JP3492921B2 - 3D camera device - Google Patents

3D camera device

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JP3492921B2
JP3492921B2 JP25390698A JP25390698A JP3492921B2 JP 3492921 B2 JP3492921 B2 JP 3492921B2 JP 25390698 A JP25390698 A JP 25390698A JP 25390698 A JP25390698 A JP 25390698A JP 3492921 B2 JP3492921 B2 JP 3492921B2
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refraction
refracting
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観察対象を複数の
方向から撮影して立体画像を生成する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for generating a stereoscopic image by photographing an observation target from a plurality of directions.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来の立体カメラ装置の原理を説
明する図である。従来の立体カメラ装置は、観察対象5
1を二方向から複数のテレビカメラ52,53等で撮影
し、各テレビカメラ52,53等で撮影された画像5
4,55を映像表示装置に呈示し、呈示された画像を観
察者の両眼56,57にそれぞれ別々に投じて立体虚像
58を生成する両眼視差方式を採用するのが一般であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of a conventional stereoscopic camera device. The conventional stereoscopic camera device has an observation target 5
An image 5 obtained by shooting 1 from two directions with a plurality of TV cameras 52, 53, etc.
It is general to employ a binocular parallax method in which the images 4 and 55 are presented on a video display device and the presented images are separately projected to the eyes 56 and 57 of the observer to generate a stereoscopic virtual image 58.

【0003】理想的な立体画像を得るには、左右眼用の
二つの画像が以下の3つの条件を満たすのが望ましい。 左右眼用の二つの画像に上下方向の位置ずれがない。 左右眼用の二つの画像の水平方向に適正な視差を設定
する。 左右眼用の二つの画像のサイズが略同一である。
In order to obtain an ideal stereoscopic image, it is desirable that the two images for the left and right eyes satisfy the following three conditions. There is no vertical displacement in the two images for the left and right eyes. An appropriate parallax is set in the horizontal direction of the two images for the left and right eyes. The sizes of the two images for the left and right eyes are substantially the same.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際には、
二つの画像の光軸が為す角度(輻輳角)が適正でない場
合には、図8に示すように立体像にならずに二重像とし
て観察されたり、図9に示すように両画像の光路長の差
やズームレンズの個体差等により両画像のサイズが等し
くならず、立体融合しなかったり、図10に示すように
2台のカメラの設置誤差や各カメラに装着されるレンズ
のフォーカスズーム走査時の光軸ずれに起因する垂直方
向のずれにより立体像が得られない等の不具合が起こる
おそれがあった。
However, in reality,
When the angle formed by the optical axes of the two images (convergence angle) is not proper, the images are not stereoscopically observed as shown in FIG. 8 but are observed as double images, or as shown in FIG. Due to differences in length and individual differences of zoom lenses, the sizes of both images are not the same and stereoscopic fusion does not occur, as shown in FIG. 10, the installation error of two cameras and the focus zoom of the lens attached to each camera. There is a possibility that a defect such as a stereoscopic image not being obtained may occur due to a vertical shift due to a shift of the optical axis during scanning.

【0005】これらの不具合を解消するには、レンズの
取り付け位置の精度を向上させたり、レンズ自体の特性
を均一化するか、あるいは、レンズの取り付け位置やレ
ンズの状態を調整する機構が必要となり、装置が大型化
するとともに、製造コストも高くなるという問題があっ
た。
To solve these problems, it is necessary to improve the accuracy of the mounting position of the lens, make the characteristics of the lens uniform, or adjust the mounting position of the lens and the state of the lens. However, there has been a problem that the size of the device is increased and the manufacturing cost is increased.

【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、小型軽量化が可能で、部品の
交換も容易であり、保守性に優れた立体カメラ装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a stereoscopic camera device which can be reduced in size and weight, can be easily replaced with other parts, and is excellent in maintainability. Especially.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明は、異なる複数の入射光軸から
入射された被写体光をそれぞれ撮像して立体画像を生成
する立体カメラ装置において、被写体光を屈折させる屈
折光学系と、前記屈折光学系で屈折された被写体光を撮
像面に結像させる結像光学系と、前記撮像面に配置され
る撮像装置と、前記結像光学系の光軸に対する前記屈折
光学系の傾斜角度を変更する屈折角変更機構と、を備
え、前記屈折角変更機構による前記屈折光学系の傾斜角
度の調整タイミングと、前記撮像装置による撮像タイミ
ングとを同期させるものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a stereoscopic camera device for capturing a subject light incident from a plurality of different incident optical axes to generate a stereoscopic image. A refracting optical system for refracting subject light, an imaging optical system for focusing the subject light refracted by the refracting optical system on an imaging surface, an imaging device arranged on the imaging surface, and the imaging optical system. A refraction angle changing mechanism for changing the inclination angle of the refraction optical system with respect to the optical axis of the system, and adjusting timing of the inclination angle of the refraction optical system by the refraction angle changing mechanism and imaging timing by the imaging device. It is to synchronize.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る立体カメラ装
置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a stereoscopic camera device according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

【0009】(第1の実施形態)図1は本発明に係る立
体カメラ装置の第1の実施形態の断面構造を示す図、図
2は図1の立体カメラ装置の原理を説明する図である。
まず、図2を用いて本実施形態の原理を説明する。図2
に示すように、観察対象1からの被写体光は、屈折光学
系として作用する屈折率nの透明平板2に入射される。
この透明平板2が入射光軸L1に対して角度θだけ傾い
ているとすれば、透明平板2に入射した被写体光は角度
φで屈折した後、入射光軸L1と略平行な出射光軸L2
に沿って出射する。入射光軸L1と出射光軸L2は距離
dだけ離れており、観察対象1は距離dだけシフトされ
て図2の点線位置(符号3)で観察される。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of a first embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the stereoscopic camera device of FIG. .
First, the principle of this embodiment will be described with reference to FIG. Figure 2
As shown in, the subject light from the observation target 1 is incident on the transparent flat plate 2 having a refractive index n that functions as a refractive optical system.
If the transparent flat plate 2 is inclined by an angle θ with respect to the incident optical axis L1, the subject light incident on the transparent flat plate 2 is refracted at an angle φ, and then the outgoing optical axis L2 is substantially parallel to the incident optical axis L1.
Emit along. The incident optical axis L1 and the outgoing optical axis L2 are separated by the distance d, and the observation target 1 is shifted by the distance d and observed at the dotted line position (reference numeral 3) in FIG.

【0010】ここで、透明平板2の入射光軸L1(より
詳しくは、結像光学系13の光軸)に対する透明平板2
の傾斜角度θを変更することにより、入射光軸L1と出
射光軸L2との距離d、すなわち、観察対象1のシフト
量を変更することができる。したがって、一定周期で角
度θを変更すれば、それぞれの角度θごとに別々の場所
で観察対象1を観察でき、これらの観察画像を合成する
ことにより立体画像を得ることができる。
Here, the transparent flat plate 2 with respect to the incident optical axis L1 of the transparent flat plate 2 (more specifically, the optical axis of the imaging optical system 13).
It is possible to change the distance d between the incident optical axis L1 and the outgoing optical axis L2, that is, the shift amount of the observation target 1 by changing the inclination angle θ of. Therefore, if the angle θ is changed in a constant cycle, the observation target 1 can be observed at different places for each angle θ, and a stereoscopic image can be obtained by combining these observation images.

【0011】次に、図1に示す本実施形態の立体カメラ
装置の構成および動作を説明する。図1の立体カメラ装
置は、カメラ筐体11と、その前面に取り付けられる屈
折機構12とを備える。カメラ筐体11内には、レンズ
等からなる結像光学系13と、CCD等からなる撮像素
子14と、制御素子15とが設けられる。また、屈折機
構12は、屈折素子16と、カメラ(結像光学系13)
の光軸に対する屈折素子16の傾斜角度を変更する屈折
角変更機構17とを有する。
Next, the configuration and operation of the stereoscopic camera device of this embodiment shown in FIG. 1 will be described. The stereoscopic camera device of FIG. 1 includes a camera housing 11 and a refraction mechanism 12 attached to the front surface thereof. An imaging optical system 13 including a lens, an image pickup element 14 including a CCD, and a control element 15 are provided in the camera housing 11. The refraction mechanism 12 includes a refraction element 16 and a camera (imaging optical system 13).
And a refraction angle changing mechanism 17 for changing the inclination angle of the refraction element 16 with respect to the optical axis of the.

【0012】屈折角変更機構17は、屈折素子16の傾
斜角度を180度単位で変更する。具体的には、屈折角変
更機構17は、屈折素子16を図1の実線位置と点線位
置とに交互に切り替える。
The refraction angle changing mechanism 17 changes the inclination angle of the refraction element 16 in units of 180 degrees. Specifically, the refraction angle changing mechanism 17 alternately switches the refraction element 16 between the solid line position and the dotted line position in FIG.

【0013】屈折素子16が図1の実線位置にある場
合、実線で示した入射光軸L11に沿って入射した光が結
像光学系13に導かれる。一方、屈折素子16が図1の
点線位置にある場合、一点鎖線で示した入射光軸L12に
沿って入射した光が結像光学系13に導かれる。
When the refracting element 16 is at the position shown by the solid line in FIG. 1, the light incident along the incident optical axis L11 shown by the solid line is guided to the imaging optical system 13. On the other hand, when the refraction element 16 is located at the position indicated by the dotted line in FIG. 1, the light incident along the incident optical axis L12 shown by the alternate long and short dash line is guided to the imaging optical system 13.

【0014】図1の例では、入射光軸L11,L12間の距
離をD(=2d)としている。このように、屈折素子1
6の傾斜角度により入射光軸が変化し、これはすなわ
ち、2台のカメラを各入射光軸L11,L12上に配置した
のと等価であり、これら入射光軸L11,L12に対応する
各画像を合成することにより、左右眼用の立体画像を得
ることができる。
In the example of FIG. 1, the distance between the incident optical axes L11 and L12 is D (= 2d). In this way, the refraction element 1
The incident optical axis changes depending on the inclination angle of 6, which is equivalent to arranging two cameras on each of the incident optical axes L11 and L12, and each image corresponding to these incident optical axes L11 and L12. A stereoscopic image for the left and right eyes can be obtained by synthesizing.

【0015】なお、結像光学系13の位置は固定である
ため、屈折素子16の傾斜角度を変えても、屈折素子1
6から撮像素子14に至る出射光軸L13の位置が変化し
ないのが望ましい。ただし、それほど精度を要求しない
場合には、屈折素子16の角度変更に応じて出射光軸L
13が多少変動してもよい。
Since the position of the imaging optical system 13 is fixed, even if the inclination angle of the refraction element 16 is changed, the refraction element 1
It is desirable that the position of the outgoing optical axis L13 from 6 to the image sensor 14 does not change. However, when the accuracy is not so required, the output optical axis L is changed according to the change of the angle of the refraction element 16.
13 may vary slightly.

【0016】図1の装置を用いて立体画像を得るために
は、入射光軸L11,L12のそれぞれで得られた画像をテ
レビモニタ等に映し、これら画像をそれぞれ別々に、シ
ャッタ眼鏡等の既知の観察手段に呈示する必要がある。
例えば、図1の場合、屈折角変更機構17が屈折素子1
6の角度を180度単位で切り替えるのに同期して、入射
光軸L11,L12のそれぞれに対応する画像を取り込む機
構が必要となる。このような画像取り込み機構の具体的
な実現手段は問わない。
In order to obtain a stereoscopic image using the apparatus of FIG. 1, the images obtained at the respective incident optical axes L11 and L12 are displayed on a television monitor or the like, and these images are separately obtained by using known shutter glasses or the like. It is necessary to present it to the observation means of.
For example, in the case of FIG. 1, the refraction angle changing mechanism 17 includes the refraction element 1
A mechanism for capturing images corresponding to the incident optical axes L11 and L12 is required in synchronization with switching the angle of 6 in units of 180 degrees. The specific means for realizing such an image capturing mechanism does not matter.

【0017】このように、第1の実施形態は、結像光学
系13の光軸に対する屈折素子16の傾斜角度を周期的
に変更し、その変更に同期して被写体光を撮像するよう
にしたため、カメラを2台設けなくても、立体画像を生
成することができ、装置の小型軽量化が図れる。
As described above, in the first embodiment, the inclination angle of the refraction element 16 with respect to the optical axis of the imaging optical system 13 is periodically changed, and the subject light is imaged in synchronization with the change. A stereoscopic image can be generated without providing two cameras, and the size and weight of the device can be reduced.

【0018】(第2の実施形態)図3は本発明に係る立
体カメラ装置の第2の実施形態の斜視図である。図3の
立体カメラ装置は、カメラ筐体20の中心軸から外れた
位置に配設されるカメラレンズ21と、カメラレンズ2
1の前方(観察対象側)に配設される計6枚の屈折素子
22と、カメラ筐体20の中心軸付近に形成される作業
孔23と、照明部材24とを有する。屈折素子22は二
枚一組になっており、各組ごとに屈折素子22の光軸に
対する傾斜角度は異なっている。カメラレンズ21の後
方には、図1と同様の結像光学系(図3では不図示)が
設けられる。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention. The stereoscopic camera device of FIG. 3 includes a camera lens 21 arranged at a position off the central axis of the camera housing 20, and a camera lens 2
It has a total of six refracting elements 22 arranged in front of 1 (on the side of the observation target), a work hole 23 formed near the central axis of the camera housing 20, and an illumination member 24. The two refracting elements 22 are in a set, and the inclination angle of the refracting element 22 with respect to the optical axis is different for each set. Behind the camera lens 21, an imaging optical system (not shown in FIG. 3) similar to that in FIG. 1 is provided.

【0019】また、カメラ筐体20の外周部には、カメ
ラ筐体20の中心軸周りを回転可能な屈折角変更機構2
6が設けられ、この屈折角変更機構26の内側部分に屈
折素子22が支持される。このような構造により、屈折
角変更機構26が回転すると、それに応じて屈折素子2
2も回転する。
Further, on the outer peripheral portion of the camera housing 20, a refraction angle changing mechanism 2 rotatable about the central axis of the camera housing 20.
6 is provided, and the refraction element 22 is supported inside the refraction angle changing mechanism 26. With such a structure, when the refraction angle changing mechanism 26 rotates, the refraction element 2 is correspondingly rotated.
2 also rotates.

【0020】より詳細には、屈折角変更機構26が所定
量回転するたびに、それぞれ異なる傾斜角度をもった屈
折素子22がカメラレンズ21の前方に配置される。こ
れは、図2と同様に、入射光軸L1の変更と等価であ
り、それぞれ異なる各入射光軸L1から入射された被写
体光を別々に取り込んで合成することで、立体画像を得
ることができる。
More specifically, each time the refraction angle changing mechanism 26 rotates by a predetermined amount, refraction elements 22 having different inclination angles are arranged in front of the camera lens 21. This is equivalent to the change of the incident optical axis L1 as in FIG. 2, and the stereoscopic image can be obtained by separately capturing and combining the subject light incident from the different incident optical axes L1. .

【0021】ところで、より高画質のカラー立体画像を
得たい場合は、図3の左側に示したカラーフィルタ27
を屈折素子して利用し、これらカラーフィルタ27のカ
メラ光軸に対する傾斜角度を色ごとに変えればよい。図
3は、赤、緑、青の3種類のカラーフィルタ27を2個
ずつ設けた例を示している。
By the way, in order to obtain a higher quality color stereoscopic image, the color filter 27 shown on the left side of FIG.
Is used as a refraction element, and the inclination angle of these color filters 27 with respect to the camera optical axis may be changed for each color. FIG. 3 shows an example in which two color filters 27 of each of three types of red, green and blue are provided.

【0022】このように、色ごとにカラーフィルタ27
の傾斜角度を変える理由は、各色の周波数によって屈折
率が異なるためであり、各カラーフィルタ27の出射光
軸L2がほぼ一致するように、各カラーフィルタ27の
傾斜角度を設定するのが望ましい。
In this way, the color filter 27 for each color is
The reason why the inclination angle is changed is that the refractive index differs depending on the frequency of each color, and it is desirable to set the inclination angle of each color filter 27 so that the emission optical axis L2 of each color filter 27 substantially coincides.

【0023】なお、図3の屈折素子22またはカラーフ
ィルタ27の傾斜角度を変えるだけでは、出力光軸を一
致させることができない場合は、撮像装置で観察対象1
を撮像した後、その撮像した画像に対して画像処理を行
って、屈折素子16の傾斜角度を補正すればよい。
If the output optical axes cannot be made to coincide with each other only by changing the inclination angle of the refraction element 22 or the color filter 27 shown in FIG.
After the image is captured, image processing may be performed on the captured image to correct the tilt angle of the refraction element 16.

【0024】なお、図3に示した作業孔は、例えば内視
鏡等を挿入するために設けられ、照明部材24は内視鏡
等を操作するために用いられる。ただし、単に立体画像
を得る目的だけに図1の装置を用いる場合は、作業孔2
3や照明部材24は不要である。
The work hole shown in FIG. 3 is provided for inserting an endoscope or the like, and the illumination member 24 is used for operating the endoscope or the like. However, when the apparatus of FIG. 1 is used only for the purpose of obtaining a stereoscopic image, the work hole 2
3 and the illumination member 24 are unnecessary.

【0025】また、カラーフィルタ27を屈折素子とし
て利用する代わりに、図3に示した屈折素子16の前方
または後方に別個に通常のカラーフィルタを設けてもよ
い。(第3の実施形態)図4は本発明に係る立体カメラ
装置の第3の実施形態の斜視図である。図4の立体カメ
ラ装置は、カメラ筐体31と、カメラ筐体31の先端部
に配設される回転機構固定子32と、回転機構固定子3
2の外周側に設けられカメラ筐体31の中心軸の周りを
回転可能な回転機構可動子33と、回転機構可動子33
の先端部に回転ヒンジ34を介して取り付けられる屈折
素子35と、屈折素子35の傾斜角度を変更するための
リニア可動電極36およびリニア固定電極37とを備え
る。
Further, instead of using the color filter 27 as a refraction element, an ordinary color filter may be separately provided in front of or behind the refraction element 16 shown in FIG. (Third Embodiment) FIG. 4 is a perspective view of a third embodiment of the stereoscopic camera device according to the present invention. The stereoscopic camera device of FIG. 4 includes a camera housing 31, a rotating mechanism stator 32 arranged at the tip of the camera housing 31, and a rotating mechanism stator 3.
2, a rotation mechanism mover 33 that can be rotated around the central axis of the camera housing 31, and a rotation mechanism mover 33.
And a linear movable electrode 36 and a linear fixed electrode 37 for changing the inclination angle of the refraction element 35.

【0026】リニア可動電極36の先端部には、弾性変
形可能な可撓ジョイント36aと自在ジョイント36b
とが設けられ、自在ジョイント36bの一端は屈折素子
16の回転ヒンジ34を取り付けた側とは反対側に取り
付けられる。
At the tip of the linear movable electrode 36, there are a flexible joint 36a and a universal joint 36b which are elastically deformable.
Is provided, and one end of the universal joint 36b is attached to the side of the refraction element 16 opposite to the side on which the rotary hinge 34 is attached.

【0027】リニア可動電極36とリニア固定電極37
はいずれも梯子状の複数の電極片を有し、これら電極片
にそれぞれ位相の異なる電流を流して磁界を発生させ、
この磁界により各電極片に働く反発力と吸引力とによ
り、リニア可動電極36は入力光軸に沿って移動する。
リニア可動電極36の先端部に設けられる自在ジョイン
ト36bは屈折素子35に接続されるため、リニア可動
電極36の移動に応じて、屈折素子35の角度が変化す
る。
Linear movable electrode 36 and linear fixed electrode 37
Each has a plurality of ladder-shaped electrode pieces, and currents having different phases are caused to flow through these electrode pieces to generate a magnetic field,
The linear movable electrode 36 moves along the input optical axis due to the repulsive force and the attractive force exerted on each electrode piece by this magnetic field.
Since the universal joint 36b provided at the tip of the linear movable electrode 36 is connected to the refraction element 35, the angle of the refraction element 35 changes according to the movement of the linear movable electrode 36.

【0028】また、回転機構可動子33がカメラ筐体3
1の中心軸の周りを回転すると、それに応じて屈折素子
16も中心軸の周りを回転するため、例えば回転機構可
動子33を180度単位で回転するようにすれば、図1と
同様に、2種類の入射光軸L11,L12からの画像を得る
ことができ、これら画像を取り込むことで、立体画像を
生成できる。
Further, the rotating mechanism movable element 33 is used as the camera housing 3.
When rotating around the central axis of 1, the refraction element 16 also rotates around the central axis accordingly. For example, if the rotating mechanism movable element 33 is rotated in units of 180 degrees, as in FIG. Images from two types of incident optical axes L11 and L12 can be obtained, and a stereoscopic image can be generated by capturing these images.

【0029】このように、第3の実施形態は、回転機構
可動子33の回転に応じて入射光軸をシフトさせること
ができるため、複数のカメラを設けなくても左右眼用の
画像を得ることができる。また、リニア可動電極36の
移動により屈折素子16の角度を任意に可変できるた
め、観察対象1の距離に応じて入射光軸L11,L12のシ
フト量を変更できる。
As described above, in the third embodiment, since the incident optical axis can be shifted according to the rotation of the rotating mechanism movable element 33, the images for the left and right eyes can be obtained without providing a plurality of cameras. be able to. Further, since the angle of the refraction element 16 can be arbitrarily changed by moving the linear movable electrode 36, the shift amounts of the incident optical axes L11 and L12 can be changed according to the distance of the observation target 1.

【0030】なお、図4の装置は、回転機構可動子33
とリニア可動電極36の双方を有するが、十分な可動範
囲を確保できるのであれば、回転機構可動子33を省略
してリニア可動電極36のみを設けてもよい。また、リ
ニア可動電極36だけで十分な可動範囲を確保できない
場合に、回転ヒンジ34の代わりに新たなリニア機構を
設けて屈折素子16の両端を支持し、新たに設けたリニ
ア機構とリニア可動電極36とを差動的に駆動して、屈
折素子16の傾きを変更してもよい。
The device shown in FIG.
Although it has both the linear movable electrode 36 and the linear movable electrode 36, the rotary mechanism movable element 33 may be omitted and only the linear movable electrode 36 may be provided as long as a sufficient movable range can be secured. Further, when the linear movable electrode 36 alone cannot secure a sufficient movable range, a new linear mechanism is provided instead of the rotary hinge 34 to support both ends of the refraction element 16, and the newly provided linear mechanism and linear movable electrode. 36 and 36 may be driven differentially to change the inclination of the refraction element 16.

【0031】(第4の実施形態)第4の実施形態は、カ
メラ筐体の中心軸と略直交する方向を軸として屈折素子
を回転させる機構を設けたことを特徴とする。
(Fourth Embodiment) The fourth embodiment is characterized in that a mechanism for rotating the refracting element about an axis substantially orthogonal to the central axis of the camera housing is provided.

【0032】図5は本発明に係る立体カメラ装置の第4
の実施形態の斜視図である。図5の立体カメラ装置は、
カメラ筐体41の前方(観察対象側)に配設される屈折
素子42と、屈折素子42をカメラの中心軸に略直交す
る方向に回転または揺動させる回転/揺動アクチュエー
タ43とを備える。回転/揺動アクチュエータ43を駆
動することにより、図1と同様に、異なる複数の入射光
軸L11,L12からの被写体光を撮像することができ、こ
れらの撮像結果を合成することにより、立体画像を得る
ことができる。また、回転/揺動アクチュエータ43に
より屈折素子16を回転または揺動させることにより、
観察対象1の距離やサイズに応じて適正な視差を確保す
ることができる。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the stereoscopic camera device according to the present invention.
3 is a perspective view of the embodiment of FIG. The stereoscopic camera device of FIG.
A refraction element 42 arranged in front of the camera housing 41 (on the observation target side) and a rotation / rocking actuator 43 for rotating or rocking the refraction element 42 in a direction substantially orthogonal to the central axis of the camera are provided. By driving the rotation / oscillation actuator 43, it is possible to image the subject light from different incident optical axes L11 and L12 as in the case of FIG. 1, and by combining these imaging results, a stereoscopic image is obtained. Can be obtained. Further, by rotating or rocking the refraction element 16 by the rotation / rocking actuator 43,
An appropriate parallax can be secured according to the distance and size of the observation target 1.

【0033】(第5の実施形態)第5の実施形態は、基
本的な構造は第4の実施形態と同様であるが、屈折素子
やカメラレンズをカメラ筐体の中心軸から外れた位置に
設けたことを特徴とする。
(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment, the basic structure is the same as that of the fourth embodiment, but the refracting element and the camera lens are placed at positions off the central axis of the camera housing. It is characterized by being provided.

【0034】図6は本発明に係る立体カメラ装置の第5
の実施形態の斜視図である。図6の立体カメラ装置内に
は、図5と同様の構造の屈折素子42、回転/揺動アク
チュエータ43、およびカメラレンズ44がカメラの中
心軸と外れた位置に設けられる。また、図6の装置内に
は、内視鏡等を挿入するための複数の作業孔23と照明
装置24が設けられる。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the stereoscopic camera device according to the present invention.
3 is a perspective view of the embodiment of FIG. A refracting element 42, a rotation / swing actuator 43, and a camera lens 44, which have the same structure as those in FIG. 5, are provided inside the stereoscopic camera device shown in FIG. In addition, a plurality of work holes 23 for inserting an endoscope and the like and a lighting device 24 are provided in the device of FIG.

【0035】このように、作業孔23と照明装置24を
設けることにより、単に立体画像を得るだけでなく、内
視鏡としても利用可能となる。
As described above, by providing the working hole 23 and the illumination device 24, not only a stereoscopic image can be obtained, but also an endoscope can be used.

【0036】なお、図6に示す作業孔23や照明装置2
4は図1、図4、図5に示す立体カメラ装置内に設けて
もよい。また、作業孔の数にも特に制限はない。
The working hole 23 and the lighting device 2 shown in FIG.
4 may be provided in the stereoscopic camera device shown in FIGS. 1, 4 and 5. Also, the number of working holes is not particularly limited.

【0037】上述した各実施形態で用いられる屈折素子
16は、必ずしも平板状でなくてもよい。すなわち、観
察対象1からの被写体光を屈折させて撮像素子14に導
くことができれば、屈折素子16の具体的な形状は問わ
ない。
The refraction element 16 used in each of the above-mentioned embodiments does not necessarily have to be flat. That is, as long as the subject light from the observation target 1 can be refracted and guided to the image pickup element 14, the specific shape of the refraction element 16 does not matter.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、被写体光を屈折させて結像光学系に導く屈折光学
系の光軸に対する傾斜角度を変更可能にしたため、複数
のカメラ装置を設けなくても、複数の入射光軸からの被
写体光を撮像することができる。したがって、従来に比
べて小型軽量化でき、消費電力も少ない立体カメラ装置
を得ることができる。また、本発明によれば、撮像装置
だけでなく、結像光学系も1組で済むため、複数のカメ
ラを用いて立体画像を得る場合に困難であった、ズーム
やフォーカス制御の際の左右眼画像の光軸ずれや倍率変
動も抑制することができる。これにより、保守性が向上
し、部品を交換した後の調整も容易になる。また、屈折
素子の角度を変える機構を設けることにより、観察対象
の距離やサイズに応じて左右眼画像の視差量を容易に変
更することができる。
As described in detail above, according to the present invention, since the tilt angle with respect to the optical axis of the refracting optical system that refracts subject light and guides it to the imaging optical system can be changed, a plurality of camera devices can be used. It is possible to image the subject light from a plurality of incident optical axes without providing. Therefore, it is possible to obtain a stereoscopic camera device which can be made smaller and lighter and which consumes less power than conventional ones. Further, according to the present invention, not only the image pickup apparatus but also one set of the imaging optical system is required, so that it is difficult to obtain a stereoscopic image using a plurality of cameras. It is possible to suppress the optical axis shift and the magnification change of the eye image. This improves maintainability and facilitates adjustments after replacing parts. Further, by providing a mechanism for changing the angle of the refraction element, the parallax amount of the left and right eye images can be easily changed according to the distance and size of the observation target.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る立体カメラ装置の第1の実施形態
の断面構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a first embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention.

【図2】図1の立体カメラ装置の原理を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the stereoscopic camera device of FIG.

【図3】本発明に係る立体カメラ装置の第2の実施形態
の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention.

【図4】本発明に係る立体カメラ装置の第3の実施形態
の斜視図。
FIG. 4 is a perspective view of a third embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention.

【図5】本発明に係る立体カメラ装置の第4の実施形態
の斜視図。
FIG. 5 is a perspective view of a fourth embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention.

【図6】本発明に係る立体カメラ装置の第5の実施形態
の斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a fifth embodiment of a stereoscopic camera device according to the present invention.

【図7】従来の立体カメラ装置の原理を説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of a conventional stereoscopic camera device.

【図8】二つの画像が立体像にならずに二重像として観
察される例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which two images are observed as double images instead of being stereoscopic images.

【図9】二つの画像が立体融合しなかった例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example in which two images are not stereoscopically fused.

【図10】垂直ずれにより立体像が得られなかった例を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an example in which a stereoscopic image cannot be obtained due to vertical displacement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観察対象 2 透明平板 11 カメラ筐体 12 屈折機構 13 結像光学系 14 撮像素子 15 制御素子 16 屈折素子 17 屈折角変更機構 1 Observation target 2 transparent plate 11 camera housing 12 Refraction mechanism 13 Imaging optical system 14 Image sensor 15 Control element 16 Refractive element 17 Refraction angle changing mechanism

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】異なる複数の入射光軸から入射された被写
体光をそれぞれ撮像して立体画像を生成する立体カメラ
装置において、 被写体光を屈折させる屈折光学系と、 前記屈折光学系で屈折された被写体光を撮像面に結像さ
せる結像光学系と、 前記撮像面に配置される撮像装置と、 前記結像光学系の光軸に対する前記屈折光学系の傾斜角
度を変更する屈折角変更機構と、を備え、前記屈折光学系は、前記屈折角変更機構にそれぞれ異な
る傾斜角度で固定される複数の屈折光学部材を有し、 前記屈折角変更機構により前記屈折光学系を回転させた
ときに、いずれかの前記屈折光学部材で屈折された被写
体光が前記撮像装置の撮像面に結像するように、前記結
像光学系を配置した ことを特徴とする立体カメラ装置。
1. A stereoscopic camera device for capturing a subject light incident from a plurality of different incident optical axes to generate a stereoscopic image, and a refracting optical system for refracting the subject light, and a refracting optical system refracting the subject light. An image forming optical system for forming an image of subject light on an image pickup surface, an image pickup apparatus arranged on the image pickup surface, and a refraction angle changing mechanism for changing an inclination angle of the refraction optical system with respect to an optical axis of the image formation optical system. , And the refraction optical system is different from the refraction angle changing mechanism.
A plurality of refracting optical members that are fixed at an inclination angle, and the refracting optical system is rotated by the refraction angle changing mechanism.
Sometimes, a subject refracted by one of the refracting optical members
The body light is focused so that it forms an image on the imaging surface of the imaging device.
A stereoscopic camera device characterized by the placement of an image optical system .
【請求項2】前記屈折角変更機構は、被写体光の結像位
置が変動しないように前記屈折光学系の傾斜角度を少な
くとも2通りに変更することを特徴とする請求項1に記
載の立体カメラ装置。
2. The stereoscopic camera according to claim 1, wherein the refraction angle changing mechanism changes at least two inclination angles of the refraction optical system so that the image formation position of the subject light does not change. apparatus.
【請求項3】前記屈折光学系は、前記屈折角変更機構に
予め定めた傾斜角度で固定され、 前記屈折角変更機構は、前記結像光学系の光軸の周りに
前記屈折光学系を回転させることにより、前記屈折光学
系の傾斜角度を変更することを特徴とする請求項1また
は2に記載の立体カメラ装置。
3. The refraction optical system is fixed to the refraction angle changing mechanism at a predetermined inclination angle, and the refraction angle changing mechanism rotates the refraction optical system around an optical axis of the imaging optical system. The stereoscopic camera device according to claim 1, wherein the tilt angle of the refraction optical system is changed by changing the tilt angle.
【請求項4】傾斜角度が異なる前記屈折光学部材のそれ
ぞれは、互いに色相の異なるカラーフィルタで構成され
ることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の立
体カメラ装置。
Wherein each of said refractive optical element inclination angles are different, the three-dimensional camera apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is constituted by a hue different color filters from each other.
【請求項5】異なる複数の入射光軸から入射された被写
体光をそれぞれ撮像して立体画像を 生成する立体カメラ
装置において、 被写体光を屈折させる屈折光学系と、 前記屈折光学系で屈折された被写体光を撮像面に結像さ
せる結像光学系と、 前記撮像面に配置される撮像装置と、 前記結像光学系の光軸に対する前記屈折光学系の傾斜角
度を変更する屈折角変更機構と、を備え、 前記屈折角変更機構による前記屈折光学系の傾斜角度の
調整タイミングと、前記撮像装置による撮像タイミング
とを同期させ、 前記屈折光学系の一端側は、前記屈折角変更機構に支持
され、 前記屈折光学系の他端側に、前記結像光学系の光軸に対
する前記屈折光学系の傾斜角度を変更可能な駆動機構が
設けられ、 前記屈折光学系は、前記一端側を回転軸として、前記他
端側を前記駆動機構により移動させることにより、前記
結像光学系の光軸に対する傾斜角度を変更可能とされる
ことを特徴とする立体カメラ装置。
5. A subject image incident from a plurality of different incident optical axes.
3D camera that captures body light and generates 3D images
In the device, a refraction optical system for refracting the subject light and a subject light refracted by the refraction optical system are formed on an imaging surface.
Image forming optical system, an image pickup device arranged on the image pickup surface, and an inclination angle of the refracting optical system with respect to the optical axis of the image forming optical system.
And a refraction angle changing mechanism for changing the degree of the tilt angle of the refraction optical system by the refraction angle changing mechanism.
Adjustment timing and imaging timing by the imaging device
And the one end side of the refraction optical system is supported by the refraction angle changing mechanism.
On the other side of the refracting optical system to the optical axis of the imaging optical system.
A drive mechanism capable of changing the tilt angle of the refractive optical system
The refraction optical system is provided with the other end with the one end side as a rotation axis.
By moving the end side by the drive mechanism,
The tilt angle with respect to the optical axis of the imaging optical system can be changed
A stereoscopic camera device characterized by the above.
【請求項6】前記屈折光学系、前記結像光学系、前記撮
像装置、および前記屈折角変更機構はカメラ筐体内に収
納され、 前記屈折光学系および前記屈折角変更機構は、カメラ筐
体内の中心軸から外れた場所に収納され、 前記カメラ筐体内には、作業孔および照明用の孔の少な
くとも一方が設けられることを特徴とする請求項1〜
のいずれかに記載の立体カメラ装置。
6. The refracting optical system, the image forming optical system, the imaging device, and the refraction angle changing mechanism are housed in a camera housing, and the refracting optical system and the refraction angle changing mechanism are housed in a camera housing. housed in a location off the center axis, the said camera housing, claim, characterized in that at least one is provided in the working hole and illumination holes 1-5
The stereoscopic camera device according to any one of 1.
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