(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を複数備え、
前記複数の撮像部によって所定の被写体を撮影することで取得した画像信号に基づいて、
前記被写体までの距離を導出するステレオカメラであって、
前記複数の撮像部の少なくとも一部における前記撮像素子の受光面を、該撮像素子上に被写体の画像を結像する前記光学系の像面の収差を補正するように光軸方向に湾曲させ、
前記複数の撮像部を、その光軸どうしは光軸前方において交わらずに該複数の撮像部における光学系の画角が互いに重なるように保持する保持手段と、
前記複数の撮像部により撮影された前記画角が重なった部分における被写体の画像信号から該被写体までの距離を検知する測距手段と、
をさらに備え、
前記複数の光学系の画角は、各々１３５度より大きく、
前記保持手段は、二つの前記撮像部をその光軸どうしが、９０度または、それを変更した角度を有するように保持することを特徴とするステレオカメラ。
【請求項２】
前記複数の撮像部は、光軸が所定の輻輳角で交差するように配置されており、
前記被写体に応じて前記輻輳角を変更する代わりに、前記被写体に応じて前記撮像素子の受光面において前記画像信号を取得するための領域を変更することを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
【請求項３】
前記複数の撮像部における光学系のうち少なくとも一部を一体的に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のステレオカメラ。
【請求項４】
前記一体的に形成された光学系を通過する光が結像する撮像素子を一体的に形成したことを特徴とする請求項３に記載のステレオカメラ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のステレオカメラにおいて取得した前記画像信号に基づいて、所定の機器に入力された指令信号を判別する指令信号判別装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のステレオカメラを複数備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステム。
【請求項７】
前記測定基準物は自動車であり、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されたことを特徴とする請求項６に記載のステレオカメラシステム。
【請求項８】
前記測定基準物は住宅であり、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されたことを特徴とする請求項６に記載のステレオカメラシステム。
【請求項９】
前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の周囲の全方位について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されたことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１０】
前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１１】
複数のステレオカメラを備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステム。
【請求項１２】
前記測定基準物は自動車であり、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１３】
前記測定基準物は住宅であり、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１４】
前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の全周囲について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されたことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１５】
前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
【請求項１６】
前記ステレオカメラは、画角が１３５度より大きい光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を二つ備え、
前記二つの撮像部を、その光軸どうしが９０度の角度を有するように保持する保持手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか一項に記載のステレオカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のカメラから取得した複数の画像の視差を処理して前方の被写体までの距離を算出し、あるいは立体画像を生成するステレオカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２個のカメラの光軸を所定の間隔（基線長）だけ離して配置し、該２個のカメラから取り入れた２つの画像の視差を処理することにより前方の被写体までの距離を導出するステレオカメラが知られている。このステレオカメラは、被写体までの距離を測定するための距離測定装置として車両等に搭載され、車間距離警報、障害物警報を発する衝突防止システムに利用されている。【０００３】
また、近年、薄型テレビなどにおいて立体画像を表示する表示機器が普及してきている。さらに、ディジタルスチルカメラやビデオカメラなどの電子撮像素子を用いた電子情報機器においても、立体画像を撮影・記録可能なものが知られている。この場合は、固体撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを用いたカメラを左右対称に２つ配置し、これらのカメラにより被写体を撮影し、得られた画像情報を立体視可能な映像データとして記録媒体に記録する。【０００４】
上記のステレオカメラにおいては、同時に撮影した左右のカメラで生じる視差は、左右のカメラを水平方向に一定の距離ｄだけ離して配置することにより生じる。しかしながら、望遠系の撮影光学系を用いて撮影を行う場合には、左右の撮影画それぞれのオーバーラップ領域が少なくなり、充分な視差を得ることが困難な場合があった。この問題を回避するために、左右に配置された少なくとも一対の撮影光学系と、この一対の撮影光学系の光軸が成す輻輳角を、被写体距離情報に応じて制御するようにしたステレオカメラが一般的になってきている。【０００５】
ところで、ステレオカメラにおいては上述のように、２個の撮影光学系を通過した被写体からの光を撮像素子上に結像させ、撮像素子から得られた画像信号を処理することで被写体までの距離を測定したり、立体画像を生成することが多い。しかしながら、撮像素子における撮像光学系の光軸から離れた領域（特に周辺部）においては撮像光学系の歪曲収差や像面収差の影響によって得られる画像信号の品質が低下する場合があった。その結果、距離測定の精度が低下したり立体画像の品質が低下するなどの不都合が生じる場合があった。【０００６】
また、一般に基線長を長くすることで左右のカメラ間に生じる視差を大きくすることができ距離測定の精度を向上させることができる。このことから、上記のような距離測定の精度低下があった場合には、これを補うために基線長をある程度長くする必要があり、装置の小型化の妨げになる場合があった。さらに、撮像光学系の歪曲収差や像面収差を小さく抑えるためには撮像光学系自体を大型化する必要があり、この理由によっても装置の小型化が困難となる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−５３３０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０１６６２号公報
【特許文献３】特開２００５−２７８１３３号公報
【特許文献４】特開２００１−２８４５６４号公報
【特許文献５】特開平７−９５６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ステレオカメラによる距離測定の精度あるいは立体画像の品質を向上させること、または、ステレオカメラの装置を小型化することを可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光学系と撮像素子を有する撮像部を複数備え、この撮像部で取得した被写体の画像信号から、被写体までの距離を測定したり立体画像を生成するステレオカメラに関する。そして、撮像部における撮像素子の受光面を、当該撮像部における光学系の収差を補正するように光軸方向に湾曲させたことを最大の特徴とする。【００１０】
より具体的には、光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を複数備え、
前記複数の撮像部によって所定の被写体を撮影することで取得した画像信号に基づいて、前記被写体までの距離を導出しまたは前記被写体を含んだ立体画像を生成するステレオカメラであって、
前記複数の撮像部の少なくとも一部における前記撮像素子の受光面を、該撮像素子上に被写体の画像を結像する前記光学系の収差を補正するように光軸方向に湾曲させたことを特徴とする。【００１１】
ここで、前述のように、光学系で被写体の画像を撮像素子に結像させた場合、撮像素子の受光面における光軸近くの中央部は問題ないが、光軸から離れた撮像素子の周辺部では、光学系の収差によって焦点ボケや画像の歪曲が生じる場合があった。ステレオカメラにおいては、この収差が原因で距離測定の精度が低下したり立体画像の品質が低下したりする場合があった。【００１２】
これに対し、本発明では通常平面から構成される撮像素子の受光面を光学系の収差を補正するように光軸方向に湾曲させることとした。これにより、撮像素子の受光面の全面において光学系の収差による焦点ボケや画像の歪曲などを抑制することが可能となる。その結果、ステレオカメラにおける距離測定の精度低下や立体画像の品質低下を抑制することが可能となる。また、基線長の長さを短縮でき、光学系自体の小型化を図れるので、装置の小型化を促進することが可能となる。【００１３】
なお、ここで光学系の収差とは、光学系の像面が平面からずれる像面歪曲の他、歪曲収差、球面収差、非点収差など撮像素子の受光面を湾曲させることで抑制できる収差を全て含む。【００１４】
また、本発明においては、前記複数の撮像部は、光軸が所定の輻輳角で交差するように配置されており、
前記被写体に応じて前記輻輳角を変更する代わりに、前記被写体に応じて前記撮像素子の受光面において前記画像信号を取得するための領域を変更するようにしてもよい。【００１５】
ステレオカメラにおける複数の撮像部の光軸は輻輳角と呼ばれる交差角で交差するように配置される場合があるが、この輻輳角の大きさは、距離測定や立体画像の生成に影響を与える。例えば、輻輳角を形成する光軸の交点における被写体は、生成した立体画像の再生時にはスクリーン上にあると視認される被写体となる。【００１６】
従来のステレオカメラにおいては各撮像部を機構的に回動させることによって輻輳角を変更していた。この場合、各撮像部を回動させるための機構を必要とし、ステレオカメラの装置構成を複雑化、大型化させる原因となっていた。これに対し、本発明においては、被写体に応じて輻輳角を変更する代わりに、被写体に応じて撮像素子の受光面において画像信号を取得するための領域を変更するようにした。【００１７】
すなわち、各撮像部の光軸の交点における被写体は各撮像部の撮像素子の光軸上に結像する。これに対し、輻輳角を変更したと仮定した場合に光軸の新たな交点となるべき点における被写体の画像は撮像素子の光軸とは外れた領域に結像されることとなる。複数の撮像部においてこの光軸とは外れた領域の画像信号を取得することで、実際に各撮像部を回動などしなくとも輻輳角を変更したのと同等の効果を得ることが可能である（以下、この制御によって得られる実質的な輻輳角を実質輻輳角ともいう。）。【００１８】
なお、各撮像部の撮像素子の受光面が平面であっても、同様の制御は可能ではあるが、その場合、撮像素子の受光面における周辺部を使用することになるので、光学系の収差の影響下での制御となり、距離測定の精度や立体画像の品質が実質輻輳角によっては低下するという不都合があった。これに対し、本発明においては撮像素子が光学系の収差を補正するように湾曲しているため、実質輻輳角の値に依らず距離測定の精度や立体画像の品質を維持することが可能である。【００１９】
また、本発明においては、前記複数の撮像部における光学系のうち少なくとも一部を一体的に形成するようにしてもよい。すなわち、上記の発明においては、撮像部を回動などさせずに被写体に応じて前記撮像素子の受光面において前記画像信号を取得するための領域を変更することで、実質輻輳角を変更する。従って、各撮像部の光学系どうしの相対位置を変更する必要がない。この点を利用して、本発明では各撮像部の光学系の少なくとも一部を一体的に形成することにした。これによれば、装置構成をより簡略化することができ装置コストの低減を促進することが可能となる。
【００２０】
また、本発明においては、上述の一体的に形成された光学系を通過する光が結像する撮像素子を一体的に形成するようにしてもよい。そうすることで、装置構成をさらに簡略化することができ装置コストの低減を促進することが可能となる。【００２１】
また、本発明は、上記のステレオカメラにおいて取得した前記画像信号に基づいて、所定の機器に入力された指令信号を判別する指令信号判別装置であってもよい。この指令信号判別装置は、ステレオカメラによって取得した画像に応じて指令の内容を判別し、当該指令をデジタル機器などに付与するための装置である。たとえば、スマートテレビ装置において装置前の視聴者の動きをステレオカメラによって撮影し、その動きに応じてチャンネル変更などの指令内容を判別する装置である。【００２２】
このような指令判別装置に対し、上記のステレオカメラを適用すれば、より精度の高い距離測定および画像形成によって、指令判別の精度を向上することが可能である。また、指令判別の空間的範囲をより正確に限定可能であるので、範囲外の人の動きによって指令判別が影響を受けるなどの不都合も抑制することが可能である。【００２３】
また、本発明においては、さらに、前記複数の撮像部を、その光軸どうしは光軸前方において交わらずに該複数の撮像部における光学系の画角が互いに重なるように保持する保持手段と、
前記複数の撮像部により撮影された前記画角が重なった部分における被写体の画像信号から該被写体までの距離を検知する測距手段と、
を備えるようにしてもよい。【００２４】
この発明においては複数の撮像部を、光軸が前方で交わらないように、すなわち平行若しくは前方へ行くほど互いに離れるように、且つ、各撮像部の光学系の画角が重なるように保持する。そして、各撮像部の光学系の画角が重なった部分における被写体の画像信号からその被写体までの距離を検知する。【００２５】
これによれば、複数の撮像部の各々の画角でカバーできるより広い範囲について監視機能を維持しつつ、画角の重なる範囲についてはステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成を行うことができる。特に各撮像部の光学系として広角レンズを用いることでさらに広い画角に対して監視機能を維持し、ステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成を行うことができる範囲を増加させることができる。【００２６】
例えば、複数の光学系の画角は、各々１３５度より大きくしてもよい。これによれば、２つの撮像部を使用する場合は合計の画角を２７０度とすることが可能である。また、この場合は、前記保持手段は、２つの前記撮像部をその光軸どうしが、９０度の角度を有するように保持してもよい。そうすれば、少なくとも全体の画角として、２２５度以上を確保可能である。また、ステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成を行うことができる範囲として４５度以上の範囲を確保することができる。【００２７】
また、複数の光学系として画角１８０度の魚眼レンズを用い、保持手段が、２つの撮像部をその光軸どうしが、９０度の角度を有するように保持した場合には、全体の画角を２７０度とすることができる。また、ステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成を行うことができる範囲として９０度の範囲を確保することができる。そうすれば、本発明に係るステレオカメラを９０度の角部に設置した場合に、その角部の周囲２７０度全体を監視することができる。【００２８】
また、本発明においては、前記保持手段は、前記複数の光学系の保持角度を変更することにより前記画角の重なり部分の大きさを変更可能としてもよい。そうすれば、ステレオカメラを取り付ける部分に応じて、監視可能な全体の画角及び、ステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成が可能な角度範囲を調整することが可能である。【００２９】
また、本発明は、上記のステレオカメラを複数備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステムであってもよい。【００３０】
これによれば、測定基準物に複数のステレオカメラが直接配置され、そのうちの二つ以上によって測定基準物から被写体までの距離を測定する。従って、測定基準物におけるステレオカメラの間隔をそのまま基線長として距離測定を行うことができる。これによれば、ステレオカメラの間隔を大きく設定することにより基線長を大きくすることができ、複数のステレオカメラを用いて距離測定を行う場合の精度を向上することが可能である。【００３１】
この場合、前記測定基準物は自動車とし、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されるようにしてもよい。また、前記測定基準物は住宅とし、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されるようにしてもよい。そうすれば、測定基準物自体が大きいものであるので、ステレオカメラ間の距離を大きくすることができ、基線長を大きくすることができる。その結果、二つ以上のステレオカメラを用いた距離測定の精度を向上することができる。【００３２】
また、本発明においては、前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の周囲の全方位について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されるようにしてもよい。そうすれば、複数のステレオカメラを用いて、測定基準物の周囲の全方位について被写体までの距離測定が可能となる。【００３３】
また、本発明においては、前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出するようにしてもよい。
【００３４】
すなわち、例えば測定開始時には二つ以上のステレオカメラを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離の測定をし、前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下であった場合、あるいは所定距離以下となった場合にはそれらのステレオカメラのうち、一つを用いて被写体までの距離の測定を続ける。
【００３５】
これによれば、通常は二つ以上のステレオカメラを用いてより広い範囲について距離の測定を継続しておき、被写体がある程度測定基準物に近づいた段階で、一つのステレオカメラを用いて集中的に被写体までの距離測定を行うことが可能となる。また、二つ以上のステレオカメラを用いて距離の測定をする場合、各ステレオカメラにおける一部の撮像部を用いて距離測定をすることが考えられるが、この場合は、より広い範囲について距離の測定が可能である反面、基線長の歪やゆらぎによって測定精度を確保しづらくなる場合がある。よって本発明によれば、このような場合は、被写体がある程度測定基準物に近づいた段階で、一つのステレオカメラを用いてより高い精度で距離測定を行うことが可能となる。【００３６】
また、本発明は、複数のステレオカメラを備え、
前記複数のステレオカメラうちの少なくとも一つによって所定の被写体を撮影して画像信号を取得するとともに、該画像信号に基づいて、測定基準物から前記被写体までの距離を導出するステレオカメラシステムであって、
前記複数のステレオカメラは、前記測定基準物に該測定基準物から外側が撮影可能なように直接配置され、
前記複数のステレオカメラのうち二つ以上によって取得された画像信号を用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出することを特徴とするステレオカメラシステムであってもよい。【００３７】
この場合も、前記測定基準物は自動車であり、前記複数のステレオカメラが該自動車の四隅に配置されるようにしてもよい。また、前記測定基準物は住宅であり、前記複数のステレオカメラが該住宅の凸状の角部に配置されるようにしてもよい。【００３８】
また、前記複数のステレオカメラは、該複数のステレオカメラによって前記測定基準物の周囲の全方位について前記距離の測定が可能なように前記測定基準物に配置されるようにしてもよい。【００３９】
また、前記測定基準物と前記被写体との距離が所定距離以下である場合には前記複数のステレオカメラのうち一つを用いて前記測定基準物から前記被写体までの距離を導出するようにしてもよい。
【００４０】
また、前記ステレオカメラは、画角が１３５度より大きい光学系と該光学系を通過した光が結像する撮像素子とを有する撮像部を二つ備え、前記二つの撮像部を、その光軸どうしが９０度の角度を有するように保持する保持手段をさらに備えるようにしてもよい。【００４１】
これによれば、少なくとも一つのステレオカメラの画角として、２２５度以上を確保することができ、一つのステレオカメラとして距離測定や立体画像の生成を行うことができる範囲として４５度以上の範囲を確保することができる。そうすれば、より少ないステレオカメラで測定基準物の全周囲について前記距離の測定が可能とすることができる。また、被写体がある程度測定基準物に近づいた段階で、一つのステレオカメラを用いて、より広い角度範囲で被写体までの距離測定を行うことが可能となる。【００４２】
なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ステレオカメラによる距離測定の精度あるいは立体画像の品質を向上させることができ、または、ステレオカメラの装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のステレオカメラの撮像系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るステレオカメラの撮像系の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係るステレオカメラの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係るステレオカメラの撮像系の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例３に係るステレオカメラの撮像系の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例４に係るスマートテレビシステムの概略構成を示す図である。
【図７】一般的なステレオカメラによる距離測定の原理を説明するための図である。
【図８】一般的なステレオカメラにおいて広角レンズを用いた場合の問題点を説明するための図である。
【図９】広角レンズを用いたステレオカメラに対して本発明を適用した場合の効果について説明するための図である。
【図１０】非平行の光軸を有するステレオカメラを使用する場合の視点変換について説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例５に係るステレオカメラの撮像系の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例５に係るステレオカメラの撮像系を組み込んだ内視鏡に組み込んだ態様を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施例５に係るステレオカメラの撮像系の概略構成の別の態様を示す図である。
【図１４】本発明の実施例６に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施例６に係るステレオカメラシステムの第２の態様の概略構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施例７に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施例８に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施例９に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１０に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図２０】本発明の実施例１１に係るステレオカメラの撮像系をカプセルタイプの内視鏡に組み込んだ内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施例１２に係るステレオカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１３に係るステレオカメラの撮像系の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００４６】
<実施例１>
図１は、従来のステレオカメラの撮像系１００の基本構成を示している。図１においてステレオカメラは、光学系（レンズ系）と撮像素子を用いて被写体像を撮像するビデオカメラまたは電子スチルカメラであり、左側には左撮像系１００ａ、右側に右撮像系１００ｂという左右一対の撮像系を備えている。各撮像系には光軸に沿って可動の左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂ及び、これらのレンズ系を通過した光が結像する左撮像素子１０２ａ、右撮像素子１０２ｂが設けられている。図１では左レンズ系１０１ａ及び右レンズ系１０１ｂはともに単一のレンズで表現されているが、レンズの数や種類は特に限定されない。また、図中の左撮像素子１０２ａ及び右撮像素子１０２ｂはＣＣＤセンサであってもＣＭＯＳセンサであっても構わない。
【００４７】
また、図１において、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂとは光軸が前方位置で交差するように、すなわち、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂとは輻輳角θを有するように互いに傾斜して配置されている。さらに、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂとは基線長ｄの間隔をあけて配置されている。ｆ0は被写体までの距離である。なお、図中に破線で示すように、ステレオカメラの撮像系１００においては左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂを機構的に回動させることが可能となっており、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂを機構的に回動させることで互いの輻輳角θを変更することが可能となっている。
【００４８】
このステレオカメラの撮像系１００を用いて、被写体までの距離測定を行うことや立体画像を生成することが可能である。例えば、ステレオカメラの撮像系１００を用いて被写体までの距離測定を行う場合には、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂによって撮像される被写体のずれ（視差）をステレオマッチング技術によって測定し、公知の三角測量の原理に基づいて距離を算出する。また、ステレオカメラの撮像系１００を用いて立体画像を生成する場合には、再生時にスクリーン上に存在するように見える被写体（以下、基準被写体ともいう）で左撮像系１００ａ及び右撮像系１００ｂの光軸が交差するように輻輳角θを調整し、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂによって被写体を撮影する。
【００４９】
そして、左撮像系１００ａと右撮像系１００ｂによって撮影された画像を各々左右の眼で見た際には、得られる視差の大小により、基準被写体より近い被写体は近傍側に浮き出るように、基準被写体より遠い被写体は、遠方側に奥まったように見える。この原理を利用することで立体画像の生成が可能となる。
【００５０】
ところで、従来のステレオカメラの撮像系１００においては、図１に示すように、左撮像素子１０２ａ、右撮像素子１０２ｂとしては平面状のものを用いていた。この場合は、左撮像素子１０２ａ、右撮像素子１０２ｂの受光面の光軸付近においては問題ないものの、受光面において光軸から離れ周辺部に向かうに従って、左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの収差の影響が大きくなる傾向があった。例えば像面湾曲または歪曲収差について着目すると、左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの像面が湾曲または歪曲することにより、受光面における左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの光軸から離れるに従って、焦点ボケや像の歪みが生じる場合があった。
【００５１】
そして、このことにより、ステレオカメラの撮像系１００による距離測定の精度が低下したり、立体画像の品質が低下したりする場合があった。これに対し、左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの収差を抑制するためには、各レンズ系を大型化させる必要があった。また、距離測定については、図１に示した基線長ｄを大きくすれば、各レンズで撮影した画像の視差は大きくなるので、距離測定の精度を向上させることができるが、これによっても装置が大型化してしまう。このように、従来のステレオカメラの撮像系１００において左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの収差の影響を低減するためには装置が大型化してしまうという不都合があった。
【００５２】
そこで、本実施例においては、左撮像素子１０２ａ及び右撮像素子１０２ｂを、各々左レンズ系１０１ａ、右レンズ系１０１ｂの収差を補正すべく湾曲させることで、左撮像素子１０２ａ及び右撮像素子１０２ｂの受光面の周辺部における左レンズ系１０１ａ及び右レンズ系１０１ｂの収差の影響を抑制することとした。
【００５３】
図２には、本実施例における撮像部としてのステレオカメラの撮像系１を示す。図２におけるステレオカメラの撮像系１は、図中の左側には左撮像系１ａ、右側に右撮像系１ｂという左右一対の撮像系を備えている。各撮像系には光軸に沿って可動の左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂと、左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂを各々通過した光を結像させる左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂが設けられている。図１に示した従来のステレオカメラの撮像系１００との相違点は、左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂの受光面が曲面によって形成されている点である。
【００５４】
左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂを形成する曲面の形状は、左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂの収差を考慮した像面形状に一致するように定められている。すなわち、左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂを通過した光は、受光面における光軸付近か周辺部かに拘わらず、左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂの受光面上に結像することになる。
【００５５】
曲面により形成される左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂは、例えば、表面が左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂの像面の形状と一致するようにセラミック等で形成された基材に、研磨により厚みを薄くした撮像素子チップを接着することにより作製してもよい。あるいは、セラミック等で形成された基材に、撮像素子チップの厚み方向の位置を規制する複数箇所の位置規制柱を設けておき、この位置規制柱に撮像素子チップを当接させた状態で接着固定してもよい。あるいは、基材において撮像素子チップの周辺部と中央部とを固定する部分を別部材により形成し、周辺部と中央部を固定する部材の光軸方向の相対位置を可変とすることで、撮像素子チップの曲面形状を調整可能としてもよい。その他、曲面により形成される左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂの作製方法は特に限定されない。
【００５６】
図３には、本実施例におけるステレオカメラ１０の概略構成を示す。ステレオカメラの撮像系１における左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂによって得られた画像信号は、各々左増幅部４ａ、右増幅部４ｂにおいてノイズ除去された上で増幅される。そして、左増幅部４ａ及び右増幅部４ｂから出力されたアナログ画像信号は各々左ＡＤコンバータ５ａ及び右ＡＤコンバータ５ｂによってＡＤ変換された後、信号処理部６に入力される。
【００５７】
信号処理部６においては、左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂを駆動するためのセンサ駆動制御部８や、左レンズ系２ａ及び右レンズ系２ｂを光軸方向に移動させるレンズ駆動制御部９に対する駆動信号を発生させる。また、左ＡＤコンバータ５ａ及び右ＡＤコンバータ５ｂから出力されたデジタル信号から、距離測定の場合には被写体までの距離の演算を行い、立体画像生成の場合には、左目用及び右目用の画像を生成するための信号処理を行う。そして、画像処理部７においては、距離測定時には測定された距離の表示画像が生成され、立体画像生成の場合には、左目用及び右目用の画像を生成するための画像処理が行われる。
【００５８】
以上、説明したように、本実施例においてはステレオカメラの撮像系において、各撮像素子を各レンズ系の収差を補正するような曲面で形成したことにより、撮像素子の周辺部においても焦点ボケや歪曲のない高品質な画像に基づく画像信号を取得することが可能となった。よって、ステレオカメラによる距離測定における距離測定精度を向上させることが可能となり、また、より高品質な立体画像を生成することが可能となる。
【００５９】
さらに、撮像素子の周辺部に結像される被写体に対しても精度の高い距離測定が可能となったため、基線長をそれほど長くする必要がなく、また、収差の補正をレンズ系自体で行う必要性も低下した。その結果、ステレオカメラの小型化を促進することが可能となった。
【００６０】
<実施例２>
実施例１においては、左撮像系１ａ及び右撮像系１ｂの光軸により形成される輻輳角θについては、従来技術と同様に機構的に調整する例について説明したが、本実施例においては、左撮像素子３ａ及び右撮像素子３ｂの受光面において画像信号を取得する領域を変更することにより電気的に、輻輳角θを変更したのと等価な効果を得るようにした例について説明する。
【００６１】
図４は本実施例におけるステレオカメラの撮像系１１を示している。本実施例におけるステレオカメラの撮像系１１が左撮像系１１ａと右撮像系１１ｂとを有し、左撮像系１１ａ及び右撮像系１１ｂが、各々左レンズ系１２ａ及び右レンズ系１２ｂと、左撮像素子１３ａ及び右撮像素子１３ｂとを備えている点は実施例１と同様である。
【００６２】
図４には、比較的遠方の物点ＯＰ１を基準被写体とした場合と、比較的近い物点ＯＰ２を基準被写体とした場合の、右レンズ系１２ｂによる右撮像素子１３ｂへの結像の状態を示している。物点ＯＰ１は左撮像系１１ａと右撮像系１１ｂの光軸の交点に存在し、この場合の輻輳角はθ１となっている。従来は、このような状態から輻輳角をθ２に変更し、基準被写体をＯＰ１からＯＰ２に変更する場合には、左撮像系１１ａ及び右撮像系１１ｂを各々の光軸の交点が近づくように機構的に回動させ、光軸の交点を物点ＯＰ２に合致させるようにしていた。この場合、左撮像系１１ａ及び右撮像系１１ｂを回転させるモータなどの駆動源及び運動伝達機構が必要となるので、ステレオカメラの撮像系１１が複雑化・大型化するとともにコストアップにも繋がっていた。
【００６３】
これに対し、本実施例では、各撮像素子の受光面において画像信号を取得する領域を変更することで、左撮像系１１ａ及び右撮像系１１ｂを機構的に回動させることなく、実質的に輻輳角を変更することを可能とした。ここで、図４中、右撮像素子１３１ｂは、物点ＯＰ１を基準被写体とした場合の右撮像素子を示し、右撮像素子１３２ｂは、物点ＯＰ２を基準被写体とした場合の右撮像素子を示しており両者は同一の撮像素子である。
【００６４】
実際には、物点ＯＰ１を基準被写体とした場合と、物点ＯＰ２を基準被写体とした場合とでは、右レンズ系１２ｂの光軸方向の位置がレンズ駆動制御部９によって変えられ、このことで両方の場合に同一位置の右撮像素子１３ｂ上に像点が結像されるようになっている。図４においては簡単のため、右レンズ系１２ｂは固定で、右撮像素子１３ｂが動いたような図になっている。
【００６５】
図４において、物点ＯＰ１を基準被写体とした場合には、物点ＯＰ１から出た光はレンズ系１２ｂを通過した後、右撮像素子１３１ｂにおける光軸との交点において結像し像点ＩＰ１を形成している。従って、物点ＯＰ１を基準被写体とした場合には、右撮像素子１３１ｂにおける中央部の例えば、破線で囲まれた領域における画像情報によって距離測定または立体画像の生成が行われる。
【００６６】
次に、基準被写体として物点ＯＰ２を選んだ場合、物点ＯＰ２から出た光はレンズ系１２ｂを通過した後、右撮像素子１３２ｂの光軸との交点以外の点において結像し像点ＩＰ２を形成する。このとき、図４からも分かるように、物点ＯＰ１を基準被写体とした場合とは、右撮像素子１３ｂにおける像点の位置が相対的に変化している。この場合には、像点ＩＰ２を中心とした破線で囲まれた領域の画像情報を用いて距離測定または立体画像の生成を行うようにする。このことにより、左撮像系１１ａ及び右撮像系１１ｂを機構的に回動させた場合と等価な効果を得ることが可能となる。
【００６７】
以上のように、本実施例においては、ステレオカメラの撮像系１１の構成を簡略化・小型化が可能となり、さらに低コスト化を促進することが可能となる。
【００６８】
なお、このような電気的な輻輳角の変更は、図１に示したような従来のステレオカメラの撮像系１００によっても実行することが可能である。しかしながら、従来のステレオカメラの撮像系１００において電気的な輻輳角の変更を行った場合には、左撮像素子１０２ａ及び右撮像素子１０２ｂが平面により構成されているため、ＩＰ２やさらに周辺部側では左レンズ系１０１ａ及び右レンズ系１０１ｂの収差の影響で、距離測定の精度や立体画像の品質が全体的に低下してしまう。それに対し、本実施例においては右撮像素子１３ａ及び左撮像素子１３ｂは、左レンズ系１２ａ及び右レンズ系１２ｂの収差を補正するような曲面により構成されているため、輻輳角を電気的に変更しても距離測定の精度や立体画像の品質を高く維持することが可能となる。
【００６９】
<実施例３>
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例２で説明したように、本発明において電気的な輻輳角の変更を採用した場合には、左撮像系と右撮像系とを機構的に回動させる必要はなくなる。そして、左右のレンズ系に、被写界深度の深い広角レンズ（あるいはパンフォーカスレンズ）を使った場合には、レンズ系のピント調整のための光軸方向の移動を省略することも可能である。そのような場合は、左右のレンズ系及び左右の撮像素子を全て一体化することが可能となる。本実施例においてはそのようなステレオカメラの一体化撮像系について説明する。
【００７０】
図５には、本実施例における一体化撮像系２１について示す。図５（ａ）は一体化撮像系２１の平面図、図５（ｂ）は斜視図を示す。図５においては、左レンズ系２２ａと右レンズ系２２ｂとは一体的に形成され、一体レンズ系２２を構成している。この一体レンズ系２２は左レンズ系２２ａと右レンズ系２２ｂとを樹脂やガラス材料で一体成型によって形成してもよいし、左レンズ系２２ａと右レンズ系２２ｂとを別に形成し、ホルダに接着などの方法で固定することによって形成してもよい。
【００７１】
また同様に本実施例では、左撮像素子２３ａと右撮像素子２３ｂとは一体的に形成されることで一体撮像素子２３を形成している。さらに一体レンズ系２２及び一体撮像素子２３は撮像系フレーム２４に固定されている。このように、本実施例におけるステレオカメラの撮像系２１においては、左右レンズ系、左右撮像素子がいずれも固定されており移動することを必要としない構成となっている。従って、ステレオカメラの構造を簡略化することができ信頼性を向上させることができるとともに、装置のコストダウンを促進することが可能となる。また、左右レンズ系、左右撮像素子の相対位置の精度を向上させることが可能となる。
【００７２】
なお、本実施例においては、例えば左レンズ系２２ａを通過した光をミラーで方向転換して右撮像素子２３ｂの受光面に結像するようにしてもよい。そうすれば、一つの撮像素子によって左レンズ系２２ａと右レンズ系２２ｂとを通過した光による画像情報を取得することができ、装置の簡略化、小型化及びコストダウンを促進することが可能になる。
【００７３】
また、本実施例においては、左右のレンズ系に、被写界深度の深い広角レンズ（あるいはパンフォーカスレンズ）を使い、ピント調整のための左右レンズ系と左右撮像素子の間の相対移動を省略した例について説明した。しかしながら、左右のレンズ系にピント調整不要の広角レンズ（あるいはパンフォーカスレンズ）を用いるのではなく、図３に示したレンズ駆動制御部９によってピント調整のための左右レンズ系と左右撮像素子の間の相対移動を行うようにしてもよい。この場合であっても、レンズ駆動制御部９によって一体レンズ系２２のみの位置を調整すればよいので、左レンズ系２２ａと右レンズ系２２ｂの位置を独立に調整する場合と比較して機構、制御ともに簡略化することが可能である。
【００７４】
<実施例４>
次に、本発明の実施例４について説明する。実施例４においては、本発明におけるステレオカメラをスマートテレビの情報入力装置として応用した例について説明する。ここでスマートテレビとは、テレビ放送に加えてインターネットにも接続して、インターラクティブな使い方を可能としたテレビ受像機である。また、スマートテレビにおいては、情報入力を人（使用者）の動きを利用して行うことが考えられている。
【００７５】
図６は、本実施例におけるスマートテレビシステム２００の使用状態を示す平面図である。このスマートテレビシステム２００においては、上から見て中央にステレオカメラ３０が備えられている。また、ステレオカメラ３０によって取得した画像情報が送られこの画像情報から入力の内容を判別する演算装置３５を備えている。本実施例におけるステレオカメラ３０は、図示しない左右レンズ系及び曲面から形成された左右撮像素子を有している点で実施例１で説明したステレオカメラと一致している。従って、距離測定の精度が高く使用者２０１のリアクションを精度良く認識することが可能である。また、左右撮像素子の受光面の周辺部においても左右レンズ系の収差の影響が出づらく、高い精度で距離測定を行うことが可能である。
【００７６】
その結果、図中２０２で示すようなより広い空間において使用者のリアクションの認識を精度よく行うことが可能となる。さらに、情報源として認識する使用者の居場所をより精密に設定することが可能であるので、部屋内に複数の使用者が存在する場合でも、より精度よく情報源としての使用者を認識することが可能である。その結果、例えばスマートテレビシステム２００の作動が情報源以外の使用者のリアクションによって影響されるといった不都合を抑制することが可能である。なお、本実施例のスマートテレビシステム２００において指令信号判別装置はステレオカメラ３０及び、演算装置３５を含んで構成される。
【００７７】
<実施例５>
次に、本発明の実施例５について説明する。本実施例においては、左右レンズ系のレンズとして１８０度の画角を有する魚眼レンズを用い、さらに２つの魚眼レンズを光軸が互いに９０度の角度になるように固定したステレオカメラに対して本発明を適用した例について説明する。
【００７８】
ここで、本実施例におけるステレオカメラによって物体との距離を測定する原理について図７〜図１０を用いて説明する。図７には、一般的な平面状の撮像素子を有する２つの撮像系である左撮像系６００ａ及び、右撮像系６００ｂを備えた距離測定用のステレオカメラの場合について示す。このようなステレオカメラでは、左撮像系６００ａ及び右撮像系６００ｂの２つの撮像系から得られた画像を比較して距離測定情報を取得する。従って、２つの撮像系により得られた重複した画像の類似性が重要となる。
【００７９】
２つの撮像系の左レンズ系６０１ａ及び右レンズ系６０１ｂの画角が比較的狭角の場合には各々のレンズ系における画像歪は少ないが、左レンズ系６０１ａ及び右レンズ系６０１ｂの画角が広角の場合には、左撮像素子６０２ａ及び右撮像素子６０２ｂにおける中心部（光軸中心）から離れた周辺部分については光学収差による画像歪が大きくなる。このため、２つの撮像系により得られた画像の類似性が劣化し、距離測定の精度の劣化や測定可能距離の縮小といった不都合を生じる場合がある。
【００８０】
図７に示すような、一般的な平面状の撮像素子を有する２つの撮像系を備えた距離測定用のステレオカメラでは、左撮像系６００ａ及び右撮像系６００ｂは、各々の光軸が平行になるように配置されることが多い。そして、距離測定対象である物体Ｏから左撮像系６００ａに入射される光は、左レンズ系６０１ａを介して平面状の撮像素子６０２ａの上に結像する。同様に、物体Ｏから右撮像系６００ｂに入射される光は、右レンズ系６０１ｂを介して平面状の撮像素子６０２ｂの上に結像する。右撮像系６００ｂに着目すると、平面状の撮像素子６０２ｂの上に結像した像の位置と、左撮像系６００ａに入射した光と平行な光が撮像素子６０２ｂの上に結像したと仮定した場合の像の位置との差が視差に相当する。
【００８１】
２つの撮像系における左レンズ系６０１ａと右レンズ系６０１ｂの光軸間の距離を基線長Ｄ、左レンズ系６０１ａ及び右レンズ系６０１ｂの焦点距離をｆ、先述の視差をｄとすると、左レンズ系６０１ａ及び右レンズ系６０１ｂから物体Ｏまでの距離Ｌは、数式（１）のように計算される。
［数１］
Ｌ＝Ｄ・ｆ／ｄ・・・・・・（１）
【００８２】
次に、同様のステレオカメラの左撮像系６１０ａ及び右撮像系６１０ｂにおいて、左レンズ系６１１ａ及び右レンズ系６１１ｂとして広角レンズを用いた場合について考える。この場合には、図８に示すように、特に光軸中心から離れた物体Ｏからの光は、平面状の左撮像素子６１２ａ及び右撮像素子６１２ｂにおける中心部（光軸中心）から離れた場所に結像する。実際には、左レンズ系６１１ａ及び右レンズ系６１１ｂの画角内にある情報は、左撮像素子６１２ａ及び右撮像素子６１２ｂの上に結像するが、広がった情報が、光軸中心から離れるほど左撮像素子６１２ａ及び右撮像素子６１２ｂの上の少ない画素に集約されるため、解像度が大きく劣化する虞がある。また、その際、左撮像素子６１２ａ及び右撮像素子６１２ｂの端にいくほど、物体Ｏの像が大きく歪むため、視差算出に必要な画像の類似性も大きく劣化する虞がある。そして、これらの傾向は物体Ｏとは反対側、例えば図８における右撮像素子６１２ｂにおいて顕著になる。
【００８３】
一般的には、２つの撮像系の映像から視差を算出する方法として、ブロックマッチングという手法が利用されている。この手法では、２つの画像間の類似性を評価するために、比較する画像から所定の領域を切り出し、切り出された領域の撮像素子における位置を比較することにより画像の変位すなわち視差を求める。そのため、片側の撮像系の解像度が劣化したり、画像歪みが大きくなると画像の変位が算出できず、物体までの距離測定の精度が劣化したり距離測定が不能となるなどの不都合が生じる虞がある。
【００８４】
次に図９を用いて、本発明の湾曲センサを広角のレンズ系を備えた撮像系に適用した場合について説明する。ここでは、図８に示した平面状の左撮像素子６１２ａ及び右撮像素子６１２ｂに代えて、左レンズ系６２１ａ及び右レンズ系６２１ｂの光軸から離れた領域の光学収差を補正すべく湾曲した左撮像素子６２２ａ及び右撮像素子６２２ｂを配置した。これにより、物体Ｏからの光が左右撮像素子６２２ａ、６２２ｂにおける中心から離れた場所に結像した場合でも、光学歪を改善することができるので、狭角で実現しているステレオカメラと同等の距離測定の精度を得ることが可能となる。
【００８５】
なお、ステレオカメラにおいては、左右レンズ系として上記のような広角レンズを用い、さらに左右撮像系の光軸を互いに平行でなく、光軸が互いに前に行くほど離れるような角度をつけて配置することで、非常に大きな視野を得ることが可能となると考えられる。このような非平行の光軸を有するステレオカメラを使用する場合には、図１０に示すように、左右撮像系の光軸が平行の場合に相当するように、左右撮像素子で得られた画像を視点変換し、視点変換後の左右撮像系による画像の重複部分から視差を求めることが可能である。なお、このような非平行の光軸を有するステレオカメラにおける画像の重複部分は各光軸から離れた領域となる場合が多い。従って、このようなステレオカメラの左右撮像素子として、光軸から離れた領域の光学収差を補正すべく湾曲した撮像素子を用いることで、左右撮像系の光軸が互いに平行な場合と同等またはそれ以上の、光学歪の改善効果と、距離測定の精度向上効果を得ることが可能となる。
【００８６】
このようなステレオカメラに湾曲センサを適用することで、視点変換及び画像歪補正のためデータ処理を簡略化することができ、情報処理装置（ＣＰＵ）に対する付加を軽減することが可能になる。本実施例においては、上記のような特性を利用し、左右レンズ系として１８０度（または約１８０度）の画角を有する魚眼レンズを用い、さらに左右撮像系を光軸が互いに９０度の角度になるように固定した。以下、本実施例についてさらに具体的に説明する。
【００８７】
図１１には、本実施例におけるステレオカメラの撮像系４１の概略構成について示す。図１１（ａ）はステレオカメラの撮像系４１を上から見た場合の概略構成図、図１１（ｂ）は使用状態を説明するための図である。
【００８８】
本実施例におけるステレオカメラの撮像系４１は、左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂとして、画角が１８０度の超広角レンズ（魚眼レンズ）を備えている。また、左レンズ系４２ａ及び、右レンズ系４２ｂをレンズの周辺部（リブ）を用いて保持するための左ホルダ４４ａ、右ホルダ４４ｂがレンズ保持部４５に互いに９０度の角度を有するように固定されている。また、左ホルダ４４ａ及び右ホルダ４４ｂの内部には左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂの収差を補正するように曲面で形成された左撮像素子４３ａ及び右撮像素子４３ｂが設けられている。
【００８９】
ステレオカメラの撮像系４１においては、１８０度の画角を有する左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂが互いに光軸が９０度の角度を有するように保持されているので、ステレオカメラの撮像系４１全体として図１１（ｂ）に示すように２７０度の視野を有することが可能である。また、図１１（ｂ）における左レンズ系４２ａ及び、右レンズ系４２ｂの画角が重なる領域４６（領域４６は領域４７も含む）において得られる画像情報から被写体までの距離を測定することが可能である。
【００９０】
さらに、本実施例では、左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂの収差を補正するように曲面で形成された左撮像素子４３ａ及び右撮像素子４３ｂが設けられているので、左撮像素子４３ａ及び右撮像素子４３ｂの受光面の周辺部における収差の影響を低減することが可能である。よって、例えば図１１（ｂ）の領域４７、４８における画像の品質を向上させることができ、領域４７、４８における距離測定の精度を向上させることが可能である。
【００９１】
なお、本実施例におけるステレオカメラの撮像系４１を設置するときには、例えば、９０度の角度を有するような角部に設置するとよい。そうすれば、角部の周囲の全方位についての監視カメラとして利用することができる。また、そのうちの９０度の角度について被写体までの距離測定を行うことができる。
【００９２】
また、本実施例においては、保持部４５は、左レンズ系４２ａ及び左撮像素子４３ａと、右レンズ系４２ｂ及び右撮像素子４３ｂとの間の角度を変更可能に構成してもよい。そうすれば、ステレオカメラの撮像系４１の設置場所や目的に応じて、監視可能な角度及び、距離測定可能な角度を調整することが可能となる。
【００９３】
また、本実施例においては、左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂとして画角１８０度の魚眼レンズを用いた例について説明したが、左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂの画角は１８０度には限られない。各々１３５度より大きい画角があれば、ステレオカメラの撮像系４１として２７０度の視野を確保することができ、また、画角が重なる部分（距離測定が可能な部分）を確保することができる。もちろん、画角が１８０度より大きい魚眼レンズを用いても構わない。そうすれば、ステレオカメラの撮像系４１として２７０度以上の視野を確保することができる。
【００９４】
図１２には、本実施例のステレオカメラの撮像系４１を内視鏡３００に組み込んだ実施態様について示す。この態様では、内視鏡３００の先端のカメラユニット３０１にステレオカメラの撮像系４１が装着されている。ステレオカメラの撮像系４１によって取得された画角２７０度の画像情報は、ケーブル３０２を介して患者外の図示しないメモリーに記録されたり、患者外の図示しないディスプレイに表示される。
【００９５】
この実施態様では、図１２に示すように、内視鏡３００の視野を大幅に広角化（２７０度）することが可能であるので、例えば図中の患部ＤＰなど、従来であれば見逃す可能性が高かったような部位の異常をより確実に検知することが可能となる。また、領域４６においては被写体（障害物）との間の距離測定ができるので、内視鏡３００が蔵器５００の壁面に衝突して臓器を損傷させる事故をより確実に防ぐことができる。また、病巣の位置や大きさの測定を行うことも可能である。
【００９６】
また、従来は、内視鏡による検査可能領域を増やすために、内視鏡の先端を屈曲可能にして内視鏡先端の向く方向を制御可能とする場合があったが、この実施態様によれば、内視鏡３００の視野が充分に広いために内視鏡先端を屈曲させる機構を省略することが可能である。その結果、装置及び操作方法の簡略化が可能となる。また、ステレオカメラの撮像系４１においては、図１１で説明したように湾曲した撮像素子を使用しているので、内視鏡３００の先端部分を小型化することが可能となっている。
【００９７】
なお、本実施例においては、左レンズ系４２ａ及び右レンズ系４２ｂとして単レンズの魚眼レンズを用いた例について説明したが、複数のレンズにより魚眼レンズユニットを形成し、これを左レンズ系及び右レンズ系として使用してもよいことは当然である。図１３には、複数のレンズ群を筐体６４１ａ、６４１ｂに組み込むことで、画角が１８０度の魚眼レンズユニットを形成し、これを左レンズ系６４２ａ及び右レンズ系６４２ｂとした例について図示する。
【００９８】
<実施例６>
次に、本発明の実施例６について説明する。本実施例においては、実施例５で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例について説明する。
【００９９】
図１４には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系５１〜５４を自動車の四隅に配置したステレオカメラシステム５０の概略構成を示す。このようにステレオカメラの撮像系５１〜５４を配置することで、自動車の周囲を全方位的に監視し、障害物に接近した場合には距離測定を行うことが可能である。
【０１００】
また、本実施例においては、特に自動車の四隅の領域（ハッチングで表示）については、４つの撮像系によって得られた画像情報を利用して距離測定を行うことが可能になる。例えば、図１４において、領域５５ａは、撮像系５４ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａの４つの撮像系を用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｃは、撮像系５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｅは、撮像系５２ｂ、５３ａ、５３ｂ、５４ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｇは、撮像系５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５１ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。
【０１０１】
従って、領域５５ａ、５５ｃ、５５ｅ、５５ｇについては、より多くの画像情報に基づいて距離測定を行うことが可能となり、あるいは、より有利な画像情報を選択して距離測定を行うことが可能となり、距離測定の精度をより高くすることが可能である。また、障害物によっていずれかの撮像系によって画像情報を取得することが困難になった場合にも、４つの撮像系のうちの画像情報取得が可能なものを用いて距離測定を継続することが可能となる。
【０１０２】
また、図１４において、領域５５ｂは、撮像系５１ｂ、５２ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｄは、撮像系５２ｂ、５３ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｆは、撮像系５３ｂ、５４ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域５５ｈは、撮像系５４ｂ、５１ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。
【０１０３】
また、本実施例において、撮像系５１ｂ、５２ａを用いる場合、撮像系５２ｂ、５３ａを用いる場合、撮像系５３ｂ、５４ａを用いる場合、撮像系５４ｂ、５１ａを用いる場合は、自動車の横幅及び縦幅を基線長ｄとして利用できるので、非常に長い基線長を確保することが可能であり、距離測定の精度向上を図ることが可能となる。
【０１０４】
図１５には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系６１〜６４を住宅の四隅に配置したステレオカメラシステム６０の概略構成を示す。このようにステレオカメラの撮像系６１〜６４を配置することで、住宅の周囲を全方位的に監視し、不審者（不審物）が接近した場合には距離測定を行うことが可能である。
【０１０５】
そして、本実施例においては、特に四隅の領域については、４つの撮像系によって得られた画像情報を利用して距離測定を行うことが可能になる。例えば、図１５において、領域６５ａは、撮像系６４ｂ、６１ａ、６１ｂ、６２ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｃは、撮像系６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｅは、撮像系６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、６４ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｇは、撮像系６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、６１ａの４つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。
【０１０６】
従って、領域６５ａ、６５ｃ、６５ｅ、６５ｇについては、より多くの画像情報に基づいて距離測定を行うことが可能となり、あるいは、より有利な画像情報を選択して距離測定を行うことが可能となり、距離測定の精度をより高くすることが可能である。また、障害物によっていずれかの撮像系によって画像情報を取得することが困難になった場合にも、４つの撮像系のうちの画像情報取得が可能なものを用いて距離測定を継続することが可能となる。
【０１０７】
また、図１５において、領域６５ｂは、撮像系６１ｂ、６２ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｄは、撮像系６２ｂ、６３ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｆは、撮像系６３ｂ、６４ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域６５ｈは、撮像系６４ｂ、６１ａの２つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。
【０１０８】
また、この態様において、撮像系６１ｂ、６２ａを用いる場合、撮像系６２ｂ、６３ａを用いる場合、撮像系６３ｂ、６４ａを用いる場合、撮像系６４ｂ、６１ａを用いる場合には、住宅の横幅及び縦幅を基線長ｄとして利用できるので、さらに長い基線長を確保することが可能である。
【０１０９】
<実施例７>
次に、本発明の実施例７について説明する。本実施例においては、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
【０１１０】
図１６には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系８１〜８４をオートバイの四隅に配置したステレオカメラシステム８０の概略構成を示す。このようにステレオカメラの撮像系８１〜８４を配置することで、オートバイの周囲を全方位的に監視し、障害物に接近した場合には距離測定を行うことが可能である。
【０１１１】
本実施例においても、特にオートバイの四隅の領域（ハッチングで表示）については、４つの撮像系によって得られた画像情報を利用して距離測定を行うことが可能になり、領域８５ａ、８５ｃ、８５ｅ、８５ｇについては、より多くの画像情報に基づいて距離測定を行うことが可能となり、あるいは、より有利な画像情報を選択して距離測定を行うことが可能となり、距離測定の精度をより高くすることが可能である。また、４つの撮像系のうち、いずれかにより測定対象（被写体）を撮像する際に障害物があったとしても、測定対象（被写体）を撮像可能な撮像系を選択して距離測定を行うことが可能となる。
【０１１２】
なお、図１１で示したように、本発明では、レンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を用いるためにステレオカメラの撮像系８１〜８４を小型化することが可能となっている。このことより、ステレオカメラの撮像系８１〜８４をオートバイのような対象物に搭載可能となっている。また、本発明では、レンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を用いるために距離測定の測定精度の向上が可能となっている。これにより、短い基線長による距離測定が可能となり、オートバイの幅を基線長とした場合でも正確な距離測定が可能となっている。
【０１１３】
また、本発明をオートバイに適用した場合、例えば、ステレオカメラの撮像系８１及び８４を、オートバイのハンドルまたはハンドルと一体となって回動する部材に備え付けることにより、常にオートバイの前輪が向いている方向を中心にした前方の距離測定を行うことが可能となる。
【０１１４】
なお、図１６の例では、画像モニター８６を備えており、ステレオカメラシステム８０で取得した距離情報及び、周囲の画像を表示することが可能となっている。
【０１１５】
<実施例８>
次に、本発明の実施例８について説明する。本実施例においても、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
【０１１６】
図１７には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系９１〜９４をヘルメットの周囲に配置したステレオカメラシステム９０の概略構成を示す。図１７（ａ）にはこの場合のヘルメット９６の斜視図、図１７（ｂ）にはヘルメット９６の平面図及び、測定可能領域を示す。このようにステレオカメラの撮像系９１〜９４をヘルメット９６の周囲に配置することで、ヘルメット９６の着用者の周囲を全方位的に監視し、障害物に接近した場合には距離測定を行うことが可能である。
【０１１７】
本実施例においても、特にヘルメット９６の四隅の領域（ハッチングで表示）については、４つの撮像系によって得られた画像情報を利用して距離測定を行うことが可能になり、領域９５ａ、９５ｃ、９５ｅ、９５ｇについては、より多くの画像情報に基づいて距離測定を行うことが可能となり、あるいは、より有利な画像情報を選択して距離測定を行うことが可能となり、距離測定の精度をより高くすることが可能である。また、４つの撮像系のうち、いずれかにより測定対象（被写体）を撮像する際に障害物があったとしても、測定対象（被写体）を撮像可能な撮像系を選択して距離測定を行うことが可能となる。
【０１１８】
なお、図１１で示したように、本発明では、レンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を用いるためにステレオカメラの撮像系９１〜９４を小型化し、距離測定の測定精度を向上させること可能となっている。これにより、ヘルメット９６への適用が可能となっている。
【０１１９】
なお、本実施例では図１７（ａ）に示すように、ヘルメット９６内にスピーカ９７ａ、９７ｂが備えられており、ヘルメット９６の着用者に障害物の方向や距離を警告音および音声によって報知することが可能になっている。なお、ヘルメット９６は自動車、オートバイ、飛行機などの運輸装置に搭乗する際に着用するヘルメットであってもよいし、工事現場などで使用するものであってもよい。さらに、登山等の他、街を歩行する際に使用するものであっても構わない。ヘルメットとしての機能は目的に応じたものを用いればよい。また、街を歩行する際に使用するものの場合、不図示のスマートホンや携帯電話、タブレット端末で、ステレオカメラの撮像系９１〜９４で取得した画像情報を視認可能なようにしてもよい。
【０１２０】
<実施例９>
次に、本発明の実施例９について説明する。本実施例においても、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の全周について監視及び距離測定を行う応用例の更に他の態様について説明する。
【０１２１】
図１８には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系１１１及び１１２をスマートホン１１３の上端両側に配置したステレオカメラシステム１１０の概略構成を示す。このようにステレオカメラの撮像系１１１及び１１２をスマートホン１１３の周囲に配置することで、スマートホン１１３の使用者の前方及び側方の広い範囲について監視し、障害物に接近した場合には距離測定を行うことが可能である。
【０１２２】
本実施例においても、特に前側斜め方向の領域（ハッチングで表示）については、３つの撮像系によって得られた画像情報を利用して距離測定を行うことが可能になる。例えば、図１８において、領域１１５ａは、撮像系１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａの３つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。領域１１５ｃは、撮像系１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂの３つを用いて得られた画像情報を用いて距離測定が可能である。従って、領域１１５ａ、１１５ｃについては、より多くの画像情報に基づいて距離測定を行うことが可能となり、あるいは、より有利な画像情報を選択して距離測定を行うことが可能となり、距離測定の精度をより高くすることが可能である。また、３つの撮像系のうち、いずれかにより測定対象（被写体）を撮像する際に障害物があったとしても、測定対象（被写体）を撮像可能な撮像系を選択して距離測定を行うことが可能となる。
【０１２３】
なお、図１１で示したように、本発明では、レンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を用いるためにステレオカメラの撮像系１１１及び１１２を小型化し、距離測定の測定精度を向上させること可能となっている。これにより、スマートホン１１３への適用が可能となっている。
【０１２４】
本実施例においては、スマートホン１１３のアプリケーションとステレオカメラの撮像系１１１及び１１２との組み合わせによって、様々な使用態様を実現することが可能である。例えば、ＧＰＳ情報やジャイロセンサからの情報に、ステレオカメラの撮像系１１１及び１１２による画像情報及び距離情報を追加することにより、街歩き用のナビゲーションシステムの精度を向上させることが可能となる。
【０１２５】
また、例えば、ステレオカメラの撮像系１１１及び１１２による画像情報をスマートホン１１３のディスプレイの一部に表示することで、使用者の足元から頭上までの広範囲の画像を表示でき、スマートホン１１３を使用しながらも使用者が安全に歩行することができる。また、障害物との距離が所定距離以下になった際にはアラート表示をすることで、より安全な歩行が可能となる。
【０１２６】
また、スマートホン１１３をそのまま距離測定装置として使用しても構わないし、超広角デジタルカメラとして使用しても構わない。
【０１２７】
<実施例１０>
次に、本発明の実施例１０について説明する。本実施例においては、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系２台を３Ｄカメラに組み込んだ例（以下、このカメラを球体視野角を可能にするという意味で３Ｄスフィアカメラともいう）について説明する。図１９には、３Ｄカメラの左右のレンズ系として一対の魚眼レンズを組み込んだ３Ｄカメラ６５０と、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系を２台、左右の撮像系として組み込んだ３Ｄスフィアカメラ６６０についての平面図及び視野について示す。
【０１２８】
図１９（ａ）は左撮像系６５１及び右撮像系６５２を備えた３Ｄカメラ６５０の平面図及び視野を示している。左撮像系６５１及び右撮像系６５２のレンズ系としては、各々画角が約１８０度の魚眼レンズが使用されている。また、図示していないが、左撮像系６５１及び右撮像系６５２における撮像素子としては、魚眼レンズの周辺部の光学収差を補正すべく湾曲された撮像素子が用いられている。図１９（ａ）に示す３Ｄカメラ６５０においては、撮像素子の周辺部における画像の歪みを修正することができるので高品質の３Ｄ画像を得ることができる。一方で、３Ｄカメラ６５０においては、左撮像系６５１及び右撮像系６５２を合わせた視野は、やはり約１８０度であり、従来の魚眼レンズの視野（画角）を超えることはできていない。
【０１２９】
一方、図１９（ｂ）に示す３Ｄスフィアカメラ６６０においては、合計３６０度に近い視野を得ることが可能である。また、３Ｄスフィアカメラ６６０において用いられている合計４つの撮像素子としては、いずれも対応する魚眼レンズの周辺部の光学収差を補正すべく湾曲したものが用いられている。よって、合計３６０度に近い視野について高品質な３Ｄ画像を得ることができる。また、これにより、人間の持つ視野角での画像表現が可能となる。
【０１３０】
<実施例１１>
図２０には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系１２１及び１３１をカメラユニット１２２の両端に装備したカプセルタイプの内視鏡システム１２０の概略構成を示す。ステレオカメラの撮像系１２１及び１３１の視野は各々２７０度であるので、内視鏡システム１２０の周囲の全方位に亘って画像情報を得ることが可能である。また、各レンズ系の画角が重なる領域１２６（領域１２７を含む）、１３６（領域１３７を含む）、１４６（領域１２８、１３８を含む）においては距離測定を行うことが可能である。そして、本実施例においても、各撮像系においてはレンズ系の収差を補正するように湾曲した撮像素子を使用しているので、ステレオカメラの撮像系１２１及び１３１を小型化できるとともに領域１２７、１２８、１３７、１３８における距離測定精度を向上させることができる。
【０１３１】
ステレオカメラの撮像系１２１及び１３１によって取得された画角２７０度の画像情報は、通信によって患者の体外に配置された図示しない受信装置に送られメモリーに記録されるかディスプレイに表示される。あるいはカメラユニット１２２内部のメモリーに保存される。本実施例においては、内視鏡システム１２０の周囲の全方位に亘る画像情報を取得することが可能であるので、カプセルタイプの内視鏡システム１２０による異常部位の検知精度を向上することが可能となる。
【０１３２】
<実施例１２>
次に、本発明の実施例１２について説明する。本実施例においては、実施例５及び図１１で説明したステレオカメラの撮像系を測定基準物としての対象物の前後に配置して、対象物の略全周について監視及び距離測定を行う態様について説明する。
【０１３３】
図２１には、図１１で説明したものと同様のステレオカメラの撮像系６７１及び６７２を自転車の前後に配置したステレオカメラシステム６７０の概略構成を示す。本実施例においては、自転車という幅の狭いものを対象物としているので、ステレオカメラの撮像系６７１を自転車前方に、撮像系６７２を自転車後方に配置することで、対象物の前後方向及び左右方向を全方位的に監視し、障害物に接近した場合には距離測定を行うことが可能となる。
【０１３４】
本実施例のように、自転車等幅が狭い対象物において、前方の領域６７３ａについては、前方に配置した撮像系６７１に備えられた左撮像系６７１ａ及び右撮像系６７１ｂによって得られた画像情報を利用して安定的に精度の良い距離測定を行うことが可能である。同様に、後方の領域６７３ｃについては、撮像系６７２に備えられた左撮像系６７２ａ及び右撮像系６７２ｂによって得られた画像情報を利用して、安定的に精度の良い距離測定を行うことが可能である。
【０１３５】
また、自転車の前方に向かって右方向の領域６７３ｂについては、自転車には特に測定の障害となる部材などがないため、撮像系６７１の右撮像系６７１ｂと、撮像系６７２の左撮像系６７２ａによって得られた画像情報を利用して距離測定が可能である。同様に、自転車の前方に向かって左方向の領域６７３ｄは、撮像系６７１の左撮像系６７１ａと、撮像系６７２の右撮像系６７２ｂによって得られた画像情報を利用して距離測定が可能である。なお、図２１においては、領域６７３ｂ及び領域６７３ｄは狭小な領域に見えるが、自転車からの距離が遠くなるにつれて測定可能範囲が増加し十分な領域を測定することが可能である。
【０１３６】
このように、本実施例においては、自転車のように幅の狭い対象物について、ステレオカメラを前後に配置し、各々のステレオカメラの左右撮像系から得られた情報に基づき、対象物の前後左右の全方位について距離測定を行うこととした。よって、より少ない数のステレオカメラによって、コストをかけずに、対象物の周囲の十分に広い領域について距離測定を行うことが可能となる。
【０１３７】
<実施例１３>
次に、本発明の実施例１３について説明する。本実施例においては、ステレオカメラの撮像系を複数台用いて、測定基準物としての対象物の周囲の全方位について監視及び距離測定を行う応用例であって、被写体（測定対象物）の距離によって、距離測定に用いる撮像系を切り替える例について説明する。
【０１３８】
図２２には、本実施例におけるステレオカメラの撮像系７１の概略構成について示す。図２２（ａ）はステレオカメラの撮像系７１を上から見た場合の概略構成図、図２２（ｂ）は使用状態を説明するための図である。
【０１３９】
本実施例におけるステレオカメラの撮像系７１の構成は、左撮像素子７３ａ及び右撮像素子７３ｂが、平面で形成されていることを除いて、図１１で説明したステレオカメラの撮像系４１の構成と同等である。本実施例では、このようなステレオカメラの撮像系７１を、図１４及び図１５で説明したステレオカメラシステム５０及び６０に適用した。以下、本実施例について図１４及び図１５を用いて説明するが、ステレオカメラの撮像系５１〜５４、６１〜６４としては、ステレオカメラの撮像系７１と同一のものが使用されていることを前提とする。
【０１４０】
図１４において、自動車の周囲の距離測定開始時には、ステレオカメラの撮像系５１〜５４の全てを用いて距離測定を行う。そして、例えば被写体（測定対象物）が自動車の前方であって、ある程度遠くに存在する場合には、撮像系５４ｂと５１ａを用いて距離の測定を行う。その後、被写体（測定対象物）が自動車に接近し、５５ｇの領域で且つ距離が所定値以下になった場合には距離測定を撮像系５４ａと５４ｂを用いた測定に切り替える。同様に、被写体（測定対象物）が５５ａの領域で且つ距離が所定値以下になった場合には、距離測定を撮像系５１ａと５１ｂを用いた測定に切り替える。
【０１４１】
ここで、撮像系５４ａと５４ｂを用いた測定や、撮像系５１ａと５１ｂを用いた測定においては、基線長ｄは短いものの、撮像系どうしの位置精度が高いために、より正確な距離測定が可能となっている。
【０１４２】
本実施例によれば、被写体（測定対象物）が自動車から比較的遠くに存在する場合には、自動車の周囲の全方位についての距離測定を行っておき、被写体（測定対象物）が自動車に近づいた段階で、より精度の高い距離測定に切り替えることが可能である。従って、より確実に比較的遠くに存在する障害物を検出することができるとともに、当該障害物が近づいた際には、より正確な距離測定を行うことで衝突回避に寄与することが可能となる。
【０１４３】
なお、本実施例においては、被写体（測定対象物）が自動車の右横方向、左横方向、後方に存在する場合についての説明は省略するが、同様の距離測定が行われるものとする。
【０１４４】
次に、図１５において、住宅の周囲の距離測定開始時には、ステレオカメラの撮像系６１〜６４の全てを用いて距離測定を行う。そして、例えば被写体（測定対象物）が住宅の正面であって、ある程度遠くに存在する場合には、撮像系６４ｂと６１ａを用いて距離の測定を行う。その後、被写体（測定対象物）が住宅に接近し、６５ｇの領域で且つ距離が所定値以下になった場合には距離測定を撮像系６４ａと６４ｂを用いた測定に切り替える。同様に、被写体（測定対象物）が６５ａの領域で且つ距離が所定値以下になった場合には、距離測定を撮像系６１ａと６１ｂを用いた測定に切り替える。
【０１４５】
この態様においては、不審者が住宅から比較的遠くに存在する場合には、住宅の周囲の全方位についての距離測定を行っておき、不審者が住宅に近づいた段階で、より精度の高い距離測定に切り替えることが可能である。従って、より確実に比較的遠くに存在する不審者を検出することができるとともに、当該不審者が住宅に近づいた際には、より正確な距離測定を行うことで不審者の侵入防止に寄与することが可能となる。
【０１４６】
なお、この態様に関して、不審者が住宅の右横方向、左横方向、裏面に存在する場合については説明を省略するが、同様の距離測定が行われるものとする。
【０１４７】
また、本実施例においては上述のように、図２２に示すステレオカメラの撮像系７１を利用することを前提として説明した。これは、本実施例におけるステレオカメラの撮像系は図１１に示すような曲面を有する撮像素子を利用したものに限られないことを意味するものであって、本実施例におけるステレオカメラの撮像系として、ステレオカメラの撮像系４１を用いることを除外したものではない。さらに、上記と同様の作用効果を示すものであれば他の構成のステレオカメラの撮像系を用いても構わない。
【０１４８】
また、本実施例においては、ステレオカメラにおける撮像系として画角１８０度の魚眼レンズを用いた例について説明したが、撮像系のレンズ画角は１８０度には限られない。各々１３５度より大きい画角があれば、撮像系として２７０度の視野を確保することができ、また、画角が重なる部分（距離測定が可能な部分）を確保することができる。もちろん、画角が１８０度より大きい魚眼レンズを用いても構わない。
【０１４９】
また、上記の全ての実施例においては、ステレオカメラ単体としては左右２つの撮像系を有する例について説明したが、撮像系の数は２つには限られない。３つ以上の撮像系を用いて被写体までの距離測定または立体画像の生成を行うステレオカメラに対して本発明を適用しても構わないことは当然である。
【符号の説明】
【０１５０】
１、１１、２１・・・ステレオカメラの撮像系
１ａ、１１ａ・・・左撮像系
１ｂ、１１ｂ・・・右撮像系
２ａ、１２ａ、２２ａ、４２ａ、７２ａ・・・左レンズ系
２ｂ、１２ｂ、２２ｂ、４２ｂ、７２ｂ・・・右レンズ系
３ａ、１３ａ、２３ａ、４３ａ、７３ａ・・・左撮像素子
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ、４３ｂ、７３ｂ・・・右撮像素子
１０、３０・・・ステレオカメラ
４１、５１〜５４、６１〜６４、７１・・・ステレオカメラの撮像系
５０、６０、８０、９０、１１０、１２０、６７０・・・ステレオカメラシステム
８１〜８４、９１〜９４・・・ステレオカメラの撮像系
１１１、１１２、１２１、１３１・・・ステレオカメラの撮像系
６６１、６６２、６７１、６７２・・・ステレオカメラの撮像系
【図１】
0005869106.tif 000002
【図２】
0005869106.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005869106.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005869106.tif 000008
【図８】
0005869106.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005869106.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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