JP2006270264A - 複眼撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複眼撮影装置のイメージセンサの回転位置を簡単な機構で調整する。
【解決手段】 鏡筒１３の後端の取付面１６に、前面にイメージセンサ１２が取り付けられた回動板１７が取り付けられている。回動板１７は、取付面１６上のガイド軸１９と、回動板１７のガイド孔２０によって、光軸Ｐを中心に回動するようにされている。調整時には、軸穴２３に調整具２６が回動自在に装着され、そのカム面2８ａ回動板１７の上部に設けた開口２２に挿入される。調整具２６を回転することによって、回動板１７を回動しイメージセンサ１２の回転位置を調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複眼撮影装置に関するものである。

例えば２組の撮影光学系を所定の間隔で並べて配置し、視差のある２つの画像を撮影する複眼撮影装置が知られている。このような複眼撮影装置からは、深さ方向すなわち被写体の距離情報を得ることができ、それを基に被写体の凹凸等を考慮した画像認識等に利用することができる。

上記のような複眼撮影装置では、各撮影光学系によって撮影される撮影範囲の関係をいかに所定のものとなるように調整することが重要である。この撮影範囲の調整としては、上下左右方向、すなわち撮影光学系の光軸に対して直交する方向での撮影範囲のずれとともに、光軸まわりの回転方向の調整とがある。光軸まわりの回転方向の調整は、撮影光学系を構成する撮影レンズに対して、ＣＣＤイメージセンサ等のイメージセンサを、撮影レンズの光軸を回転中心にして回転させることで調整する。なお、イメージセンサの姿勢の調整としては、レンズ光軸と直交しかつ互いに直交する２軸の各軸まわりの回転の調整、すなわちレンズ光軸に対する傾き（以下、イメージセンサの傾きという）の調整と、上記のような光軸まわりの回転（以下、イメージセンサの回転という）の調整とがあり、イメージセンサの傾きの調整の技術については、特許文献１，２によって知られている。

また、ＣＣＤイメージセンサ等のイメージセンサは、イメージセンサの動作による自ら発熱し、その発熱による温度上昇でノイズが増えるという特性がある。所定時間内に読み出すべき画素数が多い場合などのように、イメージセンサを高速に動作させる場合には、発熱量が大きくなり特に問題となる。このようなイメージセンサの放熱性を高める技術については、前述の特許文献１や、特許文献３によって知られている。
特開２００２−７７６９９号公報 特開平６−１４８４８８号公報 特開平６−２３３３１１号公報

複眼撮影装置における撮影範囲の調整は、被写体の距離情報を正しく取得するために不可欠であり、上記のように上下左右方向、及び回転方向にそれぞれ調整する必要がある。このような撮影範囲の調整は、イメージセンサで撮影された画像の画像データにデジタル処理による画像処理で補正することで実現することも可能である。しかし、画像処理において撮影範囲の上下左右方向のずれを補正するには、多少大きめの撮影範囲の画像をトリミングするという簡単な処理で実現できるが、撮影範囲の回転方向のずれを補正するには、トリミングの他に、回転処理が必要であり処理が複雑になってしまうという問題があった。このためイメージセンサの回転を調整でき、撮影範囲の回転方向のずれを簡単に調整する機構が望まれていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でしかも容易にイメージセンサの回転位置を調整できる複眼撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の複眼撮影装置では、複数の撮影光学系のうちの少なくとも１つの撮影光学系は、撮影レンズのイメージセンサが取り付けられた回動板と、撮影レンズの鏡筒の後端に設けられ、回動板が組み付けられる取付面と、この取付面に組み付けられた回動板を撮影レンズの光軸を回転中心として回動するようにガイドするガイド手段と、前記回動板に設けられ、前記鏡筒の背面に回動自在に取り付けられるカム部材のカム面を挟み込むように当接しカム部材の回転によって回動板を回動する当接面とを有し、撮影レンズの光軸を回転中心としたイメージセンサの回転位置を調整する回転調整機構を備えたものである。

回転調整機構に弾性部材を設け、回動板を取付面に押し付けて組み付けた状態に保持するとともに回動板の回動を許容するようにするのも好ましい。また、鏡筒の後端に、イメージセンサのパッケージの外縁を複数箇所で内接し、内接しながら撮影レンズの光軸を回転中心としたイメージセンサの回転を許容する開口、例えば円形の開口を設け、パッケージの外縁を前記開口の内面と内接しながら回転させることによって前記回動板を撮影レンズの光軸を回転中心とした回転方向にガイドするようにするのも好ましい。

調整を簡単にする観点からは、一方の撮影光学系にのみ回転調整機構を備えることも好ましい。また、回動板を、放熱効果を有する金属製とし、イメージセンサからの熱を前記回動板を介して放熱させるようにするのがよく、回動板の熱を放熱させる放熱補助部材を前記回動板に設けたり、あるいは連結部材を介して、回動板を各撮影光学系に組み付けられる筐体に連結し、イメージセンサの熱を筐体から放熱したりするのも好ましい。

本発明によれば、少なくとも１つの撮影光学系に、撮影レンズのイメージセンサが取り付けられた回動板をカム部材の回転によって回動することで、撮影レンズの光軸を回転中心としたイメージセンサの回転位置を調整する回転調整機構を設けたから、イメージセンサの回転位置の調整を簡単な機構により、容易に高い精度で調整することができる。

本発明を実施した複眼撮影装置の前面側外観を図１に示す。複眼撮影装置２の装置本体３は、筐体４を構成する前カバー４ａと後カバー４ｂとの間に１対の光学ユニット５，６（図２参照）を内蔵している。前カバー３ａの前面には、２個の開口７を水平（左右）方向に所定の間隔で形成してあり、一方の開口７からは光学ユニット５のレンズ８を、他方の開口７からは光学ユニット６のレンズ８を露呈してある。

図２に、後カバー４ｂを外した状態の装置本体３の背面側を示す。前カバー４ａの内面には、撮影光学系としての光学ユニット５，６をそれぞれ組み付けてあり、光学ユニット５，６がそれぞれ撮影を行うことで、視差のある被写体画像を撮影するようになっている。

図３に光学ユニット５の構成を示す。光学ユニット５は、撮影レンズ１０，回転調整機構１１，イメージセンサ１２等から構成される。撮影レンズ１０は、レンズ８を含むレンズ群と、それらレンズ群を保持した鏡筒１３とからなり、レンズ８が鏡筒１３の前端に固定されている。なお、撮影レンズ１０のレンズ構成はどのようなものであってもよい。

回転調整機構１１は、鏡筒の後端に設けた取付面１６，この取付面１６に回動自在に組み付けた回動板１７等から構成され、イメージセンサ１２の光軸Ｐまわりの回転位置の調整（以下、回転調整という）を調整するためのものである。撮影レンズ１０の光軸Ｐが通る取付面１６の部分には、開口１８が設けられている。この開口１８には、撮影レンズ１０からの光を受光するイメージセンサ１２が挿入される。開口１８内でのイメージセンサ１２の光軸Ｐまわりの回転、すなわち光軸Ｐを回転の中心軸としたイメージセンサ１８の回転（矢線Ａ方向）を可能にするために、開口１８は、イメージセンサ１０の外径よりも大きくしてある。

また、取付面１６上には、光軸Ｐを中心に回動板１７を回動させるためのガイド部材として、４個の円柱形状のガイド軸１９を突設してある。ガイド軸１９は、光軸Ｐを中心とする所定の半径の円周上となるように設けてあり、この例では９０°間隔で設けてある。また、ガイド軸１９の中心には、ネジ穴１９ａを設けてある。

イメージセンサ１２が取り付けられる回動板１７は、イメージセンサ１２からの熱を効率良く放熱するために、例えばアルミや銅のように熱伝導性に優れ、イメージセンサ１２からの熱を効率的に放熱する素材で作成されている。これにより、イメージセンサ１２の温度上昇を防止し、ノイズの発生を抑えている。

回動板１７は、その前面にイメージセンサ１２を取り付けてあり、この回動板１７を回動することにより、光軸Ｐを軸としたイメージセンサ１２の回転位置を調整する。この回動板１７には、ガイド軸１９が嵌め込まれる４個のガイド孔２０を設けてある。各ガイド孔２０は、９０°間隔で設けてあり、ガイド軸１９の外径と同じあるいは僅かに大きな幅を有し、回動板１７の回動方向に沿って長い円弧状としてある。

各ガイド孔２０にガイド軸１９をそれぞれ嵌め込むことにより、回動板１７は、光軸Ｐを中心に、適当な回動角度で回動自在組み付けられる。イメージセンサ１２の回転調整の際には、固定ネジ２１を各ガイド軸１９のネジ穴１９ａに螺合して適度な力で回動板１７が回動するように仮固定し、回転調整後に固定ネジ２１を強く締めて固定し、回動板１７が回動しないようにする

回動板１７の上部には、回転調整時に調整具２６（図４参照）が挿入され、この調整具２６によって回動板１７を回動させるための開口２２を設けてある。この開口２２に対向する取付面１６の部分には調整具２６の軸が挿入される軸穴２３を設けてある。

回転調整に用いる調整具２６を図４に示すように、調整具２６は、カム部２８と、グリップ２９とからなる。カム部２８は、偏心カムであってカム面２８ａと軸２８ｂとからなる。グリップ２９は、カム部２８を回動するためのものであり、軸２８ａと同軸な円柱形であり、その周面には滑り止めのために複数の溝を設けてある。

回転調整の際には、開口２２を介して軸２８ｂを取付面１６の軸穴２３に挿入し、調整具２６を回動自在に装着する。図５に示すように、調整具２６を装着した状態では、回動板１７の回動方向にほぼ沿った方向に対面する開口２２の各内面２２ａがカム面２８ａを挟み込むようにして当接する。この状態でグリップ２９を摘んで調整具２６を回動すると、カム面２８ａで内面２２ａが押圧されることによって、回動板１７が光軸Ｐを中心にして回動する。この回動板１７の回動でイメージセンサ１２の回転位置が調整される。

図６に示すように、イメージセンサ１２は、受光部１２ａがパッケージ１２ｂの前面に設けられている。このイメージセンサ１２は、フレキシブル回路基板３１に実装された状態で、回動板１７の前面に取り付けられている。イメージセンサ１２は、受光部１２ａの中心が回動板１７の回動中心、すなわち光軸Ｐと一致するように、フレキシブル回路基板３１とともに、例えば接着剤で回動板１７に固定されている。なお、回動板１７を回路基板として、その回動板１７にイメージセンサ１２を直接実装してもよい。また、受光部１２ａの中心と光軸Ｐとが一致していない場合には、イメージセンサ１２の回転位置の調整を行ったときに、撮影範囲の回動とともに撮影範囲が上下左右方向にずれることになるが、画像処理によって、そのような上下左右方向のずれを容易に補正できるので、受光部１２ａの中心と、光軸Ｐとを必ずしも一致させる必要はない。

イメージセンサ１２は、受光部１２ａに撮影レンズ１０で結像される被写体像を電気的な画像信号に変換し、その画像信号をフレキシブ回路基板３１を介して、所定の信号処理を行う信号処理部（図示せず）に送る。なお、イメージセンサ１２としては、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳ型イメージセンサなどを利用することができる。

光学ユニット６の構成は、光学ユニット５と同一であるのでその説明を省略し、以下では同じ部材には同じ符号を付して説明する。

次に上記構成の作用について説明する。イメージセンサ１２の回転位置の調整は、後カバー４ｂを外し、前カバー４ａに組み付けられた各光学ユニット５，６を露呈させた状態で行う。また、各光学ユニット５，６のフレキシブル回路基板３１を検査装置に接続する。この検査装置は、フレキシブル回路基板３１を介して各イメージセンサ１２を駆動するとともに、このフレキシブル回路基板３１を介して出力される画像信号に基づいて、各イメージセンサ１２で撮影されている被写体像をモニタにそれぞれ表示する。

調整者は、各光学ユニット５，６の固定ネジ２１を少し緩めて、回動板１７が光軸Ｐを中心に回動可能となるように仮止めの状態にする。次に、各光学ユニット５，６で所定のテストチャートを撮影し、モニタに表示される撮影中のテストチャートを観察しながら、一方、例えば光学ユニット５の軸穴２３に調整具２６の軸２８ｂを差し込み、グリップ２９を回動操作してイメージセンサ１２の回転位置の調整を行う。

グリップ２９を回動すると、それとともにカム部２８が回転し、カム面２８ａが開口２２の内面２２ａのいずれか一方を押圧する。これにより、回動板１７とともに、イメージセンサ１２が光軸Ｐを中心にして回転する。グリップ２９を１回転すると、回動板１７が所定の回転角度で往復動して元の位置に戻り、グリップ２９の回転方向を逆にすれば回動板１７の回転方向も逆になる。このようにグリップ２９を回転操作して、撮影範囲の光軸Ｐを中心とする回転方向のずれがなくなるように、イメージセンサ１２の回転位置を調整する。調整が完了した後には、各固定ネジ２１を強く締めて回動板１７が回動しないように固定してから調整具２６を抜き取る。

光学ユニット５を調整した後に、続いて他方の光学ユニット６を同じ手順で調整する。各光学ユニット５，６の調整完了後には、後カバー４ｂを組み付ける。

以上のようにして、複眼撮影装置のイメージセンサ１２の回転位置の調整が行われるが、調整具２６を差し込んで、それを回転操作するだけなので、容易に調整することができる。また、回転調整機構１１が簡単な構成としながら、高い精度で調整を行うことができる。さらに、この例では、各光学ユニット５，６のイメージセンサ１２の回転位置を独立して調整できるから、事前に調整の完了した複眼撮影装置２を所定の位置に取り付けるだけで、所望とする回転位置の関係にある各撮影範囲を撮影することができる。

図７は、一方の光学ユニットのイメージセンサの回転位置を固定とした複眼撮影装置の例を示すものである。なお、以下に説明する他は、最初の実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

この複眼撮影装置３２は、一方には光学ユニット５を組み付けてあり、他方に光学ユニット３３を組み付けてある。光学ユニット３３は、回転整機構を持っておらずイメージセンサを取り付けた回動板３４を鏡筒１３に固定してある。なお、光学ユニット３３のその他の構成は、光学ユニット４と同じになっている。

この複眼撮影装置３２の回転調整を行う場合には、光学ユニット３２のイメージセンサの回転位置を基準として、光学ユニット４のイメージセンサの回転位置を調整する。このようにすると、光学ユニット３２は、回転調整機構がない分だけ部品点数を減らすことができる。また、回転位置の調整を一方の光学ユニットのみに行うので調整作業が容易になる。なお、各光学ユニットとして回転調整機構を備えるものを用い、一方を無調整としてもよい。

図８は、回動板を固定する固定ネジで代わりに、押え板を用いた例を示すものである。なお、以下に説明する他は、上記実施形態と同じであり、実質的に同じ部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

回動板３６は、取付面１６に設けたガイド軸３７を各ガイド孔２０にそれぞれ嵌め込むことにより、光軸Ｐを中心に回転自在に組み付けられる。各ガイド軸３７には、固定ネジを螺合するネジ穴が設けられていない。取付面１６に組み付けられた回動板３６は、弾性部材として押え板３８によって保持される。押え板３８は、バネ性のある金属板を取っ手形状に折り曲げてある。この押え板３８は、回動板３６を取付面１６に向けて押圧するために、その中央部３８ａを取付面１６に向けて膨らむように湾曲してあり、この中央部３８ａと取付面１６との間に回動板３６を挟み込むようにして、各端部３８ｂをネジ３９で取付面１６に固定する。押え板３８を取り付けると、その中央部３８ａで回動板１７が取付面１６に押し付けられ、取付面１６との摩擦で回動し難くなる。

イメージセンサ１２の回転位置の調整は、上記のように押え板３８を固定した状態で、最初の実施形態と同様に調整具２６を用いて行い、回動板３６を取付面１６から受ける摩擦力に抗して回動することで行う。これによれば、回動板３６は、押え板３８で回動し難くされているから、調整完了後に、特に回動板３６を固定するための作業は不要であり、例えば回動板３６を固定するためにネジを強く締めた際に回動板３６が回動してしまうようなこともない。なお、強い衝撃等で回動板３６が回動してしまうことを防ぐために、回動板３６と取付面１６とを接着剤等で固定してもよい。

図９，図１０は、取付面に設けた開口とイメージセンサのパッケージとによって、回動板の回転をガイドする例を示すものである。なお、以下に説明する他は、上記の実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

この例では、取付面１６にはイメージセンサ１２を挿入するための開口４１を設けてあり、この開口４１を円形としてある。イメージセンサ１２は、そのパッケージ１２ｂの４隅に曲面とした接触部１２ｃを設けてある。各接触部１２ｃは、受光部１２ａの中心を曲面の中心として、開口４１と同じ半径の曲面としてある。このようにすることで、回動板１７を取付面１６に組み付けた際に、各接触部１２ｃが開口４１の内面にそれぞれ接触（内接）する状態で、イメージセンサ１２が開口４１内に嵌め込まれる。これにより、イメージセンサ１２と回動板３６は、開口４１とイメージセンサ１２のパッケージ１２ｂにガイドされて光軸Ｐを中心に回動自在する。

なお、この例では、図８に示す実施形態と同様に、押え板で回動板を保持する構成としているが、最初の実施形態と同様に、ネジで固定してもよい。また、パッケージの形状は、上記のものに限らず、パッケージが開口に内接し、回転可能であれば他の形状であってもよい。

図１１はイメージセンサの放熱効果を高めた例を示すものである。イメージセンサが取付られる回動板５１は、例えばアルミや銅のように熱伝導性に優れた素材で作製してあるとともに、放熱効果を高めるために、撮影レンズ１０の鏡筒１３の背面から側面に回り込むようにＬ字形状に折り曲げた折曲げ部５１ａを設けて表面積を増やしてある。また、回動板５１の背面には、コ字状に折り曲げた補助放熱板５２を取り付けてあり、さらに放熱効果を高めている。補助放熱板５２についても、アルミや銅のように熱伝導性の高い素材で作成されている。折曲げ部５１ａ，補助放熱板５２には、放熱効果を高めるための孔を設けてある。

図１２は回動板を前カバーに連結することで、放熱効果をより高めた例を示すものである。イメージセンサが取り付けられる回動板６１は、撮影レンズの鏡筒の背面から側面に回り込むようにＬ字形状に折り曲げられた折曲げ部６１ａを設けてある。折曲げ部６１ａは、連結板６３を介して、前カバー４ａと一体に設けた取付部６５に連結してある。連結板６３は、回動板６１を回動した際に生じる折曲げ部６１ａと取付部６５との間に位置ズレによって、回動板６１と前カバー４ｂとに過大な応力が生じないようにしながら、回動板６１からの熱を前カバー４ａに伝えるためのものであり、変形しやすい形状または素材を用い、かつ熱伝導性が高い素材で作製してある。この例では、連結板６３として、熱伝導性に優れた金属板を、変形しやすくするためにＳ字形状に打ち抜き加工したものを用いている。なお、回動板６１，連結板６３の素材としては熱伝導性に優れたものであれば金属に限らず利用でき、連結板６３は弾性変形するものであってもよい。

前カバー４ｂは、例えば金属製となっており、回動板６１，連結板６３を介して、取付部６５に伝わる熱を放熱する。なお、前カバー４ａとしては、放熱効果が高ければ金属に限らず、他の素材であってもよく、また例えばプラスチックの表面に金属メッキを施したものであってもよい。

上記のように構成することにより、イメージセンサで発生した熱は、回動板６１，連結板６３を介して前カバー４ａに伝わり、この前カバー４ａから放熱される。前カバー４ａを連結することにより、表面積が増えて放熱効果が高まるのと同時に、前カバー４ａが外部に露呈されているので、より高い放熱効果を得ることができる。なお、前カバー４ａに限らず、筐体４に連結することで放熱効果を高める効果がある。

上記各実施形態では、２個の光学ユニットを設けた例について説明したが、３個以上の光学ユニットを設けた複眼撮影装置であってもよい。

本発明を実施した複眼撮影装置の前面側を示す斜視図である。 後カバーを外した状態での複眼撮影装置の背面側を示す斜視図である。 光学ユニットの構成を示す分解斜視図である。 イメージセンサの回転位置を調整するための調整具を示す斜視図である。 回動板の開口と調整具のカム面との関係を示す説明図である。 イメージセンサの回動板への取り付け状態を示す斜視図である。 一方の光学ユニットの光軸を固定にした例を示すものである。 回動板を押え板で固定する例を示すものである。 イメージセンサのパッケージでガイドする例における取付面に設けた開口を示す斜視図である。 イメージセンサのパッケージでガイドする例におけるイメージセンサのパッケージの外観を示す斜視図である。 イメージセンサの放熱効果を高めた例を示すものである。 回動板を前カバーに連結してイメージセンサの放熱効果を高めた例を示すものである。

符号の説明

２，３２ 複眼撮影装置
５，６，３３ 光学ユニット
１０ 撮影レンズ
１１ 回転調整機構
１２ イメージセンサ
１３ 鏡筒
１７，３６，５１，６１ 回動板
２８ カム部
１９，３７ガイド軸
２０ ガイド孔

Claims (8)

1. 撮影レンズと撮影レンズによって受光部に被写体像が結像されるイメージセンサとを有する複数の撮影光学系を備え、各撮影光学系が所定の間隔で並べて配置された複眼撮影装置において、
   前記複数の撮影光学系のうちの少なくとも１つの撮影光学系は、撮影レンズのイメージセンサが取り付けられた回動板と、撮影レンズの鏡筒の後端に設けられ、回動板が組み付けられる取付面と、この取付面に組み付けられた回動板を撮影レンズの光軸を回転中心として回動するようにガイドするガイド手段と、前記回動板に設けられ、前記鏡筒の背面に回動自在に取り付けられるカム部材のカム面を挟み込むように当接しカム部材の回転によって回動板を回動する当接面とを有し、撮影レンズの光軸を回転中心としたイメージセンサの回転位置を調整する回転調整機構を備えたことを特徴とする複眼撮影装置。
2. 前記回転調整機構は、前記回動板を前記取付面に押し付けて組み付けた状態に保持するとともに前記回動板の回動を許容する弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の複眼撮影装置。
3. イメージセンサのパッケージの外縁が複数箇所で内接し、内接しながら撮影レンズの光軸を回転中心としたイメージセンサの回転を許容する内面が形成された開口を前記鏡筒の後端に設け、前記パッケージの外縁が前記開口の内面と内接しながら回転することによって前記回動板を撮影レンズの光軸を回転中心とした回転方向にガイドすることを特徴とする請求項１または２記載の複眼撮影装置。
4. 前記開口は、円形であることを特徴とする請求項３記載の複眼撮影装置。
5. 一方の撮影光学系にのみ回転調整機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の複眼撮影装置。
6. 前記回動板は、放熱効果を有する金属製であり、前記イメージセンサからの熱を前記回動板を介して放熱させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の複眼撮影装置。
7. 前記回動板の熱を放熱させる放熱補助部材を前記回動板に設けたことを特徴とする請求項６記載の複眼撮影装置。
8. 各撮影光学系に組み付けられる筐体に一端が連結され他端が前記回動板に連結され、前記回動板の回転によって応じて変形する熱伝導性を有する連結部材を備え、前記イメージセンサの熱を筐体から放熱することを特徴とする請求項６記載の複眼撮影装置。
   

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