみた３軸（θ₃ ）の位置を求め、順次
加算していけばよい。

【００３９】ここで、図５により対象物距離１３と輻輳
角１１について１回のティーチングフローにより説明す
る。図５において、ステップ３０１にてアーム４を操作
し、エンドエフェクタ接触ポイント４５（図４に示す）
を対象物１０（すなわち焦点９）に接触させることによ
りアーム４をホールドし、輻輳角１１を前記オペレータ
１８に合せる。

【００４０】ステップ３０２にて設定スイッチ２７を押
して計測を指令する。ステップ３０３で対象物位置をア
ーム４のアーム位置センサ２８の信号を基に計算する。
ステップ３０４にて対象物距離１３を計算する。ステッ
プ３０５にて輻輳角度信号３２を読込み、ステップ３０
６にて輻輳角度信号３２をメモリに保存する。

【００４１】かかる作業を少くとも１回以上行い、対象
物距離と輻輳角との関係式を生成する。なお、アームを
駆動する方法は、各軸を個別に操作してもよく、ジョイ
ステック操作で駆動しても良く、マスタブレーブ方式で
駆動してもよい等その方法を限定するものではない。

【００４２】図６は輻輳角１１と対象物距離１０との関
係を示すものであり、図５のフローにより測定したデー
タを基に比例直線５３を生成しておけばよい。この場
合、比例直線５３の生成方法は限定されるものでなく、
また輻輳角１１と対象物距離１３の関係も比例直線に限
定されるものではない。

【００４３】次に図７により２台のＴＶカメラ３５，３
６と輻輳角１１の関係について説明する。右ＴＶカメラ
３５ａの焦点距離１４ａと左ＴＶカメラ３６の焦点距離
１４ｅの交点を焦点１２ａとし、対象物距離を１３ａと
する。同様に右ＴＶカメラ３５ｂの焦点距離１４ｂと左
ＴＶカメラ３６の焦点距離１４ｄの交点を焦点１２ｂと
し、右ＴＶカメラ３５ｃの焦点距離１４ｃと左ＴＶカメ
ラ３６の焦点距離１４ｆとの交点を焦点１２ｃとし、対
象物距離を１３ｃとする。

【００４４】それぞれの位置での対象物１０と対象物距
離１３が右ＴＶカメラの焦点距離が合うようにするに
は、右ＴＶカメラで輻輳角１１を対象物距離１３ａの場
合には輻輳角１１ｃに、輻輳角動作方向７の回転で可変
している。従って、対象物１０を最も見易い焦点に合せ
るためには対象物距離１３が変ってくることになる。

【００４５】次に対象物距離１３が固定された場合の対
象物１０に対して輻輳角１１を可変した場合、即ち輻輳
角動作方向７の方向に回転させた場合の映像の見え方に
ついて図８により説明する。

【００４６】図８（ａ１）において、対象物１０を左カ
メラ３６の視線５７ａと右カメラ３５ａの視線５６ａと
の交点に位置ずけて焦点を合せた場合である。図８（ａ
２）でモニタ画面での対象物１０の映像４２が重なって
映し出されている。一般には焦点を合せた位置の対象物
１０の映像が左右共に重ね合せた場合が最も立体として
見易いとされている。

【００４７】図８（ｂ１）では対象物１０よりカメラに
近い方に左ＴＶカメラ３６の左カメラ視線５７ｂと右カ
メラ視線５６ｂの交点が生じる。この場合、図８（ｂ
２）に示すようにモニタ４１ｂに対象物の映像４２Ｒ，
４２Ｌが映し出される。

【００４８】オペレータの左右の目４３Ｌ，４３Ｒから
モニタ画面４１ｂを見ると対象物１０は画面より奥まっ
て見えることになる。逆に図８（ｃ１）では対象物１０
よりカメラから遠い方に左ＴＶカメラ３６の左カメラ視
線５７ｃと右カメラ視線５６ｃの交点が生じる。この場
合、図８（Ｃ２）に示すようにモニタ画面４１ｃに対象
物の映像４２Ｌ，４２Ｒが映し出される。オペレータの
左右の目４３Ｌ，４３Ｒからモニタ画面４１ｃを見ると
対象物１０は画面より飛出して見えることになる。

【００４９】通常、立体ＴＶカメラはある画面を捉えて
対象物１０に焦点を合せると、他の撮像物は（ｂ１）
（ｃ１）と同様な映像として画面に表示されることにな
り、遠近感、すなわち立体感をつかむことができる。

【００５０】次に本発明による立体映像装置の第１の実
施の形態の使用方法について図９に示すフローチャート
により説明する。ステップ４０１にてアーム４を操作
し、エンドエフェクタ接触ポイント４５を対象物１０に
接触させてアーム４をホールドする。ステップ４０２に
て設定スイッチを押し、オペレータの操作はこれで終了
する。

【００５１】コントローラ１５では図５に示す前記ステ
ップ３０３を実行後、ステップ３０４を実行し、対象物
距離１３を求め、予め決めた図６の比例直線５３から輻
輳角１１を決定し、輻輳角制御モータ３１を駆動して輻
輳角１１を合せる。

【００５２】なお、上記ではコントローラ１５内で比例
直線５３を定義しておく場合について述べたが、これに
限定されるものではない。すなわち、関数式で表しても
よいし、メモリマップに予め数量を保存しておいてもよ
く、さらには計測時のデータのみ保存しておき、直線補
間するようにしてもよい。

【００５３】図１０は本発明による立体映像装置の第２
の実施の形態を示す構成図であり、図１と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００５４】第２の実施の形態では、図１の支持台３に
取付けられる輻輳角駆動雲台３に代えて図１０に示すよ
うにカメラ間隔移動方向５９に移動可能なカメラ間隔駆
動雲台６０を取付け、またコントローラ１５の機能とし
ては設定スイッチ２７からの指示により、対象物までの
距離を計算する距離計算部２４、この距離計算部２４に
より求められた対象物までの距離をもとにカメラ間隔を
決定するカメラ間隔決定部６１及びこのカメラ間隔決定
部６１で決定されたカメラ間隔に応じてカメラ間隔駆動
雲台６０のモータを駆動するモータ駆動部６２とから構
成される。

【００５５】機能的には図１で説明した輻輳角１１の代
りにカメラ間隔５８を制御するので、ここではその説明
を省略する。次に上記第２の実施の形態におけるカメラ
間隔の制御について図１１により説明する。

【００５６】右ＴＶカメラ３５ｄと左ＴＶカメラ３６の
間隔をカメラ間隔５８ａとし、図示しない機構によりカ
メラ間隔移動方向５９に右ＴＶカメラを移動させた位置
を右ＴＶカメラ３５ｅとした時のカメラ間隔を５８ｂと
する。

【００５７】右ＴＶカメラ３５ｄに対しては左右のＴＶ
カメラ視線が交わる焦点１２ｄであり、対象物距離１３
ｄとなる。同じく、右ＴＶカメラ３５ｅに対する左右Ｔ
Ｖカメラ視線が交わる焦点１２ｅであり、対象物距離１
３ｅとなる。右ＴＶカメラ３５の位置にかかわらず輻輳
角１１は変化しない。

【００５８】従って、立体映像をカメラ間隔５８を調整
することにより、立体間隔を可変することができる。カ
メラ間隔５８を調整することにより、輻輳角１１を調整
した場合と同等の効果を得ることができる。

【００５９】図１２（ａ）は本発明による立体映像装置
の第３の実施の形態として支持台３と立体ＴＶカメラ部
分のみを示す構成図であり、図１と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【００６０】第３の実施の形態では、支持台３にカメラ
間隔移動方向５９に移動可能なカメラ間隔駆動雲台６０
を取付けると共に、このカメラ間隔駆動雲台６０に左Ｔ
Ｖカメラ３６に対する右ＴＶカメラ３５との輻輳角１１
を変化させる輻輳角駆動雲台８を取付けて、これらカメ
ラ間隔駆動雲台６０を制御すると共に、輻輳角駆動雲台
８を制御するものである。

【００６１】上記のように構成された立体撮像装置にお
いては、立体ＴＶカメラ６７を設計する場合に、前記２
台のＴＶカメラの配置関係に第１及び第２の実施の形態
に比較して微調整ができることと拡張性があることに特
徴がある。

【００６２】図１２（ｂ）において、カメラ間隔５８の
みで調整する場合、カメラ間隔５８ａの時の右カメラ視
線は１４ｅとなり、カメラ間隔５８ｂの時の右カメラ視
線はは１４ｆとなる。また、対象物１０ｆは対象物１０
ｇに対応することになる。

【００６３】しかし、カメラ間隔５８ｂの位置で右ＴＶ
カメラを輻輳角動作方向７ａにふることができれば、対
象物１０ｆから直線上の対象物１０ｇ間の対象物を捉え
ることができる。

【００６４】このように第３の実施の形態では、第１の
実施の形態又は第２の実施の形態のように輻輳角または
カメラ間隔のみの調整に比べてより細かい制御が可能と
なり、より見易い立体画を提供することができる。ま
た、カメラ間隔５８のみでは対象物を捉えるのに間隔を
長くとらなければならない場合に輻輳角１１の調整を加
えることにより、カメラ間隔５８を長くとる必要はな
い。

【００６５】従って、カメラ間隔５８と輻輳角１１の双
方を制御することにより、カメラ、レンズの寸法にも設
計裕度がでる。図１３は本発明による立体映像装置の第
４の実施の形態として立体ＴＶカメラ６７を雲台、トラ
バースの機構に搭載した時の構成例を示すものである。
図１３（ａ）において、立体ＴＶカメラ６７ａはパン６
４、チルト６５、トラバース６６に搭載され、トラバー
ス６６のほぼ中央に位置している。図１３（ｂ）ではト
ラバース６６の両端に立体ＴＶカメラを移動させた時の
状態を立体ＴＶカメラ６７ｂ，６７ｃとして表示してあ
るが、立体ＴＶカメラが２組あるわけではない。

【００６６】このようにＴＶカメラの捉える方向を可変
して使用する場合がある。図１４は同実施の形態の雲
台、トラバース機構の運動機能図を示すものである。

【００６７】図１４において、立体ＴＶカメラ６７の視
線方向はパン６４、チルト６５、トラバース６６により
可変できる。この場合、パン６４、チルト６５、トラバ
ース６６の駆動方法は限定しないが、図示しない位置検
出センサを各々有する。

【００６８】図１５は同実施の形態の雲台、トラバース
の制御ブロック図である。図１５において、コントロー
ラ１５内の主な制御部として雲台、トラバース制御部８
６と、アーム制御部８７と、輻輳角、カメラ間隔制御部
８８とを備えている。

【００６９】このような構成のトラバース制御回路にお
いて、チルトの位置はチルト位置センサ７１により検出
され、チルト位置信号７７としてコントローラ１５に入
力され、チルト位置が特定される。パンモータ駆動指令
８２をパンモータ用ドライバ７５に入力し、パンモータ
電流８１を生成し、パンモータ６９を駆動する。パン位
置はパン位置センサ７２により検出され、パン位置信号
８０としてコントローラ１５に入力され、パン位置が特
定される。

【００７０】トラバースモータ駆動指令８５をトラバー
スモータ用ドライバ７６に入力し、トラバースモータ電
流８４を生成し、トラバースモータ７０を駆動する。ト
ラバースの位置はトラバース位置センサ７３により検出
され、トラバース位置信号８３としてコントローラ１５
に入力され、トラバース位置が特定される。

【００７１】さらに、雲台、トラバースの位置から立体
ＴＶカメラ６７の観測範囲が特定できる。従って、雲
台、トラバースを動かした場合に対象物までの距離が変
化しても、どの場所にあったかを特定することができ
る。

【００７２】一方、図１６に示すように立体ＴＶカメラ
６７はパン６４、チルト６５、トラバース６６に搭載さ
れ、アーム４のエンドエフェクタ接触ポイント４５を見
ている。そして、図１で説明したようにエンドエフェク
タ接触ポイント４５を対象物１０に接触させて計測すれ
ば良い。

【００７３】次に雲台を動かした場合の対象物の捉え方
と対象物距離が変わることを図１７により述べる。ここ
では簡単のためチルト６５を駆動した場合について説明
する。

【００７４】図１７において、立体ＴＶカメラ６７ｄが
対象物１０を捉らえ、その後チルト６５を回転させ、立
体ＴＶカメラ６７ｅに移動させた場合、レンズは画角８
９を持つとすると立体ＴＶカメラ６７ｄの位置では対象
物１０は図示位置で捉らえることになり、画面は９０ａ
となり対象物距離１３ｆとなる。

【００７５】ところが、立体ＴＶカメラ６７ｅの位置で
は画面は９０ｂとなり、対象物距離１３ｇとなり、対象
物距離が異なってしまう。そこで、対象物を立体画とし
て捉らえるには対象物距離１３ｇが適切な対象物距離と
なる。

【００７６】図１７においては、一般にＴＶカメラで対
象物を捉らえた場合に対象物の座標を特定するために
は、測距データが必要になる。また、コントラストの問
題から必ずしも対象物を特定できない場合が起こる。

【００７７】しかし、上記のように第４の実施の形態に
よれば、アーム４の位置情報を基に対象物１０の座標が
決定されているため、雲台、トラバースを駆動させた場
合でも対象物１０の座標が特定される。従って、立体Ｔ
Ｖカメラ６７の位置、すなわち雲台、トラバースの位置
とアームの位置から対象物１０が画面のどの位置にあれ
ばよいかを特定しておき、図１７のようにチルトが動い
た場合の対象物距離１０ｇを算出すればよい。

【００７８】図１８は本発明による立体映像装置の第５
の実施の形態を示す構成図である。図１８において、移
動可能な車両９１に搭載された旋回及び伸縮可能なブー
ム９２の先端部に取付けられた２本のアーム４と雲台と
トラバース機構を有する立体ＴＶカメラ６７とから構成
され、電柱９３の工事を行うシステムである。

【００７９】図１９は第５の実施の形態における運動機
能図を示すものである。図１９において、車両９１に搭
載されたブーム９２は、旋回９５と起伏９６と伸縮９７
と首振り９８と首振り９８の上部に乗るワーキングベー
ス１００を水平に保つ水平保持部９９から構成される。

【００８０】ワーキングベース１００にはスライド軸９
４を介してアーム４が設置されている。簡単のためアー
ムは１本のみ記載する。同様にワーキングベース１００
はトラバース６６、パン６４、チルト９５が設置され、
パン６４の先端に立体ＴＶカメラ６７が設置されてい
る。

【００８１】電柱９３は車両９１の停車位置により位置
関係がずれてしまう。電柱の見たい位置をエンドエフェ
クタ接触ポイント４５で指定することにより、位置関係
が特定される。

【００８２】エンドエフェクタ接触ポイント４５は位置
を指定できれば、アーム４のどの部分でも良い。なお、
本発明は上記第１の実施の形態乃至第５の実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内
で種々変形して実施することができることは言うまでも
ない。

【００８３】

【発明の効果】以上述べた本発明による立体映像装置に
よれば、カメラやレンズのオートフォーカス機能から得
られる測距データによらず、立体ＴＶカメラの輻輳角や
カメラ間隔の制御を行うことができ、オペレータに見易
い立体画像を提供することができる。

【００８４】また、雲台、トラバース機構に立体ＴＶカ
メラを搭載して動かした場合も、対象物の位置を特定
し、オペレータに見易い立体映像を提供することができ
る。さらに、車両に搭載され、ブーム先端に設置された
場合も位置関係の不特定な対象物を立体ＴＶカメラで捉
えてオペレータに見易い立体映像を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体映像装置の第１の実施の形態
を示す構成図。

【図２】同実施の形態における映像系統の制御ブロック
図。

【図３】同実施の形態における制御ブロック図。

【図４】同実施の形態において、対象物距離の算出方法
を説明するための図。

【図５】同実施の形態において、対象物距離と輻輳角の
ティーチングフロー図。

【図６】同実施の形態における対象物距離と輻輳角の関
係を示す図。

【図７】同実施の形態における輻輳角の説明図。

【図８】同実施の形態において、対象物の見え方を説明
するための図。

【図９】同実施の形態の使用方法を説明するための図。

【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。

【図１１】同実施の形態において、カメラ間隔を説明す
るための図。

【図１２】本発明の第３の実施の形態における立体ＴＶ
カメラの説明図。

【図１３】本発明の第４の実施の形態における立体ＴＶ
カメラを雲台、トラバースの機構に搭載した場合の構成
図。

【図１４】同実施の形態における雲台、トラバース機構
の機能説明図。

【図１５】同実施の形態の雲台、トラバースの制御ブロ
ック図。

【図１６】同実施の形態の立体ＴＶカメラをパン、チル
ト、トラバースに搭載された状態を示す図。

【図１７】同実施の形態における画角に対する見え方を
説明するための図。

【図１８】本発明の第５の実施の形態を示す斜視図。

【図１９】同実施の形態における運動機能図。

【符号の説明】

１……ベース２……支柱３……支持台４……アーム５ａ，５ｂ……カメラ、６ａ，６ｂ……レンズ８……輻輳角駆動雲台９……ハンド１０……対象物１１……輻輳角１２……焦点１３……レンズからの対象物間距離１４ａ，１４ｂ……焦点距離１５……コントローラ１６……立体映像制御装置１７……立体モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木久美子神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２台のＴＶカメラとこれら２台のＴＶカ
メラの視線方向の輻輳角を制御する機構を有し、且つ前
記２台のＴＶカメラと位置関係が明確な位置に設置され
た位置検出器を持つアームを備えた立体映像装置におい
て、前記位置検出器からの信号により前記アームのエンドエ
フェクタ接触ポイントの位置を算出する位置算出手段
と、この位置算出手段で求められた位置信号から前記ア
ームのエンドエフェクタ接触ポイントを対象物に合せた
ときの該対象物の位置を検出する対象物位置検出手段
と、この対象物位置検出手段により検出された対象物と
２台のＴＶカメラまでの対象物距離を計算する計算手段
と、この計算手段で求められた対象物距離に適する輻輳
角を合せて対象物距離と輻輳角との関係づけの測定作業
を２回以上行い、且つ対象物距離と輻輳角の関係を関数
として表し、この関数から輻輳角度を決定する輻輳角度
決定手段と、この輻輳角度決定手段で決定された輻輳角
に基づいて前記ＴＶカメラの輻輳角モータを制御する手
段とを備えたことを特徴とする立体映像装置。
【請求項２】２台のＴＶカメラとこれら２台のＴＶカ
メラの視線方向の輻輳角を制御する機構を有し、且つ前
記２台のＴＶカメラと位置関係が明確な位置に設置され
た位置検出器を持つアームを備えた立体映像装置におい
て、前記位置検出器からの信号により前記アームのエンドエ
フェクタ接触ポイントの位置を算出する位置算出手段
と、この位置算出手段で求められた位置信号から前記ア
ームのエンドエフェクタ接触ポイントを対象物に合せた
ときの該対象物の位置を検出する対象物位置検出手段
と、この対象物位置検出手段により検出された対象物と
２台のＴＶカメラまでの対象物距離を計算する計算手段
と、この計算手段で求められた対象物距離に適するカメ
ラ間隔を合せて対象物距離とカメラ間隔との関係づけの
測定作業を２回以上行い、且つ対象物距離とカメラ間隔
の関係を関数として表し、この関数からカメラ間隔を決
定するカメラ間隔決定手段と、このカメラ間隔決定手段
で決定されたカメラ間隔に基づいて前記ＴＶカメラ駆動
モータを制御する手段とを備えたことを特徴とする立体
映像装置。
【請求項３】２台のＴＶカメラとこれら２台のＴＶカ
メラの視線方向の輻輳角を制御する機構と、前記２台の
ＴＶカメラ間隔を制御する機構と、前記２台のＴＶカメ
ラと位置関係が明確な位置に設置された位置検出器を持
つアームを備えた立体映像装置において、前記位置検出器からの信号により前記アームのエンドエ
フェクタ接触ポイントの位置を算出する位置算出手段
と、この位置算出手段で求められた位置信号から前記ア
ームのエンドエフェクタ接触ポイントを対象物に合せた
ときの該対象物の位置を検出する対象物位置検出手段
と、この対象物位置検出手段により検出された対象物と
２台のＴＶカメラまでの対象物距離を計算する計算手段
と、この計算手段で求められた対象物距離に適する輻輳
角を合せると共に、対象物距離に適するカメラ間隔を合
せて対象物距離と輻輳角との関係づけと対象物距離とカ
メラ間隔との関係づけの測定作業を２回以上行い、且つ
対象物距離と輻輳角の関係を関数として表すと共に対象
物距離とカメラ間隔の関係を関数として表し、この関数
から輻輳角とカメラ間隔とを決定する輻輳角及びカメラ
間隔決定手段と、この輻輳角及びカメラ間隔決定手段で
決定された輻輳角及びカメラ間隔に基づいて前記ＴＶカ
メラの輻輳角モータを制御すると共に、ＴＶカメラ駆動
モータを制御する手段とを備えたことを特徴とする立体
映像装置。
【請求項４】２台のＴＶカメラは姿勢、位置を可変す
る機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセンサを
備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物までの
距離を捉らえた後にＴＶカメラの視線方向が前記雲台、
トラバースの駆動により可変したときの対象物距離を求
め、この対象物距離をもとにオペレータに見易い立体映
像を提供する輻輳角を制御することを特徴とする請求項
１に記載の立体映像装置。
【請求項５】２台のＴＶカメラは姿勢、位置を可変す
る機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセンサを
備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物までの
距離を捉らえた後にＴＶカメラの視線方向が前記雲台、
トラバースの駆動により可変したときの対象物距離を求
め、この対象物距離をもとにオペレータに見易い立体映
像を提供するカメラ間隔を制御することを特徴とする請
求項２に記載の立体映像装置。
【請求項６】２台のＴＶカメラは姿勢、位置を可変す
る機能を有し、且つその姿勢、位置を検出するセンサを
備えた雲台、トラバース機構に搭載され、対象物までの
距離を捉らえた後にＴＶカメラの視線方向が前記雲台、
トラバースの駆動により可変したときの対象物距離を求
め、この対象物距離をもとにオペレータに見易い立体映
像を提供する輻輳角及びカメラ間隔を制御することを特
徴とする請求項３に記載の立体映像装置。
【請求項７】対象物との位置関係が不特定な車両に搭
載したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つ
の項に記載の立体映像装置。