JP2012150448A - ステレオ画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の撮像光を２つに分離するためのビームスプリッターを小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を可能とする小型のステレオ画像撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明のステレオ画像撮像装置は、被写体の撮像光を２つに分離する光学機能面を有する光学素子と、伸縮機能を有する第１および第２の伸縮レンズ鏡筒と、第１の伸縮レンズ鏡筒に装着され、第１の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第１の撮像光に基づいて、第１の画像を生成する第１の撮像装置と、第２の伸縮レンズ鏡筒に装着され、第２の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第２の撮像光に基づいて、第２の画像を生成する第２の撮像装置と、第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、第１の撮像装置を光軸方向に平行移動させる第１の可動部と、第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、第２の撮像装置を光軸方向に平行移動させる第２の可動部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの撮像装置を用いて撮像した画像を立体視可能とするステレオ画像撮像装置に関し、より特定的には、伸縮機能を有するレンズ鏡筒が装着された２つの撮像装置を用いるステレオ画像撮像装置に関する。

従来のステレオ画像撮像装置では、被写体の撮像光を左眼用撮像光と右眼用撮像光とに分離し、それぞれ左眼用撮像光と右眼用撮像光とから左眼用撮像装置と右眼用撮像装置とを用いて、視聴者に立体感を感じさせる立体画像を生成していた。

図８は、従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００が望遠領域を撮像する様子を示す図である。図８において、ステレオ画像撮像装置９００は、左眼用撮像装置９１０と、右眼用撮像装置９２０と、ハーフミラー９３０とを備える。なお、左眼用撮像装置９１０は、伸縮機能を有する左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１に装着されており、右眼用撮像装置９１０は、伸縮機能を有する右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１に装着されている。

また、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１および右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１の光軸上の結像位置の間隔（ステレオベース）を調整するために、ここでは、左眼用撮像装置９１０は、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１の光軸に対して垂直に、水平方向に平行移動するものとする（紙面奥側および手前側方向）。なお、特許文献１には、ステレオベースを自由に設定できるハーフミラーを用いたステレオ画像撮像装置に関する技術が開示されている。

ハーフミラー９３０は、被写体の撮像光のうちの一部である左眼用撮像光を透過させて、その他の一部である右眼用撮像光を反射させる。左眼用撮像装置９１０は、結像された左眼用撮像光に基づいて左眼用画像を生成し、右眼用撮像装置９２０は、結像された右眼用撮像光に基づいて右眼用画像を生成する。このように、従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００は、左眼用画像および右眼用画像に基づいて、視聴者に立体感を感じさせる立体画像を生成していた。

ここでは、望遠領域を撮像するために、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１および右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１は伸長しており、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１および右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１で撮影可能な領域に対するハーフミラー９３０の必要領域は、図８に示すように、領域９３１となる。

次に、図９は、従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００が広角領域を撮像する様子を示す図である。図８に示した様子と異なっている点は、広角領域を撮像するために、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１および右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１は収縮しており、左眼用伸縮レンズ鏡筒９１１および右眼用伸縮レンズ鏡筒９２１で撮影可能な領域に対するハーフミラー９３０の必要領域は、図９に示すように、領域９３２となる。

特許第４２９３８２１号公報

しかしながら、従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００では、望遠領域および広
角領域の両方の撮像を可能とするためには、図９に示した領域９３２（＞図８で示した領域９３１）が必要となる。換言すれば、従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００では、望遠領域を撮像する場合には不要となる大きいハーフミラーが、広角領域を撮像するために必要となり、その結果、ステレオ画像撮像装置９００も非常に大きな装置となってしまうという問題があった。

それ故に、本発明の目的は、被写体の撮像光を２つに分離するためのビームスプリッターを小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を可能とする小型のステレオ画像撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のステレオ画像撮像装置は、被写体側から入射した撮像光のうちの一部である第１の撮像光を透過させ、他の一部である第２の撮像光を反射させる光学機能面を有する光学素子と、伸縮機能を有し、第１の撮像光を結像する第１の伸縮レンズ鏡筒と、伸縮機能を有し、第２の撮像光を結像する第２の伸縮レンズ鏡筒と、第１の伸縮レンズ鏡筒に装着され、第１の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第１の撮像光に基づいて、第１の画像を生成する第１の撮像装置と、第２の伸縮レンズ鏡筒に装着され、第２の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第２の撮像光に基づいて、第２の画像を生成する第２の撮像装置と、第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、第１の撮像装置を第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮方向に平行移動させる第１の可動部と、第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、第２の撮像装置を第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮方向に平行移動させる第２の可動部とを備える。

典型的には、第１の伸縮レンズ鏡筒の光軸上における、光学機能面から第１の伸縮レンズ鏡筒の最前面までの距離、および、第１の伸縮レンズ鏡筒の光軸上における、光学機能面から第２の伸縮レンズ鏡筒の最前面までの距離は、一定であることを特徴とする。

好ましくは、本発明のステレオ画像撮像装置は、第１の伸縮レンズ鏡筒の最前面の位置を固定する第１のレンズ鏡筒保持部材と、第２の伸縮レンズ鏡筒の最前面の位置を固定する第２のレンズ鏡筒保持部材とを、さらに備える。

また、好ましい第１の可動部は、第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に連動し、第２の可動部は、第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に連動することを特徴とする。

さらに、好ましい第１および第２の可動部は、それぞれ第１および第２の伸縮レンズ鏡筒の光軸に沿って形成されるレール上を移動することを特徴とする。

また、好ましくは、本発明のステレオ画像撮像装置は、第１および第２の可動部の移動量を制御する制御部を、さらに備え、制御部は、第１の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長に対応する位置に第１の撮像装置を移動させるように第１の可動部を制御し、第２の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長の対応する位置に第２の撮像装置を移動させるように第２の可動部を制御することを特徴とする。

また、好ましくは、本発明のステレオ画像撮像装置は、第１の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長と、当該レンズ長に対応する第１の撮像装置の位置とを紐付け、第２の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長と、当該レンズ長に対応する第２の撮像装置の位置とを紐付けるルックアップテーブルを、さらに備え、制御部は、ルックアップテーブルに基づいて、第１および第２の可動部を制御することを特徴とする。

上述のように、本発明によれば、被写体の撮像光を２つに分離するためのビームスプリッターを小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を可能とする小型のステレオ画像撮像装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００が望遠領域を撮像する様子を示す図 本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００が広角領域を撮像する様子を示す図 本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１０１が望遠領域を撮像する様子を示す図 本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１０１が広角領域を撮像する様子を示す図 本発明の第２の実施形態に係るステレオ画像撮像装置２００が望遠領域を撮像する様子を示す図 本発明の第２の実施形態に係るステレオ画像撮像装置２００が広角領域を撮像する様子を示す図 本発明の第３の実施形態に係るステレオ画像撮像装置３００を示す図 従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００が望遠領域を撮像する様子を示す図 従来技術におけるステレオ画像撮像装置９００が広角領域を撮像する様子を示す図

以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００が望遠領域を撮像する様子を示す図である。図１において、ステレオ画像撮像装置１００は、第１の撮像装置１１０と、第２の撮像装置１２０と、プリズム部材１３０とを備える。ステレオ画像撮像装置１００は、筺体１４０によって覆われており、被写体からの撮像光は、前窓部１４１から入射される。

なお、第１の撮像装置１１０は、伸縮機能を有する第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に装着されており、さらに、第１の可動部１１２によって保持されている。第２の撮像装置１２０は、伸縮機能を有する第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に装着されており、さらに、第２の可動部１２２によって保持されている。

第１の撮像装置１１０は、左眼用画像を生成する左眼用撮像装置であって、第２の撮像装置１２０は、右眼用画像を生成する右眼用撮像装置である。

プリズム部材１３０は、被写体からの撮像光を、第１の撮像光と第２の撮像光とに分離する光学機能面１３１を有するビームスプリッターである。光学機能面１３１は、例えば、金属薄膜や誘電体多層膜よりなる。第１の撮像光の強度と第２の撮像光の強度を一致させるために、光学機能面１３１としては、ハーフミラーが採用される。

被写体からの撮像光は、プリズム部材１３０の入射面１３２に入射し、左眼視点に相当する第１の撮像光は、光学機能面１３１を透過し、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に入射する。第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に入射された撮像光は、第１の撮像装置１１０内部の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換されて左眼用画像信号となる。このように、第１の撮像装置１１０は左眼用画像を生成する。

同様に、被写体からの撮像光は、プリズム部材１３０の入射面１３２に入射され、右眼視点に相当する第２の撮像光は、光学機能面１３１によって反射され、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に入射する。第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に入射された撮像光は、第２の撮像装置１２０内部の固体撮像素子等の撮像面に結像され、光電変換されて右眼用画像信号となる。このように、第２の撮像装置１２０は右眼用画像を生成する。

また、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の光軸上の結像位置の間隔（ステレオベース）を調整するために、ここでは、第１の撮像装置１１０は、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の光軸に対して垂直に、水平方向に平行移動するものとする（紙面奥側および手前側方向）。

ここで、左眼用画像上の被写体像と右眼用画像上の被写体像との間で、視差量が大きくなり過ぎたり、上下方向にズレが生じたりすると、視聴者が立体画像を観測した際に好適な立体感を得ることができない。このため、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の光軸Ｌ１と、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の光軸Ｌ２との間隔、および平行度を正確に調整することが必要である。換言すれば、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の光軸Ｌ１を光学機能面１３１によって折り曲げた光軸と、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の光軸Ｌ２を光学機能面１３１によって透過させた光軸とは、ステレオ画像撮像装置１００の側面方向から見て、図１に示すように、光軸Ｌで一致した状態になっている必要がある。

本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００では、プリズム部材１３０は、例えば、直方体であって、図１に示すように、ステレオ画像撮像装置１００の側面方向からのプリズム部材１３０の断面は正方形である。プリズム部材１３０内部において、光学機能面１３１は、入射面１３２に対して、正確に４５度の角度を有するように形成されている。

プリズム部材１３０における第１の出射面１３３は、入射面１３２と正確に平行になるように、例えば、研磨することによって成形される。また、プリズム部材１３０における第２の出射面１３４は、入射面１３２および第１の出射面１３３と垂直になるように、例えば、研磨することによって成形される。

このように、プリズム部材１３０が正確に成形されているため、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１を第１の出射面１３３に正対させ、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１を第２の出射面１３４に正対させれば、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の光軸Ｌ１を光学機能面１３１によって透過させた光軸と、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の光軸Ｌ２を光学機能面１３１によって折り曲げた光軸とを、ステレオ画像撮像装置１００の側面方向から見て、図１に示すように、光軸Ｌで一致した状態にさせることができる。

上述した光軸調整の下、第１の出射面１３３に対する第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面の位置が設定され、第２の出射面１３４に対する第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面の位置が設定される。

そして、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４は、正確に光軸調整がなされた位置に、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面が固定されるように、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部を保持している。同様に、第２のレンズ鏡筒保持部材１２４は、正確に光軸調整がなされた位置に、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面が固定されるように、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部を保持している。

次に、図２は、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００が広角領域を撮像する様子を示す図である。図１に示した様子と異なっている点は、広角領域を撮像するために、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１は収縮している。

ここで、ステレオ画像撮像装置１００では、図１で説明したように、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４および第２のレンズ鏡筒保持部材１２４によって、それぞれ第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部は固定されているため、図２に示すように、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０が移動している。

具体的には、第１の移動レール１１３は、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の光軸方向に沿って移動可能なレールであって、筺体１４０に設置されている。第１の可動部１１２は、第１の撮像装置１１０を保持しており、第１の移動レール１１３上を移動する機構を有している。

そして、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１が収縮する場合、当該第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部は第１のレンズ鏡筒保持部材１１４によって固定されているため、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に装着されている第１の撮像装置１１０は、第１の可動部１１２が第１の移動レール１１３上を移動することによって、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部側に移動することになる。

また、このように第１の撮像装置１１０が移動したとしても、正確な光軸調整の下、第１の出射面１３３に対する第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面の位置が設定されて、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４が第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部を保持しているため、光軸のズレが発生することはない。

同様に、第２の移動レール１２３は、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の光軸方向に沿って移動可能なレールであって、筺体１４０に設置されている。第２の可動部１２２は、第２の撮像装置１２０を保持しており、第２の移動レール１２３上を移動する機構を有している。

そして、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１が収縮する場合、当該第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部は第２のレンズ鏡筒保持部材１２４によって固定されているため、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に装着されている第２の撮像装置１２０は、第２の可動部１２２が第２の移動レール１２３上を移動することによって、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部側に移動することになる。

また、このように第２の撮像装置１２０が移動したとしても、正確な光軸調整の下、第２の出射面１３４に対する第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面の位置が設定されて、第２のレンズ鏡筒保持部材１２４が第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部を保持しているため、光軸のズレが発生することはない。

なお、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１が伸長する場合は、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０が、それぞれ第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部側と逆方向に移動することは言うまでもない。

上述のように、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００では、広角領域であっても、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面の位置と光学機能面１３１までの距離が、望遠領域の場合と変わらないため、入射面１３２から入射された撮像光を分離するための光学機能面１３１は、あまり大きな領域を必要としない。

換言すれば、従来技術では、入射面から入射された撮像光を分離するためのハーフミラーのうち、望遠領域を撮像する場合には不要とされている領域であっても、広角領域を撮像する場合に備えて非常に大きな領域が必要であったため、結果的に、大きいサイズのハーフミラーが必要とされていた。しかし、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００では、図１および図２を比較してみても、広角領域を撮像する場合に備えた非常に大きいサイズのビームスプリッターを必要とせず、比較的小さい光学機能面１３１を含む小型のプリズム部材１３０を用いることができる。その結果、ステレオ画像撮像装置１００も小型化が実現できる。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００によれば、被写体の撮像光を２つに分離するための光学機能面１３１を含むプリズム部材１３０を小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を実現することができる。

なお、本実施形態では、図１および図２に示したように、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１は、それぞれ第１の出射面１３３および第２の出射面１３４に正対するように配置されていたが、これに限定されるものではない。光学機能面１３１から第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面までの距離、および、光学機能面１３１から第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面までの距離が、一定であれば、その他の配置であっても構わない。例えば、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１が、上下に並列配置された場合であっても構わない。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１０１が望遠領域を撮像する様子を示す図である。図３に示すステレオ画像撮像装置１０１において、図１で示したステレオ画像撮像装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。

図３において、ステレオ画像撮像装置１０１では、第１の撮像装置１１０と第２の撮像装置１２０とが上下に並列配置されている。それに伴い、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０に、それぞれ装着されている第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１も上下に並列配置されている。

被写体からの撮像光は、プリズム部材１３０の入射面１３２に入射され、左眼視点に相当する第１の撮像光は、光学機能面１３１を透過し、第１の光路部１５０を介して、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に入射される。

また、被写体からの撮像光は、プリズム部材１３０の入射面１３２に入射され、右眼視点に相当する第２の撮像光は、光学機能面１３１によって反射され、第２の光路部１６０を介して、反射面１６１によって、さらに反射された後、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に入射される。

ここで、プリズム部材１３０の第１の出射面１３３から第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面までの距離と、プリズム部材１３０の第２の出射面１３４から第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面までの距離とは一定である。具体的には、図４において、ａ１＝ａ２＋ａ３（以下、「数式１」と称する）を満たす。

なお、第１の光路部１５０および第２の光路部１６０は、プリズム部材１３０と異なる屈折率を有する別のプリズムであっても構わないし、プリズム部材１３０と同一の屈折率を有する別のプリズムであっても構わない。また、第１の光路部１５０および第２の光路
部１６０は、プリズム部材１３０と一体形成された１つのプリズムであっても構わない。さらには、第１の光路部１５０および第２の光路部１６０は、プリズムに限定されるものではなく、例えば、空気中であっても構わない。

そして、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４は、正確に光軸調整がなされ、かつ上述した「数式１」を満たす位置に、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面が固定されるように、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部を保持している。同様に、第２のレンズ鏡筒保持部材１２４は、正確に光軸調整がなされ、かつ上述した「数式１」を満たす位置に、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面が固定されるように、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部を保持している。

次に、図４は、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１０１が広角領域を撮像する様子を示す図である。図３に示した様子と異なっている点は、広角領域を撮像するために、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１は収縮している。

第１の伸縮レンズ鏡筒１１１が収縮する場合、当該第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部は第１のレンズ鏡筒保持部材１１４によって固定されているため、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１に装着されている第１の撮像装置１１０は、第１の可動部１１２が第１の移動レール１１３上を移動することによって、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部側に移動することになる。

また、このように第１の撮像装置１１０が移動したとしても、正確に光軸調整がなされ、かつ上述した「数式１」を満たす条件の下、第１の出射面１３３に対する第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の最前面の位置が設定されて、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４が第１の伸縮レンズ鏡筒１１１の先端部を保持しているため、光軸のズレが発生することはない。

同様に、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１が収縮する場合、当該第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部は第２のレンズ鏡筒保持部材１２４によって固定されているため、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１に装着されている第２の撮像装置１２０は、第２の可動部１２２が第２の移動レール１２３上を移動することによって、第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部側に移動することになる。

また、このように第２の撮像装置１２０が移動したとしても、正確に光軸調整がなされ、かつ上述した「数式１」を満たす条件の下、第２の出射面１３４に対する第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の最前面の位置が設定されて、第２のレンズ鏡筒保持部材１２４が第２の伸縮レンズ鏡筒１２１の先端部を保持しているため、光軸のズレが発生することはない。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１０１によれば、被写体の撮像光を２つに分離するための光学機能面１３１を含むプリズム部材１３０を小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を実現することができる。また、ステレオ画像撮像装置１０１は、上述したステレオ画像撮像装置１００に比べて、鉛直方向のサイズを小型化したい場合に有効である。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係るステレオ画像撮像装置２００が望遠領域を撮像する様子を示す図である。図５において、ステレオ画像撮像装置２００は、第１の撮像装置１１０と、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１と、第２の撮像装置１２０と、第２の伸縮レンズ鏡筒２２１と、プリズム部材１３０とを備える。なお、本実施形態では、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１は、焦点距離、およびフォーカスを調
整する場合に、その先端部が回転するタイプであるものとする。

また、図５に示すステレオ画像撮像装置２００において、図１で示したステレオ画像撮像装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。以下、本実施形態では、本発明の第１の実施形態と異なる点について、詳しく説明する。

ステレオ画像撮像装置２００は、筺体１４０によって覆われており、被写体からの撮像光は、前窓部１４１から入射される。プリズム部材１３０は、光学機能面１３１を有し、入射面１３２から入射された撮像光のうち、第１の撮像光は第１の出射面１３３から出射され、第２の撮像光は第２の出射面１３４から出射される。ここまで、ステレオ画像撮像装置２００の基本的な構成は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００と同様である。

さらに、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１の光軸Ｌ１を光学機能面１３１によって透過させた光軸と、第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の光軸Ｌ２を光学機能面１３１によって折り曲げた光軸とを、ステレオ画像撮像装置２００の側面方向から見て、図５に示すように、光軸Ｌで一致した状態にさせている。そして、このような、正確な光軸調整の下、第１の出射面１３３に対する第１の伸縮レンズ鏡筒２１１の最前面の位置が設定され、第２の出射面１３４に対する第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の最前面の位置が設定される。

ただし、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１は、焦点距離、およびフォーカスを調整する場合に、その先端部が回転するタイプであるため、ステレオ画像撮像装置２００では、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の先端部は、本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００のように、第１のレンズ鏡筒保持部材１１４および第２のレンズ鏡筒保持部材１２４によって保持されていない。

次に、図６は、本発明の第２の実施形態に係るステレオ画像撮像装置２００が広角領域を撮像する様子を示す図である。図５に示した様子と異なっている点は、広角領域を撮像するために、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１は収縮している。なお、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１が収縮する際、その先端部は回転している。

ここで、ステレオ画像撮像装置２００では、上述したように、正確な光軸調整の下、光学機能面１３１に対する第１の伸縮レンズ鏡筒２１１の最前面の位置が設定され、光学機能面１３１に対する第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の最前面の位置が設定されている。第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１が伸縮した場合であっても、光学機能面１３１から第１の伸縮レンズ鏡筒２１１の最前面までの距離、および、光学機能面１３１から第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の最前面までの距離は、一定である。

換言すれば、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１が伸縮に伴って、例えば、制御部（図示せず）が、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０を移動させている。

具体的には、第１の可動部２１２は、第１の撮像装置１１０を保持しており、第１の移動レール１１３上を移動する機構を有している。制御部は、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１のレンズ長に対応する位置に第１の撮像装置１１０を移動させるように第１の可動部２１
２を制御する。

同様に、第２の可動部２２２は、第２の撮像装置１２０を保持しており、第２の移動レール１２３上を移動する機構を有している。制御部は、第２の伸縮レンズ鏡筒２２１のレンズ長に対応する位置に第２の撮像装置１２０を移動させるように第２の可動部２２２を制御する。

なお、制御部は、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１が伸縮に対応する第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０の移動量に基づいて、第１の可動部２１２および第２の可動部２２２を制御しても構わない。

また、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１のレンズ長と、当該レンズ長に対応する第１の撮像装置１１０の位置とを紐付け、第２の伸縮レンズ鏡筒２２１のレンズ長と、当該レンズ長に対応する第２の撮像装置１２０の位置とを紐付けるルックアップテーブルを、例えば、メモリ等の記録手段に予め記録しておいても構わない。制御部は、当該ルックアップテーブルに基づいて、第１の可動部２１２および第２の可動部２２２を制御すればよい。

また、制御部は、第１の可動部２１２および第２の可動部２２２に含まれていても構わないし、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０に含まれていても構わないし、制御部として、物理的に他の構成であっても構わない。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係るステレオ画像撮像装置２００によれば、被写体の撮像光を２つに分離するための光学機能面１３１を含むプリズム部材１３０を小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を実現することができる。さらには、第１の伸縮レンズ鏡筒２１１および第２の伸縮レンズ鏡筒２２１の先端部を保持する保持部材を必要としないため、その先端部が回転するタイプの伸縮レンズ鏡筒、および様々な大きさの伸縮レンズ鏡筒であっても適用することができる。

＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態に係るステレオ画像撮像装置３００を示す図である。図７において、ステレオ画像撮像装置３００は、第１の撮像装置１１０と、第１のレンズ鏡筒３１１と、第２の撮像装置１２０と、第２のレンズ鏡筒３２１と、プリズム部材１３０とを備える。なお、本実施形態では、第１のレンズ鏡筒３１１および第２のレンズ鏡筒３２１は、複数のレンズ群を含み、焦点距離、およびフォーカスを調整する場合に、その内部のレンズの光軸方向の位置が変化するタイプのものであるとする。

また、図７に示すステレオ画像撮像装置２００において、図１で示したステレオ画像撮像装置１００と同一の構成については、同一の参照符号を付すことによって、詳細な説明を省略する。以下、本実施形態では、本発明の第１の実施形態と異なる点について、詳しく説明する。

ステレオ画像撮像装置３００は、筺体１４０によって覆われており、被写体からの撮像光は、前窓部１４１から入射される。プリズム部材１３０は、光学機能面１３１を有し、入射面１３２から入射された撮像光のうち、第１の撮像光は第１の出射面１３３から出射され、第２の撮像光は第２の出射面１３４から出射される。

第１のレンズ鏡筒保持部材１１４は、正確に光軸調整がなされた位置に、第１のレンズ鏡筒３１１の最前面が固定されるように、第１のレンズ鏡筒３１１の先端部を保持している。同様に、第２のレンズ鏡筒保持部材１２４は、正確に光軸調整がなされた位置に、第２のレンズ鏡筒３２１の最前面が固定されるように、第２のレンズ鏡筒３２１の先端部を
保持している。ここまで、ステレオ画像撮像装置２００の基本的な構成は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係るステレオ画像撮像装置１００と同様である。

ステレオ画像撮像装置３００では、第１のレンズ鏡筒３１１および第２のレンズ鏡筒３２１は、伸縮機能を有しておらず、複数のレンズ群を有することに特徴がある。したがって、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０を保持する第１の撮像装置保持部材３１２および第２の撮像装置保持部材３２２は、可動機能を有さず、第１の撮像装置保持部材台３１３および第２の撮像装置保持部材台３２３に、それぞれ固定されている。

図１および図２に示したように、本発明の第１の実施形態における、第１の伸縮レンズ鏡筒１１１および第２の伸縮レンズ鏡筒１２１が伸縮する場合について、本実施形態に係るステレオ画像撮像装置３００では、第１のレンズ鏡筒３１１および第２のレンズ鏡筒３２１が有する複数のレンズ群のレンズを切り換える。これにより、ステレオ画像撮像装置３００では、焦点距離、およびフォーカスを調整し、望遠領域および広角領域の両方の撮像を実現することができる。

本発明の第１の実施形態でも説明したように、プリズム部材１３０の第１の出射面１３３および第２の出射面１３４と、第１のレンズ鏡筒３１１および第２のレンズ鏡筒３２１の最前面との位置関係は、正確に設定されるため、第１の伸縮レンズ鏡筒および第２の伸縮レンズ鏡筒内部のレンズが切り換わっても、光軸のズレが発生することはない。

以上のように、本発明の第３の実施形態に係るステレオ画像撮像装置３００によれば、被写体の撮像光を２つに分離するための光学機能面１３１を含むプリズム部材１３０を小型化しつつ、望遠領域および広角領域の両方の撮像を実現することができる。さらには、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０が移動しないため、第１の撮像装置１１０および第２の撮像装置１２０を移動させるための可動部およびレール等を必要とせず、その結果、ステレオ画像撮像装置３００を、さらに小型化でき、低コストで実現することが可能となる。

なお、本発明では、上述した第１〜第３の実施形態に係るステレオ画像撮像装置の各構成および特徴を、適宜、組み合わせても構わない。

また、上記の各実施形態では、入射光を分岐するためにビームスプリッター（プリズム部材１３０）を用いているが、ビームスプリッターに代えて、平板状のハーフミラーもしくは斜面にハーフミラー面が形成された直角プリズムを用いても良い。

更に、上記の図３及び図４の構成において、第２の撮像光の進行方向を折り曲げるために用いられている反射面１６１を有する部材は、平板状のミラーであっても良いし、直角プリズムであっても良い。

本発明は、３次元画像を撮像するステレオ３Ｄ撮像装置として利用可能であって、特に、望遠領域および広角領域の両方の撮像を可能とする小型カメラおよびビデオカメラ等に有用である。

１００、１０１、２００、３００、９００ ステレオ画像撮像装置
１１０、１２０、９１０、９２０ 撮像装置
１１１、１２１、２１１、２２１、９１１、９２１ 伸縮レンズ鏡筒
１１２、１２２、２１２、２２２ 可動部
１１３、１２３ 移動レール
１１４、１２４ レンズ鏡筒保持部材
１３０ プリズム部材
１３１ 光学機能面
１３２ 入射面
１３３、１３４ 出射面
１４０ 筺体
１４１ 前窓部
１５０、１６０ 光路部
１６１ 反射面
３１１、３２１ レンズ鏡筒
３１２、３２２ 撮像装置保持部材
３１３、３２３ 撮像装置保持部材台
９３０ ハーフミラー
９３１、９３２ 領域
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ 光軸

Claims (7)

1. ステレオ画像撮像装置であって、
   被写体側から入射した撮像光のうちの一部である第１の撮像光を透過させ、他の一部である第２の撮像光を反射させる光学機能面を有する光学素子と、
   伸縮機能を有し、前記第１の撮像光を結像する第１の伸縮レンズ鏡筒と、
   伸縮機能を有し、前記第２の撮像光を結像する第２の伸縮レンズ鏡筒と、
   前記第１の伸縮レンズ鏡筒に装着され、前記第１の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第１の撮像光に基づいて、第１の画像を生成する第１の撮像装置と、
   前記第２の伸縮レンズ鏡筒に装着され、前記第２の伸縮レンズ鏡筒によって結像された第２の撮像光に基づいて、第２の画像を生成する第２の撮像装置と、
   前記第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、前記第１の撮像装置を前記第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮方向に平行移動させる第１の可動部と、
   前記第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に応じて、前記第２の撮像装置を前記第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮方向に平行移動させる第２の可動部とを備える、ステレオ画像撮像装置。
2. 前記第１の伸縮レンズ鏡筒の光軸上における、前記光学機能面から前記第１の伸縮レンズ鏡筒の最前面までの光路長、および、前記第２の伸縮レンズ鏡筒の光軸上における、前記光学機能面から前記第２の伸縮レンズ鏡筒の最前面までの光路長は、一定であることを特徴とする、ステレオ画像撮像装置。
3. 前記第１の伸縮レンズ鏡筒の最前面の位置を固定する第１のレンズ鏡筒保持部材と、
   前記第２の伸縮レンズ鏡筒の最前面の位置を固定する第２のレンズ鏡筒保持部材とを、さらに備える、請求項２に記載のステレオ画像撮像装置。
4. 前記第１の可動部は、前記第１の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に連動し、
   前記第２の可動部は、前記第２の伸縮レンズ鏡筒の伸縮に連動することを特徴とする、請求項３に記載のステレオ画像撮像装置。
5. 前記第１および第２の可動部は、それぞれ前記第１および第２の伸縮レンズ鏡筒の光軸に沿って形成されるレール上を移動することを特徴とする、請求項４に記載のステレオ画像撮像装置。
6. 前記第１および第２の可動部の移動量を制御する制御部を、さらに備え、
   前記制御部は、前記第１の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長に対応する位置に前記第１の撮像装置を移動させるように前記第１の可動部を制御し、前記第２の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長の対応する位置に前記第２の撮像装置を移動させるように前記第２の可動部を制御することを特徴とする、請求項１に記載のステレオ画像撮像装置。
7. 前記第１の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長と、当該レンズ長に対応する前記第１の撮像装置の位置とを紐付け、前記第２の伸縮レンズ鏡筒のレンズ長と、当該レンズ長に対応する前記第２の撮像装置の位置とを紐付けるルックアップテーブルを、さらに備え、
   前記制御部は、前記ルックアップテーブルに基づいて、前記第１および第２の可動部を制御することを特徴とする、請求項６に記載のステレオ画像撮像装置。

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