立体画像撮影システム
【課題】２台の撮影カメラを左右に並べて配置して視対象とした被写体の立体画像を撮影する立体画像撮影システムにおいて、撮影画像（撮影画角）の所望の位置にある被写体を視対象としてユーザが指定できるようにし、所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を自動調整できるようにした立体画像撮影システムを提供する。
【解決手段】２台の撮影カメラＬ、Ｒは、Ｌカメラ角度駆動機構１２及びＲカメラ駆動機構１４によって水平方向に回転可能となっており、カメラＬ、Ｒの光軸が交わる角度である輻輳角が変更可能となっている。一方、視対象指示手段５２により、カメラＬで撮影されている撮影画像の中からユーザが視対象とする被写体を指定することができ、画像処理部５０は、カメラＬ、Ｒの撮影画像を取込み、それらの撮影画像において視対象指示手段５２により指示された視対象の位置を検出し、ＣＰＵ３０は、両撮影画像における視対象の位置が一致するようにカメラＲをモータ２２で回転させて輻輳角を調整する。
【解決手段】２台の撮影カメラＬ、Ｒは、Ｌカメラ角度駆動機構１２及びＲカメラ駆動機構１４によって水平方向に回転可能となっており、カメラＬ、Ｒの光軸が交わる角度である輻輳角が変更可能となっている。一方、視対象指示手段５２により、カメラＬで撮影されている撮影画像の中からユーザが視対象とする被写体を指定することができ、画像処理部５０は、カメラＬ、Ｒの撮影画像を取込み、それらの撮影画像において視対象指示手段５２により指示された視対象の位置を検出し、ＣＰＵ３０は、両撮影画像における視対象の位置が一致するようにカメラＲをモータ２２で回転させて輻輳角を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体画像撮影システムに係り、特に左右に並べた２台の撮影カメラを使用して右目用と左目用の視差画像（視差映像）を撮影することにより立体画像（立体映像）を撮影する立体画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２台のテレビカメラを左右に並べて右目用（右側）と左目用（左側） の視差画像を撮影することによって両眼立体視のための立体画像（立体映像）を撮影する立体画像撮影システムが知られている。
【０００３】
特許文献１には、上記のような立体画像撮影システムにおいて、２台の撮影カメラを水平方向に回動可能に支持し、２台の撮影カメラの光軸が交わる角度、即ち、輻輳角を自動調整可能にしたシステムが提案されている。これによれば、左右の撮影カメラの画角範囲内において、中央部に比較エリアが設定され、それらの比較エリア内での輝度が一致するように輻輳角が自動で調整されるようになっている。
【特許文献１】特開平０１−９３９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の輻輳角自動調整の方法では、撮影画角（撮影画像）の中央にある被写体を視対象として輻輳角の調整が行われるため、撮影画像上において所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を調整することができないという問題がある。また、撮影画像上において移動する被写体を視対象として輻輳角を調整することは難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮影画像の所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を設定することができ、また、視対象が撮影画像上で移動する場合であっても輻輳角を適切に調整することができる立体画像撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に係る立体画像撮影システムは、第１及び第２の撮影カメラを左右に並べて配置して視対象とする被写体の立体画像を撮影する立体画像撮影システムであって、前記第１及び第２の撮影カメラの光軸が交わる角度を示す輻輳角の調整が可能な立体画像撮影システムにおいて、前記第１の撮影カメラで撮影された第１の撮影画像の中からユーザが所望の被写体を視対象として指示するための視対象指示手段と、前記第２の撮影カメラで撮影された第２の撮影画像の中から前記視対象を検出する第２撮影画像視対象検出手段と、前記第２撮影画像視対象検出手段により検出された前記第２の撮影画像における視対象の位置が、前記第１の撮影画像における視対象の位置と一致するように前記輻輳角を調整する輻輳角調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、撮影画像の所望の位置の被写体をユーザが視対象として選択することができ、輻輳角がその視対象の立体画像を撮影するための角度に適切に自動調整されるようになる。
【０００８】
請求項２に係る立体画像撮影システムは、請求項１に記載の立体画像撮影システムにおいて、前記第１の撮影画像の中から前記視対象指示手段により指示された視対象を検出する第１撮影画像視対象検出手段を備え、前記第１及び第２の撮影カメラで順次撮影される撮影画像により前記第１及び第２の撮影画像を順次更新すると共に、更新した最新の前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置を前記第１撮影画像視対象検出手段及び前記第２撮影画像視対象検出手段により検出し、該検出した前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置が一致するように前記輻輳角調整手段により前記輻輳角を調整することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、ユーザが指定した視対象が撮影画像内（撮影画角内）で移動する場合であっても、その視対象が自動で追尾され、視対象の位置に応じて輻輳角がその視対象の立体画像を撮影するための角度に自動調整される。
【００１０】
請求項３に係る立体画像撮影システムは、請求項１又は２に記載の立体画像撮影システムにおいて、前記視対象にピントが合うように前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを自動調整するフォーカス手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、視対象に自動で合焦させることができるようになる。
【００１２】
請求項４に係る立体画像撮影システムは、請求項３に係る発明において、前記フォーカス手段は、前記輻輳角調整手段により設定された前記輻輳角に基づいて前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを設定することを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、輻輳角の情報を利用してフォーカス調整を行うことができ、コントラスト方式のような一般的に使用されているオートフォーカス手段が不要となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮影画像の所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を設定することができる。また、視対象を追尾することによって視対象が撮影画像上で移動する場合であっても輻輳角を適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る立体画像撮影システムを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係る立体画像撮影システムは、図１の上面図に示すように同一種類の２台の撮影カメラＬ、Ｒが左右に並べて配置される。各撮影カメラＬ、Ｒ（以下、撮影カメラを単にカメラという）は、カメラ本体ＬＣ、ＲＣと、カメラ本体ＬＣ、ＲＣに着脱可能に装着された撮影レンズＬＬ、ＲＬから構成されている。尚、カメラＬ、Ｒは、例えば、放送用又は業務用のテレビカメラ、又は、民生用のビデオカメラである。
【００１７】
カメラＬ、Ｒは、図示しないカメラ駆動装置に搭載されており、そのカメラ駆動装置には、カメラＬとカメラＲの光軸が交わる角度である輻輳角θを調整するために、カメラＬ、Ｒの各々を水平方向に回動させる機構や、カメラＬとカメラＲの間隔（距離）である視差幅Ｓを調整するためにカメラＲの左右方向に移動させる機構が設けられている。
【００１８】
図２は、カメラ駆動装置の構成を示したブロック図である。同図に示すように、カメラ駆動装置１０には、カメラＬ、Ｒの各々を水平方向に回動させて輻輳角θを変更するためのＬカメラ角度駆動機構１２とＲカメラ角度駆動機構１４が具備されると共に、カメラＲを左右方向に移動（水平移動）させて視差幅Ｓを変更するためのＲカメラ間隔駆動機構１６が具備されている。
【００１９】
各機構１２、１４、１６には、モータ２０、２２、２４が連結されており、モータ２０の動力によってＬカメラ角度駆動機構１２を介してカメラＬが回転動作し、モータ２２の動力によってＲカメラ角度駆動機構１４を介してカメラＲが回転動作し、モータ２４の動力によってカメラ間隔駆動機構１６を介してカメラＲが水平移動するようになっている。
【００２０】
カメラ駆動装置１０にはＣＰＵ３０が搭載されており、そのＣＰＵ３０からは、各モータ２０、２２、２４を駆動する速度を示す値の駆動信号が出力される。その駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器３２を介して対応するモータに接続された各アンプ３４、３６、３８に入力される。そして、各アンプ３４、３６、３８での処理により各モータ２０、２２、２４が駆動信号により指示された回転速度で駆動される。
【００２１】
また、各機構１２、１４、１６には、それらの設定位置を検出するためのエンコーダ４０、４２、４４が設けられている。各機構１２、１４、１６の設定位置の変化に応じて各エンコーダ４０、４２、４４から出力されるパルス信号は、カウンタ４６で計数されてＣＰＵ３０に与えられる。ＣＰＵ３０では、そのカウンタ４６の計数値により各機構１２、１４、１６の設定位置が認識され、カメラＬ及びカメラＲの回転角度、カメラＲの左右方向の位置（水平位置）が認識される。また、カメラＬ及びカメラＲの回転角度から輻輳角θが認識されると共に、カメラＲの水平位置から視差幅Ｓが認識される。
【００２２】
以上の構成により、ＣＰＵ３０は、カメラＬ、Ｒの回転角度、カメラＲの水平位置を把握しながら、各モータ２０、２２、２４を駆動することによって、カメラＬ、Ｒの回転動作、カメラＲの水平移動に関する速度制御又は位置制御を行うことができるようになっている。
【００２３】
一方、ＣＰＵ３０には図示しない操作部又はカメラ駆動装置１０に接続されるコントローラから、カメラＬ、Ｒの回転動作や、カメラＲの水平移動に関する移動速度又は位置を指示する指示信号が与えられるようになっており、ＣＰＵ３０はこの指示信号に従って、モータ２０、２２、２４を駆動して指示信号により指示された移動速度又は位置となるようにカメラＬ、Ｒの回転動作及び水平移動の制御を行う。
【００２４】
また、カメラ駆動装置１０は、自動で輻輳角θを調整する自動輻輳角調整モードの機能を備えており、自動輻輳角調整モードのオン／オフがスイッチＳＷ１によって切り替えられるようになっている。この自動輻輳角調整モードでは、ユーザによって指定された被写体を２台のカメラＬ、Ｒで立体視する視対象とし、その視対象に対する輻輳角θが自動で調整されるようになっている。
【００２５】
自動輻輳角調整モードの機能に伴い、カメラ駆動装置１０には、画像処理部５０が搭載されると共に、視対象指示手段５２が接続される。
【００２６】
視対象指示手段５２は、ユーザが視対象とする被写体を指定する手段である。例えば、カメラＬにより撮影された撮影画像（映像）をモニタで見ながら、その撮影画像上においてユーザが視対象としたい被写体を、ジョイスティック等を使用して指定する。尚、スイッチＳＷ２は、視対象とする被写体を指定する際にオンするスイッチである。
【００２７】
画像処理部５０は、カメラＬとカメラＲで撮影されている映像の映像信号を取込み、視対象指示手段５２により指定された視対象の被写体をカメラＬとカメラＲの撮影画像（映像）の中から検出する処理等を行う。
【００２８】
自動輻輳角調整モードにおいてＣＰＵ３０は、画像処理部５０によって得られた情報に基づいてモータ２０とモータ２２を駆動してカメラＬ、Ｒの回転角度を制御し、ユーザにより指定された視対象のポイント（後述の共通ポイント）が、カメラＬとカメラＲの撮影画像上で同じ位置となるように輻輳角θを自動で設定する。
【００２９】
尚、自動輻輳角調整モードの処理についての詳細は後述する。
【００３０】
図３は、図１に示したカメラＬ、Ｒの撮影レンズＬＬ、ＲＬの主に駆動部の構成を示したブロック図である。同図に示すように、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬは、同種ものが使用され、構成も同一であるため、撮影レンズＬＬの駆動部に構成についてのみ簡単に説明し、撮影レンズＬＲの駆動部の構成についての説明を省略する。また、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬの間において符号内のＲとＬの文字のみが相違する構成要素は同じものを示している。
【００３１】
撮影レンズＬＬには、その光学系において、光軸方向に移動して焦点距離を可変するズームレンズ群５４Ｌ、光軸方向に移動して焦点位置（フォーカス位置）を可変するフォーカスレンズ群５６Ｌ、開閉動作して像の明るさを可変する絞り５８Ｌが配置されている。これらのズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌにはモータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌが連結されており、モータ６０Ｌ、６２Ｌの動力によってズームレンズ群５４Ｌ及びフォーカスレンズ群５６Ｌが光軸方向に移動し、モータ６４Ｌの動力によって絞り５８Ｌが開閉動作するようになっている。
【００３２】
撮影レンズＬＬにはＣＰＵ７０Ｌが搭載されており、そのＣＰＵ７０Ｌからは、各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動する速度を示す値の駆動信号が出力される。駆動信号はＤ／Ａ変換器７２Ｌを介して、対応するモータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌに接続された各アンプ７４Ｌ、７６Ｌ、７８Ｌに入力される。そして、各アンプ７４Ｌ、７６Ｌ、７８Ｌでの処理により各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌが駆動信号により指示された回転速度で駆動される。
【００３３】
また、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌには、エンコーダ８０Ｌ、８２Ｌが連結され、絞り５８Ｌには、ポテンショメータ８４Ｌが連結されている。ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌに設定位置の変化に応じて各エンコーダ８０Ｌ、８２Ｌから出力されるパルス信号は、カウンタ８６Ｌで計数されてＣＰＵ７０Ｌに与えられる。また、絞り５８Ｌの設定位置に応じた電圧が出力されるポテンショメータ８４Ｌの出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器９０Ｌを介してＣＰＵ７０Ｌに与えられる。
【００３４】
ＣＰＵ７０Ｌは、カウンタ４６の計数値によりズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌの設定位置を認識すると共に、ポテンショメータ８４Ｌの出力値により絞りの設定位置を認識する。
【００３５】
従って、ＣＰＵ７０Ｌは、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌの設定位置を把握しながら、各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動することによって、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌの速度制御又は位置制御を行うことができるようになっている。
【００３６】
一方、ＣＰＵ７０Ｌには、図示しないコントローラ等の外部装置から目標の設定位置又は動作速度を示すズーム指示信号、フォーカス指示信号、アイリス指示信号がＡ／Ｄ変換器９０Ｌを介して与えられるようになっている。ＣＰＵ７０Ｌは、これらの指示信号に従って各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動し、指示信号により指示された目標の設定位置又は動作速度となるようにズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌを制御する。尚、アイリス指示信号は、通常はカメラ本体から与えられる。
【００３７】
また、これらの指示信号は、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬの両方に同じ信号が同時に与えられるようになっており、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬは同じ光学条件に設定されるようになっている。
【００３８】
次に、上記カメラ駆動装置１０における自動輻輳角調整モードの機能について図４のフローチャートに従って詳説する。カメラ駆動装置１０のＣＰＵ３０は、電源がオンされると、下記で示す自動輻輳角調整モード以外の処理を実行すると共に（ステップＳ１０）、図２に示したスイッチＳＷ１の状態を読み込む（ステップＳ１２）。そして、スイッチＳＷ１がオンされたか否かに基づいて自動輻輳角調整モードの実行が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定処理においてＮＯと判定している間は、ステップＳ１０に戻る。一方、ステップＳ１４の判定処理においてＹＥＳと判定した場合には、以下の自動輻輳角調整モードの処理を開始する。
【００３９】
自動輻輳角調整モードの処理を開始すると、まず、カメラＬ、Ｒで現在撮影されている各々の映像の映像信号を１フレーム分（１コマ画像分）、画像処理部５０に取り込む（ステップＳ１６）。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ３０は、図２に示したスイッチＳＷ２の状態を読み込む（ステップＳ１８）。尚、スイッチＳＷ２は無操作状態では常にオフとなるスイッチである。そして、スイッチＳＷ２がオンされたか否かに基づいてユーザが視対象の選択操作を行うことを指示したか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、ＮＯと判定した場合には、下記のステップＳ２２〜ステップＳ２８の処理を実行した後、ステップＳ１０の処理に戻るが、ユーザが一度も視対象の選択操作を行っていない場合には、ステップＳ２２〜ステップＳ２８の処理は実行されずステップＳ１０の処理に戻るものとする。
【００４１】
もし、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した場合、ＣＰＵ３０はステップＳ３０及びステップＳ３２の視対象選択処理を実行する。
【００４２】
ここで、図５に示すようにカメラＬ、Ｒで例えば人物１００を撮影している状況を想定する。このとき、カメラＬで撮影されている撮影画像（映像）が図６（Ａ）、カメラＲで撮影されている撮影画像が図６（Ｂ）に例示されている。尚、以下において、カメラＬの撮影画像をＬ側撮影画像、カメラＲの撮影画像をＲ側撮影画像というものとする。
【００４３】
自動輻輳角調整モードを開始した後、ユーザは、まず、スイッチＳＷ２をオンして視対象指示手段５２により視対象とする被写体を選択する操作を行う。例えば図６のようにＬ側撮影画像をモニタ（例えば、カメラＬのビューファインダ）で見ながら、そのモニタの画面上で、視対象とする被写体を選択する。このとき、視対象指示手段５２による処理として、図６（Ａ）のようにモニタの画面上に選択枠Ｆが表示され、ジョイスティック等のポインティングデバイスのユーザ操作によって、その選択枠Ｆが所望の位置に設定、変更できるようになっている。ユーザは、その選択枠Ｆを視対象とする被写体の位置に移動させ、所定の操作で選択枠Ｆの位置を確定する。同図では人物１００の一部分（顔）が視対象として選択されている。
【００４４】
このようにしてユーザが視対象を選択すると、Ｌ側撮影画像上での選択枠Ｆの領域（位置及び範囲）を示す情報が視対象指示手段５２からの情報としてカメラ駆動装置１０の画像処理部５０に与えられる。
【００４５】
図４のフローチャートのステップＳ３０において、ＣＰＵ３０からの指示により画像処理部５０は、ステップＳ１６で取り込んだＬ側撮影画像の中から、視対象指示手段５２より与えられた選択枠Ｆの範囲の画像をカメラＬでの視対象の画像（以下、Ｌ側視対象画像という）として抽出し、そのＬ側視対象画像を記憶する。
【００４６】
続いて、ステップＳ３２において、ＣＰＵ３０からの指示により画像処理部５０は、ステップＳ１６で取り込んだＲ側撮影画像の中から、Ｌ側視対象画像と最も一致する画像範囲をパターンマッチング等の処理により検出する。そして、検出した範囲の画像をカメラＲでの視対象の画像（以下、Ｒ側視対象画像という）として抽出し、そのＲ側視対象画像を記憶する。
【００４７】
以上のステップＳ３０及びステップＳ３２における視対象選択処理が終了すると、ステップＳ２４に移行し、画像処理部５０は、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の共通ポイントを設定する。
【００４８】
ここで、共通ポイントとは、視対象とした被写体の実際の空間上で一点に対応するＲ側視対象画像とＬ側視対象画像での一対のポイントを示す。例えば、図４に示されている人物１００の顔上の一点を点Ｐとすると、そのＰ点に対応する図５（Ａ）に示すＬ側撮影画像上の点ＰＬと図５（Ｂ）に示すＲ側撮影画像上の点ＰＲが共通ポイントとなる。
【００４９】
画像処理部５０は、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の中から上記のような共通ポイントを決定する。例えば、正確ではないがＬ側視対象画像とＲ側視対象画像の各々の中央点を共通ポイントとすることが考えられる。また、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の両方に存在する特徴的な点（例えば、目等）を形は色の情報に基づいて検出し、その点を共通ポイントとして検出することも考えられる。
【００５０】
このようにして共通ポイントを決定すると、画像処理部５０は、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像における共通ポイントの位置を示す情報をＣＰＵ３０に与える。
【００５１】
図４のステップＳ２６において、ＣＰＵ３０は、画像処理部５０から共通ポイントの情報が与えられると、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における共通ポイントの位置が異なるか否かを判定する。もし、ＮＯと判定した場合には、現在の輻輳角θが適切であるため輻輳角θの調整を行わずにステップＳ１０に戻る。一方、ＹＥＳと判定した場合には、カメラＬ、Ｒの各々の撮影画像内における共通ポイントの位置が一致するように輻輳角θを変更する（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００５２】
例えば、図５、図６に示されているように、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像における共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置に対して、撮影画像の左端までの長さをＤＬ、ＤＲとする。このとき、ＤＬ＝ＤＲであれば共通ポイントの位置が一致していると判定し、輻輳角θを変更しない。
【００５３】
一方、ＤＬ＞ＤＲであれば、ＣＰＵ３０は、輻輳角θを小さくする方向にモータ２２を駆動してカメラＲを所定量回転させる。ＤＬ＜ＤＲであれば、輻輳角θを大きくする方向にモータ２２を駆動してカメラＲを所定量回転させる。
【００５４】
このとき、ＤＬ＞ＤＲ、又は、ＤＬ＜ＤＲのように共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致していないと判定してステップＳ２８の処理を一回行ったとしても共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致することにはならない。しかしながら、ステップＳ２８の処理は、ステップＳ１０からの処理の繰り返しによって、ＤＬ＝ＤＲとなるまで繰り返されることになるため、最終的にＬ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致する。
【００５５】
尚、カメラＬ、Ｒの現在の画角（焦点距離）とＬ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における現在の共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置とに基づいて、ＤＬ＝ＤＲとするためのカメラＲの回転量を求めることができ、ステップＳ２８において、その回転量分だけカメラＲを回転させるようにしてもよい。
【００５６】
また、ステップＳ２６においてＮＯと判定されるまで、即ち、ＤＬ＝ＤＲとなるまで、ステップＳ１６、後述のステップＳ２２及びステップＳ２４、ステップＳ２６、ステップＳ２８の処理を繰り返してもよい。
【００５７】
以上のようにして、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々において共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致した場合には図５のようにこれらの共通ポイントＰＬ、ＰＲに対応する実空間の被写体の点Ｐが視対象のポイントとして輻輳角θが適切に設定された状態となる。
【００５８】
以上、説明した処理は、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した際の処理、即ち、ユーザが視対象の選択操作を行う場合の処理とその直後の処理について説明したが、ユーザが視対象の選択操作を行い、ステップＳ２８の処理を少なくとも一回行った後にステップＳ１０からの処理を繰り返し行う場合に、ステップＳ２０の判定処理においてＮＯと判定した際の処理について説明する。
【００５９】
ステップＳ２０においてＮＯと判定した場合、ＣＰＵ３０はステップＳ２２の処理に移行する。そして、ＣＰＵ３０の指示により画像処理部５０は、現在記憶しているＬ側視対象画像及びＲ側視対象画像を更新する。即ち、ステップＳ１６において取り込んだＬ側撮影画像の中から、既に記憶されているＬ側視対象画像と最も一致する画像範囲を検出し、その範囲の画像を抽出して新たなＬ側視対象画像として記憶する。また、ステップＳ１６において取り込んだＲ側撮影画像の中から、新たに記憶したＬ側視対象画像と最も一致する画像範囲を検出し、その範囲の画像を抽出して新たなＲ側視対象画像として記憶する。
【００６０】
続いて、画像処理部５０は、ステップＳ２４に移行し、上述したステップＳ２４の処理により、ステップＳ２２において新たに記憶したＬ側視対象画像とＲ側視対象画像における視対象の共通ポイントを設定し、その位置を示す情報をＣＰＵ３０に与える。
【００６１】
ＣＰＵ３０は、画像処理部５０から共通ポイントの情報が与えられると、上述のようにステップＳ２６の判定処理と、ステップＳ２６においてＹＥＳと判定した場合のステップＳ２８の処理を行った後、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００６２】
これによれば、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々において共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致するまで、カメラＲの回転角度が変更され、輻輳角θの調整が行われる。
【００６３】
また、視対象がＬ側撮影画像内又はＲ側撮影画像内で移動した場合、即ち、視対象自体が実際の空間上で移動した場合や、カメラマンのカメラ操作等によってカメラＬ、Ｒの撮影方向や画角（焦点距離）が変更された場合であっても、ステップＳ２２の処理によって、視対象がＬ側撮影画像及びＲ側撮影画像上で自動追尾され、その視対象に対して適切な輻輳角θとなるように維持される。
【００６４】
以上、上記実施の形態では、ユーザが視対象とする被写体の範囲をＬ側撮影画像において指定することによって、画像処理部５０がＬ側撮影画像とＲ側撮影画像での共通ポイントを決定するようにしたが、ユーザが例えばＬ側撮影画像において視対象とする共通ポイントを指定するようにしてもよい。この場合、画像処理部５０においてＲ側撮影画像での共通ポイントを検出するが、その方法として次のような態様が考えられる。
【００６５】
ユーザによりＲ側撮影画像における共通ポイントが指定されると、画像処理部５０は、Ｒ側撮影画像での共通ポイントを中心とした所定の大きさの範囲（図６の選択枠Ｆに相当する範囲）の画像を上記のＬ側視対象画像として抽出して記憶し、Ｒ側撮影画像内においてＬ側視対象画像に最も類似する範囲の画像を上述のＲ側視対象画像として抽出して記憶する。そして、Ｒ側視対象画像の中心をＲ側撮影画像の共通ポイントとする。または、Ｌ側撮影画像の共通ポイントと形状又は色などの特徴が一致するＲ側視対象画像内の点を共通ポイントとして検出してもよい。その他の処理は、図４のフローチャートの処理と同様にして行うことができる。
【００６６】
また、上記実施の形態の説明において、Ｌ側撮影画像に対する処理をＲ側撮影画像で、Ｒ側撮影画像に対する処理をＬ側撮影で行うこともできる。
【００６７】
また、上記実施の形態において、カメラＬ、Ｒの撮影レンズＬＬ、ＲＬにおけるフォーカスについても視対象にピントが合うように制御してもよい。例えば、Ｌ側視対象画像又はＲ側視対象画像をコントラスト方式によりピントを合わる対象とする被写体の範囲（ＡＦエリアの範囲）とすることによって、視対象に合焦するように撮影レンズＬＬ、ＲＬのフォーカスを設定することができる。または、ユーザが指定した視対象に対して設定された輻輳角θに基づいて、視対象までの距離を求めることができ、その距離に合わせて撮影レンズＬＬ、ＲＬをフォーカスを設定することもできる。ここで、輻輳角をθ、視差幅をＳとすると、カメラＬ、Ｒから被写体までの距離Ｌは次式、
Ｌ＝（Ｓ／２）／ｔａｎ（θ／２）
により算出される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明に係る立体画像撮影システムにおける２台の撮影カメラの配置を示した上面図である。
【図２】図２は、カメラ駆動装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、撮影レンズの構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、自動輻輳角調整モードの処理手順を示したフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係る立体画像撮影システムにより所定の被写体を撮影している状況を示した図であり、自動輻輳角調整モードの説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、図５の撮影状況において、２台のカメラで撮影される撮影画像を例示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｌ、Ｒ…撮影カメラ、ＬＣ、ＲＣ…カメラ本体、ＬＬ、ＲＬ…撮影レンズ、ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ、１０…カメラ駆動装置、１２…Ｌカメラ角度駆動機構、１４…Ｒカメラ角度駆動機構、１６…Ｒカメラ間隔駆動機構、２０、２２、２４…モータ、３０…ＣＰＵ、５０…画像処理部、５２…視対象指示手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体画像撮影システムに係り、特に左右に並べた２台の撮影カメラを使用して右目用と左目用の視差画像（視差映像）を撮影することにより立体画像（立体映像）を撮影する立体画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２台のテレビカメラを左右に並べて右目用（右側）と左目用（左側） の視差画像を撮影することによって両眼立体視のための立体画像（立体映像）を撮影する立体画像撮影システムが知られている。
【０００３】
特許文献１には、上記のような立体画像撮影システムにおいて、２台の撮影カメラを水平方向に回動可能に支持し、２台の撮影カメラの光軸が交わる角度、即ち、輻輳角を自動調整可能にしたシステムが提案されている。これによれば、左右の撮影カメラの画角範囲内において、中央部に比較エリアが設定され、それらの比較エリア内での輝度が一致するように輻輳角が自動で調整されるようになっている。
【特許文献１】特開平０１−９３９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の輻輳角自動調整の方法では、撮影画角（撮影画像）の中央にある被写体を視対象として輻輳角の調整が行われるため、撮影画像上において所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を調整することができないという問題がある。また、撮影画像上において移動する被写体を視対象として輻輳角を調整することは難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮影画像の所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を設定することができ、また、視対象が撮影画像上で移動する場合であっても輻輳角を適切に調整することができる立体画像撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に係る立体画像撮影システムは、第１及び第２の撮影カメラを左右に並べて配置して視対象とする被写体の立体画像を撮影する立体画像撮影システムであって、前記第１及び第２の撮影カメラの光軸が交わる角度を示す輻輳角の調整が可能な立体画像撮影システムにおいて、前記第１の撮影カメラで撮影された第１の撮影画像の中からユーザが所望の被写体を視対象として指示するための視対象指示手段と、前記第２の撮影カメラで撮影された第２の撮影画像の中から前記視対象を検出する第２撮影画像視対象検出手段と、前記第２撮影画像視対象検出手段により検出された前記第２の撮影画像における視対象の位置が、前記第１の撮影画像における視対象の位置と一致するように前記輻輳角を調整する輻輳角調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、撮影画像の所望の位置の被写体をユーザが視対象として選択することができ、輻輳角がその視対象の立体画像を撮影するための角度に適切に自動調整されるようになる。
【０００８】
請求項２に係る立体画像撮影システムは、請求項１に記載の立体画像撮影システムにおいて、前記第１の撮影画像の中から前記視対象指示手段により指示された視対象を検出する第１撮影画像視対象検出手段を備え、前記第１及び第２の撮影カメラで順次撮影される撮影画像により前記第１及び第２の撮影画像を順次更新すると共に、更新した最新の前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置を前記第１撮影画像視対象検出手段及び前記第２撮影画像視対象検出手段により検出し、該検出した前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置が一致するように前記輻輳角調整手段により前記輻輳角を調整することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、ユーザが指定した視対象が撮影画像内（撮影画角内）で移動する場合であっても、その視対象が自動で追尾され、視対象の位置に応じて輻輳角がその視対象の立体画像を撮影するための角度に自動調整される。
【００１０】
請求項３に係る立体画像撮影システムは、請求項１又は２に記載の立体画像撮影システムにおいて、前記視対象にピントが合うように前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを自動調整するフォーカス手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、視対象に自動で合焦させることができるようになる。
【００１２】
請求項４に係る立体画像撮影システムは、請求項３に係る発明において、前記フォーカス手段は、前記輻輳角調整手段により設定された前記輻輳角に基づいて前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを設定することを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、輻輳角の情報を利用してフォーカス調整を行うことができ、コントラスト方式のような一般的に使用されているオートフォーカス手段が不要となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮影画像の所望の位置にある被写体を視対象として輻輳角を設定することができる。また、視対象を追尾することによって視対象が撮影画像上で移動する場合であっても輻輳角を適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る立体画像撮影システムを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係る立体画像撮影システムは、図１の上面図に示すように同一種類の２台の撮影カメラＬ、Ｒが左右に並べて配置される。各撮影カメラＬ、Ｒ（以下、撮影カメラを単にカメラという）は、カメラ本体ＬＣ、ＲＣと、カメラ本体ＬＣ、ＲＣに着脱可能に装着された撮影レンズＬＬ、ＲＬから構成されている。尚、カメラＬ、Ｒは、例えば、放送用又は業務用のテレビカメラ、又は、民生用のビデオカメラである。
【００１７】
カメラＬ、Ｒは、図示しないカメラ駆動装置に搭載されており、そのカメラ駆動装置には、カメラＬとカメラＲの光軸が交わる角度である輻輳角θを調整するために、カメラＬ、Ｒの各々を水平方向に回動させる機構や、カメラＬとカメラＲの間隔（距離）である視差幅Ｓを調整するためにカメラＲの左右方向に移動させる機構が設けられている。
【００１８】
図２は、カメラ駆動装置の構成を示したブロック図である。同図に示すように、カメラ駆動装置１０には、カメラＬ、Ｒの各々を水平方向に回動させて輻輳角θを変更するためのＬカメラ角度駆動機構１２とＲカメラ角度駆動機構１４が具備されると共に、カメラＲを左右方向に移動（水平移動）させて視差幅Ｓを変更するためのＲカメラ間隔駆動機構１６が具備されている。
【００１９】
各機構１２、１４、１６には、モータ２０、２２、２４が連結されており、モータ２０の動力によってＬカメラ角度駆動機構１２を介してカメラＬが回転動作し、モータ２２の動力によってＲカメラ角度駆動機構１４を介してカメラＲが回転動作し、モータ２４の動力によってカメラ間隔駆動機構１６を介してカメラＲが水平移動するようになっている。
【００２０】
カメラ駆動装置１０にはＣＰＵ３０が搭載されており、そのＣＰＵ３０からは、各モータ２０、２２、２４を駆動する速度を示す値の駆動信号が出力される。その駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器３２を介して対応するモータに接続された各アンプ３４、３６、３８に入力される。そして、各アンプ３４、３６、３８での処理により各モータ２０、２２、２４が駆動信号により指示された回転速度で駆動される。
【００２１】
また、各機構１２、１４、１６には、それらの設定位置を検出するためのエンコーダ４０、４２、４４が設けられている。各機構１２、１４、１６の設定位置の変化に応じて各エンコーダ４０、４２、４４から出力されるパルス信号は、カウンタ４６で計数されてＣＰＵ３０に与えられる。ＣＰＵ３０では、そのカウンタ４６の計数値により各機構１２、１４、１６の設定位置が認識され、カメラＬ及びカメラＲの回転角度、カメラＲの左右方向の位置（水平位置）が認識される。また、カメラＬ及びカメラＲの回転角度から輻輳角θが認識されると共に、カメラＲの水平位置から視差幅Ｓが認識される。
【００２２】
以上の構成により、ＣＰＵ３０は、カメラＬ、Ｒの回転角度、カメラＲの水平位置を把握しながら、各モータ２０、２２、２４を駆動することによって、カメラＬ、Ｒの回転動作、カメラＲの水平移動に関する速度制御又は位置制御を行うことができるようになっている。
【００２３】
一方、ＣＰＵ３０には図示しない操作部又はカメラ駆動装置１０に接続されるコントローラから、カメラＬ、Ｒの回転動作や、カメラＲの水平移動に関する移動速度又は位置を指示する指示信号が与えられるようになっており、ＣＰＵ３０はこの指示信号に従って、モータ２０、２２、２４を駆動して指示信号により指示された移動速度又は位置となるようにカメラＬ、Ｒの回転動作及び水平移動の制御を行う。
【００２４】
また、カメラ駆動装置１０は、自動で輻輳角θを調整する自動輻輳角調整モードの機能を備えており、自動輻輳角調整モードのオン／オフがスイッチＳＷ１によって切り替えられるようになっている。この自動輻輳角調整モードでは、ユーザによって指定された被写体を２台のカメラＬ、Ｒで立体視する視対象とし、その視対象に対する輻輳角θが自動で調整されるようになっている。
【００２５】
自動輻輳角調整モードの機能に伴い、カメラ駆動装置１０には、画像処理部５０が搭載されると共に、視対象指示手段５２が接続される。
【００２６】
視対象指示手段５２は、ユーザが視対象とする被写体を指定する手段である。例えば、カメラＬにより撮影された撮影画像（映像）をモニタで見ながら、その撮影画像上においてユーザが視対象としたい被写体を、ジョイスティック等を使用して指定する。尚、スイッチＳＷ２は、視対象とする被写体を指定する際にオンするスイッチである。
【００２７】
画像処理部５０は、カメラＬとカメラＲで撮影されている映像の映像信号を取込み、視対象指示手段５２により指定された視対象の被写体をカメラＬとカメラＲの撮影画像（映像）の中から検出する処理等を行う。
【００２８】
自動輻輳角調整モードにおいてＣＰＵ３０は、画像処理部５０によって得られた情報に基づいてモータ２０とモータ２２を駆動してカメラＬ、Ｒの回転角度を制御し、ユーザにより指定された視対象のポイント（後述の共通ポイント）が、カメラＬとカメラＲの撮影画像上で同じ位置となるように輻輳角θを自動で設定する。
【００２９】
尚、自動輻輳角調整モードの処理についての詳細は後述する。
【００３０】
図３は、図１に示したカメラＬ、Ｒの撮影レンズＬＬ、ＲＬの主に駆動部の構成を示したブロック図である。同図に示すように、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬは、同種ものが使用され、構成も同一であるため、撮影レンズＬＬの駆動部に構成についてのみ簡単に説明し、撮影レンズＬＲの駆動部の構成についての説明を省略する。また、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬの間において符号内のＲとＬの文字のみが相違する構成要素は同じものを示している。
【００３１】
撮影レンズＬＬには、その光学系において、光軸方向に移動して焦点距離を可変するズームレンズ群５４Ｌ、光軸方向に移動して焦点位置（フォーカス位置）を可変するフォーカスレンズ群５６Ｌ、開閉動作して像の明るさを可変する絞り５８Ｌが配置されている。これらのズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌにはモータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌが連結されており、モータ６０Ｌ、６２Ｌの動力によってズームレンズ群５４Ｌ及びフォーカスレンズ群５６Ｌが光軸方向に移動し、モータ６４Ｌの動力によって絞り５８Ｌが開閉動作するようになっている。
【００３２】
撮影レンズＬＬにはＣＰＵ７０Ｌが搭載されており、そのＣＰＵ７０Ｌからは、各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動する速度を示す値の駆動信号が出力される。駆動信号はＤ／Ａ変換器７２Ｌを介して、対応するモータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌに接続された各アンプ７４Ｌ、７６Ｌ、７８Ｌに入力される。そして、各アンプ７４Ｌ、７６Ｌ、７８Ｌでの処理により各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌが駆動信号により指示された回転速度で駆動される。
【００３３】
また、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌには、エンコーダ８０Ｌ、８２Ｌが連結され、絞り５８Ｌには、ポテンショメータ８４Ｌが連結されている。ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌに設定位置の変化に応じて各エンコーダ８０Ｌ、８２Ｌから出力されるパルス信号は、カウンタ８６Ｌで計数されてＣＰＵ７０Ｌに与えられる。また、絞り５８Ｌの設定位置に応じた電圧が出力されるポテンショメータ８４Ｌの出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器９０Ｌを介してＣＰＵ７０Ｌに与えられる。
【００３４】
ＣＰＵ７０Ｌは、カウンタ４６の計数値によりズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌの設定位置を認識すると共に、ポテンショメータ８４Ｌの出力値により絞りの設定位置を認識する。
【００３５】
従って、ＣＰＵ７０Ｌは、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌの設定位置を把握しながら、各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動することによって、ズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌの速度制御又は位置制御を行うことができるようになっている。
【００３６】
一方、ＣＰＵ７０Ｌには、図示しないコントローラ等の外部装置から目標の設定位置又は動作速度を示すズーム指示信号、フォーカス指示信号、アイリス指示信号がＡ／Ｄ変換器９０Ｌを介して与えられるようになっている。ＣＰＵ７０Ｌは、これらの指示信号に従って各モータ６０Ｌ、６２Ｌ、６４Ｌを駆動し、指示信号により指示された目標の設定位置又は動作速度となるようにズームレンズ群５４Ｌ、フォーカスレンズ群５６Ｌ、絞り５８Ｌを制御する。尚、アイリス指示信号は、通常はカメラ本体から与えられる。
【００３７】
また、これらの指示信号は、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬの両方に同じ信号が同時に与えられるようになっており、撮影レンズＬＬと撮影レンズＲＬは同じ光学条件に設定されるようになっている。
【００３８】
次に、上記カメラ駆動装置１０における自動輻輳角調整モードの機能について図４のフローチャートに従って詳説する。カメラ駆動装置１０のＣＰＵ３０は、電源がオンされると、下記で示す自動輻輳角調整モード以外の処理を実行すると共に（ステップＳ１０）、図２に示したスイッチＳＷ１の状態を読み込む（ステップＳ１２）。そして、スイッチＳＷ１がオンされたか否かに基づいて自動輻輳角調整モードの実行が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定処理においてＮＯと判定している間は、ステップＳ１０に戻る。一方、ステップＳ１４の判定処理においてＹＥＳと判定した場合には、以下の自動輻輳角調整モードの処理を開始する。
【００３９】
自動輻輳角調整モードの処理を開始すると、まず、カメラＬ、Ｒで現在撮影されている各々の映像の映像信号を１フレーム分（１コマ画像分）、画像処理部５０に取り込む（ステップＳ１６）。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ３０は、図２に示したスイッチＳＷ２の状態を読み込む（ステップＳ１８）。尚、スイッチＳＷ２は無操作状態では常にオフとなるスイッチである。そして、スイッチＳＷ２がオンされたか否かに基づいてユーザが視対象の選択操作を行うことを指示したか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、ＮＯと判定した場合には、下記のステップＳ２２〜ステップＳ２８の処理を実行した後、ステップＳ１０の処理に戻るが、ユーザが一度も視対象の選択操作を行っていない場合には、ステップＳ２２〜ステップＳ２８の処理は実行されずステップＳ１０の処理に戻るものとする。
【００４１】
もし、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した場合、ＣＰＵ３０はステップＳ３０及びステップＳ３２の視対象選択処理を実行する。
【００４２】
ここで、図５に示すようにカメラＬ、Ｒで例えば人物１００を撮影している状況を想定する。このとき、カメラＬで撮影されている撮影画像（映像）が図６（Ａ）、カメラＲで撮影されている撮影画像が図６（Ｂ）に例示されている。尚、以下において、カメラＬの撮影画像をＬ側撮影画像、カメラＲの撮影画像をＲ側撮影画像というものとする。
【００４３】
自動輻輳角調整モードを開始した後、ユーザは、まず、スイッチＳＷ２をオンして視対象指示手段５２により視対象とする被写体を選択する操作を行う。例えば図６のようにＬ側撮影画像をモニタ（例えば、カメラＬのビューファインダ）で見ながら、そのモニタの画面上で、視対象とする被写体を選択する。このとき、視対象指示手段５２による処理として、図６（Ａ）のようにモニタの画面上に選択枠Ｆが表示され、ジョイスティック等のポインティングデバイスのユーザ操作によって、その選択枠Ｆが所望の位置に設定、変更できるようになっている。ユーザは、その選択枠Ｆを視対象とする被写体の位置に移動させ、所定の操作で選択枠Ｆの位置を確定する。同図では人物１００の一部分（顔）が視対象として選択されている。
【００４４】
このようにしてユーザが視対象を選択すると、Ｌ側撮影画像上での選択枠Ｆの領域（位置及び範囲）を示す情報が視対象指示手段５２からの情報としてカメラ駆動装置１０の画像処理部５０に与えられる。
【００４５】
図４のフローチャートのステップＳ３０において、ＣＰＵ３０からの指示により画像処理部５０は、ステップＳ１６で取り込んだＬ側撮影画像の中から、視対象指示手段５２より与えられた選択枠Ｆの範囲の画像をカメラＬでの視対象の画像（以下、Ｌ側視対象画像という）として抽出し、そのＬ側視対象画像を記憶する。
【００４６】
続いて、ステップＳ３２において、ＣＰＵ３０からの指示により画像処理部５０は、ステップＳ１６で取り込んだＲ側撮影画像の中から、Ｌ側視対象画像と最も一致する画像範囲をパターンマッチング等の処理により検出する。そして、検出した範囲の画像をカメラＲでの視対象の画像（以下、Ｒ側視対象画像という）として抽出し、そのＲ側視対象画像を記憶する。
【００４７】
以上のステップＳ３０及びステップＳ３２における視対象選択処理が終了すると、ステップＳ２４に移行し、画像処理部５０は、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の共通ポイントを設定する。
【００４８】
ここで、共通ポイントとは、視対象とした被写体の実際の空間上で一点に対応するＲ側視対象画像とＬ側視対象画像での一対のポイントを示す。例えば、図４に示されている人物１００の顔上の一点を点Ｐとすると、そのＰ点に対応する図５（Ａ）に示すＬ側撮影画像上の点ＰＬと図５（Ｂ）に示すＲ側撮影画像上の点ＰＲが共通ポイントとなる。
【００４９】
画像処理部５０は、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の中から上記のような共通ポイントを決定する。例えば、正確ではないがＬ側視対象画像とＲ側視対象画像の各々の中央点を共通ポイントとすることが考えられる。また、Ｌ側視対象画像とＲ側視対象画像の両方に存在する特徴的な点（例えば、目等）を形は色の情報に基づいて検出し、その点を共通ポイントとして検出することも考えられる。
【００５０】
このようにして共通ポイントを決定すると、画像処理部５０は、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像における共通ポイントの位置を示す情報をＣＰＵ３０に与える。
【００５１】
図４のステップＳ２６において、ＣＰＵ３０は、画像処理部５０から共通ポイントの情報が与えられると、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における共通ポイントの位置が異なるか否かを判定する。もし、ＮＯと判定した場合には、現在の輻輳角θが適切であるため輻輳角θの調整を行わずにステップＳ１０に戻る。一方、ＹＥＳと判定した場合には、カメラＬ、Ｒの各々の撮影画像内における共通ポイントの位置が一致するように輻輳角θを変更する（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００５２】
例えば、図５、図６に示されているように、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像における共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置に対して、撮影画像の左端までの長さをＤＬ、ＤＲとする。このとき、ＤＬ＝ＤＲであれば共通ポイントの位置が一致していると判定し、輻輳角θを変更しない。
【００５３】
一方、ＤＬ＞ＤＲであれば、ＣＰＵ３０は、輻輳角θを小さくする方向にモータ２２を駆動してカメラＲを所定量回転させる。ＤＬ＜ＤＲであれば、輻輳角θを大きくする方向にモータ２２を駆動してカメラＲを所定量回転させる。
【００５４】
このとき、ＤＬ＞ＤＲ、又は、ＤＬ＜ＤＲのように共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致していないと判定してステップＳ２８の処理を一回行ったとしても共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致することにはならない。しかしながら、ステップＳ２８の処理は、ステップＳ１０からの処理の繰り返しによって、ＤＬ＝ＤＲとなるまで繰り返されることになるため、最終的にＬ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致する。
【００５５】
尚、カメラＬ、Ｒの現在の画角（焦点距離）とＬ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々における現在の共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置とに基づいて、ＤＬ＝ＤＲとするためのカメラＲの回転量を求めることができ、ステップＳ２８において、その回転量分だけカメラＲを回転させるようにしてもよい。
【００５６】
また、ステップＳ２６においてＮＯと判定されるまで、即ち、ＤＬ＝ＤＲとなるまで、ステップＳ１６、後述のステップＳ２２及びステップＳ２４、ステップＳ２６、ステップＳ２８の処理を繰り返してもよい。
【００５７】
以上のようにして、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々において共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致した場合には図５のようにこれらの共通ポイントＰＬ、ＰＲに対応する実空間の被写体の点Ｐが視対象のポイントとして輻輳角θが適切に設定された状態となる。
【００５８】
以上、説明した処理は、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した際の処理、即ち、ユーザが視対象の選択操作を行う場合の処理とその直後の処理について説明したが、ユーザが視対象の選択操作を行い、ステップＳ２８の処理を少なくとも一回行った後にステップＳ１０からの処理を繰り返し行う場合に、ステップＳ２０の判定処理においてＮＯと判定した際の処理について説明する。
【００５９】
ステップＳ２０においてＮＯと判定した場合、ＣＰＵ３０はステップＳ２２の処理に移行する。そして、ＣＰＵ３０の指示により画像処理部５０は、現在記憶しているＬ側視対象画像及びＲ側視対象画像を更新する。即ち、ステップＳ１６において取り込んだＬ側撮影画像の中から、既に記憶されているＬ側視対象画像と最も一致する画像範囲を検出し、その範囲の画像を抽出して新たなＬ側視対象画像として記憶する。また、ステップＳ１６において取り込んだＲ側撮影画像の中から、新たに記憶したＬ側視対象画像と最も一致する画像範囲を検出し、その範囲の画像を抽出して新たなＲ側視対象画像として記憶する。
【００６０】
続いて、画像処理部５０は、ステップＳ２４に移行し、上述したステップＳ２４の処理により、ステップＳ２２において新たに記憶したＬ側視対象画像とＲ側視対象画像における視対象の共通ポイントを設定し、その位置を示す情報をＣＰＵ３０に与える。
【００６１】
ＣＰＵ３０は、画像処理部５０から共通ポイントの情報が与えられると、上述のようにステップＳ２６の判定処理と、ステップＳ２６においてＹＥＳと判定した場合のステップＳ２８の処理を行った後、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００６２】
これによれば、Ｌ側撮影画像とＲ側撮影画像の各々において共通ポイントＰＬ、ＰＲの位置が一致するまで、カメラＲの回転角度が変更され、輻輳角θの調整が行われる。
【００６３】
また、視対象がＬ側撮影画像内又はＲ側撮影画像内で移動した場合、即ち、視対象自体が実際の空間上で移動した場合や、カメラマンのカメラ操作等によってカメラＬ、Ｒの撮影方向や画角（焦点距離）が変更された場合であっても、ステップＳ２２の処理によって、視対象がＬ側撮影画像及びＲ側撮影画像上で自動追尾され、その視対象に対して適切な輻輳角θとなるように維持される。
【００６４】
以上、上記実施の形態では、ユーザが視対象とする被写体の範囲をＬ側撮影画像において指定することによって、画像処理部５０がＬ側撮影画像とＲ側撮影画像での共通ポイントを決定するようにしたが、ユーザが例えばＬ側撮影画像において視対象とする共通ポイントを指定するようにしてもよい。この場合、画像処理部５０においてＲ側撮影画像での共通ポイントを検出するが、その方法として次のような態様が考えられる。
【００６５】
ユーザによりＲ側撮影画像における共通ポイントが指定されると、画像処理部５０は、Ｒ側撮影画像での共通ポイントを中心とした所定の大きさの範囲（図６の選択枠Ｆに相当する範囲）の画像を上記のＬ側視対象画像として抽出して記憶し、Ｒ側撮影画像内においてＬ側視対象画像に最も類似する範囲の画像を上述のＲ側視対象画像として抽出して記憶する。そして、Ｒ側視対象画像の中心をＲ側撮影画像の共通ポイントとする。または、Ｌ側撮影画像の共通ポイントと形状又は色などの特徴が一致するＲ側視対象画像内の点を共通ポイントとして検出してもよい。その他の処理は、図４のフローチャートの処理と同様にして行うことができる。
【００６６】
また、上記実施の形態の説明において、Ｌ側撮影画像に対する処理をＲ側撮影画像で、Ｒ側撮影画像に対する処理をＬ側撮影で行うこともできる。
【００６７】
また、上記実施の形態において、カメラＬ、Ｒの撮影レンズＬＬ、ＲＬにおけるフォーカスについても視対象にピントが合うように制御してもよい。例えば、Ｌ側視対象画像又はＲ側視対象画像をコントラスト方式によりピントを合わる対象とする被写体の範囲（ＡＦエリアの範囲）とすることによって、視対象に合焦するように撮影レンズＬＬ、ＲＬのフォーカスを設定することができる。または、ユーザが指定した視対象に対して設定された輻輳角θに基づいて、視対象までの距離を求めることができ、その距離に合わせて撮影レンズＬＬ、ＲＬをフォーカスを設定することもできる。ここで、輻輳角をθ、視差幅をＳとすると、カメラＬ、Ｒから被写体までの距離Ｌは次式、
Ｌ＝（Ｓ／２）／ｔａｎ（θ／２）
により算出される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明に係る立体画像撮影システムにおける２台の撮影カメラの配置を示した上面図である。
【図２】図２は、カメラ駆動装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、撮影レンズの構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、自動輻輳角調整モードの処理手順を示したフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係る立体画像撮影システムにより所定の被写体を撮影している状況を示した図であり、自動輻輳角調整モードの説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、図５の撮影状況において、２台のカメラで撮影される撮影画像を例示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｌ、Ｒ…撮影カメラ、ＬＣ、ＲＣ…カメラ本体、ＬＬ、ＲＬ…撮影レンズ、ＳＷ１、ＳＷ２…スイッチ、１０…カメラ駆動装置、１２…Ｌカメラ角度駆動機構、１４…Ｒカメラ角度駆動機構、１６…Ｒカメラ間隔駆動機構、２０、２２、２４…モータ、３０…ＣＰＵ、５０…画像処理部、５２…視対象指示手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の撮影カメラを左右に並べて配置して視対象とする被写体の立体画像を撮影する立体画像撮影システムであって、前記第１及び第２の撮影カメラの光軸が交わる角度を示す輻輳角の調整が可能な立体画像撮影システムにおいて、
前記第１の撮影カメラで撮影された第１の撮影画像の中からユーザが所望の被写体を視対象として指示するための視対象指示手段と、
前記第２の撮影カメラで撮影された第２の撮影画像の中から前記視対象を検出する第２撮影画像視対象検出手段と、
前記第２撮影画像視対象検出手段により検出された前記第２の撮影画像における視対象の位置が、前記第１の撮影画像における視対象の位置と一致するように前記輻輳角を調整する輻輳角調整手段と、
を備えたことを特徴とする立体画像撮影システム。
【請求項２】
前記第１の撮影画像の中から前記視対象指示手段により指示された視対象を検出する第１撮影画像視対象検出手段を備え、前記第１及び第２の撮影カメラで順次撮影される撮影画像により前記第１及び第２の撮影画像を順次更新すると共に、更新した最新の前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置を前記第１撮影画像視対象検出手段及び前記第２撮影画像視対象検出手段により検出し、該検出した前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置が一致するように前記輻輳角調整手段により前記輻輳角を調整することを特徴とする請求項１の立体画像撮影システム。
【請求項３】
前記視対象にピントが合うように前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを自動調整するフォーカス手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２の立体画像撮影システム。
【請求項４】
前記フォーカス手段は、前記輻輳角調整手段により設定された前記輻輳角に基づいて前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを設定することを特徴とする請求項３の立体画像撮影システム。
【請求項１】
第１及び第２の撮影カメラを左右に並べて配置して視対象とする被写体の立体画像を撮影する立体画像撮影システムであって、前記第１及び第２の撮影カメラの光軸が交わる角度を示す輻輳角の調整が可能な立体画像撮影システムにおいて、
前記第１の撮影カメラで撮影された第１の撮影画像の中からユーザが所望の被写体を視対象として指示するための視対象指示手段と、
前記第２の撮影カメラで撮影された第２の撮影画像の中から前記視対象を検出する第２撮影画像視対象検出手段と、
前記第２撮影画像視対象検出手段により検出された前記第２の撮影画像における視対象の位置が、前記第１の撮影画像における視対象の位置と一致するように前記輻輳角を調整する輻輳角調整手段と、
を備えたことを特徴とする立体画像撮影システム。
【請求項２】
前記第１の撮影画像の中から前記視対象指示手段により指示された視対象を検出する第１撮影画像視対象検出手段を備え、前記第１及び第２の撮影カメラで順次撮影される撮影画像により前記第１及び第２の撮影画像を順次更新すると共に、更新した最新の前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置を前記第１撮影画像視対象検出手段及び前記第２撮影画像視対象検出手段により検出し、該検出した前記第１及び第２の撮影画像における視対象の位置が一致するように前記輻輳角調整手段により前記輻輳角を調整することを特徴とする請求項１の立体画像撮影システム。
【請求項３】
前記視対象にピントが合うように前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを自動調整するフォーカス手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２の立体画像撮影システム。
【請求項４】
前記フォーカス手段は、前記輻輳角調整手段により設定された前記輻輳角に基づいて前記第１及び第２の撮影カメラのフォーカスを設定することを特徴とする請求項３の立体画像撮影システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−４４６５（Ｐ２０１０−４４６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６３３９１（Ｐ２００８−１６３３９１）
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２３日（２００８．６．２３）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]