(57)【要約】【課題】フォーカスレンズの調整と輻輳角の調整とを単一のアクチュエータで行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる立体撮像装置を提供する。【解決手段】フォーカスモータ１０２によりリードスクリュー１０４が回転させられると、このリードスクリュー１０４上を移動する移動部材１１２から連結部材１１４−１、１１４−２を介してフォーカスレンズ４４−１、４４−２に光軸方向の移動力が伝達され、フォーカス調整ができ、同時にフォーカスモータ１０２の回転駆動力が減速ギア列１１６を介して回転部材１０６に伝達され、回転部材１０６が回転させられると、回転部材１０６上の２本の軸１０８、１１０、連結部材１１４−１、１１４−２、フォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２を介して２つの撮像ユニット４９−１、４９−２に回転駆動力が伝達され、輻輳角を調整することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフォーカスレンズを含む第１の撮影光学系と、該第１の撮影光学系を介して結像する被写体像を示す第１の画像を出力する第１の撮像素子とを有する第１の撮像ユニットと、
第２のフォーカスレンズを含む第２の撮影光学系と、該第２の撮影光学系を介して結像する被写体像を示す第２の画像を出力する第２の撮像素子とを有する第２の撮像ユニットと、
前記第１及び第２の撮像ユニットを所定の基線長だけ左右方向に離間させるとともに、装置本体内にそれぞれ回動自在に支持するユニット支持機構と、
前記第１及び第２のフォーカスレンズの位置を調整するフォーカス調整機構と、
被写体像が前記第１及び第２の撮像素子にそれぞれ結像するように前記フォーカス調整機構にフォーカス駆動指令を出力するフォーカス制御手段と、
前記第１及び第２の撮像ユニットを回動させて輻輳角を調整する輻輳角調整手段であって、前記第１及び第２の撮影光学系の光軸が撮影距離上の被写体で略交差するように前記第１及び第２の撮像ユニットを回動させる輻輳角調整機構と、を備え、
前記フォーカス調整機構及び輻輳角調整機構は、
前記フォーカス制御手段からのフォーカス駆動指令によりその駆動が制御される単一のアクチュエータと、
前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠にそれぞれ連結され、前記アクチュエータの駆動力を前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠にそれぞれ伝達する連結部材と、
前記連結部材を介して前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠に伝達される駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズを光軸方向にそれぞれ移動させるフォーカスレンズ駆動機構と、
前記連結部材を介して前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸に伝達される駆動力により前記第１及び第２の撮像ユニットをそれぞれ回動させるユニット回動機構と、
を備えたことを特徴とする立体撮像装置。
【請求項２】
前記フォーカス制御手段は、前記第１及び第２の撮像素子のうちの少なくとも一方から得られる出力信号の高周波成分の積算値を算出し、該積算値が最大になるように前記フォーカス駆動指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の立体撮像装置。
【請求項３】
被写体の撮影距離を検出する撮影距離検出手段を備え、
前記フォーカス制御手段は、前記撮影距離検出手段により検出された被写体の撮影距離に基づいて前記フォーカス駆動指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の立体撮像装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の撮影光学系は、屈曲光学系であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体撮像装置。
【請求項５】
前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータの駆動力により回転する回転部材と、
前記回転部材に立設された２本の軸と、を有し、
前記連結部材は、前記２本の軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体撮像装置。
【請求項６】
前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータを装置本体の前後方向に移動自在に支持するアクチュエータ支持機構と、前記アクチュエータの駆動力により該アクチュエータを前後方向に移動させるアクチュエータ移動機構と、前記アクチュエータに対して一体的に立設された軸と、を有し、
前記連結部材は、前記軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体撮像装置。
【請求項７】
前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、
前記連結部材は、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の立体撮像装置。
【請求項８】
前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータの駆動力により回転する回転部材と、
前記回転部材に立設された２本の軸と、を有し、
前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記２本の軸によって案内されるとともに、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、
前記連結部材は、前記２本の軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結するとともに、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴とする請求項４に記載の立体撮像装置。
【請求項９】
前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータを装置本体の前後方向に移動自在に支持するアクチュエータ支持機構と、前記アクチュエータの駆動力により該アクチュエータを前後方向に移動させるアクチュエータ移動機構と、前記アクチュエータに対して一体的に立設された軸と、を有し、
前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、
前記連結部材は、前記軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結するとともに、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴とする請求項４に記載の立体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体撮像装置に係り、特に左眼用及び右眼用画像からなる立体画像を撮像する立体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の立体撮像装置としては、特許文献１〜３に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、左眼用と右眼用の一対の移動レンズを一体的に保持する一体枠を設け、単一の駆動モータからカムを介して前記一体枠に駆動力を伝達し、一対の移動レンズを同時に光軸方向に移動させる記載がある。
【０００４】
特許文献２には、左眼用と右眼用のレンズの光軸のなす輻輳角の調整を、液体プリズムを使用して機械的（光学的）に行う技術や、右目用画像及び左目用画像の切り出し枠を変更することにより、輻輳角を電子的に調整する技術が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、左右の全反射ミラーの反射角度を調節することにより、輻輳角を機械的に調整する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平８−３０４９４３号公報
【特許文献２】特開平８−１４９５１５号公報
【特許文献３】特開２００１−１３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の立体撮像装置は、機械的に輻輳角を補正していない。尚、特許文献１には、特許文献２と同様に画像の切り出し範囲を変更することにより、電子的に輻輳角を調整する記載があるが、この場合には、撮像素子の有効エリアが狭くなり、立体画像の画素数が低下するという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の立体撮像装置は、液体プリズムを使用して輻輳角の調整を光学的に行うため、液体プリズムの位置精度を確保する部品が必要となり、装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
特許文献３に記載の立体撮像装置は、画角を広くする程、左右の全反射ミラーが大型化するという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２の段落［０００３］には、「遠くの被写体にフォーカスを合わせた場合には輻輳角を小さくし、近くの被写体にフォーカスを合わせた場合には輻輳角が大きくなるように２台のカメラの向きを駆動制御するようにしたものが知られている。」という記載があるが、特許文献１〜３には、フォーカスレンズの調整と輻輳角の調整とを、単一のアクチュエータで行う記載はない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フォーカスレンズの調整と輻輳角の調整とを単一のアクチュエータで行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる立体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１に係る立体撮像装置は、第１のフォーカスレンズを含む第１の撮影光学系と、該第１の撮影光学系を介して結像する被写体像を示す第１の画像を出力する第１の撮像素子とを有する第１の撮像ユニットと、第２のフォーカスレンズを含む第２の撮影光学系と、該第２の撮影光学系を介して結像する被写体像を示す第２の画像を出力する第２の撮像素子とを有する第２の撮像ユニットと、前記第１及び第２の撮像ユニットを所定の基線長だけ左右方向に離間させるとともに、装置本体内にそれぞれ回動自在に支持するユニット支持機構と、前記第１及び第２のフォーカスレンズの位置を調整するフォーカス調整機構と、被写体像が前記第１及び第２の撮像素子にそれぞれ結像するように前記フォーカス調整機構にフォーカス駆動指令を出力するフォーカス制御手段と、前記第１及び第２の撮像ユニットを回動させて輻輳角を調整する輻輳角調整手段であって、前記第１及び第２の撮影光学系の光軸が撮影距離上の被写体で略交差するように前記第１及び第２の撮像ユニットを回動させる輻輳角調整機構と、を備え、前記フォーカス調整機構及び輻輳角調整機構は、前記フォーカス制御手段からのフォーカス駆動指令によりその駆動が制御される単一のアクチュエータと、前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠にそれぞれ連結され、前記アクチュエータの駆動力を前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠にそれぞれ伝達する連結部材と、前記連結部材を介して前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠に伝達される駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズを光軸方向にそれぞれ移動させるフォーカスレンズ駆動機構と、前記連結部材を介して前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸に伝達される駆動力により前記第１及び第２の撮像ユニットをそれぞれ回動させるユニット回動機構と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、単一のアクチュエータの駆動力を利用して、被写体に合焦するように第１及び第２のフォーカスレンズを同時にフォーカス駆動すると、そのフォーカス駆動時の前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２の撮像ユニットを回動させることができ、被写体距離に応じた輻輳角になるように輻輳角を調整することができるようにしている。これにより、至近から無限遠の被写体距離にわたって良好な輻輳角をもった第１及び第２の画像（左眼用及び右眼用の画像）を撮像することができ、また、単一のアクチュエータによりフォーカス調整と輻輳角の調整とを同時かつ機械的に行うことができるため、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１３】
請求項２に示すように請求項１に記載の立体撮像装置において、前記フォーカス制御手段は、前記第１及び第２の撮像素子のうちの少なくとも一方から得られる出力信号の高周波成分の積算値を算出し、該積算値が最大になるように前記フォーカス駆動指令を出力することを特徴としている。
【００１４】
請求項３に示すように請求項１に記載の立体撮像装置において、被写体の撮影距離を検出する撮影距離検出手段を備え、前記フォーカス制御手段は、前記撮影距離検出手段により検出された被写体の撮影距離に基づいて前記フォーカス駆動指令を出力することを特徴としている。
【００１５】
請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の立体撮像装置において、前記第１及び第２の撮影光学系は、屈曲光学系であることを特徴としている。
【００１６】
屈曲光学系を採用することにより前記第１及び第２の撮影光学系の小型化を図ることができ、また、屈曲光学系のため輻輳角が調整されても、第１及び第２のフォーカスレンズの位置が変動しないため、前記フォーカスレンズ駆動機構を簡単に構成することができる。
【００１７】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の立体撮像装置において、前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータの駆動力により回転する回転部材と、前記回転部材に立設された２本の軸と、を有し、前記連結部材は、前記２本の軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴としている。
【００１８】
即ち、前記回転部材の回転中心と、回転部材上の２本の軸と、前記連結部材と第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠との連結点と、前記第１及び第２の撮像ユニットの回動中心とから４節リンク機構が２組構成され、前記回転部材の回転により２組の４節リンク機構が同時に駆動され、輻輳角が調整される。
【００１９】
請求項６に示すように請求項１から４のいずれかに記載の立体撮像装置において、前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータを装置本体の前後方向に移動自在に支持するアクチュエータ支持機構と、前記アクチュエータの駆動力により該アクチュエータを前後方向に移動させるアクチュエータ移動機構と、前記アクチュエータに対して一体的に立設された軸と、を有し、前記連結部材は、前記軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結することを特徴としている。
【００２０】
即ち、前記アクチュエータを前後方向に移動（スライド）と、前記アクチュエータに立設された軸と、前記連結部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸との連結点と、前記第１及び第２の撮像ユニットの回動中心とからスライダ・クランク機構が２組構成され、前記アクチュエータのスライド移動により２組のスライダ・クランク機構が同時に駆動され、輻輳角が調整される。
【００２１】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の立体撮像装置において、前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、前記連結部材は、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴としている。
【００２２】
即ち、前記アクチュエータの駆動力により前記移動部材が前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動させられると、この移動部材と連結された前記連結部材を介して前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠に駆動力が伝達され、前記第１及び第２のフォーカスレンズが同時にフォーカス駆動される。
【００２３】
請求項８に示すように請求項４に記載の立体撮像装置において、前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータの駆動力により回転する回転部材と、前記回転部材に立設された２本の軸と、を有し、前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記２本の軸によって案内されるとともに、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、前記連結部材は、前記２本の軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結するとともに、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴としている。
【００２４】
請求項９に示すように請求項４に記載の立体撮像装置において、前記ユニット回動機構は、前記アクチュエータを装置本体の前後方向に移動自在に支持するアクチュエータ支持機構と、前記アクチュエータの駆動力により該アクチュエータを前後方向に移動させるアクチュエータ移動機構と、前記アクチュエータに対して一体的に立設された軸と、を有し、前記フォーカスレンズ駆動機構は、前記アクチュエータの駆動力により前記第１及び第２のフォーカスレンズの移動方向と同方向に移動する移動部材を有し、前記連結部材は、前記軸と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠又はフォーカスレンズガイド軸とをそれぞれ連結するとともに、前記移動部材と前記第１及び第２のフォーカスレンズのレンズ枠とをそれぞれ連結することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、単一のアクチュエータの駆動力を利用して、被写体に合焦するように第１及び第２のフォーカスレンズを同時にフォーカス駆動すると、そのフォーカス駆動時の前記アクチュエータの駆動力により第１及び第２の撮像ユニットを回動させることができ、これにより被写体距離に応じた輻輳角になるように輻輳角を調整することができる。また、単一のアクチュエータによりフォーカス調整と輻輳角の調整とを同時かつ機械的に行うことができるため、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って本発明に係る立体撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００２７】
［立体撮像装置の全体構成］
図１は本発明に係る立体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２８】
同図に示すように立体撮像装置１は、複数（左眼用及び右眼用）の撮像部１０−１、１０−２を備えており、同一の被写体を複数視点から撮影した視差画像を取得し、所定の形式の記録用画像データとして記録する装置である。
【００２９】
メインＣＰＵ１２（以下、ＣＰＵ１２と記載する）は、操作部１４からの入力に基づき所定の制御プログラムに従って立体撮像装置１全体の動作を統括制御する制御手段として機能する。電源制御部１６は、バッテリ１８からの電力を制御して、立体撮像装置１の各部に動作電力を供給する。
【００３０】
ＣＰＵ１２には、バス２０を介してＲＯＭ２２、フラッシュＲＯＭ２４、ＳＤＲＡＭ２６及びＶＲＡＭ２８が接続されている。ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ１２が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納される。フラッシュＲＯＭ２４には、ユーザ設定情報等の立体撮像装置１の動作に関する各種設定情報等が格納される。
【００３１】
ＳＤＲＡＭ２６は、ＣＰＵ１２の演算作業用領域及び画像データの一時記憶領域（ワークメモリ）を含んでいる。ＶＲＡＭ２８は、表示用の画像データ専用の一時記憶領域を含んでいる。
【００３２】
モニタ３０は、例えば、カラー液晶パネルを備えた表示装置により構成され、撮影済み画像を表示するための画像表示部として使用されるとともに、各種設定時にＧＵＩとして使用される。また、モニタ３０は、撮影モード時に画角を確認するための電子ファインダとして利用される。モニタ３０の表面には、かまぼこ状のレンズ群を有したいわゆるレンチキュラレンズが配置されており、３次元画像（３Ｄ画像）の表示時にはユーザは立体視が可能となる。表示制御部３２は、撮像素子４８又はメモリカード７０から読み出された画像データを表示用の画像信号（例えば、ＮＴＳＣ信号、ＰＡＬ信号又はＳＣＡＭ信号）に変換してモニタ３０に出力するとともに、所定の文字、図形情報（例えば、オンスクリーン表示用のデータ）をモニタ３０に出力する。また、表示制御部３２は、所定のインターフェイス（例えば、ＵＳＢ、IEEE1394、ＬＡＮ）を介して接続された外部表示装置に画像を出力可能となっている。
【００３３】
操作部１４は、シャッタボタン、電源／モードスイッチ、モードダイヤル、十字ボタン、ズームボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン、ＤＩＳＰボタン及びＢＡＣＫボタン等の操作入力手段を含んでいる。電源／モードスイッチは、立体撮像装置１の電源のオン／オフの切り替え、及び立体撮像装置１の動作モード（再生モード及び撮影モード）の切り替え手段として機能する。モードダイヤルは、立体撮像装置１の撮影モードを切り替えるための操作手段であり、モードダイヤルの設定位置に応じて、２次元の静止画を撮影する２Ｄ静止画撮影モード、２次元の動画を撮影する２Ｄ動画撮影モード、３次元の静止画を撮影する３Ｄ静止画撮影モード及び３次元の動画を撮影する３Ｄ動画撮影モードの間で撮影モードが切り替えられる。
【００３４】
シャッタボタンは、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる２段ストローク式のスイッチで構成されている。静止画撮影モード時には、シャッタボタンが半押しされると、撮影準備処理（即ち、ＡＥ（Automatic Exposure：自動露出）、ＡＦ（Auto Focus：自動焦点合わせ）、ＡＷＢ（Automatic White Balance：自動ホワイトバランス））が行われ、シャッタボタンが全押しされると、画像の撮影・記録処理が行われる。また、動画撮影モード時には、シャッタボタンが全押しされると、動画の撮影が開始され、再度全押しされると、撮影が終了する。設定により、シャッタボタンが全押しされている間、動画の撮影が行われ、全押しが解除されると、撮影を終了するようにすることもできる。
【００３５】
十字ボタンは、上下左右４方向に押圧操作可能に設けられており、各方向のボタンには、立体撮像装置１の動作モード等に応じた機能が割り当てられる。例えば、撮影モード時には、左ボタンにマクロ機能のオン／オフを切り替える機能が割り当てられ、右ボタンにフラッシュモードを切り替える機能が割り当てられる。また、撮影モード時には、上ボタンにモニタ３０の明るさを替える機能が割り当てられ、下ボタンにセルフタイマのオン／オフを切り替える機能が割り当てられる。再生モード時には、左ボタンにコマ送りの機能が割り当てられ、右ボタンにコマ戻しの機能が割り当てられる。また、再生モード時には、上ボタンにモニタ３０の明るさを替える機能が割り当てられ、下ボタンに再生中の画像を削除する機能が割り当てられる。また、各種設定時には、モニタ３０に表示されたカーソルを各ボタンの方向に移動させる機能が割り当てられる。
【００３６】
ズームボタンは、撮像部１０−１、１０−２のズーミング操作を行うための操作手段であり、望遠側へのズームを指示するズームテレボタンと、広角側へのズームを指示するズームワイドボタンとを備えている。
【００３７】
ＭＥＮＵ／ＯＫボタンは、メニュー画面の呼び出し（ＭＥＮＵ機能）に用いられるとともに、選択内容の確定、処理の実行指示等（ＯＫ機能）に用いられ、立体撮像装置１の設定状態に応じて割り当てられる機能が切り替えられる。メニュー画面では、ＭＥＮＵ／ＯＫボタンは、例えば、露出値、色合い、撮影感度、記録画素数等の画質調整やセルフタイマの設定、測光方式の切り替え、デジタルズームを使用するか否か等、立体撮像装置１が持つすべての調整項目の設定が行われる。立体撮像装置１は、このメニュー画面で設定された条件に応じて動作する。
【００３８】
ＤＩＳＰボタンは、モニタ３０の表示内容の切り替え指示等の入力に用いられ、ＢＡＣＫボタンは入力操作のキャンセル等の指示の入力に用いられる。
【００３９】
フラッシュ発光部３６は、例えば、放電管（キセノン管）により構成され、暗い被写体を撮影する場合や逆光時等に必要に応じて発光される。フラッシュ制御部３８は、フラッシュ発光部（放電管）３６を発光させるための電流を供給するためのメインコンデンサを含んでおり、ＣＰＵ１２からのフラッシュ発光指令に従ってメインコンデンサの充電制御、フラッシュ発光部３６の放電（発光）のタイミング及び放電時間の制御等を行う。
【００４０】
次に、立体撮像装置１の撮影機能について説明する。撮像部１０は、撮影レンズ４０（ズームレンズ４２、フォーカスレンズ４４及び絞り４６）、ズームレンズ制御部（Ｚレンズ制御部）４２Ｃ、絞り制御部４６Ｃ、撮像素子４８、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５０、アナログ信号処理部５２、Ａ／Ｄ変換器５４、画像入力コントローラ５６及びデジタル信号処理部５８を備えている。尚、図１では、各撮像部１０−１、１０−２内の各部にそれぞれ符号１、２を付して区別しているが、各部の機能は略同様であるため、以下の説明では、符号１、２を省略して説明する。
【００４１】
ズームレンズ４２は、図示しないズームアクチュエータに駆動されて光軸に沿って前後に移動する。ＣＰＵ１２は、ズームレンズ制御部４２Ｃを介してズームアクチュエータの駆動を制御することにより、ズームレンズ４２の位置を制御してズーミングを行う。
【００４２】
フォーカスレンズ４４は、フォーカス／輻輳角調整機構１００により駆動されて光軸に沿って移動する。ＣＰＵ１２は、後述するフォーカス駆動指令をフォーカス／輻輳角調整機構１００に出力することにより、フォーカスレンズ４４の位置を制御してフォーカシングを行うとともに、撮影レンズ４０−１と撮影レンズ４０−２との各光軸のなす角（輻輳角）を調整する。尚、フォーカス／輻輳角調整機構１００の詳細については、後述する。
【００４３】
絞り４６は、例えば、アイリス絞りで構成されており、図示しない絞りアクチュエータに駆動されて動作する。ＣＰＵ１２は、絞り制御部４６Ｃを介して絞りアクチュエータの駆動を制御することにより、絞り４６の開口量（絞り値）を制御し、撮像素子４８への入射光量を制御する。
【００４４】
ＣＰＵ１２は、各撮像部の撮影レンズ４０−１、４０−２を同期させて駆動する。即ち、撮影レンズ４０−１、４０−２は、常に同じ焦点距離（ズーム倍率）に設定され、常に同じ被写体にピントが合うように焦点調節が行われる。また、常に同じ入射光量（絞り値）となるように絞りが調整される。
【００４５】
撮像素子４８は、例えば、カラーＣＣＤ固体撮像素子により構成されている。撮像素子（ＣＣＤ）４８の受光面には、多数のフォトダイオードが２次元的に配列されており、各フォトダイオードには所定の配列でカラーフィルタが配置されている。撮影レンズ４０によってＣＣＤの受光面上に結像された被写体の光学像は、このフォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、ＣＰＵ１２の指令に従ってＴＧ５０から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として撮像素子４８から順次読み出される。撮像素子４８は、電子シャッタ機能を備えており、フォトダイオードへの電荷蓄積時間を制御することにより、露光時間（シャッタ速度）が制御される。
【００４６】
尚、本実施形態では、撮像素子４８としてＣＣＤを用いているが、ＣＭＯＳセンサ等の他の構成の撮像素子を用いることもできる。
【００４７】
アナログ信号処理部５２は、撮像素子４８から出力された画像信号に含まれるリセットノイズ（低周波）を除去するための相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）、画像信号を増幅して一定レベルの大きさにコントロールするためのＡＧＳ回路を含み、撮像素子４８から出力される画像信号を相関２重サンプリング処理するとともに増幅する。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器５４は、アナログ信号処理部５２から出力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。
【００４９】
画像入力コントローラ５６は、Ａ／Ｄ変換器５４から出力された画像信号を取り込んで、ＳＤＲＡＭ２６に格納する。
【００５０】
デジタル信号処理部５８は、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して色信号を同時式に変換する処理回路）、ホワイトバランス調整回路、階調変換処理回路（例えば、ガンマ補正回路）、輪郭補正回路、輝度・色差信号生成回路等を含む画像処理手段として機能し、ＳＤＲＡＭ２６に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号に対して所定の信号処理を行う。即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号は、デジタル信号処理部５８において輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ信号）からなるＹＵＶ信号に変換されるとともに、階調変換処理（例えば、ガンマ補正）等の所定の処理が施される。デジタル信号処理部５８により処理された画像データはＶＲＡＭ２８に格納される。
【００５１】
撮影画像をモニタ３０に出力する場合、ＶＲＡＭ２８から画像データが読み出され、バス２０を介して表示制御部３２に送られる。表示制御部３２は、入力された画像データを表示用の所定方式のビデオ信号に変換してモニタ３０に出力する。
【００５２】
ＡＦ検出部６０は、画像入力コントローラ５６−１、５６−２のいずれか１つから取り込まれたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号を取り込み、ＡＦ制御に必要な焦点評価値を算出する。ＡＦ検出部６０は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面に設定された所定のフォーカスエリア内の信号を切り出すフォーカスエリア抽出部、及びフォーカスエリア内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたフォーカスエリア内の絶対値データを焦点評価値としてＣＰＵ１２に出力する。
【００５３】
ＣＰＵ１２は、ＡＦ制御時にはＡＦ検出部６０から出力される焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置にフォーカスレンズ４４を移動させることにより、被写体（主要被写体）への焦点合わせを行う。即ち、ＣＰＵ１２は、ＡＦ制御時には、まず、フォーカスレンズ４４を至近から無限遠まで移動させ、その移動過程でＡＦ検出部６０から焦点評価値を逐次取得し、その焦点評価値が極大となる位置を検出する。そして、検出された焦点評価値が極大の位置を合焦位置と判定し、その位置にフォーカスレンズ４４を移動させる。これにより、フォーカスエリアに位置する被写体（主要被写体）にピントが合わせられる。
【００５４】
尚、上記ＡＦ検出部６０の代わりに、被写体との撮影距離（被写体距離）を検出する、公知の三角測距法等を使用した被写体距離検出部３４を設け、ＣＰＵ１２は、この被写体距離検出部３４により検出された被写体距離を示す情報に基づいて、被写体（主要被写体）に焦点合うためのフォーカス駆動指令を出力するようにしてもよい。
【００５５】
ＡＥ／ＡＷＢ検出部６２は、画像入力コントローラ５６−１、５６−２のいずれか１つから取り込まれたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号を取り込み、ＡＥ制御及びＡＷＢ制御に必要な積算値を算出する。即ち、ＡＥ／ＡＷＢ検出部６２は、１画面を複数のエリア（例えば、８×８＝６４エリア）に分割し、分割されたエリアごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値を算出する。
【００５６】
ＣＰＵ１２は、ＡＥ制御時にはＡＥ／ＡＷＢ検出部６２において算出されたエリアごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値を取得し、被写体の明るさ（測光値）を求めて、適正な露光量を得るための露出設定を行う。即ち、撮影感度、絞り値、シャッタ速度、フラッシュ発光の要否を設定する。
【００５７】
また、ＣＰＵ１２は、ＡＷＢ制御時にＡＥ／ＡＷＢ検出部６２により算出されたエリアごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値をデジタル信号処理部５８に入力する。デジタル信号処理部５８は、ＡＥ／ＡＷＢ検出部６２により算出された積算値に基づいてホワイトバランス調整用のゲイン値を算出する。また、デジタル信号処理部５８は、ＡＥ／ＡＷＢ検出部６２により算出された積算値に基づいて光源種を検出する。
【００５８】
圧縮・伸張処理部６４は、ＣＰＵ１２からの指令に従い、入力された画像データに圧縮処理を施し、所定形式の圧縮画像データを生成する。例えば、静止画に対してはＪＰＥＧ規格に準拠した圧縮処理が施され、動画に対してはＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４規格に準拠した圧縮処理が施される。また、圧縮・伸張処理部６４は、ＣＰＵ１２からの指令に従い、入力された圧縮画像データに伸張処理を施し、非圧縮の画像データを生成する。
【００５９】
画像ファイル生成部６６は、上記圧縮・伸張処理部６４により生成されたＪＰＥＧ形式の静止画データを複数格納した画像ファイルを生成する。
【００６０】
メディア制御部６８は、ＣＰＵ１２からの指令に従い、メモリカード７０に対するデータの読み／書きを制御する。
【００６１】
外部接続インターフェイス部（外部接続Ｉ／Ｆ）７２は、外部の画像処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末及び画像ストレージ装置）との間でデータの送受信を行うための装置である。外部の画像処理装置との間の通信の方式は、例えば、ＵＳＢ、IEEE1394、ＬＡＮ、赤外線通信（IrDA）等である。
【００６２】
次に、撮影レンズ４０−１、４０−２におけるフォーカスレンズ４４−１、４４−２のフォーカス調整、及び２つの撮影レンズ４０−１、４０−２における輻輳角の調整について説明する。
【００６３】
図２に示すように、遠くの物体を見る場合の輻輳角は小さく、近くの物体を見る場合の輻輳角は小さくなる。
【００６４】
近距離の被写体を輻輳角が小さい状態で撮影を行うと、左右の画像内の被写体のずれが大きく、鮮明な立体視が困難になり、あるいは見ている人の目が疲労するなどの問題が発生する。
【００６５】
そこで、本発明では、被写体距離に応じて輻輳角を調整し、近距離の被写体を撮影する場合には輻輳角を大きくし、遠距離の被写体を撮影する場合には輻輳角を小さくするように調整する。この輻輳角の調整方法としては、撮影レンズ４０−１、４０−２の光軸が、撮影距離上の被写体（主要被写体）で略交差するように調整する。
【００６６】
また、本発明は、後述するようにフォーカスレンズ４４−１、４４−２のフォーカス調整に、輻輳角の調整を機械的に連動させるようにしている。
【００６７】
［第１の実施の形態］
次に、本発明に係るフォーカス／輻輳角調整機構の第１の実施の形態について説明する。
【００６８】
図３は左右の２つの撮像ユニット４９−１、４９−２とフォーカス／輻輳角調整機構１００とを示す斜視図であり、図４は図３に示した撮像ユニット４９−１、４９−２の内部を透視した斜視図である。
【００６９】
これらの図面において、撮像ユニット４９−１は、前述した撮影レンズ４０−１と撮像素子４８−１とが一体化されたユニットであり、レンズユニット回転軸５１−１により装置本体に回動自在に軸支され、同様に撮像ユニット４９−２は、撮影レンズ４０−２と撮像素子４８−２とが一体化されたユニットであり、レンズユニット回転軸５１−２により装置本体に回動自在に軸支されている。
【００７０】
また、撮影レンズ４０−１、４０−２は、図４に示すようにプリズム５３−１、５３−２により光軸Ｌが屈曲している屈曲光学系を有するものであり、前記レンズユニット回転軸５１−１、５２−２は、それぞれ各屈曲光学系の光軸と同軸上に配置されるとともに、所定の基線長だけ光軸Ｌが離間するように配置されている。尚、図３上で、５９−１、５９−２は、カバーガラス又は前玉レンズである。
【００７１】
撮影レンズ４０−１、４０−２内のフォーカスレンズ４４−１、４４−２は、それぞれそのレンズ枠５５−１、５５−２が挿通されているフォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２と、図示しない回り止め部材とによって光軸方向に移動自在に配設されている。
【００７２】
一方、フォーカス／輻輳角調整機構１００は、前記２つの撮像ユニット４９−１、４９−２の中間位置に配設されており、フォーカス駆動アクチュエータ（フォーカスモータ）１０２と、リードスクリュー１０４と、回転部材１０６と、２本の軸１０８、１１０と、移動部材１１２と、２つの連結部材１１４−１、１１４−２と、減速ギア列１１６とから構成されている。
【００７３】
２本の軸１０８、１１０は、回転部材１０６上にリードスクリュー１０４を中心に点対称の位置に立設され、リードスクリュー１０４に螺合する移動部材１１２のガイド軸として機能するとともに、連結部材１１４−１、１１４−２をそれぞれ回動自在に支持する支軸として機能する。
【００７４】
移動部材１１２と連結部材１１４−１、１１４−２とは連結されており、また、連結部材１１４−１、１１４−２の他端は、それぞれフォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２に回動自在に軸支されるとともに、レンズ枠５５−１、５５−２と連結されている。
【００７５】
従って、移動部材１１２がリードスクリュー１０４上を移動すると、連結部材１１４−１、１１４−２は、移動部材１１２の移動に伴って移動し、この連結部材１１４−１、１１４−２の移動に伴ってレンズ枠５５−１、５５−２に保持されているフォーカスレンズ４４−１、４４−２が光軸方向（リードスクリュー１０４の軸方向）と同方向に移動する。
【００７６】
一方、フォーカスモータ１０２の出力軸（リードスクリュー１０４と対向する側の出力軸）上には、図示しないギアが設けられており、このギアからフォーカスモータ１０２の回転駆動力が減速ギア列１０８を介して回転部材１０６の外周のギアに伝達されるようになっている。
【００７７】
従って、フォーカスモータ１０２が回転駆動されると、その出力軸から減速ギア列１１６を介して回転部材１０６に回転駆動力が伝達され、回転部材１０６が回転する。この回転部材１０６の回転により、その回転部材１０６上の２本の軸１０８、１１０、連結部材１１４−１、１１４−２、及びフォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２を介して撮像ユニット４９−１、４９−２に回転駆動力が伝達され、撮像ユニット４９−１、４９−２は、それぞれレンズユニット回転軸５１−１、５１−２を中心して回動する。
【００７８】
図５は上記回転部材１０６の回転に伴って撮像ユニット４９−１、４９−２が互いに逆方向に回動する様子を示す模式図である。
【００７９】
同図に示すように、回転部材１０６の回転中心と、回転部材１０６上の軸１０８、１１０と、フォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２と、撮像ユニット４９−１、４９−２のレンズユニット回転軸５１−１、５１−２と、これらを連結するリンク（リンクと見なせるものを含む）とにより、２組の４節リンク機構が構成されている。
【００８０】
図５（Ａ）に示す状態から回転部材１０６が時計回り方向に回動すると、レンズユニット回転軸５１−１によって回動自在に支持されている撮像ユニット４９−１は、同図（Ｂ）に示すように反時計回り方向に回動し、レンズユニット回転軸５１−２によって回動自在に支持されている撮像ユニット４９−２は、時計回り方向に回動し、これにより輻輳角が調整できるようになっている。
【００８１】
上記のように１つのフォーカスモータ１０２によりフォーカス駆動用のリードスクリュー１０４が回転させられると、このリードスクリュー１０４上を移動する移動部材１１２から連結部材１１４−１、１１４−２、レンズ枠５５−１、５５−２を介してフォーカスレンズ４４−１、４４−２に光軸方向の移動力が伝達され、フォーカスレンズ４４−１、４４−２を移動させること（フォーカス調整）ができ、同時にフォーカスモータ１０２の回転駆動力が減速ギア列１１６を介して回転部材１０６に伝達され、回転部材１０６が回転させられると、回転部材１０６上の２本の軸１０８、１１０、連結部材１１４−１、１１４−２、フォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２を介して撮像ユニット４９−１、４９−２に回転駆動力が伝達され、撮像ユニット４９−１、４９−２を互いに反対方向に回動させること（輻輳角調整）ができる。
【００８２】
尚、リードスクリュー１０４によるフォーカスレンズ４４−１、４４−２の移動量や、減速ギア列１１６での減速比、４節リンク機構による減速比等を調整することにより、目的の被写体に焦点が合うようにフォーカス駆動したときに、その被写体上で２つの撮像ユニット４９−１、４９−２の光軸が略交差するように輻輳角を調整することができる。
【００８３】
また、第１の実施の形態では、連結部材１１４−１、１１４−２の他端は、それぞれフォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２に回動自在に軸支されるようにしたが、これに限らず、レンズ枠５５−１、５５−２に回動自在に軸支されるように構成してもよい。
【００８４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係るフォーカス／輻輳角調整機構の第２の実施の形態について説明する。
【００８５】
図６は左右の２つの撮像ユニット４９−１、４９−２とフォーカス／輻輳角調整機構１００’とを示す斜視図であり、図７は図６に示した撮像ユニット４９−１、４９−２の内部を透視した斜視図である。尚、図３及び図４に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８６】
図３及び図４に示した第１の実施の形態では、回転部材１０６の回転により撮像ユニット４９−１、４９−２間の輻輳角を調整するようにしたが、図６及び図７に示す第２の実施の形態では、フォーカスモータ１０２が前後方向に移動することにより撮像ユニット４９−１、４９−２間の輻輳角を調整する点で相違する。
【００８７】
即ち、図７に示すようにフォーカスモータ１０２は、２本のガイド軸１５０、１５２を含むモータ支持機構により、装置本体の前後方向に移動自在に支持されており、このフォーカスモータ１０２上には、２本の軸１０８、１１０が一体的に立設されている。
【００８８】
また、フォーカスモータ１０２の下側の出力軸（リードスクリュー１０４と対向する側の出力軸）には、ピニオンギア１５４が取り付けられるとともに、このピニオンギア１５４と噛合するラックギア１５６が配設されており、ピニオンギア１５４とラックギア１５６とによりラック・アンド・ピニオンが構成されている。
【００８９】
フォーカスモータ１０２が回転すると、フォーカスモータ１０２の回転駆動力は、上記ラック・アンド・ピニオンにより直動運動に変換され、フォーカスモータ１０２をモータ支持機構のガイド軸１５０、１５２に沿って前後方向に移動させる。
【００９０】
このフォーカスモータ１０２の前後方向の移動により、撮像ユニット４９−１、４９−２を互いに反対方向に回動させること（輻輳角調整）ができるようにしている。
【００９１】
尚、リードスクリュー１０４によるフォーカスレンズ４４−１、４４−２の駆動は、第１の実施の形態と同様にして行われる。
【００９２】
図８は上記フォーカスモータ１０２の前後方向の移動に伴って撮像ユニット４９−１、４９−２が互いに逆方向に回動する様子を示す模式図である。
【００９３】
同図に示すように、フォーカスモータ１０２の前後方向に移動（図８上の上下方向の移動）に伴って同方向に移動（スライド）する２つの軸１０８、１１０と、フォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２と、撮像ユニット４９−１、４９−２のレンズユニット回転軸５１−１、５１−２と、これらを連結するリンク（リンクと見なせるものを含む）とにより、２組のスライダ・クランク機構が構成されている。
【００９４】
図５（Ａ）に示す状態からフォーカスモータ１０２（２つの軸１０８、１１０）が、図８上で上方向にスライド移動すると、レンズユニット回転軸５１−１によって回動自在に支持されている撮像ユニット４９−１は、同図（Ｂ）に示すように反時計回り方向に回動し、レンズユニット回転軸５１−２によって回動自在に支持されている撮像ユニット４９−２は、時計回り方向に回動し、これにより輻輳角が調整できるようになっている。
【００９５】
上記のように１つのフォーカスモータ１０２によりフォーカス駆動用のリードスクリュー１０４が回転させられると、このリードスクリュー１０４上を移動する移動部材１１２から連結部材１１４−１、１１４−２、レンズ枠５５−１、５５−２を介してフォーカスレンズ４４−１、４４−２に光軸方向の移動力が伝達され、フォーカスレンズ４４−１、４４−２を移動させること（フォーカス調整）ができ、同時にフォーカスモータ１０２の回転駆動力がラック・アンド・ピニオンを介して直動運動に変換され、フォーカスモータ１０２が前後方向にスライド移動すると、フォーカスモータ１０２上の２本の軸１０８、１１０、連結部材１１４−１、１１４−２、フォーカスレンズガイド軸５７−１、５７−２を介して撮像ユニット４９−１、４９−２に回転駆動力が伝達され、撮像ユニット４９−１、４９−２を互いに反対方向に回動させること（輻輳角調整）ができる。
【００９６】
尚、リードスクリュー１０４によるフォーカスレンズ４４−１、４４−２の移動量や、ラック・アンド・ピニオンによるフォーカスモータ１０２の前後方向の移動量、スライダ・クランク機構による減速比等を調整することにより、目的の被写体に焦点が合うようにフォーカス駆動したときに、その被写体上で２つの撮像ユニット４９−１、４９−２の光軸が略交差するように輻輳角を調整することができる。
【００９７】
［その他］
本発明に係るフォーカス／輻輳角調整機構は、上記第１及び第２の実施の形態に限らず、種々のものが考えられ、要は１つのフォーカス駆動用アクチュエータからのフォーカス調整時の駆動により、同時に機械的に複数の撮像ユニットを回動させ、輻輳角を調整する機構であれば、いかなるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は本発明に係る立体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は被写体距離と輻輳角との関係を説明するために用いた図である。
【図３】図３は本発明に係るフォーカス／輻輳角調整機構の第１の実施の形態を説明するために用いた左右の２つの撮像ユニットとフォーカス／輻輳角調整機構とを示す斜視図である。
【図４】図４は図３に示した撮像ユニットの内部を透視した斜視図である。
【図５】図５は第１の実施の形態における輻輳角調整を説明するために用いた図である。
【図６】図６は本発明に係るフォーカス／輻輳角調整機構の第２の実施の形態を説明するために用いた左右の２つの撮像ユニットとフォーカス／輻輳角調整機構とを示す斜視図である。
【図７】図７は図６に示した撮像ユニットの内部を透視した斜視図である。
【図８】図８は第２の実施の形態における輻輳角調整を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…立体撮像装置、１２…メインＣＰＵ、３４…被写体距離検出部、４０−１、４０−２…撮影レンズ、４４−１、４４−２…フォーカスレンズ、４８−１、４８−２…撮像素子、４９−１、４９−２…撮像ユニット、５１−１、５１−２…レンズユニット回転軸、５５−１、５５−２…レンズ枠、５７−１、５７−２…フォーカスレンズガイド軸、６０…ＡＦ検出部、１００、１００’…フォーカス／輻輳角調整機構、１０２…フォーカスモータ、１０４…リードスクリュー、１０６…回転部材、１０８、１１０…軸、１１２…移動部材、１１４−１、１１４−２…連結部材、１１６…減速ギア列、１５０、１５２…ガイド軸、１５４…ピニオンギア、１５６…ラックギア
【図１】
2010210691.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010210691.tif 000005
【図４】
2010210691.tif 000006
【図５】
2010210691.tif 000007
【図６】
2010210691.tif 000008
【図７】
2010210691.tif 000009
【図８】
2010210691.tif 000010