JP2011257541A

JP2011257541A - 立体カメラ用レンズシステム

Info

Publication number: JP2011257541A
Application number: JP2010131194A
Authority: JP
Inventors: Yuji Matsuura; 有志松浦
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-22
Also published as: EP2395747A3; US20110299163A1; EP2395747A2

Abstract

【課題】立体カメラに像振れ補正装置を使用する場合において、像振れ補正装置における防振光学系を使用してレンズ装置（撮影光学系）の光軸調整を行うことにより、簡易に光軸調整を行えるようにし、違和感のない立体映像を取得できるようにした立体カメラ用レンズシステムを提供する。
【解決手段】立体カメラに使用される左右のレンズ装置には、各々、振動による像振れを防止するための防振レンズ群４０が撮影光学系に配置されている。防振制御に関する操作部５０には、防振制御の停止時において、防振レンズ群４０が固持される基準位置を手動操作で調整する移動指示手段５４Ａが設けられており、これによって防振レンズ群４０の基準位置を調整することによって光軸のずれによる立体映像の違和感を軽減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は立体カメラ用レンズシステムに係り、特に立体画像（立体映像）を撮影する立体カメラに取り付けられ、立体カメラの複数の撮像手段の撮像面に視差を有する被写体の像を結像する複数の撮影光学系を備えた立体カメラ用レンズシステムに関する。

例えば左右２台のテレビカメラを平行に配置して右目用（右側）と左目用（左側）の視差画像を撮影することによって両眼立体視のための立体画像（立体映像）を撮影する立体カメラが知られている。

立体カメラでは、違和感のない立体画像を撮影するために、左右のカメラの撮影光学系として同一仕様のレンズ装置が使用される。また、レンズ装置における制御についてもズーム（焦点距離）やフォーカス（焦点位置）等の撮影条件を常に左右で一致させる必要があるため、例えば一方を主、他方を従として主側のレンズ装置の撮影条件を変更するとそれに連動して従側のレンズ装置の撮影条件が変更されるようになっている。

ところで、上記のような立体カメラにおけるレンズ装置は、レンズ装置やカメラ本体の部品や組立時における制作誤差や加工誤差、あるいは、レンズ装置をカメラ本体に取り付ける際の位置や角度等のバラツキのために、左右２つのレンズ装置（撮影光学系）の光軸が、予定している光軸からずれてしまう場合がある。光軸がずれると左右の視差画像における同一被写体の位置関係が適切ではなく、立体画像として違和感が生じてしまうという問題がある。

そこで、特許文献１では、カメラ本体とレンズ装置（鏡胴）との装着部分（マウント部分）に連結部材を介在させ、その連結部材における左右各々のレンズ装置の支持位置をネジのねじ込み位置で上下左右に調整することによって光学的中心の調整（光軸調整）を行えるようにしたものが提案されている。

また、近年では、レンズ装置でのズームの高倍率化に伴い、像振れを補正する像振れ補正装置（防振装置）がレンズ装置に組み込まれることが多くなっている。像振れ補正装置は、例えば、レンズ装置の光学系に像振れ補正用の防振レンズを光軸と直交する方向に移動可能に配置し、カメラ（カメラの撮影光学系）に振動が加わると、防振レンズをモータで駆動してその振動による像振れを打ち消すようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、光軸に直交する方向で移動する防振レンズを使用する方法以外にも像振れを補正する方法が知られており、光学的な像振れ補正は、光学系により結像される像の結像位置を光学的に撮像面内で上下左右に変位させる像変位手段を備えており、その像変位手段による像の変位量を、像振れを打ち消すように制御することによって像振れ補正が行われている。尚、付属装置としてレンズ装置に外付けして使用されるアダプタ式の像振れ補正装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。

更に、立体カメラにおいても像振れ補正装置を備えたレンズ装置（防振機能付きレンズ装置）を使用し、各レンズ装置間での防振特性の差を抑えるようにして立体映像においても違和感のない像振れ補正を行えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００７−５２０６０号公報特開２００３−１０７５５４号公報特開平６−１８９１８１号公報特開２００７−３３６２４号公報

ところで、立体カメラにおけるレンズ装置（撮影光学系）の光軸調整に関して、特許文献１のような連結部材を使用する場合には、システムの構成部材が増えるという欠点や、カメラ本体へのレンズ装置の装着に手間を要するという問題がある。

一方、現在では、像振れ補正装置の使用が普及されつつあり、立体カメラにおいても像振れ補正装置が使用される機会が増えると考えられる。この場合に、像振れ補正装置はレンズ装置の光軸を動かす作用に相当しており、これを利用すれば、光軸調整に利用できる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、立体カメラに像振れ補正装置を使用する場合において、簡易にレンズ装置（撮影光学系）の光軸調整を行えるようにした立体カメラ用レンズシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る立体カメラ用レンズシステムは、立体映像を撮影するための立体カメラの複数の撮像手段の撮像面の各々に被写体の像を結像する複数の撮影光学系と、前記撮影光学系に配置される防振光学系であって、該防振光学系の前記撮影光学系内での状態の変化によって、前記撮影光学系により結像される像の結像位置を前記撮像面の面内で変化させる防振光学系と、前記防振光学系を駆動して前記防振光学系の状態を変化させる駆動手段と、前記撮影光学系の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動に基づいて、前記駆動手段により前記防振光学系の状態を変化させて前記撮像面に対して前記光学系により結像される像の結像位置を変化させることにより、前記振動による像振れを打ち消す防振制御を行う防振制御手段と、前記複数の撮影光学系の各々に配置された防振光学系の駆動に関する指示を入力する入力手段と、前記防振制御手段における防振制御の停止時において、前記入力手段により入力された指示に従って前記駆動手段により前記撮影光学系の光軸調整のための前記防振光学系の駆動を行う光軸調整用制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、立体カメラの撮影光学系に像振れ補正のための防振光学系が配置されている場合において、防振制御の停止時における防振光学系の状態を調整することによって撮像面内における結像位置を調整することができるため、像振れ補正装置を利用して撮影光学系の光軸調整を簡易に行うことができる。

請求項２に係る立体カメラ用レンズシステムは、請求項１に係る発明において、前記防振光学系は、前記撮影光学系の光軸に対して直交方向に変位可能に配置された防振レンズであり、前記駆動手段により変化させる前記防振光学系の状態として前記防振レンズの位置を変化させることによって前記撮影光学系により結像される像の結像位置を前記撮像面の面内で変化させることを特徴としている。

本発明は、像振れ補正装置の形態を限定したものであり、光軸に対して直交方向に防振レンズを移動させることによって像振れを防止する像振れ補正装置を適用した態様を示す。

請求項３に係る立体カメラ用レンズシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記防振制御の停止時における前記防振光学系の状態は、前記防振制御の実行時において前記防振光学系の状態を変化させる際の基準状態を示すことを特徴としている。

防振制御の停止時において調整した防振光学系の状態は、防振制御の実行時における基準状態としても適用されることを示すものであり、防振制御の実行時における基準状態は、防振制御の開始時における初期状態や無振動時において静止させておく状態等として使用される。

本発明によれば、立体カメラに像振れ補正装置を使用する場合において、像振れ補正装置を利用して簡易にレンズ装置（撮影光学系）の光軸調整を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る立体カメラ用レンズシステムが搭載された立体カメラを示す外観図本発明が適用された立体カメラ用レンズシステムの振動検出部及び防振部の要部構成を示すブロック図

以下、添付図面に従って本発明に係る立体カメラ用レンズシステムの好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る立体カメラ用レンズシステムが搭載された立体カメラを示す外観図である。図１（ａ）は側面図であり、図１（ｂ）は上面平面図である。同図に示すように、本実施形態の立体カメラ用レンズシステム１０は、同一仕様の２台のレンズ装置１２Ａ及び１２Ｂを含んでいる。これらのレンズ装置１２Ａ及び１２Ｂは、立体映像（視差画像）を撮影するための立体カメラ（立体テレビカメラ）のカメラ本体１４Ａ、１４Ｂに並列にマウントにより装着される。例えば、レンズ装置１２Ａは右目の映像の撮影用として、レンズ装置１２Ｂは左目の映像の撮影用として使用される。以下の説明では、レンズ装置１２Ａ及び１２Ｂをそれぞれ右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂと記載する。

カメラ本体１４Ａ、１４Ｂは、各々、右レンズ１２Ａ、左レンズ１２Ｂの撮影光学系により結像された被写体の像を光電変換する撮像手段を備えており、図１（ａ）に示すように雲台１６に取り付けられたプレート１８上に載置される。雲台１６には、振動検出部２０が１つだけ設けられている。上述のように、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂは、カメラ本体１４Ａ、１４Ｂに取り付けられており、カメラ本体１４Ａ、１４Ｂは、プレート１８上に載置されている。このため、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂは、パンやチルトの動作を一体的に行うとともに、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂに加えられる振動は略同じになり、１つの振動検出部２０によって検出される。

図２は、本発明が適用された立体カメラ用レンズシステム１０の振動検出部及び防振部の要部構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の立体カメラ用レンズシステム１０では、防振部１３Ａ、１３Ｂが右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂにそれぞれ設けられているのに対し、振動検出部２０は１つだけ設けられている。

振動検出部２０は、立体カメラ用レンズシステム１０に加えられた振動を検出する振動センサを備えており、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂにおいて共通である。なお、本実施形態において、振動センサは、例えば、各レンズ装置１２Ａ及び１２Ｂから等距離の位置や、カメラ本体１４が載置された際のプレート１８の重心位置、雲台１６のパン軸上の位置等に配置される。

振動センサは、左右方向及び上下方向の角速度を検出する角速度センサ（それぞれ２２Ｈ及び２２Ｖ）であり、この角速度センサ２２Ｈ及び２２Ｖにより検出された角速度に応じた電圧の電気信号（角速度信号）Ｓ１を出力する。角速度センサ２２Ｈ及び２２Ｖから出力された角速度信号Ｓ１は、それぞれアンプ２４Ｈ及び２４Ｖに入力されて増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６Ｈ及び２６Ｖによってデジタル信号Ｓ２に変換されて、シリアルコミュニケーションインタフェース２８（ＳＣＩ：S e r i a l C o m m u n i c a t i o n I n t e r f a c e）に入力される。そして、このデジタル信号Ｓ２は、ＳＣＩ３０を介して右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂに搭載された防振部１３Ａ、１３Ｂに入力される。なお、角速度センサ２２Ｈ及び２２Ｖの代わりに速度センサ、加速度センサ等の振動に対応した信号を出力する任意の振動センサを使用することもできる。

同図に示すように、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの防振部１３Ａ、１３Ｂは、ＣＰＵ３２、Ｄ／Ａ変換器３４、アンプ３６、防振レンズ駆動用モータ３８、防振レンズ群４０及びポテンショメータ４２を含んでいる。同図では、右レンズ１２Ａと左レンズ１２Ｂの防振部１３Ａ、１３Ｂにおいて、同一の構成要素には同一の符号を付している。

防振レンズ群４０は、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂにおいて、フォーカスレンズ（群）、ズームレンズ（群）、アイリスなどから構成される被写体の像を結像するための撮影光学系に配置されており、撮影光学系の光軸に対して直交する方向に移動可能に支持されている。

ＣＰＵ３２は、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの撮影光学系を制御する制御部である。ＣＰＵ３２は、上記角速度センサ２２Ｈ及び２２Ｖからのデジタル信号Ｓ２を取得することにより、立体カメラ用レンズシステム１０及びカメラ本体１４Ａ、１４Ｂに加えられた振動の角速度を取得する。そして、この角速度に基づいて、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの各々の撮影光学系に配置された防振レンズ群４０の像振れを補正（防止）するための位置（以下、像振れ補正位置と記載する）を求め、この像振れ補正位置への防振レンズ群４０の左右方向及び上下方向への移動を指令する位置指令信号Ｓ３Ｈ及びＳ３ＶをＤ／Ａ変換器３４を介して、それぞれＨアンプ３６Ｈ及びＶアンプ３６Ｖに出力する。

ポテンショメータ４２Ｈ及び４２Ｖは、それぞれ左右方向及び上下方向における防振レンズ群４０の位置を検出して、この防振レンズ群４０の左右方向及び上下方向の位置を表す位置検出信号（それぞれＳ４Ｈ及びＳ４Ｖ）をそれぞれＨアンプ３６Ｈ及びＶアンプ３６Ｖに出力する。

Ｈアンプ３６Ｈ及びＶアンプ３６Ｖは、上記位置指令信号Ｓ３Ｈ及びＳ３Ｖ、位置検出信号Ｓ４Ｈ及びＳ４Ｖに基づいて電圧を、それぞれ防振レンズ駆動用モータ３８Ｈ及び３８Ｖに供給する。これにより、防振レンズ駆動用モータ３８Ｈ及び３８Ｖが駆動されて、防振レンズ群４０が撮影光学系の光軸に垂直な方向に変位し、振動による像振れを補正する像振れ補正位置に移動するようになっている。

ところで、各防振部１３Ａ、１３ＢのＣＰＵ３２には、操作部５０からの指示信号が入力されるようになっている。操作部５０は、例えば、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの両方にケーブル等で接続されており、防振部１３Ａ、１３Ｂに関する操作部材を備えている。尚、操作部５０は、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂのフォーカス、ズーム等の基本的なレンズ操作に関する操作部材を備えたコントローラに組み込まれているものであってもよいし、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの各々に対して個別に設けられるものであってもよく、どのような形態であってもよい。

操作部５０は、防振部１３Ａ、１３Ｂにおける防振制御の実行又は停止を指示する防振オン／オフ指示手段（例えばオン／オフスイッチ）５２と、防振レンズ群４０の基準位置を調整するための移動指示手段５４Ａ、５４Ｂとを備えている。

移動指示手段５４Ａ、５４Ｂは、防振制御が停止している際に防振レンズ群４０が固持される基準位置を調整するための手段であり、各々の防振部１３Ａ、１３Ｂに対して移動指示手段５４Ａ、５４Ｂが別々に設けられ、各防振部１３Ａ、１３Ｂの防振レンズ群４０の上下方向への移動と左右方向への移動を操作者が指示することができるようになっている。例えば、移動指示手段５４Ａは、防振部１３Ａの防振レンズ群４０の上下方向の移動位置を指定するツマミと、左右方向の移動位置を指定するツマミとを備え、操作者は、それらのツマミを使用して、防振レンズ群４０を所望の位置に移動させることを指示入力することができるようになっている。

各防振部１３Ａ、１３ＢのＣＰＵ３２は、操作部５０から送信される指示信号を例えばＳＣＩ３０を通じて取得し、取得した指示信号に従って制御を実行する。

即ち、ＣＰＵ３２は、操作部５０の防振オン／オフ指示手段５２に基づいて防振制御の実行を指示する指示信号を操作部５０から取得すると、上記のように振動検出部２０からの振れ信号（角速度センサ２２Ｈ及び２２Ｖからの角速度信号）に基づいて防振レンズ群４０を制御し、像振れを防止するための防振制御を実行する。

一方、防振オン／オフ指示手段５２に基づいて防振制御の停止を指示する指示信号を操作部５０から取得すると、防振レンズ群４０を所定の基準位置に停止させた状態に設定する。

また、ＣＰＵ３２は、防振制御を停止している際に、操作部５０の移動指示手段５４Ａ、５４Ｂに基づいて防振レンズ群４０の上下方向又は左右方向への移動を指示する指示信号を操作部５０から取得すると、その指示に従って防振レンズ群４０を上下方向又は左右方向に移動させる。そして、停止した位置を基準位置として設定する。

防振レンズ群４０の基準位置は、通常、防振レンズ群４０の中心（光軸）が、撮影光学系全体（防振レンズ群４０を除く他の光学系）の光軸と一致する位置であって、その撮影光学系により結像される像の位置が防振レンズ群４０により変位しない位置に設定されている。

一方、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂをカメラ本体１４Ａ、１４Ｂに装着する際などに各々の撮影光学系の光軸が予定している光軸からずれてしまう場合があり、そのとき、カメラ本体１４Ａ、１４Ｂの各撮像素子により撮像される画像内における同一被写体の位置関係が適切ではなく立体画像として違和感が生じてしまう問題がある。

そこで、上記のように操作部５０の移動指示手段５４Ａ、５４Ｂを使用して防振レンズ群４０の基準位置を調整して、意図的に像の結像位置を撮像面内で変位させることによって、カメラ本体１４Ａ、１４Ｂの各撮像素子により撮像される画像内における同一被写体の位置関係が適切となるように撮影光学系の光軸調整を行うことができるようになっている。

例えば、撮影本番前などにおいて所定の被写体を撮影し、カメラ本体１４Ａ、１４Ｂの各撮像素子により撮像される映像を確認する。このとき、撮影した被写体が立体画像として適切に観察できるように防振レンズ群４０の位置を移動指示手段５４Ａ、５４Ｂにより調整すればよい。尚、本実施の形態のように右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの２つの撮影光学系の光軸調整の場合には、右レンズ１２Ａ及び左レンズ１２Ｂの両方ではなく、いずれか一方の防振レンズ群４０の基準位置のみを調整可能としてもよい。

また、防振レンズ群４０の基準位置の調整は、防振制御を停止している場合の光軸調整として有効なだけでなく、その調整位置を、防振制御を実行する場合における防振レンズ群４０の基準位置とすることによって防振制御の実行時においても光軸のずれによる立体画像の違和感を低減することができる。即ち、防振制御の実行時においては、防振制御の開始時や振動が生じていない場合の防振レンズ群４０の位置は所定の基準位置に設定される。また、この基準位置は、例えば正弦波振動が生じたときの像振れを防止する際において防振レンズ群４０の動作中心（平均的位置）となる位置であり、防振制御の態様によっては、任意の振動に対して像振れを防止するように防振レンズ群４０を動作させている際に、その防振動作と共に、防振レンズ群４０の動作中心を基準位置に徐々に移行させるようなことも行われている。上記実施の形態において、防振制御の停止時に調整した防振レンズ群４０の基準位置は、その防振制御の実行時における基準位置とすることによって、防止制御の実行時においても違和感のない立体映像が取得されるようになる。

以上、上記実施の形態では、撮影光学系の光軸に垂直な方向に変位する防振レンズ群４０によって像振れを防止する場合について説明したが、本発明は他の方式の像振れ補正装置が搭載されたレンズ装置を使用する場合においても適用でき、撮影光学系に配置される防振光学系の状態を変化させることにより、撮影光学系により結像される像の結像位置を撮像面内で変位させるものであり、その結像位置の変位によって、振動による像振れを打ち消すように防振光学系の状態を変化させるものであれば本発明を適用できる。

また、上記実施の形態では、２つの撮影光学系を有する立体カメラについて説明したが、本発明は、２つ以上の撮影光学系（及び撮像手段）を有する立体カメラにおいても適用できる。

また、上記実施の形態では、撮影光学系に配置される防振レンズ群４０と共に像振れ補正装置が各レンズ装置に組み込まれている態様について説明したが、レンズ装置とカメラ本体との間（レンズ装置の後端）に装着されるアダプタ式の像振れ補正装置も知られており、そのような像振れ補正装置においても上記実施の形態と同様に防振レンズ群の基準位置を手動操作による指示によって所望の位置に移動させることを可能にすれば、アダプタ式の像振れ補正装置も上記の光軸調整に利用することができる。

１０…立体カメラ用レンズシステム、１２Ａ、１２Ｂ…レンズ装置、１３Ａ、１３Ｂ…防振部、１４…カメラ本体、１６…雲台、１８…プレート、２０… 振動検出部、２２Ｈ、２２Ｖ…角速度センサ、２４Ｈ、２４Ｖ…アンプ、２６Ｈ、２６Ｖ…Ａ／Ｄ変換器、２８、３０…シリアルコミュニケーションインタフェース（ＳＣＩ）、３２…ＣＰＵ、３４…Ｄ／Ａ変換器、３６Ｈ、３６Ｖ…アンプ、３８Ｈ、３８Ｖ …防振レンズ駆動用モータ、４０…防振レンズ群、４２Ｈ、４２Ｖ…ポテンショメータ、５０…操作部、５２…防振オン／オフ指示手段、５４…移動指示手段

Claims

立体映像を撮影するための立体カメラの複数の撮像手段の撮像面の各々に被写体の像を結像する複数の撮影光学系と、
前記撮影光学系に配置される防振光学系であって、該防振光学系の前記撮影光学系内での状態の変化によって、前記撮影光学系により結像される像の結像位置を前記撮像面の面内で変化させる防振光学系と、
前記防振光学系を駆動して前記防振光学系の状態を変化させる駆動手段と、
前記撮影光学系の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動に基づいて、前記駆動手段により前記防振光学系の状態を変化させて前記撮像面に対して前記光学系により結像される像の結像位置を変化させることにより、前記振動による像振れを打ち消す防振制御を行う防振制御手段と、
前記複数の撮影光学系の各々に配置された防振光学系の駆動に関する指示を入力する入力手段と、
前記防振制御手段における防振制御の停止時において、前記入力手段により入力された指示に従って前記駆動手段により前記撮影光学系の光軸調整のための前記防振光学系の駆動を行う光軸調整用制御手段と、
を備えたことを特徴とする立体カメラ用レンズシステム。
前記防振光学系は、前記撮影光学系の光軸に対して直交方向に変位可能に配置された防振レンズであり、前記駆動手段により変化させる前記防振光学系の状態として前記防振レンズの位置を変化させることによって前記撮影光学系により結像される像の結像位置を前記撮像面の面内で変化させることを特徴とする請求項１の立体カメラ用レンズシステム。
前記防振制御の停止時における前記防振光学系の状態は、前記防振制御の実行時において前記防振光学系の状態を変化させる際の基準状態を示すことを特徴とする請求項１又は２の立体カメラ用レンズシステム。