JP2002112288A

JP2002112288A - 立体撮影光学ユニットおよび立体画像撮影システム

Info

Publication number: JP2002112288A
Application number: JP2000300426A
Authority: JP
Inventors: Hidetomo Tanaka; 田中　　秀知
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】立体撮影を行う場合に、２台のカメラ間隔
（基線長）をカメラ自体を移動させることにより調節す
る方式では、装置全体が大型化したり、衝撃などにより
簡単に光軸ずれが発生したりする。【解決手段】左側光学系１００Ｌおよび右側光学系１
００Ｒを有し、これら左側および右側光学系を通して単
一のカメラに立体観察が可能な画像の撮影を行わせる立
体撮影光学ユニットにおいて、左側および右側光学系の
左右方向における相対間隔を変更する間隔変更手段（１
４０，１４１Ｌ・Ｒ等）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラや電
子スチルカメラ等の撮影装置に用いられ、立体観察可能
な視差画像の撮影を行わせるための立体撮影光学ユニッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体観察可能な視差画像の撮影を行う装
置として、例えば特開平７−２３４４６１号公報にて提
案されているように、左右に配置した２台のカメラを用
いるものがある。このような立体撮影装置では、焦点距
離や対物距離又は輻輳距離に応じて適正な視差を創出で
きるように２台のカメラの左右方向間隔（基線長）を調
節することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報にて提案の立体撮影装置のように２台のカメラ間隔を
カメラ自体を移動させることにより調節する方式では、
装置全体が大型化するという問題がある。また、１台の
カメラの重量が大きいために、衝撃などにより簡単に光
軸ずれが発生するという問題もある。

【０００４】さらに、各カメラがズームレンズを使用す
る場合においては、左右のズームレンズに倍率差が生じ
たり、１台のカメラにおいてズーミングによる光軸中心
ずれが発生したりするおそれがあり、最終的に左右のカ
メラの光軸ずれの発生原因となるという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手投】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、左側光学系および右側光学系を有
し、これら左側および右側光学系を通して単一のカメラ
に立体観察が可能な画像の撮影を行わせる立体撮影光学
ユニットにおいて、左側および右側光学系の左右方向に
おける相対間隔を変更する間隔変更手段を設けている。

【０００６】これにより、単一（１台）のカメラにより
左右の光軸ずれ等のない状態で視差画像を創出すること
を可能とするとともに、左右の光学系の基線長を焦点距
離や対物距離又は輻輳距離に応じて適切に調節すること
が可能となる。

【０００７】しかも、カメラに比べて小型軽量な左右の
光学系（より具体的には、左右の反射光学素子等）を移
動させて基線長を変更することで、左右の光学系を駆動
する駆動系および光学ユニット全体も小型化できるとと
もに、振動・衝撃による光軸ずれが生じにくい強度を得
易くなる。

【０００８】なお、上記間隔変更手段を各種情報に基づ
いて自動制御する制御手段を設けることもできるが、例
えば、左側および右側光学系の焦点距離情報と被写体距
離情報とに基づいて上記間隔変更手段を自動制御する制
御手段を設けることにより、ズーム光学系における焦点
距離および被写体距離に対して最適な基線長を自動設定
することが可能となる。

【０００９】また、間隔変更手段が作動しても光軸輻輳
距離（ないし輻輳位置）を略一定に維持するために、左
側および右側光学系の光軸輻輳角等の輻輳状態を変更す
る輻輳変更手段を制御手段により自動制御するようにし
てもよい。これにより、撮影画像の立体感を変化させる
ことなく最適な基線長設定が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１から図５に
は、本発明の第１実施形態である立体撮影光学ユニット
およびこれを備えた立体撮影システムの構成を示してい
る。

【００１１】まず、図１から図４を用いて立体撮影光学
ユニットについて説明する。この立体撮影光学ユニット
は、前群を構成する左側光学系１０１Ｌおよび右側光学
系１０１Ｒと、これら左右の光学系１０１Ｌ，１０１Ｒ
から入射した光束を、図５に示すカメラに導く後群光学
系２００とを有して構成されている。

【００１２】前群のうち、１０１Ｌ，１０１Ｒはミラー
（反射光学素子）であり、１０２Ｌ，１０２Ｒは固定の
第１レンズ群である。また、１０３Ｌ，１０３Ｒはカメ
ラ側に設けられたＣＣＤの電荷蓄積時間に同期して制御
される液晶シャッターを構成するＬＣＤである。さら
に、１０４は左右２つの反射面を有するプリズムであ
る。

【００１３】後群において、１０５は焦点調節を行うた
めに光軸方向に進退可能な第２レンズ群であり、１０６
は変倍調節を行うために光軸方向に進退可能な第３レン
ズ群である。

【００１４】１０７は変倍補正を行うために光軸方向に
進退可能な第４レンズ群であり、１０８は一定の被写体
距離において、本光学ユニットの望遠域から広角域で一
定のた結像点を保つために光軸方向に進退調節可能な第
５レンズ群である。

【００１５】１１１Ｌ，１１１Ｒはそれぞれ、ミラー１
０１Ｌ，１０１Ｒを接着により保持するミラー保持枠で
あり、１１２Ｌ，１１２Ｒは第１レンズ群１０２Ｌ，１
０２Ｒを保持する第１レンズ群枠である。１１３Ｌ，１
１３Ｒはそれぞれ第１レンズ群枠１１２Ｌ，１１２Ｒと
ＬＣＤ１０３Ｌ，１０３Ｒを保持するＬＣＤ保持枠であ
り、１１４はプリズム１０４を保持固定するためのプリ
ズム押えである。

【００１６】１１５は第２レンズ群１０５を保持する第
２レンズ群枠であり、１１６は第３レンズ群１０６を保
持する第３レンズ群枠である。１１７は第４レンズ群１
０７を保持する第４レンズ群枠であり、１１８は第５レ
ンズ群１０８を保持する第５レンズ群枠である。

【００１７】１１９は第２レンズ群１０５に不要光が入
射することを防ぐフロントキャップであり、１２０は第
２レンズ群枠１１５から第５レンズ群枠１１８までを内
包しフロントキャップ１１９を保持する固定鏡筒であ
る。

【００１８】１２１は各ＬＣＤ１０３Ｌ，１０３Ｒを各
ＬＣＤ保持枠１１３Ｌ，１１３Ｒに押さえ込むためのＬ
ＣＤ押えであり、１２２はフロントキャップ１１９に保
持される絞りユニットである。

【００１９】１２３は第２レンズ群枠１１５を光軸方向
に進退駆動するフォーカスカム溝が形成され、固定鏡筒
１２０に嵌合しているＦカム環である。１２４は第３レ
ンズ群枠１１６と第４レンズ群枠１１７を光軸方向に進
退駆動するズームカム溝が形成され、固定鏡筒１２０に
嵌合しているＺカム環である。

【００２０】１２５は第５レンズ群枠１１８を光軸方向
に進退駆動するバックフォーカスカム溝が形成され、固
定鏡筒１２０に嵌合しているＢＦカム環である。１２６
は固定鏡筒１２０に固定され、本光学ユニットをカメラ
に対して着脱可能に位置決め固定するためのレンズマウ
ントである。

【００２１】１２７は第２レンズ群枠１１５に固定され
たカムピンである。このカムピン１２７は、固定鏡筒１
２０に光軸と平行に延びるよう形成された直進溝とＦカ
ム環１２３に形成されたフォーカスカム溝とに係合して
いる。このため、Ｆカム環１２３が光軸回りで回動する
と、第２レンズ群枠１１５は、直進溝によりガイドされ
ながら、フォーカスカム溝のカム作用によって光軸方向
に進退する。

【００２２】１２８，１２９はそれぞれ、第３レンズ群
枠１１６および第４レンズ群枠１１７に固定されたカム
ピンである。これらカムピンは、固定鏡筒１２０に光軸
と平行に延びるように形成された直進溝とＺカム環１２
４に形成されたズームカム溝とに係合している。このた
め、Ｚカム環１２４が光軸回りで回動すると、第３レン
ズ群枠１１６および第４レンズ群枠１１７は、直進溝に
よりガイドされながらズームカム溝のカム作用によって
光軸方向に進退する。

【００２３】１３０は第５レンズ群枠１１８に固定され
たカムピンである。このカムピン１３０は、固定鏡筒１
２０に光軸と平行に延びるように形成された直進溝とＢ
Ｆカム環１２５に形成されたバックフォーカスカム溝と
に係合している。このため、ＢＦカム環１２５が光軸回
りで回動すると、第５レンズ群枠１１８は直進溝により
光軸方向にガイドされながらバックフォーカスカム溝の
カム作用により光軸方向に進退する。

【００２４】このように構成された光学ユニットでは、
左右の光学系１０１Ｌ，１０１Ｒを設けたこと、ミラー
１０１Ｌ，１０１Ｒによって入射光軸をプリズム１０４
の反射面に向けて折り曲げることおよび左右の光学系１
０１Ｌ，１０１Ｒからの入射光軸をプリズム１０４にて
単一化（合成）することを除き。通常の１本のレンズ鏡
筒と同様に構成されている。

【００２５】但し、左右の光学系１０１Ｌ，１０１Ｒ内
にＬＣＤ１０２Ｌ，１０２Ｒを配置することを考慮し、
第１レンズ群１０２Ｌ，１０２Ｒと第２レンズ群１０５
Ｌ，１０５Ｒとの間隔を適正に設定するとともに、光学
系全体として各収差の補正も考慮する。

【００２６】次に、本光学ユニットにおける基線長可変
機構（間隔変更手段）および輻輳調節機構（輻輳変更手
段）を中心に説明する。まず、基線長可変機構について
説明する。

【００２７】１３１Ｌ，１０３Ｒはミラー保持枠１１１
Ｌ，１１１Ｒを保持するミラーステージである。１３２
Ｌ，１３２Ｒはミラー保持枠１１１Ｌ，１１１Ｒに接着
固定され、ミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒの円錐軸
受け部にて保持されるミラー回転軸である。１３３Ｌ，
１３３Ｒはミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒが左右方
向内側に駆動される際に、これら精度が要求される部材
の他の部材との干渉を防ぐために設けられたＭＩＮスト
ッパーである。

【００２８】また、１３４Ｌ，１３４Ｒはミラーステー
ジ１３１Ｌ，１３１Ｒが左右方向外側に駆動される際
に、他の部材との干渉を防ぐために設けられたＭＡＸス
トッパーである。

【００２９】１４０は基線長可変駆動のためのＢＬ（Ｂ
ＡＳＥＬＩＮＥ）モーターであり、１４１Ｌ，１４１Ｒ
はＢＬモーター１４０の出力軸先端に保持されているＢ
Ｌスクリュウ軸である。

【００３０】ここで、図３に示すように、ミラーステー
ジ１３１Ｌ，１３１Ｒの下端部には、前群の全ての部品
を最終的に保持する前群ステーション１５０のベース部
１５０Ｂの左右それぞれに左右方向に延びるように形成
されたレール部１５０Ａに係合可能なガイド部１３１Ｇ
が形成されている。これにより、ミラーステージ１３１
Ｌ，１３１Ｒは、前群ステーション１５０に対してレー
ル部１５０Ａに沿って左右方向に移動可能となってい
る。

【００３１】また、ミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒ
の下部には、ＢＬスクリュウ軸１４１Ｌ，１４１Ｒを貫
通されるとともにこのＢＬスクリュウ軸１４１Ｌ，１４
１Ｒに噛み合う雌ネジ部１３１Ｍが形成されている。こ
のため、ＢＬモーター１４０が作動し、ＢＬスクリュウ
軸１４１Ｌ，１４１Ｒが回転すると、ミラーステージ１
３１Ｌ，１３１Ｒが左右方向に駆動され、両ミラー１０
１Ｌ，１０１Ｒの左右方向相対間隔（つまりは、基線
長）が変化する。なお、両ミラーステージ１３１Ｌ，１
３１Ｒの駆動方向は互いに反対方向になっている。

【００３２】なお、各ＢＬスクリュウ軸１４１Ｌ，１４
１ＲはＢＬモーター１４０の出力軸に対して位相調節が
可能となっており、これにより、ミラーステージ１３１
Ｌ，１３１Ｒのそれぞれの左右方向の初期位置を独立し
て調節可能な位置調節機構（位置調節手段）が構成され
る。

【００３３】１４２はミラーステージ１３１Ｌ，１３１
Ｒが所定の初期位置に位置しているか否かを検出するた
めのＢＬフォトインタラプタであり、１４３はＢＬフォ
トインタラプタ１４２を保持するＢＬフォト押えであ
る。

【００３４】１５２Ｌ，１５２Ｒは保護ガラスであり、
１５１は保護ガラス１５２Ｌ，１５２Ｒを保持し、前群
ステーション１５０の左右前端に保持される保護ガラス
枠である。

【００３５】１５３はプリズム１０４を保持し、前群ス
テーション１５０の上部に保持されるプリズムホルダー
である。

【００３６】ここで、ミラーステージ１３１Ｌ，１３１
Ｒ周辺の構成について説明する。１６０Ｌ，１６０Ｒ
は、ミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒにビス止め固定
される軸調節ベースであり、ミラー回転軸１３２Ｌ，１
３２Ｒの一端を受けるものである。

【００３７】１６１Ｌ，１６１Ｒは軸押えバネであり、
基端部が軸調節ベース１６０Ｌ，１６０Ｒにビス止めさ
れている。ミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの端部は半
球形状に形成されており、軸押えバネ１６１Ｌ，１６１
Ｒの先端部をミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの端部
に、その軸方向に対して略４５度の方向から接触させる
ことで、ミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの軸方向およ
び軸直交方向の両方におけるガタを除去することができ
る。

【００３８】１６２Ｌ，１６２Ｒはミラーステージ１３
１Ｌ，１３１Ｒに対するミラー回転軸１３２Ｌ，１３２
Ｒの傾き調節を行ってミラー１０１Ｌ，１０１Ｒの光軸
（入射光軸）３００Ｌ，３００Ｒの主として上下方向の
調節を行うための調節つまみであり、１６３Ｌ，１６３
Ｒはミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの傾き調節ガタを
除去するためのバネである。

【００３９】ここで、調節つまみ１６２Ｌ，１６２Ｒの
操作によるミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの傾き調節
が必要な理由について説明する。左右に分離された光軸
が設計値よりも左右方向にずれていても、撮影および撮
影後の実写鑑賞においてほとんど影響はない。但し、レ
ンズ基本光軸３００に対して、左右のミラー光軸３００
Ｌ，３００Ｒの輻輳位置がずれるので、輻輳制御上の問
題は残る。

【００４０】一方、左右のミラー光軸３００Ｌ，３００
Ｒが上下方向に許容限度を越えてずれると、立体映像の
鑑賞時に鑑賞者に疲労感を生じさせ易い等の影響が報告
されている。このため、本実施形態では、左右のミラー
光軸３００Ｌ，３００Ｒの上下方向ずれを除去又は軽減
する手段として、上述したミラー回転軸１３２Ｌ，１３
２Ｒの傾き調節を通じてミラー光軸３００Ｌ，３００Ｒ
の上下方向調節を行える光軸調節機構（光軸調節手段）
を設けている。

【００４１】具体的には、軸調節ベース１６０Ｌ，１６
０Ｒに形成されたガイド部１６０Ｇがミラーステージ１
３１Ｌ，１３１Ｒの上部に設けられたレール部１３１Ａ
に係合しており、調節つまみ１６２Ｌ，１６２Ｒをそれ
ぞれ回転操作すると、軸調節ベース１６０Ｌ，１６０Ｒ
がレール部１３１Ａに沿って移動することで、ミラー回
転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの傾き調節が行われる。なお、
調節後は、図３（ｂ）中に示すビスＢにより軸調節ベー
ス１６０Ｌ，１６０Ｒをミラーステージ１３１Ｌ，１３
１Ｒに固定することにより、ミラー回転軸１３２Ｌ，１
３２Ｒの傾き状態が維持される。

【００４２】このようにミラー回転軸１３２Ｌ，１３２
Ｒの傾き調節を可能とすることで、ミラー１０１Ｌ，１
０１Ｒの面傾きを防止し、結果として前述した基線長変
更により生じる左右光軸の上下方向のずれ発生を防止す
るものである。

【００４３】なお、図示はしていないが、ビスＢと軸調
節ベース１６０Ｌ，１６０Ｒとの間に弾性部材（例え
ば、バネワッシャー）を配置し、調節時における軸調節
ベース１６０Ｌ，１６０Ｒの浮き上がりを防止して、高
精度に調節可能とすることが望ましい。

【００４４】次に、輻輳調節機構について説明する。こ
こで、輻輳角とは、分離した左右のミラー光軸３００
Ｌ，３００Ｒが互いに交差する角度をいい、輻輳位置
（距離）とはその交差位置（距離）である。

【００４５】ここで、撮影時においては、被写体距離と
輻輳距離とを一致させるか輻輳距離を被写体距離よりも
若干長く設定するのが好ましいことが経験上知られてい
る。この理想的な輻輳距離を設定するために、本実施形
態においては、ミラー１０１Ｌ，１０１Ｒを左右（水
平）方向に回転可能としている。

【００４６】図４において、ミラー回転軸１３２Ｌ，１
３２Ｒは両端が球形状に形成されており、このミラー回
転軸１３２Ｌ，１３２Ｒの下端を受けるようミラーステ
ージ１３１Ｌ，１３１Ｒに形成された軸受け部は、その
下端部分が下向き円錐形状に形成されている。このた
め、上述した軸押えバネ１６１Ｌ，１６１Ｒによりミラ
ー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒが軸受け部の円錐形状部分
に押圧されることにより、ミラー回転軸１３２Ｌ，１３
２Ｒはガタなく回転可能に保持される。

【００４７】ミラー保持枠１１１Ｌ，１１１Ｒには中央
部に向かって延びるアーム部１１１Ａが設けられてお
り、これらアーム部１１１Ａの先端に形成された溝部に
は、ＦＫスリーブ１７１に設けられたピン１７１Ｐが係
合している。

【００４８】図３において、輻輳角変更のための駆動力
を発生するであるＦＫモーター（ステッピングモータ
ー）であり、１８１はＦＫスリーブ１７１に連結され、
ＦＫモーター１８０の出力軸に設けられたスクリュウ軸
部に噛み合うＦＫラックである。

【００４９】１７２はＦＫスリーブ１７１を前後方向に
ガイドするＦＫガイドバーであり、１７３はＦＫスリー
ブ１７１のＦＫガイドバー１７２を中心とする回転を防
止するためのＦＫ回り止めバーである。

【００５０】なお、ＦＫガイドバー１７２およびＦＫ回
り止めバー１７３は、その被写体側をＦＫバー押さえ１
７０により保持され、結像側を前群ステーション１５０
にて保持されている。また、ＦＫモーター１８０および
ＦＫバー押えは前群ステーション１５０に保持されてい
る。

【００５１】このように構成された輻輳調節機構では、
ＦＫモーター１８０が作動し、スクリュウ軸部が回転す
ると、これに噛み合っているＦＫラック１８１がＦＫス
リーブ１７１を伴って前後方向に進退する。これによ
り、ＦＫスリーブ１７１のピン１７１Ｐに係合したアー
ム部１１１Ａとともにミラー保持枠１１１Ｌ，１１１Ｒ
がミラー回転軸１３２Ｌ，１３２Ｒを中心に前後方向に
揺動され、ミラー１０１Ｌ，１０１Ｒの回転方向配置角
度、つまりはミラー光軸３００Ｌ，３００Ｒの輻輳角お
よび輻輳位置（距離）が変更される。

【００５２】なお、ＦＫモーター１８０に設けられたス
クリュウ軸部とＦＫガイドバー１７２との平行度が出な
い場合にいわゆるこじり力が発生するのを防止するため
に、ＦＫラック１８１をＦＫスリーブ１７１に対して上
下方向に回動可能に連結し、さらにＦＫラック１８１を
ＦＫスリーブ１７１に設けられた弾性部材によって前後
方向の一方に片寄せすることにより、ＦＫラック１８１
とＦＫスリーブ１７１との連結部の前後方向ガタを除去
している。

【００５３】また、１８２はＦＫスリーブ１７１の前後
方向位置（つまりは、ミラー１０１Ｌ，１０１Ｒの回転
方向配置角度）は、ＦＫホトインタラプタ１８２により
検出されるＦＫスリーブ１７１の初期位置から、ステッ
ピングモータであるＦＫモーター１８０に印加した駆動
パルス数をカウントすることによって検出される。

【００５４】なお、ＦＫモーター１８０は、ＤＣモータ
ーやリニアアクチュエーターでもよく、ＦＫホトインタ
ラプタ１８２に代えて、テンショメーターや、ＭＲ素子
とホトインタラプタの組み合わせたものを用いてもよ
い。

【００５５】図５には、以上説明した光学ユニットおよ
びカメラの電気的回路構成を示している。

【００５６】この図において、光学ユニット側の５０１
は、この光学ユニットの作動制御を司るレンズマイコン
（制御手段）である。このレンズマイコン５０１には、
光学ユニットの作動制御に必要な各種データ等が記憶保
持されたＥＥＰＲＯＭ５０２が接続されている。

【００５７】また、絞りユニット１２２を駆動する絞り
アクチュエータ５０７には、絞りＡＴＣドライバ５１１
が接続されており、この絞りＡＴＣドライバ５１１はレ
ンズマイコン５０１からの制御信号に応じて絞りアクチ
ュエータ５０７を駆動する。

【００５８】第２レンズ群（フォーカスレンズ群）１０
５をカム駆動するためのＦカム環１２３を回転駆動する
フォーカスアクチュエータ５０８には、フォーカスＡＴ
Ｃドライバ５１２が接続されており、このフォーカスＡ
ＴＣドライバ５１２はレンズマイコン５０１からの制御
信号に応じてフォーカスアクチュエータ５０８を駆動す
る。

【００５９】第３および第４レンズ群（ズームレンズ
群）１０６，１０７をカム駆動するためのＺカム環１２
４を回転駆動するズームアクチュエータ５０９には、ズ
ームＡＴＣドライバ５１３が接続されており、このズー
ムＡＴＣドライバ５１３はレンズマイコン５０１からの
制御信号に応じてズームアクチュエータ５０９を駆動す
る。

【００６０】第５レンズ群（ＢＦレンズ群）１０８をカ
ム駆動するためのＢＦカム環１２４を回転駆動するＢＦ
アクチュエータ５１０には、ＢＦＡＴＣドライバ５１４
が接続されており、このＢＦＡＴＣドライバ５１４はレ
ンズマイコン５０１からの制御信号に応じてＢＦアクチ
ュエータ５１０を駆動する。

【００６１】絞りユニット，第２レンズ群、第３および
第４レンズ群、第５レンズ群が所定の初期位置に位置し
ていか否かを検出するためのセンサー５０３〜５０６が
設けられており、レンズマイコン５０１は、これらセン
サー５０３〜５０６からの信号に基づいてアクチュエー
タ５０７〜５１０の駆動量制御を行う。

【００６２】ＬＣＤドライバ５２１，５２２は、レンズ
マイコン５０１からの制御信号に応じて左右のＬＣＤ１
１３Ｌ，１１３Ｒを駆動する。

【００６３】基線長ＡＴＣドライバ５１５は、レンズマ
イコン５０１からの制御信号に応じてＢＬモーター（基
線長アクチュエータ）１４０を駆動する。

【００６４】ここで、本光学ユニットには、基線長を使
用者が任意に設定する際に操作する基線長操作ダイヤル
５１７が設けられている。基線長操作ダイヤル５１７が
操作されると、その操作量に応じた信号がレンズマイコ
ン５０１に入力され、レンズマイコン５０１は入力信号
に応じた制御信号を基線長ＡＴＣドライバ５１５に送出
する。

【００６５】輻輳ＡＴＣドライバ５１６は、レンズマイ
コン５０１からの制御信号に応じてＦＫモーター（輻輳
アクチュエータ）１８０を駆動する。

【００６６】ここで、本光学ユニットには、ミラー光軸
３００Ｌ，３００Ｒの輻輳角（つまりは輻輳位置ないし
距離）を使用者が任意に設定する際に操作する輻輳操作
ダイヤル５１８が設けられている。輻輳操作ダイヤル５
１８が操作されると、その操作量に応じた信号がレンズ
マイコン５０１に入力され、レンズマイコン５０１は入
力信号に応じた制御信号を輻輳ＡＴＣドライバ５１６に
送出する。

【００６７】ＢＬフォトインタラプタ（基線長センサ
ー）１４２およびＦＫフォトインタラプタ（輻輳センサ
ー）１８２はレンズマイコン５０１に接続されており、
それぞれミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒが左右方向
初期位置に位置するときおよびＦＫスリーブ１７１が前
後方向初期位置に位置するときに検出信号をレンズマイ
コン５０１に入力する。レンズマイコン５０１は、この
検出信号が入力された時点を基準として、上記操作ダイ
ヤル５１７，５１８からの入力信号に応じたＢＬモータ
ー１４０およびＦＫモーター１８０の駆動量（つまり
は、基線長および輻輳角又は輻輳距離）制御を行う。

【００６８】一方、カメラの５３０はこのカメラの作動
制御を司どるカメラマイコンである。このカメラマイコ
ン５３０は、光学ユニットを通して形成された画像を光
電変換により撮影するＣＣＤ５４０の作動も制御する。
なお、カメラマイコン５３０とレンズマイコン５０１は
互いに通信可能に接続されており、カメラ側で検出した
光学ユニットの焦点距離情報や、被写体の距離情報や輝
度情報等をレンズマイコン５０１に送信する。レンズマ
イコン５０１は、これら送信された情報に基づいてアク
チュエータ５０７〜５１０を制御し、カメラに適正な撮
影を行わせる。

【００６９】なお、本実施形態においては、機械的なス
トッパー１３３，１３４によりミラーステージ１３１
Ｌ，１３１Ｒの左右方向移動範囲を制限する場合につい
て説明したが、電気的に移動範囲を制限するようにして
もよい。

【００７０】例えば、ＢＬモーター１４０としてステッ
ピングモーターを採用する場合、ＢＬフォトインタラプ
タ１４２にてミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒの初期
位置を検出させ、そこからの最大許容駆動パルス数内で
駆動制御する。また、ＢＬモーター１４０としてＤＣモ
ーターを採用する場合においては、ＢＬフォトインタラ
プタ１４２の代わりにミラーステージ１３１Ｌ，１３１
Ｒの絶対位置検出が可能なポテンショメーターを設け、
許容移動量をミラーステージ１３１Ｌ，１３１Ｒに合わ
せてＥＥＰＲＯＭ５０２に書き込み、その許容移動量範
囲内で駆動制御する。

【００７１】（第２実施形態）図６には、本発明の第２
実施形態である立体撮影光学ユニットにおけるミラース
テージ周辺の構成を示している。なお、左右のミラース
テージ周辺の構成は同じであるため、図６には左側のミ
ラーステージ周辺の構成のみを示している。

【００７２】この図において、２３１Ｌはミラーステー
ジ、２３２Ｌはミラー回転軸、２４１Ｌは第１実施形態
と同様のＢＬモーター（図示せず）により駆動されるＢ
Ｌスクリュウ軸、２５０は前群ステーション、２６０Ｌ
は軸調節ベース、２６１Ｌは軸押えバネ、２９０はミラ
ーステージ２３１Ｌを左右方向（基線長可変方向）にガ
イドするＢＬガイドバー、２９１はミラーステージ２３
１ＬのＢＬガイドバー２９０を中心とする回転を防止す
るためのＢＬ回り止めバーである。

【００７３】２９２Ｌ，２９３ＬはＢＬガイドバー２９
０を保持するＢＬガイドバー押えであり、２９４Ｌ，２
９５ＬはＢＬ回り止めバー２９１を保持するＢＬ回り止
めバー押えである。

【００７４】２９６はミラーステージ２３１Ｌに対して
第１実施形態と同様に連結され、ＢＬスクリュウ軸２４
１Ｌに噛み合うＢＬラックである。

【００７５】本実施形態は、第１実施形態においてミラ
ーステージ１３１Ｌのガイドを１本のレールで構成した
ものを、２本のガイドバー（ＢＬガイドバー２９０およ
びＢＬ回り止めバー２９１）に置き換えたものである。

【００７６】これにより、ミラー光軸の上下方向のずれ
防止をある程度長い距離を有する２点間にて保証するこ
とができ、第１実施形態に比べて精度上有利な構成とな
る。

【００７７】（第３の実施例）図７には、本発明の第３
実施形態である立体撮影光学ユニットの光学的構成を示
している。なお、本実施形態の光学的構成は第１実施形
態と同じであり、図６には光学素子のみを示している。

【００７８】第１実施形態では、ミラー１０１Ｌ，１０
１Ｒを左右方向（Ｈ方向）に移動させて基線長を変更す
る場合について説明したが、本実施形態では、ミラー１
０１Ｌ，１０１Ｒを左右方向斜め前側（Ｆ方向）に移動
させて基線長を変更する。

【００７９】本実施形態によれば、ミラー１０１Ｌ，１
０１ＲをＦ方向に移動させることにより、Ｈ方向に移動
させる第１実施形態の場合に比べて、ミラー１０１Ｌ，
１０１Ｒの面積を小さくすることができる。また、Ｆ方
向に移動させる場合は、基線長変更のためのアクチュエ
ータを左右独立に設ける必要があるが、デッドスベース
であるミラー背面等の有効利用が可能である。

【００８０】また、光学ユニットの構成上、ミラー１０
１Ｌ，１０１Ｒを左右方向斜め後側（Ｒ方向）に移動さ
せて基線長を変更するようにしてもよい。

【００８１】なお、基線長変更のためのミラー１０１
Ｌ，１０１Ｒの移動方向は第１実施形態や本実施形態の
方向に限定されるものではなく、光軸分離方向の２軸が
含まれる平面と略平行に移動できるものであればよい。

【００８２】（第４実施形態）図８および図９には、本
発明の第４実施形態である立体撮影光学ユニットの制御
の内容を示している。

【００８３】第１実施形態では、基線長および輻輳距離
を使用者が任意に設定できるようにした場合について説
明したが、レンズマイコン５０１が所定のプログラムに
従って基線長や輻輳距離を自動制御するようにしてもよ
い。

【００８４】図８には、基線長変更に応じて輻輳距離を
自動制御する場合のマップを示している。図８におい
て、縦軸は輻輳駆動用のステッピングモーター（例え
ば、ＦＫモーター１８０）のステップ数（ＦＫ量）を示
し、横軸は輻輳距離を示している。また、マップライン
は代表的な基線長におけるＦＫ量と輻輳距離との関係を
示している。

【００８５】例えば、ＢＬ＝６０（基線長間隔６０ｍ
ｍ）の場合、無限遠の輻輳距離に対応するＦＫ量を０ス
テップとした場合、至近ではＦＫ量は２００ステップと
なる。もし、基線長が６０ｍｍに固定されている光学ユ
ニットであれば、このＢＬ＝６０の１本のマップライン
上で制御すればよい。

【００８６】しかし基線長が４０〜１００ｍｍの間で変
更可能とする場合は、ＢＬ＝４０〜ＢＬ＝１００のグラ
フラインに沿って制御する必要がある。

【００８７】具体的な制御としては、基線長を変えても
一定の輻輳距離を維持するように輻輳角を変更する制御
が考えられる。例えば、輻輳距離１．５ｍで基線長４０
ｍｍの場合にはＦＫ量＝Ｐ１．５ｍ１（基線長４０ｍｍ
設定で輻輳距離１．５ｍのときのＦＫモーター１８０の
駆動パルス数であり、末尾の１は第１例であることを示
す）であり、ここから基線長を変化させて１００ｍｍと
した場合は、ＦＫ量＝Ｐ１．５ｍ２（基線長１００ｍｍ
設定で輻輳距離１．５ｍのときのＦＫモーター１８０の
駆動パルス数であり、末尾の２は第２例であることを示
す）となるステップへと駆動する。

【００８８】また、ズーム光学ユニットにおいては、焦
点距離により最適な基線長に自動的に制御する場合も考
えられる。この場合を図９のフローチャートを用いて説
明する。

【００８９】まず、ステップ（図ではＳと略す）０１に
おいて、オート制御のスイッチがＯＮしたことを確認す
ると、Ｓ０２においてカメラマイコン５３０からレンズ
マイコン５０１に通信された光学ユニットの焦点距離情
報を読み込む。

【００９０】次に、Ｓ０３においてカメラマイコン５３
０からレンズマイコン５０１に通信された被写体距離情
報を、Ｓ０４で現在の基線長（例えば、ＢＬモーターの
初期位置からの回転量に基づいて演算する）を読み込
む。そして、Ｓ０５において、焦点距離情報と被写体距
離情報とから最適な基線長を演算し、Ｓ０６にて現在の
基線長を変更する必要があれば、基線長変更のための駆
動を行うと同時に、そのままでは輻輳距離が変動してし
まうので、図８に示すマップラインに沿って輻輳距離補
正駆動（輻輳角の変更駆動）を行う。その後、Ｓ０７に
おいて焦点距離変化の監視を行い、Ｓ０８でオート制御
スイッチがＯＦＦになるまでＳ０１からＳ０８を繰り返
す。

【００９１】現実的には、オート制御スイッチがＯＮの
ままでは、不意のズーミングをした場合又は被写体距離
が変化した場合に基線長が勝手に変化してしまい、撮影
中の撮影条件が変化することによって使用者に不都合が
生じるおそれがある。このため、オート制御スイッチと
してワンプッシュによりＯＮし、プッシュ解除によりＯ
ＦＦするタイプのもの又はＯＮ後一定時間の経過により
ＯＦＦするタイプのもの等、短時間のみＯＮして初期条
件設定の目安としての利用を考える。

【００９２】なお、本実施形態にて説明した制御は例に
過ぎず、他の基線長および輻輳状態の変更制御を行うよ
うにしてもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一（１台）のカメラにより左右の光軸ずれ等のない状
態で視差画像を創出することができるとともに、間隔変
更手段により左右の光学系の基線長を焦点距離や対物距
離又は輻輳距離に応じて適切に調節することができる。

【００９４】しかも、カメラに比べて小型軽量な左右の
光学系（より具体的には、左右の反射光学素子等）を移
動させて基線長を変更するようにしているので、左右の
光学系を駆動する駆動系および光学ユニット全体も小型
化することができるとともに、振動・衝撃による光軸ず
れが生じにくい強度を得易くすることができる。

【００９５】なお、上記間隔変更手段を各種情報に基づ
いて自動制御する制御手段を設けることもできるが、例
えば、左側および右側光学系の焦点距離情報と被写体距
離情報とに基づいて上記間隔変更手段を自動制御する制
御手段を設ければ、ズーム光学系における焦点距離およ
び被写体距離に対して最適な基線長を自動設定すること
ができる。

【００９６】また、間隔変更手段が作動しても光軸輻輳
距離を略一定に維持するために、左側および右側光学系
の光軸輻輳状態を変更する輻輳変更手段を制御手段によ
り自動制御するようにしてもよい。これにより、撮影画
像の立体感を変化させることなく最適な基線長設定を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である立体撮影光学ユニ
ットの構成図。

【図２】上記立体撮影光学ユニットの構成図。

【図３】上記立体撮影光学ユニットの部分構成図。

【図４】上記立体撮影光学ユニットの部分構成図。

【図５】上記立体撮影光学ユニットおよびカメラから構
成される立体撮影システムの電気回路ブロック図。

【図６】本発明の第２実施形態である立体撮影光学ユニ
ットの構成図。

【図７】本発明の第３実施形態である立体撮影光学ユニ
ットの構成図。

【図８】本発明の第４実施形態である立体撮影光学ユニ
ットの制御マップ。

【図９】上記第４実施形態の立体撮影光学ユニットの制
御フローチャート。

【符号の説明】

１００Ｌ左側光学系１００Ｒ右側光学系１０１Ｌ，１０１Ｒミラー１０２Ｌ，１０２Ｒ第１レンズ群１０３Ｌ，１０３ＲＬＣＤ（液晶シャッター）ｌ０４プリズム１０５第２レンズ群１０６第３レンズ群１０７第４レンズ群１０８第５レンズ群１１１Ｌ，１１１Ｒミラー保持枠１１２Ｌ，１１２Ｒ第１レンズ群枠１１３Ｌ，１１３ＲＬＣＤ保持枠１１４プリズム押え１１５第２レンズ群枠１１６第３レンズ群枠１１７第４レンズ群枠１１８第５レンズ群枠１１９フロントキャップ１２０固定鏡筒１２１ＬＣＤ押え１２２絞りユニツト１２３Ｆカム環１２４Ｚカム環１２５ＢＦカム環１２６レンズマウント１２７，１２８，１２９，１３０カムピン１３１Ｌ，１３１Ｒ，２３１Ｌミラーステージ１３２Ｌ，１３２Ｒ，２３２Ｌミラー回転軸１３３，１３４ストッパー１４０ＢＬモーター１４１，２４１ＢＬスクリュー軸１４２ＢＬフォトインタラプタ１５０，２５０前群ステーション１５１保護ガラス枠１５２保護ガラス１５３プリズムホルダー１６０Ｌ，１６０Ｒ，２６０Ｌ軸調節ベース１６１Ｌ，１６１Ｒ，２６０Ｌ軸押えバネ１６２調節つまみ１６３バネ１７０ＦＫバー押え１７１ＦＫスリーブ１７２ＦＫガイドバー１７３ＦＫ回し止めバー１８０ＦＫモーター１８１ＦＫラック１８２ＦＫフォトインタラプタ２９０ＬＢＬガイドバー２９１ＬＢＬ回り止めバー２９６ＬＢＬラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左側光学系および右側光学系を有し、こ
れら左側および右側光学系を通して単一のカメラに立体
観察が可能な画像の撮影を行わせる立体撮影光学ユニッ
トにおいて、前記左側および右側光学系の左右方向における相対間隔
を変更する間隔変更手段を有することを特徴とする立体
撮影光学ユニット。
【請求項２】前記間隔変更手段は、前記左側および右
側光学系を連動駆動することを特徴とする請求項１に記
載の立体撮影光学ユニット。
【請求項３】前記間隔変更手段に、前記左側および右
側光学系をそれぞれ独立に位置調節可能な位置調節機構
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の立体撮影光
学ユニット。
【請求項４】前記間隔変更手段による前記左側および
右側光学系の駆動範囲を機械的又は電気的に制限する駆
動範囲制限手段を有す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影光学ユニット。
【請求項５】前記左側および右側光学系がそれぞれ反
射光学素子を有して構成されており、前記間隔変更手段は、前記各反射光学素子の左右方向に
おける相対間隔を変更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影光学ユニット。
【請求項６】前記左側および右側光学系の光軸を上下
方向において調節可能とする光軸調節手段を有すること
を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の立体撮
影光学ユニット。
【請求項７】前記間隔変更手段は、使用者操作に応じ
て作動することを特徴とする請求項１から６のいずれか
に記載の立体撮影光学ユニット。
【請求項８】各種情報に基づいて前記間隔変更手段を
自動制御する制御手段を有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影光学ユニット。
【請求項９】前記制御手段は、前記左側および右側光
学系の焦点距離情報と被写体距離情報とに基づいて前記
間隔変更手段を自動制御することを特徴とする請求項８
に記載の立体撮影光学ユニット。
【請求項１０】前記左側および右側光学系の光軸輻輳
状態を変更する輻輳変更手段を有しており、前記間隔変更手段の作動に伴い前記左側および右側光学
系の光軸輻輳距離を略一定に維持するよう前記輻輳変更
手段を作動させる制御手段を有することを特徴とする請
求項７から９のいずれかに記載の立体撮影光学ユニッ
ト。
【請求項１１】前記左側および右側光学系がそれぞれ
反射光学素子を有して構成されており、前記輻輳変更手段は、前記各反射光学素子の配置角度を
変更することを特徴とする請求項１０に記載の立体撮影
光学ユニット。
【請求項１２】請求項１から１１のいずれかに記載の
立体撮影光学ユニットを備え、この立体撮影光学ユニッ
トを通じて立体観察可能な画像を撮影するカメラとを有
して構成されることを特徴とする立体画像撮影システ
ム。