JP3428733B2 - 複眼撮像系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銀塩カメラ，ビデオカ
メラ，スチルビデオカメラ等における所謂、複眼撮像系
に関し、特にその複眼撮像系を構成する撮影系の絞りの
配置構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複数の撮影系を有する複眼撮像系
として、例えば３Ｄ（３次元）撮影やパノラマ撮影が可
能な種々の複眼撮像系が提案されている。この種の複眼
撮像系では、通常、同一仕様の２つの撮影レンズが平行
もしくは一定の輻輳角を有するように左右に並置され
る。そして、左右の撮影系にて同時に撮影された２つの
画像は、例えば光電変換素子を有するカメラの場合で
は、所定の画像処理回路にて合成処理され、その後、１
つの合成画像を得るように構成されている。また、銀塩
カメラの場合においては、撮影された２つの画像をステ
レオ視手段を用いて立体視し得るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
複眼撮像系において、同一仕様の２つの撮影レンズを使
用した場合でも、それらの撮影レンズの製造・組立時等
におけるバラツキによって、各撮影レンズの焦点距離や
Ｆナンバー、或いは撮影レンズ光軸角等が微妙に異なっ
てくる。このため、同一撮影条件にて撮影した場合にお
いても、左右の撮影系の間で撮影光量が異なってしまう
という問題があった。

【０００４】また、撮影レンズの製造・組立時等におけ
るそのようなバラツキがなく、全く同一の撮影レンズが
得られた場合でも、それらの撮影レンズに対して配置さ
れている絞りの構造によって、撮影光量の非対称性が生
じてしまう。

【０００５】ここで、その理由を、図６及び図７を用い
て説明する。近年における撮像素子を有する撮像系にお
いては、小絞り時の回折による結像性能の劣化を防ぐた
めに、一般に絞り羽根にＮＤフィルタを取り付けるよう
にしている。これは、ＮＤフィルタによって光量を低下
させ、必要な絞り値と等価な光量を得るために、実質的
な絞り径を大きく保たせることにより、絞り値に対する
回折の発生を遅らせる働きを持つからである。

【０００６】ところが、図６に示すように、かかるＮＤ
フィルタ１１は通常、絞り羽根の片側のみに取付けられ
る。このため軸外光線の通り方をする撮影系において、
ＮＤフィルタ１１が取付けられていない側から入射する
軸外光線１６２は、絞り面１３上に取り付けられたＤＮ
フィルタ１１を通る面積が大きいため、その光量の低下
が大きい。

【０００７】一方、これとは反対にＮＤフィルタ１１を
取付けた側から入射する軸外光束１６１は、ＮＤフィル
タ１１を通過することにより多少の光量低下が起こるも
のの前述した軸外光線１６２の場合程、光量低下は起き
ない。即ち、このようにＮＤフィルタ１１を取付けるこ
とにより、左右の撮像系の間で光量の非対称性が生じて
しまう。

【０００８】更に、図７に示したように、絞り羽根９
１，９２は光軸１に沿って相前後して配置され、つまり
同一の絞り面１３上に置かれてはない。例えば、撮像素
子５から見て被写体に対して左側に絞り羽根９１が配置
され、また右側に絞り羽根９２が配置されている場合を
考える。この場合、被写体の左側から入射してくる軸外
光束１４１は、同一の絞り面１３に絞り羽根が置かれて
いると実線で示されるように入射する。これに対して、
軸外光束１４１のうち最も左側を通る光線については、
絞り羽根９１が絞り面１３から像側に（図中、下方）シ
フトした分だけ、一点鎖線で示されるように多くの光線
が入射する。また同様に、軸外光束１４１のうち最も右
側を通る光線については、絞り羽根９２が絞り面１３か
ら被写体側に（図中、上方）シフトした分だけ多くの光
線が入射し、この結果、軸外光束１４１よりも光量が増
加した光束１５１となる。

【０００９】一方、上記の場合とは反対に、被写体の右
側から入射してくる軸外光束１４２は、同一の絞り面１
３に絞り羽根が置かれていると実線で示されるように入
射する。これに対して、軸外光束１４２のうち最も左側
を通る光線については、絞り羽根９１が絞り面１３から
像側にシフトした分だけ多くのケラレを生じ、また軸外
光束１４２のうち最も右側を通る光線については、絞り
羽根９２が絞り面１３から被写体側にシフトした分だけ
多くのケラレを生じる。結局、光束１５２の光量は、点
線で示したように軸外光束１４２の光量よりも低下し、
これも前述したＮＤフィルタ１１と同様に光量の非対称
性を生じさせる原因となる。

【００１０】このように撮影レンズに対して配置される
絞りの配置構造によって、撮影光量の非対称性が生じて
しまう。複眼撮像系の場合、一般に、２つの撮影レンズ
によって撮影した画像領域のオーバーラップ部分から２
つの画像の対応点を抽出し、この対応点に基づいて２つ
の画像を合成処理するが、２つの画像間の撮影光量が異
なっている場合には、それらの画像の撮影条件を画像処
理上にて同一にしなければならず、そのような処理は極
めて複雑にならざるを得ない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、立体撮影を行う
際に、その立体撮影に最適な光量分布が得られるように
した複眼撮像系を提供することである。また、本発明の
目的は、パノラマ撮影を行う際に、そのパノラマ撮影に
最適な光量分布が得られるようにした複眼撮像系を提供
することである。更に、本発明の目的は、立体撮影とパ
ノラマ撮影の複数の撮影モードに対して立体撮影時及び
パノラマ撮影時共に、最適な光量分布が得られるように
した複眼撮像系を提供することである。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の複眼撮
像系は、複数の撮影系を用いて、画界の一部をオーバー
ラップさせて撮影するようになっているが、特に、前記
撮影系はそれぞれ、各々の光軸に沿って被写体側と像面
側とに順に配置された２枚の絞り羽根を対向駆動させる
絞りを有し、各撮影系における前記２枚の絞り羽根の配
置順序及び配置方向を異ならせたものである。また、前
記撮影系はそれぞれ、いずれか一方にＮＤフィルタが接
合される２枚の絞り羽根を対向駆動させる絞りを有し、
各撮影系におけるＮＤフィルタの取付け方向を異なる方
向に設定したものである。

【００１５】この発明によれば、パノラマ撮影を行う際
に、そのパノラマ撮影に最適な光量分布が得られる絞り
の配置構造を実現することができる。

【００１６】

【００１７】

【００１８】更に、本発明の複眼撮像系は、複数の撮影
系を用いて、視差を有する複数の画像を得るための撮影
モードと、画界の一部をオーバーラップさせて撮影する
ための撮影モードとを有しているが、特に、前記複数の
撮影系のうち少なくとも１つの撮影系は、少なくとも３
枚の絞り羽根を対向駆動させる絞りを有し、前記撮影モ
ードの切換に応じて前記絞りの駆動を変えるようにした
ものである。

【００１９】そして、この発明によれば、立体撮影とパ
ノラマ撮影の複数の撮影モードを有する複眼撮像系にお
いて、複数の撮影系のうち少なくとも１つの撮影系は、
少なくとも３枚の絞り羽根を対向駆動する絞りを有する
ことにより、立体撮影時及びパノラマ撮影時共に、最適
な光量分布が得られる絞りの配置構造を実現することが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明による複眼撮
像系における好適な実施例を説明する。図１は、本発明
の複眼撮像系における主要構成部を示している。図にお
いて、１１，１２は光軸、２１，２２，３１及び３２は
レンズ群、４１，４２は絞りユニット、５１，５２は撮
像素子である。レンズ群２１，３１と絞りユニット４１
と撮像素子５１とにより撮影系Ｒが構成される。また、
レンズ群２２，３２と絞りユニット４２と撮像素子５２
とにより撮影系Ｌが構成される。６１，６２は撮影系
Ｒ，Ｌの撮影領域であり、７は各々の撮影系Ｒ，Ｌによ
り撮影された撮影領域６１，６２のオーバラップ部であ
る。

【００２１】図１において、図示されていない物体から
の光束は、レンズ群２１，３１及び２２，３２を通過
後、それぞれ撮像素子５１及び５２上に結像される。結
像された物体像は、撮像素子５１，５２にて光電変換さ
れ、この後、図示されていないＡ／Ｄ変換器にて、撮像
素子５１，５２からのアナログ画像信号がジデタル画像
信号に変換される。そして、このデジタル画像信号は、
図示されていない信号処理回路等にて、２つの撮影系
Ｒ，Ｌにより得られた画像の重複領域における合成処理
等の各種処理が施される。

【００２２】ここで図２（Ａ），（Ｂ）は、絞りユニッ
ト４１，４２の構成を有している。図２（Ａ）は本発明
における絞りユニット４１，４２の上面図であり、ま
た、図２（Ｂ）は本発明における絞りユニット４１，４
２を撮像素子５１，５２側から見た時の正面図である。
図２に示したように、絞りユニット４１及び４２は、絞
り羽根９１１，９１２及び９２１，９２２と、これらの
絞り羽根を駆動するためのモータ８１及び８２と、絞り
羽根９１１及び９２１にそれぞれ接合されるＮＤフィル
タ１１１及び１１２とにより構成されている。

【００２３】絞り羽根９１１，９１２，９２１，９２２
の配置構成は、図２（Ａ）に示されるように絞り羽根９
１１，９２１が像面側に、また絞り羽根９１２，９２２
が被写体側に配置されている。このように配置される絞
り羽根９１１，９１２，９２１，９２２は、絞り開放状
態の時には図２（Ｂ）に示されるように絞り開口１２
１，１２２の外側に配置される。また、各絞りを所望の
絞り値に絞る場合には、モータ８１及び８２の駆動によ
り絞り羽根９１１，９１２及び９２１，９２２をそれぞ
れ対向方向に移動（接近）させ、絞り開口１２１，１２
２内を各絞り羽根によって所望の量だけ遮光することに
より光量の制御を行うことができる。

【００２４】前述したように（図７参照）、撮像素子側
から見て左側の絞り羽根が像面側に配置され、また右側
の絞り羽根が被写体側に配置されている場合には、撮像
素子上において右側が明るく、左側が暗くなる。更に、
ＮＤフィルタが、撮像素子側から見て左側の絞り羽根に
配置されている場合は（図６参照）、撮像素子上におい
て右側が明るく、左側が暗くなる。

【００２５】ところで、複眼撮像系において、２つの撮
影系Ｒ，Ｌにより撮影された撮影領域６１，６２のオー
バーラップ部７から２つの画像の対応点を抽出し、この
対応点に基づいて２つの画像を合成処理する。この場
合、オーバーラップ部７がそれぞれの撮影画面のほぼ全
域に対応する立体撮影時には、撮影系Ｒと撮影系Ｌの撮
像素子５１，５２上での光量分布を等しくする必要があ
る。

【００２６】そこで、本発明においては、立体撮影時に
は絞り羽根９１１，９１２及び９２１，９２２及びＮＤ
フィルタ１１１及び１１２の配置関係を、それぞれの撮
影系Ｒ，Ｌにて同一とし、これにより絞りの配置構造に
よる光量の非対称性をそれぞれの撮像面にて等しくなる
ようにする。つまり、左右の撮影系Ｒ，Ｌにてそれぞれ
光量のバラツキが生じ、即ち例えば、それらの撮像面の
左右部分に明暗が生じた場合でも、各撮影系Ｒ，Ｌの撮
像面におけるそのような光量バラツキ具合を実質的に同
等なものとすることにより、光量の非対称性の問題を解
消した上で適切な立体撮影を実現することができる。

【００２７】一方、立体撮影時よりもオーバーラップ部
７が小さくなるパノラマ撮影の場合では、パノラマ撮影
時のオーバーラップ部７における合成処理を精度良く行
うために、撮影系Ｒの撮影領域６１における撮像素子５
１から見た左側部分と、撮影系Ｌの撮影領域６２におけ
る撮像素子５２から見た右側部分の光量が均一であるこ
とが必要になる。つまり、パノラマ撮影時においては、
立体撮影時の場合とは反対に、絞り羽根及びＮＤフィル
タの配置関係をそれぞれの撮影系Ｒ，Ｌにて異ならせ
て、オーバーラップ部７にて光量が等しくなるように配
置する。

【００２８】このように、立体撮影時とパノラマ撮影時
とは、撮像面における最適な光量分布が相違している。
従って、視差を有する複数の画像を得るための立体撮影
モードや、画界の一部をオーバーラップさせて撮影を行
うパノラマ撮影モード等の複数の撮影モードを有する複
眼撮像系においては、立体撮影時とパノラマ撮影時とで
絞りの配置構造を適宜変化させなくてはならない。

【００２９】そこで更に、本発明において、図３に示す
ように複眼撮像系中の少なくとも１つの撮影系に、少な
くとも３枚の絞り羽根を対向駆動する絞りを配置し、撮
影モードに応じて絞りの駆動が変化するようになってい
る。なお、図３（Ａ）は３枚の絞り羽根を有する絞りユ
ニットの上面図であり、また図３（Ｂ）はその絞りユニ
ットを撮像素子側から見た時の正面図である。

【００３０】撮影系Ｒに配置される絞りユニット４３
は、絞り羽根９３１，９３２及び９３３と、絞り羽根を
駆動するためのモータ８３と、絞り羽根９３１に接合さ
れたＮＤフィルタ１１３と、絞り開口１２３とにより構
成されている。また、撮影系Ｌに配置される絞りユニッ
ト４４は、絞り羽根９４１，９４２及び９４３と、絞り
羽根を駆動するためのモータ８４と、絞り羽根９４１に
接合されたＮＤフィルタ１１４及び１１５と、絞り開口
１２４とにより構成されている。

【００３１】次に、図３（Ａ），（Ｂ）において、例え
ば撮影者が立体撮影モードからパノラマ撮影モードに撮
影モードを変更する場合の動作について説明する。

【００３２】立体撮影時には先に述べたように、両方の
撮影系Ｒ，Ｌの撮像素子５１，５２全面において、光量
分布が等しくなることが必要である。絞りユニット４３
は、その内部の切換手段によって、ＮＤフィルタ１１３
が接合された絞り羽根９３１とそのようなＮＤフィルタ
が接合されていない絞り羽根９３３が作動するようにな
っている。また、絞りユニット４４においては、図４に
示したようにＮＤフィルタ１１４及び１１５が絞り開口
１２４の左右両側に接合された絞り羽根９４１とＮＤフ
ィルタが接合されていない絞り羽根９４３が作動するよ
うになっている。

【００３３】ここで、絞りユニット４３においては、絞
り羽根９３１及び９３３が相互に対向移動して光量調整
を行う。また、絞りユニット４４においては、絞り羽根
９４１が図中、左から右へ移動すると共に、絞り羽根９
４２が図中、右から左へ移動することにより光量調整を
行う。このようにそれぞれの撮影系Ｒ，Ｌにて絞り羽根
及びＮＤフィルタの配置関係を同一とすることにより、
絞りの配置構造による光量の非対称性をそれぞれの撮像
面にて等しくし、立体画像の合成処理等を容易に行うこ
とができる。

【００３４】次に、立体撮影モードからパノラマ撮影モ
ードに撮影モードを変更する場合の例を説明する。この
場合、前述したように、パノラマ撮影時のオーバーラッ
プ部７における合成処理を精度良く行うために、撮影系
Ｒの撮影領域６１の左側部分と撮影系Ｌの撮影領域６２
の右側部分の光量を同一にする必要がある。

【００３５】図３において、絞りユニット４３は、その
内部の切換手段によって、立体撮影モード時に作動して
いた絞り羽根９３３を絞り開口１２３の外側に退避させ
ると共に、ＮＤフィルタ１１３が接合された絞り羽根９
３１とＮＤフィルタが接合されていな絞り羽根９３２が
作動するようになっている。また、絞りユニット４４に
おいても、その内部の切換手段によって、立体撮影モー
ド時に作動していた絞り羽根９４３を絞り開口１２４の
外側に退避させると共に、ＮＤフィルタ１１４及び１１
５が絞り開口１２４の左右両側に接合された絞り羽根９
４１とＮＤフィルタが接合されていない絞り羽根９４２
が作動するようになっている。

【００３６】ここで、絞りユニット４３においては、立
体撮影時の場合と同様に、絞り羽根９３１及び９３３が
同一方向から対向移動して光量調整を行う。また、絞り
ユニット４４においては、絞り羽根９４１が、立体撮影
時の場合とは反対方向に、即ち図中、右から左に移動す
ると共に、絞り羽根９４３は、図中、右から左に移動す
ることにより光量調整が行われる。このようにパノラマ
撮影時には、立体撮影時の場合とは反対に、それぞれの
撮影系Ｒ，Ｌにて絞り羽根及びＮＤフィルタの配置関係
を異ならせることにより、オーバラップ部７にて光量が
等しくなるように配置される。

【００３７】なお、立体撮影モード及びパノラマ撮影モ
ード間にて撮影モードを変更する場合、撮影者が自ら操
作し得る撮影モード変換スイッチにより、立体撮影とパ
ノラマ撮影を切り換えるようにしても良い。また、例え
ば撮影系Ｒ，Ｌの輻輳角の変化量を自動的に検出し、そ
の検出された輻輳角度に基づいて、撮影モードの変更を
行うようにしても良い。

【００３８】また、絞り羽根９３１及び９４１、絞り羽
根９３２及び９４２、絞り羽根９３３及び９４３は、そ
れぞれの場合、光軸上での同一位置に配置されているた
め、絞り羽根の配置位置に起因する光束のケラレ具合も
同等になるように考慮されている。なお、絞り羽根の配
置位置による影響を許容する場合、絞りユニット４３に
おいて、ＮＤフィルタが接合されていない絞り羽根９３
２，９３３が同一方向から絞り開口１２３を遮光する点
に注目し、図５に示すように絞り羽根９３２，９３３を
１枚の絞り羽根９５２で代用することもできる。

【００３９】またここで、室外での撮影においては一般
に、輝度が高い空の部分が画界の上側に、また輝度が低
い地面の部分が下側となり、元々輝度が高い上側部分の
光量は多少低下しても、実際上ほとんど問題とはならな
い。そこで、この点に着目して、対向駆動する絞りを水
平に対して垂直方向に対向駆動するように配置すると共
に、被写体側の絞り羽根を上方に配置し、これに対向す
る像側の絞り羽根を下方に配置する。また、２枚の絞り
羽根のいずれか一方に接合されるＮＤフィルタを、下方
に配置された絞り羽根に取り付けることにより、上側の
輝度が高い部分の光量は低下するものの、下側の輝度が
低い部分の光量を保ち、立体撮影時やパノラマ撮影時の
両方の撮影においても、絞り羽根の切換を行わずに、良
好な画像が得られるように構成してもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
れぞれの撮影系に配置されている絞りの配置構造を立体
撮影時とパノラマ撮影時において切り換えることによ
り、それぞれ撮影系で撮影した領域のオーバーラップ部
分の光量を等しくし、２つの画像の合成処理を容易に行
うことができるという効果がある。また、立体撮影時や
パノラマ撮影時の両方の撮影においても良好な画像が得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複眼撮像系に係る主要構成部の構成例
を示す図である。

【図２】本発明の複眼撮像系における絞りユニットの
（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。

【図３】本発明の複眼撮像系における３枚の絞り羽根を
用いた実施例に係る絞りユニットの（Ａ）は上面図、
（Ｂ）は正面図である。

【図４】本発明の複眼撮像系における絞りユニットの構
成例を示す図である。

【図５】本発明の複眼撮像系における３枚と２枚の絞り
羽根を用いた実施例に係る絞りユニットの（Ａ）は上面
図、（Ｂ）は正面図である。

【図６】従来の複眼撮像系におけるＮＤフィルタによる
光量低下の作用を説明するための図である。

【図７】従来の複眼撮像系における絞り羽根の配置位置
によるケラレ作用を説明するための図である。

【符号の説明】

７ オーバラップ部 １１，１２ 光軸 ２１，２２，３１，３２ レンズ群 ４１，４２ 絞りユニット ５１，５２ 撮像素子 ６１，６２ 撮影領域 ８１，８２，８３，８４，８５ 絞り駆動モータ １１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６
ＮＤフィルタ １２１，１２２，１２３，１２４ 絞り開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−179438（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−102341（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252945（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−167738（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150287（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−282591（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−67530（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−24738（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3000830（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 35/00 - 37/06 G03B 9/00 - 9/07

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の撮影系を用いて、画界の一部をオ
   ーバーラップさせて撮影するようにした複眼撮像系にお
   いて、 前記撮影系はそれぞれ、各々の光軸に沿って被写体側と
   像面側とに順に配置された２枚の絞り羽根を対向駆動さ
   せる絞りを有し、各撮影系における前記２枚の絞り羽根
   の配置順序及び配置方向を異ならせたことを特徴とする
   複眼撮像系。
2. 【請求項２】 複数の撮影系を用いて、画界の一部をオ
   ーバーラップさせて撮影するようにした複眼撮像系にお
   いて、 前記撮影系はそれぞれ、いずれか一方にＮＤフィルタが
   接合される２枚の絞り羽根を対向駆動させる絞りを有
   し、各撮影系におけるＮＤフィルタの取付け方向を異な
   る方向に設定したことを特徴とする複眼撮像系。
3. 【請求項３】 複数の撮影系を用いて、視差を有する複
   数の画像を得るための撮影モードと、画界の一部をオー
   バーラップさせて撮影するための撮影モードとを有する
   複眼撮像系において、 前記複数の撮影系のうち少なくとも１つの撮影系は、少
   なくとも３枚の絞り羽根を対向駆動させる絞りを有し、
   前記撮影モードの切換に応じて前記絞りの駆動を変える
   ようにしたことを特徴とする複眼撮像系。
4. 【請求項４】 前記絞りは少なくとも、視差を有する複
   数の画像を得るための撮影モード用の絞り羽根と、画界
   の一部をオーバーラップさせて撮影するための撮影モー
   ド用の絞り羽根とを有し、各撮影系における前記視差を
   有する複数の画像を得る撮影モード用の絞り羽根の配置
   方向を同一にし、また画界の一部をオーバーラップさせ
   て撮影するための撮影モード用の絞り羽根の配置方向を
   異ならせ、前記撮影モードの切換に応じて、前記各撮影
   モードに対応した絞り羽根を駆動することを特徴とする
   請求項３に記載の複眼撮像系。
5. 【請求項５】 前記撮影系の輻輳角の変化により、前記
   撮影モードを切り換えることを特徴とする請求項３に記
   載の複眼撮像系。