(57)【要約】【課題】上記三次元計測装置は、撮像素子のアスペクト比や、撮影モードにより無駄になる画素が多くなるという課題があった。【解決手段】反射ユニットであって、被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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複数の反射部と、前記領域において前記複数の反射部の相対位置を調整する調整部とを備え、複数の反射部は、前記被写体光束を矩形に囲むように配置され、前記調整部は、前記矩形の縦横比を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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複数の反射部と、
前記領域において前記複数の反射部の相対位置を調整する調整部と
を備える反射ユニット。
【請求項２】
前記複数の反射部は、前記被写体光束を矩形に囲むように配置され、
前記調整部は、前記矩形の縦横比を調整する請求項１に記載の反射ユニット。
【請求項３】
前記撮影レンズが前記被写体光束を導く前記撮像素子が配設された撮像装置と接続される接続端子部を備え、
前記調整部は、前記接続端子部を介して前記撮像装置から受信する制御信号に基づいて前記縦横比を調整する請求項２に記載の反射ユニット。
【請求項４】
前記調整部は、前記撮像素子の有効画素領域のアスペクト比に関する信号を前記制御信号として受信して前記縦横比を調整する請求項３に記載の反射ユニット。
【請求項５】
前記調整部は、前記撮像装置の撮影モードに関する信号を前記制御信号として受信して前記縦横比を調整する請求項３または４に記載の反射ユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の反射ユニットを備える撮像装置。
【請求項７】
前記調整部を制御する反射ユニット制御部とを備える請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮影モードが動画モードに設定されている場合に、前記調整部による調整を行うように使用者に報知する報知部とを備える請求項６または７に記載の撮像装置。
【請求項９】
撮影モードが動画モードに設定されている場合に、前記調整部による調整が完了してから撮影を開始する撮像制御部とを備える請求項６から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射ユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚眼レンズを備え、当該魚眼レンズを介して被写体を取得するカメラと、魚眼レンズの前方に装着され、内壁面を鏡面とした鏡面円筒体とが知られている。これらを組み合わせた装置によれば、鏡面に反射して形成された被写体像と、反射せずに直接形成された被写体像とのずれ量から三次元計測を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］国際公開ＷＯ２００６／０７５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記三次元計測装置は、複数の鏡面の配置と、撮像素子のアスペクト比や撮影モードとの関係から無駄になる画素が多くなるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様における反射ユニットは、被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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複数の反射部と、前記領域において前記複数の反射部の相対位置を調整する調整部とを備える。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の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】
【０００６】
【図１】（ａ）本実施形態に係る反射ユニットの正面斜視図である。（ｂ）反射ユニットの背面斜視図である。
【図２】（ａ）反射ユニットの正面図である。（ｂ）反射ユニットの背面図である。
【図３】カメラユニットとレンズユニットを反射ユニットへ取り付ける状態を示す。
【図４】レンズユニットと反射ユニットを取り付けたカメラユニットのシステム構成図を示す。
【図５】（ａ）カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に装着した状態のカメラユニット９０の光軸を通るＸＺ平面の断面図である。（ｂ）撮影対象物と反射部との位置を説明する図である。（ｃ）撮像素子によって得られた画像の一例を示す。
【図６】（ａ）位置調整前の反射ユニットを有するカメラユニットの斜視図を示す。（ｂ）位置調整前の反射ユニットを有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像の一例を示す。
【図７】（ａ）位置調整後の反射ユニットを有するカメラユニットの斜視図を示す。（ｂ）位置調整後の反射ユニットを有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像の一例を示す。
【図８】（ａ）位置調整前の他の反射ユニットを有するカメラユニット９０の斜視図を示す。（ｂ）位置調整前の他の反射ユニットを有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像の一例を示す。
【図９】（ａ）位置調整後の他の反射ユニットを有するカメラユニット９０の斜視図を示す。（ｂ）位置調整後の他の反射ユニットを有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
図１（ａ）は、本実施形態に係る反射ユニット１０の正面斜視図である。（ｂ）は、反射ユニット１０の背面斜視図である。なお、図１（ａ）において、図中左上に示したように、反射ユニット１０の中心軸であって、紙面手前側をＺ軸プラス方向と定め、Ｚ軸と直交する平面において、紙面右方向をＸ軸プラス方向、紙面上方向をＹ軸プラス方向と定める。
【０００９】
反射ユニット１０は、取り付け部３０と、鏡面部５０と、調整部７０とから構成される。取り付け部３０は、反射ユニット１０のＺ軸プラス側端部に設けられ、Ｚ軸プラス方向側から、撮像装置としてのカメラユニットのマウントに装着される。これにより、反射ユニット１０は、カメラユニットのマウントに装着される。また、取り付け部３０は、Ｚ軸マイナス方向側から、反射ユニット１０が装着されたカメラユニットに使用されるレンズユニットと係合して、レンズユニットを保持する。
【００１０】
取り付け部３０は、第１マウント部３２と、第２マウント部３４と、固定部３６と、２本のシャフト３８とを有する。第１マウント部３２は、取り付け部３０のＺ軸プラス側の端面に設けられ、カメラユニットのマウント部と係合して、反射ユニット１０をカメラユニットに装着する。第１マウント部３２には、カメラユニットのマウント部に設けられる円弧状切り欠きに対応した角度の異なる円弧リブ４０、４２が形成されている。図１（ａ）に示した例においては、Ｙ軸プラス側に設けられた円弧リブ４０の中心角は９０°であり、Ｙ軸マイナス側に設けられた円弧リブ４２の中心角は４５°である。第１マウント部３２は、反射ユニット１０が装着されるカメラユニットに用いられるレンズユニットのマウント部と同じ形状となっている。
【００１１】
第２マウント部３４は、取り付け部３０のＺ軸マイナス側に設けられる。第２マウント部３４の詳細は、図２を用いて説明する。矩形板状の固定部３６は、取り付け部３０のＺ軸マイナス側に設けられ、Ｘ軸マイナス方向の寸法が長くなるように、ＸＹ平面と平行に配される。固定部３６のＸ軸方向の両端には、Ｚ軸マイナス方向に突出する突片４４と突片４６が設けられている。突片４４および４６は、固定部３６のＹ軸方向の両端側にＸ軸方向に沿って平行に配された２本のシャフト３８を支持する。
【００１２】
鏡面部５０は、Ｌ字板形状の２つの支持板５２と支持板５４から構成される。２つの支持板５２と支持板５４は、同形状であって、面積の等しい面同士が互いに平行となり、面積の狭い面の端面が、広い面に互いに当接するように配置される。これにより、支持板５２と支持板５４のそれぞれの面によって囲まれる矩形領域が形成される。支持板５２と支持板５４の狭い面の長さと、広い面の板厚とを足した寸法は、固定部３６のＹ軸方向の寸法と等しく、支持板５２と支持板５４は、固定部３６のＺ軸方向マイナス側の面上であって、支持板５２と支持板５４の面積の広い面が、固定部３６のＹ軸方向の両端面と同面になるように配置される。また、支持板５２および支持板５４には、２本のシャフト３８が挿通できる穴が設けられており、固定部３６に支持された２本のシャフト３８は、当該穴に挿通されている。これにより、支持板５２および支持板５４は、固定部３６に対して、シャフト３８に沿って、Ｘ軸方向に移動できる。
【００１３】
支持板５２の広い面の端面には、突片５６が設けられている。突片５６は、支持板５２の幅よりも狭いＬ字板形状であって、支持板５２のＸ軸マイナス方向の端面からＹ軸マイナス方向に突出し、折り曲げられてＸ軸マイナス方向に突出している。Ｘ軸マイナス方向に突出した部分のＹ軸マイナス方向の面にはラックが設けられている。また、支持板５４の狭い面には、突片５８が設けられている。突片５８は、支持板５４のＸ軸マイナス方向の面からＸ軸マイナス方向に突出している。突片５８のＹ軸プラス側の面にはラックが設けられている。
【００１４】
支持板５２のＸ軸方向マイナス側の面およびＹ軸方向マイナス側の面と、支持板５４のＸ軸プラス側の面およびＹ軸方向プラス側の面であって、Ｚ軸マイナス側には反射部６０が設けられる。反射部６０は、Ｘ軸方向に向かい合う面に反射面を有する第１反射部６２と第２反射部６４の組と、Ｙ軸方向に互いに向かい合う面に反射面を有する第１反射部６６と第２反射部６８の組とを有する。反射部６０は、被写体光束の一部を反射させて、取り付け部３０に保持されたレンズユニットへ導く。第１反射部６２、６６および第２反射部６４、６８としてミラーを用いることができる。なお、第１反射部６２、６６および第２反射部６４、６８は、ミラーに限らず、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。
【００１５】
調整部７０は、固定部３６のＺ軸マイナス側の面上であって、支持板５４のＸ軸方向マイナス側に設けられる。調整部７０は、駆動部としてのモータ７２とギア７４とを有する。ギア７４は、突片５６に設けられたラックと、突片５８に設けられたラックと係止している。モータ７２の回転駆動によって、ギア７４が右回りに回転すると、突片５６に設けられたラックにより、突片５６および支持板５２は、Ｘ軸マイナス方向に移動し、突片５８および支持板５４は、Ｘ軸プラス方向に移動する。同様に、ギア７４が左回りに回転すると、突片５６および支持板５２は、Ｘ軸プラス方向に移動し、突片５８および支持板５４は、Ｘ軸プラス方向に移動する。
【００１６】
支持板５２および支持板５４が移動すると、支持板５２および支持板５４に設けられた第１反射部６２、６６と第２反射部６４、６８も移動する。したがって、調整部７０は、第１反射部６２、６６と第２反射部６４、６８との相対位置、すなわち、第１反射部６２と６６および第２反射部６４と５８により囲まれる矩形領域の縦横比を調整する。
【００１７】
図２（ａ）は、反射ユニット１０の正面図である。また図２（ｂ）は、反射ユニット１０の背面図である。図２を用いて、レンズユニットの取り付けと、カメラユニット、レンズユニットおよび反射ユニット１０との電気的な接続について説明する。
【００１８】
取り付け部３０は、第１マウント部３２と、第２マウント部３４とカメラユニット用接点７６と、レンズユニット用接点７８とを有する。第２マウント部３４は、取り付け部３０のＺ軸マイナス側に設けられ、レンズユニットのマウント部と係合して、レンズユニットを保持する。第２マウント部３４には、レンズユニットのマウント部に設けられたリブに対応した角度の異なる円弧状切欠き４８、４９を有する。図２（ｂ）に示した例においては、Ｙ軸プラス方向に設けられた円弧状切欠き４８の中心角は９０°であり、Ｙ軸マイナス方向に設けられた円弧状切欠き４９の中心角は４５°である。第２マウント部３４は、反射ユニット１０が装着されるカメラユニットのマウント部と同じ形状となっている。
【００１９】
カメラユニット用接点７６は、円弧リブ４０のＺ軸プラス側の端面に設けられる。カメラユニット用接点７６は、カメラユニットのマウント部に設けられた接点と接触して、カメラユニットと反射ユニット１０とを電気的に接続する。カメラユニット用接点７６は、レンズユニット用接点７８に電気的に接続している。レンズユニット用接点７８は、第２マウント部３４に設けられ、レンズユニットのマウント部に設けられた接点と接触して、反射ユニット１０とレンズユニットとを電気的に接続する。これにより、カメラユニットと、レンズユニットとを電気的に接続することができる。なお、カメラユニット用接点７６は、撮像装置と接続される接続端子部の一例である。
【００２０】
また、図２（ｂ）に示すように、反射部６０によって囲まれる矩形領域の中心は、第１マウント部３２および第２マウント部３４の中心と一致している。また、上述したようにギア７４が右回りに回転すると、支持板５２は、Ｘ軸マイナス方向に、支持板５４は、Ｘ軸プラス方向に同じ距離移動する。したがって、調整部７０により支持板５２および支持板５４が移動しても、反射部６０によって囲まれる矩形領域の中心は、第１マウント部３２と第２マウント部３４の中心と一致する。
【００２１】
図３は、カメラユニット９０とレンズユニット８０を反射ユニット１０へ取り付ける状態を示す。反射ユニット１０の取り付け部３０は、カメラユニット９０に装着される。具体的には、第１マウント部３２の円弧リブ４０、４２の位置を、カメラユニット９０のマウント部９２に設けられた円弧状切欠き９４の位置、すなわち円弧リブ４２、４４と円弧状切欠き９４との位相を一致させて、円弧リブ４２、４４をＺ軸プラス方向に挿入させる。その状態を維持したまま、反射ユニット１０を反時計まわりに９０°回転させることで、円弧リブ４２、４４を円弧リブ９６に係止させる。これにより、反射ユニット１０は、カメラユニット９０にＺ軸方向に固定される。また、反射ユニット１０を回転させることによって、ロックピンによるロック機構が作動し、反射ユニット１０は、Ｚ軸を中心とした回転方向に固定される。これにより反射ユニット１０は、カメラユニット９０のマウント部９２に装着される。
【００２２】
また、レンズユニット８０は、反射ユニット１０の取り付け部３０に取り付けられる。具体的には、レンズユニット８０のマウント部８１は、第２マウント部３４に装着される。レンズユニット８０のマウント部８１は、第１マウント部３２と同じ構成の円弧リブを有する。レンズユニット８０のマウント部８１と第２マウント部３４との装着は、第１マウント部３２とカメラユニット９０のマウント部９２との装着と同じであるので、レンズユニット８０のマウント部と第２マウント部３４との装着の説明は省略する。
【００２３】
なお、反射ユニット１０をカメラユニット９０とレンズユニット８０の間に装着すると、フランジバックが長くなるので、撮影レンズの焦点は、撮像素子の受光面に一致しなくなる場合がある。これに対しては、反射ユニット１０を装着したことによって、長くなったフランジバックと同じ長さのフランジバックを有するカメラユニットに用いられる撮影レンズを用いることで対応できる。当該撮影レンズを用いることによって、フランジバックの長さと撮影レンズの焦点距離との関係を、反射ユニット１０を装着していないときの、フランジバックの長さと撮影レンズの焦点距離との関係になるように調整できる。なお、当該関係を調整する目的で、反射ユニット１０は、第１マウント部３２と第２マウント部３４との挟まれる領域に凹レンズを備えてもよい。
【００２４】
なお、図３に示した例において、反射ユニット１０は、カメラユニット９０のマウント部に装着される例を示したが、反射ユニット１０は、カメラユニット９０の前面であってレンズユニット８０を囲む位置にアクセサリとして取り付けられてもよい。また、反射ユニット１０は、カメラユニット９０に一体的に備えられていてもよい。
【００２５】
図４は、レンズユニット８０と反射ユニット１０を取り付けたカメラユニット９０のシステム構成図を示す。カメラユニット９０のマウント部９２は、反射ユニット１０の第１マウント部３２に装着して、レンズユニット８０のマウント部８１は、反射ユニット１０の第２マウント部３４に装着する。そして、各マウント部に設けられた接点が電気的に接続することによって、カメラユニット９０から、反射ユニット１０およびレンズユニットに対して電力の供給を行う。さらに、カメラユニット９０は、当該接点を介して、反射ユニット１０の調整部７０を制御する制御信号を出力する。また、カメラユニット９０は、レンズユニット８０を制御する制御信号を、反射ユニット１０を介して、レンズユニット８０に出力する。
【００２６】
撮影レンズ８２は、単焦点レンズ８３とフォーカスレンズ８４から構成される。反射ユニット１０により、被写体光束の一部が光軸８６に沿って撮影レンズ８２に入射し、撮像素子９８の受光面に結像するとともに、被写体光束の残部は反射部６０で反射し、撮像素子９８の受光面に結像する。
【００２７】
撮像素子９８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９８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９８で光電変換された被写体像は、Ａ／Ｄ変換器１００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９８の電荷読み出し制御およびＡ／Ｄ変換器１００の変換制御は、メモリ制御部１０２の同期制御を受けたタイミング発生部１０４が供給するクロック信号により同期が計られる。
【００２８】
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１０２の制御に従い、一旦内部メモリ１０６に記憶される。内部メモリ１０６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１０６として、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭを用いることができる。内部メモリ１０６は、画像処理部１０８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１０６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。
【００２９】
画像処理部１０８は、設定されている撮影モード、使用者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。本実施形態においては、撮影した被写体像を用いて、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。
【００３０】
画像処理部１０８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１０２の制御により、記録媒体ＩＦ１１０を介して、内部メモリ１０６から記録媒体１３０に記録される。記録媒体１３０は、フラッシュメモリ等により構成される。また、静止画像データ、動画像データは、表示制御部１１２の制御に従って、タイミング発生部１０４からのクロック信号に同期するＤ／Ａ変換器１１４でアナログ信号に変換されて、表示部１１６に表示される。逐次画像データを表示部１１６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。
【００３１】
カメラユニット９０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１１８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１１８は、システムメモリ１２０を備える。システムメモリ１２０は、電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばフラッシュメモリ等により構成される。システムメモリ１２０は、カメラユニット９０の動作時に必要な定数、変数、プログラム等を、カメラユニット９０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１１８は、定数、変数、プログラム等を適宜内部メモリ１０６に展開して、カメラユニット９０の制御に利用する。
【００３２】
システムメモリ１２０には、撮影レンズ８２の焦点距離、撮像素子９８のサイズおよびアスペクト比と、反射部６０の位置が予め対応付けられた対応テーブルが記憶されている。本実施形態においては、対応する撮影レンズ８２の焦点距離、撮像素子９８のサイズおよびアスペクト比が設定された場合に、当該画角を略三等分する反射部６０の位置が記憶されている。
【００３３】
反射部６０は、システム制御部１１８の統括制御のもと、調整部７０によって駆動される。システム制御部１１８は、レンズユニット８０から撮影レンズ８２の焦点距離に関する情報を取得する。さらに、システム制御部１１８は、カメラユニット９０が有する撮像素子９８の有効画素領域のサイズ、アスペクト比に関する情報を取得する。システム制御部１１８は、システムメモリ１２０に記憶されている対応テーブルを参照して、これらの情報に対応する画角を略三等分する反射部６０の位置を読み出す。システム制御部１１８は、反射部６０の位置を調整する制御信号を、カメラユニット用接点７６を介して、調整部７０に出力する。
【００３４】
なお、この場合において、システム制御部１１８が出力する制御信号は、反射部６０をホームポジションに戻す信号、および反射部６０をホームポジションから、対応テーブルから読み出した、画角を略三等分する反射部６０の位置まで駆動するモータ７２の駆動信号を含む。なお、制御信号として、モータ７２の駆動信号を含む例を示したが、例えば、調整部７０がメモリを有する場合において、当該メモリが、撮影レンズ８２の焦点距離、撮像素子９８のサイズおよびアスペクト比と、反射部６０の位置が予め対応付けられた対応テーブルが記憶している場合には、システム制御部１１８は、制御信号として、調整部７０に撮像素子９８の有効画素領域のサイズ、アスペクト比を示す信号および撮影レンズの焦点距離を示す信号を出力する。このように、システム制御部１１８から出力される制御信号は、反射部６０の機能に対応させて、有効画素領域のアスペクト比を示す信号を含んでもよく、当該アスペクト比を有する撮像素子の型番を示す信号を含んでもよく、当該アスペクト比から算出された反射部６０に位置に基づいたモータ７２の駆動信号を含んでもよい。
【００３５】
また、システム制御部１１８は、カメラユニット９０の撮影モードに基づいて、反射部６０の位置を調整する制御信号を、調整部７０に出力する。例えば、カメラユニット９０は、静止画撮影モードにおいては、撮像素子９８の有効画素領域を撮像素子のアスペクト比である３：２とし、動画撮影モードにおいては、ハイビジョン放送に対応させて、撮像素子９８の有効画素領域を１６：９に切り替える。この場合において、システム制御部１１８は、撮像素子９８の上下方向の領域に含まれる素子を使用しないことによって、撮像素子９８の有効画素領域を１６：９に切り替える。
【００３６】
システム制御部１１８は、カメラユニット９０の撮影モードが静止画撮影モードから動画撮影モードに切り替えられたことを検知する。システム制御部１１８は、撮像素子９８の有効画素領域を１６：９とした場合の有効画素領域のサイズ、縦横比および撮影レンズ８２の焦点距離の情報を取得する。システム制御部１１８は、システムメモリ１２０に記憶されている対応テーブルを参照して、これらの情報に対応する画角を略三等分する反射部６０の位置を読み出す。システム制御部１１８は、反射部６０の位置を調整する制御信号を、カメラユニット用接点７６を介して、調整部７０に出力する。
【００３７】
なお、この場合において、システム制御部１１８が出力する制御信号は、反射部６０をホームポジションに戻す信号、および反射部６０をホームポジションから、対応テーブルから読み出した、画角を略三等分する反射部６０の位置まで駆動するモータ７２の駆動信号を含む。例えば、調整部７０がメモリを有する場合において、当該メモリが、撮影レンズ８２の焦点距離、各カメラユニット９０の撮像素子の有効画素領域の縦横比と、撮影レンズユニットの焦点距離と、反射部６０の位置が予め対応付けられた対応テーブルが記憶している場合には、システム制御部１１８は、制御信号として、カメラの機種および動画撮影モードに切り替えられたことを示す信号および撮影レンズの焦点距離を示す信号を出力する。このように、撮影モードが切り変えられた場合にも、システム制御部１１８から出力される制御信号は、反射部６０の機能に対応させて、有効画素領域の縦横比を示す信号を含んでもよく、動画撮影モードに切り替えられたことを示す信号を含んでもよく、当該有効画素領域の縦横比から算出された反射部６０に位置に基づいたモータ７２の駆動信号を含んでもよい。このように、システム制御部１１８は、調整部７０を介して、反射ユニット１０を制御するので、システム制御部１１８は、反射ユニット制御部としても機能する。
【００３８】
調整部７０は、カメラユニット９０から受信する制御信号に基づいて、反射部６０により囲まれる矩形領域の縦横比を調整する。調整部７０は、制御信号を取得すると、モータ７２は、ギア７４を制御信号に含まれる回転方向と同じ方向であって、制御信号に含まれる回転量に対応する角度分ギア７４を回転して、反射部６０により囲まれる矩形領域の縦横比を調整する。これにより、撮像素子９８のアスペクト比、または有効画素領域の縦横比に関わらず、反射部６０の位置を、画角を略三等分する位置に合わせることができる。
【００３９】
フォーカスレンズ８４は、システム制御部１１８の統括制御のもと、フォーカス制御部１２４によって制御される。フォーカス制御部１２４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９８の受光面上で合焦するように、フォーカスレンズ８４を駆動する。
【００４０】
カメラユニット９０は、使用者からの操作を受け付ける操作部材１２６を複数備えている。システム制御部１１８は、これら操作部材１２６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１２６として、撮影モード切り替えボタンを備える。撮影モード切り替えボタンは、撮影モードを静止画撮影モードから動画撮影モードに切り替える操作を使用者から受け付ける。
【００４１】
また、カメラユニット９０は、操作部材１２６の類としてレリーズスイッチ１２８を備える。レリーズスイッチ１２８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１１８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９８による被写体像の取得動作を実行する。
【００４２】
また、カメラユニット９０は、同じく操作部材１２６の類として、調整部７０を駆動する駆動ボタンを備えてもよい。上述したように、カメラユニット９０のシステム制御部１１８は、調整部７０を制御する制御信号を出力することにより調整部７０を自動的に制御する例を示したが、使用者が駆動ボタンを押すことによって、調整部７０を駆動させてもよい。調整部７０を駆動する駆動ボタンを備えている場合において、使用者の操作により撮影モードが静止画撮影モードから動画撮影モードに切り替えられた場合に、システム制御部１１８は、撮影モードを切り替える前に、表示制御部１１２を制御して、表示部１１６に、調整部７０による反射部６０の調整を行うように使用者に警告を表示させてもよい。これにより、使用者は調整部７０による反射部６０の位置の調整をしないまま撮影をすることを抑制できる。なお、調整部７０による調整を行うように使用者に音声で報知してもよく、その場合、カメラユニット９０は、当該音声を発する報知部を備える。
【００４３】
また、システム制御部１１８は、調整部７０による調整が行われるまでは、撮影モードを静止画撮影モードから動画撮影モードに切り替えないとしてもよい。また、システム制御部１１８は、動画撮影モードに切り替えられた場合に、動画撮影を制御して調整部７０による反射部６０の調整が完了してから撮影を開始するとしてもよい。これにより、使用者は、反射部６０がカメラユニット９０の全画角を略三等分する位置にない状態で、被写体を撮影することを避けることができる。
【００４４】
図５（ａ）は、カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に装着した状態のカメラユニット９０の光軸を通るＸＺ平面の断面図である。図５（ｂ）は、撮影対象物１４６と反射部６０との位置を説明する図である。図５（ｃ）は、撮像素子９８によって得られた画像１５０の一例を示す。図示したように、撮影対象物１４６としてミニカーを撮影する場合について説明する。
【００４５】
図５（ｂ）に示したように、撮影対象物１４６は、反射部６０に周囲を囲まれた状態で撮影される。図５（ａ）（ｂ）において、第１反射部６２と６６と第２反射部６４と６８は、レンズユニット８０の撮影レンズ８２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。詳細には、第１反射部６２と６６と第２反射部６４と６８は、全画角を三つに分けるように配置されており、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６２と第２反射部６４および第１反射部６６と第２反射部６８は、それぞれ互いに平行である。
【００４６】
図５（ａ）において、被写体光束の部分光束１４０（図中、横線で示す領域）は、第１反射部６２と第２反射部６４に反射することなく、撮像素子９８の受光面中央領域に結像する。部分光束１４２（図中、クロスハッチングで示す領域）は、第１反射部６２に反射した後、撮像素子９８の受光面であってＸ軸方向マイナス側の領域に結像する。部分光束１４２は、あたかも撮像素子９８からＸ軸方向プラス側にずれた別の撮像素子９７に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。
【００４７】
部分光束１４４は、第２反射部６４に反射した後、撮像素子９８の受光面であってＸ軸方向プラス側の領域に結像する。部分光束１４４（図中、縦線で示す領域）は、あたかも撮像素子９８からＸ軸方向マイナス側にずれた別の撮像素子９９に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。このように、Ｘ軸方向に異なる二つの視点から撮影した被写体像を得ることができる。
【００４８】
図５（ａ）においては、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２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６６と第２反射部６８の組についても同様のことが言える。
【００４９】
なお、反射ユニット１０を用いた撮影対象物１４６の撮影において、部分光束１４０と部分光束１４２または部分光束１４４の何れか一方と重なる範囲であれば、少なくとも無反射光束を結像した被写体像と、部分光束１４２または１４４の何れか一方を結像した被写体像とが取得でき、当該画像を用いて三次元計測できる。したがって、反射ユニット１０を用いた三次元計測の観察範囲は、部分光束１４０と部分光束１４２または部分光束１４４の何れか一方と重なる範囲となる。
【００５０】
図５（ｃ）は、アスペクト比３：２の撮像素子９８により得られた画像１５０の一例を示す。画像１５０における撮影レンズ８２による撮影対象物１４６の像の反転は、画像処理により修正されている。図５（ｃ）を用いて、反射部６０により反射された部分光束が結像して生成される画像について説明する。画像１５０において、中央の被写体像は、反射部６０に反射されずに結像した被写体像である。
【００５１】
中央部の被写体像に対し、上に位置する被写体像は、第１反射部６６に反射して結像した被写体像である。下に位置する被写体像は、第２反射部６８に反射して結像した被写体像である。左に位置する被写体像は、第２反射部６４に反射して結像した被写体像である。右に位置する被写体像は、第１反射部６２に反射して結像した被写体像である。このように、上下左右に位置する四つの被写体像は、第１反射部６２に一回反射されて結像した被写体像である。このため、上下左右に位置する被写体像の向きは、中央部の被写体像の向きと異なっている。
【００５２】
同様に、中央の被写体像に対し、左上に位置する被写体像は、第１反射部６６と第２反射部６４に反射して結像した被写体像である。左上に位置する被写体像のうち、図中の破線の右側は、第２反射部６４に反射した後に第１反射部６６に反射して結像した被写体像であり、左側は、第２反射部６４に反射した後に第１反射部６６に反射して結像した被写体像である。また、同様に左下、右上、右下に表示された被写体像は、第１反射部６２、６６および第２反射部６４、６８に二回反射して結像した被写体像である。
【００５３】
このように、反射ユニット１０を装着したカメラユニット９０は、複数の異なる視点から見た被写体の画像データを作成できる。そして、これらの画像データを用いて、カメラユニット９０は、被写体の三次元計測を行ったり、互いに視差を有する３Ｄ画像を生成できる。
【００５４】
図６（ａ）は、位置調整前の反射ユニット１０を有するカメラユニット１６０の斜視図を示す。図６（ａ）において、他の図と共通の要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省略する。図６は、撮像素子のアスペクト比が４：３のカメラユニット９０に装着されていた反射ユニット１０を、同じレンズユニット８０を備え、撮像素子のＹ軸方向の寸法は同じで、アスペクト比が３：２の撮像素子を備えるカメラユニット１６０に、当該反射ユニット１０をそのまま装着した例を示す。この場合において、反射部６０の位置は、アスペクト比４：３の撮像素子の画角に対して略三等分となる位置に配置されている。したがって、反射部６０の位置は、アスペクト比３：２の撮像素子を有するカメラユニット１６０の画角を略三等分する位置に対してＸ軸方向に狭くなっている。
【００５５】
図６（ｂ）は、位置調整前の反射ユニット１０を有するカメラユニット１６０の撮像素子によって得られる画像の一例を示す。反射部６０の位置は、カメラユニット１６０の画角を略三等分する位置に対してＸ軸方向に狭いので、撮像素子によって得られる画面のＸ軸方向両端には、反射部６０に複数回再反射された部分的な像が見られる。このような部分的な像は、三次元計測に使用できない。したがって、部分的な像を結像した領域の画素は、三次元解析に利用できない無駄な画素となる。
【００５６】
この場合において、システム制御部１１８は、レンズユニット８０から焦点距離に関する情報を取得する。さらに、システム制御部１１８は、カメラユニット１６０から撮像素子の有効画素領域のサイズ、アスペクト比に関する情報を取得する。システム制御部１１８は、システムメモリ１２０に記憶されている対応テーブルを参照して、これらの情報に対応する画角を略三等分する反射部６０の位置を読み出す。システム制御部１１８は、反射部６０の位置を調整する制御信号を、カメラユニット用接点７６を介して、調整部７０に出力する。
【００５７】
調整部７０は、システム制御部１１８から制御信号を取得すると、モータ７２は、ギア７４を回転させて、反射部６０の位置を調整する。制御信号には、反射部６０をホームポジションに戻す信号および反射部６０をホームポジションから、画角を略三等分する位置まで駆動するモータ７２の駆動信号が含まれる。したがって、調整部７０は、反射部６０の位置をホームポジションに戻した上で、制御信号に含まれる反射部６０の予め定められたカメラユニット１６０の画角を略三等分する位置に反射部６０の位置を調整する。
【００５８】
図７（ａ）は、位置調整後の反射ユニット１０を有するカメラユニット１６０の斜視図を示す。図７（ａ）に示した反射部６０の位置は、調整部７０によってＸ軸方向に広げられており、反射部６０の位置は、アスペクト比３：２の撮像素子を有するカメラユニット１６０の画角に対して略三等分となる位置に調整されている。
【００５９】
図７（ｂ）は、位置調整後の反射ユニット１０を有するカメラユニット１６０の撮像素子によって得られる画像１５２の一例を示す。反射ユニット１０の位置は、アスペクト比３：２の撮像素子を有するカメラユニット１６０の画角に対して略三等分となる位置に調整されたので、位置調整前に撮影された画像に見られていた、部分的な像は結像されなくなる。これにより、撮像素子の画素を有効に使用することができる。
【００６０】
図８（ａ）は、位置調整前の他の反射ユニット１７０を有するカメラユニット１６０の斜視図を示す。図８（ａ）において、他の図と共通の要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省略する。図８（ａ）に示した反射ユニット１７０は、反射ユニット１０における第１マウント部３２および第２マウント部３４は固定したまま、反射ユニット１０を右回りに９０°回転させた構成となっている。
【００６１】
図８（ａ）に示す例は、アスペクト比が４：３の撮像素子を備えるカメラユニット１６０において、反射ユニット１７０を用いて静止画を撮影していた使用者が、動画撮影に切り替えて撮影を開始しようとしている状態を示している。この場合において、反射部１８０は、アスペクト比が４：３の撮像素子の画角に対して略三等分となる位置に配されている。カメラユニット１６０において、動画撮影を行う場合においては、ハイビジョンに対応するため、撮像素子のＹ軸方向の両端を使用しないことで、撮像素子の有効領域の縦横比を１６：９としている。したがって、反射部１８０の位置は、アスペクト比４：３の撮像素子に画角に対して略三等分となる位置に調整されている。したがって、反射部１８０の位置は、動画撮影における撮像素子の有効領域の縦横比１６：９から形成される画角を三等分する位置よりもＹ軸方向に広くなっている。
【００６２】
図８（ｂ）は、調整前の他の反射ユニット１７０を有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像１５４の一例を示す。反射部１８０の位置は、画像素子の有効領域の縦横比１６：９から形成される画角に対してＹ軸方向に広いので、当該撮影により得られる動画は、図８（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の両端部が切れてしまう。このように、端部が切れた画像は三次元計測に利用できないので、端部が切れた画像を結像した画素は、無駄な画素となる。
【００６３】
この場合において、システム制御部１１８は、レンズユニット８０から焦点距離に関する情報を取得する。さらに、システム制御部１１８は、カメラユニット１６０から撮像素子の有効画素領域のサイズおよび縦横比に関する情報を取得する。システム制御部１１８は、システムメモリ１２０に記憶されている対応テーブルを参照して、有効領域の縦横比１６：９に対応する画角を略三等分する反射部１８０の位置を読み出す。システム制御部１１８は、反射部１８０の位置を調整する制御信号を調整部７０に出力する。
【００６４】
調整部７０は、システム制御部１１８から制御信号を取得すると、モータ７２はギア７４を回転させて、反射部１８０の位置を調整する。反射部１８０の位置調整については、反射ユニット１０と同じであるので説明を省略する。
【００６５】
図９（ａ）は、位置調整後の他の反射ユニット１７０を有するカメラユニット１６０の斜視図を示す。図９（ａ）に示した反射部１８０の位置は、調整部７０によって、Ｙ軸方向に狭められている。これにより、反射部１８０は、有効画素領域１６：９により形成される画角を略三等分する位置に調整されている。
【００６６】
図９（ｂ）は、調整後の他の反射ユニット１７０を有するカメラユニットの撮像素子によって得られる画像１５６の一例を示す。反射部１８０の位置は、有効画素領域１６：９により形成される画角を略三等分する位置に調整されたので、位置調整前に撮影された画像に見られていたＹ軸方向の両端部が切れた状態が解消され、三次元計測に用いることができる画像を、有効画素領域全体で撮影できる。このように、反射部１８０の位置を調整することによって、有効画素領域の画素を有効に使用することができる。
【００６７】
以上説明したように、反射部の位置が、画角を略三等分する位置からずれると、三次元解析に用いることのできない画像を撮影してしまうので、当該画像を結像した画素が無駄な画素となる。本実施例に係る反射ユニット１０、１７０を用いることで、反射部６０、１８０の位置を調整できる。これにより、反射ユニット１０、１７０を取り付けるカメラユニットを変更して、当該カメラユニットが有する撮像素子のアスペクト値が変更された場合であっても、変更後の撮像素子のアスペクト値から形成される画角に対して略三等分となる位置に反射部６０、１８０の位置を調整できる。また、撮影モードが変更されて有効画素領域が変更された場合であっても、有効画素領域から求められる画角に対して略三等分となる位置に反射部６０、１８０の位置を調整できる。これにより、三次元計測に用いることのできない画像を撮影することを防ぐことができ、当該画像を結像して画像データを作成する画素の無駄をなくすことができる。
【００６８】
また、本実施形態において、反射ユニット１０、１７０は、Ｘ軸方向、またはＹ軸方向に反射部の位置を調整する例を示したが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に反射部６０の位置を調整するようにしてもよい。また、本実施形態において、反射ユニット１０、１７０はモータ７２を有する例を用いて説明したが、モータ７２はなくてもよく、それに代えてギア７４の軸に接続する把手を設けてもよい。使用者は、当該把手を用いてギア７４を回転させて反射部６０の位置を調整してもよい。
【００６９】
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】
【００７０】
１０、１７０  反射ユニット、３０  取り付け部、３２  第１マウント部、３４  第２マウント部、３６  固定部、３８  シャフト、４０、４２、９６  円弧リブ、４４、４６、５６、５８  突片、４８、４９  円弧状切欠き、５０  鏡面部、５２、５４  支持板、６０、１８０  反射部、６２、６６  第１反射部、６４、６８  第２反射部、７０  調整部、７２  モータ、７４  ギア、７６  カメラユニット用接点、７８  レンズユニット用接点、８０  レンズユニット、８２  撮影レンズ、８３  単焦点レンズ、８４  フォーカスレンズ、８６  光軸、９０、１６０  カメラユニット、８１、９２  マウント部、９４  円弧状切欠き、９７、９８、９９  撮像素子、１００  Ａ／Ｄ変換器、１０２  メモリ制御部、１０４  タイミング発生部、１０６  内部メモリ、１０８  画像処理部、１１０  記録媒体ＩＦ、１１２  表示制御部、１１４  Ｄ／Ａ変換器、１１６  表示部、１１８  システム制御部、１２０  システムメモリ、１２４  フォーカス制御部、１２６  操作部材、１２８  レリーズスイッチ、１３０  記録媒体、１４０、１４２、１４４  部分光束、１４６  撮影対象物、１５０、１５２、１５４、１５６  画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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