JP2012042912A - 立体画像撮像装置および立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの撮像部で得られる画像の画角や画像中心にずれが生じるのを抑制可能な立体画像撮像装置および立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法を提供する。
【解決手段】立体画像撮像装置１００は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０と、変倍レンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群と、レンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子と、変倍レンズの位置に対する前記フォーカスレンズ位置の関係を示すトラッキングカーブに沿って、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０における変倍レンズおよびフォーカスレンズを駆動するコントローラ１４０とを備え、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動範囲を制限する。
【選択図】図１

Description

技術分野は２つの撮像部を用いて立体画像を撮像する立体画像撮像装置に関する。

２つの撮像部を用いて左目の画像と右目の画像を独立に同期撮影して立体的な画像を得る立体画像（３Ｄ画像）の撮像装置に注目が集まっている。立体画像の表示デバイスや視聴方式としては様々なものが提案されているが、これらはいずれも左右の視差から立体感を体感させるものである。

このような立体画像撮像装置においては、２つの撮像部の光軸のズレ等に起因する画像のズレを抑制することが重要である。この光軸のズレを補正する方法として、例えば、２つの撮像部によって撮像された２つの画像から光軸のズレ量を検出して、このズレ量に基づいて、撮像素子によって撮像された２つの画像の切り出しエリアを調整して光軸のズレを補正する方法がある。

２つの撮像部による画像のズレは、特にズーム動作時に顕著になる。ズーム動作時の画像のズレに対応する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。具体的には、特許文献１に記載の技術では、２つの撮影レンズにおける焦点距離に対する光軸のズレ量を予め記憶しておき、焦点距離（ズームレンズの位置）に応じて画像の読み出しエリアを調整し、これにより、ズームレンズの移動に伴って生じる光軸のズレを補正する。

特開平０８−３１７４２４号公報

２つの撮像部を有する立体画像撮像装置においては、上記従来技術に記載の問題以外にも、例えば、２つの撮像部を構成するレンズの移動量に左右の撮像部で差が生じ、２つの撮像部において得られる画像の画角や画像中心にずれが生じるという問題がある。

上記のような問題に鑑み、２つの撮像部を有する立体画像撮像装置において、２つの撮像部で得られる画像の画角や画像中心にずれが生じるのを抑制可能な立体画像撮像装置および立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法を提供することを目的とする。

第１の態様において、第１の撮像部および第２の撮像部で左右の画像を撮像して立体画像を生成する立体画像撮像装置が提供される。この立体画像撮像装置では、第１の撮像部および第２の撮像部はそれぞれ、変倍レンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群と、レンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子と、を含み、変倍レンズの位置に対するフォーカスレンズの位置の関係を示すトラッキングカーブに沿って、第１の撮像部および第２の撮像部における変倍レンズおよびフォーカスレンズを駆動する駆動制御部を備え、駆動制御部は、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動範囲を制限する。

第２の態様において、変倍レンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群とレンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子とを含む第１の撮像部および第２の撮像部により左右の画像を撮像して立体画像を生成する立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法が提供される。この立体画像撮像方法は、変倍レンズとフォーカスレンズの位置関係を示すトラッキングカーブに沿って、第１の撮像部および第２の撮像部における変倍レンズおよびフォーカスレンズを駆動するステップと、当該トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動を制限するステップと、を含む。

第１、第２の態様によって、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動範囲が制限される。ここで、上記の両方の範囲を使用すると、広角側または望遠側から変曲点を超えるときにフォーカスレンズの移動方向が反転するため、駆動制御が複雑になり、第１の撮像部と第２の撮像部のフォーカスレンズの位置ズレが生じやすくなる。しかし、本態様では、上述のように、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動範囲を、いずれか一方の範囲に制限する。これにより、両方の範囲を使用する場合よりも、変倍レンズの位置を変化させたときのフォーカスレンズの位置ズレを少なくできる。よって、左右の画像の画角のバラツキを抑制することができる。また、撮像部の光軸のズレに起因する画像中心のズレを抑制することができる。

実施の形態１における立体画像撮像装置の構成を示すブロック図 実施の形態１における立体画像撮像装置の撮像部の構成を示すブロック図 実施の形態１における立体画像撮像装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１における立体画像撮像装置のトラッキングカーブを示す図 実施の形態１における立体画像撮像装置のトラッキングカーブを算出する模式図 実施の形態１における立体画像撮像装置のレンズ群の動作を示す模式図 実施の形態１における立体画像撮像装置の他のトラッキングカーブを示す図 実施の形態２における立体画像撮像装置のトラッキングカーブを示す図

以下、実施の形態にかかる立体画像撮像装置を、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
１．立体画像撮像装置の構成
図１は、実施の形態１にかかる立体画像撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、立体画像撮像装置１００は、第１の撮像部１１０と、第２の撮像部１２０と、画像処理部１３０と、コントローラ１４０と、記録媒体制御部１５０と、操作部１７０を含む。記録媒体制御部１５０には、メモリカード１６０が接続可能である。

第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０は、所定の間隔をおいて配置される。所定の間隔は、平均的な成人の両目の間隔であるおよそ６５ｍｍが設定されることが多いが、この間隔に限るものではない。第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で撮像された左右の画像は、画像処理部１３０で各種の画像処理がなされる。画像処理後の画像データは、記録媒体制御部１５０を介して、メモリカード１６０に記録される。なお、撮像される画像は、静止画または動画のいずれであっても良い。

第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０は同一の構成を有する。図２に第１の撮像部１１０の構成の詳細を示す。第１の撮像部１１０は、対物レンズ２１０、変倍レンズ２２０、絞り２３０、手振れ補正ユニット２４０、フォーカスレンズ２５０、撮像素子２６０、駆動部２７０および保持メモリ２８０を含む。

対物レンズ２１０は、被写体に最も近い側に配置されたレンズである。変倍レンズ２２０は、光軸に沿って移動することにより、被写体像を拡大又は縮小可能である。変倍レンズ２２０は複数枚のレンズで構成しても良い。絞り２３０は、使用者の設定に応じて、または自動で、開口部の大きさを調整し、透過する光の量を調整する。絞り２３０は、ＮＤフィルタ等を含む。手振れ補正ユニット２４０は、内部に、光軸に垂直な面内で移動可能な補正レンズを有する。手振れ補正ユニット２４０は、立体画像撮像装置１００のぶれを相殺する方向に補正レンズを駆動することにより、被写体像のぶれを低減する。フォーカスレンズ２５０は、光軸に沿って移動することにより、被写体像のピントを調整する。フォーカスレンズ２５０は複数枚のレンズで構成しても良い。撮像素子２６０は、レンズ群によって形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像素子２６０は、ＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーである。撮像素子２６０は、単板式であってもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂの信号毎に撮像素子を設けた３板式であってもよい。駆動部２７０は、変倍レンズ２２０、絞り２３０、手振れ補正ユニット２４０、フォーカスレンズ２５０および撮像素子２６０を駆動または制御する。保持メモリ２８０は、電源オフ時にも駆動部２７０が保持すべきデータを格納する。保持メモリ２８０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで実現できる。

画像処理部１３０は、ＡＤ変換、画像に対する前処理および圧縮処理を行う。画像前処理は、ＡＤ変換された画像データに対するガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種画像処理を含む。画像圧縮処理では、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などを行うことにより、画像データを圧縮する。画像圧縮処理では、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮方式により画像データを圧縮する。なお、圧縮方式は、ＭＰＥＧ−２やＨ．２６４の形式に限定されない。画像処理部１３０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。

なお、本実施の形態では、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で撮像された左右の画像を、一つの画像処理部１３０で処理する構成について説明するが、画像処理部１３０を２つ設け、第１の撮像部１１０で撮像された画像と第２の撮像部１２０で撮像された画像を、それぞれ別の画像処理部で処理する構成であっても良い。

コントローラ１４０は、立体画像撮像装置１００全体を制御する。コントローラ１４０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラ１４０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることにより実現してもよい。コントローラ１４０は、マイクロコンピュータで実現できる。

記録媒体制御部１５０は、メモリカード１６０を着脱可能である。記録媒体制御部１５０は、機械的及び電気的にメモリカード１６０と接続可能である。メモリカード１６０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。

なお、本実施の形態では、メモリカード１６０を記録媒体制御部１５０に着脱可能な構成について説明するが、メモリカード１６０が立体画像撮像装置１００に内蔵される構成であっても良い。また、本実施の形態において、記録媒体としてメモリカード１６０を用いる形態について説明するが、記録媒体は、メモリカードに限らず、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等としても良い。

なお、本実施の形態において、第１の撮像部１１０で撮像された画像と、第２の撮像部１２０で撮像された画像を、単一のメモリカード１６０に記録する構成について説明するが、メモリカード１６０を２枚接続可能とし、第１の撮像部１１０で撮像された画像と、第２の撮像部１２０で撮像された画像を、それぞれ異なるメモリカードに記録する構成としても良い。

操作部１７０は、各種の操作手段を総称したものであり、立体画像撮像装置１００の電源オンやオフを行う電源ボタンや、ズーム操作を行うズームレバー等を含む。操作部１７０は、使用者の指示を受け付け、その指示をコントローラ１４０に伝える。

２．立体画像撮像装置の動作
立体画像撮像装置１００の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。

使用者により操作部１７０を介して電源オン操作が行われると、立体画像撮像装置１００は起動する（Ｓ３０１）。起動時、コントローラ１４０は、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０のそれぞれの駆動部２７０に対して、直前の電源オフ時に保持メモリ２８０に記憶されたズーム位置とフォーカス位置に変倍レンズ２２０及びフォーカスレンズ２５０を移動させるための、制御信号を出力する（Ｓ３０２）。ここで、ズーム位置は、変倍レンズ２２０の光軸上での位置であり、あらかじめ決められたオフセット位置からの相対距離で表す。フォーカス位置は、フォーカスレンズ２５０の光軸上での位置であり、あらかじめ決められたオフセット位置からの相対距離で表す。

第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０におけるそれぞれの駆動部２７０は、上記制御信号を受信すると、保持メモリ２８０から、直前の電源オフ時に保持メモリ２８０に記憶されたズーム位置とフォーカス位置を読み出す。ズーム位置とフォーカス位置を読み出すと、駆動部２７０は、読み出したズーム位置に基づいて変倍レンズ２２０を駆動し、直前の電源オフ時のズーム位置に移動させる。また、駆動部２７０は、読み出したフォーカス位置に基づいてフォーカスレンズ２５０を駆動し、直前の電源オフ時のフォーカス位置に移動させる（Ｓ３０３）。

第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０における保持メモリ２８０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０のズーム動作時に用いるトラッキングカーブをそれぞれ保持する。トラッキングカーブは、特定の物点距離における、変倍レンズ２２０の光軸方向の位置（ズーム位置）に対するフォーカスレンズ２５０の光軸方向の位置（フォーカス位置）の関係を示すものである。保持メモリ２８０は、設計値に対して特性誤差のない状態での理想的なトラッキングカーブを保持する。理想的なトラッキングカーブは、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０等のレンズ特性から求められる。トラッキングカーブに沿って、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０を移動させることで、ズーム時に被写体への合焦状態を維持することができる。図４は、第１の撮像部１１０におけるトラッキングカーブの一例を示す。なお、第２の撮像部１２０は、第１の撮像部１１０と構成が同じであり、個体差を考慮しなければ、同一のトラッキンングカーブを有する。

トラッキングカーブは、変曲点を有する曲線で表される。トラッキングカーブは、物点距離に応じて異なる。物点距離とは、立体画像撮像装置１００から、立体画像撮像装置１００が合焦している物点までの距離である。本実施の形態では、図４に示すように、５種類の物点距離に対応させて５本のトラッキングカーブが設定されている。図４において、曲線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、物点距離がＬ１、Ｌ２およびＬ３時のトラッキングカーブを示す（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。曲線ｉｎｆは、物点距離が無限大時のトラッキングカーブを示す。曲線ＯｖｅｒＩｎｆは、無限大を超える仮想的な物点距離におけるトラッキングカーブを示す。

さらに、保持メモリ２８０は、図４に示す理想的なトラッキングカーブからの、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０等のレンズ特性等の個体差（設計値に対する特性誤差）に起因して生じるズレを補正するための複数の補正パラメータを有する。補正パラメータは、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０のそれぞれについて設定されている。駆動部２７０は、コントローラ１４０から、変倍レンズ２２０とフォーカスレンズ２５０の理想的なトラッキングカーブに沿った移動を指示する制御信号を受信すると、保持メモリ２８０上の補正パラメータを参照する。そして、この補正パラメータに基づいて、駆動部２７０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０のそれぞれについて個体差を補正するための移動量を求め、その移動量とトラッキングカーブを用いて変倍レンズ２２０とフォーカスレンズ２５０をそれぞれ駆動する。

なお、本実施の形態では、保持メモリ２８０に５本のトラッキングカーブＬ１、Ｌ２、Ｌ３、ｉｎｆ、およびＯｖｅｒＩｎｆを保持する形態について説明するが、トラッキングカーブの数は５本に限らず、それより多くても少なくても良い。

図３に戻り、駆動部２７０は、現在のズーム位置およびフォーカス位置を基に、ズーム操作時に用いるトラッキングカーブを選択する（Ｓ３０４）。現在のズーム位置およびフォーカス位置が、トラッキングカーブＬ１、Ｌ２、Ｌ３またはｉｎｆのいずれかの曲線上にプロットされる場合、駆動部２７０は、そのプロットされる曲線を、トラッキングカーブとして用いる。現在のズーム位置およびフォーカス位置が、トラッキングカーブＬ１、Ｌ２、Ｌ３およびｉｎｆのいずれの曲線上にもプロットされない場合、駆動部２７０は、トラッキングカーブＬ１、Ｌ２、Ｌ３、ＩｎｆおよびＯｖｅｒＩｎｆを用いて、現在の物点距離に応じたトラッキングカーブを算出する。

物点距離に応じたトラッキングカーブの算出方法について、図５を用いて説明する。図５において、現在のズーム位置およびフォーカス位置が点Ｐに位置する場合、点Ｐの直近の上下に位置するトラッキングカーブＬ１およびＬ２を選択し、点Ｐが位置するズーム位置におけるトラッキングカーブＬ１までの距離ａと、トラッキングカーブＬ２までの距離ｂを求める。そして、ズーム位置におけるトラッキングカーブＬ１までの距離とトラッキングカーブＬ２までの距離の比がａ：ｂとなるトラッキングカーブＬｐを算出する。前述の仮想的な物点距離ＯｖｅｒＩｎｆのトラッキングカーブは、実在する無限大の物点距離までの範囲において、実際に合焦するズーム位置およびフォーカス位置がレンズ等の個体差に起因して理想的なトラッキングカーブｉｎｆの範囲外にある場合でも、現在の物点距離に応じたトラッキングカーブを算出可能なように、設けられている。なお、本実施の形態におけるトラッキングカーブの算出方法は一例であって、他の方法であっても良い。

トラッキングカーブが特定された後、コントローラ１４０は、使用者により操作部１７０を介して電源オフ操作が行われたか否か判定する（Ｓ３０５）。電源オフ操作が行われていない場合、コントローラ１４０は、使用者により操作部１７０を介してズーム操作が行われたか否か判定する（Ｓ３０６）。使用者により操作部１７０を介してズーム操作が行われた場合、コントローラ１４０は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０に対して、使用者によるズーム操作に対応するズーム動作を行わせる。具体的には、コントローラ１４０は、使用者による操作部１７０に対するズーム操作の量（例えば、操作部１７０に対する操作時間）に応じた制御信号を第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０の駆動部２７０に出力する。第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０における駆動部２７０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０をそれぞれ、現在の物点距離に対応するトラッキングカーブに沿って移動させる（Ｓ３０７）。これにより、立体画像撮像装置１００は、焦点が合った状態を維持しつつ、ズーム動作を行うことができる。

特に、本実施の形態のコントローラ１４０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０をトラッキングカーブに沿って移動させる際、変倍レンズ２２０についてはワイド端（Ｗ端）と変曲点との間の範囲で移動させ、フォーカスレンズ２５０についてはファー端（Ｆａｒ端）と変曲点との間の範囲で移動させるよう制御を行う。コントローラ１４０は、フォーカスレンズ２５０を移動させる際、トラッキングカーブに基づいて変倍レンズ２２０との位置関係を保持する。変曲点とは、変倍レンズ２２０を広角側または望遠側から移動させたときに、フォーカス位置の値が増加から減少に変化する点（図４におけるＰ１、Ｐ２、Ｐ３、ＰｉおよびＰｏ）である。ワイド端（Ｗ端）とはズーム位置がもっとも広角側の端である。ファー端（Ｆａｒ端）とは、フォーカス位置がもっとも遠距離側の端である。コントローラ１４０は、ワイド端（Ｗ端）からズームする際に、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０に対して、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０を移動させる制御信号を出力する。コントローラ１４０は、ズーム位置がもっとも広角側のワイド端（Ｗ端）からズームする際に、フォーカス位置の値が増加から減少に変化する点（変曲点、図４におけるＰ１、Ｐ２、Ｐ３、ＰｉおよびＰｏ）までは、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０を移動させる制御信号を出力するが、変曲点よりも望遠側（テレ端（Ｔ端）側）では、変曲点よりさらに望遠側のテレ端（Ｔ端）の方向へ移動させるための制御信号は出力しない。

変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動を上記のように制限する理由について、以下に説明する。第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０を構成するレンズ群は、理想的なトラッキングカーブに沿って駆動される。ここで、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０は、仕様上では同一であるが、実際は個体差が存在する。そのため、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０を構成するレンズ群を理想的なトラッキングカーブに沿って駆動したとしても、実際のズーム位置およびフォーカス位置を、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０との間で厳密に同一にすることは困難である。また、変曲点よりも広角側の範囲と望遠側の範囲の両方の範囲を使用すると、ズーム位置が変曲点を超えるときにフォーカスレンズの移動方向が反転する。そのため、駆動制御が複雑になり、第１の撮像部と第２の撮像部のフォーカスレンズの位置ズレが生じやすくなる。特に、図４に示すトラッキングカーブにおいて、変曲点よりも望遠側（テレ端（Ｔ端）側）は、ズーム位置の変化に伴うフォーカス位置の変化の量が大きい。このため、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０との間で実際の位置およびフォーカス位置のズレが生じやすくなる。このズレは、第１の撮像部１１０で撮像される画像と第２の撮像部１２０で撮像される画像との間で、画角のバラツキや、画像中心のズレを発生させる。

そこで、本実施の形態では、コントローラ１４０は、変倍レンズ２２０及びフォーカスレンズ２５０が有するレンズ特性に基づいて実現可能なズーム範囲の内、ワイド端（Ｗ端）から変曲点までの範囲に移動を制限し、変曲点よりも望遠側（テレ端（Ｔ端）側）には移動させないようにする。これにより、第１の撮像部１１０で撮像された画像と第２の撮像部１２０で撮像された画像との間に生じる画角のバラツキや、画像中心のズレ等を低減することができる。

図６は、トラッキングカーブに沿った変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の動きを説明した図である。図６（ａ）は、ユーザによるズーム操作前の変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の位置を示す。ユーザによるズーム操作に伴い、変倍レンズ２２０はフォーカスレンズ２５０に近づく方向に移動し、フォーカスレンズ２５０は変倍レンズ２２０に近づく方向に移動する。図６（ｂ）は、トラッキングカーブの変曲点における変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の位置を示す。通常の撮像装置（第１の撮像部１１０または第２の撮像部１２０のような撮像部を１つだけ有する撮像装置）では、図６（ｃ）に示すように、変曲点よりも望遠側（テレ端（Ｔ端）側）の範囲を利用すれば、具体的には、変倍レンズ２２０を引き続きフォーカスレンズ２５０側へ移動させ、またフォーカスレンズ２５０を変倍レンズ２２０側へ移動させれば、より高倍率なズームを実現することができる。しかしながら、変曲点よりも望遠側（テレ端（Ｔ端）側）の範囲を利用する場合、フォーカスレンズ２５０の移動方向が変曲点において反転する。そのため、この反転駆動に対処するための複雑な機構が必要となる。また、個体間のバラツキや誤差が発生しやすくなり、そのため、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０との間で実際に撮像される画像に個体差によるズレが生じやすくなる。

本実施の形態においては、コントローラ１４０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を、図６（ｂ）に示す位置（変曲点に対応する位置）までに制限し、図６（ｃ）に示す位置へ移動しないように制御する。すなわち、図４のトラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲に、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を制限する。これにより、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲と、望遠側から、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲との両方の範囲を使用する場合よりも、変倍レンズの位置を変化させたときのフォーカスレンズの位置ズレを少なくできる。よって、左右の画像の画角のバラツキを抑制することができる。また、撮像部の光軸のズレに起因する画像中心のズレを抑制することができる。

本実施の形態においては、さらに、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲と、望遠側から、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲とのうち、変倍レンズ２２０の位置の変化に対するフォーカスレンズ２５０の位置の変化が小さい方の範囲、すなわち広角側の範囲に、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を制限する。変倍レンズ２２０の位置の変化に対するフォーカスレンズ２５０の位置の変化が大きい方の範囲は、小さい方の範囲よりも、変倍レンズ２２０の位置を所定量変化させたときのフォーカスレンズ２５０の位置ズレが大きくなりやすい。すなわち、左右の画像の画角のバラツキが生じやすくなる。そこで、変倍レンズ２２０の位置の変化に対するフォーカスレンズ２５０の位置の変化が大きい方の範囲についてはズームにおいて使用せず、変化が小さい方の範囲のみズームにおいて使用する。これにより、両方の範囲を使用する場合よりも、変倍レンズ２２０の位置を所定量変化させたときのフォーカスレンズ２５０の位置ズレを少なくできる。よって、左右の画像の画角のバラツキを抑制することができる。また、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の光軸のズレに起因する画像中心のズレを抑制することができる。

図３に戻り、使用者により操作部１７０を介して電源オフ操作が行われた場合（Ｓ３０５でＹＥＳ）、コントローラ１４０は、駆動部２７０に対して、現在の変倍レンズ２２０のズーム位置およびフォーカスレンズ２５０のフォーカス位置を保持メモリ２８０に記憶させるよう指示を出す（Ｓ３０８）。次に、コントローラ１４０は、立体画像撮像装置１００の電源をオフさせる制御を行う（Ｓ３０９）。

なお、図７に示すように、トラッキングカーブにおいて、変曲点とテレ端（Ｔ端）との間におけるフォーカスレンズ位置の変化が変曲点とワイド端（Ｗ端）との間におけるフォーカスレンズ位置の変化よりも小さい場合は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を、トラッキングカーブにおける望遠側と変曲点との範囲に制限してもよい。この場合でも、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

３．まとめ
本実施の形態にかかる立体画像撮像装置１００は、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０で左右の画像を撮像して立体画像を生成する。第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０を含むレンズ群と、レンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子２６０と、を含む。立体画像撮像装置１００は、変倍レンズ２２０に対するフォーカスレンズ２５０の位置関係を示すトラッキングカーブに沿って、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０における変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０を駆動するコントローラ１４０を備える。コントローラ１４０は、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲（第１の範囲）と、望遠側から、フォーカスレンズ２５０の移動方向が反転する変曲点までの範囲（第２の範囲）とのうち、いずれか一方の範囲に、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を制限する。

このような構成を採用したことにより、前述したように、変倍レンズ２２０の位置を変化させたときのフォーカスレンズ２５０の位置ズレを少なくできる。よって、左右の画像の画角のバラツキを抑制することができる。また、第１の撮像部１１０と第２の撮像部１２０の光軸のズレに起因する画像中心のズレを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲とのうち、変倍レンズの位置の変化に対するフォーカスレンズの位置の変化が小さい方の範囲を利用するようにした。しかし、これに限らず、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲とのうち、変倍レンズの移動範囲が広い方の範囲（例えば、図４における広角端と変曲点との間、あるいは図７における望遠端と変曲点との間）に、変倍レンズおよびフォーカスレンズの移動範囲を制限してもよい。これにより、ズーム量を確保しつつ、左右の画像の画角のバラツキや、画像中心のズレを抑制することができる。

なお、トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの範囲とのうち、いずれか一方の範囲は、トラッキングカーブにおける広角側または望遠側から、フォーカスレンズの位置の値が増加または減少し続けている範囲ということができる。

（実施の形態２）
実施の形態２として、変倍レンズおよびフォーカスレンズのトラッキングカーブに沿った移動を、別の方法で制限する形態を説明する。

実施の形態２の立体画像撮像装置１００の構成および動作のフローチャートは実施の形態１と同一であり、説明を省略する。

図８に、実施の形態２におけるトラッキングカーブを示す。図８において、コントローラ１４０は、ズーム位置がもっとも広角側のワイド端（Ｗ端）からズームを行うに際して、全ての物点距離において、物点距離が無限大のトラッキングカーブ（曲線ｉｎｆ）における変曲点（Ｐｉ）のズーム位置までの範囲に、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動を制限する。

他の物点距離におけるトラッキングカーブの変曲点は、物点距離が無限大のトラッキングカーブの変曲点より望遠側（テレ端（Ｔ端）側）に位置する。したがって、物点距離が無限大のトラッキングカーブの変曲点までにズーム位置を制限することによって、全ての物点距離において、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０のトラッキングカーブに沿った移動を、ワイド端（Ｗ端）から各トラッキングカーブの変曲点の手前までに制限することができる。これにより、第１の撮像部１１０で撮像される画像と第２の撮像部１２０で撮像される画像との間に生じる画角のバラツキや、画像中心のズレ等を低減することができる。さらに、コントローラ１４０は、全ての物点距離におけるトラッキングカーブの変曲点を求めるのではなく、物点距離が無限大のトラッキングカーブについてのみ変曲点を求める。これにより、変曲点を求める際の処理負荷を軽減することができる。

（他の実施の形態）
実施の形態として、実施の形態１および２を例示したが、他の実施の形態を以下まとめて説明する。なお、これらの実施形態を適宜修正したものはこれらの実施の形態の技術思想に含まれる。

実施の形態１および２において、コントローラ１４０は、変倍レンズ２２０およびフォーカスレンズ２５０の移動範囲を、トラッキングカーブにおける広角側から変曲点までの範囲に制限した。しかしながら、移動を制限するズーム位置は、変曲点に限るものではなく、広角側から変曲点に至るまでの範囲のズーム位置であれば、いずれのズーム位置でも良い。また、移動を制限するズーム位置は、厳密に変曲点に限るものではない。例えば、変曲点よりも望遠側のズーム位置であっても、反転駆動のための機構の個体バラツキが小さく、かつ、ズーム位置の変化に伴うフォーカス位置の変化が緩やかなズーム位置であれば、上記実施の形態の技術思想は適用可能である。

実施の形態１および２において、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０の保持メモリ２８０が、図４に示すトラッキングカーブおよびレンズの個体差に起因する補正パラメータを保持する場合について説明した。しかし、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０に保持メモリ２８０を設けずに、コントローラ１４０がトラッキングカーブおよび補正パラメータを保持してもよいし、第１の撮像部１１０および第２の撮像部１２０はそれぞれ補正パラメータのみを保持し、コントローラ１４０がトラッキングカーブを保持してもよい。

本実施の形態にかかる立体画像撮像装置は、ズーム時に生じる左右の画像の画角や画像中心のズレを低減することができ、業務用や、コンシューマ用の立体画像撮像装置に適用することができ、有用である。

１００ 立体画像撮像装置
１１０ 第１の撮像部
１２０ 第２の撮像部
１３０ 画像処理部
１４０ コントローラ
１５０ 記録媒体制御部
１６０ メモリカード
１７０ 操作部
２１０ 対物レンズ
２２０ 変倍レンズ
２３０ 絞り
２４０ 手振れ補正ユニット
２５０ フォーカスレンズ
２６０ 撮像素子
２７０ 駆動部
２８０ 保持メモリ

Claims (10)

1. 第１の撮像部および第２の撮像部で左右の画像を撮像して立体画像を生成する立体画像撮像装置であって、
   前記第１の撮像部および前記第２の撮像部はそれぞれ、
   変倍レンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群と、
   前記レンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   を含み、
   前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカスレンズの位置の関係を示すトラッキングカーブに沿って、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズを駆動する駆動制御部を備え、
   前記駆動制御部は、前記トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限する、
   立体画像撮像装置。
2. 前記駆動制御部は、前記第１の範囲と前記第２の範囲とのうち、変倍レンズの位置の変化に対するフォーカスレンズの位置の変化が小さい方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限する、
   請求項１に記載の立体画像撮像装置。
3. 前記駆動制御部は、前記第１の範囲と前記第２の範囲とのうち、変倍レンズの移動範囲が広い方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限する、
   請求項１に記載の立体画像撮像装置。
4. 前記駆動制御部は、
   物点距離に応じた複数のトラッキングカーブを保持し、
   保持するトラッキングカーブを基に、被写体までの物点距離に応じたトラッキングカーブを生成する、
   請求項１に記載の立体画像撮像装置。
5. 前記駆動制御部は、
   物点距離が無限大のトラッキングカーブにおける変曲点を算出し、
   全ての物点距離におけるトラッキングカーブにおいて、広角側または望遠側から、前記算出した物点距離が無限大の変曲点のズーム位置と同一のズーム位置までの間に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動を制限する、
   請求項４に記載の立体画像撮像装置。
6. 変倍レンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群と前記レンズ群からの光学像を電気信号に変換する撮像素子とを含む第１の撮像部および第２の撮像部により左右の画像を撮像して立体画像を生成する立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法であって、
   前記変倍レンズと前記フォーカスレンズの位置関係を示すトラッキングカーブに沿って、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズを駆動するステップと、
   前記トラッキングカーブにおける広角側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第１の範囲と、望遠側から、フォーカスレンズの移動方向が反転する変曲点までの第２の範囲とのうち、いずれか一方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限するステップと、を含む
   立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法。
7. 前記移動範囲を制御するステップでは、前記第１の範囲と前記第２の範囲とのうち、変倍レンズの位置の変化に対するフォーカスレンズの位置の変化が小さい方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限する、
   請求項６に記載の立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法。
8. 前記移動範囲を制御するステップでは、前記第１の範囲と前記第２の範囲とのうち、変倍レンズの移動範囲が広い方の範囲に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動範囲を制限する、
   請求項６に記載の立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法。
9. 物点距離に応じた複数のトラッキングカーブを保持するステップと、
   保持するトラッキングカーブを基に、被写体までの物点距離に応じたトラッキングカーブを生成するステップと、を含む
   請求項６に記載の立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法。
10. 前記トラッキングカーブを生成するステップにおいて、物点距離が無限大のトラッキングカーブにおける変曲点を算出し、
    前記移動範囲を制限するステップでは、
    全ての物点距離におけるトラッキングカーブにおいて、広角側または望遠側から、前記算出した物点距離が無限大の変曲点のズーム位置と同一のズーム位置までの間に、前記変倍レンズおよび前記フォーカスレンズの移動を制限する、
    請求項９に記載の立体画像撮像装置におけるレンズ駆動方法。

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