立體相機(jī)及立體相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種技術(shù)，該技術(shù)能提高利用立體相機(jī)的距離測量的精度或立體圖像的品質(zhì)，或能將立體相機(jī)裝置小型化的技術(shù)。即，提供一種立體相機(jī)，其具備左右攝像系統(tǒng)(1a、1b)，該左右攝像系統(tǒng)具有左右光學(xué)系統(tǒng)(2a、2b)和左右攝像元件(3a、3b)，基于通過利用左右攝像系統(tǒng)(1a、1b)拍攝被攝體而取得的圖像信號，導(dǎo)出到被攝體的距離或生成包含了被攝體的立體圖像，該立體相機(jī)使左右攝像系統(tǒng)(1a、1b)中的攝像元件(3a、3b)的受光面向光軸方向彎曲以校正光學(xué)系統(tǒng)(2a、2b)的像差。
【專利說明】立體相機(jī)及立體相機(jī)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種立體相機(jī)，其處理從多個(gè)相機(jī)取得的多個(gè)圖像的視差并計(jì)算到前方的被攝體的距離，或者生成立體圖像。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有一種立體相機(jī)，其通過僅相距規(guī)定的間隔(基線長度)地配置兩個(gè)相機(jī)的光軸，處理從該兩個(gè)相機(jī)導(dǎo)入的兩個(gè)圖像的視差，從而導(dǎo)出到前方的被攝體的距離。該立體相機(jī)作為用于測量到被攝體的距離的距離測量裝置而裝載于車輛等，被應(yīng)用于發(fā)出車距警報(bào)、障礙物警報(bào)的防沖擊系統(tǒng)。
[0003]另外，近年來，在薄型電視機(jī)等中顯示立體圖像的顯示設(shè)備正在普及。進(jìn)而，在使用了數(shù)碼靜物相機(jī)或攝影機(jī)等電子攝像元件的電子信息設(shè)備中，也已知有可拍攝、存儲立體圖像的設(shè)備。在這種情況下，左右對稱地配置兩個(gè)CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器作為固態(tài)攝像元件，利用這些相機(jī)來拍攝被攝體，將得到的圖像信息作為可立體觀測的影像數(shù)據(jù)存儲于存儲介質(zhì)。
[0004]在上述立體相機(jī)中，在同時(shí)拍攝的左右相機(jī)中產(chǎn)生的視差是通過在水平方向上僅相距一定的距離d地配置左右相機(jī)而產(chǎn)生的。然而，在使用望遠(yuǎn)系的攝影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行拍攝的情況下，左右的攝影視場角各自的疊印區(qū)域變小，有時(shí)難以得到足夠的視差。為了避免該問題，設(shè)為根據(jù)被攝體距離信息來控制配置于左右的至少一對攝影光學(xué)系統(tǒng)、以及該一對攝影光學(xué)系統(tǒng)的光軸所形成的輻輳角的立體相機(jī)正在逐漸普通化。
[0005]另外，在立體相機(jī)中如上所述，使通過了兩個(gè)攝影光學(xué)系統(tǒng)的來自被攝體的光在攝像元件上成像，通過處理從攝像元件得到的圖像信號而或測量到被攝體的距離，或生成立體圖像的情況很多。然而，在離開攝像元件中的攝像光學(xué)系統(tǒng)的光軸的區(qū)域(特別是周邊部)中，有時(shí)因?yàn)閿z像光學(xué)系統(tǒng)的畸變像差或像面像差的影響而使得到的圖像信號的品質(zhì)降低。其結(jié)果是，有時(shí)會產(chǎn)生距離測量的精度降低、或立體圖像的品質(zhì)降低等不良情況。
[0006]另外，一般通過延長基線長度就能增大在左右相機(jī)間產(chǎn)生的視差，能提高距離測量的精度。由此，在發(fā)生上述那樣的距離測量的精度降低的情況下，有時(shí)為了對其進(jìn)行校正需要將基線長度延長一定程度，而妨礙裝置的小型化。進(jìn)而，為了抑制減小攝像光學(xué)系統(tǒng)的畸變像差或像面像差，需要將攝像光學(xué)系統(tǒng)自身大型化，有時(shí)也會因?yàn)樵摾碛啥寡b置的小型化變得困難。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-53303號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007-101662號公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-278133號公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)4:日本特開2001-284564號公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)5:日本特開平7-95623號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明所要解決的問題
[0015]本發(fā)明是鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而研究出的，其目的在于提供一種技術(shù)，該技術(shù)能提高利用立體相機(jī)的距離測量的精度或立體圖像的品質(zhì)，或者能將立體相機(jī)的裝置小型化。
[0016]用于解決問題的方案
[0017]本發(fā)明涉及一種立體相機(jī)，該立體相機(jī)具備多個(gè)具有光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件的攝像部，根據(jù)用該攝像部取得的被攝體的圖像信號，測量到被攝體的距離或生成立體圖像。而且該立體相機(jī)的最大的特征在于，使攝像部中的攝像元件的受光面向光軸方向彎曲，以便校正該攝像部中的光學(xué)系統(tǒng)的像差。
[0018]更具體地說，提供一種立體相機(jī)，該立體相機(jī)具備多個(gè)攝像部，該攝像部具有光學(xué)系統(tǒng)和使通過該光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件，
[0019]基于通過利用所述多個(gè)攝像部來拍攝規(guī)定的被攝體而取得的圖像信號，導(dǎo)出到所述被攝體的距離或生成包含了所述被攝體的立體圖像，
[0020]所述立體相機(jī)的特征在于，使位于所述多個(gè)攝像部的至少一部分中的所述攝像元件的受光面向光軸方向彎曲，以便校正將被攝體的圖像成像于該攝像元件上的所述光學(xué)系統(tǒng)的像差。
[0021]在此，如上所述，在用光學(xué)系統(tǒng)使被攝體的圖像成像于攝像元件的情況下，雖然位于攝像元件的受光面的靠近光軸的中央部沒有問題，但是在離開光軸的攝像元件的周邊部有時(shí)會因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的像差而產(chǎn)生散焦或圖像的畸變。在立體相機(jī)中，有時(shí)因?yàn)樵撓癫疃咕嚯x測量的精度降低或使立體圖像的品質(zhì)降低。
[0022]對此，在本發(fā)明中使由普通平面所構(gòu)成的攝像元件的受光面向光軸方向彎曲，以校正光學(xué)系統(tǒng)的像差。由此，能在攝像元件的受光面的整個(gè)面抑制由光學(xué)系統(tǒng)的像差產(chǎn)生的散焦、圖像的畸變等。其結(jié)果是，能抑制立體相機(jī)的距離測量的精度降低、立體圖像的品質(zhì)降低。另外，因?yàn)槟芸s短基線長度，實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)本身的小型化，所以可促進(jìn)裝置的小型化。
[0023]此外，此處的光學(xué)系統(tǒng)的像差，除了是指光學(xué)系統(tǒng)的像面偏離平面的像面彎曲之夕卜，還包括畸變像差、球面像差、以及像散等，所有能通過使攝像元件的受光面彎曲而抑制的像差。
[0024]另外，在本發(fā)明中，也可以是所述多個(gè)攝像部的光軸配置成以規(guī)定的輻輳角進(jìn)行交叉，
[0025]根據(jù)所述被攝體而在所述攝像元件的受光面改變用于取得所述圖像信號的區(qū)域，來取代根據(jù)所述被攝體而改變所述輻輳角。
[0026]雖然立體相機(jī)中的多個(gè)攝像部的光軸有時(shí)被配置成以稱為輻輳角的交叉角進(jìn)行交叉，但是該輻輳角的大小會影響距離測量、立體圖像生成。例如，處于形成輻輳角的光軸的交點(diǎn)處的被攝體，成為在播放已生成的立體圖像時(shí)被視認(rèn)為在于屏幕上的被攝體。
[0027]在以往的立體相機(jī)中通過使各攝像部機(jī)械性轉(zhuǎn)動而改變輻輳角。在這種情況下，需要用于使各攝像部轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，成為使立體相機(jī)的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、大型化的原因。相對于此，在本發(fā)明中，采用根據(jù)被攝體而在攝像元件的受光面改變用于取得圖像信號的區(qū)域來取代根據(jù)被攝體而改變輻輳角。
[0028]S卩，各攝像部的光軸的交點(diǎn)處的被攝體成像于各攝像部的攝像元件的光軸上。相對于此，在假設(shè)已改變輻輳角的情況下，應(yīng)成為光軸的新交點(diǎn)處的被攝體的圖像變成成像于偏離攝像元件的光軸的區(qū)域。在多個(gè)攝像部中通過取得偏離該光軸的區(qū)域的圖像信號，從而即使不實(shí)際對各攝像部進(jìn)行轉(zhuǎn)動等也能取得與改變了輻輳角等同的效果(以下也將利用該控制而得到的實(shí)質(zhì)上的輻輳角稱為實(shí)質(zhì)輻輳角)。
[0029]此外，雖然各攝像部的攝像元件的受光面即使為平面，也能進(jìn)行同樣的控制，但是在這種情況下，因?yàn)闀褂脭z像元件的受光面的周邊部，所以要在光學(xué)系統(tǒng)的像差的影響下進(jìn)行控制，存在距離測量的精度、立體圖像的品質(zhì)根據(jù)實(shí)質(zhì)輻輳角而降低這種不良情況。相對于此，在本發(fā)明中由于攝像元件彎曲以校正光學(xué)系統(tǒng)的像差，因此能與實(shí)質(zhì)輻輳角的值無關(guān)地維持距離測量的精度、立體圖像的品質(zhì)。
[0030]另外，在本發(fā)明中，也可以一體地形成所述多個(gè)攝像部中的光學(xué)系統(tǒng)中的至少一部分。即，在上述的發(fā)明中，不是通過使攝像部轉(zhuǎn)動等，而是通過根據(jù)被攝體而在所述攝像元件的受光面改變用于取得所述圖像信號的區(qū)域，從而改變實(shí)質(zhì)輻輳角。因此，無需改變各攝像部的光學(xué)系統(tǒng)彼此的相對位置。利用這一點(diǎn)，在本發(fā)明中采用一體地形成各攝像部的光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分。由此，能更簡化裝置結(jié)構(gòu)并能促進(jìn)裝置成本的降低。
[0031]另外，在本發(fā)明中，也可一體地形成使通過上述的一體地形成的光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件。通過這樣做，能進(jìn)一步簡化裝置結(jié)構(gòu)并能促進(jìn)裝置成本的降低。
[0032]另外，本發(fā)明也可以是基于在上述立體相機(jī)中取得的所述圖像信號，判別輸入規(guī)定的設(shè)備的指令信號的指令信號判別裝置。該指令信號判別裝置為用于根據(jù)由立體相機(jī)所取得的圖像來判別指令的內(nèi)容，對電子設(shè)備等賦予該指令的裝置。例如，為如下裝置:在智能電視機(jī)裝置中利用立體相機(jī)拍攝裝置前的視聽者的動作，根據(jù)該動作來判別頻道改變等的指令內(nèi)容。
[0033]若對這樣的指令判別裝置應(yīng)用上述立體相機(jī)，則由于更高精度的距離測量以及圖像形成，而能夠提高指令判別的精度。另外，由于能更準(zhǔn)確地限定指令判別的空間范圍，因此也能抑制因?yàn)榉秶獾娜说膭幼鞫怪噶钆袆e受到不良情況影響等不良情況。
[0034]另外，在本發(fā)明中，還可以設(shè)為具備:保持單元，保持所述多個(gè)攝像部，使其光軸彼此在光軸前方不交叉地使該多個(gè)攝像部中的光學(xué)系統(tǒng)的視場角相互重疊；以及測距單元，根據(jù)由所述多個(gè)攝像部所拍攝的所述視場角重疊的部分處的被攝體的圖像信號，檢測到該被攝體的距離。
[0035]在該發(fā)明中保持多個(gè)攝像部，以使光軸在前方不交叉，即平行或越向前越相互分開，并且使各攝像部的光學(xué)系統(tǒng)的視場角重疊。并且，根據(jù)各攝像部的光學(xué)系統(tǒng)的視場角重疊的部分處的被攝體的圖像信號來檢測到該被攝體的距離。
[0036]由此，能夠?qū)Ρ纫远鄠€(gè)攝像部的各自的視場角所能覆蓋的更廣范圍維持監(jiān)視功能，并且能夠作為立體相機(jī)能對視場角的重疊范圍進(jìn)行距離測量、立體圖像的生成。特別是通過使用廣角透鏡作為各攝像部的光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)Ω鼜V視場角維持監(jiān)視功能，能使作為立體相機(jī)所能進(jìn)行距離測量、立體圖像生成的范圍增加。
[0037]例如，也可使多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的視場角分別比135度大。由此，在使用兩個(gè)攝像部的情況下能使合計(jì)視場角為270度。另外，在此情況下，所述保持單元也可保持兩個(gè)所述攝像部，以使其光軸彼此具有90度角。這樣，至少可確保整體的視場角為225度以上。另外，能確保作為立體相機(jī)所能進(jìn)行距離測量、立體圖像生成的范圍為45度以上的范圍。
[0038]另外，作為多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)使用視場角180度的魚眼透鏡，在保持單元保持兩個(gè)攝像部以使其光軸彼此具有90度角的情況下，能使整體的視場角為270度。另外，能確保作為立體相機(jī)所能進(jìn)行距離測量、立體圖像生成的范圍為90度的范圍。這樣，在將本發(fā)明的立體相機(jī)設(shè)置于90度的角部的情況下，能監(jiān)視該角部周圍270度的整體。
[0039]另外，在本發(fā)明中，所述保持單元也可以通過改變所述多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的保持角度，而使所述視場角的重疊部分的大小可改變。這樣，能根據(jù)安裝立體相機(jī)的部分來調(diào)整可監(jiān)視的整體視場角、以及作為立體相機(jī)所能進(jìn)行距離測量、立體圖像生成的角度范圍。
[0040]另外，本發(fā)明也可以是一種立體相機(jī)系統(tǒng)，其具備多個(gè)上述立體相機(jī)，利用所述多個(gè)立體相機(jī)中的至少一個(gè)來拍攝規(guī)定的被攝體而取得圖像信號，并且基于該圖像信號來導(dǎo)出從測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離，所述立體相機(jī)系統(tǒng)的特征在于，所述多個(gè)立體相機(jī)直接配置于所述測量基準(zhǔn)物處，使得可從該測量基準(zhǔn)物拍攝外側(cè)；使用由所述多個(gè)立體相機(jī)中的兩個(gè)以上取得的圖像信號，導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
[0041]由此，多個(gè)立體相機(jī)被直接配置于測量基準(zhǔn)物處，利用其中的兩個(gè)以上來測量從測量基準(zhǔn)物到被攝體的距離。因此，能將在測量基準(zhǔn)物處的立體相機(jī)的間隔直接作為基線長度來進(jìn)行距離測量。由此，通過將立體相機(jī)的間隔設(shè)定得大，而能使基線長度大，能提高在使用多個(gè)立體相機(jī)來進(jìn)行距離測量的情況下的精度。
[0042]在這種情況下，也可設(shè)成所述測量基準(zhǔn)物為汽車，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該汽車的四角。另外，也可設(shè)成所述測量基準(zhǔn)物為住宅，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該住宅的凸?fàn)畹慕遣俊＿@樣，因?yàn)闇y量基準(zhǔn)物自身大，所以能使立體相機(jī)間的距離大，能使基線長度大。其結(jié)果是，能提高使用了兩個(gè)以上的立體相機(jī)的距離測量的精度。
[0043]另外，在本發(fā)明中，所述多個(gè)立體相機(jī)也可配置于所述測量基準(zhǔn)物處，使得可利用該多個(gè)立體相機(jī)對所述測量基準(zhǔn)物周圍的全方位進(jìn)行所述距離的測量。這樣，可使用多個(gè)立體相機(jī)，對測量基準(zhǔn)物周圍的全方位進(jìn)行到被攝體的距離測量。
[0044]另外，在本發(fā)明中，也可在所述測量基準(zhǔn)物與所述被攝體之間的距離為所述規(guī)定距離以下的情況下，使用所述多個(gè)立體相機(jī)中的一個(gè)來導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
[0045]即，例如在測量開始時(shí)使用兩個(gè)以上的立體相機(jī)來進(jìn)行從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離的測量，在所述測量基準(zhǔn)物與所述被攝體之間的距離為所述規(guī)定距離以下、或者變成所述規(guī)定距離以下的情況下，使用這些立體相機(jī)中的一個(gè)來繼續(xù)測量到被攝體的距離。
[0046]由此，通?？梢灶A(yù)先使用兩個(gè)以上的立體相機(jī)來對更廣范圍持續(xù)進(jìn)行距離的測量，在被攝體靠近測量基準(zhǔn)物至一定程度的階段，使用一個(gè)立體相機(jī)來集中地進(jìn)行到被攝體的距離測量。另外，雖然在使用兩個(gè)以上的立體相機(jī)來進(jìn)行距離的測量的情況下，可以考慮使用各立體相機(jī)中的一部分?jǐn)z像部來進(jìn)行距離測量，但是在這種情況下，雖然可對更廣范圍進(jìn)行距離的測量，但是相反，有時(shí)會因?yàn)榛€長度的應(yīng)變或波動而難以確保測量精度。因此，根據(jù)本發(fā)明，在這樣的情況下，可在被攝體靠近測量基準(zhǔn)物至一定程度的階段，使用一個(gè)立體相機(jī)以更高的精度進(jìn)行距離測量。
[0047]另外，本發(fā)明也可以是一種立體相機(jī)系統(tǒng)，其具備多個(gè)立體相機(jī)，利用所述多個(gè)立體相機(jī)中的至少一個(gè)來拍攝規(guī)定的被攝體而取得圖像信號，并且基于該圖像信號來導(dǎo)出從測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離，所述立體相機(jī)系統(tǒng)也可以為如下立體相機(jī)系統(tǒng)，所述多個(gè)立體相機(jī)直接配置于所述測量基準(zhǔn)物處，使得可從該測量基準(zhǔn)物拍攝外側(cè)，使用利用所述多個(gè)立體相機(jī)中的兩個(gè)以上來取得的圖像信號，導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
[0048]在這種情況下，也可設(shè)成所述測量基準(zhǔn)物為汽車，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該汽車的四角。另外，也可設(shè)成所述測量基準(zhǔn)物為住宅，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該住宅的凸?fàn)畹慕遣俊?br> [0049]另外，也可設(shè)成所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于所述測量基準(zhǔn)物處，使得可利用該多個(gè)立體相機(jī)來對所述測量基準(zhǔn)物周圍的全方位進(jìn)行所述距離的測量。
[0050]另外，也可設(shè)成在所述測量基準(zhǔn)物與所述被攝體之間的距離為所述規(guī)定距離以下的情況下，使用所述多個(gè)立體相機(jī)中的一個(gè)來導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
[0051]另外，也可設(shè)成所述立體相機(jī)具備兩個(gè)攝像部，該攝像部具有視場角比135度大的光學(xué)系統(tǒng)以及使通過該光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件，所述立體相機(jī)還具備保持單元，保持所述兩個(gè)攝像部，使其光軸彼此具有90度角。
[0052]由此，能確保至少一個(gè)立體相機(jī)的視場角為225度以上，能確保作為一個(gè)立體相機(jī)所能進(jìn)行距離測量、立體圖像生成的范圍為45度以上的范圍。這樣，能用更少的立體相機(jī)來對測量基準(zhǔn)物的整個(gè)周圍進(jìn)行所述距離的測量。另外，在被攝體靠近測量基準(zhǔn)物至一定程度的階段，能使用一個(gè)立體相機(jī)來以更廣的角度范圍進(jìn)行到被攝體的距離測量。
[0053]此外，對于上述的本發(fā)明的解決問題的方案，能在可行的范圍內(nèi)組合使用。
[0054]發(fā)明的效果
[0055]根據(jù)本發(fā)明，能提高利用立體相機(jī)的距離測量的精度或立體圖像的品質(zhì)，或能將立體相機(jī)裝置小型化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1是表示以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0057]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0058]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的立體相機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0059]圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例2的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的原理的圖。
[0060]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0061]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的智能電視機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0062]圖7是用于說明利用普通的立體相機(jī)的距離測量的原理的圖。
[0063]圖8是用于說明在普通的立體相機(jī)中使用了廣角透鏡的情況下的問題的圖。
[0064]圖9是用于說明在對使用了廣角透鏡的立體相機(jī)應(yīng)用了本發(fā)明的情況下的效果的圖。
[0065]圖10是用于對在使用具有不平行的光軸的立體相機(jī)的情況下的視角轉(zhuǎn)換進(jìn)行說明的圖。
[0066]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0067]圖12是表示將本發(fā)明的實(shí)施例5的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)裝入內(nèi)窺鏡的形態(tài)的概況圖。
[0068]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的其他形態(tài)的圖。
[0069]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0070]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的立體相機(jī)系統(tǒng)的第二形態(tài)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0071]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0072]圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施例8的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0073]圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施例9的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0074]圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施例10的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0075]圖20是表示將本發(fā)明的實(shí)施例11的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)裝入膠囊型的內(nèi)窺鏡中的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0076]圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施例12的立體相機(jī)系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0077]圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施例13的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0078]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0079]實(shí)施例1
[0080]圖1表示以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100的基本結(jié)構(gòu)。在圖1中立體相機(jī)為使用光學(xué)系統(tǒng)(透鏡系統(tǒng))及攝像元件拍攝被攝體的攝影機(jī)或電子靜物相機(jī)，具備在左側(cè)的左攝像系統(tǒng)100a、以及在右側(cè)的右攝像系統(tǒng)10b這左右一對的攝像系統(tǒng)。在各攝像系統(tǒng)中沿著光軸設(shè)有可動的左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)101b，以及使通過這些透鏡系統(tǒng)的光成像的左攝像元件102a、右攝像元件102b。雖然在圖1中左透鏡系統(tǒng)1la以及右透鏡系統(tǒng)1lb都表現(xiàn)為單一透鏡，但是透鏡的數(shù)量、種類并非特別限定。另外，圖中的左攝像元件102a以及右攝像元件102b既可以是CXD傳感器也可以是CMOS傳感器。
[0081]另外，在圖1中，左攝像系統(tǒng)10a與右攝像系統(tǒng)10b相互傾斜地配置成光軸在前方位置處交叉，即左攝像系統(tǒng)10a與右攝像系統(tǒng)10b相互傾斜地配置成具有輻輳角Θ。進(jìn)而，左攝像系統(tǒng)10a與右攝像系統(tǒng)10b留出基線長度d的間隔地配置。f0為到被攝體的距離。此外,如圖中用虛線所示,在立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100中，可使左攝像系統(tǒng)10a及右攝像系統(tǒng)10b機(jī)械性轉(zhuǎn)動，可通過使左攝像系統(tǒng)10a及右攝像系統(tǒng)10b機(jī)械性轉(zhuǎn)動改變相互的輻輳角Θ。
[0082]可使用該立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100，進(jìn)行到被攝體的距離測量、生成立體圖像。例如，在使用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100進(jìn)行到被攝體的距離測量的情況下，利用立體匹配技術(shù)測量由左攝像系統(tǒng)10a及右攝像系統(tǒng)10b拍攝的被攝體的偏差(視差)，基于公知的三角測量的原理計(jì)算距離。另外，在使用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100生成立體圖像的情況下，調(diào)整福轅角Θ以使左攝像系統(tǒng)10a以及右攝像系統(tǒng)10b的光軸交叉在播放時(shí)看起來存在于屏幕上的被攝體(以下稱為基準(zhǔn)被攝體)，利用左攝像系統(tǒng)10a及右攝像系統(tǒng)10b拍攝被攝體。
[0083]而且，在分別用左右眼看到由左攝像系統(tǒng)10a及右攝像系統(tǒng)10b所拍攝的圖像時(shí)，根據(jù)得到的視差的大小，比基準(zhǔn)被攝體近的被攝體看起來浮現(xiàn)于附近側(cè)，比基準(zhǔn)被攝體遠(yuǎn)的被攝體看起來在遠(yuǎn)處側(cè)深處?？赏ㄟ^利用該原理生成立體圖像。
[0084]另外，在以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100中，如圖1所示，作為左攝像元件102a、右攝像元件102b使用了平面狀的元件。在這種情況下，雖然在左攝像元件102a、右攝像元件102b的受光面的光軸附近沒有問題，但是在受光面上隨著離開光軸并趨向周邊部，會有左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的像差的影響變大的傾向。例如若著眼于像面彎曲或畸變像差，則會有由于左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的像面彎曲或畸變，而隨著離開位于受光面的左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的光軸產(chǎn)生散焦或圖像失真。
[0085]而且，基于上述情況，有時(shí)會使利用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100進(jìn)行的距離測量的精度降低，或使立體圖像的品質(zhì)降低。對此，為了抑制左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的像差，需要使各透鏡系統(tǒng)大型化。另外，對于距離測量，若將圖1所示的基線長度d加大，則因?yàn)橛酶魍哥R拍攝的圖像的視差變大，所以雖然能使距離測量的精度提高，但是因此也會導(dǎo)致裝置大型化。如此，在以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100中，存在為了降低左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的像差的影響，而導(dǎo)致裝置大型化的這種不良情況。
[0086]因此，在本實(shí)施例中，為了校正左透鏡系統(tǒng)101a、右透鏡系統(tǒng)1lb的像差，而分別使左攝像元件102a以及右攝像元件102b彎曲，由此抑制左攝像元件102a以及右攝像元件102b的受光面的周邊部處的左透鏡系統(tǒng)1la以及右透鏡系統(tǒng)1lb的像差的影響。
[0087]在圖2中示出作為本實(shí)施例中的攝像部的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)I。圖2中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)I具備在圖中左側(cè)的左攝像系統(tǒng)la、在右側(cè)的右攝像系統(tǒng)Ib這樣左右一對攝像系統(tǒng)。在各攝像系統(tǒng)中沿著光軸設(shè)有可動的左透鏡系統(tǒng)2a以及右透鏡系統(tǒng)2b、以及使分別通過左透鏡系統(tǒng)2a及右透鏡系統(tǒng)2b的光成像的左攝像元件3a以及右攝像元件3b。與圖1所示的以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100的不同點(diǎn)是:左攝像元件3a以及右攝像元件3b的受光面由曲面形成。
[0088]形成左攝像元件3a以及右攝像元件3b的曲面的形狀定為:與考慮了左透鏡系統(tǒng)2a以及右透鏡系統(tǒng)2b的像差的像面形狀一致。即，通過左透鏡系統(tǒng)2a以及右透鏡系統(tǒng)2b的光成像于左攝像元件3a以及右攝像元件3b的受光面上，而不拘泥于是在位于受光面的光軸附近還是周邊部。
[0089]由曲面所形成的左攝像元件3a以及右攝像元件3b例如也可以通過在基材上粘接通過研磨使厚度變薄而得的攝像元件芯片來制作，該基材是用陶瓷等形成為表面與左透鏡系統(tǒng)2a以及右透鏡系統(tǒng)2b的像面形狀一致的基材。或者也可以在用陶瓷等形成的基材上，預(yù)先設(shè)置限制攝像元件芯片的厚度方向的位置的多處的位置限制柱，以使攝像元件芯片抵接于該位置限制柱狀態(tài)對其進(jìn)行粘接固定?；蛘咭部梢酝ㄟ^在基材上利用其他構(gòu)件形成固定攝像元件芯片的周邊部及中央部的部分，將固定周邊部及中央部的構(gòu)件的光軸方向的相對位置設(shè)為可變，由此，使攝像元件芯片的曲面形狀可調(diào)整。除此之外，由曲面所形成的左攝像元件3a以及右攝像元件3b的制作方法沒有特別限定。
[0090]在圖3中示出本實(shí)施例中的立體相機(jī)10的概要結(jié)構(gòu)。利用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)I中的左攝像元件3a以及右攝像元件3b得到的圖像信號，分別在左增幅部4a、右增幅部4b中在去噪后進(jìn)行增幅。進(jìn)而，從左增幅部4a以及右增幅部4b輸出的模擬圖像信號分別利用左模數(shù)轉(zhuǎn)換器5a以及右模數(shù)轉(zhuǎn)換器5b進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入信號處理部6。
[0091 ] 在信號處理部6中，產(chǎn)生針對傳感器驅(qū)動控制部8、透鏡驅(qū)動控制部9的驅(qū)動信號，該驅(qū)動控制部8用于驅(qū)動左攝像元件3a以及右攝像元件3b，該透鏡驅(qū)動控制部9使左透鏡系統(tǒng)2a以及右透鏡系統(tǒng)2b向光軸方向移動。另外，根據(jù)從左模數(shù)轉(zhuǎn)換器5a以及右模數(shù)轉(zhuǎn)換器5b輸出的數(shù)字信號，在距離測量的情況下進(jìn)行到被攝體的距離運(yùn)算，在生成立體圖像的情況下進(jìn)行用于生成左眼用以及右眼用的圖像的信號處理。而且，在圖像處理部7中，在距離測量時(shí)生成測定的距離的顯示圖像，在生成立體圖像的情況下進(jìn)行用于生成左眼用以及右眼用的圖像的圖像處理。
[0092]如以上說明的那樣，在本實(shí)施例中，在立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)中，通過用校正各透鏡系統(tǒng)的像差的曲面形成各攝像元件，在攝像元件的周邊部也可取得基于無散焦、畸變的高品質(zhì)的圖像的圖像信號。因此，可提高利用立體相機(jī)進(jìn)行的距離測量中的距離測量精度，另夕卜，可生成更高品質(zhì)的立體圖像。
[0093]進(jìn)而，由于對成像于攝像元件的周邊部的被攝體，也能進(jìn)行精度高的距離測量，因此無需將基線長度設(shè)得太長，另外，用透鏡系統(tǒng)自身進(jìn)行像差的校正的必要性也降低了。其結(jié)果是，可促進(jìn)立體相機(jī)的小型化。
[0094]實(shí)施例2
[0095]在實(shí)施例1中，雖然對由左攝像系統(tǒng)Ia以及右攝像系統(tǒng)Ib的光軸形成的輻輳角Θ，就與現(xiàn)有技術(shù)同樣地進(jìn)行機(jī)械性調(diào)整的例子進(jìn)行了說明，但是在本實(shí)施例中，對通過在左攝像元件3a以及右攝像元件3b的受光面改變?nèi)〉脠D像信號的區(qū)域而電性地取得與改變輻輳角Θ等價(jià)的效果的例子進(jìn)行說明。
[0096]圖4示出了本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)11。與實(shí)施例1相同的點(diǎn)是:本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)11具有左攝像系統(tǒng)Ila及右攝像系統(tǒng)Ilb,左攝像系統(tǒng)Ila以及右攝像系統(tǒng)Ilb分別具備有左透鏡系統(tǒng)12a以及右透鏡系統(tǒng)12b、左攝像元件13a以及右攝像元件13b。
[0097]在圖4中，示出了在使較遠(yuǎn)方的物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況下、以及使較近的物點(diǎn)0P2為基準(zhǔn)被攝體的情況下的，利用了右透鏡系統(tǒng)12b的在右攝像元件13b上的成像的狀態(tài)。物點(diǎn)OPl存在于左攝像系統(tǒng)Ila與右攝像系統(tǒng)Ilb的光軸的交點(diǎn)處，這種情況下的輻輳角為Θ1。以往，在從這樣的狀態(tài)將輻輳角改變?yōu)棣?2，將基準(zhǔn)被攝體從OPl改變?yōu)?P2的情況下，使左攝像系統(tǒng)Ila以及右攝像系統(tǒng)Ilb機(jī)械性轉(zhuǎn)動以使各自的光軸的交點(diǎn)靠近，并使光軸的交點(diǎn)與物點(diǎn)0P2吻合。在這種情況下，由于需要使左攝像系統(tǒng)Ila以及右攝像系統(tǒng)Ilb旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)等驅(qū)動源以及運(yùn)動傳遞機(jī)構(gòu)，因此，立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)11復(fù)雜化、大型化并且還涉及到成本上升。
[0098]對此，在本實(shí)施例中，可通過在各攝像元件的受光面改變?nèi)〉脠D像信號的區(qū)域來實(shí)質(zhì)地改變輻輳角，而不機(jī)械性地轉(zhuǎn)動左攝像系統(tǒng)IIa與右攝像系統(tǒng)lib。在此，在圖4中，右攝像元件131b表示在使物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況下的右攝像元件，右攝像元件132b表示在使物點(diǎn)0P2為基準(zhǔn)被攝體的情況下的右攝像元件，且兩者為相同攝像元件。
[0099]實(shí)際上，在使物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況下、以及使物點(diǎn)0P2為基準(zhǔn)被攝體的情況下，右透鏡系統(tǒng)12b的光軸方向的位置利用透鏡驅(qū)動控制部9進(jìn)行改變，由此在上述兩種情況下像點(diǎn)成像于同一位置的右攝像元件13b上。在圖4中為了簡單起見，為右透鏡系統(tǒng)12b固定，右攝像元件13b移動的圖。
[0100]在圖4中，在使物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況下，從物點(diǎn)OPl發(fā)出的光在通過透鏡系統(tǒng)12b后，在與右攝像元件131b中的光軸的交點(diǎn)處成像而形成有像點(diǎn)IPl。因此，在使物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況下，根據(jù)右攝像元件131b中的中央部的例如以虛線包圍的區(qū)域內(nèi)的圖像信息，進(jìn)行距離測量或立體圖像生成。
[0101]接著，在選擇了物點(diǎn)0P2作為基準(zhǔn)被攝體的情況下，從物點(diǎn)0P2發(fā)出的光在通過透鏡系統(tǒng)12b后，在與右攝像元件132b的光軸之間的交點(diǎn)以外的點(diǎn)處成像而形成像點(diǎn)IP2。此時(shí)，由圖4也可知，這與使物點(diǎn)OPl為基準(zhǔn)被攝體的情況相比，右攝像元件13b中的像點(diǎn)的位置相對有變化。在這種情況下，使用由以像點(diǎn)IP2為中心的虛線所包圍的區(qū)域內(nèi)的圖像信號，進(jìn)行距離測量或立體圖像的生成。由此，可取得與使左攝像系統(tǒng)Ila以及右攝像系統(tǒng)Ilb機(jī)械性轉(zhuǎn)動的情況等價(jià)的效果。
[0102]如上，在本實(shí)施例中，可使立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)11的結(jié)構(gòu)簡化、小型化,可進(jìn)一步促進(jìn)低成本化。
[0103]此外，這樣的電性的輻輳角的改變也可利用如圖1所示的以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100執(zhí)行。然而，在以往的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)100中進(jìn)行電性的輻輳角改變的情況下，由于左攝像元件102a以及右攝像元件102b由平面所構(gòu)成，因此，在IP2或更周邊部側(cè)受左透鏡系統(tǒng)1la以及右透鏡系統(tǒng)1lb的像差的影響，導(dǎo)致距離測量的精度或立體圖像的品質(zhì)整體降低。相對于此，在本實(shí)施例中，由于右攝像元件13a以及左攝像元件13b由校正左透鏡系統(tǒng)12a以及右透鏡系統(tǒng)12b的像差的曲面所構(gòu)成，因此即使電性改變輻輳角，也可較高地維持距離測量的精度或立體圖像的品質(zhì)。
[0104]實(shí)施例3
[0105]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明。如實(shí)施例2所說明的那樣，本發(fā)明中在采用電性的輻輳角的改變的情況下，變得無需使左攝像系統(tǒng)及右攝像系統(tǒng)機(jī)械性轉(zhuǎn)動。而且，在左右透鏡系統(tǒng)中使用了景深深的廣角透鏡(或泛焦透鏡)的情況下，也可省略用于透鏡系統(tǒng)的焦距調(diào)整的光軸方向的移動。在這樣的情況下，可將左右透鏡系統(tǒng)以及左右攝像元件全部一體化。在本實(shí)施例中對這樣的立體相機(jī)的一體化攝像系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0106]在圖5中不出本實(shí)施例中的一體化攝像系統(tǒng)21。圖5 (a)表不一體化攝像系統(tǒng)21的俯視圖、圖5(b)表示立體圖。在圖5中，左透鏡系統(tǒng)22a及右透鏡系統(tǒng)22b被一體形成，構(gòu)成了一體透鏡系統(tǒng)22。該一體透鏡系統(tǒng)22可通過用樹脂或玻璃材料一體成型左透鏡系統(tǒng)22a及右透鏡系統(tǒng)22b而形成，也可通過分別形成左透鏡系統(tǒng)22a及右透鏡系統(tǒng)22b并用粘接等方法固定于支架來形成。
[0107]另外同樣在本實(shí)施例中，通過左透鏡系統(tǒng)23a及右透鏡系統(tǒng)23b被一體地形成而形成一體攝像元件23。進(jìn)而一體透鏡系統(tǒng)22以及一體攝像元件23被固定于攝像系統(tǒng)框架24。如此，在本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)21中，為左右透鏡系統(tǒng)、左右攝像元件任一個(gè)都被固定而無需移動的結(jié)構(gòu)。因此，能簡化立體相機(jī)的結(jié)構(gòu)并能提高可靠性，并且可促進(jìn)裝置的成本降低。另外，可使左右透鏡系統(tǒng)、左右攝像元件的相對位置的精度提高。
[0108]此外，在本實(shí)施例中，例如也可用鏡將通過左透鏡系統(tǒng)22a的光進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換而成像于右攝像元件23b的受光面上。這樣，能利用一個(gè)攝像元件來取得通過左透鏡系統(tǒng)22a及右透鏡系統(tǒng)22b的光所產(chǎn)生的圖像信息，可促進(jìn)裝置的簡化、小型化以及成本降低。
[0109]另外，在本實(shí)施例中，對在左右透鏡系統(tǒng)中使用深景深的廣角透鏡(或泛焦透鏡)，省略了用于焦距調(diào)整的左右透鏡系統(tǒng)與左右攝像元件之間的相對移動的例子進(jìn)行了說明。然而，也可利用圖3所示的透鏡驅(qū)動控制部9進(jìn)行用于焦距調(diào)整的左右透鏡系統(tǒng)與左右攝像元件之間的相對移動，而不是使用在左右透鏡系統(tǒng)中無需焦距調(diào)整的廣角透鏡(或泛焦透鏡)。即使在這種情況下，由于利用透鏡驅(qū)動控制部9僅僅調(diào)整一體透鏡系統(tǒng)22的位置即可，因此與獨(dú)立調(diào)整左透鏡系統(tǒng)22a及右透鏡系統(tǒng)22b的位置的情況相比，可一并簡化機(jī)構(gòu)、控制。
[0110]實(shí)施例4
[0111]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說明。在實(shí)施例4中，對將本發(fā)明中的立體相機(jī)作為智能電視機(jī)的信息輸入裝置應(yīng)用的例子進(jìn)行說明。此處的智能電視機(jī)，是指除了電視播放之外還與因特網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)了交互式使用方法的電視接收機(jī)。另外，在智能電視機(jī)中，也考慮了利用人(使用者)的動作進(jìn)行信息輸入。
[0112]圖6是表示本實(shí)施例中的智能電視機(jī)系統(tǒng)200的使用狀態(tài)的俯視圖。在該智能電視機(jī)系統(tǒng)200中，從上方觀察在中央處具備有立體相機(jī)30。另外，具備有發(fā)送利用立體相機(jī)30取得的圖像信息并根據(jù)該圖像信息判別輸入的內(nèi)容的運(yùn)算裝置35。本實(shí)施例中的立體相機(jī)30在具有未圖示的左右透鏡系統(tǒng)以及由曲面形成的左右攝像元件這一點(diǎn)上與實(shí)施例1中已說明的立體相機(jī)一致。因此，距離測量的精度高并可精度良好地識別使用者201的反應(yīng)。另外，在左右攝像元件的受光面的周邊部處也難以受左右透鏡系統(tǒng)的像差的影響，可高精度地進(jìn)行距離測量。
[0113]其結(jié)果是，可在圖中202所示那樣的更廣空間中精度良好地進(jìn)行使用者的反應(yīng)的識別。進(jìn)而，因?yàn)榭蓪⒆鳛樾畔⒃醋R別的使用者的居所更精密地進(jìn)行設(shè)定，所以即使在房間內(nèi)存在多個(gè)使用者的情況下，也可更加精度良好地識別作為信息源的使用者。其結(jié)果是，可抑制例如智能電視機(jī)系統(tǒng)200的運(yùn)轉(zhuǎn)因?yàn)樾畔⒃匆酝獾氖褂谜叩姆磻?yīng)被影響這種不良情況。此外，在本實(shí)施例的智能電視機(jī)系統(tǒng)200中，指令信號判別裝置構(gòu)成為包含立體相機(jī)30以及運(yùn)算裝置35。
[0114]實(shí)施例5
[0115]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例5進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中對將本發(fā)明應(yīng)用于立體相機(jī)的例進(jìn)行說明:該立體相機(jī)為使用具有180度視場角的魚眼透鏡作為左右透鏡系統(tǒng)的透鏡，進(jìn)將兩個(gè)魚眼透鏡固定成光軸相互成90度角的立體相機(jī)。
[0116]此處，用圖7?圖10對利用本實(shí)施例中的立體相機(jī)測量與物體的距離的原理進(jìn)行說明。在圖7中示出了具備了具有普通平面狀的攝像元件的兩個(gè)攝像系統(tǒng)即左攝像系統(tǒng)600a、以及右攝像系統(tǒng)600b的距離測量用立體相機(jī)的情況。在這樣的立體相機(jī)中，比較由左攝像系統(tǒng)600a以及右攝像系統(tǒng)600b這兩個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像，取得距離測量信息。因此，利用兩個(gè)攝像系統(tǒng)得到的重復(fù)的圖像的相似性變得重要。
[0117]雖然在兩個(gè)攝像系統(tǒng)的左透鏡系統(tǒng)601a以及右透鏡系統(tǒng)601b的視場角為較狹角的情況下各自的透鏡系統(tǒng)中的圖像失真少，但是在左透鏡系統(tǒng)601a以及右透鏡系統(tǒng)601b的視場角為廣角的情況下，對于左攝像元件602a以及右攝像元件602b中的離開中心部(光軸中心)的周邊部分，光學(xué)像差所產(chǎn)生的圖像失真變大。因此，利用兩個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像的相似性劣化，有時(shí)會產(chǎn)生距離測量精度的劣化或可測量距離的縮短這種不良情況。
[0118]如圖7所示，在具備了具有普通平面狀的攝像元件的兩個(gè)攝像系統(tǒng)的距離測量用立體相機(jī)中，左攝像系統(tǒng)600a以及右攝像系統(tǒng)600b大多配置成使各自的光軸變得平行。而且，從距離測量對象即物體O入射到左攝像系統(tǒng)600a的光經(jīng)由左透鏡系統(tǒng)601a成像于平面狀的攝像元件602a上。同樣，從物體O入射到右攝像系統(tǒng)600b的光經(jīng)由右透鏡系統(tǒng)601b成像于平面狀的攝像元件602b上。若著眼于右攝像系統(tǒng)600b，則成像于平面狀的攝像元件602b上的像的位置、與在假設(shè)與入射到左攝像系統(tǒng)600a的光平行的光成像于攝像元件602b上的情況下的像的位置，兩者之間的差與視差相當(dāng)。
[0119]若設(shè)兩個(gè)攝像系統(tǒng)中的左透鏡系統(tǒng)601a與右透鏡系統(tǒng)601b的光軸間的距離為基線長度D、左透鏡系統(tǒng)601a以及右透鏡系統(tǒng)601b的焦距為f、上述的視差為d，則從左透鏡系統(tǒng)601a以及右透鏡系統(tǒng)601b到物體O的距離L按表達(dá)式(I)的方式計(jì)算。
[0120]表達(dá)式I
[0121]L = DXf/d......(I)
[0122]接著，在同樣的立體相機(jī)的左攝像系統(tǒng)610a以及右攝像系統(tǒng)610b中，考慮使用廣角透鏡作為左透鏡系統(tǒng)611a以及右透鏡系統(tǒng)611b的情況。在這種情況下，如圖8所示，特別是來自離開光軸中心的物體O發(fā)出的光，在離開平面狀的左攝像元件612a以及右攝像元件612b中的中心部(光軸中心)的地方攝像。實(shí)際上，雖然在左透鏡系統(tǒng)611a以及右透鏡系統(tǒng)611b的視場角內(nèi)的信息成像于左攝像元件612a以及右攝像元件612b上，但是由于擴(kuò)展了的信息越離開光軸中心越集聚于左攝像元件612a以及右攝像元件612b上的少數(shù)圖像元素，因此會有分辨率較大地劣化的可能。另外，這時(shí)，由于越是往左攝像元件612a以及右攝像元件612b的端部，物體O的像失真越大，因此會有視差計(jì)算所需的圖像的相似性也較大地劣化的可能。而且，這些傾向在物體O的相反側(cè)、例如圖8中的右攝像元件612b中變得顯著。
[0123]一般而言，利用稱為塊匹配的方法作為根據(jù)兩個(gè)攝像系統(tǒng)的影像計(jì)算視差的方法。該方法中，為了評價(jià)兩個(gè)圖像間的相似性，從進(jìn)行比較的圖像切出規(guī)定的區(qū)域，通過比較切出的區(qū)域攝像元件中的位置求圖像的位移即視差。因此假若一側(cè)攝像系統(tǒng)分辨率劣化或圖像失真變大，無法計(jì)算圖像的位移，就會有產(chǎn)生到物體的距離測量的精度劣化或者無法進(jìn)行距離測量等不良情況的可能。
[0124]接著使用圖9，對本發(fā)明的將彎曲傳感器應(yīng)用于具備廣角的透鏡系統(tǒng)的攝像系統(tǒng)的情況進(jìn)行說明。此處，配置了為了校正離開左透鏡系統(tǒng)621a以及右透鏡系統(tǒng)621b的光軸的區(qū)域的光學(xué)像差而彎曲了的左攝像元件622a以及右攝像元件622b，來取代圖8所示的平面狀的左攝像元件612a以及右攝像元件612b。由此，因?yàn)樵趶奈矬wO發(fā)出的光成像于左右攝像元件622a、622b中的離開中心的地方的情況下，也能改善光學(xué)畸變，所以可得到與用狹角實(shí)現(xiàn)的立體相機(jī)同等的距離測量精度。
[0125]此外，在立體相機(jī)中，考慮使用上述那樣的廣角透鏡作為左右透鏡系統(tǒng)，進(jìn)而通過不將左右攝像系統(tǒng)的光軸相互平行地配置，而是以附加使光軸相互越向前越分開的角度的方式配置，由此可得到非常大的視野。在使用具有這樣的不平行的光軸的立體相機(jī)的情況下，如圖10所示，與左右攝像系統(tǒng)的光軸平行的情況相當(dāng)?shù)兀蓪τ米笥覕z像元件得到的圖像進(jìn)行視角轉(zhuǎn)換，根據(jù)視角轉(zhuǎn)換后的左右攝像系統(tǒng)所產(chǎn)生的圖像的重復(fù)部分求出視差。此外，具有這樣的不平行的光軸的立體相機(jī)中的圖像的重復(fù)部分變成離開各光軸的區(qū)域的情況很多。因此，為了校正離開光軸的區(qū)域的光學(xué)像差而使用彎曲的攝像元件作為這樣的立體相機(jī)的左右攝像元件，由此，可得到與左右攝像系統(tǒng)的光軸相互平行的情況等同或更好的光學(xué)畸變的改善效果、以及距離測量的精度提高效果。
[0126]通過將彎曲傳感器應(yīng)用于這樣的立體相機(jī)中，能簡化用于視角轉(zhuǎn)換以及圖像失真校正的數(shù)據(jù)處理，可減輕對信息處理裝置(CPU)的負(fù)擔(dān)。在本實(shí)施例中，利用上述那樣的特性，使用具有180度(或約180度)視場角的魚眼透鏡作為左右透鏡系統(tǒng)，進(jìn)一步將左右攝像系統(tǒng)固定成光軸相互成90度角。以下，對本實(shí)施例進(jìn)一步進(jìn)行具體的說明。
[0127]在圖11中示出本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41的概要結(jié)構(gòu)。圖11(a)是從上方觀察立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41的情況的概要結(jié)構(gòu)圖，圖11(b)是用于說明使用狀態(tài)的圖。
[0128]本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41具備視場角為180度的超廣角透鏡(魚眼透鏡)作為左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b。另外，用于使用透鏡的周邊部(肋)來保持左透鏡系統(tǒng)42a、以及右透鏡系統(tǒng)42b的左支架44a、右支架44b，在透鏡保持部45上固定成相互具有90度角。另外，在左支架44a以及右支架44b的內(nèi)部設(shè)有用曲面形成的左攝像元件43a以及右攝像元件43b，以校正左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b的像差。
[0129]因?yàn)樵诹Ⅲw相機(jī)的攝像系統(tǒng)41中，具有180度的視場角的左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b被保持成相互光軸具有90度角，所以作為立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41整體，如圖11(b)所示可具有270度的視野。另外，可用在圖11(b)中的左透鏡系統(tǒng)42a、以及右透鏡系統(tǒng)42b的視場角重疊的區(qū)域46 (區(qū)域46也包含區(qū)域47)內(nèi)得到的圖像信息來測量到被攝體的距離。
[0130]進(jìn)而，因?yàn)樵诒緦?shí)施例中設(shè)有用曲面形成的左攝像元件43a以及右攝像元件43b，以校正左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b的像差，所以可降低左攝像元件43a以及右攝像元件43b的受光面的周邊部處的像差的影響。因此，例如能提高圖11(b)的區(qū)域47、48內(nèi)的圖像的品質(zhì)，可提高區(qū)域47、48內(nèi)的距離測量的精度。
[0131]此外，在設(shè)置本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41時(shí)，例如只要設(shè)置于具有90度角的角部即可。這樣，就能用作對角部周圍的全方位的監(jiān)視相機(jī)。另外，能對于其中的90度角進(jìn)行到被攝體的距離測量。
[0132]另外，在本實(shí)施例中，保持部45也可構(gòu)成為可改變左透鏡系統(tǒng)42a以及左攝像元件43a、右透鏡系統(tǒng)42b以及右攝像元件43b之間的角度。這樣，就能根據(jù)立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41的設(shè)置場所、目的，調(diào)整可監(jiān)視的角度以及可測量距離的角度。
[0133]另外，在本實(shí)施例中，雖然就使用了視場角180度的魚眼透鏡作為左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b的例子進(jìn)行了說明，但是左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b的視場角不限于180度。若分別具有比135度大的視場角，則作為立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41能確保270度的視野，另外，能確保視場角重疊的部分(可進(jìn)行距離測量的部分)。當(dāng)然，也可以使用視場角比180度大的魚眼透鏡。這樣，作為立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41能確保270度以上的視野。
[0134]在圖12中示出將本實(shí)施例的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41組裝入內(nèi)窺鏡300的實(shí)施方式。在該方式中，在內(nèi)窺鏡300的頂端的相機(jī)單元301安裝有立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41。利用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41取得的視場角270度的圖像信息經(jīng)由纜線302存儲于患者外的未圖示的存儲器中，或顯示于患者外的未圖示的顯示器上。
[0135]在該實(shí)施方式中，如圖12所示，因?yàn)榭蓪?nèi)窺鏡300的視野大幅廣角化(270度)，所以可更可靠地檢測到例如圖中的患部DP等以往錯(cuò)過的可能性高的部位的異常。另外，因?yàn)槟茉趨^(qū)域46進(jìn)行與被攝體(障礙物)之間的距離測量，所以能更可靠地防止內(nèi)窺鏡300碰撞臟器500的壁面而損傷臟器的事故。另外，也可進(jìn)行病灶的位置、大小的測量。
[0136]另外，以往為了增加內(nèi)窺鏡的可檢查區(qū)域，雖然已有能以使內(nèi)窺鏡的頂端可彎曲的方式控制內(nèi)窺鏡頂端的朝向的情況，但是根據(jù)本實(shí)施方式，可省略為了使內(nèi)窺鏡300的視野足夠廣而使內(nèi)窺鏡頂端彎曲的機(jī)構(gòu)。其結(jié)果是，可實(shí)現(xiàn)裝置以及操作方法的簡化。另夕卜，在立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41中，因?yàn)橄褚延脠D11說明的那樣使用了彎曲的攝像元件，所以可將內(nèi)窺鏡300的頂端部分小型化。
[0137]此外，在本實(shí)施例中，雖然就使用了單透鏡的魚眼透鏡作為左透鏡系統(tǒng)42a以及右透鏡系統(tǒng)42b的例子進(jìn)行了說明，但是當(dāng)然也可利用多個(gè)透鏡形成魚眼透鏡單元，并將其作為左透鏡系統(tǒng)以及右透鏡系統(tǒng)使用。在圖13中，對于通過將多個(gè)透鏡群組裝入框體641a、641b，來形成視場角為180度的魚眼透鏡單元，并將其作為左透鏡系統(tǒng)642a以及右透鏡系統(tǒng)642b的例子進(jìn)行了圖示。
[0138]實(shí)施例6
[0139]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例6進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，關(guān)于使用多臺中實(shí)施例5中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)，對作為測量基準(zhǔn)物的對象物的全周進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的應(yīng)用例進(jìn)行說明。
[0140]在圖14中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)51?54配置于汽車的四角的立體相機(jī)系統(tǒng)50的概要結(jié)構(gòu)。通過這樣配置立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)51?54，可全方位地監(jiān)視汽車的周圍，在接近了障礙物的情況下進(jìn)行距離測量。
[0141]另外，在本實(shí)施例中，特別是對于汽車的四角的區(qū)域(用陰影表示)，可利用由四個(gè)攝像系統(tǒng)所得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。例如，在圖14中，區(qū)域55a可使用用攝像系統(tǒng)54b、51a、51b、52a這四個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55c可使用用攝像系統(tǒng)51b、52a、52b、53a這四個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55e可使用用攝像系統(tǒng)52b、53a、53b、54a這四個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55g可使用用攝像系統(tǒng)53b、54a、54b、51a這四個(gè)攝像系統(tǒng)得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。
[0142]因此，對于區(qū)域55a、55c、55e、55g，可基于更多的圖像信息進(jìn)行距離測量，或者，可選擇更有利的圖像信息進(jìn)行距離測量，可使距離測量的精度更高。另外，在由于障礙物而難以利用某個(gè)攝像系統(tǒng)取得圖像信息的情況下，也可使用四個(gè)攝像系統(tǒng)中的能進(jìn)行圖像信息取得的攝像系統(tǒng)來繼續(xù)進(jìn)行距離測量。
[0143]另外，在圖14中，區(qū)域55b可使用用攝像系統(tǒng)51b、52a這兩者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55d可使用用攝像系統(tǒng)52b、53a這兩者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55f可使用用攝像系統(tǒng)53b、54a這兩者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域55h可使用用攝像系統(tǒng)54b、51a這兩者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。
[0144]另外，在本實(shí)施例中，在使用攝像系統(tǒng)51b、52a的情況、使用攝像系統(tǒng)52b、53a的情況、使用攝像系統(tǒng)53b、54a的情況、以及使用攝像系統(tǒng)54b、51a的情況下，因?yàn)槟芾闷嚨臋M向?qū)挾纫约翱v向?qū)挾茸鳛榛€長度山所以可確保非常長的基線長度，可實(shí)現(xiàn)距離測量的精度提高。
[0145]在圖15中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)61?64配置于住宅的四角的立體相機(jī)系統(tǒng)60的概要結(jié)構(gòu)。通過這樣配置立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)61?64，可全方位地監(jiān)視住宅的周圍，在可疑人員(可疑物)靠近的情況下進(jìn)行距離測量。
[0146]而且，在本實(shí)施例中，特別是對于四角的區(qū)域，可利用由四個(gè)攝像系統(tǒng)所得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。例如，在圖15中，區(qū)域65a可使用用攝像系統(tǒng)64b、61a、61b、62a這四者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域65c可使用用攝像系統(tǒng)61b、62a、62b、63a這四者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域65e可使用用攝像系統(tǒng)62b、63a、63b、64a這四者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。區(qū)域65g可使用用攝像系統(tǒng)63b、64a、64b、61a這四者得到的圖像信息進(jìn)行距離測量。
[0147]因此，對于區(qū)域65a、65c、65e、65g，可基于更多的圖像信息進(jìn)行距離測量，或者，可選擇更有利的圖像信息進(jìn)行距離測量，可使距離測量的精度更高。另外，在由于障礙物而難以而利用任個(gè)攝像系統(tǒng)取得圖像信息的情況下，也可使用四個(gè)成像攝像系統(tǒng)中的能進(jìn)行圖像信息取得的成像攝像來繼續(xù)進(jìn)行距離測量。
[0148]另外，在圖15中，區(qū)域65b可使用用攝像系統(tǒng)61b、62a這兩者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。區(qū)域65d可使用用攝像系統(tǒng)62b、63a這兩者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。區(qū)域65f可使用用攝像系統(tǒng)63b、64a這兩者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。區(qū)域65h可使用用攝像系統(tǒng)64b、61a這兩者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。
[0149]另外，在該方式中，在使用攝像系統(tǒng)61b、62a的情況、使用攝像系統(tǒng)62b、63a的情況、使用攝像系統(tǒng)63b、64a的情況、以及使用攝像系統(tǒng)64b、61a的情況下，因?yàn)槟芾米≌臋M向?qū)挾纫约翱v向?qū)挾茸鳛榛€長度山所以可進(jìn)一步確保長的基線長度。
[0150]實(shí)施例7
[0151]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例7進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中對如下方式進(jìn)行說明，即對使用多臺在實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)，對作為測量基準(zhǔn)物的對象物的全周進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的應(yīng)用例的進(jìn)一步的其他的方式進(jìn)行說明。
[0152]在圖16中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)81?84配置于摩托車的四角的立體相機(jī)系統(tǒng)80的概要結(jié)構(gòu)。通過這樣配置立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)81?84，可全方位地監(jiān)視摩托車的周圍，在接近障礙物的情況下進(jìn)行距離測量。
[0153]在本實(shí)施例中同樣，特別是對摩托車的四角的區(qū)域(用陰影表示)，可利用由四個(gè)攝像系統(tǒng)所得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。對于區(qū)域85a、85c、85e、85g，可基于更多的圖像信息來進(jìn)行距離測量，或者，可選擇更有利的圖像信息來進(jìn)行距離測量，可使距離測量的精度更高。另外，在利用四個(gè)攝像系統(tǒng)中，即使在利用某個(gè)拍攝測量對象(被攝體)時(shí)遇到障礙物，也可選擇能拍攝測量對象(被攝體)的攝像系統(tǒng)來進(jìn)行距離測量。
[0154]此外，如圖11所示，在本發(fā)明中，由于使用彎曲的攝像元件以校正透鏡系統(tǒng)的像差，因此可將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)81?84小型化。由此,可使立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)81?84裝載于摩托車那樣的對象物上。另外，在本發(fā)明中，由于使用彎曲的攝像元件以校正透鏡系統(tǒng)的像差，因此可實(shí)現(xiàn)距離測量的測量精度的提高。由此，可利用短的基線長度進(jìn)行距離測量，在將摩托車的寬度作為基線長度的情況下，也可進(jìn)行準(zhǔn)確的距離測量。
[0155]另外，在將本發(fā)明應(yīng)用于摩托車的情況下，例如通過將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)81以及84裝配于摩托車的手柄或與手柄一體轉(zhuǎn)動的構(gòu)件上，可進(jìn)行總是以摩托車的前輪的朝向?yàn)橹行牡那胺降木嚯x測量。
[0156]此外，在圖16的例子中，具備有圖像監(jiān)視器86，可顯示用立體相機(jī)系統(tǒng)80取得的距離信息以及周圍的圖像。
[0157]實(shí)施例8
[0158]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例8進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，關(guān)于使用多臺在實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)對作為測量基準(zhǔn)物的對象物的全周進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的應(yīng)用例的進(jìn)一步的其他方式進(jìn)行說明。
[0159]在圖17中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)91?94配置于頭盔的周圍的立體相機(jī)系統(tǒng)90的概要結(jié)構(gòu)。在圖17(a)中示出該情況的頭盔96的立體圖、在圖17(b)中示出頭盔96的俯視圖以及可測量區(qū)域。通過這樣將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)91?94配置于頭盔的周圍，可全方位地監(jiān)視頭盔96的佩戴者的周圍，在接近了障礙物的情況下進(jìn)行距離測量。
[0160]在本實(shí)施例中同樣地，特別是對于頭盔96的四角的區(qū)域(用陰影表示)，可利用由四個(gè)攝像系統(tǒng)所得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。對于區(qū)域95a、95c、95e、95g，可基于更多的圖像信息來進(jìn)行距離測量，或者，可選擇更有利的圖像信息來進(jìn)行距離測量，可使距離測量的精度更高。另外，四個(gè)成像攝像系統(tǒng)中，即使在利用某個(gè)在拍攝測量對象(被攝體)時(shí)遇到障礙物，也可選擇能拍攝測量對象(被攝體)的攝像系統(tǒng)來進(jìn)行距離測量。
[0161]此外，如圖11所示，本發(fā)明由于使用彎曲的攝像元件以校正透鏡系統(tǒng)的像差，因此可將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)91?94小型化，提高距離測量的測量精度。由此，可應(yīng)用于頭盔96。
[0162]此外，本實(shí)施例如圖17(a)所示，在頭盔96內(nèi)具備有揚(yáng)聲器97a、97b，可利用警告音以及聲音對頭盔96的佩戴者報(bào)知障礙物的方向、距離。此外，頭盔96可以作為在搭乘汽車、摩托車、飛機(jī)等運(yùn)輸裝置時(shí)佩戴的頭盔，也可以作為在施工現(xiàn)場等使用的頭盔。進(jìn)而，除了登山等之外，也可以在街上步行時(shí)使用。作為頭盔的功能只要是使用與目的對應(yīng)的功能即可。另外，在街上步行時(shí)使用的情況下，也可利用不圖示的智能手機(jī)或手機(jī)、平板終端，使由立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)91?94所取得的圖像信息可視。
[0163]實(shí)施例9
[0164]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例9進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，也關(guān)于使用多臺在實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)，對作為測量基準(zhǔn)物的對象物的全周進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的應(yīng)用例的進(jìn)一步的其他方式進(jìn)行說明。
[0165]在圖18中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112配置于智能手機(jī)113的上端兩側(cè)的立體相機(jī)系統(tǒng)110的概要結(jié)構(gòu)。通過這樣將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112配置于智能手機(jī)113的的周圍，可對智能手機(jī)113的使用者的前方以及側(cè)面的廣闊范圍進(jìn)行監(jiān)視，在接近了障礙物的情況下進(jìn)行距離測量。
[0166]在本實(shí)施例中同樣，特別是對于斜前方區(qū)域(用陰影表示)，可利用由三個(gè)攝像系統(tǒng)所得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。例如在圖18中，區(qū)域115a可使用用攝像系統(tǒng)111a、lllb、112a這三者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。區(qū)域115c可使用用攝像系統(tǒng)111b、112a、112b這三者得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。因此，對于區(qū)域115a、115c，可基于更多的圖像信息來進(jìn)行距離測量，或者，可選擇更有利的圖像信息來進(jìn)行距離測量，可使距離測量的精度更高。另外，三個(gè)成像攝像系統(tǒng)中，即使在利用某個(gè)在拍攝測量對象(被攝體)時(shí)遇到障礙物，也可選擇能拍攝測量對象(被攝體)的攝像系統(tǒng)來進(jìn)行距離測量。
[0167]此外，如圖11所示，本發(fā)明由于使用彎曲的攝像元件以校正透鏡系統(tǒng)的像差，因此可將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112小型化，提高距離測量的測量精度。由此，可應(yīng)用于智能手機(jī)113。
[0168]在本實(shí)施例中，利用智能手機(jī)113的應(yīng)用程序與立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112的組合，可實(shí)現(xiàn)各種使用方式。例如，通過對GPS信息或來自陀螺儀傳感器的信息追加立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112所產(chǎn)生的圖像信息和距離信息，可提高在街上步行用的導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。
[0169]另外，例如，通過在智能手機(jī)113的顯示器的一部分顯示立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)111以及112所產(chǎn)生的圖像信息，能顯示從使用者的腳邊到頭上的廣范圍的圖像，使用者能一邊使用智能手機(jī)113 —邊安全地步行。另外，通過在與障礙物的距離變?yōu)橐?guī)定距離以下時(shí)作出警報(bào)顯示，可以更安全地步行。
[0170]另外，也可以就這樣將智能手機(jī)113作為距離測量裝置使用，乃至可以作為超廣角數(shù)碼相機(jī)使用。
[0171]實(shí)施例10
[0172]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例10進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，關(guān)于將兩臺實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)裝入3D相機(jī)的例子(以下，該相機(jī)由于其可實(shí)現(xiàn)球體視場角因而也稱為3D球形相機(jī))進(jìn)行說明。在圖19中示出裝入一對魚眼透鏡作為3D相機(jī)的左右的透鏡系統(tǒng)的3D相機(jī)650、以及裝入兩臺在實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)作為左右的攝像系統(tǒng)的3D球形相機(jī)660的俯視圖以及視野。
[0173]圖19(a)示出了具備了左攝像系統(tǒng)651以及右攝像系統(tǒng)652的3D相機(jī)650的俯視圖以及視野。作為左攝像系統(tǒng)651以及右攝像系統(tǒng)652透鏡系統(tǒng)，分別使用視場角為約180度的魚眼透鏡。另外，雖然未作圖示，但是作為左攝像系統(tǒng)651以及右攝像系統(tǒng)652中的攝像元件，使用彎曲的攝像元件以校正魚眼透鏡的周邊部的光學(xué)像差。在圖19(a)所示的3D相機(jī)650中，因?yàn)槟苄拚龜z像元件的周邊部處的圖像的失真，所以能得到高品質(zhì)的3D圖像。另一方面，在3D相機(jī)650中，結(jié)合左攝像系統(tǒng)651以及右攝像系統(tǒng)652而得的視野還是約180度，無法超過現(xiàn)有的魚眼透鏡的視野(視場角)。
[0174]另一方面，在圖19(b)所示的3D球形相機(jī)660中，可得到合計(jì)接近360度的視野。另外，作為在3d球形相機(jī)660中使用的合計(jì)四個(gè)攝像元件，任一個(gè)都使用彎曲的攝像元件以校正對應(yīng)的魚眼透鏡的周邊部的光學(xué)像差。因此，能對于合計(jì)接近360度的視野得到高品質(zhì)的3D圖像，另外，由此，可實(shí)現(xiàn)人類所具的視場角之下的圖像顯示。
[0175]實(shí)施例11
[0176]在圖20中示出將與用圖11所說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)121以及131配備于相機(jī)單元122的兩端的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)120的概要結(jié)構(gòu)。因?yàn)榱Ⅲw相機(jī)的攝像系統(tǒng)121以及131的視野分別為270度，所以可遍及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)120的周圍的全方位地得到圖像信息。另外，可在各透鏡系統(tǒng)的視場角重疊的區(qū)域126 (包含區(qū)域127)、136 (包含區(qū)域137)、以及146(包含區(qū)域127、138)內(nèi)進(jìn)行距離測量。而且，在本實(shí)施例中，因?yàn)橐苍诟鲾z像系統(tǒng)中使用彎曲的攝像元件以校正透鏡系統(tǒng)的像差，所以能將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)121以及131小型化，并且能提高區(qū)域127、128、137、以及138內(nèi)的距離測量精度。
[0177]利用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)121以及131取得的視場角270度的圖像信息，利用通信來發(fā)送給配置于患者的體外的未圖示的接收裝置并儲存于存儲器中或顯示于顯示器上?；蛘弑４嬗谙鄼C(jī)單元122內(nèi)部的存儲器中。在本實(shí)施例中，因?yàn)榭扇〉帽榧皟?nèi)窺鏡系統(tǒng)120的周圍的全方位的圖像信息，所以可提高利用膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)120進(jìn)行的異常部位的檢測精度。
[0178]實(shí)施例12
[0179]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例12進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，關(guān)于將在實(shí)施例5以及圖11中說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)配置于作為測量基準(zhǔn)物的對象物的前后，對于對象物的大致全周進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的方式進(jìn)行說明。
[0180]在圖21中示出將與用圖11說明了的攝像系統(tǒng)相同的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)671以及672配置于自行車的前后的立體相機(jī)系統(tǒng)670的概要結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，因?yàn)橐宰孕熊囘@種寬度狹窄的物體為對象物，所以通過將立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)671、攝像系統(tǒng)672分別配置于自行車前方、后方，可全方位地監(jiān)視對象物的前后方向以及左右方向，在接近了障礙物的情況下進(jìn)行距離測量。
[0181]如本實(shí)施例那樣，在自行車等寬度狹窄的對象物中，對于前方的區(qū)域673a，可利用由配置于前方的攝像系統(tǒng)671所具備的左攝像系統(tǒng)671a以及右攝像系統(tǒng)671b所得到的圖像信息來穩(wěn)定地進(jìn)行精度良好的距離測量。同樣，對于后方的區(qū)域673c，可利用由攝像系統(tǒng)672所具備的左攝像系統(tǒng)672a以及右攝像系統(tǒng)672b所得到的圖像信息來穩(wěn)定地進(jìn)行精度良好的距離測量。
[0182]另外，對于朝著自行車的前方時(shí)的右方向的區(qū)域673b，由于在自行車中沒有特別成為測量的障礙的構(gòu)件等，因此可利用由攝像系統(tǒng)671的右攝像系統(tǒng)671b、以及攝像系統(tǒng)672的左攝像系統(tǒng)672a所得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。同樣，對于朝著自行車的前方時(shí)的左方向的區(qū)域673d，可利用由攝像系統(tǒng)671的左攝像系統(tǒng)671a、以及攝像系統(tǒng)672的右攝像系統(tǒng)672b所得到的圖像信息來進(jìn)行距離測量。此外，雖然在圖21中，區(qū)域673b以及區(qū)域673d表現(xiàn)為狹小的區(qū)域，但是隨著與自行車的距離變遠(yuǎn)，測量范圍會增加且可測量足夠的區(qū)域。
[0183]如此，在本實(shí)施例中，對于自行車那樣寬度狹窄的對象物，將立體相機(jī)配置于前后，基于由各自的立體相機(jī)的左右攝像系統(tǒng)所得到的的信息，對于對象物的前后左右的全方位進(jìn)行距離測量。因此，可利用更少數(shù)量的立體相機(jī)來不費(fèi)成本地對對象物的周圍的足夠廣的區(qū)域進(jìn)行距離測量。
[0184]實(shí)施例13
[0185]接著，對本發(fā)明的實(shí)施例13進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，關(guān)于使用多臺立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)，對作為測量基準(zhǔn)物的對象物的周圍的全方位進(jìn)行監(jiān)視以及距離測量的應(yīng)用例，即根據(jù)被攝體(測量對象物)的距離來切換用于距離測量的攝像系統(tǒng)的例子進(jìn)行說明。
[0186]在圖22中示出本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71的概要結(jié)構(gòu)。圖22(a)是從上方觀察立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71的情況的概要結(jié)構(gòu)圖，圖22(b)是用于說明使用狀態(tài)的圖。
[0187]本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71的結(jié)構(gòu)除了左攝像元件73a以及右攝像元件73b由平面形成之外，與用圖11說明了的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41的結(jié)構(gòu)等同。在本實(shí)施例中，將這樣的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71應(yīng)用于用圖14以及圖15說明了的立體相機(jī)系統(tǒng)50以及60。以下，就本實(shí)施例使用圖14以及圖15進(jìn)行說明，但前提是作為立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)51?54、61?64，使用與立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71相同的攝像系統(tǒng)。
[0188]在圖14中，在汽車的周圍的距離測量開始時(shí)，使用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)51?54的全部來進(jìn)行距離測量。而且，在例如被攝體(測量對象物)存在于汽車的前方且遠(yuǎn)至一定程度的情況下，使用攝像系統(tǒng)54b及51a進(jìn)行距離測量。之后，在被攝體(測量對象物)接近汽車，處于55g的區(qū)域內(nèi)且距離變成規(guī)定值以下的情況下，將距離測量切換為使用攝像系統(tǒng)54a及54b的測量。同樣，在被攝體(測量對象物)處于55a的區(qū)域內(nèi)且距離變成規(guī)定值以下的情況下，將距離測量切換為使用攝像系統(tǒng)51a及51b的測量。
[0189]此處，在使用攝像系統(tǒng)54a及54b的測量或使用了攝像系統(tǒng)51a及51b的測量中，雖然基線長度d短，但是由于攝像系統(tǒng)彼此的位置精度高，因此可更準(zhǔn)確地進(jìn)行距離測量。
[0190]根據(jù)本實(shí)施例，在被攝體(測量對象物)存在于離汽車較遠(yuǎn)處的情況下，可預(yù)先進(jìn)行對于汽車的周圍的全方位的距離測量，進(jìn)而在被攝體(測量對象物)靠近汽車的階段，切換成精度更高的距離測量。因此，能更可靠地檢測到存在于較遠(yuǎn)處的障礙物，并且可在該障礙物靠近時(shí)，通過進(jìn)行更準(zhǔn)確的距離測量有助于避免沖撞。
[0191]此外，在本實(shí)施例中，雖然省略了對被攝體(測量對象物)存在于汽車的右橫向、左橫向、以及后方的情況的說明，但是會進(jìn)行同樣的距離測量。
[0192]接著，在圖15中，在住宅的周圍的距離測量開始時(shí)使用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)61?64的全部來進(jìn)行距離測量，而且，例如在被攝體(測量對象物)存在于住宅的正面且遠(yuǎn)至一定程度的情況下，使用攝像系統(tǒng)64b及61a進(jìn)行距離的測量。之后，在被攝體(測量對象物)接近住宅，處于65g的區(qū)域內(nèi)且距離變成規(guī)定值以下的情況下，將距離測量切換為使用攝像系統(tǒng)64a及64b的測量。同樣，在被攝體(測量對象物)處于65a的區(qū)域內(nèi)且距離變成規(guī)定值以下的情況下，將距離測量切換為使用了攝像系統(tǒng)61a及61b的測量。
[0193]在該方式中，在可疑人員存在于距離住宅較遠(yuǎn)處的情況下，可先對住宅的周圍的全方位進(jìn)行距離測量，進(jìn)而在可疑人員靠近住宅的階段，切換成精度更高的距離測量。因此，能更可靠地檢測到存在于較遠(yuǎn)處的可疑人員，并且可在該可疑人員靠近時(shí)，通過進(jìn)行更準(zhǔn)確的距離測量來有助于防止可疑人員的侵入。
[0194]此外，關(guān)于該方式，雖然省略了對可疑人員存在于住宅的右橫向、左橫向、以及內(nèi)部的情況的說明，但是會進(jìn)行同樣的距離測量。
[0195]另外，在本實(shí)施例中，如上所述，以利用圖22所示的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)71為前提進(jìn)行了說明。這意味著本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)并不限于利用如圖11所示那樣的具有曲面的攝像元件者，作為本實(shí)施例中的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)，并不排除使用立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)41。進(jìn)而，只要表現(xiàn)出與上述同樣的作用效果，也可以使用其他結(jié)構(gòu)的立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)。
[0196]另外，在本實(shí)施例中，雖然就使用視場角為180度的魚眼透鏡作為立體相機(jī)中的攝像系統(tǒng)的例子進(jìn)行了說明，但是攝像系統(tǒng)的透鏡視場角不限于180度。只要各自具有比135度大的視場角，則作為攝像系統(tǒng)就能確保270度的視野，另外，能確保視場角重疊的部分(可進(jìn)行距離測量的部分)。當(dāng)然，也可以使用視場角比180度大的魚眼透鏡。
[0197]另外，雖然在上述的所有實(shí)施例中，對作為單個(gè)立體相機(jī)就具有左右兩個(gè)攝像系統(tǒng)的例子進(jìn)行了說明，但是攝像系統(tǒng)的數(shù)量不限于兩個(gè)。當(dāng)然，對于使用三個(gè)以上的攝像系統(tǒng)來進(jìn)行到被攝體的距離測量或進(jìn)行立體圖像的生成的立體相機(jī)也可以應(yīng)用本發(fā)明。
[0198]附圖標(biāo)記說明
[0199]1、11、21:立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)；la、lla:左攝像系統(tǒng)；lb、llb:右攝像系統(tǒng)；2a、12a、22a、42a、72a:左透鏡系統(tǒng);2b、12b、22b、42b、72b:右透鏡系統(tǒng);3a、13a、23a、43a、73a:左攝像元件;3b、13b、23b、43b、73b:右攝像元件;10、30:立體相機(jī);41、51?54,61?64、71:立體相機(jī)的攝像系統(tǒng);50、60、80、90、110、120、670:立體相機(jī)系統(tǒng)；81?84、91?94:立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)；111、112、121、131:立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)；661、662、671、672:立體相機(jī)的攝像系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種立體相機(jī)，具備多個(gè)攝像部，該攝像部具有光學(xué)系統(tǒng)以及使通過該光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件，所述立體相機(jī)通過利用所述多個(gè)攝像部拍攝規(guī)定的被攝體來取得圖像信號，基于該圖像信號導(dǎo)出到所述被攝體的距離或生成包含了所述被攝體的立體圖像，所述立體相機(jī)的特征在于， 使所述多個(gè)攝像部的至少一部分中的所述攝像元件的受光面向光軸方向彎曲，以便校正將被攝體的圖像成像于該攝像元件上的所述光學(xué)系統(tǒng)的像面的像差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體相機(jī)，其特征在于， 所述多個(gè)攝像部的光軸配置成以規(guī)定的輻輳角進(jìn)行交叉， 根據(jù)所述被攝體而在所述攝像元件的受光面改變用于取得所述圖像信號的區(qū)域，來取代根據(jù)所述被攝體而改變所述輻輳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立體相機(jī)，其特征在于， 一體地形成所述多個(gè)攝像部中的光學(xué)系統(tǒng)中的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體相機(jī)，其特征在于， 一體地形成使通過所述一體地形成的光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件。
5.一種指令信號判別裝置，基于在權(quán)利要求1?4的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)中取得的所述圖像信號，判別輸入到規(guī)定的設(shè)備的指令信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體相機(jī)，其特征在于，具備: 保持單元，保持所述多個(gè)攝像部，使其光軸彼此在光軸前方不交叉，而該多個(gè)攝像部中的光學(xué)系統(tǒng)的視場角相互重疊；以及 測距單元，根據(jù)由所述多個(gè)攝像部所拍攝的所述視場角重疊的部分處的被攝體的圖像信號，檢測到該被攝體的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的立體相機(jī)，其特征在于， 所述多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的視場角分別比135度大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的立體相機(jī)，其特征在于， 所述保持單元保持兩個(gè)所述攝像部，以使其光軸彼此具有90度角。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的立體相機(jī)，其特征在于， 所述保持單元能夠通過改變所述多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的保持角度而來改變所述視場角的重疊部分的大小。
10.一種立體相機(jī)系統(tǒng),具備多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求6?9的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī),該立體相機(jī)系統(tǒng)利用所述多個(gè)立體相機(jī)中的至少一個(gè)來拍攝規(guī)定的被攝體而取得圖像信號，并且基于該圖像信號來導(dǎo)出從測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離，所述立體相機(jī)系統(tǒng)的特征在于， 所述多個(gè)立體相機(jī)直接配置于所述測量基準(zhǔn)物處，以便能夠從該測量基準(zhǔn)物拍攝外偵U， 使用由所述多個(gè)立體相機(jī)中的兩個(gè)以上取得的圖像信號，導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 所述測量基準(zhǔn)物為汽車，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該汽車的四角。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 所述測量基準(zhǔn)物為住宅，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該住宅的凸?fàn)畹慕遣俊?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求10?12的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個(gè)立體相機(jī)配置于所述測量基準(zhǔn)物處，以便能利用該多個(gè)立體相機(jī)對所述測量基準(zhǔn)物周圍的全方位進(jìn)行所述距離的測量。
14.根據(jù)權(quán)利要求10?13的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 在所述測量基準(zhǔn)物與所述被攝體的距離為所述規(guī)定距離以下的情況下，使用所述多個(gè)立體相機(jī)中的一個(gè)來導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
15.—種立體相機(jī)系統(tǒng)，具備多個(gè)立體相機(jī)，該立體相機(jī)系統(tǒng)利用所述多個(gè)立體相機(jī)中的至少一個(gè)來拍攝規(guī)定的被攝體而取得圖像信號，并且基于該圖像信號來導(dǎo)出從測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離，所述立體相機(jī)系統(tǒng)的特征在于， 所述多個(gè)立體相機(jī)直接配置于所述測量基準(zhǔn)物處，以便能夠從該測量基準(zhǔn)物拍攝外偵U， 使用由所述多個(gè)立體相機(jī)中的兩個(gè)以上取得的圖像信號，導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 所述測量基準(zhǔn)物為汽車，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該汽車的四角。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的立體相機(jī)系統(tǒng)，其特征在于， 所述測量基準(zhǔn)物為住宅，所述多個(gè)立體相機(jī)被配置于該住宅的凸?fàn)畹慕遣俊?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求15?17的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)系統(tǒng),其特征在于， 所述多個(gè)立體相機(jī)配置于所述測量基準(zhǔn)物處，以便能利用該多個(gè)立體相機(jī)對所述測量基準(zhǔn)物的整個(gè)周圍進(jìn)行所述距離的測量。
19.根據(jù)權(quán)利要求15?18的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)系統(tǒng),其特征在于， 在所述測量基準(zhǔn)物與所述被攝體的距離為所述規(guī)定距離以下的情況下，使用所述多個(gè)立體相機(jī)中的一個(gè)來導(dǎo)出從所述測量基準(zhǔn)物到所述被攝體的距離。
20.根據(jù)權(quán)利要求15?19的任一項(xiàng)所述的立體相機(jī)系統(tǒng),其特征在于， 所述立體相機(jī)具備兩個(gè)攝像部，該攝像部具有視場角比135度大的光學(xué)系統(tǒng)以及使通過該光學(xué)系統(tǒng)的光成像的攝像元件， 還具備保持單元，其保持所述兩個(gè)攝像部，使其光軸彼此具有90度角。
【文檔編號】H04N5/225GK104272715SQ201380023441
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月1日
【發(fā)明者】長谷川隆義, 田中勝久, 角田信 申請人:中央工程株式會社