JPH10282592A - 立体視カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠近にかかわらず自然な映像が得られる簡単
な構成の立体視カメラを提供する。 【解決手段】 ２つの光学系の各結像位置に配置された
一対のＣＣＤ素子９０は、光軸直角方向に配置され回転
自在に支持されたシフトねじ棒９４の両端にねじ結合さ
れたＣＣＤ支持部材９２によって、それぞれ支持され
る。ＣＣＤ支持部材９２は回転が規制されていて、シフ
ト操作ダイヤル８４の回転操作によりシフトねじ棒９４
が回転すると、同期して光軸直角方向に互いに異方向に
同距離接離移動する。これによって、各ＣＣＤ素子９０
が撮像する被写体像の範囲が変化し、距離に応じて左右
の映像の撮影の向きを変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体視カメラに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体視カメラは、被写体像を結像
する同一形式の２つの光学系と、この各光学系によって
結像された被写体像をそれぞれ撮像する同一形式の２つ
の撮像素子とを備える。この２つの撮像素子によって撮
像された映像は、同一物に対して見る方向が左右でずれ
ている。これによって、立体的な映像が再現される。す
なわち、観察者は、左右の映像のずれによって、映像が
立体的に見える。

【０００３】ところが、人は、遠くを見るときには視線
が略平行であるが、近くを見るときには視線が互いに内
側に向くという生理的な特徴がある。しかし、従来の立
体視カメラでは、通常は、２つの光学系の向きが常に固
定されていたので、たとえば、遠距離の映像は自然な立
体感を与えるが近距離の映像は不自然な立体感を与える
という問題があった。

【０００４】この問題を解決するために、立体視カメラ
の２つの光学系全体の向きを撮影距離に応じてそれぞれ
変えることができるように構成することも考えられる。
しかし、そのようにすると、非常に複雑な構成となり、
実用的でない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
解決すべき技術的課題は、遠近にかかわらず自然な映像
が得られる簡単な構成の立体視カメラを提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記の
技術的課題を解決するため、本発明によれば、以下の構
成の立体視カメラが提供される。

【０００７】立体視カメラは、被写体像を結像する同一
形式の２つの光学系と、この各光学系によって結像され
た被写体像をそれぞれ撮像する同一形式の２つの撮像素
子とを備える。立体視カメラは、上記各撮像素子を略光
軸直角方向かつ互いに異方向に同距離接離移動させる撮
像素子接離手段を備える。

【０００８】上記構成において、撮像素子接離手段によ
って両撮像素子が各光学系において略光軸直角方向に互
いに異方向に同距離接離移動させられると、両撮像素子
によって撮像される左右の映像は、同期して中心側また
は互いに外側に同距離移動する。これによって、光学系
を固定したままで、距離に応じて左右の映像の撮影の向
きを変えることができる。

【０００９】したがって、簡単な構成で、遠近にかかわ
らず自然な映像が得られる。

【００１０】好ましくは、上記２つの撮像素子が撮像し
た映像を表示する映像表示手段をさらに備える。

【００１１】上記構成において、両撮像素子によって撮
像された２つの映像は、映像表示手段によって、適宜の
形式で、たとえば上下もしくは左右に並べて、または重
ね合わせて、表示される。この表示された映像を見なが
ら、操作者は適切な遠近感が得られるように、撮像素子
の位置を調整することができる。たとえば、立体視カメ
ラの両光学系の中央正面に対向する被写体の２つの映像
が、両撮像素子からの映像のそれぞれの表示画面の所定
位置、たとえば中央に来るように調整する。したがっ
て、操作者は、撮像素子接離手段の操作による映像の変
化を映像表示手段による表示を見ながら、容易に、適宜
に撮像素子を接離移動することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態に係
る立体視カメラについて、図１〜図７を参照しながら詳
細に説明する。

【００１３】本発明を適用した立体視カメラ１は、図１
の外観図に示すように、薄い直方体形状のハウジング２
を有する。ハウジング２の細長い一方の側面２aには、
一対の撮影窓３a,３bと、露光調整レバー５と、シャッ
タ釦８２とが配置され、他方の側面２bには、左右一対
のビデオ出力端子８７とシリアル出力端子８９とが配置
されている。また、上面２cには、撮影映像が表示され
る液晶モニタ６と、メインスイッチ８０と、ズーミング
操作用のズームスイッチ８１と、フォーカス調整用のフ
ォーカスレバー８３と、視差を調整するためのシフト操
作ダイヤル８４とが配置されている。ハウジング２の内
部には、撮影窓３a,３bに対向して配置された一対の光
学系を有する光学ユニット４と、演算制御回路やフラッ
シュメモリ等を含む回路基板８と、充電電池９とが収納
されている。光学ユニット４に含まれる後述のＣＣＤ素
子９０の受光量は、露光調整レバー５を図に示したよう
に左側にスライドして、光学ユニット４の前に不図示の
露光調整用ＮＤフィルタを挿入することによって、調整
できるようになっている。

【００１４】光学ユニット４は、図２の斜視図に示すよ
うに、積層されたカム板１６,２６,３６,４６を含む駆
動機構によって同期して駆動される同一形式の２つの光
学系１２,２２,３２,４２を有する。各光学系１２,２
２,３２,４２は、４群ズーム光学系であり、それぞれ１
枚または２枚以上のレンズからなる第１〜第４レンズ群
１２,２２,３２,４２が、図３に模式的に示したズーム
曲線１１,２１,３１,４１にしたがって駆動されるよう
になっている。

【００１５】詳しくは、光学ユニット４は、一対の第１
レンズ群１２を含む第１ユニット１０と、一対の第２レ
ンズ群２２を含む第２ユニット２０と、一対の第３レン
ズ群３２を含む第３ユニット３０と、一対の第４レンズ
群４２を含む第４ユニット４０と、一対のローパスフィ
ルタ５２およびＣＣＤ素子９０を含むベースユニット５
０とを備える。

【００１６】第１〜第４ユニット１０,２０,３０,４０
は、平板状のカム板１６,２６,３６,４６の光軸沿いの
両側エッジに各一対のレンズ支持部１５,２５,３５,４
５が対称に突設されてなる第１〜第４レンズ支持部材１
４,２４,３４,４４を、それぞれ含む。各レンズ支持部
１５,２５,３５,４５は、第１〜第４レンズ群１２,２
２,３２,４２をそれぞれ支持する。

【００１７】ベースユニット５０は、平板状の固定板５
４と、固定板５４の上に重ねられたフォーカス板５６と
を含む。フォーカス板５６は、光軸沿いの両側のエッジ
にローパスフィルタ支持部５５が突設されてローパスフ
ィルタ５２を支持する。また、フォーカス板５２は、詳
しくは後述するが、その後端部上面にＣＣＤ素子９０の
支持機構が設けられている。

【００１８】フォーカス板５６には、図２に示すよう
に、上から順に、第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,
３４,４４のカム板１６,２６,３６,４６が積層される。
一番上のカム板１６は、一端が固定板５４に固定された
押さえバネ６４の他端によって付勢され、各カム板１
６,２６,３６,４６およびフォーカス板５６が固定板５
４に対して付勢されるようになっている。各カム板１
６,２６,３６,４６およびフォーカス板５６は、互いに
滑り合って固定板５４に対して光軸方向に移動して、所
定のズーム移動ができるようになっている。

【００１９】すなわち、固定板５４は、図５(a)の平面
図に示すように、カム穴５７と、板面に垂直に突設され
た一対の固定ピン５８,５９を有する。フォーカス板５
６は、図５(b)の平面図に示すように、貫通する逃げ穴
５７xと一対の案内穴５８x,５９xとを有する。フォーカ
ス板５６は、その後端部から板面に直角に立設された突
起部５６aを有し、この突起部５６aの先端が前述のフォ
ーカスレバー８３に係合するようになっている。第１〜
第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４の各カム板１
６,２６,３６,４６は、図４(c)〜(f)の平面図に示すよ
うに、貫通する３つの溝、すなわち、逃げ穴１７および
カム穴２７,３７,４７と一対の案内穴１８,１９;２８,
２９;３８,２９;４８,４９とを、それぞれ有する。フォ
ーカス板５６の一対の案内穴５８x,５９xと、各カム板
１６,２６,３６,４６の一対の案内穴１８,１９;２８,２
９;３８,３９;４８,４９とには、固定板５４の一対の固
定ピン５８,５９がそれぞれ挿通されて摺接し、フォー
カス板５６と各カム板１６,２６,３６,４６とが光軸方
向に直進移動可能に固定板５４に支持されるようになっ
ている。また、第１レンズ支持部材１４のカム板１６の
上面には、図２および図５(ｆ)に示すように、レバー部
材６０の一端６１が回転自在に固定されている。このレ
バー部材６０の他端には案内ピン６２が固定板５４方向
に突設され、この案内ピン６２が、第１レンズ支持部材
１４のカム板１６の逃げ穴１７を貫通して、第２〜第４
レンズ支持部材２４,３４,４４のカム板２６,３６,４６
のカム穴２７,３７,４７および固定板５４のカム穴５７
に挿通されて摺接し、カム係合するようになっている。
そして、第１レンズ支持部材１４のカム板１６の光軸方
向移動に連動して、第２〜第４レンズ支持部材２４,３
４,４４のカム板２６,３６,４６が重なり合った状態の
まま固定板５４に対して光軸方向に移動し、各レンズ支
持部１５,２５,３５,４５にそれぞれ支持された第１〜
第４レンズ群１２,２２,３２,４２が所定のズーム移動
を行うようになっている。

【００２０】また、フォーカス板５６の逃げ穴５７x
は、案内ピン６２と干渉しないように十分大きく形成さ
れていて、フォーカス操作レバー８３のスライド操作に
よりフォーカス板５６だけを光軸方向に移動できるよう
になっている。これによって、ＣＣＤ素子９０を遠また
は近の結像位置に一致または接近するように移動して、
フォーカス調整できるようになっている。

【００２１】さらに、フォーカス板５６および各カム板
１６,２６,３６,４６には、光軸方向に延在する切り欠
き部５６b,１６b,２６b,３６b,４６bがそれぞれ形成さ
れ、この切り欠き部５６b,１６b,２６b,３６b,４６b内
に、第１レンズ支持部材１４のカム板１６を駆動する駆
動部材７０が配置される。

【００２２】駆動部材７０は、図２および図６の要部拡
大斜視図に示すように、積層型圧電素子７４の積層方向
両端面に固定部７２と係合部材７６とがそれぞれ固定さ
れてなる圧電リニアアクチュエータである。駆動部材７
０は、圧電素子７４の積層方向が光軸方向と一致するよ
うに配置される。固定部７２は、固定板５４に固定され
る。圧電素子７４および係合部材７６は、固定部７２に
片持ち支持され、固定板５４から浮いた状態で光軸方向
に延在している。圧電素子７４は、複数の圧電素子要素
が積層されたものであり、電圧を加えると積層方向に伸
びるようになっている。係合部材７６は、圧電素子７４
の端部に固定された固定部７７と、この固定部７７の上
辺および下辺から略直角に折り曲げられて圧電素子７４
の上下両側に沿って延在する一対の係合部７８とを有す
る。一対の係合部７８は、圧電素子７４の上面および下
面から左右両側に、すなわち積層方向に直角な方向にそ
れぞれ突出し、それぞれの両端部には、互いに内側に向
いて突出する突出部７８aが形成されている。この対向
する突出部７８a間の間隔が狭くなっている部分７８sに
は、第１レンズ支持部材１４のカム板１６の切り欠き部
１６bの両側の周囲１６aが挿入され、係合部７８の突出
部７８aがカム板１６の切り欠き部１６bの周囲１６aに
両面から弾力的に圧接して、摩擦係合するようになって
いる。

【００２３】駆動部材７０は、圧電素子７４に適宜なパ
ルス電圧、たとえば鋸歯状や全波整流状の波形のパルス
電圧が印加されて所定のパターンで伸縮することによっ
て、第１レンズ支持部材１４を高速にかつ精度よく移動
させることができる。

【００２４】すなわち、駆動部材７０の係合部材７６の
突出部７８aがゆっくり移動するときには、突出部７８a
とカム板１６との間の摩擦力によって、カム板１６は突
出部７８aとともに一体的に移動する。すなわち、第１
レンズ支持部材１４は、移動させられる。一方、突出部
７８ａが急に移動すると、突出７８aとカム板１６との
間の摩擦力より慣性力が大きくなって、両者の間で滑り
が起こり、カム板１６が静止した状態のまま、突出部７
８aがカム板１６に対して相対移動する。したがって、
第１レンズ支持部材１４を往方向または復方向のいずれ
か一方向に間欠的に微少送りすることができる。

【００２５】また、圧電素子７４に印加するパルス電圧
の周波数が高くなると、突出部７８aとカム板１６との
間で常に滑りが生じる状態に遷移するが、その場合で
も、往と復とで滑り長さが異なるようにして、いずれか
一方向にカム板１６を移動させることが可能である。

【００２６】この駆動部材７０は、摩擦係合部すなわち
突出部７８ａが圧電素子７４を挟んで両側に配置されて
いるため、一側の摩擦係合部での摩擦力により圧電素子
７４に作用するモーメントは、他側の摩擦係合部での摩
擦力により圧電素子７４に作用するモーメントとは大き
さが等しく、向きが逆でとなり、互いに打ち消し合う。
そのため、圧電素子７４にはモーメトが作用しないよう
になっている。したがって、駆動部材７０を安定して駆
動することが可能である。

【００２７】上記のように駆動部材７０によって第１レ
ンズ支持部材１４が光軸方向に移動させられると、連動
レバー６０の他端に固定された案内ピン６２と各カム穴
２７,３７,４７,５７との係合によって、第２〜第４レ
ンズ支持部材２４,３４,４４が連動して移動する。この
とき、第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４
は、押さえバネ６４によって固定板５６に付勢されてい
るので固定板５４に沿ってガタなく移動し、また、固定
板５４に突設された一対の固定ピン５８,５９と各一対
の案内穴１８,１９;２８,２９;３８,３９;４８,４９と
の係合によって、光軸方向にガタなく直進案内される。
したがって、各レンズ支持部１５,２５,３５,４５に固
定された各レンズ群１２,２２,３２,４２は、光軸に沿
って精度良くズーム移動する。

【００２８】上記構成において、一対のレンズ群１２,
２２,３２,４２を駆動する各レンズ支持部材１４,２４,
３４,４４、固定板５４およびフォーカス板５６等は、
一対のレンズ群１２,２２,３２,４２の間に径方向に延
在して配置されるので、その積層された厚さの合計を、
各レンズ群１２,２２,３２,４２の直径と同程度の寸法
またはそれより小さい寸法とすることが可能である。

【００２９】したがって、２つの光学系を含み、一方向
の径寸法をできるだけ小さくして薄くした光学ユニット
４を構成することができる。

【００３０】また、一対のＣＣＤ素子９０は、フォーカ
ス板５６に回転自在に支持されたシフトねじ棒９４の両
端にねじ結合されたＣＣＤ支持部材９２によってそれぞ
れ支持され、シフトねじ棒９４の回転によって互いに同
期して光軸直角方向に互いに異方向に同距離接離移動す
るようになっている。

【００３１】すなわち、図２に示すように、フォーカス
板５６の上面には支持部９１が立設され、この支持部９
１によって、光軸直角方向に延在するシフトねじ棒９４
が回転自在に支持されている。シフトねじ棒９４は、そ
の両端におねじ９５が形成され、中央にはかさ歯車９６
が設けられている。

【００３２】各ＣＣＤ支持部材９２は、図２および図７
の断面図に示すように、めねじ９３ｘが形成されたスリ
ーブ９３を有し、シフトねじ棒９４の端部のおねじ９５
とそれぞれ螺合するようになっている。また、スリーブ
９３は、その底面に案内溝９３aが形成され、フォーカ
ス板５６の上面に突設された案内突起５６sによって、
回転が規制されながら光軸直角方向に案内されるように
なっている。

【００３３】さらに、フォーカス板５６の上面には、光
軸方向に延在するダイヤル軸８６が回転自在に支持され
ている。このダイヤル軸８６の一端には、前述のシフト
ねじ棒９４のかさ歯車９６に噛合するかさ歯車８５が固
定され、他端にはシフト操作ダイヤル８４が固定されて
いて、図１に示したように、シフト操作ダイヤル８４の
一部分が立体視カメラ１のハウジング２の外部に露出す
るようになっている。

【００３４】このシフト操作ダイヤル８４が回転操作さ
れると、シフトねじ棒９４が回転し、ＣＣＤ支持部材９
２がねじ送りされる。これによって、各ＣＣＤ素子９０
は光軸直角方向に同期して、互いに異方向に同距離接離
移動し、撮像する被写体像の範囲が変化するようになっ
ている。すなわち、各ＣＣＤ素子９０は、互いに接近す
るときには、たとえば図４において実線で示したよう
に、左右のずれが大きい範囲１１０,１１２の映像を撮
影する。一方、互いに離れるときには、図４において点
線で示したように、左右のずれが小さい範囲１１０a,１
１２aの映像を撮影する。つまり、距離に応じて左右の
映像の撮影の向きを変えることができる。

【００３５】したがって、一対のＣＣＤ素子９０を同期
して接離移動させることによって、被写体までの距離に
応じた適切な視差を与える映像を撮影することができ
る。

【００３６】また、シフト操作ダイヤル８４の操作は、
液晶モニタ６に表示された各ＣＣＤ素子９０からの映像
を見ながら行うことができる。すなわち、たとえば、立
体視カメラ１の両撮影窓３ａ，３ｂの中央正面の被写体
の映像が、液晶モニタ６に表示される左右の映像画面の
所定位置、たとえば中央にともに位置するようにシフト
操作ダイヤル８４を操作して、映像の視差を調整する。

【００３７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の立体視カメラの外観図
である。

【図２】 図１の立体視カメラの光学ユニットの斜視図
である。

【図３】 図２の光学系の説明図である。

【図４】 図１の立体視カメラで撮像した映像の説明図
である。

【図５】 図２の固定板、フォーカス板およびカム板の
平面図である。

【図６】 図２の光学ユニットの要部拡大斜視図であ
る。

【図７】 図２の光学ユニットの要部断面図である。

【符号の説明】

１ 立体視カメラ ２ ハウジング ２a,２b 側面 ２c 上面 ３a,３b 撮影窓 ４ 光学ユニット ５ 露光調整レバー ６ 液晶モニタ（映像表示手段） ８ 回路基板 ９ 充電電池 １０ 第１ユニット １１ ズーム曲線 １２ 第１レンズ群 １４ 第１レンズ支持部材 １５ レンズ支持部 １６ カム板（移動板） １６a 周囲 １６b 切り欠き部 １７ 逃げ穴 １８ 案内穴 １９ 案内穴 ２０ 第２ユニット ２１ ズーム曲線 ２２ 第２レンズ群 ２４ 第２レンズ支持部材 ２５ レンズ支持部 ２６ カム板（移動板） ２６b 切り欠き部 ２７ カム穴（駆動手段、第２駆動手段） ２８ 案内穴 ２９ 案内穴 ３０ 第３ユニット ３１ ズーム曲線 ３２ 第３レンズ群 ３４ 第３レンズ支持部材 ３５ レンズ支持部 ３６ カム板（移動板） ３６b 切り欠き部 ３７ カム穴（駆動手段、第２駆動手段） ３８ 案内穴 ３９ 案内穴 ４０ 第４ユニット ４１ ズーム曲線 ４２ 第４レンズ群 ４４ 第４レンズ支持部材 ４５ レンズ支持部 ４６ カム板（移動板） ４６b 切り欠き部 ４７ カム穴（駆動手段、第２駆動手段） ４８ 案内穴 ４９ 案内穴 ５０ ベースユニット ５２ ローパスフィルタ ５４ 固定板 ５５ ローパスフィルタ支持部 ５６ フォーカス板 ５６ｓ 案内突起 ５６b 切り欠き部 ５７ カム穴（駆動手段、第２駆動手段） ５７x 逃げ穴 ５８ 固定ピン ５８x 案内穴 ５９ 固定ピン ５９x 案内穴 ６０ レバー部材（駆動手段、第２駆動手段） ６１ 一端 ６２ 案内ピン（駆動手段、第２駆動手段） ６４ 押さえバネ ７０ 駆動部材（駆動手段、第１駆動手段、圧電リニア
アクチュエータ） ７２ 固定部 ７４ 積層型圧電素子 ７６ 係合部材 ７７ 固定部 ７８ 係合部 ７８a 突出部 ７８s 間隔の狭い部分 ８０ メインスイッチ ８１ ズームスイッチ ８２ シャッタ釦 ８３ フォーカスレバー ８４ シフト操作ダイヤル（撮像素子接離手段） ８５ かさ歯車（撮像素子接離手段） ８６ ダイヤル軸（撮像素子接離手段） ８７ ビデオ出力端子 ８９ シリアル出力端子 ９０ ＣＣＤ素子（撮像素子） ９１ 支持部（撮像素子接離手段） ９２ ＣＣＤ支持部材（撮像素子接離手段） ９３ スリーブ ９３a 案内溝 ９３ｘ めねじ ９４ シフトねじ棒（撮像素子接離手段） ９５ おねじ ９６ かさ歯車（撮像素子接離手段） １１０,１１０a,１１２,１１２a 範囲

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を結像する同一形式の２つの光
   学系と、該各光学系によって結像された被写体像をそれ
   ぞれ撮像する同一形式の２つの撮像素子とを備えた立体
   視カメラにおいて、 上記各撮像素子を略光軸直角方向かつ互いに異方向に同
   距離接離移動させる撮像素子接離手段を備えたことを特
   徴とする立体視カメラ。
2. 【請求項２】 上記２つの撮像素子が撮像した映像を表
   示する映像表示手段をさらに備えたことを特徴とする、
   請求項１記載の立体視カメラ。