JP2013117568A - Parallax image acquisition device, portable information terminal, and parallax image acquisition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、視差画像取得装置、携帯情報端末及び視差画像取得方法に関するものである。 The present invention relates to a parallax image acquisition device, a portable information terminal, and a parallax image acquisition method.
2D映像(2次元画像)よりも3D映像(立体画像)の方が、臨場感が高く、驚きや興奮を増す効果が大きいことから、様々な市場において映像を立体画像で鑑賞したいという強いニーズがある。一方、撮影装置の小型化を図るとともにコストアップを避けるため、単眼レンズで立体像を取得する提案がなされている。 3D images (stereoscopic images) are more realistic than 2D images (two-dimensional images), and have a greater effect of increasing surprise and excitement. Therefore, there is a strong need to view images as three-dimensional images in various markets. is there. On the other hand, in order to reduce the size of the photographing apparatus and avoid an increase in cost, proposals have been made to acquire a three-dimensional image with a monocular lens.
例えば、特許文献1において、光学系内のレンズをシフトさせて視差画像を取得する方法が提案されている。特許文献1記載のステレオ画像生成方法では、光軸上に複数配置されたレンズのうち、少なくとも1つのレンズを光軸に垂直な平面内でシフトさせて、視差画像を撮影する。
For example,
また、特許文献2は、鏡枠全体を駆動させて視差画像を取得する方法を提案している。特許文献2記載の立体画像形成装置では、被写体とそれを撮影する撮像部の相対位置を変化させる移動手段を備え、被写体を第1の方向及び第2の方向から撮影し、これら2つの方向から撮影した画像を同一の媒体上に作像する。
しかしながら、特許文献1のステレオ画像生成方法においては、レンズをシフトすることによる光学性能の低下が考えられ、視差画像が取得できたとしても画質が低下するおそれがある。
また、特許文献2の立体画像形成装置においては、まず、装置が大型化してしまうという問題がある。さらに、鏡枠全体を動かすことから、2つの方向からの撮影に大きな時間ずれが発生するため、デジタルカメラのような観賞用画像を取得する装置には向いていない。
However, in the stereo image generation method disclosed in
Further, the three-dimensional image forming apparatus disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型な構成で、大幅なコストアップを伴わず、良好な画質の視差画像を取得することのできる、単一の光学系で視差画像を取得できる装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to obtain a parallax image with a single optical system that can obtain a parallax image with a good image quality with a small configuration without significant cost increase. The object is to provide a device that can be obtained.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る視差画像取得装置は、撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第1の方向に偏向させる第1光学偏向部材と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第2の方向に偏向させる第2光学偏向部材と、第1光学偏向部材及び第2光学偏向部材を駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータと、を有し、光学偏向部材駆動アクチュエータは、第1光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第1の状態と、第2光学偏向部材が撮像光学系の前面に配置された第2の状態と、第1光学偏向部材も第2光学偏向部材もともに撮像光学系の前面に配置されない第3の状態と、を択一的に選択し、第1の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第2の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a parallax image acquisition device according to the present invention is disposed on an imaging element, an imaging optical system that forms a subject image on the imaging element, and a front surface of the imaging optical system The first optical deflection member that deflects the light beam traveling from the object side to the imaging optical system in the first direction when the light source is moved, and the light beam traveling from the object side to the imaging optical system when disposed in front of the imaging optical system A second optical deflection member that deflects the first optical deflection member in a second direction, and an optical deflection member drive actuator that drives the first optical deflection member and the second optical deflection member. A first state in which the deflection member is disposed in front of the imaging optical system, a second state in which the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system, and the first optical deflection member is also the second optical deflection member Are both placed in front of the imaging optics. The third state is alternatively selected, and the subject image captured in the first state and the subject image captured in the third state are parallax images having parallax, and the second state The subject image captured in the state and the subject image captured in the third state are parallax images having parallax.
本発明に係る視差画像取得装置においては、第1の方向と第2の方向は、撮像光学系の光軸に対する角度が異なることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, it is preferable that the first direction and the second direction have different angles with respect to the optical axis of the imaging optical system.
本発明に係る視差画像取得装置においては、第1の方向と第2の方向は、撮像光学系の光軸に垂直な面内において、略90度をなすことが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, it is preferable that the first direction and the second direction are approximately 90 degrees in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optical system.
本発明に係る視差画像取得装置においては、視差画像取得装置の姿勢を検知する姿勢センサをさらに有し、光学偏向部材駆動アクチュエータは、姿勢センサの出力に基づいて、視差画像が水平方向に視差を有するように、第1の状態又は第2の状態と、第3の状態と、を選択することが好ましい。 The parallax image acquisition device according to the present invention further includes a posture sensor that detects the posture of the parallax image acquisition device, and the optical deflection member drive actuator converts the parallax image in the horizontal direction based on the output of the posture sensor. It is preferable to select the first state or the second state, and the third state so as to have.
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材駆動アクチュエータは、少なくとも1つの動力発生源と、少なくとも1つの動力発生源の発生する動力を、第1光学偏向部材に伝達して、第1光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置させる第1の伝達部材と、少なくとも1つの動力発生源の発生する動力を、第2光学偏向部材に伝達して、第2光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置させる第2の伝達部材と、を有し、第1光学偏向部材と第1の伝達部材は一体に形成され、かつ、第2光学偏向部材と第2の伝達部材は一体に形成されていることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the optical deflection member drive actuator transmits at least one power generation source and the power generated by the at least one power generation source to the first optical deflection member, so that the first A first transmission member that disposes the optical deflection member on the front surface of the imaging optical system and power generated by at least one power generation source is transmitted to the second optical deflection member, and the second optical deflection member is used as the imaging optical system. A second transmission member disposed in front of the first optical deflection member, the first optical deflection member and the first transmission member are integrally formed, and the second optical deflection member and the second transmission member are integrally formed. It is preferable that
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は第1の筐体に収容され、第1光学偏向部材と、第2光学偏向部材と、光学偏向部材駆動アクチュエータとは第2の筐体に収容され、第1の筐体と第2の筐体が互いに脱着可能に組みつけられた構造をとることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the imaging optical system is accommodated in the first casing, and the first optical deflection member, the second optical deflection member, and the optical deflection member drive actuator are the second casing. It is preferable that the first housing and the second housing be assembled in a detachable manner.
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、1つの入射平面と1つの射出平面を備え、入射平面と射出平面は、互いに所定の角度をなしていることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, it is preferable that the optical deflection member includes one incident plane and one exit plane, and the entrance plane and the exit plane form a predetermined angle with each other.
本発明に係る視差画像取得装置においては、上記所定の角度は、0.1度以上、3度以下であることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the predetermined angle is preferably 0.1 degrees or more and 3 degrees or less.
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、光学ガラス部材であることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the optical deflection member is preferably an optical glass member.
本発明に係る視差画像取得装置においては、光学偏向部材は、樹脂部材であることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the optical deflection member is preferably a resin member.
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は共軸光学系であることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the imaging optical system is preferably a coaxial optical system.
本発明に係る視差画像取得装置においては、撮像光学系は折り曲げ系であることが好ましい。 In the parallax image acquisition device according to the present invention, the imaging optical system is preferably a folding system.
本発明に係る携帯情報端末は、上述のいずれかの視差画像取得装置を備えることを特徴としている。 A portable information terminal according to the present invention includes any one of the above-described parallax image acquisition devices.
本発明に係る視差画像取得方法は、撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第1の方向に偏向させる第1光学偏向部材と、撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系へ進行する光線を第2の方向に偏向させる第2光学偏向部材と、を有する視差画像撮像装置で視差画像を撮像する方法であり、第1光学偏向部材又は第2光学偏向部材を撮像光学系の前面に配置した状態で被写体像を撮像する第1の撮像ステップと、第1光学偏向部材も第2光学偏向部材もともに撮像光学系の前面に配置しない状態で被写体像を撮像する第2の撮像ステップと、を有することを特徴としている。 The parallax image acquisition method according to the present invention includes an imaging device, an imaging optical system that forms a subject image on the imaging device, and light rays that travel from the object side to the imaging optical system when placed on the front surface of the imaging optical system. A first optical deflection member that deflects the light beam traveling from the object side to the imaging optical system when disposed in front of the imaging optical system in a second direction; A first imaging step of imaging a subject image in a state where the first optical deflection member or the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system; And a second imaging step of imaging a subject image in a state in which neither the first optical deflection member nor the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system.
本発明に係る視差画像取得装置は、小型で安価な構成で良好な画質の視差画像を取得でき、これにより高品質の立体画像を取得することが可能となる。 The parallax image acquisition device according to the present invention can acquire a parallax image having a good image quality with a small and inexpensive configuration, and can thereby acquire a high-quality stereoscopic image.
以下に、本発明に係る視差画像取得装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子120、撮像光学系110、第1光学偏向部材121、及び第2光学偏向部材131の構成を示す断面図であって、(a)はいずれの光学偏向部材も撮像光学系の前側に配置していない状態を、(b)は第1光学偏向部材121を撮像光学系110の前側に配置した状態を、(c)は第2光学偏向部材131を撮像光学系110の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。
Hereinafter, an embodiment of a parallax image acquisition device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating configurations of an
第1実施形態に係る視差画像取得装置は、撮像素子120と、撮像素子120上に被写体像を結像する撮像光学系110と、撮像光学系110の前面に配置されたときに物体側(図1の左側)から撮像光学系110へ進行する光線を第1の方向(図1(b)において光線L1が進行する方向)に偏向させる第1光学偏向部材121と、撮像光学系110の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系110へ進行する光線を第2の方向(図1(c)において光線L3が進行する方向)に偏向させる第2光学偏向部材131と、第1光学偏向部材121及び第2光学偏向部材131をそれぞれ駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータ220、230(図11)と、を有する。これらの光学偏向部材駆動アクチュエータ220、230は、第1光学偏向部材121が撮像光学系110の前面に配置された第1の状態と、第2光学偏向部材131が撮像光学系110の前面に配置された第2の状態と、第1光学偏向部材121も第2光学偏向部材131もともに撮像光学系110の前面に配置されない第3の状態とを、択一的に選択する。第1の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第2の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となる。
ここで、前側は物体側であり、後ろ側は像面側としている。
The parallax image acquisition device according to the first embodiment includes an
Here, the front side is the object side, and the rear side is the image plane side.
撮像光学系110は、制御部250(図11)からの指示信号にしたがって、AFアクチュエータ243(図11)によって光軸Axに沿って駆動され、撮像素子120上に被写体像を結像する。撮像素子120は撮像面に結像された被写体像を光電変換し電気的な画像信号を生成する。
なお、撮像光学系110は、図1に示すように1枚のレンズで構成するほか、2枚以上のレンズで構成してもよい。
The imaging
The imaging
光学偏向部材121、131は、1つの方向に沿った傾斜を備えたプリズム(くさび形プリズム)からなり、このプリズムは屈折率1.5近傍の光学ガラス部材が好ましく、例えば、BK7などの硝材で構成する。
第1光学偏向部材121は、図1(b)に示すように、撮像光学系110の前面側に配置された光学面として、入射平面122及び射出平面123を有する。入射平面122及び射出平面123は、撮像光学系の光軸Axに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θ1をなしている。
また、第2光学偏向部材131は、図1(c)に示すように、撮像光学系110の前面側に配置された光学面として、入射平面132及び射出平面133を有する。入射平面132及び射出平面133は、撮像光学系の光軸Axに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θ2をなしている。
The
As shown in FIG. 1B, the first
Further, as shown in FIG. 1C, the second
第1光学偏向部材121の入射平面122と射出平面123のなす角度θ1は、第2光学偏向部材131の入射平面132と射出平面133のなす角度θ2よりも小さい。このため、物体側から第1光学偏向部材121に入射して撮像光学系110へ進行する光の進行方向(第1方向)は、物体側から第2光学偏向部材131に入射して撮像光学系110へ進行する場合の光の進行方向(第2方向)に対して、撮像光学系110の光軸Axに対する角度が小さい。別言すると、物体側から撮像光学系110へ進行する光線の偏向量は、第1光学偏向部材121によるものよりも第2光学偏向部材131によるものの方が大きい。
ここで、第1光学偏向部材121の入射平面122と射出平面123のなす角度θ1、及び、第2光学偏向部材131の入射平面132と射出平面133のなす角度θ2は、0.1度以上3度以下であれば、色収差の発生を低減することができるため、この角度範囲が望ましい。
なお、図1は、説明の便宜上、角度θ1と角度θ2の違いが明確になるように、角度θを実際より大きめに図示している。
The angle θ1 formed between the
Here, the angle θ1 formed between the
In FIG. 1, for convenience of explanation, the angle θ is illustrated larger than the actual angle so that the difference between the angle θ1 and the angle θ2 becomes clear.
なお、光学偏向部材121、131を構成するプリズムは樹脂部材を用いてもよい。樹脂部材を用いると、軽量化することができ、材料コストを低減でき、さらに加工自由度が高まるため好ましい。
In addition, the prism which comprises the optical deflection |
図1(a)に示す状態では、物体側から撮像光学系110へ進行する光線L2は偏向されることなく光軸Ax上を進むのに対して、図1(b)に示す状態においては、光線L1が空気中から第1光学偏向部材121へ入射すると入射平面122において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面123でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ax上に第1光学偏向部材121を配置していない場合の光線L2に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第1光学偏向部材121は、物体側から撮像光学系110へ進行する光線を偏向させることができる。
In the state shown in FIG. 1A, the light beam L2 traveling from the object side to the imaging
図1(c)に示す状態においても、光線L3が空気中から光学偏向部材131へ入射すると入射平面132における屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面133でも屈折作用により屈折するため、光軸Ax上に光学偏向部材131を配置していない場合の光線L2に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。
ここで、図1(b)、図1(c)に示す撮像光学系はそれぞれ共軸光学系である。
Also in the state shown in FIG. 1C, when the light beam L3 enters the
Here, the imaging optical systems shown in FIGS. 1B and 1C are coaxial optical systems, respectively.
図1(a)と図1(b)に示すように、入射平面と射出平面のなす角度が異なる2つの光学偏向部材121、131を入れ替えることにより、物体側から撮像光学系110へ入射する光線の角度を変えることができる。したがって、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材121を配置した状態(図1(b))で、撮像素子120に対して第1被写体像を与える第1光軸が構成されるとすると、撮像光学系110の前側に第2光学偏向部材131を配置した状態(図1(c))では、撮像素子120に対して、第1被写体像とは異なる第2被写体像を与える第2光軸が構成される。これにより、撮像光学系110の前側に光学偏向部材を配置していない状態(図1(a))で撮影された被写体像と、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材121又は第2光学偏向部材131を配置した状態(図1(b)又は図1(c))で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じるため、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら2枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材の入射平面と射出平面のなす角度に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
なお、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材121を配置した状態(図1(b))で撮影された被写体像と、撮像光学系110の前側に第2光学偏向部材131を配置した状態(図1(c))で撮影された被写体像と、でも互いに視差が生じ、これらの被写体像も被写体の視差画像となる。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a light beam incident on the imaging
It should be noted that the subject image taken with the first
ここで、第1実施形態の変形例について説明する。
(第1変形例)
図2は、第1実施形態の第1変形例に係る視差画像取得装置の光学系の構成を示す断面図である。
第1変形例に係る視差画像取得装置においては、光学系として折り曲げ光学系を用いている点が第1実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る視差画像取得装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
Here, a modification of the first embodiment will be described.
(First modification)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical system of a parallax image acquisition device according to a first modification of the first embodiment.
The parallax image acquisition device according to the first modification differs from the parallax image acquisition device according to the first embodiment in that a bending optical system is used as the optical system. Since the other configuration is the same as that of the parallax image acquisition device according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
図2に示すように、第1変形例における光学偏向部材151は、光学偏向部材であって、折り曲げ光学系150の最も物体側の面の前側に配置されている。第1変形例においては、第1実施形態の光学偏向部材121、131と同様に、入射平面と射出平面のなす角度が異なる光学偏向部材を折り曲げ光学系150の前側に択一的に配置可能である。これにより、光学偏向部材151の入射平面と射出平面のなす角度の違いに応じて異なる光軸が構成されるため、光学偏向部材151を折り曲げ光学系150の前側に配置しない状態で撮影された被写体像と、いずれかの角度の光学偏向部材151を折り曲げ光学系150の前側に配置した状態で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じる。したがって、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら2枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、折り曲げ光学系150の前側に配置する光学偏向部材151の入射平面と射出平面のなす角度に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
As shown in FIG. 2, the
(第2変形例)
図3は、第1実施形態の第2変形例に係る視差画像取得装置の光学系の構成を示す断面図である。
第2変形例に係る視差画像取得装置においては、第1実施形態の第1光学偏向部材121に代わる光学偏向部材161としてDOE(Diffractive optical element)を用いる点が第1実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る視差画像取得装置と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
(Second modification)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical system of the parallax image acquisition device according to the second modification of the first embodiment.
In the parallax image acquisition device according to the second modification, the parallax image acquisition according to the first embodiment is that a DOE (Differential Optical Element) is used as the
光学偏向部材161に用いるDOEは、撮像光学系110の光軸Axに垂直な方向に沿って複数の溝が互いに平行になるように形成された回折格子である。このDOEは、撮像光学系110の前面側に配置されており、光の回折現象を利用して入射する光線を制御する。入射した光線は次数に応じて回折する角度が異なるが、溝の形状により、特定次数の回折効率を高めることができる。すなわち、入射した光線の角度を特定の角度に偏向することが可能となる。したがって、図3のように、撮像光学系110の前面に光学偏向部材161としてのDOEを配置することにより、光軸の角度を制御することができる。
The DOE used for the
第2変形例においては、溝の形状の異なる光学偏向部材161を撮像光学系110の前側に択一的に配置可能である。これにより、光学偏向部材161の溝形状の違いに応じて異なる光軸が構成されるため、光学偏向部材161を撮像光学系110の前側に配置しない状態で撮影された被写体像と、いずれかの溝形状の光学偏向部材161を撮像光学系110の前側に配置した状態で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じる。したがって、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら2枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。さらに、撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材161の溝形状に応じて、立体視の効果が異なる画像を得ることができる。
In the second modification, the
次に、図4〜図11を参照しつつ、第1実施形態に係る視差画像取得装置の構成・作用について説明する。
図4は、第1実施形態に係る視差画像取得装置に用いる、シャッタユニット210とカメラモジュール240の構成を示す斜視図である。図5は、図4に示す、シャッタユニット210とカメラモジュール240の構成を示す分解斜視図である。図6〜図10は、第1実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す図であって、図6は光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す平面図、図7は第2光学偏向部材が撮像光学系の前側から退避している状態を示す側面図、図8は第1光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す平面図、図9は、第2光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置される過程を示す側面図、図10は、第2光学偏向部材が撮像光学系の前側に配置された状態を示す平面図である。図11は、第1実施形態における視差画像取得装置の構成を示すブロック図である。
図4〜図10において、Z方向は鉛直方向であって、撮像光学系110の光軸Axに平行な方向である。X方向及びY方向は水平方向であって、Z方向に垂直な方向である。
なお、図6〜図10においては、説明に関わる部分のみ図示し、それ以外の構成については図示を省略している。
Next, the configuration and operation of the parallax image acquisition device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a perspective view illustrating configurations of the
4 to 10, the Z direction is a vertical direction and is a direction parallel to the optical axis Ax of the imaging
In FIGS. 6 to 10, only portions related to the description are illustrated, and the other configurations are not illustrated.
視差画像取得装置200は、シャッタユニット210と、カメラモジュール240と、制御部250と、3Dフォーマット変換部262と、出力処理部263と、記録部264と、を備える。
シャッタユニット210とカメラモジュール240は互いに着脱可能であって、シャッタユニット210の2つの内面210a、210bをカメラモジュール240の外面240a、240bにそれぞれ当てつけることによって位置決めし、例えばネジによって互いに固定する。
The parallax
The
シャッタユニット210は、第1光学偏向部材213、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220、第2光学偏向部材214、第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230、及びシャッタ枠211を備える。第1光学偏向部材213は図1(b)の第1光学偏向部材121に対応し、第2光学偏向部材214は図1(c)の第2光学偏向部材131に対応する。すなわち、第1光学偏向部材213の入射平面と射出平面のなす角度は、第2光学偏向部材214の入射平面と射出平面のなす角度より小さい。ここで、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220と第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、光学偏向部材駆動アクチュエータを構成する。
なお、シャッタ枠211については、既存の構成と同様であるので説明は省略する。
The
Since the
第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220は、第1光学偏向部材213を撮像光学系110の前側へ配置し、又は、第1光学偏向部材213を撮像光学系110の前から退避させる。第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、第2光学偏向部材214を撮像光学系110の前側へ配置し、又は、第2光学偏向部材214を撮像光学系110の前から退避させる。
第1光学偏向部材213、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220、第2光学偏向部材214、及び第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、上面部をシャッタ蓋212で閉じられたユニット内部に配置されている。このようにシャッタユニット210を構成する部材を一体にすることによって、小型化及び原価低減を図ることができる。
The first optical deflection
The first
第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220は、図4に示すように、ロータ221、駆動ピン222、基板223、コイルホルダ224、コイル225、及びステータ226を備える。ロータ221、コイルホルダ224、コイル225、及びステータ226は動力発生源であり、駆動ピン222は、伝達部材である。
コイル225を保持したコイルホルダ224と、コイルホルダ224の中心に貫通配置されたステータ226は、シャッタ枠211の側面に固定されている。ステータ226の両先端の間にはロータ221が回動可能に保持されている。ロータ221は、磁石からなり、図7に示すロータ231と同様に、ステータ226の一方の先端226a側にN極が、他方の先端226b側にS極が、それぞれ配置されている。
また、シャッタ枠211からは、円柱形状の軸部222aが突出している。この軸部222aの外周には、駆動ピン222及びロータ221が順に同心状に配置されている。駆動ピン222及びロータ221は、例えば接着により、互いに固定されており、軸部222aを中心にして回動可能である。コイル225に電流を流すと、フレミングの左手の法則によって、軸部222aを中心にしてロータ221及び駆動ピン222を回動させる力が発生し、これにより、軸部222aに略垂直に延びる腕部222bが軸部222aを中心にして回動する。
As shown in FIG. 4, the first optical deflection
The
Further, a
基板223からコイル225に電流を流していない状態では、ステータ226の磁極は、一方の先端226aがS極、他方の先端226bがN極となっている。このため、ロータ221のN極と先端226aのS極の間の引力、及び、ロータ221のS極と先端226bのN極の間の引力により、図7に示すロータ231と同様に、ロータ221は、ステータ226に対して、一定の位置で停止した状態で保持される。
これに対して、基板223からコイル225に対して電流を流した状態では、右ネジの法則により、ステータ226の磁極は、一方の先端226aがN極、他方の先端226bがS極に変わる(図8参照)。このため、ロータ221のN極と先端226aのN極の間、及び、ロータ221のS極と先端226bのS極の間にそれぞれ反発力が発生することから、図8に示すロータ231と同様に、ロータ221は、ステータ226に対して回動し、ロータ221に固定された駆動ピン222も回動する。
In a state in which no current flows from the
On the other hand, in a state in which a current is passed from the
第1光学偏向部材213は、伝達部213b、回動軸215、及び連結部213aとともに一体形成され、シャッタ枠211に保持された回動軸215を中心にして回動可能であり、連結部213aが駆動ピン222の腕部222bに係合されている。上述のようにコイル225へ電流を印加することによって駆動ピン222が回動すると、腕部222bの回動にともなって連結部213aが変位し、これにより伝達部213bと第1光学偏向部材213が回動軸215の周りを回動する。これにより、第1光学偏向部材213は、撮像光学系110の前側に配置された状態(撮像光学系110の開口249に重なるように配置された状態)と、撮像光学系110の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
The first
第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、図4に示すように、ロータ231、駆動ピン232、基板233、コイルホルダ234、コイル235、及びステータ236を備える。コイルホルダ234、コイル235、及びステータ236は動力発生源であり、駆動ピン232は、伝達部材である。
コイル235を保持したコイルホルダ234と、コイルホルダ234の中心に貫通配置されたステータ236は、シャッタ枠211の側面に固定されている。ステータ236の両先端の間にはロータ231が回動可能に保持されている。ロータ231は、磁石からなり、図7に示すように、ステータ236の一方の先端236a側にN極が、他方の先端236b側にS極が、それぞれ配置されている。
また、シャッタ枠211からは、円柱形状の軸部232aが突出している。この軸部232aの外周には、駆動ピン232及びロータ231が順に同心状に配置されている。駆動ピン232及びロータ231は、例えば接着により、互いに固定されており、軸部232aを中心にして回動可能である。コイル235に電流を流すと、フレミングの左手の法則によって、軸部232aを中心にしてロータ231及び駆動ピン232を回動させる力が発生し、これにより、軸部232aに略垂直に延びる腕部232bが軸部232aを中心にして回動する。
As shown in FIG. 4, the second optical deflection
The
Further, a
基板233からコイル235に電流を流していない状態では、ステータ236の磁極は、一方の先端236aがS極、他方の先端236bがN極となっている(図7)。このため、ロータ231のN極と先端236aのS極の間の引力、及び、ロータ231のS極と先端236bのN極の間の引力により、ロータ231は、ステータ236に対して、一定の位置で停止した状態で保持される。
これに対して、基板233からコイル235に対して電流を流した状態では、右ネジの法則により、ステータ236の磁極は、一方の先端236aがN極、他方の先端236bがS極に変わる(図8)。このため、ロータ231のN極と先端236aのN極の間、及び、ロータ231のS極と先端236bのS極の間にそれぞれ反発力が発生することから、ロータ231は、ステータ236に対して回動し、ロータ231に固定された駆動ピン232も回動する(図8の時計回り方向)。
In a state in which no current flows from the
On the other hand, in a state in which a current is passed from the
第2光学偏向部材214は、伝達部214b、回動軸216、及び連結部214aとともに一体形成され、シャッタ枠211に保持された回動軸216を中心にして回動可能であり、連結部214aが駆動ピン232の腕部232bに係合されている。上述のようにコイル235へ電流を印加することによって駆動ピン232が回動すると、腕部232bの回動にともなって連結部214aが変位し、これにより伝達部214bと第2光学偏向部材214が回動軸216の周りを回動する。これにより、第2光学偏向部材214は、撮像光学系110の前側に配置された状態(撮像光学系110の開口249に重なるように配置された状態)と、撮像光学系110の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
The second
カメラモジュール240は、カメラモジュール240を構成する部材を駆動・制御するためのモジュール基板241、カバーガラスを保持するカバーガラスホルダ242、AFアクチュエータ243、カメラモジュール240と制御部250を接続するフレキシブル基板244(図5)、撮像光学系110、及び撮像素子120を備える。
カメラモジュール240は、通常の2次元画像の撮影に用いる撮像装置で構成可能である。したがって、第1実施形態の視差画像取得装置は、通常の撮像装置にシャッタユニット210を取り付けることにより、簡便に視差画像の取得が可能となる。
AFアクチュエータ243は、オートフォーカス用に撮像光学系110を駆動するためのものであって、例えばボイスコイルモータを用いる。
The
The
The AF actuator 243 is for driving the imaging
制御部250は、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220又は第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動させることにより、第1光学偏向部材213又は第2光学偏向部材214を回動させ、撮像光学系110の前側(前面)に光学偏向部材を配置していない状態での撮像と、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材213又は第2光学偏向部材214を配置した状態での撮像によって互いに視差を有する視差画像を得るように、撮像素子120、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220、及び第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を制御する。
The
3Dフォーマット変換部262は、ユーザが3Dモードを選択すると、制御部250によって3Dモードに設定される。3Dフォーマット変換部262は、設定されたモードに対応し、3Dフォーマット変換を行い、撮像素子120が取得した視差画像から立体画像を生成する。3Dフォーマット変換としては、例えば、SIDE BY SIDE、LINE BY LINE、ABOVE−BELOW、CHECKERBOARDを用いる。
The 3D
出力処理部263は、3Dフォーマット変換部262により表示用に処理された3D画像を、モニター部(不図示)へ出力する。さらに、出力処理部263は、2D画像や、視差画像取得装置200の操作に係るメニューの表示などの画像出力処理も行う。
The
記録部264は、3Dフォーマット変換部262により3Dフォーマットに変換された画像データを不揮発に記憶するものである。この記録部264は、例えばメモリカードのように、視差画像取得装置200の外部に搬出し得るリムーバブルメモリとして構成してもよい。従って、記録部264は、視差画像取得装置200に固有の構成でなくても構わない。
The
次に、図12を参照しつつ、上述の視差画像取得装置を用いた視差画像取得方法について説明する。図12は、第1実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。 Next, a parallax image acquisition method using the above-described parallax image acquisition device will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating a process flow of the parallax image acquisition method according to the first embodiment.
まず、ユーザが3D撮影を開始するための指示スイッチ(不図示)を操作したとき、制御部250は、図12に示す視差画像取得の処理を開始し、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材213及び第2光学偏向部材214があれば、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220及び第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動することによって退避させる(ステップS101)。
つづいて、制御部250は、カメラモジュール240に1回目の撮像を実行させ、カメラモジュール240は被写体像を撮像する(ステップS102、第2の撮像ステップ)。撮像した被写体像は、記録部264に保存される。
First, when the user operates an instruction switch (not shown) for starting 3D shooting, the
Subsequently, the
ここで、撮像処理においては、制御部250からAFアクチュエータ243に電流を流すことにより、撮像光学系110を光軸Axの方向に駆動させ、AF駆動を行う。このとき、制御部250は1ステップごとに撮像素子120から入力される信号を処理して、撮像画像のコントラスト値を取得する。そして、このコントラスト値が最良となる撮像光学系110の各レンズの位置を合焦位置として取得し、撮像光学系110を合焦位置へ駆動させる。この状態で1枚目の撮影(ステップS102)を行う。
Here, in the imaging process, by passing a current from the
次に、制御部250は、ユーザに立体感の強弱を指定させる(ステップS103)。
ユーザが弱い立体感を指定した場合(ステップS103で「弱」に対応する操作を行った場合)、制御部250は、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220を駆動させることによって第1光学偏向部材213を撮像光学系110の前側に配置する(ステップS104)。
これに対して、ユーザが強い立体感を指定した場合(ステップS103で「強」に対応する操作を行った場合)、制御部250は、第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動させることによって第2光学偏向部材214を撮像光学系110の前側に配置する(ステップS105)。
Next, the
When the user designates a weak stereoscopic effect (when an operation corresponding to “weak” is performed in step S <b> 103), the
On the other hand, when the user designates a strong stereoscopic effect (when an operation corresponding to “strong” is performed in step S103), the
つづいて、制御部250は、撮像光学系110に2回目の撮像を実行させ、カメラモジュール240は被写体像を撮像する(ステップS106、第1の撮像ステップ)。撮像した被写体像は、記録部264に保存される。ここで撮像した被写体像は、ステップS102において撮像した被写体像に対して視差を有しており、これらの被写体像は視差画像となる。
なお、ステップS106の撮像処理は、ステップS102の撮像処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
Subsequently, the
Note that the imaging process in step S106 is the same as the imaging process in step S102, and a detailed description thereof will be omitted.
さらに、制御部250は、3Dフォーマット変換部262に対して、ステップS102及びステップS106で撮像した一対の被写体像について3Dフォーマット変換を実行させる。変換されたデータは記録部264に保存される。このように保存された、視差のある画像を出力処理部263から外部表示装置(不図示)へ出力して再生させると、立体視することが可能となる。
Further, the
第1実施形態の視差画像取得装置及び視差画像取得方法によれば、いずれの光学偏向部材も撮像光学系110の前面に置いていない状態で撮像した被写体像と、いずれかの光学偏向部材を撮像光学系110の前面に置いた状態で撮像した被写体像と、で視差が生じ、3D画像を作成することができる。また、光学偏向部材で光線を曲げるだけで3D画像を取得できるため、光学性能が劣化しない。さらにまた、単眼で、すなわち1つの撮像光学系で撮影が可能なため、装置の小型化・コスト削減が可能である。
また、光学偏向部材213、214をシャッタユニット210に収容した構成にすることにより、撮像カメラモジュール240への着脱が容易になり、多機種への共通化が図れ、組立も簡便にすることができる。
According to the parallax image acquisition apparatus and parallax image acquisition method of the first embodiment, the subject image captured without any optical deflection member being placed on the front surface of the imaging
Further, by adopting a configuration in which the optical deflecting
(第2実施形態)
第2実施形態に係る視差画像取得装置においては、傾斜方向の異なる二つの光学偏向部材を備える点、及び、装置の姿勢に応じた傾斜方向の光学偏向部材を択一的に選択する点が第1実施形態に係る視差画像取得装置と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る視差画像取得装置と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
In the parallax image acquisition device according to the second embodiment, the point is that two optical deflection members having different inclination directions are provided, and the optical deflection member in the inclination direction according to the posture of the device is selected selectively. It differs from the parallax image acquisition apparatus which concerns on 1 embodiment. Other configurations are the same as those of the parallax image acquisition device according to the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members, and detailed descriptions thereof are omitted.
図13は、第2実施形態に係る視差画像取得装置に用いる撮像素子120、撮像光学系110、及び光学偏向部材171、181の構成を示す断面図であって、(a)は第1光学偏向部材171を撮像光学系110の前側に配置した状態を、(b)は(a)とは傾斜方向の異なる第2光学偏向部材181を撮像光学系110の前側に配置した状態を、それぞれ示す図である。図14は、第2実施形態における第1光学偏向部材171の形状例を示す斜視図である。
なお、図14は、傾斜方向を明確にするために第1光学偏向部材171を簡略化して示している。また、第2光学偏向部材181は、第1光学偏向部材171と同様の形状を有する。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
FIG. 14 shows the first
第2実施形態に係る視差画像取得装置は、撮像素子120と、撮像素子120上に被写体像を結像する撮像光学系110と、撮像光学系110の前面に配置されたときに物体側(図1の左側)から撮像光学系110へ進行する光線を第1の方向(図1(b)において光線L1が進行する方向)に偏向させる第1光学偏向部材171と、撮像光学系110の前面に配置されたときに物体側から撮像光学系110へ進行する光線を第2の方向(図1(c)において光線L3が進行する方向)に偏向させる第2光学偏向部材181と、第1光学偏向部材171及び第2光学偏向部材181をそれぞれ駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータ220、230(図22)と、を有する。これらの光学偏向部材駆動アクチュエータ220、230は、第1光学偏向部材171が撮像光学系110の前面に配置された第1の状態と、第2光学偏向部材181が撮像光学系110の前面に配置された第2の状態と、第1光学偏向部材171も第2光学偏向部材181もともに撮像光学系110の前面に配置されない第3の状態とを、択一的に選択する。第1の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、第2の状態で撮像される被写体像と第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となる。
The parallax image acquisition device according to the second embodiment includes an
撮像光学系110は、制御部350(図22)からの指示信号にしたがって、AFアクチュエータ243(図22)によって光軸Axに沿って駆動され、撮像素子120上に被写体像を結像する。撮像素子120は撮像面に結像された被写体像を光電変換し電気的な画像信号を生成する。
The imaging
第1光学偏向部材171と第2光学偏向部材181は、同一形状であって、図14の矢印に示す1つの方向に沿った傾斜を備えたプリズムからなる。第1光学偏向部材171と第2光学偏向部材181は、撮像光学系110の前側に配置されたときに、傾斜方向が別の方向になるように配置される。第1光学偏向部材171と第2光学偏向部材181に用いるプリズムは、屈折率1.5近傍の光学ガラス部材が好ましく、例えば、BK7などの硝材で構成する。ここで、図14に示す傾斜は、第1光学偏向部材171においては入射平面172と射出平面173(図13)の間隔が小さくなる方向を、第2光学偏向部材181においては入射平面182と射出平面183(図13)の間隔が小さくなる方向を、それぞれ示している。
The first optical deflecting
第1光学偏向部材171は、図13に示すように、撮像光学系110の前面側に配置された光学面として、入射平面172及び射出平面173を有する。入射平面172及び射出平面173は、撮像光学系110の光軸Axに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θをなしている。
第1光学偏向部材171と同様に、第2光学偏向部材181は、図13に示すように、撮像光学系110の前面側に配置された光学面として、入射平面182及び射出平面183を有し、入射平面182及び射出平面183は、撮像光学系110の光軸Axに沿って前方から順に配置され、互いに所定の角度θをなしている。
入射平面172、182と射出平面173、183がそれぞれなす角度θは、0.1度以上3度以下であれば、色収差の発生を低減することができるため、この角度範囲が望ましい。
なお、図13、図14においては、説明の便宜上、角度θが明確になるように実際より大きめに図示している。
As shown in FIG. 13, the first
Similar to the first
If the angles θ formed by the incident planes 172 and 182 and the exit planes 173 and 183 are 0.1 degrees or more and 3 degrees or less, the occurrence of chromatic aberration can be reduced.
In FIGS. 13 and 14, for the convenience of explanation, the angle θ is shown larger than the actual one so that the angle θ is clear.
なお、光学偏向部材171、181を構成するプリズムは樹脂部材を用いてもよい。樹脂部材を用いると、軽量化することができ、材料コストを低減でき、さらに加工自由度が高まるため好ましい。
In addition, the prism which comprises the optical deflection |
図13(a)に示す状態においては、光線L1が空気中から第1光学偏向部材171へ入射すると入射平面172において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面173でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ax上に第1光学偏向部材171を配置していない場合の光線L2に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第1光学偏向部材171は、物体側から撮像光学系110へ進行する光線を偏向させることができる。
図13(b)に示す状態においては、図13(a)に示す状態と同様に、光線L3が空気中から第2光学偏向部材181へ入射すると入射平面182において屈折作用によって屈折し、さらに、射出平面183でも屈折作用により屈折する。このため、光軸Ax上に第2光学偏向部材181を配置していない場合の光線L2に対して、入射側と射出側で光線の角度を変えることができる。すなわち、第2光学偏向部材181は、物体側から撮像光学系110へ進行する光線を偏向させることができる。
In the state shown in FIG. 13A, when the light beam L1 enters the first
In the state shown in FIG. 13B, as in the state shown in FIG. 13A, when the light beam L3 enters the second
ここで、図13(a)、(b)に示す撮像光学系は共軸光学系であって、光学偏向部材171、181によって屈折した後に撮像素子120へ進行する光線は、光軸Ax上に光学偏向部材171、181がない場合の光線と同様に、光軸Ax上を進行する。
Here, the imaging optical system shown in FIGS. 13A and 13B is a coaxial optical system, and the light beam that is refracted by the
図13(a)と図13(b)に示すように、撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材として、入射光線の光軸Axの角度に応じて、第1光学偏向部材171及び第2光学偏向部材181のいずれかを選択することにより、物体側から撮像光学系110へ入射する光線の角度を変えることができる。したがって、図13(a)に示す状態において、撮像素子120に対して第1被写体像を与える第1光軸が構成されるとすると、図13(b)に示す状態では、撮像素子120に対して、第1被写体像とは異なる第2被写体像を与える第2光軸が構成される。これにより、撮像光学系110の前側に光学偏向部材を配置していない状態で撮影された被写体像と、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材171又は第2光学偏向部材181を配置した状態(図13(a)又は図13(b))で撮影された被写体像と、で互いに視差が生じるため、これらの被写体像は被写体の視差画像となり、これら2枚の画像を再生することによって立体視が可能となる。
さらに、視差画像取得装置の姿勢に応じて、撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材を択一的に選択することにより、姿勢に対応した立体画像を得ることが可能となる。
As shown in FIG. 13A and FIG. 13B, the first
Furthermore, by selectively selecting the optical deflection member disposed on the front side of the imaging
図15は、第2実施形態に係る視差画像取得装置を組み込んだ携帯電話を示す正面図である。図15は、携帯電話140を縦置きした状態を示し、縦長の携帯電話140の長手方向に沿った基準方向Vは鉛直方向上に設定している。この携帯電話は、第2実施形態の視差画像取得装置を備えた携帯情報端末の一例であり、携帯情報端末としては、これ以外に、例えばデジタルカメラ、パソコン、携帯端末を挙げることができる。
FIG. 15 is a front view showing a mobile phone in which the parallax image acquisition device according to the second embodiment is incorporated. FIG. 15 shows a state in which the
図15に示されるように、携帯電話140は、マイク部141と、スピーカ部142と、入力ダイアル143と、モニター部144と、撮像光学系145と、アンテナ146と、処理手段とを有している。
As shown in FIG. 15, the
ここで、マイク部141は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部142は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル143は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター部144は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ146は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段(不図示)は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行うためのものである。
Here, the
ここで、モニター部144は液晶表示素子である。また、図15中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。撮像光学系145としては、例えば図13の撮像光学系110が用いられ、携帯電話140に内蔵されている。
Here, the
図16は、携帯電話140における基準方向Vと、撮像光学系145の前側に配置する第1光学偏向部材171又は第2光学偏向部材181の傾斜方向(図14の矢印方向)と、の関係を示す平面図である。図16は、図15に示す携帯電話に組み込んだ光学偏向部材を図15と同じ方向から見た図である。
図16に示すように、基準方向Vに沿った方向であって上向きの傾斜方向、すなわち基準方向Vに対する角度が0度である方向を傾斜方向D0としている。これに対して、平面視円形の光学偏向部材の中心C0に関して、図16の紙面上時計回りに、傾斜方向D0に対して90度をなす方向を傾斜方向D90、180度をなす方向を傾斜方向D180、270度をなす方向を傾斜方向D270、としている。
FIG. 16 shows the relationship between the reference direction V in the
As shown in FIG. 16, the direction along the reference direction V and the upward inclination direction, that is, the direction in which the angle with respect to the reference direction V is 0 degrees is defined as the inclination direction D0. On the other hand, with respect to the center C0 of the optical deflection member having a circular shape in plan view, the direction that forms 90 degrees with respect to the inclination direction D0 in the clockwise direction in FIG. 16 is the inclination direction D90, and the direction that forms 180 degrees is the inclination direction. The direction that forms D180 and 270 degrees is defined as an inclination direction D270.
図17は、図15の携帯電話140を縦置きにしたとき、すなわち基準方向Vが鉛直方向に沿うように携帯電話140を置いたときの光学偏向部材の傾斜方向の例を示す図であり、(a)は撮像光学系110の前側から光学偏向部材を退避させた状態、(b)は撮像光学系110の前側に傾斜方向を270度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
図18は、図15の携帯電話140を横置きにしたとき、すなわち基準方向Vが水平方向に沿うように携帯電話140を置いたときの光学偏向部材の傾斜方向の例を示す図であり、(a)は撮像光学系110の前側から光学偏向部材を退避させた状態、(b)は撮像光学系110の前側に傾斜方向を180度にした光学偏向部材を配置した状態、をそれぞれ示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of the tilt direction of the optical deflection member when the
FIG. 18 is a diagram showing an example of the tilt direction of the optical deflection member when the
図17(b)に示す状態では光学偏向部材の傾斜方向はD270であり、図18(b)に示す状態では光学偏向部材の傾斜方向はD180としている。したがって、両者は、撮像光学系110の光軸Axに垂直な面内において、傾斜方向が互いに90度異なっている。
ここで、例えば、図17(b)に示す状態で撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材として、図13(a)に示す第1光学偏向部材171を用い、図18(b)に示す状態で撮像光学系110の前側に配置する光学偏向部材として、図13(b)に示す第2光学偏向部材181を用いることができる。
In the state shown in FIG. 17B, the inclination direction of the optical deflection member is D270, and in the state shown in FIG. 18B, the inclination direction of the optical deflection member is D180. Therefore, the inclination directions of the two are 90 degrees different from each other in a plane perpendicular to the optical axis Ax of the imaging
Here, for example, as the optical deflection member disposed on the front side of the imaging
次に、図19〜図22を参照しつつ、第2実施形態に係る視差画像取得装置の構成・作用について説明する。
図19〜図22は、第2実施形態における視差画像取得装置の内部構成を示す図であって、図19は光学偏向部材が撮像光学系110の前側から退避している状態を示す平面図、図20は第1光学偏向部材313が撮像光学系110の前側に配置された状態を示す平面図、図21は、第2光学偏向部材314が撮像光学系110の前側に配置された状態を示す平面図である。図22は、第2実施形態における視差画像取得装置300の構成を示すブロック図である。
図19〜図21において、Z方向は鉛直方向であって、撮像光学系110の光軸Axに平行な方向である。X方向及びY方向は水平方向であって、Z方向に垂直な方向である。
なお、図19〜図21においては、説明に関わる部分のみ図示し、それ以外の構成については図示を省略している。
Next, the configuration and operation of the parallax image acquisition device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 19 to 22.
19 to 22 are diagrams illustrating an internal configuration of the parallax image acquisition device according to the second embodiment, and FIG. 19 is a plan view illustrating a state in which the optical deflection member is retracted from the front side of the imaging
19 to 21, the Z direction is a vertical direction and is a direction parallel to the optical axis Ax of the imaging
In FIGS. 19 to 21, only the part related to the description is shown, and the other configurations are not shown.
視差画像取得装置300は、シャッタユニット210と、カメラモジュール240と、姿勢検出用センサ340と、制御部350と、3Dフォーマット変換部262と、出力処理部263と、記録部264と、を備える。
The parallax
シャッタユニット210は、第1光学偏向部材313、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220、第2光学偏向部材314、第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230、及びシャッタ枠211を備える。光学偏向部材313、314は、図13の光学偏向部材171、181と同様のプリズムを用いる。
The
第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220は、第1光学偏向部材313を撮像光学系110の前側へ配置し、又は、第1光学偏向部材313を撮像光学系110の前から退避させる。第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、第2光学偏向部材314を撮像光学系110の前側へ配置し、又は、第2光学偏向部材314を撮像光学系110の前から退避させる。
第1光学偏向部材313、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220、第2光学偏向部材314、及び第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230は、上面部をシャッタ蓋212で閉じられたユニット内部に配置されている。このようにシャッタユニット210を構成する部材を一体にすることによって、小型化及び原価低減を図ることができる。
The first optical deflection
The first
第1光学偏向部材313は、シャッタ枠211に保持された回動軸215を中心にして回動可能であり、連結部313aが駆動ピン222の腕部222bに係合されている。第1実施形態の視差画像取得装置と同様に、コイル225へ電流を印加することによって駆動ピン222が回動すると、腕部222bの回動にともなって連結部313aが変位し、これにより第1光学偏向部材313が回動軸215の周りを回動する。これにより、第1光学偏向部材313は、撮像光学系110の前側に配置された状態(撮像光学系110の開口249に重なるように配置された状態)と、撮像光学系110の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
The first
第2光学偏向部材314は、シャッタ枠211に保持された回動軸216を中心にして回動可能であり、連結部314aが駆動ピン232の腕部232bに係合されている。第1実施形態の視差画像取得装置と同様に、コイル235へ電流を印加することによって駆動ピン232が回動すると、腕部232bの回動にともなって連結部314aが変位し、これにより第2光学偏向部材314が回動軸216の周りを回動する。これにより、第2光学偏向部材314は、撮像光学系110の前側に配置された状態(撮像光学系110の開口249に重なるように配置された状態)と、撮像光学系110の前側から退避した状態と、を択一的に実現することができる。
The second
姿勢検出用センサ340は、視差画像取得装置の姿勢を検知するものであって、例えば加速度センサを用いる。
The
制御部350は、姿勢検出用センサ340の出力に基づいて、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220又は第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動させる。
以下の説明では、制御部350は、視差画像が水平方向に視差を有するように、視差画像取得装置の姿勢に応じて第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220又は第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動させる。すなわち、制御部350は、視差画像取得装置を備える携帯電話140が縦置きのときには、傾斜方向D270の光学偏向部材を撮像光学系110の前側に配置し、携帯電話140が横置きのときには、傾斜方向D180の光学偏向部材を撮像光学系110の前側に配置させる。
The
In the following description, the
次に、図23を参照しつつ、上述の視差画像取得装置を用いた視差画像取得方法について説明する。図23は、第2実施形態における視差画像取得方法の処理の流れを示すフローチャートである。
以下、視差画像取得装置を備えた携帯電話140の場合の視差画像取得方法について説明するが、携帯電話以外に適用する場合も同様である。
Next, a parallax image acquisition method using the above-described parallax image acquisition device will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a flowchart illustrating a process flow of the parallax image acquisition method according to the second embodiment.
Hereinafter, although the parallax image acquisition method in the case of the
まず、ユーザが3D撮影を開始するための指示スイッチ(不図示)を操作したとき、制御部350は、図23に示す視差画像取得の処理を開始し、撮像光学系110の前側に第1光学偏向部材313及び第2光学偏向部材314があれば、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220及び第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動することによって退避させる(ステップS201、図17(a)又は図18(a)の状態)。
つづいて、制御部250は、カメラモジュール240に1回目の撮像を実行させ、カメラモジュール240は被写体像を撮像する(ステップS202、第2の撮像ステップ)。撮像した被写体像は、記録部264に保存される。
First, when the user operates an instruction switch (not shown) for starting 3D shooting, the
Subsequently, the
次に、制御部350は、姿勢検出用センサ340に携帯電話140の姿勢を検出させる(ステップS203)。制御部350は、姿勢検出用センサ340の出力に基づいて、携帯電話140の姿勢が横置きか縦置きかを判断する(ステップS204)。
Next,
携帯電話140が縦置きの場合(ステップS204で姿勢検出用センサ340から出力された信号が「縦置き」に対応する信号であると判断した場合)、制御部350は、第1光学偏向部材駆動アクチュエータ220を駆動させて傾斜方向がD270である第1光学偏向部材313を撮像光学系110の前側に配置する(ステップS205)。
これに対して、携帯電話140が横置きの場合(ステップS204で姿勢検出用センサ340から出力された信号が「横置き」に対応する信号であると判断した場合)、制御部350は、第2光学偏向部材駆動アクチュエータ230を駆動させて傾斜方向がD180である第2光学偏向部材314を撮像光学系110の前側に配置する(ステップS206)。
When
On the other hand, when
つづいて、制御部350は、カメラモジュール240に2回目の撮像を実行させ、カメラモジュール240は被写体像を撮像する(ステップS207、第1の撮像ステップ)。撮像した被写体像は、記録部264に保存される。
ここで撮像した被写体像は、ステップS202において撮像した被写体像に対して視差を有しており、これらの被写体像は視差画像となる。したがって、第2実施形態の視差画像取得装置は、装置の姿勢に対応した光学偏向部材を撮像光学系110の前側に配置させることにより、視差画像取得装置300の姿勢によらずに3D画像を取得することが可能となる。
Subsequently, the
The subject image captured here has a parallax with respect to the subject image captured in step S202, and these subject images become parallax images. Therefore, the parallax image acquisition device of the second embodiment acquires a 3D image regardless of the posture of the parallax
以上の説明において、携帯電話140が縦置きのときに傾斜方向D270の光学偏向部材を撮像光学系110の前側に配置したが、これに代えて傾斜方向D90の光学偏向部材を用いても良い。また、携帯電話140が横置きのときに傾斜方向D180の光学偏向部材を撮像光学系110の前側に配置したが、これに代えて傾斜方向D0の光学偏向部材を用いても良い。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
In the above description, the optical deflection member in the tilt direction D270 is disposed on the front side of the imaging
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 1st Embodiment.
以上のように、本発明に係る視差画像取得装置は、小型な構成で、大幅なコストアップを伴わず、良好な画質の視差画像を取得することのできる、単一の光学系で視差画像を取得できる面で有用である。 As described above, the parallax image acquisition device according to the present invention has a small configuration, and can acquire a parallax image with a single optical system that can acquire a parallax image with good image quality without significant cost increase. Useful in terms of acquisition.
110 撮像光学系
120 撮像素子
121 第1光学偏向部材
122 入射平面
123 射出平面
131 第2光学偏向部材
132 入射平面
133 射出平面
140 携帯電話
141 マイク部
142 スピーカ部
143 入力ダイアル
144 モニター部
145 撮像光学系
146 アンテナ
150 折り曲げ光学系
151 光学偏向部材
161 光学偏向部材
171 第1光学偏向部材
172 入射平面
173 射出平面
181 第1光学偏向部材
182 入射平面
183 射出平面
200 視差画像取得装置
210 シャッタユニット
211 シャッタ枠
212 シャッタ蓋
213 第1光学偏向部材
213a 連結部
213b 伝達部
214 第2光学偏向部材
214a 連結部
214b 伝達部
215、216 回動軸
220 第1光学偏向部材駆動アクチュエータ
221 ロータ
222 駆動ピン
222a 軸部
222b 腕部
223 基板
224 コイルホルダ
225 コイル
226 ステータ
230 第2光学偏向部材駆動アクチュエータ
231 ロータ
232 駆動ピン
232a 軸部
232b 腕部
233 基板
234 コイルホルダ
235 コイル
236 ステータ
240 カメラモジュール
241 モジュール基板
242 カバーガラスホルダ
243 AFアクチュエータ
244 カメラモジュール
249 開口
250 制御部
262 3Dフォーマット変換部
263 出力処理部
264 記録部
300 視差画像取得装置
313 第1光学偏向部材
313a 連結部
313b 伝達部
314 第2光学偏向部材
314a 連結部
313b 伝達部
340 姿勢検出用センサ
350 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Image pick-up optical system 120 Image pick-up element 121 1st optical deflection | deviation member 122 Incident plane 123 Ejection plane 131 2nd optical deflection member 132 Incident plane 133 Ejection plane 140 Mobile phone 141 Microphone part 142 Speaker part 143 Input dial 144 Monitor part 145 Imaging optical system 146 Antenna 150 Bending optical system 151 Optical deflecting member 161 Optical deflecting member 171 First optical deflecting member 172 Incident plane 173 Ejecting plane 181 First optical deflecting member 182 Incident plane 183 Ejecting plane 200 Parallax image acquisition device 210 Shutter unit 211 Shutter frame 212 Shutter lid 213 First optical deflection member 213a Connection portion 213b Transmission portion 214 Second optical deflection member 214a Connection portion 214b Transmission portion 215, 216 Rotating shaft 220 First optical deflection member drive arm Tutor 221 Rotor 222 Drive pin 222a Shaft part 222b Arm part 223 Substrate 224 Coil holder 225 Coil 226 Stator 230 Second optical deflection member drive actuator 231 Rotor 232 Drive pin 232a Shaft part 232b Arm part 233 Substrate 234 Coil holder 235 Coil 236 Stator 240 Camera module 241 Module substrate 242 Cover glass holder 243 AF actuator 244 Camera module 249 Aperture 250 Control unit 262 3D format conversion unit 263 Output processing unit 264 Recording unit 300 Parallax image acquisition device 313 First optical deflection member 313a Connection unit 313b Transmission unit 314 Second optical deflection member 314a Connection unit 313b Transmission unit 340 Attitude detection sensor 350 Control unit
Claims (14)
前記撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第1の方向に偏向させる第1光学偏向部材と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第2の方向に偏向させる第2光学偏向部材と、
前記第1光学偏向部材及び前記第2光学偏向部材を駆動する光学偏向部材駆動アクチュエータと、
を有し、
前記光学偏向部材駆動アクチュエータは、
前記第1光学偏向部材が前記撮像光学系の前面に配置された第1の状態と、
前記第2光学偏向部材が前記撮像光学系の前面に配置された第2の状態と、
前記第1光学偏向部材も前記第2光学偏向部材もともに前記撮像光学系の前面に配置されない第3の状態と、を択一的に選択し、
前記第1の状態で撮像される被写体像と前記第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となり、かつ、
前記第2の状態で撮像される被写体像と前記第3の状態で撮像される被写体像は互いに視差を有する視差画像となることを特徴とする視差画像取得装置。 An image sensor;
An imaging optical system that forms a subject image on the imaging element;
A first optical deflection member that deflects light rays traveling from the object side to the imaging optical system when arranged in front of the imaging optical system in a first direction;
A second optical deflection member that deflects light rays traveling from the object side to the imaging optical system when arranged in front of the imaging optical system in a second direction;
An optical deflection member driving actuator for driving the first optical deflection member and the second optical deflection member;
Have
The optical deflection member drive actuator is
A first state in which the first optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system;
A second state in which the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system;
A third state in which neither the first optical deflection member nor the second optical deflection member is disposed on the front surface of the imaging optical system; alternatively,
The subject image captured in the first state and the subject image captured in the third state are parallax images having parallax, and
The parallax image acquisition apparatus characterized in that the subject image captured in the second state and the subject image captured in the third state are parallax images having parallax.
前記光学偏向部材駆動アクチュエータは、前記姿勢センサの出力に基づいて、前記視差画像が水平方向に視差を有するように、前記第1の状態又は前記第2の状態と、前記第3の状態と、を選択することを特徴とする請求項3に記載の視差画像取得装置。 An attitude sensor for detecting the attitude of the parallax image acquisition device;
The optical deflection member drive actuator, based on the output of the attitude sensor, the first state or the second state, and the third state, so that the parallax image has a parallax in the horizontal direction, The parallax image acquisition apparatus according to claim 3, wherein the parallax image acquisition apparatus is selected.
少なくとも1つの動力発生源と、
前記少なくとも1つの動力発生源の発生する動力を、前記第1光学偏向部材に伝達して、前記第1光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置させる第1の伝達部材と、
前記少なくとも1つの動力発生源の発生する動力を、前記第2光学偏向部材に伝達して、前記第2光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置させる第2の伝達部材と、
を有し、
前記第1光学偏向部材と前記第1の伝達部材は一体に形成され、かつ、前記第2光学偏向部材と前記第2の伝達部材は一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の視差画像取得装置。 The optical deflection member drive actuator is
At least one power generation source;
A first transmission member configured to transmit power generated by the at least one power generation source to the first optical deflection member and dispose the first optical deflection member on a front surface of the imaging optical system;
A second transmission member configured to transmit power generated by the at least one power generation source to the second optical deflection member, and to dispose the second optical deflection member in front of the imaging optical system;
Have
The first optical deflection member and the first transmission member are integrally formed, and the second optical deflection member and the second transmission member are integrally formed. The parallax image acquisition device described.
前記第1光学偏向部材と、前記第2光学偏向部材と、前記光学偏向部材駆動アクチュエータとは第2の筐体に収容され、
前記第1の筐体と前記第2の筐体が互いに脱着可能に組みつけられた構造をとることを特徴とする請求項1に記載の視差画像取得装置。 The imaging optical system is housed in a first housing,
The first optical deflection member, the second optical deflection member, and the optical deflection member drive actuator are housed in a second housing,
The parallax image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the first casing and the second casing have a structure in which the first casing and the second casing are detachably attached to each other.
前記入射平面と前記射出平面は、互いに所定の角度をなしていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の視差画像取得装置。 The optical deflection member comprises one entrance plane and one exit plane,
The parallax image acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the incident plane and the emission plane are at a predetermined angle with each other.
前記撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第1の方向に偏向させる第1光学偏向部材と、
前記撮像光学系の前面に配置されたときに物体側から前記撮像光学系へ進行する光線を第2の方向に偏向させる第2光学偏向部材と、
を有する視差画像撮像装置で視差画像を撮像する方法であり、
前記第1光学偏向部材又は前記第2光学偏向部材を前記撮像光学系の前面に配置した状態で被写体像を撮像する第1の撮像ステップと、
前記第1光学偏向部材も前記第2光学偏向部材もともに前記撮像光学系の前面に配置しない状態で被写体像を撮像する第2の撮像ステップと、
を有することを特徴とする視差画像取得方法。 An image sensor;
An imaging optical system that forms a subject image on the imaging element;
A first optical deflection member that deflects light rays traveling from the object side to the imaging optical system when arranged in front of the imaging optical system in a first direction;
A second optical deflection member that deflects light rays traveling from the object side to the imaging optical system when arranged in front of the imaging optical system in a second direction;
A parallax image capturing apparatus having a parallax image
A first imaging step of imaging a subject image in a state where the first optical deflection member or the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system;
A second imaging step of imaging a subject image in a state in which neither the first optical deflection member nor the second optical deflection member is disposed in front of the imaging optical system;
A parallax image obtaining method characterized by comprising:
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