JP2008233579A

JP2008233579A - 複眼撮影装置

Info

Publication number: JP2008233579A
Application number: JP2007073895A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Sudo; 徳久須藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】複眼撮影装置において、とくに被写体が近くにあっても輻輳角が大きくなってしまうことを防止する。
【解決手段】被写体を撮影することにより画像を取得する少なくとも一対の撮影手段２，３を備えた複眼撮影装置において、回転中心Ｃ１，Ｃ２が、各撮影手段２，３の撮影レンズの前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体とは反対側に位置する輻輳角変更手段１０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば視差により立体感を表すことができる立体画像を取得するための複眼撮影装置に関するものである。

左右対称に配置された少なくとも一対の撮影手段を用いて画像を取得するステレオカメラ等の複眼撮影装置にて撮影を行うことにより、視差を用いて立体視を行うことができる立体画像を取得することができる。このような複眼撮影装置においては、左右の撮影手段の光軸に輻輳角を与えて同一被写体を異なる視点から撮影することにより２つの画像を取得し、この２つの画像から視差を利用して立体視可能な立体画像を作成している。ここで、２つの撮影手段の輻輳角を自動で制御することにより、操作性を向上させた複眼撮影装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２２０１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された複眼撮影装置においては、とくに被写体が近距離にあり、マクロ的な撮影を行うことが必要な場合、輻輳角が非常に大きくなる。通常、人間の目により立体視が可能な輻輳角は１度程度であり、輻輳角が１度を超えると立体画像を見ても立体視することが困難となる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、複眼撮影装置において、とくに被写体が近くにあっても輻輳角が大きくなってしまうことを防止することを目的とする。

本発明による複眼撮影装置は、被写体を撮影することにより画像を取得する少なくとも一対の撮影手段を備えた複眼撮影装置において、
前記撮影手段の輻輳角を変更する輻輳角変更手段であって、回転中心が、前記各撮影手段の撮影レンズの前側主点に対して前記被写体とは反対側に位置する輻輳角変更手段を備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による複眼撮影装置においては、前記輻輳角変更手段の前記回転中心を、前記各撮影手段の前記撮影レンズの前側主点の間に位置させてもよい。

また、本発明による複眼撮影装置においては、前記撮影レンズがズーム機構を備える場合において、前記撮影レンズのズーム動作に連動して、前記撮影レンズの前記前側主点の位置を維持するよう前記各撮影手段をその光軸方向に移動する撮影系移動手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による複眼撮影装置においては、前記各撮影手段を、該各撮影手段の光軸と略垂直な方向に移動する基線長変更手段をさらに備えるものとしてもよい。

この場合、前記基線長変更手段を、前記各撮影手段をそれぞれ別個に移動する手段としてもよく、同時に移動する手段としてもよい。

本発明によれば、輻輳角変更手段の回転中心が、各撮影手段の撮影レンズの前側主点に対して被写体とは反対側に位置している。このため、輻輳角変更手段により撮影手段の輻輳角を大きくする方向に変更すると、一対の撮影手段の基線長も同時に小さくなる。このため、被写体が複眼撮影装置の近くにあっても、輻輳角をそれほど大きくすることなく被写体を撮影することができ、これにより簡単な機構により、容易に立体視できる立体画像を取得することができる。

また、輻輳角変更手段の回転中心を、さらに各撮影手段の撮影レンズの前側主点の間に位置せしめることにより、わずかに輻輳角を変更するのみで、大きく基線長を変更することが可能となる。

また、撮影レンズがズームレンズを備える場合において、撮影レンズのズーム動作に連動して、撮影レンズの前側主点の位置を維持するよう各撮影手段をその光軸方向に移動することにより、輻輳角を持たせた状態においてズーム動作を行っても、基線長が変更しなくなる。ここで、一対の撮影手段が取得した２つの画像から立体画像を作成する際には、輻輳角および基線長を用いて視差の計算を行う必要があるため、基線長が変更しないと視差の計算が容易となり、その結果、簡易な演算により立体画像を作成することができる。

また、各撮影手段をその光軸と略垂直な方向に移動する基線長変更手段をさらに備えることにより、基線長のみを単独で変更することができるため、より近くの被写体を撮影する際にも対応することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による複眼撮影装置の正面側外観斜視図、図２は本発明の実施形態による複眼撮影装置の背面側外観斜視図である。図１および図２に示すように、本実施形態による複眼撮影装置１は、撮像素子を用いて被写体を撮影することにより画像を取得するデジタルカメラであり、筺体１の前部に左右一対の撮影部２，３を有する。また筺体１の上部に、電源ボタン１ａ、シャッタボタン１ｂ並びに撮影モードおよび再生モードを切り替えるためのモードダイアル１ｃを備える。また、筐体１の背面には、各種操作を行うための十字キー１ｄ、および各種表示を行うための液晶等のモニタ１ｅを備える。また、筐体１の側面には、パソコン等と接続するための外部端子１ｆを備える。また、筐体１の内部には、撮影部２，３の輻輳角を変更するための輻輳角変更機構を備える。

図３は本発明の第１の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す斜視図、図４はその平面図である。図３，４に示すように輻輳角変更機構１０は、対称に配置されたＬ字状の輻輳角調整板１１，１２を備える。撮影部２，３は、内部にＣＣＤ等の撮像素子２ａ，３ａおよび撮影レンズ２ｂ，３ｂを有し、輻輳角調整板１１，１２の一方の端部に固定されている。なお、撮影レンズ２ｂ，３ｂは複数のレンズからなるものであるが、ここでは簡便のため１つのレンズのみを図示している。また、輻輳角調整板１１，１２は、回転中心Ｃ１，Ｃ２において筐体１内に回動自在に取付けられている。

輻輳角調整板１１，１２の回転中心Ｃ１，Ｃ２は、撮影部２，３を輻輳角調整板１１，１２に配置した状態において、撮影部２，３の前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体とは反対側に位置し、かつ前側主点Ｈ１，Ｈ２の間に位置する。

輻輳角調整板１１，１２の撮影部２，３が固定されている端部とは異なる端部には、扇形状のギア部１１ａ，１２ａが形成されている。ギア部１１ａ，１２ａはモータ１３の回転軸上に固定されたウォームギア１４と噛合している。これにより、モータ１３が回転すると、輻輳角調整板１１，１２が連動して回転中心Ｃ１，Ｃ２を中心に互いに反対方向に回動する。なお、輻輳角調整板１１，１２、モータ１３およびウォームギア１４が本発明の輻輳角変更手段を構成する。ここで、図４においては撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２は平行となった初期状態を示している。この状態における基線長（すなわち前側主点Ｈ１，Ｈ２間の距離）をＤ０にて示す。

そして、図４に示す初期状態（すなわち撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２が平行な状態）からモータ１３を回転することによりウォームギア１４を図３における反時計回り方向に回転すると、輻輳角調整板１１が回転中心Ｃ１を中心として反時計回り方向に、輻輳角調整板１２が回転中心Ｃ２を中心として時計回り方向に回動する。

図５は輻輳角調整板１１，１２が回動した状態を示す図である。図５に示すように輻輳角調整板１１が回転中心Ｃ１を中心として反時計回り方向に、輻輳角調整板１２が回転中心Ｃ２を中心として時計回り方向に回動した状態においては、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２は輻輳角αを持って交差する。その一方で、撮影部２，３の基線長Ｄ１は、初期状態のＤ０よりも小さくなっている。

ここで、撮影部２，３の輻輳角のみを変更した場合と、第１の実施形態のように基線長も変更した場合とを比較する。図６は輻輳角のみを変更した場合と、第１の実施形態のように基線長も変更した場合との比較結果を示す図である。図６に示すように撮影部２，３の輻輳角のみを変更した場合と、第１の実施形態のように基線長も変更した場合とにおいては、同一の輻輳角αであっても、より近くにある被写体を捉えることができる。

このように、第１の実施形態においては、輻輳角調整板１１，１２の回転中心Ｃ１，Ｃ２を、撮影部２，３の撮影レンズ２ａ，３ａの前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体とは反対側に位置させたため、撮影部２，３の輻輳角を大きくする方向に変更すると、一対の撮影部２，３の基線長も小さくなる。このため、被写体が複眼撮影装置１の近くにあっても、輻輳角をそれほど大きくすることなく被写体を撮影することができ、これにより簡単な機構により、容易に立体視できる立体画像を取得することができる。

また、回転中心Ｃ１，Ｃ２を、さらに撮影部２，２の撮影レンズ２ａ，３ａの前側主点Ｈ１，Ｈ２の間に位置せしめることにより、わずかに輻輳角を変更するのみで、より大きく基線長を変更することが可能となる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、撮影部２，３がズーム機構を備え、ズーム動作に連動して、撮影レンズ２ａ，３ａの前側主点Ｈ１，Ｈ２の位置を維持するようにしたものである。このため、第２の実施形態においては、第１の実施形態における輻輳角変更機構１０に加えて、ズーム動作に連動して、撮影レンズ２ａ，３ａの前側主点Ｈ１，Ｈ２の位置を維持する撮影系移動機構を備える。

ここで、撮影系移動機構は、撮影部２，３を輻輳角調整板１１，１２の端部に取付けて上記動作を行うものであり、その構成は撮影部２，３において同一であるため、ここでは、撮影部２側の撮影系移動機構の構成についてのみ説明する。

まず、ズーム動作による前側主点位置の変動について説明する。図７はズーム動作による前側主点位置の変動を説明するための図であり、図７（ａ）はワイド時の、図７（ｂ）はテレ時の撮影レンズの位置をそれぞれ示す。なお、撮影レンズ２ａは鏡筒内に３つのレンズ１６ａ〜１６ｃを有するものとする。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ワイド側からテレ側にズーム動作を行うと、撮影レンズ１６ａ〜１６ｃが前方へ移動し、前側主点Ｈ１が後方へ移動する。第２の実施形態においては、撮影系移動機構によりこの前側主点Ｈ１の位置がズーム動作を行っても変わらないようにしたものである。

図８はズーム機構の詳細な構成を示す図である。図８に示すようにズーム機構２１は、前鏡筒２２、鏡筒本体２３およびズームリング２４を備える。前鏡筒２２は、光軸方向に移動可能に鏡筒本体２３に保持されており、その側面に形成されたズーム連動ピン２２ａが、ズームリング２４のズームカム溝２４ａと係合している。

鏡筒本体２３の後端には撮像素子２ｂが固定されている。また、鏡筒本体２３はその側面に形成された鏡筒移動ピン２３ａが、ズームリング２４のレンズ移動カム溝２４ｂと係合している。

ここで、第２の実施形態においては、撮影部２は、図９に示すように、撮影部２をその光軸方向に移動可能に保持する固定部２５により輻輳角調整板１１に固定されている。固定部２５はその内側にベースカム溝２５ａが形成されており、鏡筒移動ピン２３ａがベースカム溝２５ａに係合している。

なお、鏡筒移動ピン２３ａ、レンズ移動カム溝２４ｂ、固定部２５およびベースカム溝２５ａが撮影系移動機構２０を構成する。

次いで、第２の実施形態による撮影系移動機構２０の動作について説明する。ズームリング２４を不図示の回転機構により図８の矢印Ａ方向に回転してズーム動作を行うと、図１０に示すようにズームカム溝２４ａにより前鏡筒２２が鏡筒本体２３よりも前方（被写体側）へ移動する。これにより図７（ｂ）に示すように、前側主点Ｈ１が後方へ移動する。しかしながら、第２の実施形態においては、鏡筒移動ピン２３ａがレンズ移動カム溝２４ｂおよびベースカム溝２５ａと係合しているため、鏡筒本体２３は、固定部２５に対して前方（被写体側）へ移動する。これにより、前側主点Ｈ１は前方に移動するため、ズーム動作を行っても前側主点Ｈ１の位置が変動することを防止できる。

次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態による輻輳角変更機構は、撮影部２，３をその光軸Ｌ１，Ｌ２と垂直な方向に移動する基線長変更機構を備えてなるものである。

図１１は第３の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す斜視図、図１２はその平面図である。なお、第３の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第３の実施形態による輻輳角変更機構３０は、輻輳角調整板１１′，１２′の一部分が垂直方向に折曲して垂直部１１ｃ，１２ｃを形成している。

また、基線長変更機構は、撮影部２，３を載置する断面Ｌ字形状を有する移動板３１，３２を備える。移動板３１，３２には、輻輳角調整板１１′，１２′に形成されたピン１１ｄ，１２ｄと係合する、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２と垂直な方向に延在するガイド孔３１ａ，３２ａが形成されている。

垂直部１１ｃ，１２ｃには貫通孔１１ｅ，１２ｅが形成されており、移動板３１，３２の貫通孔１１ｅ，１２ｅに対応する位置には、貫通孔１１ｅ，１２ｅよりも小径のねじ穴３１ｂ，３２ｂが形成されている。ねじ穴３１ｂ，３２ｂには、モータ３３，３４により回転されるネジ部３５，３６が係止されており、モータ３３，３４が回転することにより移動板３１，３２がガイド孔３１ａ，３２ａにより案内されて、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２に垂直な方向に移動する。

これにより、撮影部２，３の輻輳角および基線長を変更するとともに、撮影部２，３の基線長のみを輻輳角とは別個に変更することができる。このため、複眼撮影装置１を様々な距離にある被写体の撮影に対応させることができる。

次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態による輻輳角変更機構は、撮影部２，３を撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２と同時に垂直な方向に移動する基線長変更機構を備えてなるものである。

図１３は第４の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す平面図である。図１３に示すように、第４の実施形態による輻輳角変更機構４０は、輻輳角調整板４１，４２を備える。輻輳角調整板４１，４２は撮影部２，３を載置する載置部４１Ａ，４２Ａを備える。載置部４１Ａ，４２Ａには、撮影部２，３が固定された移動板４３，４４に形成された２つのガイド孔４３ａ，４４ａにそれぞれ係合する２つのピン４１ａ，４２ａが形成されている。

移動板４３，４４のガイド孔４３ａ，４４ａは、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２と垂直な方向に延在しており、移動板４３，４４はピン４１ａ，４２ａと係合して撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２と垂直な方向に移動可能となっている。また、輻輳角調整板４１，４２は、回転中心Ｃ１，Ｃ２において筐体１内に回動自在に固定されている。

輻輳角調整板４１，４２の回転中心Ｃ１，Ｃ２は、撮影部２，３を輻輳角調整板４１，４２に配置した状態において、撮影部２，３の撮影レンズ（ここでは不図示）の前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体側とは反対側に位置し、かつ前側主点Ｈ１，Ｈ２の間に位置する。

輻輳角調整板４１，４２の撮影部２，３が配置されている端部とは異なる端部には、扇形状のギア部４１ｃ，４２ｃが形成されている。ギア部４１ｃ，４２ｃはモータ４５の回転軸上に固定されたウォームギア４６と噛合している。

また、回転中心Ｃ１，Ｃ２と同軸に撮影部２，３を移動するための撮影部移動板５１，５２が設けられている。撮影部移動板５１，５２は、一端にガイド孔５１ａ，５２ａが形成されており、移動板４３，４４に形成されたピン４３ｂ，４４ｂと係合している。撮影部移動板５１，５２の他端には互いに係合するギア部５１ｂ，５２ｂが形成されている。図面に向かって左側の撮影部移動板５２の回転中心Ｃ２の近傍には、ギア部５２ｃが形成されている。ギア部５２ｃは、輻輳角調整板４２上に固定されたモータ５３の回転軸上に固定されたウォームギア５４と常時噛合している。

次いで、本発明の第４の実施形態による輻輳角変更機構４０の動作について説明する。図１３に示す初期状態（すなわち撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２が平行な状態）からモータ４５を回転することによりウォームギア４６を回転すると、輻輳角調整板４１が回転中心Ｃ１を中心として反時計回り方向に、輻輳角調整板４２が回転中心Ｃ２を中心として時計回り方向に回動する。

図１４は輻輳角調整板４１，４２が回動した状態を示す図である。図１４に示すように輻輳角調整板４１が回転中心Ｃ１を中心として反時計回り方向に、輻輳角調整板４２が回転中心Ｃ２を中心として時計回り方向に回動した状態においては、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２は輻輳角αを持って交差する。その一方で、撮影部２，３の基線長Ｄ１は、初期状態のＤ０よりも小さくなっている。

この状態において、モータ５３を回転することによりウォームギア５４を回転すると、撮影部移動板５１，５２が回転中心Ｃ１，Ｃ２を中心として回動する。これにより、ガイド孔５１ａ，５２ａに係合するピン４３ｂ，４４ｂに回転方向に応じた力が作用し、移動板４３，４４ひいては撮影部２，３がガイド孔４３ａ，４４ａにより案内されて、撮影部２，３の光軸Ｌ１，Ｌ２に垂直な方向に移動する。例えば、撮影部移動板５２を時計回り方向（撮影部移動板５１は反時計回り方向）に回動させると基線長は短くなり、反時計回り方向（撮影部移動板５１は時計回り方向）に回転させると基線長は長くなる。

これにより、撮影部２，３の輻輳角および基線長を変更できるとともに、撮影部２，３の基線長のみを輻輳角とは別個に変更することができることとなる。このため、複眼撮影装置１を様々な距離にある被写体の撮影に対応させることができる。

なお、上記第１から第４の実施形態においては、輻輳角調整板の回転中心Ｃ１，Ｃ２は、撮影部２，３を輻輳角調整板に配置した状態において、撮影部２，３の前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体側とは反対側に位置し、かつ前側主点Ｈ１，Ｈ２の間に位置するものとしているが、回転中心Ｃ１，Ｃ２を前側主点Ｈ１，Ｈ２の間に位置させないようにしてもよい。

また、輻輳角調整板１１，１２，４１，４２の形状は、その回転中心Ｃ１，Ｃ２を、撮影部２，３を輻輳角調整板に配置した状態において、撮影部２，３の前側主点Ｈ１，Ｈ２に対して被写体側とは反対側に位置することができれば、上記第１から第４の実施形態に示したものに限定されるものではない。

また、第４の実施形態における撮影部移動板５１，５２の形状も、撮影部２，３をその光軸Ｌ１，Ｌ２に対して垂直な方向に移動できるものであれば、図示の形状に限定されるものではない。

また、上記第２の実施形態における撮影系移動機構２０を第３および第４の実施形態に設けるようにしてもよい。

本発明の実施形態による複眼撮影装置の正面側外観斜視図本発明の実施形態による複眼撮影装置の背面側外観斜視図本発明の第１の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す斜視図本発明の第１の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す平面図第１の実施形態において、輻輳角調整板が回動した状態を示す図輻輳角のみを変更した場合と、基線長も変更した場合との比較結果を示す図ズーム動作による前側主点位置の変動を説明するための図ズーム機構の詳細な構成を示す図（ワイド時）第２の実施形態における撮影部の固定の状態を示す図ズーム機構の詳細な構成を示す図（テレ時）第３の実施形態による輻輳角変更機構および基線長変更機構の構成を示す斜視図第３の実施形態による輻輳角変更機構および基線長変更機構の構成を示す平面図第４の実施形態による輻輳角変更機構の構成を示す平面図第４の実施形態において輻輳角調整板が回動した状態を示す図

符号の説明

１筐体
２，３撮影部
１０，３０，４０輻輳角変更機構
１１，１２，４１，４２輻輳角調整板
２０撮影系移動機構
２１ズーム機構
５１，５２撮影部移動板

Claims

被写体を撮影することにより画像を取得する少なくとも一対の撮影手段を備えた複眼撮影装置において、
前記撮影手段の輻輳角を変更する輻輳角変更手段であって、回転中心が、前記各撮影手段の撮影レンズの前側主点に対して前記被写体とは反対側に位置する輻輳角変更手段を備えたことを特徴とする複眼撮影装置。
前記輻輳角変更手段の前記回転中心が、前記各撮影手段の前記撮影レンズの前側主点の間に位置することを特徴とする請求項１記載の複眼撮影装置。
前記撮影レンズがズーム機構を備える場合において、前記撮影レンズのズーム動作に連動して、前記撮影レンズの前記前側主点の位置を維持するよう前記各撮影手段をその光軸方向に移動する撮影系移動手段をさらに備えた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。
前記各撮影手段を、該各撮影手段の光軸と略垂直な方向に移動する基線長変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の複眼撮影装置。
前記基線長変更手段は、前記各撮影手段をそれぞれ別個に移動する手段であることを特徴とする請求項４記載の複眼撮影装置。
前記基線長変更手段は、前記各撮影手段を同時に移動する手段であることを特徴とする請求項４記載の複眼撮影装置。