JP2009047894A - デジタル立体カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】マクロ撮影の可能なデジタル立体カメラを提供する。
【解決手段】２個の撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒを互いに長手方向の前玉１６側端を接近させて横置き配置としたことにより各撮影光学系ユニット１２に設けられた補器類２８が撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒの間に位置することがなくなり、光学ブロック２６Ｌ、２６Ｒ同士の最短距離近くまで両者を接近させることができるので、両者を縦置き配置とした場合に比較して基線長ｄ（前玉１６Ｌ、１６Ｒの光学的中心を通る入射光束１８Ｌ、１８Ｒの距離）の最小値を小さくすることができる。基線長ｄの最小値を十分小さくすることで前述のように近接時のステレオ撮影において、例えば撮影距離６０ｃｍに対する適切な基線長ｄ＝１５ｍｍを実現できる。
【選択図】図５

Description

本発明はデジタル立体カメラに関し、特に屈曲光学系と撮像素子とを組み合わせた撮像光学系をもつデジタル立体カメラに関する。

人間の左右の目に対応する２個のレンズで一つの被写体を撮影し、得られた左右一対の画像をそれぞれ左目と右目で独立に観察することによって立体画像が得られることは既に周知の通りであり、この原理を利用して立体視可能な画像を得る、いわゆるステレオカメラが提案されている。

通常ステレオカメラと呼ばれる立体カメラは、左眼で見るための画像と右眼で見るための画像とを撮影する２つの光学系を、それぞれ対物レンズ（撮影光の入射端）を立体カメラ本体の被写体方向に向け、人間の肉眼と同様に左右に並べて配置したものが一般的である。

また従来の立体カメラもまた上記と同様、前記２つの光学系を、人間の左右両眼の眼間距離（平均的成人サイズ）に対応する間隔でそれぞれの光軸を互いに平行になるよう左右に並べて配置した構成が一般的であり、２つの撮像用レンズを人間の左右の眼間距離に対応する間隔で配置した従来の立体カメラは前記２つの光学系の間隔が大きく、それがカメラの大型化につながるという問題をもっているため、これに対して２つの撮像用レンズの間隔を小さくし、カメラ全体を小型化する立体カメラが提案されている（特許文献１参照）。あるいは撮影光学系そのものを可動構造として、撮影距離に応じてレンズの間隔・角度を可変とした立体カメラが提案されている（特許文献２参照）。

さらに受光体としてフィルムに替えて撮像素子を用いた所謂デジタルカメラにおいてもステレオ撮影の可能な立体カメラが提案されている（特許文献３参照）。
特開２００６−２３５３１６号公報 特開平５−１９７０４５号公報 特開２００４−１２０５２７号公報

前述のような、２つの撮影光学系について光軸を平行に固定した構造では撮影光学系に用いられるレンズの鏡筒直径や駆動用モータ、基板などが制約となり、光軸同士を接近させるには限界がある。このため小さな被写体に接近して撮影を行う、所謂マクロ撮影をステレオで実現するには光軸間の距離が問題となる。

正しく立体感を得るための左右の光軸間の距離（基線長）は撮影距離の１／４０程度が適切であるとされているが、この場合は机上の小物など撮影距離６０ｃｍ程度のマクロ撮影においては基線長１５ｍｍとなり、通常の３５ｍｍカメラやコンパクトデジタルカメラを横に２台並べる方法では勿論、従来の光学系を２個並べる方法でも実現は困難となる。

ところで、昨今デジタルカメラにおいては本体の厚みを抑えるため屈曲光学系を用いて光軸を折り曲げ、対物レンズから撮像素子に至るまでを１個の細長い光学ブロックとする構造が用いられており、カメラ本体の焦点方向サイズの縮小のために有効であることは周知である。

しかし上記のような構造のステレオカメラを、屈曲光学系を用いて構成することは難しく、必然的にカメラボディ正面に屈曲光学系を２個並べてステレオカメラとする構造となる。その結果、フォーカス／ズームモータや回路基板など屈曲光学系の周囲に張り出す部品同士の干渉を避けるため光軸を接近させることは難しい。

本発明は上記問題を解決するためのものであり、マクロ撮影の可能なデジタル立体カメラを提供することを目的とする。

請求項１に記載のデジタル立体カメラは、撮影用のレンズ群を備えた柱状のレンズブロックと、前記レンズブロックに設けられ前記レンズ群に入射光を導く対物レンズと、を備え、カメラ筐体の幅方向中央側に前記対物レンズが位置するように、前記レンズブロックの長手方向に２つの前記レンズブロックを配置したことを特徴とする。

上記構成の発明では、いわゆる屈曲光学系を用いることで薄型デジタル立体カメラを実現する構成において、２個のレンズブロックを互いに対物レンズ側（撮影窓側）を近付けるように配置したことで、基線長の最小値を小さくすることができ、マクロ撮影の場合において短い撮影距離に応じた短い基線長で立体撮影が可能となる。

請求項２に記載のデジタル立体カメラは、前記レンズブロックは、柱形状の鏡筒長手方向一端の側面に設けられた対物レンズと、前記前玉からの入射光を長手方向他端側に反射するプリズムと、長手方向他端側に設けられ前記プリズム側に受光面を向けた撮像素子と、前記プリズムと前記撮像素子との間に設けられ、前記入射光を前記撮像素子上にフォーカシングおよびズーミングを行うレンズ群と、前記プリズムと前記撮像素子との間に設けられたシャッターと、前記レンズブロック側面に設けられ前記レンズ群を長手方向に移動させるモータと、を備え、前記カメラ筐体内に設けられた測距手段で被写体との撮影距離を測定し、２個の前記レンズブロックは前記カメラ筐体内に設けられた駆動手段により、前記撮影距離が短くなるに応じて前記対物レンズ同士の距離も短くなるように駆動されることを特徴とする。

上記構成の発明では、柱状の側面端部に対物レンズを備え、側面にモータが設けられたレンズブロックを２つ用いることで薄型デジタル立体カメラを実現する構成において、２個のレンズブロックを互いに対物レンズ側（撮影窓側）を近付けるように配置したことで、側面のモータの影響を受けずに基線長の最小値を小さくすることができ、マクロ撮影の場合においては２個のレンズブロックの対物レンズ間距離を短い撮影距離に応じて短くすることで、マクロ撮影時には短い基線長で立体撮影が可能となる。

本発明は上記の構成としたので、マクロ撮影の可能なデジタル立体カメラとすることができた。

＜外観＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１、２には、本発明の第１実施形態に係るデジタル立体カメラが示されている。

デジタル立体カメラ１０は大別してボディを形成するフレーム１１、フレーム１１の正面（被写体側面）に横長に設けられたスリット状の凹部１４、凹部１４に嵌め込まれ、ガイド６６に案内されて左右方向に移動可能に支持された左右一対の撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒ、デジタル立体カメラ１０全体の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源ＳＷ５０、押下することによりデジタル立体カメラ１０で撮影を行うレリーズボタン５２、被写体に対してストロボ露光を行うストロボ発光部５４、フレーム１１の正面を覆うカバー１３などから構成されている。

図２には、本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラの構成がブロック図で示されている。

電源ＳＷ５０が投入されるとデジタル立体カメラ１０が起動し、ＳＷ２の切り替えでカメラ撮影モードが選択されると撮影状態となる。レリーズボタン５２が押下されれば撮影光学系ユニット１２にて測距が行われ、通常のＡＦカメラと同様にフォーカシングが行われる一方、被写体までの距離データに応じて最適な基線長ｄの算出が行われる。

これに続き図２に示すようにＣＰＵに制御されたドライバ回路でフォーカシング、ズーミングと同様にモータ５６の駆動制御が行われ、基線長ｄが調整される。

左右一対の撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒはモータ５６に駆動されるギア５８にて左右方向に移動可能とされている。すなわち立体撮影においては、被写体までの距離に応じて基線長ｄを設定することが望ましいが、マクロ（近接）撮影では適切な基線長ｄが特に小さくなるため、撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒの間隔を撮影距離に応じてモータ５６にて調整可能としている。

フォーカシングと基線長ｄの設定が行われたのち、必要に応じてストロボ発光部５４が発光し撮影が行われる。このとき、撮影で得られるステレオ画像は左右一対の画像であり、左右ペアで扱われる必要がある。

すなわち、デジタル立体カメラ１０は左右一対の撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒによりそれぞれ左目用、右目用の画像を撮影して記録、保存するために独立した２系統の画像撮影、記録を行う。

このため図２に示すように撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒに設けられた撮像素子２４にて得られた画像信号は雑音除去、Ａ／Ｄ変換などの処理が行われたのち、最終的に記録メディア６０上に左目用画像６２Ｌ、右目用画像６２Ｒをペアとしたステレオ画像６４として記録される。同様に再生時にはステレオ画像６４として左目用画像６２Ｌ、右目用画像６２Ｒがペアで表示される。

上記の各ステップを経て被写体のステレオ撮影が行われ、ステレオ画像６４としてモニタ、あるいは専用のビュワーなどで再生されることにより立体画像を見ることができる。

＜撮影光学系＞
図３には本発明の第１実施形態に係るデジタル立体カメラの撮影光学系が示されている。図３（Ａ）は撮影光学系ユニット１２を真上から見た平面図、図３（Ｂ）は正面から見た正面図である。

図３（Ａ）に示すように、撮影光学系ユニット１２はいわゆる屈曲光学系を採用しており、入射光束１８は前玉１６を透過したのちミラー２０で反射され、デジタル立体カメラ１０の幅方向に折り曲げられる。これによりデジタル立体カメラ１０の奥行き（焦点方向サイズ）を小さくできるので薄型ボディを実現できる。

折り曲げられた入射光束１８はレンズ２２Ａ〜２２Ｅを透過し、撮像素子２４上に撮影画像として結像される。撮影者がレリーズボタン５２を押下することでシャッター２３が作動し、撮像素子２４上に画像露光が行われる。

図３（Ｂ）に示すように、撮影光学系ユニット１２にはフォーカシング用、ズーミング用、シャッター駆動用などのモータや駆動機構、撮像素子２４やモータなどをデジタル立体カメラ１０本体と接続する配線などの補器類２８が側面（図中上）に設けられている。これは撮影光学系ユニット１２の光学ブロック２６とは不可分の部材であり、光学ブロック２６と補器類２８とが一体となって撮影光学系ユニット１２のモジュールを形成している。

このため、撮影光学系ユニット１２を隣接させて２眼カメラとする際には光学ブロック２６のみならず補器類２８をも含めたモジュールとして撮影光学系ユニット１２を扱う必要がある。これによりデジタル立体カメラ１０全体において撮影光学系ユニット１２を配置する際の位置的な規制要素となる。

図４、５には本発明の第１実施形態に係るデジタル立体カメラの撮影光学系と入射光束が示されている。

被写体３０を撮影する際の、撮影光学系ユニット１２への入射光束１８Ｌ、１８Ｒを考えた場合、撮影距離Ｄによって最適な基線長ｄは自ずと決定される。前述のように撮影距離Ｄが６０ｃｍ程度の近接撮影であれば、最適な基線長ｄはその１／４０なので約１５ｍｍとなるが、図４のように前玉１６Ｌ、１６Ｒの光学的中心を通る入射光束１８Ｌ、１８Ｒの距離を基線長ｄとすれば、撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒの物理的サイズおよび構造が基線長ｄの最小値を規制する要因となる。

すなわち図５（Ａ）に示すように、撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒを縦置きにして左右に並べた場合、図３の補器類２８が光学ブロック２６の外側に付随しているため、光学ブロック２６のサイズに比較して基線長ｄの最小値は図のように大きくなる。

これは２個の撮影光学系ユニット１２を並列に並べれば必ず補器類２８が隣の光学ブロック２６との間に位置されるためで、干渉を避けるには光学ブロック２６同士を隣接させることはできない。

そこで本願発明では上記の事実を考慮し、図５（Ｂ）に示すように２個の撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒを互いに長手方向の前玉１６側端を接近させて横置き配置とした。

これにより各撮影光学系ユニット１２に設けられた補器類２８が撮影光学系ユニット１２Ｌ、１２Ｒの間に位置することがなくなり、光学ブロック２６Ｌ、２６Ｒ同士の最短距離近くまで両者を接近させることができるので、両者を縦置き配置とした場合に比較して基線長ｄ（前玉１６Ｌ、１６Ｒの光学的中心を通る入射光束１８Ｌ、１８Ｒの距離）の最小値を小さくすることができる。基線長ｄの最小値を十分小さくすることで前述のように近接時のステレオ撮影において、例えば撮影距離６０ｃｍに対する適切な基線長ｄ＝１５ｍｍを実現できる。

また本実施形態を採用したデジタル立体カメラ１０は、撮影光学系ユニット１２を長手方向横置きに配置したためカメラ全体の厚さに加えて全高も小さく抑えることができる。

さらに、撮影光学系ユニット１２は長さ方向両端部（左右端）に補器類２８を設ける必要がないため、凹部１４の左右端においてデジタル立体カメラ１０全体の幅に影響することなく基線長ｄの調整幅を十分設けることができる。

また、２眼式のステレオカメラでありながら前玉１６が本体前面中央に寄り集まった構成であるため、撮影者が両手でカメラを保持する際に前玉１６の前に指がかかり画像に写り込む、いわゆるケラレを防止することができる。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

例えば、撮影光学系ユニット１２の移動においてはデジタル立体カメラ１０側に設けられたモータ５６およびギア５８を用いるかわりに、撮影光学系ユニット１２側に移動用モータおよびギアを別途設け、デジタル立体カメラ１０側に設けられたラックギアと噛み合わせることで移動可能としてもよい。

あるいは、屈曲光学系を備えた撮影機器であればデジタルカメラに限定されずビデオカメラやＰＤＡ、携帯電話、携帯ゲーム機などに応用してもよい。

本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラの撮影光学系ユニットを示す断面図である。 本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラの撮影光学系ユニットと入射光束の関係を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るデジタル立体カメラと従来の立体カメラの撮影光学系ユニットの配置関係を示す正面図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１２ 撮影光学系ユニット
１４ 凹部
１６ 前玉（対物レンズ）
１８ 入射光束
２０ ミラー
２２ レンズ
２４ 撮像素子
２６ 光学ブロック
２８ 補器類
３０ 被写体
６６ ガイド

Claims (2)

1. 撮影用のレンズ群を備えた柱状のレンズブロックと、
   前記レンズブロックに設けられ前記レンズ群に入射光を導く対物レンズと、
   を備え、
   カメラ筐体の幅方向中央側に前記対物レンズが位置するように、前記レンズブロックの長手方向に２つの前記レンズブロックを配置したことを特徴とするデジタル立体カメラ。
2. 前記レンズブロックは、柱形状の鏡筒長手方向一端の側面に設けられた対物レンズと、
   前記前玉からの入射光を長手方向他端側に反射するプリズムと、
   長手方向他端側に設けられ前記プリズム側に受光面を向けた撮像素子と、
   前記プリズムと前記撮像素子との間に設けられ、前記入射光を前記撮像素子上にフォーカシングおよびズーミングを行うレンズ群と、
   前記プリズムと前記撮像素子との間に設けられたシャッターと、
   前記レンズブロック側面に設けられ前記レンズ群を長手方向に移動させるモータと、
   を備え、
   前記カメラ筐体内に設けられた測距手段で被写体との撮影距離を測定し、
   ２個の前記レンズブロックは前記カメラ筐体内に設けられた駆動手段により、前記撮影距離が短くなるに応じて前記対物レンズ同士の距離も短くなるように駆動されることを特徴とするデジタル立体カメラ。

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