(57)【要約】      （修正有）【課題】装置が大掛かりになることなく、視軸まわりの任意の角度方向から見た被写体のステレオ映像を取得できる立体映像撮像装置を実現する。【解決手段】円周２上に等間隔で配置した少なくとも３台のカメラ（カメラＡ〜Ｃ）で被写体４を撮像する。カメラ出力は立体映像信号生成装置に供給される。立体映像信号生成装置は、視軸３まわりの回転角を入力する回転角入力手段と、回転角と、右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を有し、回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択するカメラ対選択手段と、選択されたカメラ対の各カメラから出力されたカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する映像処理手段とを有する。視軸まわりの任意の角度方向から見た被写体の立体映像を生成できる。【選択図】図１
2011199556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視軸まわりの所望の角度方向から見た被写体のステレオ映像を撮像する立体映像撮像装置であって、
円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラ、及び、前記円周の中心を通る視軸を有する撮像系と、
前記視軸まわりの回転角を入力する回転角入力手段と、
回転角と、右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を有し、前記回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択するカメラ対選択手段と、
前記カメラ対選択手段により選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する映像処理手段とを有し、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力することを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体映像撮像装置において、前記撮像系のｍ個のカメラは、各カメラにより撮像される画像の垂直走査線方向又は水平走査線方向がそれぞれ平行になるように配置されていることを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の立体映像撮像装置において、前記回転角入力手段は、１回の入力操作において複数の回転角を入力することができ、複数の回転角が入力された場合、前記カメラ対選択手段は、入力された回転角にそれぞれ対応する複数のカメラ対を選択し、前記映像処理手段は、入力された各回転角度方向から見た複数のステレオ映像信号を同時に出力することを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の立体映像信号生成装置において、前記映像処理手段は、生成した１つ又は複数の回転映像について、所定の水平画素数及び垂直画素数の画像を切り出し、切り出された画像の映像信号をステレオ映像信号として出力することを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の立体映像撮像装置において、前記撮像系は（Ｎ＋１）個（Ｎは２以上の自然数）のカメラを有し、これらのカメラは視軸まわりに３６０°／２Ｎの角度間隔で円周上に連続するように配置されていることを特徴とする立体映像撮像装置。
【請求項６】
円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラにより撮影された映像信号を受け取り、前記円周の中心を通る視軸まわりの任意の回転角方向から見た被写体のステレオ映像信号を生成する立体映像信号生成装置であって、
前記視軸まわりの回転角を入力する回転角入力手段と、
回転角と、右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を有し、前記回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択するカメラ対選択手段と、
前記カメラ対選択手段により選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する映像処理手段とを有し、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力することを特徴とする立体映像信号生成装置。
【請求項７】
円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラを含む撮像系により撮影された映像信号を受け取り、前記円周の中心を通る視軸まわりの任意の回転角方向から見た被写体のステレオ映像信号を生成するプログラムであって、コンピュータに、
視軸まわりの回転角と右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を用い、回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択する手順と、
選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する手順と、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像から所定の水平画素数及び垂直画素数の画像を切り出し、切り出された画像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力させる手順とを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも３台のカメラにより撮像した映像信号から、視軸まわりの所望の回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号を出力する立体映像撮像装置及び立体映像信号生成装置に関するものである。
また、本発明は、少なくとも３台のカメラにより撮影された映像信号を受け取り、視軸まわりの任意の回転角方向から見た被写体のステレオ映像信号を生成するプログラムにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体映像技術は、映画やテレビ等のコンテンツ産業はもとより、医療や３次元計測などの様々な分野で利用されている。立体映像技術には種々の方式が開発されているが、右眼及び左眼に独立して映像を提示する２眼方式は、撮像技術及び表示技術共に実用レベルに到達しており、最も広く普及している。
【０００３】
２眼ステレオ映像を撮影する方式として、両眼視差を形成するために、２台のカメラを所定の間隔だけ水平方向にずらして撮像する手法が一般的であり、すでに立体ハイビジョンを撮影できる２眼ステレオカメラが開発され実用化されている。２眼ステレオカメラでは、撮影できる視差は１方向のみである。しかしながら、宇宙空間などの無重力空間で撮影する場合、複数の異なる方向の視差映像を形成することが望まれている。同様に、立体顕微鏡のように上方から覗き込んで試料を観察する場合、カメラを覗き込む角度に対応して様々な方向から見た立体画像を表示することも望まれている。さらに、外科手術においては、手術中に複数の角度方向から見た患部の立体画像がモニタ上に表示されれば、一層正確な手術を行う上で極めて有益である。
【０００４】
複数の異なる方向の視差映像を取得する方法として、半球状に配置した多眼カメラを用いて撮影する方法が既知である（特許文献１参照）。この撮影方法では、同時に多数の視差映像が生成されるので、全方位のステレオ映像を同時に取得することができる。
【０００５】
また、ステレオカメラをコンピュータ制御可能な６自由度の回転台に取付け、任意の回転方向に対するステレオ画像を取得する方法も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この撮影方式では、撮影方向を自由にコントロールすることができるので、自由な視点のステレオ映像を生成することができる。
【特許文献１】特開２００１−２８５６９２号公報
【非特許文献１】情報処理学会研究報告、「任意回転のステレオ視用画像生成」２００４−CVIM−１４３、第３３〜４０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の撮影方法では、同時に全方位方向の視点の映像を取得できるため、カメラを回転させることなく、様々な視差方向のステレオ映像を取得することができる。しかしながら、多数のカメラを半球状に高密度に配置するため、１つのカメラ当たりの解像度が得られず、ステレオ映像を高精細化することが困難であった。また、選択したカメラの組み合わせによっては視差が異なるため、カメラの選択次第では奥行きが変化する不具合もある。さらに、多数のカメラを半球状に配置する必要があり、撮像装置の構造が複雑化し実用化しにくい欠点もある。    
【０００７】
非特許文献１に記載の方法では、ステレオカメラ自体を視軸の回転も含めて自由に回転できるので、高品質のステレオ画像が撮影される。また、視差が固定されたステレオカメラを用いることにより、回転角によって奥行きの変化が生じることもない。しかしながら、カメラを物理的に移動させて各視点回転角度毎に撮影するため、１回の撮影操作により複数の視点回転方向のステレオ映像を同時に取得できない欠点があった。さらに、視点の回転角に応じてカメラを移動させるため、複雑な駆動系が必要であり、撮影装置自体が大掛かりになる欠点もある。
【０００８】
本発明の目的は、装置が大掛かりになることなく、視軸まわりの任意の角度方向から見た被写体のステレオ映像を取得できる立体映像撮像装置及び立体映像信号生成装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による立体映像撮像装置は、視軸まわりの所望の角度方向から見た被写体のステレオ映像を撮像する立体映像撮像装置であって、
円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラ、及び、前記円周の中心を通る視軸を有する撮像系と、
前記視軸まわりの回転角を入力する回転角入力手段と、
回転角と、右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を有し、前記回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択するカメラ対選択手段と、
前記カメラ対選択手段により選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する映像処理手段とを有し、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、円周上に等間隔で固定配置した少なくとも３台のカメラを用いて被写体を撮像する。回転角入力手段を介して被写体を臨む視軸まわりの所望の回転角が入力されると、カメラ対選択手段が作動して入力された回転角に対応するカメラ対が選択される。映像処理手段において、選択されたカメラ対の各カメラから出力されるカメラ映像について回転処理が行われ、入力された回転角だけ回転した回転映像が形成される。回転処理された各カメラ映像は、入力された回転角度方向から見た左眼用及び右眼用の被写体像であるから、回転映像から所定の画素サイズの映像を切り出すことにより、立体映像信号が出力される。本発明による立体映像撮像装置は、固定配置された少なくとも３台のカメラを用い、信号処理により回転映像を形成しているので、装置が大掛かりになることなく、観察者が望む任意の角度方向から見た被写体の立体映像を生成することが可能である。
【００１１】
本発明による立体映像撮像装置では、入力される回転角によっては、水平視差及び垂直視差を含む立体映像が生成される。しかし、水平視差が十分に小さい範囲であれば、ある程度の垂直視差が含まれていても右眼映像と左眼映像とが融合され、立体視することが可能である。この点について、学術論文においても同様な報告がされている（“時分割立体視の成立条件”、テレビジョン学会誌、Vol.41、No.6、pp.549-555(1987)）。当該学術論文では、水平視差が１０分以下の範囲であれば、水平視差に対する垂直視差の比が１／２程度まで許容され、立体視することが可能である旨述べられている。
【００１２】
本発明による立体映像信号生成装置は、円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラにより撮影された映像信号を受け取り、前記円周の中心を通る視軸まわりの任意の回転角方向から見た被写体のステレオ映像信号を生成する立体映像信号生成装置であって、
前記視軸まわりの回転角を入力する回転角入力手段と、
回転角と、右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を有し、前記回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択するカメラ対選択手段と、
前記カメラ対選択手段により選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する映像処理手段とを有し、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、選択された２台のカメラから出力される映像信号をリアルタイムで処理してステレオ映像信号を出力することができる。或いは、カメラから出力された映像信号を記憶媒体に一旦記憶し、その後、本発明による立体映像信号生成装置を用いて、記憶媒体に記憶されている映像信号について信号処理を行い所望の回転角度方向から見た被写体の立体映像信号を生成することも可能である。すなわち、本発明による立体映像撮像装置を用いれば、例えば外科手術中に患者の患部を所望の角度方向から見た立体映像を手術と並行してリアルタイムでモニタ上に表示することができ、或いは、手術が終了した後に、手術中に種々の角度方向から見た患者の患部の立体映像を再生することも可能である。
【００１４】
本発明による立体映像信号生成装置は、撮像系から出力される映像信号を受け取って、コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムとしても構成される。本発明によるプログラムは、円周上に等間隔で配置したｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラを含む撮像系により撮影された映像信号を受け取り、前記円周の中心を通る視軸まわりの任意の回転角方向から見た被写体のステレオ映像信号を生成するプログラムであって、コンピュータに、
視軸まわりの回転角と右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を用い、回転角入力手段を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択する手順と、
選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する手順と、
生成された左眼用及び右眼用の回転映像から所定の水平画素数及び垂直画素数の画像を切り出し、切り出された画像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力させる手順とを実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、視軸まわりの任意の角度方向から見た被写体の立体映像を撮像することが可能である。また、異なる複数の角度方向から見た被写体の立体映像を同時に出力することも可能である。従って、例えば外科手術中に、術者（医者）の反対側から見た患者の患部の立体映像を手術と並行してモニタ上に表示することも可能となる。これにより、術者は、自身では見にくい反対側から見た立体映像を参照しながら手術を行うことができ、手術を行う上で有益な画像情報を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による立体映像撮像装置の撮像系の配置例を示す図である。
【図２】撮像系を被写体方向に見た図である。
【図３】本発明による立体映像撮像装置の信号処理系（立体映像信号生成装置）の一例を示す図である。
【図４】カメラ対選択方法を説明するための撮像系から被写体方向を見た図である。
【図５】視軸まわりの回転角とカメラ対との関係を示す図である。
【図６】回転処理を説明するための図である。
【図７】切り出し処理を示す図である。
【図８】本発明による立体映像撮像装置の変形例を示す図である。
【図９】カメラ対の選択方法として隣接するカメラ同士をカメラ対として選択する例を示す図である。
【図１０】円周上の一部にカメラを配置して立体映像を撮像する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明による立体映像撮像装置の撮像系（カメラ系）の配置例を示し、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）はカメラ側から被写体方向を見た線図的平面図である。本発明による立体映像撮像装置は、観察すべき被写体を撮像する撮像系１と、撮像系から出力される映像出力を処理してステレオ映像信号を生成する信号処理系（立体映像信号生成装置）１０とで構成される。撮像系１は、固定配置されたｍ個（ｍは３以上の自然数）のカメラを有し、各カメラにより撮像された映像出力を信号処理系１０に供給して立体映像信号（２眼ステレオ映像信号）を生成する。図１（Ｂ）に示すように、本発明では、撮像系１を構成する各カメラは円周２上に等間隔で配置する。すなわち、円周２と内接する正多角形の各頂点にカメラを配置する。円周２の中心を通り、円周が形成される面と直交する方向に延在する軸線を撮像系１の視軸３とする。本例では、３台のカメラを用いて被写体４の立体映像を撮像するものとし、３台のカメラであるカメラＡ〜Ｃは、円周２上に１２０°の角度間隔で等間隔に配置する。また、３台のカメラＡ〜Ｃは、各カメラにより撮像される画像の水平走査線方向又は垂直走査線方向がそれぞれ平行になるように配置する。
【００１８】
カメラＡ〜Ｃの光軸は、視軸１に対して平行に設定され又は視軸上の所定の点に輻輳させることもできる。また、３台のカメラを鉛直面内に配置して、撮像系１の視軸３を水平方向に延在するように設定することができる。或いは、３台のカメラを水平面内に配置し、視軸が鉛直方向に延在するように設定することもできる。例えば、外科手術中の患者の患部の立体映像を撮像する場合、手術台の上方に円周に沿って３台のカメラを等間隔で配置し、上方から患者の患部の立体映像を撮像することができる。
【００１９】
図２は、撮像系１を被写体方向に見た図である。説明の便宜上、カメラＢとカメラＣとを結ぶ線分の方向を基準視差方向とし、基準視差を符号５で示す。ここで、カメラＢを左眼用のカメラ及びカメラＣを右眼用カメラとして用いて被写体を撮像すれば、カメラＢ及びＣの映像出力を対としてステレオ映像信号（両眼ステレオ映像信号）が形成される。本発明では、視軸３まわりの任意の角度方向から見た被写体の立体映像を出力する。被写体を見る或いは被写体を臨む視軸まわりの角度方向を規定するため、本例では、基準視差５と視軸３とを結ぶ線分６を視軸周りの回転角を規定するための基準線（基準角度位置）とする。基準線（基準角度位置）６から視軸まわりの時計方向の回転角θを視軸まわりの回転角とし、角度θで規定される角度方向から被写体を見た際の立体映像を出力する。
【００２０】
図３は信号処理系（立体映像信号生成装置）の一例を示す図である。３台のカメラＡ〜Ｃから出力される映像信号は、信号処理系１０に供給される。尚、信号処理系１０は、コンピュータにより実行されるソフトウエァとして構成することができる。信号処理系１０は、被写体を見る視軸まわりの回転角θを入力するための回転角入力手段１１を有する。回転角入力手段１１は、例えばコンピュータに接続したキーボードで構成する。入力された回転角θは、カメラ対選択手段１２及び映像処理手段１３にそれぞれ供給される。また、３台のカメラＡ〜Ｃから出力される映像信号は、カメラ対選択手段１２に入力する。
【００２１】
カメラ対選択手段１２は、回転角と選択されるカメラ対との関係を規定したテーブルを有し、回転角入力手段を介して入力された回転角θに対応するカメラ対、すなわち右眼用カメラと左眼用カメラとのカメラ対を選択する。そして、選択したカメラ対の右眼用カメラ及び左眼用カメラからの映像出力を映像処理手段１３に出力する。
【００２２】
映像処理手段１３は、回転角入力手段を介して入力された回転角θに基づき、受け取ったカメラ映像について回転処理を行い映像の中心を回転中心として回転角θだけ回転した回転映像を生成し、基準画素数の回転映像を切り出し、右眼用映像信号及び左眼用映像信号を対として出力する。
【００２３】
カメラ対選択手段１２におけるカメラ対の選択方法について説明する。図４はカメラ対選択方法を説明するための撮像系から被写体方向を見た図である。図４において、カメラＡの光軸とカメラＣの光軸とを結ぶ線分を符号ａで示し、カメラＣの光軸とカメラＢの光軸とを結ぶ線分を符号ｂで示し、カメラＢの光軸とカメラＡの光軸とを結ぶ線分を符号ｃで示す。線分ａと直交し視軸に向かう線分の視軸まわりの角度方向を符号イで示し、線分ｂと直交し視軸に向かう線分の視軸まわりの角度方向を符号ロで示し、線分ｃと直交し視軸に向かう線分の視軸まわりの角度方向を符号ハで示す。カメラＡ〜Ｃは、撮像される各画像の垂直走査線が互いに平行になるように設定され、本例では、垂直走査線が図面上下向きとなるように設定されているものとする。
【００２４】
符号ロで示す角度方向から被写体を撮像する場合、カメラＢとカメラＣとの離間方向と映像の視差方向とは一致する。従って、カメラＢから出力される映像信号を左眼用の映像出力とし、カメラＣから出力される映像信号を右眼用の映像出力とすることにより、視軸まわりの符号ロで示す角度方向から見たステレオ映像信号が形成される。また、符号ハで示す視軸まわりの角度方向から被写体を撮像する場合、カメラＡ及びＢにより撮像されるカメラ映像をそれぞれ時計方向に１２０°回転させると、カメラＡとカメラＢとの離間方向と映像の視差方向とが一致した回転映像が形成される。従って、カメラＡから出力されたカメラ映像を時計方向に１２０°回転させた回転映像を左眼用映像出力とし、カメラＢから出力されたカメラ映像を１２０°時計方向に回転させた回転映像を右眼用映像とすることにより、符号ハで示す角度方向から見たステレオ映像信号が形成される。さらに、符号イで示す角度方向から被写体を撮像する場合、カメラＣ及びＡにより撮像されるカメラ映像をそれぞれ時計方向に２４０°回転させると、カメラＣとカメラＡとの離間方向と視差方向とが一致した回転映像が形成される。従って、カメラＣから出力されるカメラ映像を２４０°回転させた回転映像を左眼用映像出力とし、カメラＡから出力されるカメラ映像を２４０°時計方向に回転させた回転映像を右眼用映像とすることにより、符号イで示す回転角度方向から見たステレオ映像信号が形成される。
【００２５】
さらに、角度方向ロから時計方向に１８０°回転した符号ニで示す角度方向、すなわち視軸をはさんで角度方向ロの反対側から被写体を撮像する場合、カメラＣ及びＢによりそれぞれ撮像されるカメラ映像を時計方向に１８０°回転させると、カメラＣとカメラＢの離間方向と映像の視差方向とが一致した回転映像が形成される。従って、カメラＣから出力されたカメラ映像を時計方向に１８０°回転させた回転映像を左眼用映像出力とし、カメラＢから出力されたカメラ映像を１２０°時計方向に回転させた回転映像を右眼用映像とすることにより、符号ニで示す角度方向から見たステレオ映像信号が形成される。同様に、角度方向ハから１８０°回転した符号ホで示す角度方向から被写体を撮像する場合、カメラＢ及びＡにより撮像されるカメラ映像を時計方向に３００°回転させると、カメラＢとカメラＡの離間方向と映像の視差方向とが一致した回転映像が形成される。また、角度方向イから１８０°回転した符号ヘで示す角度方向から被写体を撮像する場合、カメラＡ及びＣにより撮像されるカメラ映像を時計方向に６０°回転させると、カメラＡとカメラＣの離間方向と視差方向とが一致した回転映像が形成される。
【００２６】
視軸まわりの角度方向イ〜ヘから被写体を撮像し、得られたカメラ映像をそれぞれ対応する回転角だけ回転させた回転映像を形成することにより、水平視差だけを含み垂直視差を含まないステレオ映像信号が形成される。よって、符号イ〜ヘで示す視軸まわりの角度方向を視差基準方向と称することにする。
【００２７】
上述したように、等間隔で配置した３台のカメラで撮像する場合、水平視差だけを含み垂直視差を含まないステレオ映像信号が形成される６つの視差基準方向イ〜ヘが視軸まわりに等間隔で形成される。そこで、本例のカメラ対選択方法では、視軸まわりの角度を６等分し、各視差基準方向イ〜ヘをそれぞれ中心に含み６０°の角度範囲を有する６つの角度領域１〜６を規定する。このように設定された６つの角度領域１〜６を図５に示す。図５には、角度領域１〜６と共に各角度領域１〜６が分担する角度範囲及び割り当てられるカメラ対も示す。尚、例えば撮像系が４台のカメラを含む場合、４つの角度領域が形成され、５台のカメラを含む場合５×２＝１０個の角度領域が形成される。
【００２８】
各角度領域１〜６が分担する角度範囲は、前述した基準線６により規定される基準角度位置からの回転角度とする。
角度領域１は、０〜３０°及び３３０〜３６０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ｂ，Ｃ）が割り当てられる。ここで、カメラ対（Ｂ，Ｃ）は、左眼用カメラとしてカメラＢが割り当てられ、右眼用カメラとしてカメラＣが割り当てられることを示す。また、カメラ対（Ｃ，Ｂ）は、左眼用カメラとしてカメラＣが割り当てられ、右眼用カメラとしてカメラＢが割り当てられることを示す。
角度領域２は、３０〜９０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ａ，Ｃ）が割り当てられる。
角度領域３は、９０°〜１５０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ａ，Ｂ）が割り当てられる。
角度領域４は、１５０°〜２１０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ｃ，Ｂ）が割り当てられる。
角度領域５は、２１０°〜２７０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ｃ，Ａ）が割り当てられる。
角度領域６は、２７０°〜３３０°の角度範囲を分担し、カメラ対（Ｂ，Ａ）が割り当てられる。
【００２９】
信号処理系１０のカメラ対選択手段は、図５に示す視軸まわりの６つの角度領域１〜６と分担する角度範囲及び選択されるカメラ対との関係を規定した情報を例えばテーブルとして有し、回転角入力手段１１から入力された回転角について、テーブルの情報に基づいて対応するカメラ対を決定する。
【００３０】
尚、カメラの組み合わせの総数は、Ｎ台のカメラから２台の並べる順列となるので、一般化すると以下の式が示される。
ＮＰ２＝Ｎ！／（Ｎ−２）！
【００３１】
次に、映像処理手段１３における処理内容について説明する。映像処理手段１３は、受け取った左眼用カメラ及び右眼用カメラのカメラ映像について回転処理及び切り出し処理を行って、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を出力する。図６は回転処理を説明するための図である。本例では、基準線（基準角度位置）６から時計方向に１１０°回転した角度方向から見た立体映像を出力することが選択され、回転角度入力手段１１を介して１１０°の回転角が入力されたものとする。回転角入力手段１１を介して１１０°の回転角が入力されると、カメラ対選択手段１２は、図５に示す回転角とカメラ対との関係を規定したテーブルを参照し、角度領域３を選択する。そして、左眼用カメラとしてカメラＡ及び右眼用カメラとしてカメラＢを含むカメラ対（Ａ，Ｂ）が選択され、カメラＡ及びＢの映像信号が映像処理手段１３に出力される。図６において、映像処理手段１３に出力されるカメラＡ及びＢのカメラ映像を実線で示し、カメラ映像の垂直走査線方向を矢印線で示す。映像処理手段１３では、カメラＡ及びカメラＢからそれぞれ出力されるカメラ映像の中心を回転中心として１１０°回転させ、１１０°回転した回転映像を生成する。生成された回転映像を破線で示す。本例の場合、図６に示すように、入力された１１０°の回転角度方向から被写体を見た場合、２台のカメラ間の離間方向と映像の視差方向とが一致した回転映像が形成される。従って、カメラＡ及びＢから出力されるカメラ映像を１１０°回転した回転映像を形成し、カメラＡの映像出力に基づく回転映像を左眼映像信号とし、カメラＢの映像出力に基づく回転映像を右眼映像信号として出力することにより、ステレオ映像信号が出力される。
【００３２】
左眼用及び右眼用の回転映像が形成された後、切り出し処理を行って所望のサイズの回転映像を形成する。出力される映像のサイズは、回転角によっては、元のカメラ映像からはみ出すことが想定される。そこで、カメラの水平及び垂直画素数をＨＣ，ＶＣ（ＶＣ≦ＨＣ）とし、出力される映像の水平及び垂直画素数をＨ０，Ｖ０とし、出力される映像のアスペクト比を１：Ａ（Ａ≧１）とし、以下の式
Ｖ０≦  ＶＣ／（１＋Ａ２）１／２
を満たすように出力映像の解像度を規定することにより、いずれの回転角が入力されても、出力映像がカメラ映像の画角からはみ出ることが防止される。この状態を図７に示す。
【００３３】
本発明による立体映像撮像装置では、入力される回転角によっては、水平視差及び垂直視差を含む立体映像が生成される。しかし、垂直視差を含んでも、水平視差が十分に小さい（例えば、水平視差が１０分以下）場合には、水平視差の１／２程度の垂直視差が含まれても、右眼映像と左眼映像とが融合され、明瞭な立体映像を出力することが可能である。
【００３４】
本発明による立体映像信号生成装置は、コンピュータにより実行されるプログラムとして構成することもできる。本発明によるプログラムは、視軸まわりの回転角と右眼映像を撮像するカメラ及び左眼映像を撮像するカメラのカメラ対との関係を規定した情報を用い、例えばキーボードにより構成される回転角入力手段１１を介して入力された回転角に対応するカメラ対を選択する手順と、選択されたカメラ対の各カメラによりそれぞれ撮影された映像信号を受け取り、左眼用及び右眼用のカメラ映像について回転処理を行って、前記入力された回転角だけ回転した回転映像を生成する手順と、生成された左眼用及び右眼用の回転映像から所定の水平画素数及び垂直画素数の画像を切り出し、切り出された画像の映像信号を、前記入力された回転角度方向から見た被写体のステレオ映像信号として出力させる手順とをコンピュータに実行させる。
【００３５】
図８は本発明による立体映像撮像装置の変形例を示す線図である。図３で用いた構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。本例では、１回の回転角入力操作により複数の回転角を入力し、被写体を種々の回転角度方向から見たステレオ映像信号を同時に出力する。本例では、回転角入力手段１１を介して複数の回転角（θ1〜θm）を入力する。カメラ対選択手段１２は、入力された回転角に対応する複数のカメラ対を選択し、各カメラ対の左眼用カメラ及び右眼用カメラで撮影した映像信号を映像処理手段１３に供給する。映像処理手段１３は、入力された回転角に応じた回転処理を行うと共に切り出し処理を行い、各回転角度方向から見たステレオ映像信号を同時に出力する。本例では、異なる複数の角度方向から見たステレオ映像信号が同時に出力されるので、例えば手術中の患者の患部を複数の医者が手術する場合、各医者が臨む角度方向から見た患部の立体映像を同時に撮像し、モニタ上に表示することができる。
【００３６】
図９は、用いるカメラが４台以上の場合、カメラ対の選択方法として隣接するカメラ同士をカメラ対として選択する例を示す。４台以上のカメラを用いて立体映像を撮像する場合、カメラ対の選択方法として、隣接するカメラ同士を選択する場合に加えて、対角方向に隣接するカメラ同士を選択することも可能である。しかしながら、対角方向に隣接するカメラ同士をカメラ対として選択すると、回転角が連続的に変化する立体映像を撮像する場合、水平視差量が不連続に変化する事態が発生する。しかしながら、視差量が不連続に変化した場合、撮像される立体映像の奥行き感が不自然に変化する不具合が発生する。そこで、本例では、４台以上のカメラを用いる撮像系において、円周上で隣接するカメラ同士をカメラ対として選択する。尚、図９において、４つの角度方向から見た場合に選択されるカメラ対を記載する。
【００３７】
次に、最小限のカメラ台数で、取り得る視差基準方向を増加する実施例について説明する。図１０は、５台のカメラを用いて８つの視差基準方向が形成される例を示す。図１０（Ａ）に示すように、８つの視差基準方向を形成する場合、８台のカメラａ〜ｈが視軸まわりに等間隔で配置される。しかし、各視差基準方向に対して、それぞれ２通りずつ、水平視差が同一となるカメラ対が得られる。この場合、２通りのカメラ対のいずれのカメラ対を選択しても水平視差量は変わらないため、組み合わせが重複する組み合わせについてはカメラを削減することが可能である。つまり、図１０（Ｂ）に示すように、円周上に連続配置された５台のカメラａ〜ｅを残し、３台のカメラｆ〜ｈを削減することができる。すなわち、撮像系が２Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の視差基準方向を形成する場合、（Ｎ＋１）個のカメラを視軸まわりに３６０°／２Ｎの角度間隔で円周上に連続するように配置する。このようにカメラを配置することにより、最小限のカメラ台数で取り得る視差基準方向を増やすことができる。
【００３８】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、予め視軸まわりの回転角を入力し、撮像された映像信号について直ちに映像処理を行ってステレオ映像信号を出力したが、撮像系の各カメラにより撮像された映像信号を一旦メモリに記憶し、本発明による立体映像信号生成装置を用い、メモリに記憶されている映像信号について信号処理を行って所望の角度方向から見たステレオ映像信号を出力することも可能である。この場合、撮像操作と映像処理操作とを時間的に相違して行うことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  撮像系
２  円周
３  視軸
４  被写体
５  基準視差
６  基準線
１０  信号処理系
１１  回転各入力手段
１２  カメラ対選択手段
１３  映像処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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