JP2013213845A - レンズユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整の精度を高めることができるレンズユニットを提供する。
【解決手段】3Dアダプタ100は、左眼用光学系OLと、右眼用光学系ORと、遮光シート72と、を備えている。遮光シート72は、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARの間に配置された中間遮光部72aを有している。中間遮光部72aは、中間基準面Bに対して概ね左右対照な位置に配置されたゲージ72eおよび72fを有している。
【選択図】図50

Description

ここに開示される技術は、レンズユニットに関する。
撮像装置としてデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラが知られている。デジタルカメラは、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの撮像素子を有している。撮像素子は光学系で形成された光学像を画像信号に変換する。こうして、被写体の画像データを取得することができる。
特開平7−274214号公報
近年、ステレオ画像を撮影する撮像装置の開発が進められている。ステレオ画像とは、3次元表示用の画像であり、視差を有する左眼用画像および右眼用画像を含んでいる。この種の撮像装置は、左右一対の光学系を有する光学ユニットを備えている(例えば、特許文献1を参照)。
ところで、適正な3次元画像を表示するためには、ステレオ画像において左眼用画像および右眼用画像が上下方向の適正な位置に配置されているのが好ましい。
しかし、製品の個体差により左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置が設計位置からずれている場合も考えられる。
そこで、製品ごとに左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置を調整することが考えられる。
しかし、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置を精度よく調整するためには、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置を正確に把握することが求められるが、それを実現し得る技術は未だ提案されていない。
本発明の課題は、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整の精度を高めることができるレンズユニットを提供することにある。
ここに開示されるレンズユニットは、撮像素子に第1光学像および第2光学像を形成するレンズユニットであって、第1光学系と、第2光学系と、遮光ユニットと、を備えている。第1光学系は、第1の視点から見た第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有している。第2光学系は、第1の視点とは異なる第2の視点から見た第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有している。遮光ユニットは、第1および第2光学系の被写体側に配置されており、第1および第2光軸の間に配置された基準遮光部を有している。第1および第2光学系は、第1および第2光学系の中央に定義される中間基準面に対して概ね左右対称な位置に配置されている。基準遮光部は、中間基準面に対して概ね左右対照な位置に配置された第1および第2調整基準部を有している。
このレンズユニットでは、例えば基準遮光部にピントを合わせた場合、第1光学像には第1調整基準部の像が含まれ、第2光学系には第2調整基準部の像が含まれる。第1光学像および第2光学像の垂直相対ズレを調整する際に、あるいは、第1光学像および第2光学像全体の垂直位置を調整する際に、第1および第2調整基準部の像を参考にすることで、第1光学像および第2光学像の相対ズレあるいは第1光学像および第2光学像の上下方向の位置を把握することができ、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整の精度を高めることができる。
ここで、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整には、第1光学像および第2光学像の垂直相対ズレの調整、および、第1光学像および第2光学像全体の垂直位置の調整、の少なくとも一方が含まれる。
ここに開示されるレンズユニットであれば、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整の精度を高めることができる。
ビデオカメラユニットの斜視図 ビデオカメラユニットの分解斜視図 ビデオカメラユニットの光学系の構成図 ビデオカメラの概略構成図 ビデオカメラのブロック図 有効画像範囲の説明図 輻輳角およびステレオベースの説明図 3Dアダプタの斜視図 3Dアダプタの斜視図 3Dアダプタの部分分解斜視図 アッパーケースおよびリングユニット17の分解斜視図 3Dアダプタの分解斜視図 3Dアダプタの分解斜視図 3Dアダプタの分解斜視図 3Dアダプタの分解斜視図 3Dアダプタの分解斜視図 3Dアダプタおよびキャップの分解斜視図 第1および第2プリズム群の偏光角の説明図 3Dアダプタの斜視図(外装部を取り外した状態) 3Dアダプタの分解斜視図(外装部を取り外した状態) 3Dアダプタの斜視図(外装部およびフロントパネルを取り外した状態) 3Dアダプタの正面図(外装部およびフロントパネルを取り外した状態) 本体枠の斜視図 本体枠の分解斜視図 本体枠の分解斜視図 中間レンズ枠周辺の分解斜視図 プリズム支持枠周辺の分解斜視図 第1調整枠周辺の分解斜視図 第1調整枠の斜視図 第1前側支持孔および第1後側支持孔の構成図 第1規制機構の正面図 第2調整枠周辺の分解斜視図 第2調整枠の斜視図 本体枠の下面図 第2前側支持孔および第2後側支持孔の構成図 第2規制機構の正面図 第3調整機構の分解斜視図 第3調整機構の分解斜視図 第3調整機構の斜視図(下面から見た場合) 第3調整機構の下面図 操作機構およびその周辺の分解斜視図 有効画像領域の説明図 有効画像領域の説明図 有効画像領域の説明図 左眼用光学像の構成図 右眼用光学像の構成図 左眼用光学像および右眼用光学像の構成図 垂直相対ズレ調整時の左眼用および右眼用光学像の説明図 フローチャート フローチャート 遮光シートの平面図(他の実施形態) 垂直相対ズレ調整時の左眼用および右眼用光学像の説明図(他の実施形態) 通常撮影時における図52に対応する図(他の実施形態)
〔ビデオカメラユニットの概要〕
図1および図2に示すように、ビデオカメラユニット1は、ビデオカメラ200(撮像装置の一例)と、3Dアダプタ100(レンズユニットの一例)と、を備えている。ビデオカメラ200は光軸A0を有する1軸光学系Vを有している。一方、3Dアダプタ100は、左眼光軸AL(第1光軸または第2光軸の一例)および右眼光軸AR(第1光軸または第2光軸の一例)を有する2軸光学系を有している。2次元撮影を行う場合は、ビデオカメラ200のみで撮影を行い、3次元撮影を行う場合は、ビデオカメラ200に3Dアダプタ100を装着して撮影を行う。つまり、ビデオカメラ200は2次元撮影にも3次元撮影にも対応している。
なお、説明の便宜のため、ビデオカメラユニット1の被写体側を前、ビデオカメラユニット1の被写体と反対側を後、ビデオカメラユニット1の通常姿勢(以下、横撮り姿勢ともいう)における鉛直上側を上、鉛直下側を下ともいう。
また、ここでは、3Dアダプタ100およびビデオカメラ200に対して3次元直交座標系を設定する。以下の説明では、X軸方向とはX軸に平行な方向、Y軸方向とはY軸に平行な方向、Z軸方向とはZ軸に平行な方向をいう。図2に示すように、Y軸は光軸A0に平行に設定されているので、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARはY軸に概ね平行となっている。また、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARが交差している状態で左眼光軸ALおよび右眼光軸ARに平行な仮想面を基準平面とした場合に、Z軸方向は基準平面に直交している。
図3に示すように、ここでは、ビデオカメラ200の光軸A0およびZ軸を含む仮想面を中間基準面Bと称す。中間基準面Bは、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの間に配置されており、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの中央に定義される。中間基準面Bは左眼光軸ALおよび右眼光軸ARに概ね平行に配置されている。中間基準面BはX軸方向に直交している。言い換えると、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORは中間基準面Bに対して概ね左右対称な位置に配置されている。また、中間基準面Bは前述の基準平面と直交している。基準平面は図3の紙面に平行な仮想面ということもできる。
なお、Z軸方向は基準平面に概ね直交する第1方向および第2調整方向の一例である。X軸方向は右眼光軸ARとZ軸方向(第1方向)と直交する第2方向および第1調整方向の一例である。Y軸方向は第3調整方向の一例である。
〔ビデオカメラの構成〕
図1〜図4に示すように、ビデオカメラ200は、ビデオレンズユニット201と、ビデオカメラ本体202と、を有している。
<1:ビデオレンズユニット201の構成>
ビデオレンズユニット201は、光学系Vおよび駆動ユニット271を有している。
(1)光学系V
図3に示すように、光学系Vは、光軸A0を有する1軸光学系であり、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4を有している。
第1レンズ群G1は光学系Vにおいて最も被写体に近い位置に配置されている。第2レンズ群G2(ズーム調整レンズ群の一例)はズーム調整用のレンズ群である。第3レンズ群G3は振れ補正用のレンズ群である。第4レンズ群G4(フォーカスレンズ群の一例)はフォーカス調整用のレンズ群である。
(2)駆動ユニット271
駆動ユニット271は、光学系Vの状態を調整するために設けられており、図4に示すように、ズームモータ214、OISモータ221、補正レンズ位置検出センサ222、ズーム位置検出センサ223、フォーカス位置検出センサ224およびフォーカスモータ233を有している。
ズームモータ214(ズーム駆動部の一例)は第2レンズ群G2を光軸A0に平行な方向に駆動する。これにより、光学系Vの焦点距離を調整ことができる。ズームモータ214はカメラコントローラー140により制御される。
OISモータ221は第3レンズ群G3を駆動する。補正レンズ位置検出センサ222は第3レンズ群G3に含まれる補正レンズの位置を検出するセンサである。
フォーカスモータ233(フォーカス駆動部の一例)は第4レンズ群G4を光軸A0に平行な方向に駆動する。フォーカスモータ233はレンズコントローラー240により制御される。フォーカスモータ233としては、例えばDCモータやステッピングモータ、サーボモータ、超音波モータが考えられる。
<2:ビデオカメラ本体202の構成>
図4および図5に示すように、ビデオカメラ本体202は、CMOSイメージセンサ110、カメラモニタ120、表示制御部125、操作部130、カードスロット170、DRAM241、画像処理部10、温度センサ118、振れ量検出センサ275およびカメラコントローラー140を備えている。図5に示すように、これら各部は、バス20に接続されており、バス20を介して互いにデータの送受信が可能となっている。
(1)CMOSイメージセンサ110
CMOSイメージセンサ110(撮像素子の一例)は、ビデオレンズユニット201により形成される被写体の光学像(以下、被写体像ともいう)を画像信号に変換する。CMOSイメージセンサ110はタイミングジェネレータ212で生成されるタイミング信号に基づいて画像信号を出力する。CMOSイメージセンサ110で生成された画像信号は、信号処理部215(後述)でデジタル化され画像データに変換される。CMOSイメージセンサ110により静止画データおよび動画データを取得できる。取得された動画データはスルー画像の表示にも用いられる。
ここで、スルー画像とは、動画データのうちメモリーカード171に記録されない画像である。スルー画像は、主に動画であり、動画または静止画の構図を決めるためにカメラモニタ120に表示される。
前述のように、CMOSイメージセンサ110は、ビデオレンズユニット201を透過した光を受ける受光面110a(図6参照)を有している。受光面110a上には被写体の光学像が形成される。図6に示すように、ビデオカメラ本体202の背面側から見た場合、第1受光面110Lは受光面110aの左半分、第2受光面110Rは受光面110aの右半分を占めている。第1受光面110Lおよび第2受光面110Rの面積は同じである。3Dアダプタ100をビデオカメラ200に装着して撮影を行う場合は、第1受光面110Lには左眼用光学像QL1が形成され、第2受光面110Rには右眼用光学像QR1が形成される。
なお、CMOSイメージセンサ110は被写体の光学像を電気的な画像信号に変換する撮像素子の一例である。撮像素子は、CMOSイメージセンサ110やCCDイメージセンサ等の光電変換素子を含む概念である。
(2)カメラモニタ120
カメラモニタ120は、例えば液晶ディスプレイであり、表示用画像データを画像として表示する。表示用画像データは、画像処理された画像データや、ビデオカメラユニット1の撮影条件、操作メニュー等を画像として表示するためのデータ等であり、カメラコントローラー140で生成される。カメラモニタ120は、動画も静止画も選択的に表示可能である。図1または図2に示すように、本実施形態では、カメラモニタ120はビデオカメラ本体202の側面に配置されているが、カメラモニタ120はビデオカメラ本体202のどこに配置されていてもよい。
なお、カメラモニタ120はビデオカメラ本体202に設けられた表示部の一例である。表示部としては、他にも、有機EL、無機EL、プラズマディスプレイパネル等、画像を表示できる装置を用いることができる。
(3)操作部130
図1、図2および図4に示すように、操作部130は、録画ボタン131と、ズームレバー132と、3次元撮影切り替えボタン133と、を有している。録画ボタン131はユーザーによる録画操作を受け付ける。ズームレバー132は、ビデオカメラ本体202の上面に設けられたレバースイッチであり、ズーム調整に用いられる。3次元撮影切り替えボタン133は、ビデオカメラ200の動作モードを2次元撮影モードと3次元撮影モードとに切り替えることができる。操作部130は、ユーザーによる操作を受け付けることができればよく、ボタン、レバー、ダイヤル、タッチパネル等を含む。
(4)カードスロット170
図4に示すように、カードスロット170は、メモリーカード171を装着可能である。カードスロット170は、カメラコントローラー140からの制御に基づいて、メモリーカード171を制御する。具体的には、カードスロット170は、メモリーカード171に画像データを格納し、メモリーカード171から画像データを出力する。例えば、カードスロット170は、メモリーカード171に動画データを格納し、メモリーカード171から動画データを出力する。
メモリーカード171は、カメラコントローラー140が画像処理により生成した画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード171は、非圧縮のRAW画像ファイルや圧縮されたJPEG画像ファイル等を格納できる。さらに、メモリーカード171はマルチピクチャーフォーマット(MPF)形式のステレオ画像ファイルを格納することもできる。
また、カードスロット170を介して、予め内部に格納された画像データをメモリーカード171から出力できる。メモリーカード171から出力された画像データまたは画像ファイルは、カメラコントローラー140で画像処理される。例えば、カメラコントローラー140は、メモリーカード171から取得した画像データまたは画像ファイルを伸張などして表示用画像データを生成する。
メモリーカード171は、さらに、カメラコントローラー140が画像処理により生成した動画データを格納可能である。例えば、メモリーカード171は、動画圧縮規格であるH.264/AVCに従って圧縮された動画ファイルを格納できる。また、ステレオ動画ファイルを格納することもできる。また、カードスロット170を介して、予め内部に格納された動画データまたは動画ファイルをメモリーカード171から出力できる。メモリーカード171から出力された動画データまたは動画ファイルは、カメラコントローラー140で画像処理される。例えば、カメラコントローラー140は、メモリーカード171から取得した動画データまたは動画ファイルに伸張処理を施し、表示用動画データを生成する。
(5)カメラコントローラー140
カメラコントローラー140はビデオカメラ本体202全体を制御する。カメラコントローラー140は操作部130と電気的に接続されている。カメラコントローラー140には操作部130から操作信号が入力される。カメラコントローラー140は、制御動作や後述の画像処理動作の際に、DRAM241をワークメモリとして使用する。
また、カメラコントローラー140は、ビデオレンズユニット201を制御するための信号を、ボディマウント150およびレンズマウント250を介してレンズコントローラー240に送信し、ビデオレンズユニット201の各部を間接的に制御する。また、カメラコントローラー140は、ボディマウント150およびレンズマウント250を介して、レンズコントローラー240から各種信号を受信する。
カメラコントローラー140は、CPU(Central Processing Unit)140a、ROM(Read Only Memory)140b(指標記憶部の一例)およびRAM(Random Access Memory)140cを有しており、ROM140bに格納されたプログラムがCPU140aに読み込まれることで様々な機能を実現し得る。
また、カメラコントローラー140は、再生モード、2次元撮影モードおよび3次元撮影モードを有している。前述の3次元撮影切り替えボタン133によりカメラコントローラー140は動作モードを2次元撮影モードと3次元撮影モードとに切り替えることができる。
さらに、カメラコントローラー140は、駆動制御部140dを有している。駆動制御部140dは、2次元撮影モードおよび3次元撮影モードにおいて、製品の個体差を示す指標データ(後述)に基づいてズームモータ214を制御し、第2レンズ群G2を所望の位置まで駆動する。これにより、製品の個体差が存在しても第4レンズ群G4(フォーカスレンズ群)を設計基準位置に配置することができる。指標データは、例えば光学系Vの個体差を示すデータであり、製造時あるいは出荷時に製品ごとに指標データの算出が行われる。指標データは、例えば焦点距離に換算することができるデータであり、より具体的には、指標データとしては、焦点距離の設計値に対する差分を示すデータが考えられる。指標データは例えばROM140bに格納されている。
メタデータ生成部147はステレオベースおよび輻輳角を含むメタデータを生成する。ここで、図7に示すように、ステレオベースとは、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの間の距離をいう。また、輻輳角とは、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARのなす角度をいう。ステレオベースおよび輻輳角はステレオ画像を表示する際に用いられる。輻輳点とは、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARの交点をいう。
画像ファイル生成部148は、画像圧縮部217(後述)により圧縮された左眼用および右眼用画像データとメタデータとを組み合わせて、MPF形式のステレオ画像ファイルを生成する。生成された画像ファイルは、例えばカードスロット170に送信されメモリーカード171に保存される。
(6)画像処理部10
図5に示すように、画像処理部10は、信号処理部215、画像抽出部216、補正処理部218および画像圧縮部217を有している。
信号処理部215は、CMOSイメージセンサ110で生成される画像信号をデジタル化してCMOSイメージセンサ110上に結像する光学像の基本画像データを生成する。具体的には、信号処理部215は、CMOSイメージセンサ110から出力される画像信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号に対してノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。信号処理部215により生成された画像データはRAWデータとしてDRAM241に一時的に記憶される。ここでは、信号処理部215により生成された画像データを基本画像データと呼ぶ。
画像抽出部216は信号処理部215で生成された基本画像データから左眼用画像データおよび右眼用画像データを抽出する。左眼用画像データは左眼用光学系OLにより形成される左眼用光学像QL1(図6参照)の一部に対応している。右眼用画像データは右眼用光学系OR(図6参照)により形成される右眼用光学像QR1の一部に対応している。予め設定された第1抽出領域AL2および第2抽出領域AR2に基づいて、DRAM241に格納された基本画像データから画像抽出部216は左眼用画像データおよび右眼用画像データを抽出する(図6参照)。画像抽出部216により抽出された左眼用画像データおよび右眼用画像データはDRAM241に一時的に格納される。
補正処理部218は、抽出した左眼用画像データおよび右眼用画像データのそれぞれに対して歪曲収差補正およびシェーディング補正などの補正処理を行う。補正処理後、左眼用画像データおよび右眼用画像データはDRAM241に一時的に格納される。
画像圧縮部217はカメラコントローラー140の命令に基づいてDRAM241に記憶された補正後の左眼用および右眼用画像データに圧縮処理を施す。この圧縮処理により、画像データのデータサイズは元のデータサイズよりも小さくなる。画像データの圧縮方法として、例えば1フレームの画像データ毎に圧縮するJPEG(Joint Photographic Experts Group)方式が考えられる。圧縮された左眼用画像データおよび右眼用画像データはDRAM241に一時的に格納される。
(7)温度センサ118
温度センサ118(温度検出部の一例)は、例えば熱電対であり、ビデオカメラ200の環境温度を検出する。温度センサ118は例えば光学系V周辺の温度を検出できる位置に配置されている。温度センサ118により検出された温度はカメラコントローラー140の駆動制御部140dで用いられる。
〔3Dアダプタの構成〕
3Dアダプタ100は、ビデオカメラ200により3次元撮影を行うためのコンバージョンレンズであり、ビデオカメラ200のフィルター部299(図2参照)に装着可能となっている。3Dアダプタ100には、左右1対の光学系により1つの撮像素子上に2つの光学像が形成される並置撮影方式(サイド・バイ・サイド方式ともいう)が採用されている。3Dアダプタ100をビデオカメラ200に装着することで、1軸光学系Vを、3次元撮影が可能な2軸光学系に切り替えることができる。
図8〜図16に示すように、3Dアダプタ100は、外装部101(筐体の一例)、左眼用光学系OL、右眼用光学系OR、本体枠2、第1調整機構3、第2調整機構4、第3調整機構5および操作機構6を有している。
ここで、左眼用光学系とは、左側の視点に対応した光学系であり、具体的には、最も被写体側(前側)に配置されている光学素子が被写体に向かって左側に配置されている光学系をいう。同様に、右眼用光学系とは、右側の視点に対応した光学系であり、具体的には、最も被写体側(前側)に配置されている光学素子が被写体に向かって右側に配置されている光学系をいう。
なお、ここでいう光学素子は、正または負の屈折力を持った光学素子をいい、単なるガラス(例えば、後述のガラス16)は含まない。
(1)外装部101
図8〜図13に示すように、外装部101(筐体の一例)は、本体枠2をカバーしており、アッパーケース11、ロアケース12、フロントケース13、カバー15およびねじリングユニット17を有している。外装部101および本体枠2により左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORを収容する支持ユニットが構成されている。
アッパーケース11は本体枠2の上側に装着されている。アッパーケース11は操作機構6の垂直位置調整ダイヤル57、相対ズレ調整ダイヤル61および水平位置調整ダイヤル62が露出するように構成されている。アッパーケース11は凹部11aを有しており、凹部11a内に垂直位置調整ダイヤル57、相対ズレ調整ダイヤル61および水平位置調整ダイヤル62が配置されている。アッパーケース11にはカバー15が開閉可能に装着されている。カバー15が閉状態ではカバー15は凹部11aに嵌り込んでいる。カバー15を開くと垂直位置調整ダイヤル57、相対ズレ調整ダイヤル61および水平位置調整ダイヤル62を操作することができる。
ロアケース12は、本体枠2の下側を覆っており、アッパーケース11に装着されている。ロアケース12と本体枠2との間には本体枠2がZ軸方向およびX軸方向に移動可能に隙間が確保されている。
フロントケース13は、本体枠2の前側(被写体に近い側)に装着されている。フロントケース13は、開口13aと、開口13aに装着されたガラス16と、を有している。図17に示すように、フロントケース13にはキャップ9を装着することができる。キャップ9はガラス16の保護のため、あるいは相対ズレ調整をするために装着される。
ねじリングユニット17は、アッパーケース11およびロアケース12に装着されたリアケース17aと、フィルター部299に装着するためのねじリング17bと、を有している。フィルター部299は、例えばワイドコンバージョンレンズやテレコンバージョンレンズなどのコンバージョンレンズを装着するための部分である。ねじリング17bをビデオカメラ200のフィルター部299に接続することで、3Dアダプタ100をビデオカメラ200に装着することができる。
(2)左眼用光学系OL
図3、図14〜図16に示すように、左眼用光学系OLは、左側視点(第1の視点または第2の視点の一例)から見た左眼用光学像(第1光学像または第2光学像の一例)を形成するための光学系であり、左眼負レンズ群G1L、左眼正レンズ群G2Lおよび左眼プリズム群G3Lを有している。左眼用光学系OLは略アフォーカル光学系である。例えば、左眼用光学系OLの焦点距離は、1000mm以上あるいは−1000mm以下であることが好ましい。
左眼負レンズ群G1L(第1調整光学系の一例、第1負レンズ群または第2負レンズ群の一例)は、全体として負の焦点距離(負の屈折力ともいう)を有しており、第1レンズL1L、第2レンズL2L、第3レンズL3Lおよび第4レンズL4Lを有している。左眼負レンズ群G1Lは左眼用光学系OLにおいて最も被写体側に(被写体に最も近い位置に)配置されている。第1レンズL1Lは負の焦点距離を持っている。第2レンズL2Lは負の焦点距離を持っている。第3レンズL3Lは正の焦点距離(正の屈折力ともいう)を持っている。第4レンズL4Lは、負の焦点距離を持っており、第3レンズL3Lに接合されている。左眼負レンズ群G1Lの合成焦点距離は負となっている。左眼負レンズ群G1Lは、第1調整機構3の第1調整枠30(後述)に固定されており、左眼正レンズ群G2L、左眼プリズム群G3Lおよび本体枠2に対して概ねZ軸方向に移動可能に配置されている。左眼負レンズ群G1Lの有効径は左眼正レンズ群G2Lの有効径よりも小さい。
左眼正レンズ群G2L(第1正レンズ群または第2正レンズ群の一例)は、左眼負レンズ群G1Lの透過光を受けるレンズ群であり、左眼負レンズ群G1Lの被写体と反対側に配置されている。左眼正レンズ群G2Lは左眼負レンズ群G1Lと左眼プリズム群G3Lとの間に配置されている。
左眼正レンズ群G2Lは、第5レンズL5L、第6レンズL6Lおよび第7レンズL7Lを有している。第5レンズL5Lは正の焦点距離を持っている。第6レンズL6Lは正の焦点距離を持っている。第7レンズL7Lは、負の焦点距離を持っており、第6レンズL6Lに接合されている。左眼正レンズ群G2Lは、中間レンズ枠28(後述)に固定されている。
左眼負レンズ群G1Lの透過光は発散するので、左眼正レンズ群G2Lの入射面の光学的有効領域は左眼負レンズ群G1Lの出射面の光学的有効領域よりも広い。このため、左眼正レンズ群G2Lの有効径は左眼負レンズ群G1Lの有効径よりも大きくなっている。また、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARを近づけるために、左眼正レンズ群G2Lは概ね半円形状を有している。具体的には、左眼正レンズ群G2Lの内側(右眼光軸AR側、中間基準面B側)は真っ直ぐカットされている。これにより、左眼正レンズ群G2Lと右眼正レンズ群G2Rとを近づけて配置することができ、ステレオベースを小さくすることができる。また、これに伴い、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARにより形成される輻輳角を適正な値に設定しやすくなる。
ここで、左眼光軸ALは左眼負レンズ群G1Lおよび左眼正レンズ群G2Lにより定義される。具体的には、左眼光軸ALは左眼負レンズ群G1Lの主点と左眼正レンズ群G2Lの主点とを通るラインで定義される。左眼光軸ALおよび右眼光軸ARは被写体側からCMOSイメージセンサ110側へいくにしたがって互いに離れるように配置されている。
左眼プリズム群G3L(第1プリズム群または第2プリズム群の一例)は、左眼正レンズ群G2Lの透過光を受けるレンズ群であり、第1前側プリズムP1Lおよび第1後側プリズムP2Lを有している。第1前側プリズムP1Lおよび第1後側プリズムP2Lは屈折方式のウェッジプリズムである。左眼プリズム群G3Lは、ビデオカメラ200の光学系V(1軸光学系)に左眼正レンズ群G2Lの透過光が導入されるように左眼正レンズ群G2Lの透過光を屈折させる。具体的には、左眼プリズム群G3Lにより左眼正レンズ群G2Lの透過光は内側へ(中間基準面Bに近づくように)屈折される。第1前側プリズムP1Lは左眼正レンズ群G2Lの透過光を内側へ(中間基準面Bに近づくように)屈折させる。第1後側プリズムP2Lは第1前側プリズムP1Lの透過光を外側へ(中間基準面Bから遠ざかるように)屈折させる。第1前側プリズムP1Lは主に、左眼正レンズ群G2Lの透過光を内側へ屈折させる機能を有しており、第1後側プリズムP2Lは主に、屈折による色分散を補正する機能を有している。左眼プリズム群G3Lの合成偏光角は例えば約1.7度である。
より詳細には、図18に示すように、左眼プリズム群G3Lの偏向角をθL(θ11またはθ22の一例)、左眼プリズム群G3Lの透過光の出射角をθ1、左眼プリズム群G3Lの入射面と最外光線との交点から左眼光軸ALまでの垂直長さをX1、左眼プリズム群G3Lの出射面と最外光線との交点から左眼光軸ALまでの垂直長さをX12、左眼プリズム群G3Lの入射側に定義される光学基準面から入射面までの距離(より詳細には、図7に示す輻輳点から左眼プリズム群G3Lの入射面までの距離)をL1、光学基準面から出射面までの距離(より詳細には、図7に示す輻輳点から左眼プリズム群G3Lの出射面までの距離)をL12とした場合、以下の式(1)が成立する。
θL≦{(θ1+arctan(X1/L1))+(θ1+arctan(X12/L12))0.5≦4×θL ・・・(1)
左眼用光学系OLでは、左眼負レンズ群G1Lおよび左眼正レンズ群G2Lにより左眼光軸ALが定義されている。図3に示すように、左眼光軸ALは出射側へいくにしたがって中間基準面Bから遠ざかるように中間基準面Bに対して傾斜している。左眼正レンズ群G2Lの透過光は左眼プリズム群G3Lにより中間基準面Bに近づくように屈折される。
(3)右眼用光学系OR
図3、図14〜図16に示すように、右眼用光学系ORは、右側視点(第2の視点または第2の視点の一例)から見た右眼用光学像(第2光学像または第2光学像の一例)を形成するための光学系であり、右眼負レンズ群G1R、右眼正レンズ群G2Rおよび右眼プリズム群G3Rを有している。右眼用光学系ORは略アフォーカル光学系である。例えば、右眼用光学系ORの焦点距離は、1000mm以上あるいは−1000mm以下であることが好ましい。
右眼負レンズ群G1R(第2調整光学系の一例、第1負レンズ群または第2負レンズ群の一例)は、全体として負の焦点距離(負の屈折力ともいう)を有しており、第2レンズR1R、第2レンズR2R、第3レンズR3Rおよび第4レンズR4Rを有している。右眼負レンズ群G1Rは右眼用光学系ORにおいて最も被写体側に(被写体に最も近い位置に)配置されている。第2レンズR1Rは負の焦点距離を持っている。第2レンズR2Rは負の焦点距離を持っている。第3レンズR3Rは正の焦点距離(正の屈折力ともいう)を持っている。第4レンズR4Rは、負の焦点距離を持っており、第3レンズR3Rに接合されている。右眼負レンズ群G1Rの合成焦点距離は負となっている。右眼負レンズ群G1Rは、第2調整機構4の第2調整枠40(後述)に固定されており、右眼正レンズ群G2R、右眼プリズム群G3Rおよび本体枠2に対して概ねZ軸方向に移動可能に配置されている。右眼負レンズ群G1Rの有効径は右眼正レンズ群G2Rの有効径よりも小さい。
右眼正レンズ群G2R(第1正レンズ群または第2正レンズ群の一例)は、右眼負レンズ群G1Rの透過光を受けるレンズ群であり、右眼負レンズ群G1Rの被写体と反対側に配置されている。右眼正レンズ群G2Rは右眼負レンズ群G1Rと右眼プリズム群G3Rとの間に配置されている。
右眼正レンズ群G2Rは、第5レンズR5R、第6レンズR6Rおよび第7レンズR7Rを有している。第5レンズR5Rは正の焦点距離を持っている。第6レンズR6Rは正の焦点距離を持っている。第7レンズR7Rは、負の焦点距離を持っており、第6レンズR6Rに接合されている。右眼正レンズ群G2Rは、中間レンズ枠28(後述)に固定されている。
右眼負レンズ群G1Rの透過光は発散するので、右眼正レンズ群G2Rの入射面の光学的有効領域は右眼負レンズ群G1Rの出射面の光学的有効領域よりも広い。このため、右眼正レンズ群G2Rの有効径は右眼負レンズ群G1Rの有効径よりも大きくなっている。また、右眼光軸ARおよび右眼光軸ARを近づけるために、右眼正レンズ群G2Rは概ね半円形状を有している。具体的には、右眼正レンズ群G2Rの内側(右眼光軸AR側、中間基準面B側)は真っ直ぐカットされている。これにより、ステレオベースを小さくすることができ、右眼光軸ARおよび右眼光軸ARにより形成される輻輳角を小さくすることができる。
ここで、右眼光軸ARは右眼負レンズ群G1Rおよび右眼正レンズ群G2Rにより定義される。具体的には、右眼光軸ARは右眼負レンズ群G1Rの主点と右眼正レンズ群G2Rの主点とを通るラインで定義される。左眼光軸ALおよび右眼光軸ARは被写体側からCMOSイメージセンサ110側へいくにしたがって互いに離れるように配置されている。
右眼プリズム群G3R(第1プリズム群または第2プリズム群の一例)は、右眼正レンズ群G2Rの透過光を受けるレンズ群であり、第2前側プリズムP1Rおよび第2後側プリズムP2Rを有している。第2前側プリズムP1Rおよび第2後側プリズムP2Rは屈折方式のウェッジプリズムである。右眼プリズム群G3Rは、ビデオカメラ200の光学系V(1軸光学系の一例)に右眼正レンズ群G2Rの透過光が導入されるように右眼正レンズ群G2Rの透過光を屈折させる。具体的には、右眼プリズム群G3Rにより右眼正レンズ群G2Rの透過光は内側へ(中間基準面Bに近づくように)屈折される。第2前側プリズムP1Rは右眼正レンズ群G2Rの透過光を内側へ(中間基準面Bに近づくように)屈折させる。第2後側プリズムP2Rは第2前側プリズムP1Rの透過光を外側へ(中間基準面Bから遠ざかるように)屈折させる。第2前側プリズムP1Rは主に、右眼正レンズ群G2Rの透過光を内側へ屈折させる機能を有しており、第2後側プリズムP2Rは主に、屈折による色分散を補正する機能を有している。右眼プリズム群G3Rの合成偏光角は例えば約1.7度である。
より詳細には、図18に示すように、右眼プリズム群G3Rの偏向角をθR(θ11またはθ22の一例)、右眼プリズム群G3Rの透過光の出射角をθ2、右眼プリズム群G3Rの入射面と最外光線との交点から右眼光軸ARまでの垂直長さをX2、右眼プリズム群G3Rの出射面と最外光線との交点から右眼光軸ARまでの垂直長さをX22、右眼プリズム群G3Rの入射側に定義される光学基準面から入射面までの距離(より詳細には、図7に示す輻輳点から右眼プリズム群G3Rの入射面までの距離)をL2、光学基準面から出射面までの距離(より詳細には、図7に示す輻輳点から右眼プリズム群G3Rの出射面までの距離)をL22とした場合、以下の式(2)が成立する。
θR≦{(θ2+arctan(X2/L2))+(θ2+arctan(X22/L22))0.5≦4×θR ・・・(2)
右眼用光学系ORでは、右眼負レンズ群G1Rおよび右眼正レンズ群G2Rにより右眼光軸ARが定義されている。図3に示すように、右眼光軸ARは出射側へいくにしたがって中間基準面Bから遠ざかるように中間基準面Bに対して傾斜している。右眼正レンズ群G2Rの透過光は右眼プリズム群G3Rにより中間基準面Bに近づくように屈折される。
(4)本体枠2
本体枠2は、左眼用光学系OLの全体および右眼用光学系ORの全体を支持しており、Z軸方向(第1方向)およびX軸方向(第2方向)に外装部101に対して移動可能に外装部101内に配置されている。外装部101に対して本体枠2がZ軸方向に移動すると、左眼用光学系OLの全体および右眼用光学系ORの全体が外装部101に対してZ軸方向に移動する。また、外装部101に対して本体枠2がX軸方向に移動すると、左眼用光学系OLの全体および右眼用光学系ORの全体が外装部101に対してZ軸方向に移動する。ここで、「移動」には、並行移動、回転移動および回転が含まれ得る。
具体的には図19〜図27に示すように、本体枠2は、筒状枠21、第1固定部22L、第2固定部22R、左眼筒状部23L、右眼筒状部23R、台座部21c、遮光パネル27、中間レンズ枠28、プリズム支持枠29、フロントパネル71およびリアパネル73を有している。
筒状枠21は、外装部101内に配置されており、第3調整機構5により外装部101に連結されている。筒状枠21内には左眼正レンズ群G2Lおよび右眼正レンズ群G2Rが配置されている。筒状枠21の前側(被写体側)には、第1固定部22L、第2固定部22R、左眼筒状部23Lおよび右眼筒状部23Rが配置されている。筒状枠21の上側には台座部21cが配置されている。筒状枠21の内部には遮光パネル27が装着されている。遮光パネル27により筒状枠21の内部の空間が仕切られている。
第1固定部22Lおよび第2固定部22Rにはフロントパネル71が固定されている。左眼筒状部23Lは左眼負レンズ群G1Lに対応する位置に配置されている。左眼負レンズ群G1Lの透過光は左眼筒状部23Lを通って筒状枠21内に入り込む。右眼筒状部23Rは右眼負レンズ群G1Rに対応する位置に配置されている。右眼負レンズ群G1Rの透過光は右眼筒状部23Rを通って筒状枠21内に入り込む。台座部21cには第3調整機構5の第2連結プレート52(後述)が固定されている。
中間レンズ枠28には、左眼正レンズ群G2Lおよび右眼正レンズ群G2Rが固定されている。具体的には、中間レンズ枠28は、フランジ部28a、第1中間枠28Lおよび第2中間枠28Rを有している。第1中間枠28Lはフランジ部28aから突出する筒状の部分である。第2中間枠28Rはフランジ部28aから突出する筒状の部分である。左眼正レンズ群G2Lは第1中間枠28Lに固定されている。右眼正レンズ群G2Rは第2中間枠28Rに固定されている。
プリズム支持枠29には、左眼プリズム群G3Lおよび右眼プリズム群G3Rが固定されている。具体的には、プリズム支持枠29は、環状の支持枠本体29aと、仕切板29bと、を有している。
プリズム支持枠29の後方にはリアパネル73が固定されている。リアパネル73は第1開口73Lおよび第2開口27Rを有している。左眼用光学系OLの透過光は第1開口73Lを通過する。右眼用光学系ORの透過光は第2開口73Rを通過する。
(5)第1調整機構3
第1調整機構3は、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の垂直相対ズレを調整するための機構であって、ユーザーの操作に応じて、本体枠2に対して概ねZ軸方向(第1方向、第2調整方向)に左眼負レンズ群G1Lを移動させる。具体的には図19〜図22、図28〜図31に示すように、第1調整機構3は、第1調整枠30、第1回転シャフト31、第1ワッシャ34、押さえプレート75、調整バネ38および第1規制機構37を有している。
第1調整枠30は概ねZ軸方向(第1方向)に移動可能に本体枠2により支持されている。第1調整枠30は、第1調整枠本体36、第1筒状部35、第1規制部33および第1案内部32を有している。
第1調整枠本体36は、板状の部分であり、第1引っ掛け部36aを有している。第1筒状部35は第1調整枠本体36からY軸方向に突出している。第1筒状部35には左眼負レンズ群G1Lが固定されている。第1規制部33は、第1調整枠本体36からZ軸方向に突出した板状の部分であり、第1規制機構37の一部を構成している。第1規制部33は第1孔33aを有している。
第1案内部32は、Y軸方向に細長く延びており、第1調整枠本体36からY軸方向に突出している。第1案内部32は、第1案内部本体32a、第1前側支持部32bおよび第1後側支持部32cを有している。第1案内部本体32aは概ねU字形状の断面を有している。第1前側支持部32bおよび第1後側支持部32cは第1案内部本体32a内に配置されている。第1前側支持部32bは第1前側支持孔32dを有している。第1後側支持部32cは第1後側支持孔32eを有している。
第1回転シャフト31(回転支持シャフトの一例)は第1調整枠30を回転可能に本体枠2に連結している。具体的には、第1回転シャフト31は第1調整枠30の第1案内部32の第1前側支持孔32dおよび第1後側支持孔32eに挿入されている。第1回転シャフト31の端部は筒状枠21に固定されている。第1回転シャフト31の中心線を第1回転軸線R1とすると、第1調整枠30は第1回転軸線R1を中心に第1回転シャフト31により回転可能に支持されている。これにより、左眼負レンズ群G1Lは本体枠2に対して第1回転軸線R1を中心に回転可能となっている。
図23に示すように、筒状枠21には第1凹部21bが形成されている。第1凹部21bはY軸方向に延びる溝である。第1凹部21bには第1調整枠30の第1案内部32が挿入されている。第1ワッシャ34は第1案内部32と筒状枠21との間に挟み込まれている。第1調整枠30は押さえプレート75によりY軸方向に押さえられている。具体的には図21に示すように、押さえプレート75は、本体枠2に固定された固定部75bと、固定部75bから突出した第1板バネ部75cと、固定部75bから突出した第2板バネ部75aと、を有している。第1板バネ部75cは貫通孔75dを有しており、この貫通孔75dには第1回転シャフト31の先端が挿入されている。また、第1板バネ部75cはY軸方向に若干たわんでおり、第1案内部32をY軸方向負側に押さえつけている。これにより、第1調整枠30が本体枠2に対してY軸方向に移動するのを抑制することができる。また、第2板バネ部75aは、固定部75bから本体枠2の下側に延びており、外装部101に対して本体枠2がZ軸方向負側(下側)に移動する際に、垂直位置調整ダイヤル57のネジ部57cがダイヤル支持部51cのネジ孔から脱落しないように、外装部101に対する本体枠2の下側への移動を規制している。これにより、垂直位置調整ダイヤル57の回しすぎによる作動不良を防止できる。
さらに、図23に示すように、第1凹部21bはすり鉢状に形成された調心部21gを有している。また、図示していないが、第1案内部32の端部は調心部21gと相補的な形状を有している。第1案内部32の端部が調心部21gにはめ込まれることで、第1案内部32のX軸方向およびZ軸方向の位置が安定する。押さえプレート75により第1案内部32が調心部21gに押し付けられているので、本体枠2に対する第1調整枠30の位置がより安定する。
図22に示すように、第1回転シャフト31は左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORとX軸方向に並んで配置されている。より具体的には、左眼用光学系OLは右眼用光学系ORと第1回転シャフト31との間に配置されている。第1回転軸線R1は左眼光軸ALおよび右眼光軸ARとX軸方向に概ね一直線に並んで配置されている。第1回転シャフト31がこのように配置されているので、左眼負レンズ群G1Lは概ねZ軸方向に移動し、左眼負レンズ群G1LのX軸方向の移動量を無視できる範囲内に収めることができる。
調整バネ38(調整弾性部材の一例)は、引っ張りバネであり、第1回転シャフト31回りの回転力を第1調整枠30に付与している。具体的には図22に示すように、被写体側から見た場合に、調整バネ38は第1調整枠30にZ軸方向負側(下側)への弾性力F11を付与している。その結果、調整バネ38は第1調整枠30に対して反時計回りの回転力を付与している。調整バネ38は、第1調整枠30と第2調整枠40(後述)とを弾性的に連結している。調整バネ38の第1端部38aは第1調整枠30の第1引っ掛け部36aに引っ掛けられている。調整バネ38の第2端部38bは第2調整枠40の第2引っ掛け部46a(後述)に引っ掛けられている。
ここで、図30に示すように、第1前側支持孔32dおよび第1後側支持孔32eは円形ではなく概ね三角形状を有している。具体的には、第1前側支持孔32dは3つの直接縁32f、32gおよび32hを有している。直線縁32f、32gおよび32hは、例えば三角形の辺の一部をそれぞれ形成している。直線縁32fおよび32gは第1回転シャフト31と接触しているが、直線縁32hは第1回転シャフト31と接触していない。
一方、第1後側支持孔32eは3つの直線縁32i、32jおよび32kを有している。直線縁32i、32jおよび32kは、例えば三角形の辺の一部をそれぞれ形成している。直線縁32iおよび32jは第1回転シャフト31と接触しているが、直線縁32kは第1回転シャフト31と接触していない。
図22に示すように、調整バネ38による弾性力F11と第1規制機構37での反力F12との合力F13が、第1調整枠30にかかっている。したがって、この合力F13により、第1前側支持孔32dの直線縁32fおよび32gが第1回転シャフト31に押し付けられる。それに伴い、第1後側支持孔32eの直線縁32iおよび32jが第1回転シャフト31に押し付けられる。
このように、第1回転シャフト31は、第1前側支持孔32dおよび第1後側支持孔32eによりX軸方向およびZ軸方向に位置決めされている。したがって、本体枠2に対して第2調整枠40がX軸方向およびZ軸方向にがたつくのを抑制することができる。
図31に示すように、第1規制機構37(回転規制機構の一例)は、第1調整枠30の回転を規制する機構であって、第1調整枠30の規制位置を変えることで本体枠2に対する左眼負レンズ群G1Lの位置を調整する。具体的には、相対ズレ調整ネジ39、第1支持プレート66、第2支持プレート21e、第1戻しバネ37aおよび第1スナップリング37bを有している。第1支持プレート66は、ネジ孔66aを有しており、筒状枠21に固定されている。第2支持プレート21eは、貫通孔21kを有しており、筒状枠21と一体成形されている。相対ズレ調整ネジ39はジョイント部39aおよびシャフト部39bを有している。ジョイント部39aの外径はシャフト部39bの外径よりも大きい。シャフト部39bの端部にジョイント部39aが装着されている。ジョイント部39aは操作機構6の第2ジョイントシャフト65と連結されている。ジョイント部39aおよび第2ジョイントシャフト65によりユニバーサルジョイントが構成されている。シャフト部39bはネジ部39cを有している。ネジ部39cは第1支持プレート66のネジ孔66aにねじ込まれている。相対ズレ調整ネジ39を回転させると、本体枠2に対して相対ズレ調整ネジ39がX軸方向に移動する。シャフト部39bは第1規制部33の第1孔33aおよび第2支持プレート21eの貫通孔に挿入されている。シャフト部39bの端部には第1スナップリング37baが装着されている。第1戻しバネ37aは、シャフト部39bに挿入されており、第2支持プレート21eおよび第1スナップリング37baの間で圧縮されている。
ジョイント部39aには第1調整枠30の第1規制部33が当接している。具体的には、第1規制部33には1対の摺動突起33bが形成されている。1対の摺動突起33bはジョイント部39aと当接している。調整バネ38の弾性力により第1規制部33がジョイント部39aに押し付けられているので、相対ズレ調整ネジ39により第1調整枠30の回転が規制されている。相対ズレ調整ネジ39により第1調整枠30の回転方向の規制位置を変えることで、左眼負レンズ群G1LのZ軸方向の位置を調整することができる。また、1対の摺動突起33bがジョイント部39aと当接しているので、相対ズレ調整ネジ39を回転させる際の摺動抵抗を低減できる。
また、第1戻しバネ37aを設けているので、ユーザーが相対ズレ調整ネジ39を回しすぎた際に、第1支持プレート66がネジ部39cから完全に脱落してしまうのを防止できる。具体的には図22に示すように、第1支持プレート66がネジ部39cの第1側39Xまで到達した場合、第1戻しバネ37aの弾性力によりネジ部39cが第1支持プレート66のネジ孔66aと接触した状態が維持される。逆に、第1支持プレート66がネジ部39cの第2側39Yまで到達した場合、調整バネ38の弾性力によりネジ部39cが第1支持プレート66のネジ孔66aと接触した状態が維持される。これにより、ユーザーが相対ズレ調整ネジ39を回しすぎても、第1支持プレート66がネジ部39cから完全に脱落してしまうのを防止できる。さらに、ネジ部39cがジョイント部39aと離れて配置されているので、回しすぎによる破損も防止できる。
(6)第2調整機構4
第2調整機構4は、輻輳角を調整するための機構であり、本体枠2に対して概ねX軸方向(第2方向、第1調整方向)に右眼負レンズ群G1Rを移動させる。具体的には図19〜図22、図32〜図36に示すように、第2調整機構4は、第2調整枠40、第2回転シャフト41、フォーカス調整ネジ48、フォーカス調整バネ44および第2規制機構47を有している。
第2調整枠40は概ねX軸方向(第1方向)に移動可能に本体枠2により支持されている。第2調整枠40は、第2調整枠本体46、第2筒状部45、第2規制部43および第2案内部42を有している。
第2調整枠本体46は、板状の部分であり、第2引っ掛け部46aおよび突出部46bを有している。第2引っ掛け部46aには調整バネ38が引っ掛けられている。突出部46bはY軸方向正側(前側、被写体側)に突出しており、フォーカス調整ネジ48と当接している。フォーカス調整ネジ48の径よりも突出部46bの径は大きいので、本体枠2に対して回転しても第2調整枠40がフォーカス調整ネジ48は突出部46bと当接しつづける。また、フォーカス調整ネジ48の先端は半球状に形成されているので、突出部46bとフォーカス調整ネジ48との間に発生する摺動抵抗を低減できる。
第2筒状部45は第2調整枠本体46からY軸方向に突出している。第2筒状部45には右眼負レンズ群G1Rが固定されている。第2規制部43は、第2調整枠本体46からZ軸方向に突出した板状の部分であり、第2規制機構47の一部を構成している。第2規制部43は第2孔43aを有している。
第2案内部42は、Y軸方向に細長く延びており、第2調整枠本体46からY軸方向に突出している。第2案内部42は、第2案内部本体42a、第2前側支持部42bおよび第2後側支持部42cを有している。第2案内部本体42aは概ねU字形状の断面を有している。第2前側支持部42bおよび第2後側支持部42cは第2案内部本体42a内に配置されている。第2前側支持部42bは第2前側支持孔42dを有している。第2後側支持部42cは第2後側支持孔42eを有している。
前述の調整バネ38(調整弾性部材の一例)は、第2調整枠本体46の第2引っ掛け部46aに引っ掛けられており、第2回転シャフト41回りの回転力を第2調整枠40に付与している。具体的には図22に示すように、被写体側から見た場合に、調整バネ38は第2調整枠40にZ軸方向正側(上側)への弾性力F21を付与している。その結果、調整バネ38は第2調整枠40に対して反時計回りの回転力を付与している。調整バネ38は第1調整枠30と第2調整枠40とを弾性的に連結している。
第2回転シャフト41(調整回転シャフトの一例)は第2調整枠40を回転可能に本体枠2に連結している。具体的には、第2回転シャフト41は第2調整枠40の第2案内部42の第2前側支持孔42dおよび第2後側支持孔42eに挿入されている。
第2回転シャフト41の支持方法は両持ちとなっている。具体的には図32に示すように、第2回転シャフト41の第1端部41aは筒状枠21に固定されている。一方、第2回転シャフト41の第2端部41bは、フロント支持プレート25に支持されている。具体的には、第2端部41bは先細りのテーパ形状を有している。図15に示すように、フロント支持プレート25の支持孔25bの内径は第2回転シャフト41の外径よりも小さい。支持孔25bに第2端部41bのテーパ形状の部分が挿入されている。このように、第2回転シャフト41の第2端部41bはフロント支持プレート25によりX軸方向およびZ軸方向に隙間ない状態で支持されている。
第2回転シャフト41の中心線を第2回転軸線R2とすると、第2調整枠40は第2回転軸線R2を中心に第2回転シャフト41により回転可能に支持されている。これにより、右眼負レンズ群G1Rは本体枠2に対して第2回転軸線R2を中心に回転可能となっている。筒状枠21には第2凹部21dが形成されている。第2凹部21dはY軸方向に延びる溝である。第2凹部21dには第2調整枠40の第2案内部42が挿入されている。
第2調整機構4は右眼用光学系ORのバックフォーカスを調整する機能も有している。具体的には図34に示すように、フォーカス調整バネ44には第2回転シャフト41が挿入されている。フォーカス調整バネ44は、第2案内部42および筒状枠21の間で圧縮されており、フロント支持プレート25に装着されたフォーカス調整ネジ48に第2調整枠40を押し付けている。フロント支持プレート25は筒状枠21の前側に固定されている。フロントパネル71にはフォーカス調整ネジ48がねじ込まれている。フォーカス調整ネジ48は第2調整枠40のY軸方向の移動を規制している。第2調整枠40の規制位置を変えることで、本体枠2に対する右眼負レンズ群G1RのY軸方向の位置を調整することができる。これにより、右眼用光学系ORのフォーカスを調整することができる。したがって、例えば、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスがずれていても、フォーカス調整ネジ48を回すことで、製品出荷時に左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスを合わせることができる。左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスをユーザーが調整する必要はないので、出荷時の調整後、フォーカス調整ネジ48はフロントパネル71に例えば接着固定される。なお、ユーザーがフォーカス調整をできるようにしてもよい。
第2回転シャフト41は右眼用光学系ORとZ軸方向に並んで配置されている。より具体的には、被写体側から見た場合、左眼光軸ALおよび右眼光軸ARを結んだラインは、右眼光軸ARおよび第2回転軸線R2を結んだラインと直交している。第2回転シャフト41がこのように配置されているので、右眼負レンズ群G1Rは概ねX軸方向に移動し、右眼負レンズ群G1RのZ軸方向の移動量を無視できる範囲内に収めることができる。例えば、右眼負レンズ群G1RのX軸方向の調整範囲が±0.2mm程度である場合、右眼負レンズ群G1RはZ軸方向にはほとんど移動しない。このような構成により、簡素な構造で輻輳角調整を実現できる。
ここで、図35に示すように、第2前側支持孔42dおよび第2後側支持孔42eは円形ではなく概ね三角形状を有している。具体的には、第2前側支持孔42dは3つの直接縁42f、42gおよび42hを有している。直線縁42f、42gおよび42hは、例えば三角形の辺の一部をそれぞれ形成している。直線縁42fおよび42gは第2回転シャフト41と接触しているが、直線縁42hは第2回転シャフト41と接触していない。
一方、第2後側支持孔42eは3つの直線縁42i、42jおよび42kを有している。直線縁42i、42jおよび42kは、例えば三角形の辺の一部をそれぞれ形成している。直線縁42iおよび42jは第2回転シャフト41と接触しているが、直線縁42kは第2回転シャフト41と接触していない。
図22に示すように、調整バネ38による弾性力F21と第2規制機構47での反力F22との合力F23が、第2調整枠40にかかっている。したがって、この合力F23により、第2前側支持孔42dの直線縁42fおよび42gが第2回転シャフト41に押し付けられる。それに伴い、第2後側支持孔42eの直線縁42iおよび42jが第2回転シャフト41に押し付けられる。
このように、第2回転シャフト41は、第2前側支持孔42dおよび第2後側支持孔42eによりX軸方向およびZ軸方向に位置決めされている。
図36に示すように、第2規制機構47(位置決め機構の一例)は、第2調整枠40の回転を規制する機構であって、第2調整枠40の規制位置を変えることで本体枠2に対する右眼負レンズ群G1Rの位置を調整する。具体的には、第2規制機構47は輻輳角調整ネジ49および支持部21fを有している。
支持部21fは筒状枠21に形成されている。支持部21fにはネジ孔21hが形成されている。輻輳角調整ネジ49はネジ部49aおよび頭部49bを有している。ネジ部49aは、第2規制部43の第2孔43aに挿入されており、支持部21fのネジ孔21hにねじ込まれている。ネジ部49aは第2規制部43の第2孔43aに挿入されている。輻輳角調整ネジ49を回転させると、本体枠2に対して輻輳角調整ネジ49がX軸方向に移動する。
頭部49bには第2調整枠40の第2規制部43が当接している。具体的には、第2規制部43には1対の摺動突起43bが形成されている。調整バネ38の弾性力により第2規制部43が頭部49bに押し付けられているので、1対の摺動突起43bは頭部49bと当接している。輻輳角調整ネジ49により第2調整枠40の回転が規制されている。輻輳角調整ネジ49により第2調整枠40の回転方向の規制位置を変えることで、右眼負レンズ群G1RのX軸方向の位置を調整することができる。また、1対の摺動突起43bが頭部49bと当接しているので、輻輳角調整ネジ49を回転させる際の摺動抵抗を低減できる。
(7)第3調整機構5
第3調整機構5は、CMOSイメージセンサ110の受光面110aに対する左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向(垂直方向、ピッチ方向)および左右方向(水平方向、ヨー方向)の位置を調整するための機構である。左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORを外装部101に対して移動させることで、第3調整機構5は左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下位置および左右位置の調整を可能としている。
具体的には図37〜図40に示すように、第3調整機構5は、弾性連結機構59A、第1移動規制機構59Bおよび第2移動規制機構59Cを有している。
弾性連結機構59Aは、本体枠2に対してZ軸方向(第2調整方向)に力を付与する機構であって、回転軸線R4(図15参照)を中心に回転可能に本体枠2を外装部101に連結している。本実施形態では、弾性連結機構59Aは、本体枠2に対してZ軸方向負側(下側)に力を付与している。
また、弾性連結機構59Aは、本体枠2に対してX軸方向(第1調整方向)に力を付与しており、回転軸線R3(光学系回転軸の一例)を中心に回転可能に本体枠2を外装部101に連結している。本実施形態では、弾性連結機構59Aは本体枠2に対してX軸方向負側に力を付与している。
ここで、回転軸線R3はZ軸に平行に配置されている。また、図15に示すように、回転軸線R4は、X軸方向に概ね平行に配置されており、第1連結プレート51の第1弾性支持部51Lおよび第2弾性支持部51R周辺に定義することができる。
図37〜図40に示すように、弾性連結機構59Aは、第1連結プレート51、第2連結プレート52、第1連結バネ56および第2連結バネ58を有している。第1連結プレート51は、本体枠2を外装部101に弾性的に連結しており、外装部101に固定されている。具体的には、第1連結プレート51は、第1本体部51a、第1弾性支持部51L、第2弾性支持部51R、第1支持アーム51b、第1当接部51dおよびダイヤル支持部51cを有している。
第1弾性支持部51Lは、第1本体部51aからY軸方向負側に突出しており、外装部101に固定されている。第2弾性支持部51Rは、第1本体部51aからY軸方向負側に突出しており、外装部101に固定されている。本実施形態では、第1弾性支持部51Lは第2弾性支持部51Rと概ね同じ形状を有している。
第1弾性支持部51Lは、第1固定部51Lbと、第1弾性部51Laと、を有している。第1固定部51Lbは外装部101に固定されている。より詳細には、第1固定部51Lbは中間プレート11L(図10参照)を介してアッパーケース11に固定されている。第1弾性部51Laは第1固定部51Lbと第1本体部51aとを弾性的に連結している。第1弾性部51Laは例えばプレス加工によりZ軸方向に圧縮されており、第1弾性部51Laの厚みは第1固定部51Lbおよび第1本体部51aの厚みよりも薄くなっている。したがって、第1弾性部51Laの剛性(より詳細には、Z軸方向の剛性)は第1本体部51aに比べて大幅に低くなっている。
第2弾性支持部51Rは、第2固定部51Rbと、第2弾性部51Raと、を有している。第2固定部51Rbは外装部101に固定されている。より詳細には、第2固定部51Rbは中間プレート11R(図10参照)を介してアッパーケース11に固定されている。第2弾性部51Raは第2固定部51Rbと第2本体部52aとを弾性的に連結している。第2弾性部51Raは例えばプレス加工によりZ軸方向に圧縮されており、第2弾性部51Raの厚みは第2固定部51Rbおよび第2本体部52aの厚みよりも薄くなっている。したがって、第2弾性部51Raの剛性(より詳細には、Z軸方向の剛性)は第2本体部52aに比べて大幅に低くなっている。
本実施形態では、第1弾性部51Laの厚みは第2弾性部51Raの厚みと概ね同じ設定されているので、第1弾性部51Laの剛性は第2弾性部51Raの剛性と概ね同じになっている。
第1支持アーム51bは第1本体部51aから延びている。第1支持アーム51bには第1連結バネ56の端部が引っ掛けられている。第1当接部51dは水平位置調整ネジ53とX軸方向に当接している。第1当接部51dには孔51f(図40参照)が形成されており、この孔51fには水平位置調整ネジ53のシャフト部53bが挿入されている。ダイヤル支持部51cはネジ孔51eを有しており、このネジ孔51eには垂直位置調整ダイヤル57のネジ部57cがねじ込まれている。
第2連結プレート52は、第1連結プレート51に回転可能に連結されており、本体枠2の台座部21cに固定されている。第2連結プレート52は回転軸線R3を中心に回転可能にリベット59cにより第1連結プレート51に連結されている。第2連結プレート52は、第2本体部52a、第2支持アーム52d、第2当接部52bおよび支持部52cを有している。
第2本体部52aは回転軸線R3を中心に回転可能にリベット59cにより第1連結プレート51に連結されている。また、第2本体部52aは本体枠2の台座部21cに固定されている。これにより、外装部101に対して回転軸線R3を中心に本体枠2が回転可能となっている。
第2本体部52aは1対の長孔52Lおよび52Rを有している。第1連結プレート51および第2連結プレート52は2つのリベット59aおよび59bによりZ軸方向に連結されている。長孔52Lにはリベット59bが挿入されており、長孔52Rにはリベット59aが挿入されている。長孔52Lおよび52Rにより、リベット59aおよび59bが第2連結プレート52と干渉するのが防止されている。
第2支持アーム52dには第1連結バネ56の端部が引っ掛けられている。第1連結バネ56により第1支持アーム51bおよび第2支持アーム52dは互いに近づくように引っ張られている。これにより、本体枠2に対して回転軸線R3回りの回転力が付与されている。
第2当接部52bは第2戻りバネ54と当接している。第2戻りバネ54はシャフト部53bの先端に装着された第2スナップリング54aと第2当接部52bとの間に挟み込まれている。第2戻りバネ54により水平位置調整ネジ53は第2連結プレート52に対してX軸方向正側に引っ張られている。
第1移動規制機構59Bは、外装部101に対する本体枠2のZ軸方向(第1方向)の移動を規制する機構であって本体枠2の規制位置を変えることで外装部101に対する本体枠2の位置を調整する。具体的には、第1移動規制機構59Bは、垂直位置調整ダイヤル57およびスナップリング58aを有している。垂直位置調整ダイヤル57はダイヤル部57aおよびシャフト部57bを有している。垂直位置調整ダイヤル57はアッパーケース11に装着されている。具体的には、シャフト部57bはアッパーケース11の孔11d(図11参照)に挿入されており、垂直位置調整ダイヤル57はアッパーケース11に対して回転可能となっている。また、シャフト部57bの根元にはスナップリング58aが装着されているので、垂直位置調整ダイヤル57はアッパーケース11から脱落しない。シャフト部57bのネジ部57cは、ダイヤル支持部51cのネジ孔51eにねじ込まれている。垂直位置調整ダイヤル57を回すと、ダイヤル支持部51cがZ軸方向に移動する。
また、アッパーケース11とダイヤル支持部51cとの間には第2連結バネ58が配置されている。第2連結バネ58はアッパーケース11とダイヤル支持部51cとの間でZ軸方向に圧縮されている。したがって、本体枠2にはZ軸方向負側(下側)への弾性力が常に作用している。さらに、アッパーケース11は第2連結バネ58により垂直位置調整ダイヤル57のダイヤル部57aに押し付けられている。このように、垂直位置調整ダイヤル57により外装部101に対する本体枠2のZ軸方向の移動(より詳細には、回転軸線R4を中心とした回転)が規制されている。垂直位置調整ダイヤル57を回すと外装部101に対する本体枠2の規制位置が変わるので、外装部101に対する本体枠2の角度を調整することができる。
第2移動規制機構59Cは、外装部101に対する本体枠2のX軸方向(第1調整方向)の移動を規制する機構であって、本体枠2の規制位置を変えることで外装部101に対する本体枠2の位置を調整する。具体的には、第2移動規制機構59Cは、水平位置調整ネジ53、第2戻りバネ54および第2スナップリング54aを有している。水平位置調整ネジ53は、ジョイント部53aおよびシャフト部53bを有している。ジョイント部53aの外径はシャフト部53bの外径よりも大きい。シャフト部53bの端部にジョイント部53aが装着されている。ジョイント部53aは操作機構6の第2ジョイントシャフト65と連結されている。ジョイント部53aおよび第2ジョイントシャフト65によりユニバーサルジョイントが構成されている。ジョイント部53aは第1連結プレート51の第1当接部51dと当接している。第1連結バネ56の弾性力により、第1当接部51dはジョイント部53aに当接している。シャフト部53bはネジ部53cを有している。ネジ部53cは支持部52cのネジ孔52f(図40参照)にねじ込まれている。水平位置調整ネジ53を回すと、本体枠2に対して水平位置調整ネジ53がX軸方向に移動する。第1連結バネ56の弾性力により第1当接部51dはシャフト部53bに押し付けられているので、水平位置調整ネジ53を回すと、第2連結プレート52が第1連結プレート51に対して回転軸線R3を中心に回転する。第2連結プレート52が第1連結プレート51に対して回転軸線R3を中心に回転すると、外装部101に対して本体枠2が回転軸線R3を中心に回転する。このように、水平位置調整ネジ53により第2連結プレート52の回転方向の規制位置を変えることで、外装部101に対する本体枠2のX軸方向の位置を調整することができる。より詳細には、外装部101に対する本体枠2の回転位置(姿勢)を調整することができる。
また、第2戻りバネ54を設けているので、ユーザーが水平位置調整ネジ53を回しすぎた際に、支持部52cがネジ部53cから完全に脱落してしまうのを防止できる。具体的には図40に示すように、支持部52cがネジ部53cの第1側53Xまで移動した場合、第2戻りバネ54の弾性力によりネジ部53cが支持部52cのネジ孔と接触した状態が維持される。逆に、支持部52cがネジ部53cの第2側53Yまで移動した場合、第1連結バネ56の弾性力によりネジ部53cが支持部52cのネジ孔と接触した状態が維持される。これにより、ユーザーが水平位置調整ネジ53を回しすぎても、支持部52cがネジ部53cから完全に脱落してしまうのを防止できる。さらに、ネジ部53cがジョイント部53aと離れて配置されているので、回しすぎによる破損も防止できる。
(8)操作機構6
図41に示すように、操作機構6は、支持フレーム63、相対ズレ調整ダイヤル61、水平位置調整ダイヤル62、第1ジョイントシャフト64および第2ジョイントシャフト65を有している。
支持フレーム63は本体枠2の上面に固定されている。相対ズレ調整ダイヤル61および水平位置調整ダイヤル62は支持フレーム63により回転可能に支持されている。相対ズレ調整ダイヤル61の一部および水平位置調整ダイヤル62の一部はアッパーケース11の第1開口11bおよび第2開口12c(図9および図11参照)から外部に露出している。カバー15を開けると、ユーザーは相対ズレ調整ダイヤル61および水平位置調整ダイヤル62を操作することができる。
図41に示すように、相対ズレ調整ダイヤル61には第1ジョイントシャフト64が挿入されている。水平位置調整ダイヤル62には第2ジョイントシャフト65が挿入されている。相対ズレ調整ダイヤル61の回転は第1ジョイントシャフト64を介して相対ズレ調整ネジ39に伝達される。水平位置調整ダイヤル62の回転は第2ジョイントシャフト65を介して水平位置調整ネジ53に伝達される。相対ズレ調整ダイヤル61を回すと、左眼用および右眼用画像の垂直相対ズレを調整することができる。水平位置調整ダイヤル62を回すと、CMOSイメージセンサ110に対する左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の水平方向の位置を調整することができる。なお、垂直位置調整ダイヤル57を回すと、CMOSイメージセンサ110に対する左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の鉛直方向の位置を調整することができる。
〔ステレオ画像について〕
ここで、3Dアダプタ100をビデオカメラ200に装着した場合にCMOSイメージセンサ110上に形成される左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1について説明する。
ビデオカメラ200のCMOSイメージセンサ110には、図6に示すような2つの光学像が形成される。具体的には、左眼用光学系OLにより左眼用光学像QL1が形成され、右眼用光学系ORにより右眼用光学像QR1が形成される。図6は、背面側(像側)から見た場合のCMOSイメージセンサ110上の光学像を示している。光学系Vにより左眼用光学像QL1と右眼用光学像QR1とは、左右の位置が入れ替わるとともに、それぞれ上下反転する。
図42に示すように、左眼用光学像QL1の有効像高は0.3〜0.7の範囲内に設定されており、右眼用光学像QR1の有効像高は0.3〜0.7の範囲内に設定されている。より詳細には、左眼用光学系OLの光軸中心を通る光線は、本体最大像高さを1.0とした場合に、本体最大像高さの0.3〜0.7の範囲に対応する領域に到達する。また、右眼用光学系ORの光軸中心を通る光線は、本体最大像高さを1.0とした場合に、本体最大像高さの0.3〜0.7の範囲に対応する領域に到達する。
ここでいう有効像高とは、通常撮影時(2次元撮影時)の有効像高を基準として設定されている。具体的には、3次元撮影時の左眼用光学像QL1の有効像高とは、2次元画像の有効像円の中心C0から左眼用光学像QL1の有効像円の中心CLまでの距離DLを2次元画像の中心C0からの対角長さD0で除した値である。左眼用光学系OLの光軸中心を通る光線は中心CLに到達する。同様に、3次元撮影時の右眼用光学像QR1の有効像高とは、2次元画像の有効像円の中心C0から右眼用光学像QR1の有効像円の中心CRまでの距離DRを2次元画像の中心C0からの対角長さD0で除した値である。右眼用光学系ORの光軸中心を通る光線は中心CRに到達する。
上記の範囲内に左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の有効像高を設定することで、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1が有効画像範囲内に収まりやすくなる。
なお、有効像高がともに0.3の場合が図43に示す状態、有効像高がともに0.7の場合が図44に示す状態である。図41に示す状態は、有効像高がともに0.435の場合である。
ここで、図45および図47に示すように、左眼用光学像QL1は、左眼有効画像領域QL1aと、中間遮光部72aにより光量が低減される左眼ケラレ領域QL1bと、を有している。左眼有効画像領域QL1aは、第1開口72Laを通る光により形成されており、左眼ケラレ領域QL1bと隣接している。左眼有効画像領域QL1aがステレオ画像の生成に用いられる。より詳細には、図6および図42に示すように、左眼有効画像領域QL1aの画像データから第1抽出領域AL2の画像データが切り出されてステレオ画像の生成に用いられる。図45に示すように、左眼ケラレ領域QL1bは、中間遮光部72aにより光量を低減されている領域であり、ステレオ画像の生成には用いられない。
また、図46および図47に示すように、右眼用光学像QR1は、右眼有効画像領域QR1aと、中間遮光部72aにより光量が低減される右眼ケラレ領域QR1bと、を有している。右眼有効画像領域QR1aは、第2開口72Raを通る光により形成されており、右眼ケラレ領域QR1bと隣接している。右眼有効画像領域QR1aがステレオ画像の生成に用いられる。より詳細には、図6および図42に示すように、右眼有効画像領域QR1aの画像データから第2抽出領域AR2の画像データが切り出されてステレオ画像の生成に用いられる。図46に示すように、右眼ケラレ領域QR1bは、中間遮光部72aにより光量を低減されている領域であり、ステレオ画像の生成には用いられない。
図47に示すように、通常の撮影時には、左眼ケラレ領域QL1bの一部は右眼ケラレ領域QR1bと重なっている。左眼ケラレ領域QL1bおよび右眼ケラレ領域QR1bの重なり具合は、主に中間遮光部72aの幅(X軸方向の寸法)により調整されている。
例えば、図45および図47に示すように、左眼ケラレ領域QL1bは、第1受光面110L上に形成される左眼内側領域QL1cと、第2受光面110R上に形成される左眼外側領域QL1dと、を有している。左眼外側領域QL1dの面積は左眼内側領域QL1cの面積よりも小さい。より詳細には、左眼外側領域QL1dの水平方向の寸法は、左眼内側領域QL1cの水平方向の寸法よりも小さく、本実施形態では左眼内側領域QL1cの水平方向の寸法の概ね半分である。
同様に、図46および図47に示すように、右眼ケラレ領域QR1bの一部は右眼ケラレ領域QR1bと重なっている。右眼ケラレ領域QR1bは、第2受光面110R上に形成される右眼内側領域QR1cと、第1受光面110L上に形成される右眼外側領域QR1dと、を有している。右眼外側領域QR1dの面積は右眼内側領域QR1cの面積よりも小さい。より詳細には、右眼外側領域QR1dの水平方向の寸法は右眼内側領域QR1cの水平方向の寸法よりも小さく、本実施形態では右眼内側領域QR1cの水平方向の寸法の概ね半分である。
右眼ケラレ領域QR1bおよび右眼ケラレ領域QR1bの重なり具合は、主に中間遮光部72aの幅(X軸方向の寸法)により調整されている。図15に示すように、中間遮光部72aは第1縁部72Lおよび第2縁部72Rを有している。第1縁部72Lは、左眼ケラレ領域QL1bの端を形成しており、Z軸方向に平行に(基準平面に垂直に)配置されている。第2縁部72Rは、右眼ケラレ領域QR1bの端を形成しており、Z軸方向に平行に(基準平面に垂直に)配置されている。
遮光シート72(遮光部材の一例、遮光ユニットの一例)は、左眼用光学系OLへの入射光が通る矩形の第1開口72Laと、右眼用光学系ORへの入射光が通る矩形の第2開口72Raと、を有している。中間遮光部72aは第1開口72Laおよび第2開口72Raにより形成されている。図45および図47に示すように、左眼有効画像領域QL1aと左眼ケラレ領域QL1bとの第1境界BLは、概ね直線となっている。図46および図47に示すように、右眼有効画像領域QR1aと右眼ケラレ領域QR1bとの第2境界BRは、概ね直線となっている。したがって、第1抽出領域AL2および第2抽出領域AR2を広く確保しやすくなる。
一方、遮光シート72の中間遮光部72aにピントを合わせると、焦点距離が長くなり、受光面110a上の像高さが全体的に高くなる。この結果、図48に示すように、左眼用光学像QL1は右眼用光学像QR1と水平方向に離れ、これに伴い、左眼ケラレ領域QL1bは右眼ケラレ領域QR1bと水平方向に離れる。この場合、カメラモニタ120上には、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の間に黒帯Eが表示される。この状態であれば、左眼用光学像QL1と右眼用光学像QR1との上下方向の相対ズレをユーザーが認識しやすくなり、第1調整機構3により調整することができる。
〔調整作業〕
3Dアダプタ100およびビデオカメラ200には、製品の個体差が存在するので、第1調整機構3、第2調整機構4および第3調整機構5により左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの状態を出荷時および使用時に調整するのが好ましい。
以下に、前述の構成を用いた各種調整作業について概要を説明する。
<相対ズレ調整>
相対ズレ調整とは、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向の位置ズレを調整することをいう。適正なステレオ画像を生成するためには、CMOSイメージセンサ110上に形成される左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向の位置を比較的高い精度で合わせることが好ましい。
しかし、出荷時に調整をしたとしても、装着するビデオカメラ200の個体差によって相対ズレが大きくなる場合も想定される。
そこで、この3Dアダプタ100では、使用時にユーザーがカメラモニタ120に表示される画像を見ながら相対ズレ調整ダイヤル61により左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向の位置(より具体的には、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置)を調整する。
相対ズレの調整は、相対ズレ調整モードにより行われる。相対ズレ調整モードでは、ピントが遮光シート72の中間遮光部72aに合わせられる。この状態では、図48に示すように、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1が左右方向の外側にそれぞれ移動し、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1が左右に離れる。左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の間には黒帯Eが現れるので、カメラモニタ120上で左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の垂直相対ズレをユーザーが把握しやすくなる。
例えば、相対ズレ調整ダイヤル61を回すと、第1ジョイントシャフト64を介して相対ズレ調整ネジ39が回転する。ネジ部39cが第1支持プレート66のネジ孔にねじ込まれているので、相対ズレ調整ネジ39が回転すると相対ズレ調整ネジ39が本体枠2に対してX軸方向に移動する。調整バネ38の弾性力により相対ズレ調整ネジ39に第1規制部33が押し付けられているので、相対ズレ調整ネジ39が本体枠2に対してX軸方向に移動すると、それに伴い第1調整枠30が第1回転軸線R1を中心に回転する。第1調整枠30が回転すると左眼負レンズ群G1Lが第1回転軸線R1を中心に回転し、この結果、左眼負レンズ群G1Lが概ねZ軸方向に移動する。
左眼負レンズ群G1Lが概ねZ軸方向に移動すると、CMOSイメージセンサ110上に形成される左眼用光学像QL1の垂直位置が変化する。この結果、カメラモニタ120に表示される左眼用画像が上下に移動する。
このように、カメラモニタ120を見ながら相対ズレ調整ダイヤル61を回して、カメラモニタ120上で左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置を合わせることで、相対ズレを調整することができる。
<輻輳角調整>
輻輳角とは左眼光軸ALおよび右眼光軸ARのなす角度をいう。適正なステレオ画像を生成するためには、輻輳角を適正な角度に設定することが好ましい。
しかし、製品の個体差により製品ごとで輻輳角がばらつくことが考えられる。適正なステレオ画像を生成するためには、輻輳角のばらつきを抑えることが好ましい。
そこで、この3Dアダプタ100では、製造時あるいは出荷時に、作業員が第2調整機構4を用いて輻輳角を調整する。
例えば、外装部101を取り外している状態で、作業員が輻輳角調整ネジ49を回す。輻輳角調整ネジ49は支持部21fのネジ孔21hにねじ込まれているので、輻輳角調整ネジ49を回すと輻輳角調整ネジ49が本体枠2に対してX軸方向に移動する。調整バネ38の弾性力により第2規制部43が頭部49bに押し付けられているので、輻輳角調整ネジ49が本体枠2に対してX軸方向に移動すると、それに伴い、第2調整枠40が第2回転軸線R2を中心に回転する。第2調整枠40が回転すると、右眼負レンズ群G1Rが第2回転軸線R2を中心に回転し、この結果、右眼負レンズ群G1Rが概ねX軸方向に移動する。
右眼負レンズ群G1Rが概ねX軸方向に移動すると、CMOSイメージセンサ110上に形成される右眼用光学像QR1の水平位置が変化する。このようにして、輻輳角が調整される。
輻輳角は、一旦調整が完了すると、ユーザーが再度調整する必要がないので、調整後は輻輳角調整ネジ49が第2規制部43に例えば接着固定される。なお、ユーザーが輻輳角を調整できるようにしてもよい。
<フォーカス調整>
適正なステレオ画像を生成するためには、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスがずれていないのが好ましい。
しかし、製品の個体差によって左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスがずれてしまう場合がある。
そこで、この3Dアダプタ100では、製造時あるいは出荷時に、作業員が第2調整機構4を用いて左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスを合わせる。本実施形態では、右眼用光学系ORの右眼負レンズ群G1RをY軸方向に移動させることで、フォーカス調整が行われる。
例えば、作業員がフォーカス調整ネジ48を回すと、本体枠2に対してフォーカス調整ネジ48がY軸方向に移動する。フォーカス調整バネ44の弾性力によりフォーカス調整ネジ48に第2調整枠40が押し付けられているので、フォーカス調整ネジ48が移動すると、それに伴い、本体枠2に対して第2調整枠40もY軸方向に移動する。この結果、右眼正レンズ群G2Rに対して右眼負レンズ群G1RがY軸方向に移動し、右眼用光学系ORのフォーカスが変化する。
このように、フォーカス調整ネジ48を回すことで、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORのフォーカスのずれを調整することができる。
フォーカスは、一旦調整が完了すると、ユーザーが再度調整する必要がない。このため、調整後はフォーカス調整ネジ48がフロント支持プレート25に例えば接着固定される。なお、なお、ユーザーがフォーカスを調整できるようにしてもよい。
<画像位置調整>
適正なステレオ画像を生成するためには、CMOSイメージセンサ110上での左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の位置を適切な位置に設定することが好ましい。
しかし、製品の個体差により左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の位置が設計位置から大きくずれる場合もあり得る。また、前述の相対ズレ調整および輻輳角調整により、CMOSイメージセンサ110上での左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の位置がずれる場合もあり得る。
そこで、この3Dアダプタ100では、使用時において、ユーザーが第3調整機構5を用いて画像位置の調整を行う。
例えば、垂直位置調整ダイヤル57を回すと、ダイヤル支持部51cのネジ孔に垂直位置調整ダイヤル57のネジ部57cがねじ込まれているので、第1弾性支持部51Lおよび第2弾性支持部51Rを支点として外装部101に対して本体枠2が上下に移動する。より詳細には、回転軸線R4を中心として外装部101に対して本体枠2が回転する。このとき、第1弾性部51Laおよび第2弾性部51Raの厚みが薄くなっているので、第1弾性支持部51Lおよび第2弾性支持部51Rに大きな負荷が作用しない。
外装部101に対して本体枠2が回転軸線R4を中心に回転すると、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORが外装部101に対してZ軸方向に移動する。より詳細には、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの姿勢が外装部101に対して上向きあるいは下向きに変化する。これにより、CMOSイメージセンサ110での左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の垂直位置を調整することができる。
また、水平位置を調整する場合、例えば、水平位置調整ダイヤル62を回すと、第2ジョイントシャフト65を介して水平位置調整ネジ53が回転する。第1連結バネ56の引っ張り力により第1当接部51dが水平位置調整ネジ53のジョイント部53aに押し付けられているので、水平位置調整ネジ53は第1連結プレート51に対してX軸方向に移動しない。その代わりに、ネジ部53cが支持部52cのネジ孔52fにねじ込まれているので、水平位置調整ネジ53が回転すると、支持部52cが第1連結プレート51(つまり外装部101)に対してX軸方向に移動する。つまり、第2連結プレート52および本体枠2が回転軸線R3を中心に外装部101に対して回転する。
外装部101に対して本体枠2が回転軸線R3を中心に回転すると、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORが外装部101に対してX軸方向に移動する。より詳細には、左眼用光学系OLおよび右眼用光学系ORの姿勢が外装部101に対して右向きあるいは左向きに変化する。これにより、CMOSイメージセンサ110での左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の水平位置を調整することができる。
〔ビデオカメラの動作〕
3Dアダプタ100を用いてビデオカメラ200にて3次元撮影を行う場合のビデオカメラ200の動作について説明する。
図49に示すように、ビデオカメラ200の電源がONになると、各部に電力が供給され、再生モード、2次元撮影モードおよび3次元撮影モードなどの動作モードの確認がカメラコントローラー140により行われる(ステップS1)。
ここで、製品の個体差によって、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の左右の位置がずれてしまう場合がある。また、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の左右の位置ズレは、環境温度の変化によっても発生し得る。
そこで、ビデオカメラ200は左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の左右の位置ズレを補正する機能を有している。
具体的には、ビデオカメラ200の動作モードが3次元撮影モードに切り替えられると、各パラメータが駆動制御部140dにより読み込まれる(ステップS2)。具体的には、光学系Vの個体差を示す指標データがROM140bから駆動制御部140dに読み込まれる。この指標データは、製品の出荷時に測定されROM140bに予め格納されている。
次に、環境温度によって光学系Vの特性が変化するので、環境温度を把握するために、温度センサ118(図4)により温度が検出される(ステップS3)。検出された温度は温度情報としてRAM140cに一時的に格納され、必要に応じて駆動制御部140dにより読み込まれる。
さらに、指標データおよび検出温度に基づいて駆動制御部140dによりズームモータ214が制御される。具体的には、指標データおよび検出温度に基づいて駆動制御部140dにより第2レンズ群G2(ズーム調整レンズ群)の目標位置が算出される(ステップS4)。指標データおよび検出温度に基づいて第2レンズ群G2の目標位置を算出するための情報(例えば、算出式やデータテーブル)は、ROM140bに予め格納されている。算出された目標位置まで第2レンズ群G2がズームモータ214により駆動される(ステップS5)。なお、指標データのみに基づいて第2レンズ群G2の目標位置を算出してもよい。
さらに、フォーカスの微調整を行うために、算出された第2レンズ群G2の目標位置に基づいて駆動制御部140dにより第4レンズ群G4の目標位置が算出される(ステップS6)。第4レンズ群G4の目標位置を算出するための情報(例えば、算出式やデータテーブル)はROM140bに予め格納されている。算出された目標位置まで第4レンズ群G4がフォーカスモータ233により駆動される(ステップS7)。
このように、製品の個体差あるいは環境温度の変化により左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の左右の位置ズレが発生することを考慮して上記のような制御を行っているので、3Dアダプタ100をビデオカメラ200に装着して3次元撮影を行う際に、より適正なステレオ画像を取得することができる。
3次元撮影を行う場合、例えば、ユーザーが録画ボタン131を押すと、ステレオ画像の撮影が実行される。具体的には図50に示すように、ユーザーが録画ボタン131を押すと、ウォブリングなどによりオートフォーカスが実行され(ステップS21)、CMOSイメージセンサ110が露光され(ステップS22)、CMOSイメージセンサ110から画像信号(全画素のデータ)が信号処理部215に順次取り込まれる(ステップS23)。
3次元撮影時のフォーカス調整は、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1のうちいずれか一方を用いて行われる。本実施形態では、左眼用光学像QL1を用いてフォーカス調整が行われる。例えば、ウォブリングの場合、AF評価値を算出する領域が左眼用光学像QL1の左眼有効画像領域QL1aの一部に設定される。設定された領域でAF評価値が所定の周期で算出され、算出されたAF評価値に基づいてウォブリングが実行される。
取り込まれた画像信号に対して信号処理部215においてAD変換などの信号処理が施される(ステップS24)。信号処理部215により生成された基本画像データはDRAM241に一時的に格納される。
次に、画像抽出部216により、左眼用画像データおよび右眼用画像データが基本画像データから抽出される(ステップS25)。このときの第1および第2抽出領域AL2およびAR2のサイズならびに位置は、ROM140bに予め格納されている。
さらに、補正処理部218により、抽出された左眼用画像データおよび右眼用画像データに補正処理が施され、画像圧縮部217によりJPEG圧縮などの圧縮処理が左眼用画像データおよび右眼用画像データに対して行われる(ステップS26およびS27)。録画ボタン131が再度押されるまで、ステップS23からステップS27の処理が実行される(ステップS27A)。
録画ボタン131が再度押されると、カメラコントローラー140のメタデータ生成部147により、ステレオベースおよび輻輳角を含むメタデータが生成される(ステップS28)。
メタデータ生成後、圧縮された左眼用および右眼用画像データとメタデータとを組み合わせて、MPF形式の画像ファイルが画像ファイル生成部148により生成される(ステップS29)。生成された画像ファイルは、例えばカードスロット170に送信されメモリーカード171に順次保存される(ステップS30)。動画撮影の場合は、これらの動作が繰り返される。
このようにして得られたステレオ映像ファイルをステレオベースおよび輻輳角などの情報を用いて3次元表示すると、専用メガネなどを用いれば表示された画像を立体視することができる。
〔他の実施形態〕
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。
(A)撮像装置は動画だけでなく静止画撮影が可能な装置であってもよい。例えば、レンズユニットは、3Dアダプタ100に限定されず、例えば1眼カメラに用いられる交換レンズユニットであってもよい。さらに、レンズユニットは脱着式でなく撮像装置に内蔵されていてもよい。
(B)前述の実施形態では、左眼用光学系OLを用いて垂直相対ズレ調整が行われているが、右眼用光学系ORを用いて垂直相対ズレ調整が行われてもよい。また、右眼用光学系ORを用いて輻輳角調整が行われているが、左眼用光学系OLを用いて輻輳角調整が行われてもよい。
(C)前述の実施形態では、回転軸線R3および回転軸線R4を中心にX軸方向およびZ軸方向に本体枠2が回転するが、回転軸線R3および回転軸線R4の位置は前述の実施形態に限定されない。また、外装部101に対して本体枠2をX軸方向およびZ軸方向に移動させる方法は、回転ではなく垂直移動および水平移動であってもよい。
(D)前述の実施形態では、左眼用光学系OLが右眼用光学系ORと第1回転シャフト31との間に配置されているが、第1回転シャフト31が左眼用光学系OLと右眼用光学系ORと並んで配置されていればよい。例えば、第1回転シャフト31が左眼用光学系OLと右眼用光学系ORとの間に配置されていてもよいし、右眼用光学系ORが左眼用光学系OLと第1回転シャフト31との間に配置されていてもよい。
(E)左眼負レンズ群G1Lが垂直相対ズレ調整に用いられているが、左眼用光学系OLの他のレンズ群を動かして垂直相対ズレを調整してもよい。また、右眼負レンズ群G1Rが輻輳角調整に用いられているが、右眼用光学系ORの他のレンズ群を動かして輻輳角を調整してもよい。
(F)前述の実施形態では、第2回転シャフト41が右眼用光学系ORの下側(Z軸方向負側)に右眼用光学系ORと並んで配置されているが、第2回転シャフト41がZ軸方向に右眼用光学系ORと並んで配置されていればよい。
(G)左眼用光学系OLが右眼用光学系ORと第1回転シャフト31との間に配置されているが、第1回転シャフト31が左眼用光学系OLと右眼用光学系ORと並んで配置されていればよい。例えば、第1回転シャフト31が左眼用光学系OLと右眼用光学系ORとの間に配置されていてもよいし、右眼用光学系ORが左眼用光学系OLと第1回転シャフト31との間に配置されていてもよい。
(H)前述の実施形態では、被写体側から、左眼負レンズ群G1L、左眼正レンズ群G2Lおよび左眼プリズム群G3Lの順に配置されているが、左眼負レンズ群G1L、左眼プリズム群G3Lおよび左眼正レンズ群G2Lの順で配置されていてもよい。
また、前述の実施形態では、被写体側から、右眼負レンズ群G1R、右眼正レンズ群G2Rおよび右眼プリズム群G3Rの順に配置されているが、右眼負レンズ群G1R、右眼プリズム群G3Rおよび右眼正レンズ群G2Rの順で配置されていてもよい。
なお、前述の各レンズ群および各プリズム群は、単一の光学素子から構成されていてもよいし、複数の光学素子から構成されていてもよい。
(I)前述の実施形態では、左眼正レンズ群G2Lおよび右眼正レンズ群G2Rは概ね半円形状であるが、円形であってもよい。なお、ここでいう「概ね半円形状」とは、円形の外周の少なくとも一部が切りかかれている形状を含み得る。
(J)前述の実施形態では、左眼負レンズ群G1Lの有効径が左眼正レンズ群G2Lの有効径よりも小さく、右眼負レンズ群G1Rの有効径が右眼正レンズ群G2Rの有効径よりも小さい。しかし、レンズの有効径の関係は前述の実施形態に限定されない。
(K)図49で説明した制御は、ビデオカメラ200が3次元撮影に対応していない場合も適用可能である。例えば、2次元撮影にのみ対応している撮像装置であっても、同様の効果を得ることができる。
(L)図51に示すように、中間遮光部72aに垂直相対ズレ調整用のゲージを設けてもよい。図51は被写体側から見た遮光シート72の正面図である。図51に示すように、中間遮光部72aには1対のゲージ72eおよび72fが設けられており、ピントが中間遮光部72aに合った状態では、カメラモニタ120にはゲージ72eおよび72fがゲージ像72gおよび72hとして映し出される(図52参照)。ゲージ像72gおよび72hの上下方向の位置を合わせることで、相対ズレをより精度よく調整することができる。また、ゲージ像72gおよび72hは、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向の垂直位置調整にも利用することができる。
図53に示すように、通常撮影時には、左眼ケラレ領域QL1bおよび右眼ケラレ領域QR1bが重なるが、この場合、ゲージ像72gおよび72hは第1境界BLおよび第2境界BR付近にそれぞれ配置されることになる。また、場合によっては、ゲージ像72gが第1境界BLよりも右眼用光学像QR1側に、そしてゲージ像72hが第2境界BRよりも左眼用光学像QL1側に、それぞれ配置されることもあり得る。したがって、ゲージ72eおよび72fは左眼用画像データおよび右眼用画像データの抽出にはほとんど影響を及ぼさない。
なお、1対のゲージ72eおよび72fは左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の相対位置が分かり易くなるのであれば、どのような形状であってもよい。同様に、左眼用光学像QL1および右眼用光学像QR1の上下方向の位置が分かりやすくなるのであれば、1対のゲージ72eおよび72fはどのような形状であってもよい。また、ゲージ72eおよび72fが異なる形状を有していてもよい。
また、中間遮光部72aやゲージ72eおよび72fをキャップ9に設けてもよい。
(M)前述の実施形態では、中間遮光部72aは1つの部分から構成されているが、中間遮光部72aが複数の部分(あるいは複数の部材)から構成されていてもよい。
〔実施形態の特徴〕
以上に説明した実施形態の特徴を以下にまとめる。
なお、上記実施形態に含まれる発明は、以下に限定されるものではない。また、各特徴について記載された効果を得るためには、記載された特徴以外の構成は変形または削除されてもよい。
(1−1)
第1の特徴に係るレンズユニットは、
筐体と、
第1の視点から見た第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有し前記筐体内に配置された第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有し前記筐体内に配置された第2光学系と、
前記第1光学系および前記第2光学系を支持し、前記第1および第2光軸に概ね平行な基準平面に直交する第1方向に前記筐体に対して移動可能に前記筐体内に配置された本体枠と、を備え、
前記第1光学系は、概ね前記第1方向に前記本体枠に対して移動可能に配置された相対ズレ調整光学系を有している。
このレンズユニットでは、第1光学系が相対ズレ調整光学系を有しているので、本体枠に対して第1方向に相対ズレ調整光学系を移動させることで、第1光学像の位置を第2光学像の位置に合わせることができる。
さらに、筐体に対して第1方向に本体枠を移動させることで、第1および第2光学系全体を第1方向に移動させることができる。
このように、このレンズユニットでは、製品の個体差により生じる第1および第2光学像の相対ズレを調整することができ、さらに相対ズレを調整した結果、第1および第2光学系の位置が撮像素子に対してずれたとしても、本体枠を移動させることで撮像素子に対する第1および第2光学像の位置を調整することができ、適正なステレオ画像の取得を実現できる。
加えて、本体枠、第1光学系および第2光学系が筐体内に配置されているので、レンズユニット全体をコンパクトにすることができる。
以上より、このレンズユニットでは、小型化を図りつつ適正なステレオ画像の取得を実現できる。
(1−2)
第2の特徴に係るレンズユニットは、第1の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記本体枠に対して概ね前記第1方向に前記相対ズレ調整光学系を移動させる相対ズレ調整機構をさらに備えている。
(1−3)
第3の特徴に係るレンズユニットは、第2の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、概ね前記第1方向に移動可能に前記本体枠により支持された相対ズレ調整枠を有しており、
前記相対ズレ調整光学系は、前記相対ズレ調整枠に固定されている。
(1−4)
第4の特徴に係るレンズユニットは、第3の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、前記相対ズレ調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する回転支持シャフトを有しており、
前記回転支持シャフトは、前記第1光学系および前記第2光学系と並んで配置されている。
このレンズユニットでは、回転支持シャフトにより相対ズレ調整枠が本体枠に回転可能に連結されているので、簡素な構造により相対ズレ調整光学系を第1方向に移動させる構成を実現できる。
(1−5)
第5の特徴に係るレンズユニットは、第4の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学系は、前記第2光学系と前記回転支持シャフトとの間に配置されている。
第2光学系および回転支持シャフトの間に第1光学系が配置されているので、回転支持シャフトは第1光学系の側方に配置されることになる。これにより、第1調整光学系が第1方向以外の方向の移動量を低減することができる。
(1−6)
第6の特徴に係るレンズユニットは、第4または第5の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、前記回転支持シャフト回りの回転力を前記相対ズレ調整枠に付与する調整弾性部材と、前記相対ズレ調整枠の回転を規制する機構であって前記相対ズレ調整枠の規制位置を変えることで前記本体枠に対する前記相対ズレ調整光学系の位置を調整する回転規制機構と、を有している。
このレンズユニットでは、相対ズレ調整機構が調整弾性部材と回転規制機構とを有しているので、本体枠に対する相対ズレ調整枠の位置が安定しやすくなる。
(1−7)
第7の特徴に係るレンズユニットは、第2から第6のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整光学系は、前記第1光学系において最も被写体側に配置されている。
これにより、相対ズレ調整光学系の光路の途中に相対ズレ調整光学系を配置する場合に比べて、相対ズレ調整光学系を移動させる構成の簡素化が図りやすくなる。
(1−8)
第8の特徴に係るレンズユニットは、第1から第7のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記筐体に対して前記本体枠を前記第1方向に移動させる本体枠調整機構をさらに備えている。
(1−9)
第9の特徴に係るレンズユニットは、第8の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記本体枠調整機構は、前記本体枠に対して前記第1方向に力を付与する弾性連結機構と、前記筐体に対する前記本体枠の前記第1方向の移動を規制する機構であって前記本体枠の規制位置を変えることで前記筐体に対する前記本体枠の位置を調整する第1移動規制機構と、を有している。
このレンズユニットでは、本体枠調整機構が弾性連結機構と第1移動規制機構とを有しているので、筐体に対する本体枠の位置が安定しやすくなる。
(1−10)
第10の特徴に係るレンズユニットは、第9の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記弾性連結機構は、第2方向に平行な本体回転軸を中心に回転可能に前記本体枠を前記筐体に連結しており、
前記第2方向は、前記第1光軸および前記第1方向に直交している。
このレンズユニットでは、本体回転軸が第2方向に平行に配置されているので、簡素な構造により筐体に対して本体枠を第1方向に移動させる構成を実現できる。
(1−11)
第11の特徴に係るレンズユニットは、第8または第9の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記弾性連結機構は、前記筐体に連結された第1部分と、前記本体枠に連結された第2部分と、前記第1および第2部分を弾性的に連結する中間連結部と、を有している。
(1−12)
第12の特徴に係るレンズユニットは、第0の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記中間連結部は、板状の部分であり、
前記中間連結部の前記第1方向の厚みは、前記第1および第2部分の前記第1方向の寸法よりも小さい。
(2−1)
第13の特徴に係るレンズユニットは、
筐体と、
第1の視点から見た第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有し前記筐体内に配置された第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有し前記筐体内に配置された第2光学系と、
前記第1光学系および前記第2光学系を支持し、前記第1および第2光軸に概ね平行な基準平面に平行かつ前記第2光軸に概ね直交する第1調整方向に前記筐体に対して移動可能に前記筐体内に配置された本体枠と、を備え、
前記第2光学系は、前記本体枠に対して概ね前記第1調整方向に移動可能に配置された輻輳角調整光学系を有している。
このレンズユニットでは、第2光学系が輻輳角調整光学系を有しているので、本体枠に対して第1調整方向に輻輳角調整光学系を移動させることで、第1および第2光軸のなす輻輳角を調整することができる。
さらに、筐体に対して第1調整方向に本体枠を移動させることで、第1および第2光学系全体を第1調整方向に移動させることができる。
このように、このレンズユニットでは、製品の個体差により生じる輻輳角のズレを調整することができ、さらに輻輳角のズレを調整した結果、第1および第2光学系の中心位置が第1調整方向にずれたとしても、本体枠を第1調整方向に移動させることで本体枠の第1調整方向の位置を調整することができ、適正なステレオ画像の取得を実現できる。
加えて、本体枠、第1光学系および第2光学系が筐体内に配置されているので、レンズユニット全体をコンパクトにすることができる。
以上より、このレンズユニットでは、小型化を図りつつ適正なステレオ画像の取得を実現できる。
(2−2)
第14の特徴に係るレンズユニットは、第13の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整光学系を前記本体枠に対して概ね前記第1調整方向に移動させる輻輳角調整機構をさらに備えている。
(2−3)
第15の特徴に係るレンズユニットは、第14の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、概ね前記第1調整方向に移動可能に前記本体枠により支持された輻輳角調整枠と、を有しており、
前記輻輳角調整光学系は、前記輻輳角調整枠に固定されている。
(2−4)
第16の特徴に係るレンズユニットは、第15の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、前記輻輳角調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する調整回転シャフトを有しており、
前記調整回転シャフトは、前記基準平面に概ね直交する第2調整方向に前記第2光学系と並んで配置されている。
このレンズユニットでは、調整回転シャフトにより輻輳角調整枠が本体枠に回転可能に連結されているので、簡素な構造により輻輳角調整光学系を第1方向に移動させる構成を実現できる。
(2−5)
第17の特徴に係るレンズユニットは、第16の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、前記調整回転シャフト回りの回転力を前記輻輳角調整枠に付与する調整弾性部材と、前記輻輳角調整枠の回転を規制する機構であって前記輻輳角調整枠の規制位置を変えることで前記本体枠に対する前記輻輳角調整光学系の位置を調整する位置決め機構と、を有している。
このレンズユニットでは、輻輳角調整機構が調整弾性部材と位置決め機構とを有しているので、本体枠に対する輻輳角調整枠の位置が安定しやすくなる。
(2−6)
第18の特徴に係るレンズユニットは、第13から第17のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記本体枠に対して前記第2光軸に平行な第3調整方向に前記輻輳角調整光学系を移動させるフォーカス調整機構をさらに備えている。
(2−7)
第19の特徴に係るレンズユニットは、第13から第18のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整光学系は、前記第2光学系において最も被写体側に配置されている。
これにより、輻輳角調整光学系の光路の途中に輻輳角調整光学系を配置する場合に比べて、輻輳角調整光学系を移動させる構成の簡素化が図りやすくなる。
(2−8)
第20の特徴に係るレンズユニットは、第13から第18のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記筐体に対して前記第1調整方向に前記本体枠を移動させる本体枠調整機構をさらに備えている。
(2−9)
第21の特徴に係るレンズユニットは、第20の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記本体枠調整機構は、前記本体枠に対して前記第1調整方向に力を付与する弾性連結機構と、前記筐体に対する前記本体枠の前記第1調整方向の移動を規制する機構であって前記本体枠の規制位置を変えることで前記筐体に対する前記本体枠の位置を調整する第2移動規制機構と、を有している。
このレンズユニットでは、本体枠調整機構が弾性連結機構と第2移動規制機構とを有しているので、筐体に対する本体枠の位置が安定しやすくなる。
(2−10)
第22の特徴に係るレンズユニットは、第21の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記弾性連結機構は、前記基準平面に概ね直交する光学系回転軸を中心に回転可能に前記本体枠を前記筐体に連結している。
このレンズユニットでは、光学系回転軸が基準平面に概ね直交しているので、簡素な構造により筐体に対して本体枠を第1調整方向に移動させる構成を実現できる。
(2−11)
第23の特徴に係るレンズユニットは、第16または第17の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、前記輻輳角調整枠と当接する規制部材と、前記調整回転シャフトに沿った方向に前記輻輳角調整枠に対して押圧力を付与し前記輻輳角調整枠を前記規制部材に押し付ける第3弾性部材と、を有している。
(2−12)
第24の特徴に係るレンズユニットは、第18の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整枠は、前記調整回転シャフトが挿入された第2摺動孔を有する第2案内部を有しており、
前記第3弾性部材は、前記本体枠と前記第2案内部との間に圧縮された状態で配置されている。
(2−13)
第25の特徴に係るレンズユニットは、第18または第19の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記規制部材は、ネジ孔を有し前記本体枠に固定された規制部材本体と、前記ネジ孔にねじ込まれ前記輻輳角調整枠と当接する輻輳角調整ネジと、を有している。
(3−1)
第26の特徴に係るレンズユニットは、
支持ユニットと、
第1の視点から見た第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有し前記支持ユニット内に配置された第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有し前記支持ユニット内に配置された第2光学系と、
前記第1光学系は、前記第1および第2光軸に概ね平行な基準平面に概ね直交する第1方向に前記支持ユニットに対して移動可能に配置された相対ズレ調整光学系を有している、
前記第2光学系は、前記基準平面に平行かつ前記第2光軸に概ね直交する第2方向に前記支持ユニットに対して移動可能に配置された輻輳角調整光学系を有している、
このレンズユニットでは、第1光学系が第1調整光学系を有しているので、本体枠に対して第1方向に相対ズレ調整光学系を移動させることで、第1光学像の位置を第2光学像の位置に合わせることができる。
さらに、第2光学系が輻輳角調整光学系を有しているので、本体枠に対して第2方向に輻輳角調整光学系を移動させることで、第1および第2光軸のなす輻輳角を調整することができる。
このように、このレンズユニットでは、製品の個体差により生じる第1および第2光学像の相対ズレ、および輻輳角のズレを調整することができる。
また、相対ズレ調整光学系および輻輳角調整光学系が別々の光学系に設けられているので、相対ズレの調整が輻輳角の調整に影響を及ぼさず、また輻輳角の調整が相対ズレの調整に影響を及ぼさない。したがって、両方の調整を簡単に行うことができる。
(3−2)
第27の特徴に係るレンズユニットは、第26の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記本体枠に対して概ね前記第1方向に前記相対ズレ調整光学系を移動させる相対ズレ調整機構をさらに備えている。
(3−3)
第28の特徴に係るレンズユニットは、第27の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、概ね前記第1方向に移動可能に前記本体枠により支持された相対ズレ調整枠を有しており、
前記相対ズレ調整光学系は、前記相対ズレ調整枠に固定されている。
(3−4)
第29の特徴に係るレンズユニットは、第28の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、前記相対ズレ調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する回転支持シャフトを有しており、
前記回転支持シャフトは、前記第2方向に前記第1光学系および前記第2光学系と並んで配置されている。
このレンズユニットでは、回転支持シャフトにより相対ズレ調整枠が本体枠に回転可能に連結されているので、簡素な構造により相対ズレ調整光学系を第1方向に移動させる構成を実現できる。
(3−5)
第30の特徴に係るレンズユニットは、第29の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学系は、前記第2光学系と前記回転支持シャフトとの間に配置されている。
また、第2光学系および回転支持シャフトの間に第1光学系が配置されているので、回転支持シャフトは第1光学系の側方に配置されることになる。これにより、第1調整光学系が第1方向以外の方向の移動量を低減することができる。
(3−6)
第31の特徴に係るレンズユニットは、第29または第30の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整機構は、前記回転支持シャフト回りの回転力を前記相対ズレ調整枠に付与する第1弾性部材と、前記相対ズレ調整枠の回転を規制する機構であって前記相対ズレ調整枠の規制位置を変えることで前記本体枠に対する前記相対ズレ調整光学系の位置を調整する第1規制機構と、を有している。
このレンズユニットでは、相対ズレ調整機構が調整弾性部材と回転規制機構とを有しているので、本体枠に対する相対ズレ調整枠の位置が安定しやすくなる。
(3−7)
第32の特徴に係るレンズユニットは、第27から第31のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ズレ調整光学系は、前記第1光学系において最も被写体側に配置されている。
これにより、相対ズレ調整光学系の光路の途中に相対ズレ調整光学系を配置する場合に比べて、相対ズレ調整光学系を移動させる構成の簡素化が図りやすくなる。
(3−8)
第33の特徴に係るレンズユニットは、第26から第32のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整光学系を前記本体枠に対して概ね前記第2方向に移動させる輻輳角調整機構をさらに備えている。
(3−9)
第34の特徴に係るレンズユニットは、第33の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、概ね前記第2方向に移動可能に前記本体枠により支持された輻輳角調整枠を有しており、
前記輻輳角調整光学系は、前記輻輳角調整枠に固定されている。
(3−10)
第35の特徴に係るレンズユニットは、第34の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、前記輻輳角調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する調整回転シャフトを有しており、
前記調整回転シャフトは、前記第1方向に前記第2光学系と並んで配置されている。
このレンズユニットでは、調整回転シャフトにより輻輳角調整枠が本体枠に回転可能に連結されているので、簡素な構造により輻輳角調整光学系を第1方向に移動させる構成を実現できる。
(3−11)
第36の特徴に係るレンズユニットは、第35の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整機構は、前記調整回転シャフト回りの回転力を前記輻輳角調整枠に付与する第2弾性部材と、前記輻輳角調整枠の回転を規制する機構であって前記輻輳角調整枠の規制位置を変えることで前記本体枠に対する前記輻輳角調整光学系の位置を調整する第2規制機構と、を有している。
このレンズユニットでは、輻輳角調整機構が調整弾性部材と位置決め機構とを有しているので、本体枠に対する輻輳角調整枠の位置が安定しやすくなる。
(3−12)
第37の特徴に係るレンズユニットは、第26から第36のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整光学系を前記本体枠に対して前記第2光軸に平行な第3方向に移動させるフォーカス調整機構をさらに備えている。
(3−13)
第38の特徴に係るレンズユニットは、第26から第37のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記輻輳角調整光学系は、前記第2光学系において最も被写体側に配置されている。
これにより、輻輳角調整光学系の光路の途中に輻輳角調整光学系を配置する場合に比べて、輻輳角調整光学系を移動させる構成の簡素化が図りやすくなる。
(3−14)
第39の特徴に係るレンズユニットは、第26の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記相対ずれ調整機構は、前記本体枠により概ね前記第1方向に移動可能に支持され前記相対ずれ調整光学系が固定された相対ずれ調整枠と、前記相対ずれ調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する回転支持シャフトと、前記回転支持シャフト回りの回転力を前記相対ずれ調整枠に付与する調整弾性部材と、前記相対ずれ調整枠の回転を規制する第1規制機構と、を有しており、
前記輻輳角調整機構は、前記本体枠により概ね前記第2方向に移動可能に支持され前記輻輳角調整光学系が固定された輻輳角調整枠と、前記輻輳角調整枠を回転可能に前記本体枠に連結する調整回転シャフトと、前記輻輳角調整枠の回転を規制する第2規制機構と、を有しており、
前記調整弾性部材は、前記相対ずれ調整枠および前記輻輳角調整枠を弾性的に連結しており、前記調整回転シャフト回りの回転力を前記輻輳角調整枠に付与している。
(4−1)
第40の特徴に係るレンズユニットは、
第1の視点から見た第1光学像を形成するための光学系であって、負の屈折力を有する第1負レンズ群と、正の屈折力を有し前記第1負レンズ群の被写体側とは反対側に配置された第1正レンズ群と、前記第1負レンズ群の前記被写体側とは反対側に配置された第1プリズム群と、を有する第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た第2光学像を形成するための光学系であって、負の屈折力を有する第2負レンズ群と、正の屈折力を有し前記第2負レンズ群の被写体側とは反対側に配置された第2正レンズ群と、前記第2負レンズ群の前記被写体側とは反対側に配置された第2プリズム群と、を有する第2光学系と、
を備えている。
このレンズユニットでは、第1光学系が第1負レンズ群を被写体側に有しており、第2光学系が第2負レンズ群を被写体側に有している。このため、第1光学像および第2光学像を比較的大きく形成することができ、撮像素子上の有効画像領域を効率よく利用することができる。
(4−2)
第41の特徴に係るレンズユニットは、第40の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1正レンズ群は、前記第1負レンズ群と前記第1プリズム群との間に配置されており、
前記第2正レンズ群は、前記第2負レンズ群と前記第2プリズム群との間に配置されている。
このレンズユニットでは、第1負レンズ群と第1プリズム群との間に第1正レンズ群が配置されているので、第1負レンズ群の透過光が第1正レンズ群を通って第1プリズム群に到達する。
(4−3)
第42の特徴に係るレンズユニットは、第41の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1および第2光学系は、前記第1および第2光学系の中央に定義される中間基準面に対して概ね対称な位置に配置されており、
前記第1プリズム群は、前記第1正レンズ群の透過光を前記中間基準面に近づくように屈折させ、
前記第2プリズム群は、前記第2正レンズ群の透過光を前記中間基準面に近づくように屈折させる。
このレンズユニットでは、第1プリズム群が第1正レンズ群の透過光を中間基準面に近づくように屈折させているので、第1正レンズ群の透過光が中間基準面から離れる方向に進んでも第1プリズム群により内側に屈折される。また、第2プリズム群が第2正レンズ群の透過光を中間基準面に近づくように屈折させているので、第2正レンズ群の透過光が中間基準面から離れる方向に進んでも第2プリズム群により内側に屈折される。これにより、例えば後方に別の光学系を配置したとしても、その光学系に光が導入されやすくなる。
(4−4)
第43の特徴に係るレンズユニットは、第41または第42の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1プリズム群は、前記レンズユニットの後方に配置される1軸光学系に前記第1正レンズ群の透過光が導入されるように前記第1正レンズ群の透過光を屈折させ、
前記第2プリズム群は、前記レンズユニットの後方に配置される1軸光学系に前記第2正レンズ群の透過光が導入されるように前記第2正レンズ群の透過光を屈折させる。
これにより、レンズユニットの透過光が1軸光学系に入射しやすくなり、1軸光学系の設計の自由度を高めることができる。
(4−5)
第44の特徴に係るレンズユニットは、第40から第43のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1正レンズ群は、概ね半円形状を有しており、
前記第2正レンズ群は、概ね半円形状を有している、
請求項1から4のいずれかに記載のレンズユニット。
このレンズユニットでは、第1正レンズ群および第2正レンズ群が概ね半円形状であるので、第1正レンズ群と第2正レンズ群とを左右に並べて配置する際に、第1正レンズ群の中心と第2正レンズ群の中心とを近づけて配置することができる。したがって、ステレオベースを短くすることができ、適正なステレオ画像を取得しやすくなる。
(4−6)
第45の特徴に係るレンズユニットは、第40から第44のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1負レンズ群の有効径は、前記第1正レンズ群の有効径よりも小さく、
前記第2負レンズ群の有効径は、前記第2正レンズ群の有効径よりも小さい、
請求項1から5のいずれかに記載のレンズユニット。
これにより、第1負レンズ群および第2負レンズ群の発散する透過光が第1正レンズ群および第2正レンズ群に確実に入射する。したがって、ケラレの発生を防止することができる。
(4−7)
第46の特徴に係るレンズユニットは、第40から第45のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学系は、略アフォーカル光学系であり、
前記第2光学系は、略アフォーカル光学系である。
(4−8)
第47の特徴に係るレンズユニットは、第40から第46のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光軸および前記第2光軸は、輻輳角を形成している。
(4−9)
第48の特徴に係るレンズユニットは、第40から第47のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学系の光軸中心を通る光線は、本体最大像高さを1.0とした場合に、前記本体最大像高さの0.3〜0.7の範囲に対応する領域に到達し、
前記第2光学系の光軸中心を通る光線は、前記本体最大像高さを1.0とした場合に、前記本体最大像高さの0.3〜0.7の範囲に対応する領域に到達する。
これにより、第1光学像および第2光学像がステレオ画像を取得しやすい位置に形成される。
(4−10)
第49の特徴に係るレンズユニットは、第40から第48のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1プリズム群の偏向角をθ11、前記第1プリズム群の透過光の出射角をθ1、前記第1プリズム群の入射面と最外光線との交点から前記第1光軸までの垂直長さをX1、前記第1プリズム群の出射面と最外光線との交点から前記第1光軸までの垂直長さをX12、前記第1プリズム群の入射側に定義される光学基準面から前記入射面までの距離をL1、前記光学基準面から前記出射面までの距離をL12とした場合、
θ11≦{(θ1+arctan(X1/L1))+(θ1+arctan(X12/L12))0.5≦4×θ11
を満たす。
(4−11)
第50の特徴に係るレンズユニットは、第40から第49のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第2プリズム群の偏向角をθ22、前記第2プリズム群の透過光の出射角をθ2、前記第2プリズム群の入射面と最外光線との交点から前記第2光軸までの垂直長さをX2、前記第2プリズム群の出射面と最外光線との交点から前記第2光軸までの垂直長さをX22、前記第2プリズム群の入射側に定義される光学基準面から前記入射面までの距離をL2、前記光学基準面から前記出射面までの距離をL22とした場合、
θ22≦{(θ2+arctan(X2/L2))+(θ2+arctan(X22/L22))0.5≦4×θ22
を満たす。
(5−1)
第51の特徴に係るレンズユニットは、撮像素子に第1光学像および第2光学像を形成するレンズユニットであって、
第1の視点から見た前記第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有する第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た前記第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有する第2光学系と、
前記第1および第2光学系の被写体側に配置され、前記第1および第2光軸の間に配置された中間遮光部を有する遮光部材と、を備え、
前記第1光学系により前記撮像素子上に形成される前記第1光学像は、前記中間遮光部により光量が低減される第1ケラレ領域を有しており、
前記第2光学系により前記撮像素子上に形成される前記第2光学像は、前記中間遮光部により光量が低減される第2ケラレ領域を有しており、
撮影時において、前記第1ケラレ領域の少なくとも一部は、前記第2ケラレ領域と重なっている。
通常、第1光学像の周辺部および第2光学像の周辺部は中央部に比べて光量が低下するので、第1光学像および第2光学像で画像として抽出できる領域は限られている。さらに、第1光学像の有効領域に第2光学像の周辺部が重ならないように、かつ、第2光学像の有効領域に第1光学像の周辺部が重ならないように、第1光学像および第2光学像の有効領域を離す必要がある。したがって、撮像素子上に第1光学像の有効領域および第2光学像の有効領域を収めるためには、第1光学像および第2光学像を小さくする必要がある。
このレンズユニットでは、中間遮光部により第1ケラレ領域および第2ケラレ領域が形成されており、撮影時において第1ケラレ領域の少なくとも一部が第2ケラレ領域と重なっている。この結果、第1光学像の周辺部が第2光学像の有効領域と重なるのを防止することができ、さらに第2光学像の周辺部が第1光学像の有効領域と重なるのを防止することができる。これにより、第1光学像の有効領域および第2光学像の有効領域を互いに近づけることができ、第1光学像の有効領域および第2光学像の有効領域を比較的大きく設定することができる。すなわち、このレンズユニットでは、撮像素子上の有効画像領域を効率よく用いることができる。
(5−2)
第52の特徴に係るレンズユニットは、第51の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記撮像素子は、前記第1光学像が結像される第1受光面と、前記第1受光面と同じ面積を有し前記第2光学像が結像される第2受光面と、を有しており、
前記第1ケラレ領域は、前記第1受光面上に形成される第1内側領域と、前記第2受光面上に形成される第1外側領域と、を有しており、
前記第2ケラレ領域は、前記第2受光面上に形成される第2内側領域と、前記第1受光面上に形成される第2外側領域と、を有している。
(5−3)
第52の特徴に係るレンズユニットは、第52の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1外側領域の面積は、前記第1内側領域の面積と同じまたは前記第1内側領域の面積よりも小さく、
前記第2外側領域の面積は、前記第2内側領域の面積と同じまたは前記第2内側領域の面積よりも小さい。
これにより、第1外側領域が第1光学像の有効領域に入り込むことがなく、また、第2外側領域が第2光学像の有効領域に入り込むことがない。
(5−4)
第53の特徴に係るレンズユニットは、第51から第53のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1および第2光軸が交差している状態で前記第1および第2光軸に平行な仮想面を基準平面とした場合、
前記中間遮光部は、前記第1ケラレ領域の端を形成し前記基準平面に垂直な第1縁部と、前記第2ケラレ領域の端を形成し前記基準平面に垂直な第2縁部と、を有している。
第1ケラレ領域の端が垂直な第1縁部により形成されるので、第1ケラレ領域の端が直線的に形成される。また、第2ケラレ領域の端が垂直な第2縁部により形成されるので、第2ケラレ領域の端が直線的に形成される。したがって、第1光学像の有効領域および第2光学像の有効領域が矩形に近くなり、ステレオ画像を取得する際の切り出しが容易となる。
(5−5)
第54の特徴に係るレンズユニットは、第51から第54のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記遮光部材は、前記第1光学系への入射光が通る矩形の第1開口と、前記第2光学系への入射光が通る矩形の第2開口と、を有しており、
前記中間遮光部は、前記第1開口および前記第2開口により形成されている。
これにより、第1光学像の有効領域および第2光学像の有効領域を矩形にすることができ、撮像素子上にステレオ画像のもとになる左右の画像を比較的大きく形成することができる。
(5−6)
第55の特徴に係るレンズユニットは、第51から第55のいずれかの特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学像は、前記第1ケラレ領域に隣接して配置され前記第1開口を通る光により形成される第1使用領域を有しており、
前記第2光学像は、前記第2ケラレ領域に隣接して配置され前記第2開口を通る光により形成される第2使用領域を有しており、
前記第1使用領域と前記第1ケラレ領域との第1境界線は、概ね直線であり、
前記第2使用領域と前記第2ケラレ領域との第2境界線は、概ね直線である。
第1使用領域と第1ケラレ領域との第1境界線が概ね直線であるので、撮像素子上に第1使用領域を比較的大きく確保することができる。また、第2使用領域と第2ケラレ領域との第2境界線が概ね直線であるので、撮像素子上に第2使用領域を比較的大きく確保することができる。したがって、解像度の比較的高いステレオ画像を取得しやすくなる。
(6−1)
第56の特徴に係るレンズユニットは、撮像素子に第1光学像および第2光学像を形成するレンズユニットであって、
第1の視点から見た前記第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有する第1光学系と、
前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た前記第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有する第2光学系と、
前記第1および第2光学系の被写体側に配置され、前記第1および第2光軸の間に配置された基準遮光部を有する遮光ユニットと、を備え、
前記第1および第2光学系は、前記第1および第2光学系の中央に定義される中間基準面に対して概ね左右対称な位置に配置されており、
前記基準遮光部は、前記中間基準面に対して概ね左右対照な位置に配置された第1および第2調整基準部を有している。
このレンズユニットでは、例えば基準遮光部にピントを合わせた場合、第1光学像には第1調整基準部の像が含まれ、第2光学系には第2調整基準部の像が含まれる。第1光学像および第2光学像の垂直相対ズレを調整する際に、あるいは、第1光学像および第2光学像全体の垂直位置を調整する際に、第1および第2調整基準部の像を参考にすることで、第1光学像および第2光学像の相対ズレあるいは第1光学像および第2光学像の上下方向の位置を把握することができ、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整の精度を高めることができる。
ここで、左眼用画像および右眼用画像の上下方向の位置調整には、第1光学像および第2光学像の垂直相対ズレの調整、および、第1光学像および第2光学像全体の垂直位置の調整、の少なくとも一方が含まれる。
(6−2)
第57の特徴に係るレンズユニットは、第56の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1光学系により前記撮像素子上に形成される第1光学像は、前記基準遮光部により光量が低減される第1ケラレ領域を有しており、
前記第2光学系により前記撮像素子上に形成される第2光学像は、前記基準遮光部により光量が低減される第2ケラレ領域を有しており、
撮影時において、前記第1ケラレ領域の少なくとも一部は、前記第2ケラレ領域と重なっている、
請求項1に記載のレンズユニット。
(6−3)
第58の特徴に係るレンズユニットは、第57の特徴に係るレンズユニットにおいて、前記第1ケラレ領域は、前記基準遮光部にピントが合っている状態では前記第2ケラレ領域と離れている。
このレンズユニットでは、第1ケラレ領域の少なくとも一部が第2ケラレ領域と重なっている場合であっても、垂直相対ズレを調整する際に基準遮光部にピントを合わせれば第1ケラレ領域が第2ケラレ領域から離れる。したがって、第1光学像および第2光学像の垂直相対ズレの調整が容易となる。
(7−1)
第59の特徴に係る撮像装置は、視差を有する第1光学像および第2光学像を形成するためのレンズユニットを用いてステレオ画像を取得するための撮像装置であって、
光を電気信号に変換する撮像素子と、
ズーム調整レンズ群およびフォーカスレンズ群を有し前記レンズユニットの透過光を前記撮像素子に導く1軸光学系と、
前記ズーム調整レンズ群を駆動するズーム駆動部と、
前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部と、
前記1軸光学系の個体差を示す指標データを記憶する指標記憶部と、
前記指標データに基づいて前記ズーム駆動部を制御する駆動制御部と、
を備えている。
このレンズユニットでは、1軸光学系の個体差を示す指標データに基づいてズーム駆動部が駆動制御部により制御されるので、1軸光学系の個体差に応じてフォーカスレンズ群の実装位置がずれてもズーム調整レンズ群で補正することができる。これにより、製品の個体差に起因する画質の変動を抑制することができる。
(7−2)
第60の特徴に係る撮像装置は、第59の特徴に係るレンズユニットにおいて、温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記指標データおよび前記温度検出部の検出結果に基づいて前記ズーム駆動部を制御する。
また、温度検出部の検出結果に基づいて駆動制御部がズーム駆動部を制御するので、1軸光学系の特性が温度により変化してしまうのを抑制することができる。
(7−3)
第61の特徴に係る撮像装置は、第60の特徴に係る撮像装置において、前記駆動制御部は、前記指標データおよび前記温度検出部の検出結果に基づいて前記ズーム調整レンズ群の第1目標位置を算出し、前記第1目標位置まで前記ズーム調整レンズ群が移動するように前記ズーム駆動部を制御する。
(7−4)
第62の特徴に係る撮像装置は、第61の特徴に係る撮像装置において、前記駆動制御部は、前記第1目標位置に基づいて前記フォーカスレンズ群の第2目標位置を算出し、前記第2目標位置まで前記フォーカスレンズ群が移動するように前記フォーカス駆動部を制御する。
上記の技術は、レンズユニットおよび撮像装置に適用可能である。
1 ビデオカメラユニット
2 本体枠(本体枠の一例)
3 第1調整機構(相対ズレ調整機構の一例)
30 第1調整枠(相対ズレ調整枠の一例)
31 第1回転シャフト(回転支持シャフトの一例)
37 第1規制機構(回転規制機構の一例)
38 調整バネ(調整弾性部材の一例、第1弾性部材の一例、第2弾性部材の一例)
4 第2調整機構(輻輳角調整機構の一例)
40 第2調整枠(輻輳角調整枠の一例)
41 第2回転シャフト(調整回転シャフトの一例)
47 第2規制機構(位置決め機構の一例)
5 第3調整機構(本体枠調整機構の一例)
59A 弾性連結機構(弾性連結機構の一例)
59B 第1移動規制機構(第1移動規制機構の一例)
59C 第2移動規制機構(第2移動規制機構の一例)
6 操作機構
72 遮光シート(遮光部材の一例、遮光ユニットの一例)
72a 中間遮光部(中間遮光部の一例)
72e ゲージ(第1調整基準部または第2調整基準部の一例)
72f ゲージ(第1調整基準部または第2調整基準部の一例)
9 キャップ(遮光部材の一例、遮光ユニットの一例)
100 3Dアダプタ(レンズユニットの一例)
101 外装部(筐体の一例)
118 温度センサ(温度検知部の一例)
140 カメラコントローラー
140b ROM(指標記憶部の一例)
140d 駆動制御部(駆動制御部の一例)
200 ビデオカメラ(撮像装置の一例)
214 ズームモータ(ズーム駆動部の一例)
233 フォーカスモータ(フォーカス駆動部の一例)
OL 左眼用光学系(第1光学系または第2光学系の一例)
OR 右眼用光学系(第1光学系または第2光学系の一例)
AL 左眼光軸(第1光軸または第2光軸の一例)
AR 右眼光軸(第1光軸または第2光軸の一例)
QL1 左眼用光学像(第1光学像または第2光学像の一例)
QL1a 左眼有効画像領域(第1使用領域または第2使用領域の一例)
QL1b 左眼ケラレ領域(第1ケラレ領域または第2ケラレ領域の一例)
QL1c 左眼内側領域(第1内側領域または第2内側領域の一例)
QL1d 左眼外側領域(第1外側領域または第2外側領域の一例)
QR1 右眼用光学像(第1光学像または第2光学像の一例)
QR1a 右眼有効画像領域(第1使用領域または第2使用領域の一例)
QR1b 右眼ケラレ領域(第1ケラレ領域または第2ケラレ領域の一例)
QR1c 右眼内側領域(第1内側領域または第2内側領域の一例)
QR1d 右眼外側領域(第1外側領域または第2外側領域の一例)
G1L 第1負レンズ群(相対ズレ調整光学系の一例、第1負レンズ群または第2負レンズ群の一例)
G2L 第1正レンズ群(第1正レンズ群または第2正レンズ群の一例)
G3L 第1プリズム群(第1プリズム群または第2プリズム群の一例)
G1R 第2負レンズ群(輻輳角調整光学系の一例、第1負レンズ群または第2負レンズ群の一例)
G2R 第2正レンズ群(第1正レンズ群または第2正レンズ群の一例)
G3R 第2プリズム群(第1プリズム群または第2プリズム群の一例)
R1 第1回転軸線
R2 第2回転軸線
R3 回転軸線(光学系回転軸の一例)
R4 回転軸線(本体回転軸の一例)
V 光学系(1軸光学系の一例)
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群(ズーム調整レンズ群の一例)
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群(フォーカスレンズ群の一例)

Claims (3)

  1. 撮像素子に第1光学像および第2光学像を形成するレンズユニットであって、
    第1の視点から見た前記第1光学像を形成するための光学系であって、第1光軸を有する第1光学系と、
    前記第1の視点とは異なる第2の視点から見た前記第2光学像を形成するための光学系であって、第2光軸を有する第2光学系と、
    前記第1および第2光学系の被写体側に配置され、前記第1および第2光軸の間に配置された基準遮光部を有する遮光ユニットと、を備え、
    前記第1および第2光学系は、前記第1および第2光学系の中央に定義される中間基準面に対して概ね対称な位置に配置されており、
    前記基準遮光部は、前記中間基準面に対して概ね対照な位置に配置された第1および第2調整基準部を有している、
    レンズユニット。
  2. 前記第1光学系により前記撮像素子上に形成される第1光学像は、前記基準遮光部により光量が低減される第1ケラレ領域を有しており、
    前記第2光学系により前記撮像素子上に形成される第2光学像は、前記基準遮光部により光量が低減される第2ケラレ領域を有しており、
    撮影時において、前記第1ケラレ領域の少なくとも一部は、前記第2ケラレ領域と重なっている、
    請求項1に記載のレンズユニット。
  3. 前記第1ケラレ領域は、前記基準遮光部にピントが合っている状態では前記第2ケラレ領域と離れている、
    請求項2に記載のレンズユニット。
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