(57)【要約】【課題】視点が異なる複数の被写体像を取得するには、画像検出器、鏡、および撮像対象の間の幾何学的な制約を満たす必要があり、簡易な構成で実現できなかった。【解決手段】本発明の第１の態様における撮像装置は、撮像素子と、被写体光束を撮像素子に導く撮影レンズと、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部とを備える。第２の態様におけるアクセサリユニットは、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部と、撮影レンズに装着する装着部とを備える。第３の態様におけるレンズユニットは、被写体光束を透過する撮影レンズと、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部とを備える。【選択図】図１
2014178653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
被写体光束を前記撮像素子に導く撮影レンズと、
前記撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、前記被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記反射部は、前記周辺画角のうち互いに向かい合う領域にそれぞれ配置される第１反射部と第２反射部とを有する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記反射部は、前記第１反射部と前記第２反射部との組を複数有する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１反射部と前記第２反射部は、前記撮影レンズの光軸を含む断面において、前記全画角のそれぞれ１／３に相当する領域に配置される請求項２または３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１反射部と前記第２反射部は、互いに平行、または、前記被写体光束の入射側に対して開いている請求項２から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１反射部と前記第２反射部の開き角を調整する調整部を備える請求項２から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記調整部は、前記撮影レンズの焦点距離に基づいて前記開き角を調整する請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１反射部と前記第２反射部に挟まれる領域に被写体を照射する照射部を備える請求項２から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記反射部は、前記撮影レンズの光軸方向に多段により展開される請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記反射部は、前記全画角に対応する領域から退避する退避機構を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子から出力される画像データにおいて、前記反射部に反射して取得された被写体像と、前記反射部に反射されることなく取得された前記被写体像とをそれぞれ分割する画像処理を実行する画像処理部を備える請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画像処理部は、前記被写体像を用いて三次元計測を実行する請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記画像処理部は、前記被写体像を用いて互いに視差を有する３Ｄ画像を生成する請求項１１または１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と、
前記撮影レンズに装着する装着部と
を備えるアクセサリユニット。
【請求項１５】
被写体光束を透過する撮影レンズと、
前記撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と
を備えるレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、アクセサリユニット、およびレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像検出器と鏡を備え、被写体光束の一部を鏡で反射することにより画像検出器の結像面に結像させ、コンピュータによる調整処理を必要とせずに、互いに視点が異なる複数の被写体像を取得する装置が知られている（特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特表２００３−５１８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
視点が異なる複数の被写体像を取得するには、画像検出器、鏡、および撮像対象の間の幾何学的な制約を満たす必要があり、簡易な構成で実現できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における撮像装置は、撮像素子と、被写体光束を撮像素子に導く撮影レンズと、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部とを備える。
【０００５】
本発明の第２の態様におけるアクセサリユニットは、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部と、撮影レンズに装着する装着部とを備える。
【０００６】
本発明の第３の態様におけるレンズユニットは、被写体光束を透過する撮影レンズと、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部とを備える。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る撮像装置としてのカメラ１００の模式的な分解斜視図である。
【図２】反射ユニット６０を説明する図である。
【図３】カメラ１００のシステム構成図である。
【図４】反射部６２と被写体光束の関係を説明する図である。
【図５】画像処理の一例を説明する図である。
【図６】カメラ１００のバリエーションを説明する図である。
【図７】アクセサリユニット９０とカメラユニット１０の取り付けを説明する図である。
【図８】反射部６２と被写体光束の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、実施形態１に係る撮像装置としてのカメラ１００の模式的な分解斜視図である。カメラ１００は、カメラユニット１０と、レンズユニット２０と、反射ユニット６０とを含む。カメラ１００は、レンズ固定型のカメラである。レンズユニット２０は、カメラユニット１０と一体的に構成されている。なお、以後の説明においては、図示するように、レンズユニット２０へ向かう光軸１１に平行な方向をＺ軸プラス方向と定め、Ｚ軸と直交する平面においてカメラユニット１０の長手方向を紙面左に向かう方向をＸ軸プラス方向、短手方向を紙面上に向かう方向をＹ軸プラス方向と定める。
【００１１】
反射ユニット６０もカメラユニット１０と一体的に構成されている。反射ユニット６０は、全体として四角筒形状を成す。より詳細には、反射ユニット６０は、四角筒形状の反射部６２が入れ子状に複数連なって構成されている。すなわち、反射部６２が多段により展開されている。反射ユニット６０は、Ｚ軸方向に伸縮自在に構成されている。反射ユニット６０は、レンズユニット２０に被さるように配置される。換言すると、レンズユニット２０は、反射ユニット６０内に配置される。
【００１２】
反射部６２は、Ｘ軸方向に互いに向かい合う領域に第１反射部６３と第２反射部６４の組を有する。さらに、Ｙ軸方向に互いに向かい合う領域に第１反射部６３と第２反射部６４の組を有する。すなわち、反射部６２は、第１反射部６３と第２反射部６４の組を二つ備える。第１反射部６３と第２反射部６４はそれぞれ、入れ子状に連なった一面の全体を指す。反射部６２は、被写体光束の一部を反射させてレンズユニット２０へ導く。反射部６２として鏡を用いることができる。なお、反射部６２は、鏡に限らず、被写体光束の一部を反射させることができる部材であればよい。
【００１３】
レンズユニット２０および反射ユニット６０が取り付けられているカメラユニット１０の筐体面１２において、レンズユニット２０と反射部６２との間の領域には、被写体を照射する照射部３０が配置されている。本実施形態においては、照射部３０は、四つ配置されている。カメラ１００は、反射ユニット６０を利用して被写体を撮影する場合に、照射部３０により被写体を照射する。これにより、撮影時の光量の不足を抑制することができる。
【００１４】
カメラ１００は、レンズユニット２０のズームレンズの焦点距離に応じて反射ユニット６０の位置を適宜調整する。すなわち、ズームレンズの位置に連動して反射ユニット６０の位置も変化する。
【００１５】
図２は、反射ユニット６０を説明する図である。より詳細には、図１のカメラ１００において光軸を通るＸＺ平面の模式断面図である。レンズユニット２０は、ズームレンズ２１、フォーカスレンズを含んで構成される。図２においては、図面を簡略化する目的でズームレンズ２１のみを示す。
【００１６】
図２（ａ）は、反射ユニット６０が伸びている状態を示す。反射ユニット６０が使用される場合には、反射部６２が連なって繰り出されることにより、反射部６２の被写体側の先端は、ズームレンズ２１よりも被写体側に位置する。詳しくは後述するが、反射ユニット６０を利用して被写体を撮影することにより、一度の撮影で互いに視点が異なる複数の画像を得ることができる。
【００１７】
図２（ｂ）は、反射ユニット６０が収容されている状態を示す。反射ユニット６０が使用されない場合には、反射部６２が入れ子状に収容されることにより、反射ユニット６０は全体として、ズームレンズ２１よりもユーザ側（被写体側とは反対側）に位置する。すなわち、全画角に対応する領域から退避する。これにより、反射ユニット６０によって画角が遮られることを抑制できる。したがって、ユーザは、カメラ１００を用いて通常の撮影を行うこともできる。なお、画角が遮られなければ、反射部６２の一部がズームレンズ２１よりも被写体側に位置していてもよい。
【００１８】
図３は、カメラ１００のシステム構成図である。上述のように、レンズユニット２０は、ズームレンズ２１、フォーカスレンズ２２を含んで構成される。反射ユニット６０が使用されない場合には、被写体像は、光軸１１に沿ってレンズユニット２０に入射し、撮像素子３１の結像面に結像する。詳しくは後述するが、反射ユニット６０が使用される場合には、被写体像の一部が光軸１１に沿ってレンズユニット２０に入射し、撮像素子３１の結像面に結像するとともに、残部は反射部６２で反射し、撮像素子３１の結像面に結像する。本実施形態においては、撮像素子３１は、一度の撮影で互いに視点が異なる九つの被写体像を得ることができる。
【００１９】
撮像素子３１は、被写体像である光学像を光電変換する素子である。撮像素子３１として、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサを用いることができる。撮像素子３１で光電変換された被写体像は、Ａ／Ｄ変換器３２でアナログ信号からデジタル信号に変換される。撮像素子３１の電荷読み出し制御およびＡ／Ｄ変換器３２の変換制御は、メモリ制御部３３の同期制御を受けたタイミング発生部３４が供給するクロック信号により同期が計られる。
【００２０】
デジタル信号に変換された被写体像は、画像データとして順次処理される。画像データは、メモリ制御部３３の制御に従い、一旦内部メモリ３５に記憶される。内部メモリ３５は、高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリである。内部メモリ３５として、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭを用いることができる。内部メモリ３５は、画像処理部３６が行う画像処理、圧縮処理において、ワークメモリとしての役割を担う。内部メモリ３５は、当該役割を担うに相当する十分なメモリ容量を備える。
【００２１】
画像処理部３６は、設定されている撮影モード、ユーザからの指示に則して、画像データを所定の画像フォーマットに従った画像データに変換する。例えば、静止画像としてＪＰＥＧファイルを生成する場合、色変換処理、ガンマ処理、ホワイトバランス処理等の画像処理を行った後に適応離散コサイン変換等を施して圧縮処理を行う。また、動画像としてＭＰＥＧファイルを生成する場合、所定の画素数に縮小されて生成された連続する静止画としてのフレーム画像に対して、フレーム内符号化、フレーム間符号化を施して圧縮処理を行う。そして、変換された画像データは再び内部メモリ３５に格納される。さらに、詳しくは後述するが、本実施形態においては、九つの被写体像を用いて、三次元計測を実行したり、互いに視差を有する３Ｄ画像を生成したりする。
【００２２】
画像処理部３６によって処理された静止画像データ、動画像データは、メモリ制御部３３の制御により、記録媒体ＩＦ３７を介して、内部メモリ３５から記録媒体８０に記録される。記録媒体８０は、フラッシュメモリ等により構成される、カメラ１００に対して着脱可能な不揮発性メモリである。また、静止画像データ、動画像データは、表示制御部３８の制御に従って、タイミング発生部３４からのクロック信号に同期するＤ／Ａ変換器３９でアナログ信号に変換されて、表示部４０に表示される。逐次画像データを表示部４０に表示すれば、電子ファインダ機能を実現することができる。
【００２３】
カメラ１００は、上記の画像処理における各々の要素も含めて、システム制御部４１により直接的または間接的に制御される。システム制御部４１は、システムメモリ４２を備える。システムメモリ４２は、電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等により構成される。システムメモリ４２は、カメラ１００の動作時に必要な定数、変数、プログラム等を、カメラ１００の非動作時にも失われないように記録している。システム制御部４１は、定数、変数、プログラム等を適宜内部メモリ３５に展開して、カメラ１００の制御に利用する。
【００２４】
システムメモリ４２には、ズームレンズ２１の焦点距離と、反射ユニット６０の位置とが予め対応付けられた対応テーブルが記憶されている。詳しくは後述するが、本実施形態においては、反射ユニット６０の位置は、対応する焦点距離に設定された場合に、当該焦点距離での画角を略三等分する位置である。
【００２５】
反射ユニット６０は、システム制御部４１の統括制御のもと、反射ユニット駆動部４５によって駆動される。反射ユニット駆動部４５は、ズームレンズ２１の駆動に連動して、ユーザの指示に応じて反射ユニット６０を駆動して、レンズユニット２０に対する相対的な位置関係を変更する。反射部６２の位置が画角を略三等分するように調整されている場合に、例えばユーザの指示に応じて望遠側にズームされると画角が狭くなるので、狭くなった画角に対応して反射部６２の位置を調整する。これにより、焦点距離に関わらず、反射部６２は画角を略三等分するように位置することができる。
【００２６】
ズームレンズ２１、フォーカスレンズ２２は、システム制御部４１の統括制御のもとそれぞれ、ズーム制御部４３、フォーカス制御部４４によって制御される。ズーム制御部４３は、ユーザの指示に応じてズームレンズ２１を駆動して、被写体像の画角を変更する。フォーカス制御部４４は、連続して取得される画像データを用いたコントラストＡＦの情報に応じて、特定の領域の被写体像が撮像素子３１の受光面上で合焦するように、フォーカスレンズ２２を駆動する。
【００２７】
カメラ１００は、ユーザからの操作を受け付ける操作部材４７を複数備えている。システム制御部４１は、これら操作部材４７が操作されたことを検知し、操作に応じた動作を実行する。例えば、操作部材４７として、ズームレバー、メニューボタンを備える。ズームレバーは、ズームレンズのズームアップおよびズームアウトの操作をユーザから受け付ける。ズーム制御部４３は、受け付けた操作に応じて、ズームレンズを広角（Ｗ）側または望遠（Ｔ）側にズームする。メニューボタンは、カメラ１００に関する各種設定に用いられる。例えば、反射ユニット６０を利用するか否かの設定に用いられる。
【００２８】
また、カメラ１００は操作部材４７の類としてレリーズスイッチ５０を備える。レリーズスイッチ５０は、押下げ方向に２段階に検知できる押しボタンで構成されている。システム制御部４１は、１段階目の押下げであるＳＷ１の検知により撮影準備動作であるＡＦ、ＡＥ、顔検出等を実行し、２段階目の押下げであるＳＷ２の検知により撮像素子３１による被写体像の取得動作を実行する。システム制御部は、ＳＷ１を検知すると、照射部３０により被写体を照射する。
【００２９】
図４は、反射部６２と被写体光束の関係を説明する図である。複数の反射部６２が入れ子状に構成されているので、当該複数の反射部６２は全体として段々に形成されている。しかしながら、図４においては、説明を簡略化する目的で反射部６２の各面を仮想的に一枚の平な鏡とみなして説明する。段差を極限まで薄くすれば、段々に形成された反射部６２を実質的に平なものとして扱うことができる。
【００３０】
図４（ａ）は、撮影対象となる被写体を示す。図示するように、被写体としてミニカーを撮影する場合について説明する。図４（ｂ）は、図１のカメラ１００において光軸を通るＸＺ平面の模式断面図である。
【００３１】
第１反射部６３と第２反射部６４は、ズームレンズ２１の全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置されている。より詳細には、全画角を三つに分けるように配置されている。本実施形態においては、全画角のそれぞれ略１／３に相当する領域に配置されている。第１反射部６３と第２反射部６４は、互いに平行である。
【００３２】
被写体光束の部分光束７１は、第１反射部６３または第２反射部６４に反射することなく撮像素子３１の中央領域に結像する。部分光束７２は、第１反射部６３に反射した後、撮像素子３１の紙面右側領域に結像する。部分光束７２は、あたかも撮像素子３１から左側にずれた別の撮像素子５１に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。部分光束７３は、第２反射部６４に反射した後、撮像素子３１の紙面左側領域に結像する。部分光束７３は、あたかも撮像素子３１から右側にずれた別の撮像素子５２に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。このように、左右方向に異なる二つの視点から撮像した被写体像を得ることができる。
【００３３】
なお、図４においては、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の組について説明したが、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の組についても同様のことが言える。すなわち、ある部分光束は、あたかも撮像素子３１から上側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像し、他の部分光束は、あたかも撮像素子３１から下側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。
【００３４】
さらに、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射し、かつ、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射することにより、他の視点から撮像した被写体像を得ることができる。例えば、ある部分光束は、Ｘ軸方向に配置される第１反射部６３と、Ｙ軸方向に配置される第１反射部６３とに続けて反射した後、視差を持った像として撮像素子に結像する。結果として、あたかも撮像素子３１から左上側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。同様に、他の部分光束はそれぞれ、右上側、左下側、および右下側のそれぞれにずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。以上のように、本実施形態によれば、互いに視点が異なる九つの被写体像を一枚の画像として撮ることができる。
【００３５】
図４（ｃ）は、撮像素子３１により得られた画像を示す。中央の被写体像は、反射部６２に反射されることなく取得された被写体像である。中央の被写体像の周辺に位置する八つの被写体像は、反射部６２に反射して取得された被写体像である。このため、周辺の被写体像の向きは、中央の被写体像の向きと異なっている。
【００３６】
中央の被写体像の左右に位置する各被写体像は、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射して取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して左右に反転している。中央の被写体像の上下に位置する被写体像は、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射して取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して上下に反転している。中央の被写体像の左上、右上、左下、右下に位置する被写体像は、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射するとともに、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の一方に反射して取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して左右および上下に反転している。画像処理部は、上記の九つの被写体像を用いて種々の画像処理を行うことができる。画像処理の詳細については後述する。
【００３７】
図５は、画像処理の一例を説明する図である。図５（ａ）は、撮像素子３１により得られた画像を示す。図５（ａ）は、図４（ｃ）と同一である。図５（ｂ）、（ｃ）は、三次元計測を説明する図である。図５（ｄ）、（ｅ）は、３Ｄ画像の生成を説明する図である。
【００３８】
画像処理部３６は、撮像素子３１から出力される画像データにおいて、反射部６２に反射して取得された被写体像と、反射部６２に反射されることなく取得された被写体像とをそれぞれ分割する。本実施形態においては、反射部６２に反射して取得された被写体像が八つあるので、全体として画像を九つに分割する。上述のように、本実施形態においては、第１反射部６３と第２反射部６４は、ズームレンズ２１の光軸を含む断面において、全画角のそれぞれ略１／３に相当する領域に配置されている。したがって、画像を略九等分すればよい。なお、反射部６２に反射して取得された被写体像と、反射部６２に反射されることなく取得された被写体像とが、撮像素子の結像面のどの領域に結像するかを示す領域情報を予め保持しておいてもよい。この場合には、画像処理部３６は、位置情報を参照して、画像を分割することができる。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、画像処理部３６は、予め設定されている領域の画像を取り出す。三次元計測を実行する場合には、中央の被写体像と、左右のいずれか一方の被写体像とを用いるとよい。図５（ｂ）においては、中央の被写体像と、右側の被写体像とを用いている。上述のように、右側の被写体像は、中央の被写体像に対して左右に反転している。したがって、図５（ｃ）に示すように、画像処理部３６は、右側の被写体像の左右を反転させ、中央の被写体像と向きを揃えた上で、これらの被写体像から被写体までの距離を算出する。画像処理部３６は、一度の撮影で被写体までの距離を算出することができる。なお、三次元計測を実行するにあたって、中央の被写体像と左側の被写体像から算出した被写体までの距離と、中央の被写体像と右側の被写体像から算出した被写体までの距離との両方を用いてもよい。この場合には、中央の被写体像が共通しているので、互いに位置合わせすることができる。したがって、被写体までの距離を算出するにあたって、算出される距離の正確性を高めることができる。
【００４０】
図５（ｄ）に示すように、画像処理部３６は、予め設定されている領域の被写体像を取り出す。３Ｄ画像を生成する場合には、左右の被写体像を用いることができる。上述のように、左右の被写体像は、中央の被写体像に対して左右に反転している。したがって、図５（ｄ）に示すように、画像処理部３６は、左右の被写体像のそれぞれについて左右を反転させ、中央の被写体像と向きを揃えた上で、両者をマッチングする。なお、中央の被写体像と、左右のいずれか一方の被写体像とをマッチングしてもよい。
【００４１】
中央の被写体像と、左右のいずれか一方の被写体像とをマッチングする場合には、左右の被写体像をマッチングする場合に比べて、マッチングの精度は高くなる。逆に、左右の被写体像をマッチングする場合には、マッチングの精度は低くなるが、奥行き方向の距離の精度は高くなる。
【００４２】
このように、中央の被写体像と左右のいずれか一方の被写体像とを用いる場合と、左右の被写体像を用いる場合とでは、マッチングの精度が異なる。これらを組み合わせて補間的に画像処理することもできる。例えば、左右の被写体像をマッチングする場合に、被写体像の一部が欠けていることにより、マッチング精度が低くなる場合がある。この場合には、より視差の小さい、中央の被写体像と左右のいずれか一方の被写体像をマッチングするとよい。これにより、オクルージョンを抑制することができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、画角を略三等分する領域に反射部６２を配置するという簡易な構成で、互いに視点が異なる九つの被写体像を一枚の画像として撮ることができる。さらに、反射部６２の位置を調整できるので、ズームレンズ２１の焦点距離に関わらず、互いに視点が異なる九つの被写体像を一枚の画像として撮ることができる。
【００４４】
図６は、カメラ１００のバリエーションを説明する図である。カメラ１００は、被写体までの距離に応じて反射ユニット６０の位置を適宜調整してもよい。また、反射部６２は、伸縮自在に構成されるのではなく、伸縮しなくてもよい。例えば、反射部の被写体側の端部を中心にＹ軸周りに回転するよう構成されてもよい。
【００４５】
カメラ１００は、ＡＦセンサ８１と、調整部８２と、回転駆動部８３とを備えてもよい。ＡＦセンサ８１は、被写体光束の一部を受光する複数の光電変換素子列を有する。ＡＦセンサ８１は、合焦状態にある場合には位相が一致した信号を出力し、前ピン状態または後ピン状態にある場合には、位相ずれした信号を出力する。位相のずれ量は、合焦状態からのずれ量に対応する。ＡＦセンサ８１は、光電変換素子列の出力を相関演算することで位相差を検出して、位相差を距離情報としてシステム制御部４１に送信する。
【００４６】
調整部８２は、システム制御部４１を介して、距離情報を受信する。調整部８２は、距離情報と第１反射部６３および第２反射部の開き角とを対応付けた対応テーブルを予め記憶している。また、対応テーブルには、回転駆動部８３を駆動するパルス信号およびその回数が対応付けられている。第１反射部６３の開き角は、光軸１１に対するＸ軸方向の第１反射部６３の傾き角である。第２反射部６４の開き角は、光軸１１に対するＸ軸方向の第２反射部６４の傾き角である。第１反射部６３の開き角と第２反射部６４の開き角の絶対値は、同一である。調整部８２は、対応テーブルを参照し、距離情報に応じた第１反射部６３および第２反射部の開き角を決定する。そして、決定した開き角に対応するパルス信号を対応する回数だけ回転駆動部８３に供給する。回転駆動部８３は、ステッピングモータである。回転駆動部８３は、パルス信号に応じて第１反射部６３および第２反射部６４を回転駆動する。回転駆動部８３は、例えば、より遠い位置の被写体に対しては、第１反射部６３および第２反射部６４におけるズームレンズ２１側の端部が閉じる方向に回転駆動する。これにより、第１反射部６３と第２反射部６４は、被写体光束の入射側に対して開いた状態となる。したがって、より遠い位置の被写体の部分光束を第１反射部６３、第２反射部６４により反射させ、撮像素子３１に結像させることができる。
【００４７】
より詳細には、図示するように、部分光束７６は、あたかも撮像素子３１から右側にずれ、かつＸＹ平面に対して傾いた別の撮像素子５５に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。同様に、部分光束７７は、別の撮像素子５５に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。
【００４８】
焦点合わせは、ユーザによって手動で調整されてもよい。この場合には、フォーカスリングの回転を機械的に反射部の回転として伝達する機構を用いてもよい。
【００４９】
なお、カメラ１００は、開き角を変更することにより、ズームに応じた調整を行ってもよい。この場合には、システムメモリ４２は、ズームレンズの焦点距離と開き角とを対応付けた対応テーブルを予め保持しているとよい。カメラ１００は、被写体の位置およびズームレンズの焦点距離とに応じて開き角を調整してもよい。これにより、被写体の位置に関わらず、画角が略三等分されるように反射部６２の位置を調整することができる。
【００５０】
以上の説明では、反射ユニット６０とカメラユニット１０は一体的に構成されたが、反射ユニットとカメラユニット１０は別体として構成されてもよい。この場合には、反射ユニットはアクセサリユニットとして、カメラユニット１０に着脱自在に装着されてもよい。
【００５１】
図７は、アクセサリユニット９０とカメラユニット１０の取り付けを説明する図である。アクセサリユニット９０は、アクセサリマウント９１を備え、カメラユニット１０は、カメラマウント９２を備える。図７においては、アクセサリマウント９１とカメラマウント９２がいわゆるバヨネット方式により取り付けられる場合について説明する。アクセサリユニット９０には、ユーザが視認できるように、例えば印刷等によりアクセサリ指標が設けられる。カメラユニットには、ボディ指標が設けられる。
【００５２】
アクセサリユニット９０を移動させて静置されたカメラユニット１０に装着する場合、ユーザは、まず、光軸１１周りにアクセサリユニット９０を回転させて、アクセサリ指標をボディ指標の位置に合わせつつ、光軸１１と平行な矢印に沿って、アクセサリマウント９１をカメラマウント９２へ接近させる。すると、アクセサリ指標は、ボディ指標とＺ軸方向に対向した状態で、アクセサリマウント９１のマウント面は、カメラマウント９２のマウント面と接触する。このとき、アクセサリ指標とボディ指標の位相が一致していなければ、アクセサリマウント９１とカメラマウント９２は互いの係合爪が干渉して嵌め合うことができない。つまり、アクセサリ指標とボディ指標の位相が一致するときのみ、アクセサリマウント９１とカメラマウント９２は、互いのマウント面が接触して、嵌合した状態を取り得る。
【００５３】
アクセサリマウント９１のマウント面とカメラマウント９２のマウント面の接触を保ったまま、アクセサリユニット９０を紙面において反時計回りへ回転させる。すると、ロックピンによるロック機構が作動し、アクセサリユニット９０はカメラユニット１０に固定される。この状態において、アクセサリユニット９０側の通信端子とカメラユニット１０側の通信端子は接続が確立され、互いに制御信号等の通信および電力の供給を行うことができる。以上のように、レンズマウントをカメラマウントに取り付けるように、アクセサリユニット９０をカメラユニット１０に取り付けることができる。また、アクセサリユニット９０は、いわゆるねじ込み方式によりカメラユニット１０に取り付けられてもよい。
【００５４】
また、アクセサリユニット９０は、レンズユニット２０に着脱自在に装着されてもよい。この場合には、アクセサリユニット９０は、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部６２と、レンズユニット２０に装着する装着部とを備える。アクセサリユニット９０は、いわゆるバヨネット方式によりレンズユニット２０に装着されてもよいし、レンズユニット２０の外周面に螺子等により装着されてもよい。
【００５５】
アクセサリユニット９０は、レンズユニット２０と一体的に構成されてもよい。例えば、アクセサリユニット９０は、レンズユニット２０の外周面に取り付けられる。この場合には、アクセサリユニット９０を含めたレンズユニット２０全体を交換レンズと捉えることができる。すなわち、レンズユニット２０は、被写体光束を透過する撮影レンズと、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射部６２とを備える。
【００５６】
反射部６２は四角筒状でなくてもよい。例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれか一方に対して、互いに向かい合う領域にそれぞれ配置される第１反射部６３と第２反射部６４の組を有してもよい。Ｘ軸方向に第１反射部６３と第２反射部６４の組を有する場合には、一度の撮影でＸ軸方向にずれた三つの像を得ることができる。Ｙ軸方向に第１反射部６３と第２反射部６４の組を有する場合には、一度の撮影でＹ軸方向にずれた三つの像を得ることができる。さらに、第１反射部６３および第２反射部６４のいずれか一方のみが配置されていてもよい。この場合には、一度の撮影で二つの像を得ることができる。また、反射部６２は、六角筒状、八角筒状を成してもよい。
【００５７】
以上の説明では、反射ユニット６０の位置は、レンズの焦点距離に応じて自動的に調整されたが、ユーザによって手動で調整されてもよい。また、照射部３０は、被写体に対して何らかのパターンを投影してもよい。これにより、被写体が真っ白である場合等であっても、被写体にパターンを照射して得られる画像から３次元計測および３Ｄ画像の生成を行うことができる。また、反射部６２における被写体側の端部の内面をつや消し処理してもよい。これにより、アクセサリユニットをレンズフードとして機能させることができる。また、反射ユニット６０が収容されたことを検知する検知部を設け、検知部の出力に応じて、３Ｄ計測と通常計測とを切り替えてもよい。検知部として、機械式スイッチを用いることができる。例えば、最も被写体側の反射部が収容された場合に、機会式スイッチがオンされるよう、カメラユニット１０の筐体面に機械式スイッチを設けるとよい。
【００５８】
以上の説明では、反射部６２の各面を仮想的に一枚の平な鏡とみなした。ここでは、段差がある程度存在する場合について説明する。図８は、反射部６２と被写体光束の関係を説明する図である。図示するように、第１反射部６３ａと第２反射部６４ａの間の距離、第１反射部６３ｂと第２反射部６４ｂの間の距離、第１反射部６３ｃと第２反射部６４ｃの間の距離は互いに異なる。部分光束７４は、第２反射部６４ａに反射した後、撮像素子３１の紙面左側領域に結像する。部分光束７４は、あたかも撮像素子３１から右側にずれた別の撮像素子５３に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。部分光束７５は、第２反射部６４ｂおよび第２反射部６４ｃに反射した後、撮像素子３１の紙面左側領域に結像する。部分光束７５は、あたかも撮像素子３１から右側にさらにずれた別の撮像素子５４に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子３１に結像する。このように、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６３と第２反射部６４の間隔の相違は、基線長の変化として現れる。加えて、部分光束７５が第２反射部６４ｂおよび第２反射部６４ｃに反射するので、撮像素子３１に結像される部分光束７５の像は、第２反射部６４ｂにより反射された領域と第２反射部６４ｃにより反射された領域を含む。このため、部分光束７５により得られる像の大きさは、反射された領域によって異なることになる。具体的には、第２反射部６４ｂにより反射された像は、第２反射部６４ｃにより反射された像よりも小さくなる。この場合には、画像処理部３６が第２反射部６４ｂにより反射された像を拡大する処理を行うことにより、全体として大きさの整合がとれた像を生成するとよい。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  カメラユニット、１１  光軸、１２  筐体面、２０  レンズユニット、２１  ズームレンズ、２２  フォーカスレンズ、３０  照射部、３１  撮像素子、３２  Ａ／Ｄ変換器、３３  メモリ制御部、３４  タイミング発生部、３５  内部メモリ、３６  画像処理部、３７  記録媒体ＩＦ、３８  表示制御部、３９  Ｄ／Ａ変換器、４０  表示部、４１  システム制御部、４２  システムメモリ、４３  ズーム制御部、４４  フォーカス制御部、４５  反射ユニット駆動部、４７  操作部材、５０  レリーズスイッチ、５１  撮像素子、５２  撮像素子、５３  撮像素子、５４  撮像素子、５５  撮像素子、６０  反射ユニット、６２  反射部、６３  第１反射部、６４  第２反射部、７１  部分光束、７２  部分光束、７３  部分光束、７４  部分光束、７５  部分光束、７６  部分光束、７７  部分光束、８０  記録媒体、８１  ＡＦセンサ、８２  調整部、８３  回転駆動部、９０  アクセサリユニット、９１  アクセサリマウント、９２  カメラマウント、１００  カメラ
【図１】
2014178653.tif 000003
【図２】
2014178653.tif 000004
【図３】
2014178653.tif 000005
【図４】
2014178653.tif 000006
【図５】
2014178653.tif 000007
【図６】
2014178653.tif 000008
【図７】
2014178653.tif 000009
【図８】
2014178653.tif 000010