JP2012191495A - 立体カメラのステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２台のカメラの間隔と輻輳角を互いに独立して調整することができる立体カメラのステージ装置を提供する。
【解決手段】一対のスライドブロック７Ａ，７Ｂの間隔を第１の軸線Ｊ１に沿った方向に調整する間隔調整用の第１のネジシャフト５と、各スライドブロック７Ａ，７Ｂに第１の軸線Ｊ１と直交する第２の軸線Ｊ２周りにそれぞれ回動可能に連結され、各回動中心にカメラ中心を一致させた状態でそれぞれカメラ１Ａ，１Ｂを搭載する一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂと、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂを第２の軸線Ｊ２周りに互いに連動して逆方向に回動させることで、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂに搭載された一対のカメラ１Ａ，１Ｂの輻輳角を調整する輻輳角調整用の第２のネジシャフト４と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２台のカメラを用いて立体感を有する映像を撮影する際に用いる立体カメラのステージ装置に係り、特に、２台のカメラの間隔（基線長）と輻輳角を調整することができる立体カメラのステージ装置に関するものである。

立体カメラを構成する２台のカメラの間隔と輻輳角を調整する装置として、例えば、特許文献１に、基準軸に対して対称的な位置に一対の支軸が立設された第１ステージと、この第１ステージの各支軸に回動自由に係合され、回動面と平行な方向で、前記基準軸と略直角な方向に対称的に案内溝が形成された一対の第２ステージと、２台のカメラをそれぞれ把持して前記基準軸に対して対称的に配置され、前記各第２ステージの案内溝に沿って移動可能な一対のカメラガイドと、前記案内溝に沿って前記各カメラガイドの位置を調整する２つの位置調整機構と、前記第１ステージと各第２ステージとに係合し、輻輳角を調整するように各第２ステージを前記基準軸に対して対称的に回動させる回動機構と、を備えるものが開示されている。

この装置では、２台のカメラの間隔（基線長）を調整するときは、各位置調整機構により一対のカメラガイドの位置をそれぞれに調整することで、カメラガイドの間隔を調整して、カメラの間隔を調整する。次に、２台のカメラの輻輳角を調整するときは、回動調整機構により、カメラガイドが設置された左右の第２ステージを対称的に回転させることで、２台のカメラの輻輳角を調整する。

また、例えば、特許文献２に、間隔をあけて配置された一対のカメラと、各カメラに連結され、その連結されているカメラにより取得された映像をそれぞれ表示する一対の表示部と、これら表示部と前記カメラとの連結体どうしの間隔を調節する間隔調節機構と、この間隔調節機構により、前記連結体どうしの間隔が変化したときに、その変化量に応じて、前記カメラおよび前記表示部の輻輳角を調節する輻輳角調節手段とを備える撮影表示装置が開示されている。

この装置では、一対の表示部の間隔を調節することにより、カメラの間隔および輻輳角と表示部の輻輳角とを一度に調節することができる。

特開平１０−２３４６８号公報 特開２０１０−１７００３２号公報

ところで、前記従来の特許文献１に記載の装置では、輻輳角を調整するための第２ステージの回動中心が、カメラの位置に拘わらず常に同じ位置にあるため、カメラの間隔を調整後に輻輳角を調整すると、カメラの間隔がずれてしまうという問題があった。

また、前記従来の特許文献２に記載の装置では、カメラの間隔を調整すると、同時に輻輳角も調整されてしまうため、カメラの間隔と輻輳角を互いに独立に調整できないという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、２台のカメラの間隔（基線長）と輻輳角を互いに独立して調整することができる立体カメラのステージ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、１）の発明の立体カメラのステージ装置は、一対の第１のスライドブロック（７Ａ，７Ｂ）の間隔を第１の軸線（Ｊ１）に沿った方向に調整する間隔調整機構（５，７Ａ，７Ｂ）と、それぞれ前記第１のスライドブロックに前記第１の軸線と直交する２本の平行に配された第２の軸線（Ｊ２）周りにそれぞれ回動可能に連結され、第２軸線とカメラの回転中心を一致させた状態でそれぞれカメラ（１Ａ，１Ｂ）を搭載する一対のカメラステージ（２Ａ，２Ｂ）と、前記一対のカメラステージを前記第２の軸線周りに互いに連動して逆方向に回動させることで前記一対のカメラステージに搭載される一対のカメラの輻輳角を調整する輻輳角調整機構（４，８，５，５Ａ，５Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ）と、を具備することを特徴とする。

２）の発明は、１）に記載の立体カメラのステージ装置であって、前記間隔調整機構が、前記第１の軸線に沿って配されると共に長手方向の一端側と他端側に逆ネジ（５Ａ，５Ｂ）が形成された第１のネジシャフト（５）と、前記各第１のスライドブロック（７Ａ，７Ｂ）に形成されて、前記第１のネジシャフトの一端側と他端側のネジにそれぞれ嵌合され、前記第１のネジシャフトを一方向に回転させることで互いに接近し他方向に回転させることで互いに離間する方向へ移動する一対のナットと、から構成され、前記輻輳角調整機構が、前記第１の軸線と第２の軸線に対して共に直交し、かつ２本の前記第２の軸線の中央に位置する第３の軸線（Ｊ３）に沿って配された第２のネジシャフト（４）と、前記第２のネジシャフトに嵌合され、第２のネジシャフトを回転させることで前記第３の軸線に沿って移動する第２のスライドブロック（８）と、前記第２のスライドブロックに前記第１の軸線と平行に形成された長溝（３Ａ，３Ｂ）と、前記各カメラステージに設けられて前記長溝にスライド自在に係合されたスライドピン（１５Ａ，１５Ｂ）と、から構成されていることを特徴とする。

３）の発明は、２）に記載の立体カメラのステージ装置であって、前記一対のカメラステージ（２Ａ，２Ｂ）を互いに離間する方向または接近する方向に付勢する第１の付勢機構が設けられていることを特徴とする。

４）の発明は、２）または３）に記載の立体カメラのステージ装置であって、前記一対のカメラステージ（２Ａ，２Ｂ）を互いに逆方向に回転付勢する第２の付勢機構が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、カメラの間隔（基線長＝２台のカメラの対物レンズ間の距離）を調整する際に直線移動するスライドブロックの上に、カメラの輻輳角を調整する際のカメラステージの回動中心が設けられており、このカメラステージの回動中心にカメラ中心が一致するように構成されているので、カメラの間隔と輻輳角を互いに独立して設定することができる。

本発明の実施形態のステージ装置を含む撮影装置の構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 同撮影装置において、２台のカメラの輻輳角が０°のときの状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。 同撮影装置において、２台のカメラの輻輳角が大きく調整されたときの状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は実施形態のステージ装置を含む撮影装置の構成図で、図１（ａ）は同装置の斜視図、図１（ｂ）は同装置の正面図、図２は２台のカメラの輻輳角が０°のときの状態を示す図で、図２（ａ）は同状態の上面図、図２（ｂ）は同状態の下面図、図３は輻輳角が大きく調整されたときの状態を示す図で、図３（ａ）は同状態の上面図、図３（ｂ）は同状態の下面図である。

この撮影装置は、２台のカメラ１Ａ，１Ｂと、各カメラ１Ａ，１Ｂを搭載した左右一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂと、各カメラステージ２Ａ，２Ｂを下側からそれぞれ回動自在に支持する左右一対のステージベース６Ａ，６Ｂと、各ステージベース６Ａ，６Ｂの下側に一体に結合された一対の第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂと、これら一対の第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂの間隔を第１の軸線Ｊ１に沿った方向に調整する間隔調整機構（後述）と、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂを第１の軸線Ｊ１と直交する第２の軸線Ｊ２周りに互いに連動して逆方向に回動させることで、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂに搭載された一対のカメラ１Ａ，１Ｂの輻輳角を調整する輻輳角調整機構（後述）と、を具備している。

各カメラステージ２Ａ，２Ｂは、第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂに連結されたステージベース６Ａ，６Ｂに、第１の軸線Ｊ１と直交する第２の軸線Ｊ２周りにそれぞれ回動可能に連結されており、各回動中心にカメラ中心を一致させた状態（即ち、カメラステージ２Ａ，２Ｂの回動中心上をカメラ１Ａ，１Ｂの対物レンズの中心軸線上で各カメラの撮像素子からの距離が等しくなる点を通過するような状態）で、それぞれカメラ１Ａ，１Ｂがカメラステージ２Ａ，２Ｂ上に搭載されている。これらカメラ１Ａ，１Ｂと、カメラステージ２Ａ，２Ｂと、ステージベース６Ａ，６Ｂと、第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂは、それぞれ左右対称の雲台セット１６Ａ，１６Ｂを構成している。

ここで、間隔調整機構は、カメラステージ２Ａ，２Ｂの下側に第１の軸線Ｊ１に沿って配されると共に長手方向の一端側と他端側に逆ネジ５Ａ，５Ｂが形成された第１のネジシャフト５と、各第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂに一体に形成されて、第１のネジシャフト５の一端側と他端側のネジ５Ａ，５Ｂにそれぞれ螺合され、第１のネジシャフト５を一方側に回転させることで互いに接近し他方側に回転させることで互いに離間する方向へ移動する一対のナット（特に符号を付さず）とから構成されている。

また、輻輳角調整機構は、左右一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂの中間に、第１の軸線Ｊ１と第２の軸線Ｊ２に対して共に直交する第３の軸線Ｊ３に沿って配された第２のネジシャフト４と、第２のネジシャフト４に螺合されたナット（特に符号を付さず）を一体に有し、第２のネジシャフト４を回転させることで第３の軸線Ｊ３に沿って移動する第２のスライドブロック８と、第２のスライドブロック８に結合された連結アーム３の左右両側に第１の軸線Ｊ１と平行に形成された一対の長溝（本例では長孔）３Ａ，３Ｂと、各カメラステージ２Ａ，２Ｂの下面に突設されて前記各長溝３Ａ，３Ｂにスライド自在に係合されたスライドピン１５Ａ，１５Ｂと、から構成されている。なお、スライドピン１５Ａ，１５Ｂは、カメラステージ２Ａ，２Ｂの回動中心から離れた位置に設けられている。

次に作用を説明する。

カメラ１Ａ，１Ｂの間隔（基線長）を調整するときは、第１のネジシャフト５を回転させる。そうすると、第１のネジシャフト５の両端には逆ネジ５Ａ，５Ｂが形成されているので、第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂが図３（ｂ）に矢印Ｘで示すように互いに反対方向に移動し、雲台セット１６Ａ，１６Ｂ全体が第１の軸線Ｊ１に沿って互いに反対方向に移動して、カメラ１Ａ，１Ｂの間隔が調節される。

このとき、連結アーム３の長溝３Ａ，３Ｂに係合しているスライドピン１５Ａ，１５Ｂは、第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂと共に第１の軸線Ｊ１に沿ってスライドするだけであるから、カメラステージ２Ａ，２Ｂは回転することなく、カメラ１Ａ，１Ｂ間の輻輳角は維持される。

次に輻輳角を調整するときは、第２のネジシャフト４を回転させる。そうすると、第２のネジシャフト４の回転に応じて第２のスライドブロック８が、第３の軸線Ｊ３に沿って矢印Ｙで示すように移動する。この第２のスライドブロック８には連結アーム３が固定されているため、連結アーム３も同時に移動する。連結アーム３が移動すると、その長溝３Ａ，３Ｂに係合しているスライドピン１５Ａ，１５Ｂが、移動する長溝３Ａ，３Ｂによって押されて移動する。スライドピン１５Ａ，１５Ｂは、カメラステージ２Ａ，２Ｂの回動中心から離れた位置に設けられているので、スライドピン１５Ａ，１５Ｂが押されることによって、回転モーメントがカメラステージ２Ａ，２Ｂに加わり、カメラステージ２Ａ，２Ｂが、矢印Ｒのように回動中心を支軸として対称的に回動し、カメラ１Ａ，１Ｂの輻輳角が調節される。

このとき、スライドピン１５Ａ，１５Ｂは、連結アーム３に押されながら長溝３Ａ，３Ｂの中で自由にスライドするだけであるから、カメラ１Ａ，１Ｂの間隔は維持される。

以上のように、実施形態の撮影装置では、カメラ１Ａ，１Ｂの間隔を調整する際に直線移動する第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂの上に、カメラ１Ａ，１Ｂの輻輳角を調整する際のカメラステージ２Ａ，２Ｂの回動中心が設けられており、そのカメラステージ２Ａ，２Ｂの回動中心にカメラ中心が一致するようにカメラ１Ａ，１Ｂが搭載されているので、カメラ１Ａ，１Ｂの間隔と輻輳角を互いに独立して設定することができる。

なお、第１のネジシャフト５と第１のスライドブロック７Ａ，７Ｂの間のバックラッシュを解消するために、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂを互いに離間する方向９Ａまたは接近する方向９Ｂに付勢するバネ等の第１の付勢機構（図示略）を設けることもできる。

また、第２のネジシャフト４と第２のスライドブロック８の間のバックラッシュを解消するために、一対のカメラステージ２Ａ，２Ｂを互いに逆方向（図中矢印Ｒで示すように時計方向あるいは反時計方向）に回転付勢するバネ等の第２の付勢機構を設けることもできる。

また、スライドピン１５Ａ，１５Ｂの表面や連結アーム３の長溝３Ａ，３Ｂの摺動面は平滑するのが動作をスムーズにするので好ましい。

また、第１のネジシャフト５や第２のネジシャフト４にボールねじを使うと、より精度を良くすることができる。

１Ａ，１Ｂ カメラ
２Ａ，２Ｂ カメラステージ
３Ａ，３Ｂ 長溝
４ 第２のネジシャフト
５ 第１のネジシャフト
５Ａ，５Ｂ 逆ネジ
７Ａ，７Ｂ 第１のスライドブロック
８ 第２のスライドブロック
１５Ａ，１５Ｂ スライドピン
Ｊ１ 第１の軸線
Ｊ２ 第２の軸線
Ｊ３ 第３の軸線

Claims (4)

1. 一対の第１のスライドブロックの間隔を第１の軸線に沿った方向に調整する間隔調整機構と、
   それぞれ前記第１のスライドブロックに前記第１の軸線と直交する２本の平行に配された第２の軸線周りにそれぞれ回動可能に連結され、第２軸線とカメラの回転中心を一致させた状態でそれぞれカメラを搭載する一対のカメラステージと、
   前記一対のカメラステージを前記第２の軸線周りに互いに連動して逆方向に回動させることで前記一対のカメラステージに搭載される一対のカメラの輻輳角を調整する輻輳角調整機構と、
   を具備することを特徴とする立体カメラのステージ装置。
2. 請求項１に記載の立体カメラのステージ装置であって、
   前記間隔調整機構が、
   前記第１の軸線に沿って配されると共に長手方向の一端側と他端側に逆ネジが形成された第１のネジシャフトと、
   前記各第１のスライドブロックに形成されて、前記第１のネジシャフトの一端側と他端側のネジにそれぞれ嵌合され、前記第１のネジシャフトを一方向に回転させることで互いに接近し他方向に回転させることで互いに離間する方向へ移動する一対のナットと、
   から構成され、
   前記輻輳角調整機構が、
   前記第１の軸線と第２の軸線に対して共に直交し、かつ２本の前記第２の軸線の中央に位置する第３の軸線に沿って配された第２のネジシャフトと、
   前記第２のネジシャフトに嵌合され、第２のネジシャフトを回転させることで前記第３の軸線に沿って移動する第２のスライドブロックと、
   前記第２のスライドブロックに前記第１の軸線と平行に形成された長溝と、
   前記各カメラステージに設けられて前記長溝にスライド自在に係合されたスライドピンと、
   から構成されていることを特徴とする立体カメラのステージ装置。
3. 請求項２に記載の立体カメラのステージ装置であって、
   前記一対のカメラステージを互いに離間する方向または接近する方向に付勢する第１の付勢機構が設けられていることを特徴とする立体カメラのステージ装置。
4. 請求項２または３に記載の立体カメラのステージ装置であって、
   前記一対のカメラステージを互いに逆方向に回転付勢する第２の付勢機構が設けられていることを特徴とする立体カメラのステージ装置。

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