JP2012078417A - ３ｄカメラアダプタ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１眼カメラに着脱可能な従来の３Ｄカメラアダプタは、前記１眼カメラの鏡筒の外周に固定する構造を有しており、アダプタサイズが大きく持ち運びに不便であった。
【解決手段】カメラを有する電子機器に着脱可能な本発明の３Ｄカメラアダプタは、第一ミラーと第二ミラーを有し、前記３Ｄカメラアダプタが前記カメラ上に固定されているときに、前記第一ミラーの端辺が前記カメラの視野の中心面上に配置され、前記中心面に対する片側半分の第一領域内に前記第一ミラーと前記第二ミラーが配置され、前記カメラの第一領域の視野は前記第一ミラーと前記第二ミラーで反射することで光路変更する。一方、前記中心面に対して第一領域と反対側の第二領域は常に露出しており、前記３Ｄカメラアダプタは第一領域のみに配置し固定される。これにより、カメラ採光部全面を覆わずに取りつけが可能な小型アダプタが実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やデジタルスチルカメラなどのカメラ付き電子機器に用いられる３Ｄ撮影用アダプタと撮像装置に関するものである。

３Ｄ（立体）撮影方式の一つとして、人間の目の間隔である約６ｃｍ〜８ｃｍ程度離れた光軸を持つ２個のカメラ（２眼カメラ）で、左目視線の左画像と右目視線の右画像をそれぞれ撮影する方法と、１眼カメラと３Ｄカメラアダプタを用いて撮影する方法がある。

３Ｄカメラアダプタは４つのミラーで構成され、左右視差を有する左右視野像を１個のカメラセンサ（ＣＣＤセンサ）上へサイドバイサイドのステレオ画像として投影する光学機能を有する。

３Ｄカメラアダプタ方式は１眼カメラで安価に３Ｄ撮影ができるという利点がある。（例えば特許文献１）
図７は上記４つのミラーを用いた従来の第一の３Ｄカメラアダプタの構造図であり、例えば、特許文献１に詳細が記載されている。

図７（１）は３Dカメラアダプタ１がデジタルスチルカメラ本体３１のレンズ鏡筒３２上に固定される様子を示す。

３Dアダプタ１の中の断面構造を図７（２）に示す。図７（２）のように２つの第一ミラー５と２つの第二ミラー６が配置されている。２つの第一ミラー５は鏡筒３２のレンズ面に対して約４５度の角度で配置され、カメラの視野角を左右に分離したのち約９０度の光路変更する機能を有する。カメラの視野角を左右に等分できるように、第一ミラー５の端辺はカメラ光軸中心を横切る。次に、２つの第二ミラー６は第一ミラー５で光路変更された視野をさらに約９０度以上の角度で反射して光路変更する。

ここで、第一ミラー５は鏡筒レンズ面に対して約４５度であるのに対して、第二ミラー６と鏡筒レンズ面の角度は約５０度から８０度程度とする。これにより、左右画像の重なりを形成する。

上記の４つのミラーの配置により、左右の視差がＡ３となる左右視差像をカメラのセンサ上に図７（３）のようなサイドバイサイド画像として導入することができ、３Ｄ撮影が可能となる。

ミラーで実現できる左右の視差（Ａ３）は、およそ５から１０ｃｍ程度である。視差は左右の目の間隔に近いほど、実際に近い立体画像が再現できるが、左右の目の間隔に比べて視差が小さくても立体視は可能である。視差が小さい場合には３Ｄ効果が小さくなる代わりに、奥行き感が弱まるため目が疲れにくくなる。

次に第一の３Ｄカメラアダプタよりも小型な第二の３Ｄカメラアダプタの従来例について説明する。

図８は従来の第二の３Ｄカメラアダプタの構造図であり、例えば、特許文献２に詳細が記載されている。

第二の３Ｄカメラアダプタは、上記第一ミラー５が１個と第二ミラー６が１個からなる合計２個のミラーのみから構成される。

カメラの左視野はミラーを介さずに直接カメラセンサ３４上に投影し、一方、右視野像は第一及び第二ミラーで反射されたのち、右視野画像としてカメラセンサ３４上に投影する構造となっている。

以上により、第二３Ｄカメラアダプタ筐体の横幅が第一３Ｄカメラアダプタよりも小さくなり小型化が可能となる。

第一の３Ｄカメラアダプタに比べて第二３Ｄカメラアダプタは左右の視差が約半分になり３D効果、すなわち奥行き感が若干小さくなるが、３Ｄ画像／映像としてはほぼ同程度のものが得られる。

なお、第二３Ｄカメラアダプタの右画像は２つのミラーで反射する光路が約Ａ４（およそ２〜３ｃｍ）の長さ分だけ長くなることから、被写体までの距離が左画像に比べて２から３ｃｍ程度長くなり、左画像の被写体の方が小さく見える。人間の目の間隔は６ｃｍ程度であるため、左右画像の被写体の距離が数ｃｍずれても立体視可能であるため問題はない。

３Ｄカメラアダプタをカメラの鏡筒の外周に取り付ける取り付け部品３５の構造は、例えば、特許文献３に開示されている。

３Ｄカメラアダプタはカメラ鏡筒の外周に固定できるネジ機能を有するとともに、左右画像の上下位置ずれが生じないように、カメラ光軸に対する回転方向を規定する位置規定手段を有している。

特許第３３６０７５２号公報 実開平７−１５２０９７号公報 特許第４２４３９３８号公報

従来の特許文献１から３に記載されたような３Ｄカメラアダプタは、カメラ鏡筒の外周に固定する構造のため、アダプタの筐体のサイズが大きかった。

また、カメラ鏡筒の外周の固定位置により、３Ｄカメラアダプタの位置精度が決まることから、カメラ鏡筒やアダプタ筐体部品の寸法精度が高いことが要求され、高価となっていた。

従って、カメラ鏡筒が外部に露出していない小型カメラを有する携帯電話や小型デジタルスチルカメラなどの携帯端末の場合においては、上記のアダプタは固定／着脱しにくく、さらに、アダプタが携帯端末に比べて大きすぎて３Ｄ撮影時に邪魔になってしまうといった課題があった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、カメラ鏡筒が露出しない小型カメラを有する小型携帯端末及びカメラに着脱可能で、装着したときに３Ｄカメラアダプタ筐体が邪魔にならず、小型な３Ｄカメラアダプタを実現することを目的とする。

次に、上記の課題を解決するための手段について述べる。

カメラを有する電子機器に着脱可能な本発明の３Ｄカメラアダプタは、第一ミラーと第二ミラーを有し、前記３Ｄカメラアダプタが前記カメラ上に固定されているときには、前記第一ミラーの端辺が前記カメラの左右視野の境界面上に配置され、前記境界面に対する左右いずれかの片側半分の第一領域内に前記第一ミラーが斜めに配置され、さらに、前記第一ミラーに対向する位置に前記第二ミラーが配置され、前記カメラの第一領域の視野は前記第一ミラーと前記第二ミラーで反射することで光路変更し、前記３Ｄカメラアダプタは前記第一領域内で固定されているとともに、前記境界面に対して前記第一領域とは反対側に位置する第二領域が露出している。

さらに本発明の３Ｄカメラアダプタは、前記第一ミラーと前記第二ミラーを固定している前記３Ｄカメラアダプタ筐体の側面が前記境界面に接しているか、または、前記境界面より、前記第一領域側に引っ込んでいる。

さらに本発明の３Ｄカメラアダプタは、前記第一ミラーの反射面の前面に配置された透明板または、背面に配置された第一ミラー板を有し、前記透明板または前記第一ミラー板は、前記境界面の近傍が斜めに加工されている。

さらに本発明の３Ｄカメラアダプタは、前記筐体は前記カメラの光軸に垂直な基準面を有し、前記基準面に対してほぼ垂直方向に穴が空いていて、前記穴の第一側面は基準面に対して斜めであり、前記第一側面に対向する第二側面が前記基準面に対して斜めであり、前記第一側面上に前記第一ミラーを固定し、前記第二側面上に前記第二ミラーを固定している。

さらに本発明の３Ｄカメラアダプタは、前記第一ミラー端辺に対して垂直方向にスライド可能なガイド手段を有する。

さらに本発明の撮像装置は、前記ガイド手段を有する前記３Ｄカメラアダプタを着脱するガイド受け手段からなる前記固定手段を有する。

本発明によれば、携帯端末に着脱可能な小型で持ち運びやすい３Ｄカメラアダプタが実現できる。

本発明の実施の形態１の３Ｄカメラアダプタとカメラ付き携帯端末の概略構造図 本発明の実施の形態１の３Ｄカメラアダプタによる撮影画像の一例を示す概略画面図 本発明の実施の形態１の３Ｄカメラアダプタの詳細構造図 本発明の実施の形態１のミラーの詳細構造図 本発明の実施の形態１の３Ｄカメラアダプタの固定方法を示す概略構造図 本発明の実施の形態２の３Ｄカメラアダプタの概略構造図 従来の第一の３Ｄカメラアダプタの概略構造図 従来の第二の３Ｄカメラアダプタの概略構造図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の３Ｄカメラアダプタ及びカメラ付き携帯端末装置の概略構造図である。

以下、本実施の形態１では、３Ｄカメラアダプタを携帯端末装置に装着した場合を想定して説明するが、その他、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）など、小型カメラを有する電子機器に装着した場合も同様である。

図１（１）、（２）に示すように、３Ｄカメラアダプタ１は、携帯端末装置２のカメラ３の前面に配置される。

３Ｄカメラアダプタ１は、携帯端末装置２のカメラ３近傍にある固定手段を用いて固定される。

固定方法の詳細については後述する。

なお、３Ｄカメラアダプタ１を取り外した状態では、従来の２Ｄの撮影ができる。

図１（３）は図１（２）のＡ−Ａ‘の断面図を示す。

３Ｄカメラアダプタ１は、第一ミラー５と第二ミラー６と筐体７から構成される。

カメラ３の左右視野の境界面８に対して、図１（２）の右側（右視野側）を第一領域９、左側（左視野側）を第二領域１０とする。

図１（２）のように３Ｄカメラアダプタ１の大部分は、第一領域内に配置され、第二領域１０は露出している。

第一ミラー５と第二ミラー６は、カメラ３表面に接する基準面１３に対して斜めに配置されていて、右視野角１１方向からの像を第二ミラー及び第一ミラーで反射したのち、カメラ３の右視野上に右視野像として導入する。

第一ミラー５は基準面１３に対して約４５度の角度で配置され、カメラの視野角を左右に分離したのち約９０度光路変更する機能を有する。

なお、第一ミラーの角度Ｂ１は正確に４５度でなくても構わないが、４５度より小さいと第二ミラー６を携帯端末筐体の内部に設置する必要が生じ、図１（３）のように、携帯端末筐体上外側に配置できない。

一方、４５度より大きすぎると、カメラの右視野像を全て光路変更するためには、ミラーのサイズが非常に大きくなってしまう。従って、第一ミラーの角度は４５度から約５０度程度が適切である。

また、カメラの視野角を左右に等分できるように、第一ミラー５の片端辺はカメラ光軸中心、すなわち境界面８上に配置されている。

ここではカメラの画角（＝視野角）は５０度から６０度を想定しており、その画角の半分１１は、約２５度から３０度程度である。第一ミラーでこの約３０度の右視野１１を全て反射してカメラへ導入するためには、第一ミラーはある程度のサイズが必要となる。

また、第一ミラーの大きさを極力小さくするためには、カメラセンサの中心から第一ミラーの距離（Ａ２）を小さくしたほうがよい。

例えば、携帯端末装置の小型カメラ３のセンサは筐体表面からの距離が約１ｃｍ程度とし、カメラの画角を５０から６０度と仮定すると、第一ミラーの大きさはおよそ１．５〜２ｃｍ四方くらいとなる。

なお、カメラの画角が小さければ、第一ミラーのサイズは小さくて済む。すなわち、カメラの画角に応じて、３Ｄカメラアダプタの最小サイズが決まるので、様々な画角のカメラに対応するためには、第一ミラーの大きさは大きめに設計すればよい。

なお、第一ミラーのサイズが小さく右視野像を全て反射しない場合でも３Ｄカメラ機能は失われないが、カメラの画素を全て有効利用することができないので、全て反射できるよう設計することが望ましい。

次に、第二ミラーは第一ミラーで光路変更された視野を、さらに約９０度以上の角度で光路変更する。

ここで、第一ミラーは基準面に対する角度（Ｂ１）が約４５度であるのに対して、第二ミラーと鏡筒レンズ面の角度（Ｂ２）は約６０度から７０度くらいに設計する。Ｂ２をＢ１より大きくするのは、左右画像の重なり領域を発生させるためである。これにより、左右の視差のある立体画像を得ることが可能となる。なお、Ｂ２−Ｂ１は３Ｄ撮影における輻輳角に相当する角度である。

第一ミラーで反射できる全ての視野の光路を変更できるように、第二ミラーはある程度の大きさが必要である。第二ミラーは第一ミラーに比べてカメラの中心からの距離が長くなるため、第一ミラーよりも大きなサイズが必要とされる。例えば、上記の例で第一ミラーが１．５〜２ｃｍの場合は、第二ミラーは２〜３ｃｍ四方くらいになる。

左視野角１２の像は、直接カメラ３の左視野上にそのまま導入する。

本発明の３Ｄカメラアダプタ１は、従来のようにカメラ鏡筒周囲を覆うように固定する必要がないため小型化が実現できる。

図１（２）に示すように、携帯端末装置２の大きさに比べて、３Ｄカメラアダプタの占めるサイズが小さくすることができるので、アダプタが撮影時に邪魔にならない。

図２に、本発明の３Ｄカメラアダプタで撮影した３Ｄ画像の一例を示す。第一ミラーの端辺を境界線１６として、左右画像（右画像１４、左画像１５）が左右に並んだサイドバイサイド画像が得られる。

図３に、３Ｄカメラアダプタ１の詳細構造図を示す。

３Ｄカメラアダプタの筐体７は例えばプラスチック等の金型成形部品とする。構造が同じであれば金属部品や成形部品であっても構わないが、プラスチック成形部品であれば複雑な構造が安価に製造できるというメリットがある。

図３に示すように、筐体７はカメラ付き携帯端末２の筐体表面に接する部分の基準面１３に対して、斜め方向に穴１７が開いている。

図３（１）は筐体７を上から見た図である。Ｂ−Ｂ‘の断面図を図３（２）に示す。穴１７の中には第一側面１８と、第一側面１８に対向する位置に第二側面１９を有する。第一側面１８と第二側面１９は基準面１３に対して斜めに配置され、図３（４）のように第一側面１８には第一ミラー５、第二側面１９には第二ミラー６が固定される。

例えば、第一側面１８と基準面１３の角度は約４５度で、第二側面１９と基準面１３の角度は約６０度から７０度程度である。

なお、基準面１３に対して垂直な垂直面２２に対して第一側面１８と第二側面１９は正確に垂直になるように加工されている。これにより、図２の３Ｄ画像において、左右画像の上下方向の相対ずれが抑制できる。

３Ｄの撮影において、左右画像の上下ずれを抑制することは最も重要な調整ポイントの一つであるが、筐体７を穴の開いた一体成形構造部品とすることにより、外力や温度等に対して形状のゆがみが抑制されるため、第一側面１８及び第二側面１９と垂直面との角度が変化しにくい構造を実現することができる。

図３（１）に示すように、筐体７の左右視野の境界面８に近い側面に窪み２０を有していて、図３（５）に示すように、第一ミラー５が固定されたときに、第一ミラー端辺２５の一部が外側に露出している。これにより、カメラの第二視野上に筐体側面が３Ｄ画像内に映りこむことが避けられる。

なお、筐体側面が窪み２０部分の代わりに、筐体側面がカメラの左右視野境界面８上、または境界面８より右側、すなわち第一領域内にあればよい。

また、図３（２）に示すように、筐体７は直方体形状ではなく、凹み部分２１を有する形状となっている。この凹み２１部分は、第二ミラーで反射する右視野を筐体７の一部が遮ることのないようにするために必要である。

図４（１）は第一ミラー５の詳細断面図を示す。第一ミラー５は、例えば、透明板２４の片側に金属蒸着などによりミラー面２３を形成したものである。ミラー面２３が透明板で保護される構造のため、ミラー面が傷つきにくい。

さらに、第一ミラー５の端辺２５を図のように斜めに加工することによって、透明板２４の側面が３Ｄ画像内に映りこむことが避けられる。

これにより、図２の左右画像の境界線１６の幅を極力小さくすることができ、カメラの画素を有効利用することができる。

図４（３）の第一ミラー５は、第一ミラー板２７の片面にミラー面２３を形成したものである。

第一ミラー板２７は透明である必要はないが、図４（１）と同様に端辺２５を図のように斜めに加工することによって、第一ミラー板２７の側面が３Ｄ画像に映りこむことが避けられる。

なお、第一ミラー板２７を用いた方法は、ミラー面２３が露出した状態のため、傷つきやすいことを考慮すると、上記透明板２４を利用した方法が望ましい。

次に、図５を用いて本発明の３Ｄカメラアダプタの携帯端末への具体的固定方法について述べる。

図５（１）のＣ−Ｃ‘の断面図を図５（２）に示す。

３Ｄカメラアダプタ筐体７の基準面１３上に突起状のガイド２８を形成する。ガイド２８は垂直面２２に平行な方向にスライド可能な構造を有している。

一方、カメラの近傍には、図５（２）、（４）に示すように、カメラの左右視野境界面８に対して垂直方向にスライド可能なガイド受け４が存在し、３Ｄカメラアダプタ筐体７のガイドと勘合できる構造となっている。

なお、ガイド２８は突起構造で、ガイド受け４は溝構造として図示しているが、ガイド２８が溝構造で、ガイド受け４が突起構造であっても構わない。

以上により、３Ｄカメラアダプタは、カメラ付き携帯端末に容易に着脱できる。

３Ｄカメラアダプタ１を携帯端末２に装着した様子は、図１（２）に示すように、カメラの左右視差の境界面８が３Ｄカメラアダプタの側面にほぼ一致するように固定される。

カメラアダプタの固定位置はガイド受け４の端部の位置で規定されている。または、ガイド２８、ガイド受け４のスライド機能を利用して、ユーザが最適位置を調整しても構わない。

なお、カメラの位置決めをするために、ガイド及びガイド受けの代わりに、位置決め用突起と窪みを用いても構わないが、カメラとアダプタの左右方向の微調整をする機能を残すためには、スライド機能を有するガイド及びガイド受け構造でも構わない。

さらに、カメラとアダプタの位置調整後に動かないように固定するためにはネジや磁石などを用いても構わない。

また、ネジや磁石などの固定手段の代わりに、カメラアダプタ１と携帯端末２はガイドとガイド受けの勘合をきつくしたり、バネを利用して動きにくい構造にすることも可能である。
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態２の３Ｄカメラアダプタ及びカメラ付き携帯端末装置の概略構造図である。

３Ｄカメラアダプタの基本構造は実施の形態１と同様のため説明は省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図６（１）は３Ｄカメラアダプタの穴１７にゴミ等が入りにくいようにするため、透明保護板を付けた概略構造図である。

図６（２）に示すように、穴１７の上部には第一透明保護板２９、穴１７の下部（携帯端末側）には第二透明保護板３０を固定することで穴にゴミ等が混入しにくいようにできる。

図６（３）に示すように、第二透明保護板３０は第一ミラー端辺２６から外側に少しはみ出ている。これにより、第二透明保護板３０の端部がカメラの第二視野１２（左視野）を遮らないようにすることができる。

さらに、図６（４）は第二透明保護板３０をガイド機能として流用したときの構造図を示す。３Ｄカメラアダプタ１は、第二透明保護板３０の側面を保持できるようなガイド受け４に勘合することにより固定できる。

本発明は例えば携帯端末装置用３Ｄカメラアダプタとして有用であり、携帯電話、携帯端末、デジタルスチルカメラ、等々のカメラを有する様々な電子機器に利用可能である。

１ ３Ｄカメラアダプタ
２ 携帯端末装置
３ カメラ
４ ガイド溝
５ 第一ミラー
６ 第二ミラー
７ 筐体
８ 境界面
９ 第一領域
１０ 第二領域
１１ 第一視野
１２ 第二視野
１３ 基準面
１４ 右画像
１５ 左画像
１６ 境界線
１７ 穴
１８ 第一側面
１９ 第二側面
２０ 窪み
２１ 凹み
２２ 垂直面
２３ ミラー面
２４ 透明板
２５ 第一ミラー端辺
２６ 斜め加工部
２７ 第一ミラー板
２８ ガイド
２９ 第一透明保護板
３０ 第二透明保護板
３１ デジタルスチルカメラ
３２ 鏡筒
３３ レンズ
３４ カメラセンサ
３５ 固定部品
Ａ１ 第一の視差
Ａ２ 第二の視差
Ａ３ 第三の視差
Ｂ１ 第一ミラー角度
Ｂ２ 第二ミラー角度

Claims (8)

1. カメラを有する電子機器に着脱可能な３Ｄカメラアダプタにおいて、第一ミラーと第二ミラーを有し、前記３Ｄカメラアダプタが前記カメラ上に固定されると、前記第一ミラーの端辺が前記カメラの左右視野の境界面上に配置され、前記境界面に対する左右いずれかの片側半分の第一領域内に前記第一ミラーが斜めに配置され、さらに、前記第一ミラーに対向する位置に前記第二ミラーが配置され、前記カメラの第一領域の視野は前記第一ミラーと前記第二ミラーで反射することで光路変更し、前記境界面に対して前記第一領域とは反対側に位置する第二領域では、前記カメラが露出していることを特徴とする３Ｄカメラアダプタ。
2. 前記第一ミラーと前記第二ミラーを固定している前記３Ｄカメラアダプタの筐体の側面が前記境界面に接しているか、または、前記境界面より、前記第一領域側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１記載の３Ｄカメラアダプタ。
3. 前記第一ミラーの反射面の前面に配置された透明板を有し、前記透明板は前記境界面の近傍が斜めに加工されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の３Ｄカメラアダプタ。
4. 前記第一ミラーの反射面の背面に配置された第一ミラー板を有し、前記第一ミラー板は前記境界面の近傍が斜めに加工されていることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の３Ｄカメラアダプタ。
5. 前記筐体は、前記カメラの光軸に垂直な基準面を有し、前記基準面に対してほぼ垂直方向に穴が空いていて、
   前記穴の第一側面は基準面に対して斜めであり、前記第一側面に対向する第二側面が前記基準面に対して斜めであり、
   前記第一側面上に前記第一ミラーを固定し、前記第二側面上に前記第二ミラーを固定していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の３Ｄカメラアダプタ。
6. 前記３Ｄカメラアダプタを着脱可能な固定手段を有することを特徴とする撮像装置。
7. 前記第一ミラー端辺に対して垂直方向にスライド可能なガイド手段を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の３Ｄカメラアダプタ。
8. 前記ガイド手段を有する前記３Ｄカメラアダプタを着脱するガイド受け手段からなる前記固定手段を有することを特徴とする請求項６記載の３Ｄ撮像装置。

Images