專利名稱：立體成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
立體成像裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及執(zhí)行立體圖像的拍攝的立體成像裝置，更具體地，本發(fā)明涉及在拍攝 立體圖像時(shí)的聚焦調(diào)整技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]近年來(lái)，對(duì)能夠拍攝3D (立體)圖像的攝像機(jī)(立體成像裝置)的需求不斷增加。 對(duì)于立體圖像的成像方法，公開了通過(guò)使用半反射鏡執(zhí)行拍攝的分束器型(半反射鏡型)、 使用在物理上彼此并列的兩個(gè)成像裝置執(zhí)行拍攝的并列型(用于并排雙眼的類型)等。在 這樣的拍攝類型中，成像裝置安裝在稱作臺(tái)架(rig)的支架上并執(zhí)行拍攝，以使得安裝成 像裝置的自由度增加。例如，可以高自由度地選擇用于拍攝立體圖像的兩個(gè)透鏡的透鏡間 距離(基線長(zhǎng)度；在下文中，稱作“IAD :軸間距離(InterAxial Distance) ”)、會(huì)聚性、觀察 角等。[0003]盡管自由度高，但是問(wèn)題在于為將成像裝置安裝在臺(tái)架上，每次拍攝的設(shè)置和調(diào) 整需要非常多的努力和時(shí)間。此外，具體地，分束器型臺(tái)架變成明顯大尺度的裝置，從而存 在該臺(tái)架不適合在現(xiàn)場(chǎng)用于拍攝或采訪的問(wèn)題。[0004]為解決上述問(wèn)題，將以并列方法執(zhí)行拍攝的兩個(gè)2D圖像拍攝攝像機(jī)容納在單一 外殼中，以構(gòu)造集成雙眼3D攝像機(jī)。以這種方式構(gòu)造的集成雙眼3D攝像機(jī)不需要組裝，也 不需要校準(zhǔn)調(diào)整。此外，由于緊湊結(jié)構(gòu)，即使在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍攝或采訪的情況下，存在易于攜 帶并且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)，以使得可以立即開始拍攝。[0005]但是，基本上，上述集成雙眼3D攝像機(jī)是并列型的，從而IAD的調(diào)整存在界限。即， 雙眼的光學(xué)系統(tǒng)或成像器在物理上彼此干涉，從而很難使得IAD比由光學(xué)系統(tǒng)或成像器的 布置位置所確定的恒定距離短。因此，例如，在非常接近對(duì)象的位置上執(zhí)行拍攝的情況下， 在定位在對(duì)象后面大致數(shù)米位置上的3D顯示器上進(jìn)行顯示時(shí)的視差超出了使人能夠舒服 地觀察3D圖像的視差范圍。[0006]對(duì)于對(duì)象和成像裝置之間的距離非常短的情況，例如，可以考慮對(duì)人的采訪拍攝 或在后院中體育轉(zhuǎn)播時(shí)的拍攝。在這種情況下，對(duì)象和成像裝置之間的距離基本為I到2m， 會(huì)聚點(diǎn)被調(diào)節(jié)到I到2m的距離。在這種情況下使視差在人可以舒服地觀察3D圖像的范圍 內(nèi)的最有用的IAD是10到40mm。但是，在現(xiàn)有的集成雙眼3D攝像機(jī)中，很難在保持圖像質(zhì) 量和功能(即，不使透鏡的直徑或成像器的尺寸變小)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)這樣短的MD。[0007]在用上述分束器型執(zhí)行拍攝的情況下，兩個(gè)成像裝置在物理上不彼此干涉，從而 可以使IAD變得非常短。但是，如上所述，問(wèn)題在于每次拍攝的設(shè)置和調(diào)整需要非常多的努 力和時(shí)間。因此，仍然存在該分束器型不適合對(duì)人的采訪拍攝或在后院中體育轉(zhuǎn)播時(shí)的拍 攝的問(wèn)題。[0008]例如，在JP-A-2003-5313中，公開了立體成像裝置，該立體成像裝置能夠在攝像 機(jī)的焦點(diǎn)與雙眼的會(huì)聚點(diǎn)一致的同時(shí)將會(huì)聚點(diǎn)調(diào)節(jié)到任意位置。當(dāng)使用該裝置時(shí)，可以在 使IAD變成與瞳孔距離相同的狀態(tài)下執(zhí)行拍攝。因此，即使在對(duì)象的附近執(zhí)行拍攝，也可以拍攝能夠獲得自然立體效果的圖像。發(fā)明內(nèi)容[0009]但是，當(dāng)分析在JP-A-2003-5313中公開的內(nèi)容時(shí)，考慮設(shè)置目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)，以使 得與成像光學(xué)系統(tǒng)的瞳孔相對(duì)應(yīng)的虛擬瞳孔形成在與成像光學(xué)系統(tǒng)的瞳孔有關(guān)的對(duì)象一 側(cè)(目標(biāo)一側(cè))。虛擬瞳孔是在從對(duì)象發(fā)出的光束當(dāng)中穿過(guò)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)并穿過(guò)成像光學(xué) 系統(tǒng)的透鏡中心的全體光束所穿過(guò)的點(diǎn)。即，在成像光學(xué)系統(tǒng)的成像裝置中形成的圖像成 為與使用虛擬瞳孔作為瞳孔(在下文中，該虛擬瞳孔稱作“有效瞳孔”)所拍攝的圖像等價(jià) 的圖像。因此，兩個(gè)有效瞳孔之間的距離可以稱作立體成像裝置的實(shí)際IAD。通過(guò)下列公式 可以計(jì)算該實(shí)際IAD (在下文中，稱作“有效IAD ”)。[0010]有效IAD = I f/(L-f) I X d[0011]在該公式中，“f”表示目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦距，“L”表示從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn) 到成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的距離。此外，“d”表示由兩個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡間距離所 確定的真實(shí)IAD。[0012]由該公式所示，在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦距f或從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)到成像光 學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的距離L變化時(shí)，有效IAD也變化。根據(jù)JP-A-2003-5313中公開的技術(shù)， 在焦點(diǎn)與會(huì)聚點(diǎn)一致的同時(shí)將會(huì)聚點(diǎn)調(diào)節(jié)到任意位置，以使得在每次執(zhí)行調(diào)整時(shí)從目標(biāo)光 學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)到成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的長(zhǎng)度L變化。由此，有效IAD也變化。在 有效IAD變化時(shí)，通過(guò)立體成像裝置獲得的視差圖像中的視差的量也變化。此外，在視差的 量變化時(shí)，圖像的立體效果也變化。與JP-A-2003-5313中公開的技術(shù)一樣，當(dāng)焦點(diǎn)與會(huì)聚 點(diǎn)一致的狀態(tài)下執(zhí)行聚焦調(diào)整時(shí)，產(chǎn)生的圖像變成對(duì)觀察圖像的觀察者增加負(fù)擔(dān)的圖像。[0013]因此，期望不改變由立體成像裝置形成的虛擬瞳孔之間的距離而調(diào)整聚焦位置。[0014]本發(fā)明的實(shí)施例涉及立體成像裝置，其包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)，該目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)具有 使對(duì)象形成為實(shí)像或虛像的功能。此外，立體成像裝置包括多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，其使得對(duì)象 的多個(gè)光束可以分別再次成像為視差圖像，通過(guò)多個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)使所述多個(gè)光束發(fā)射 在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的不同路徑中。此外，立體成像裝置包括多個(gè)成像裝置，其設(shè)置成與多個(gè)成 像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，并將由多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)所成像的視差圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)。此外，控 制單元執(zhí)行用于設(shè)置或移動(dòng)每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的控制，以使得從多個(gè)成像光學(xué) 系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)垂直引出到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂線的長(zhǎng)度、相對(duì)于連接使垂線與 目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此相交的交叉點(diǎn)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度的比率變成 恒定。[0015]根據(jù)該構(gòu)造，即使在由于聚焦調(diào)整而改變各種參數(shù)時(shí)，由立體成像裝置形成的虛 擬瞳孔之間的距離不改變。即，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變虛擬瞳孔之間的距離。


[0016]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意圖；[0017]圖2是示出由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體圖像所形成的有效瞳孔和有效IAD的示 例性圖；[0018]圖3A和3B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意圖，其中，圖3A示出成像裝置設(shè)置在接近成像光學(xué)系統(tǒng)的位置上的示例，圖3B示出成像裝 置在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)的方向上從圖3A中所示的位置移動(dòng)的示例；[0019]圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意 圖，其中，圖4A示出成像裝置設(shè)置在接近成像光學(xué)系統(tǒng)的位置上的示例，圖4B示出成像裝 置在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)的方向上從圖4A中所示的位置移動(dòng)的示例；[0020]圖5A到5C是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意 圖，其中，圖5A示出會(huì)聚角可變透鏡移動(dòng)到遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸的位置的示例，圖5B 示出會(huì)聚角可變透鏡從圖5A中所示的位置移動(dòng)到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸一側(cè)的示例，圖5C 示出成像裝置在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)的方向上從圖5A和5B中所示的位置移動(dòng)的示例；[0021]圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意 圖，其中，圖6A示出成像部分設(shè)置在遠(yuǎn)離空間圖像的位置的示例，圖6B示出成像部分在接 近空間圖像的方向上從圖6A中所示的位置移動(dòng)的示例；[0022]圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的修改形式的立體成像裝置的構(gòu)造示 例的示意圖，其中，圖7A示出成像部分設(shè)置在遠(yuǎn)離空間圖像的位置的示例，圖7B示出成像 部分在接近空間圖像的方向上從圖7A中所示的位置移動(dòng)的示例；[0023]圖8A和SB是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意 圖，其中，圖8A示出成像部分設(shè)置在遠(yuǎn)離空間圖像的位置、并且成像裝置設(shè)置在接近成像 光學(xué)系統(tǒng)的位置的示例，圖8B示出成像部分在接近空間圖像的方向上從圖8A中所示的位 置移動(dòng)、并且成像裝置在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)的方向上并且在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的方 向上移動(dòng)的示例；[0024]圖9A和9B是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的修改形式的立體成像裝置的構(gòu)造示 例的示意圖，其中，圖9A示出聚焦透鏡設(shè)置在接近成像透鏡的位置的示例，圖9B示出聚焦 透鏡在接近成像裝置的方向上從圖9A中所示的位置移動(dòng)的示例；[0025]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的修改形式在會(huì)聚點(diǎn)設(shè)置在除了目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸之 外的軸上的情況下的、立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意圖；[0026]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的修改形式在會(huì)聚點(diǎn)設(shè)置在除了目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸之 外的軸上的情況下的、立體成像裝置的構(gòu)造示例的示意圖；和[0027]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的修改形式在設(shè)置多個(gè)成像部分的情況下的、立體成像 裝置的構(gòu)造示例的示意圖。
具體實(shí)施方式
[0028]在下文中，將描述實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。此外，將以下列順序進(jìn)行描述。[0029]1.立體成像裝置的構(gòu)造示例。[0030]2.第一實(shí)施例(成像光學(xué)系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置被固定、而只使得成像裝置的位置移 動(dòng)以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)。[0031]3.第二實(shí)施例(成像裝置的位置定位成相對(duì)于成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的位置移動(dòng)、 而只使得成像裝置的位置移動(dòng)以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)。[0032]4.第三實(shí)施例(通過(guò)使用會(huì)聚角可變透鏡來(lái)執(zhí)行會(huì)聚點(diǎn)調(diào)整、并使得成像裝置的 位置移動(dòng)以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)。[0033]5.第四實(shí)施例(使得成像光學(xué)系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置移動(dòng)、并伴隨著該移動(dòng)來(lái)控制成像部分的姿態(tài)以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)。[0034]6.第四實(shí)施例的修改形式(使得成像光學(xué)系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的主點(diǎn)與會(huì)聚點(diǎn)的線移動(dòng)、以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)。[0035]7.第五實(shí)施例(使得成像光學(xué)系統(tǒng)的主點(diǎn)的位置移動(dòng)、并伴隨著該移動(dòng)使得成像裝置在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的方向上移動(dòng)以執(zhí)行聚焦調(diào)整的構(gòu)造的示例)?！0036]8.第五實(shí)施例的修改形式(使用在聚焦調(diào)整時(shí)前側(cè)主點(diǎn)的位置幾乎不移動(dòng)的透鏡作為成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的構(gòu)造的示例)。[0037]9.第一到第五實(shí)施例的修改形式。[0038]〈1.立體成像裝置的構(gòu)造示例>[0039]在圖1中，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體成像裝置I的構(gòu)造示例。參考圖1中所示的立體成像裝置1，將描述與之后描述的第一到第五實(shí)施例通用的基本構(gòu)造和聚焦調(diào)整操作。立體成像裝置I包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10和兩個(gè)成像部分2R和2L。目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10 具有將對(duì)象S(未示出)成像為實(shí)像的功能。此外，成像部分2R和2L使得在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng) 10的不同路徑中發(fā)射的對(duì)象的多個(gè)光束分別再次成像為視差圖像，并將該成像的圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)。成像部分2R包括成像光學(xué)系統(tǒng)20R和成像裝置202R，成像部分2L包括成像光學(xué)系統(tǒng)20L和成像裝置202L。[0040]此外，在圖1中所示的示例中，為易于理解說(shuō)明，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10示出作為具有焦距f的薄透鏡。實(shí)際上，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10包括多件和多組透鏡、濾光器、光圈、透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。此外，除了該機(jī)構(gòu)，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10可以具有縮放功能、聚焦調(diào)整功能和其他功能。 實(shí)際上，成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L也可以具有多件和多組透鏡、濾光器、光圈、透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，并且可以具有縮放功能、聚焦調(diào)整功能和其他功能。[0041 ] 在圖1中所不的構(gòu)造中，以目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl、成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸 Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L出現(xiàn)在相同平面上的方式,設(shè)置目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10和成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L。以成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸 Ax2L在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸Axl上彼此相交的方式,設(shè)置成像部分2R和2L。此外,成像部分2R和2L設(shè)置在以目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl置于中間的對(duì)稱位置上。[0042]此外，成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R與成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸Axl上的交叉點(diǎn)c用作立體成像裝置I的會(huì)聚點(diǎn)。在圖1中所示的示例中， 會(huì)聚點(diǎn)c設(shè)置在與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F偏離距離δ的位置上。假設(shè)成像部分2R(2L) 的成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)與成像裝置202R(202L)之間的位置關(guān)系被調(diào)整到在會(huì)聚點(diǎn)的位置上可以獲得最優(yōu)程序的位置。此外，在下面的描述中，在對(duì)于成像部分中的每個(gè)構(gòu)造不需要通過(guò)具體區(qū)分左側(cè)(L)和右側(cè)(R)來(lái)進(jìn)行描述的情況下，例如，布置或操作在左側(cè)和右側(cè)彼此相同的情況，使用像成像部分2、成像光學(xué)系統(tǒng)20、成像裝置202、前側(cè)主點(diǎn)s和光軸 Ax2 一樣的標(biāo)不來(lái)進(jìn)行描述。[0043]此外，立體成像裝置I包括驅(qū)動(dòng)成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的透鏡的電機(jī) 210R(210L)、和使成像裝置202R(202L)的位置移動(dòng)的成像裝置位置控制單元21 IR(211L)。 此外，立體成像裝置I包括使得成像部分2R(2L)的姿態(tài)變化的攝像機(jī)姿態(tài)控制單元 212R(212L)。此外，立體成像裝置I包括控制單元5,該控制單元5相對(duì)于透鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)210R和210L、成像裝置位置控制單元2111 和21比、和攝像機(jī)姿態(tài)控制單元2121 和2121^提供控制信號(hào)。此外，立體成像裝置I可以構(gòu)造成包括所有這些單元，但是也可以構(gòu)造成只包括根據(jù)實(shí)施例的最小構(gòu)造。[0044]根據(jù)如上所述構(gòu)造的立體成像裝置1，在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的圖像側(cè)焦點(diǎn)F上對(duì)遠(yuǎn)離無(wú)限距離的對(duì)象S的圖像進(jìn)行成像，根據(jù)與焦點(diǎn)F有關(guān)的相距目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的距離， 在后側(cè)(在成像裝置202R和202L—側(cè))對(duì)遠(yuǎn)離有限距離的對(duì)象的圖像進(jìn)行成像。此外， 為便于說(shuō)明，描述通過(guò)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10和成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L形成實(shí)像的情況作為示例，但是不限于此。[0045]〈2.對(duì)于由立體成像裝置I形成的有效瞳孔>[0046]然后，將參考圖2對(duì)由立體成像裝置I形成的有效瞳孔進(jìn)行描述。圖2示出光路圖，該光路圖示出遵循在從對(duì)象S發(fā)出的光束當(dāng)中穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的透鏡的主點(diǎn)的光束的路徑 。在圖2中，這些光束由從對(duì)象S的三個(gè)不同位置發(fā)出的三個(gè)代表光束所表示。穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR的光束由虛線表示，穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20L 的前側(cè)主點(diǎn)sL的光束由實(shí)線表示。[0047]當(dāng)穿過(guò)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10時(shí)，從對(duì)象S發(fā)出的光束在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10與成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L之間被再次成像。當(dāng)用設(shè)置在觀察點(diǎn)的成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的透鏡來(lái)觀察對(duì)象時(shí)，看起來(lái)好像目標(biāo)存在于目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10與成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L之間的位置上，從而在這個(gè)位置上可以形成的圖像被稱作空間圖像。已經(jīng)穿過(guò)形成圖2中所示的空間圖像S'的位置的光束被引導(dǎo)至兩個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L，并且在成像裝置202R和 202L的成像平面(未示出)上進(jìn)行成像，這些圖像分別用作視差圖像。[0048]此外，當(dāng)假設(shè)光束從成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的透鏡中心發(fā)出時(shí)，從對(duì)象S發(fā)出的光束遵循與從透鏡中心發(fā)出的光束遵循的路徑相同的路徑。因此，在參考從成像光學(xué)系統(tǒng) 20R和20L的透鏡中心發(fā)出的光束進(jìn)行考慮時(shí)易于理解。從成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的透鏡中心發(fā)出的光束在穿過(guò)空間圖像S,的一個(gè)點(diǎn)之后到達(dá)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡，并朝向?qū)ο骃的一個(gè)點(diǎn)(與空間圖像S'的一個(gè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng))傳播。這時(shí)，可以看到穿過(guò)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡的光束在到達(dá)對(duì)象S時(shí)再次交匯在一個(gè)點(diǎn)。[0049]S卩，這一點(diǎn)可以稱作穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的透鏡中心的所有光束所穿過(guò)的點(diǎn)。因此，在成像光學(xué)系統(tǒng)20R的成像裝置202R的成像平面上和在成像光學(xué)系統(tǒng)20L的成像裝置202L的成像平面上所成像的圖像與使用所述“一個(gè)點(diǎn)”作為瞳孔所拍攝的圖像等價(jià)。即，該“一個(gè)點(diǎn)”被認(rèn)為是立體成像裝置I的實(shí)際瞳孔(有效瞳孔EP)。因此，由左成像光學(xué)系統(tǒng)20L和右20r所形成的各個(gè)有效瞳孔EP之間的距離可以稱作立體成像裝置I中的實(shí)際IAD (在下文中，稱作有效IADed)。[0050]有效IADed由下列公式I表不。[0051 ]有效 IADed = f/(L-f) X d...(公式 I)[0052]在公式I中，“f”表示目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦距，“L”表示目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的后側(cè)主點(diǎn)r到成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL的距離。此外，如圖3所示，在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡被理想化為薄透鏡時(shí)，前側(cè)主點(diǎn)和后側(cè)主點(diǎn)彼此不區(qū)分，前側(cè)主點(diǎn)和后側(cè)主點(diǎn)彼此一致?！癲”是由成像光學(xué)系統(tǒng)20R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的布置位置所確定的物理IAD (在下文中，稱作“IADd”)。[0053]例如，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦距f設(shè)置成70mm，距離L設(shè)置成370mm。此外，成像光學(xué)系統(tǒng)20R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L設(shè)置成彼此相距60mm的距離d,并以目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl作為對(duì)稱軸(IADd = 60mm)。在這種情況下,通過(guò)上述公式I計(jì)算有效IADed為 14mm。即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體成像裝置I，有效IADed變得比物理IADd (60mm)短 (14mm) f/(L-f)倍。[0054]因此，當(dāng)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦距f和距離L設(shè)置成滿足下列公式2時(shí)，可以使得有效IADed比由成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L的布置位置所確定的物理IADd短。此外，在下列公式中，假設(shè)使用凸透鏡作為目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡，并且焦距f變成正值(f > O)。[0055]f/(L-f)彡1. · ·(公式 2)[0056]返回到圖1，將對(duì)通過(guò)立體成像裝置I的聚焦調(diào)整方法進(jìn)行描述。該聚焦調(diào)整方法對(duì)之后描述的每個(gè)實(shí)施例通用。在圖1中，成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL之間的距離(物理距離IAD)設(shè)置成d，光軸Axl、與從成像光學(xué)系統(tǒng) 20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)引出的到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的垂線之間的交叉點(diǎn)設(shè)置成交叉點(diǎn)X。此外，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F和交叉點(diǎn)X之間的距離設(shè)置成距離A。[0057]此外，由連接目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F和成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn) sR(sL)的線、與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角設(shè)置成Θ。此外，由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2(或連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的后側(cè)主點(diǎn)與成像裝置202的中心的直線)與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角設(shè)置成Θ，。[0058]成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL的位置被調(diào)整到在對(duì)遠(yuǎn)離任意拍攝距離的對(duì)象S進(jìn)行拍攝時(shí)可以獲得最優(yōu)視差量的位置。即，由兩個(gè)成像系統(tǒng)的主點(diǎn)之間的距離所確定的物理IADed設(shè)置成任意距離。在這種狀態(tài)下，考慮使聚焦位置移動(dòng) 到對(duì)象S的任意位置的情況。為執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變有效IADed，優(yōu)選不通過(guò)聚焦調(diào)整改變“tan Θ = d/2A”。例如，當(dāng)成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL的位置被固定的情況下執(zhí)行聚焦調(diào)整時(shí)，距離A和垂線的長(zhǎng)度d/2不改變。此外，在通過(guò)使成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL的位置移動(dòng)來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整的情況下，該移動(dòng)沿著連接目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F與成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn) s的直線執(zhí)行。以此方式，可以將“tan Θ = d/2A”保持在恒定值。[0060]在通過(guò)使成像光學(xué)系統(tǒng)20R的前側(cè)主點(diǎn)SR和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL的位置移動(dòng)來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整的情況下，當(dāng)根據(jù)距離A的值來(lái)調(diào)整立體成像裝置I的會(huì)聚角時(shí)， 可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變會(huì)聚點(diǎn)的位置。更具體地，由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角Θ，被調(diào)整成滿足下列公式(公式3)。[0061]夾角Θ 1 = arctan (d/2 (A-δ )) · · ·(公式 3)[0062]通過(guò)控制成像部分2的姿態(tài)、或者通過(guò)控制成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的位置和成像裝置202的位置(姿態(tài))，可以執(zhí)行對(duì)夾角Θ '的調(diào)整。此外，即使在以成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Αχ2、與連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s和成像裝置202的中心的線不彼此一致的方式來(lái)構(gòu)造立體成像裝置I的情況下，也可以執(zhí)行相同的控制。在這種情況下，可以調(diào)整由穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s和成像裝置202的中心的光束、與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng) 10的光軸Axl所形成的夾角θ '。[0063]在任意構(gòu)造中，通過(guò)使得成像光學(xué)系統(tǒng)20R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L彼此聯(lián)系、以使得成像光學(xué)系統(tǒng)20R中的距離A和成像光學(xué)系統(tǒng)20L中的距離A在任意時(shí)刻彼此相同，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。這里，聚焦調(diào)整表示使得物面(聚焦平面)在有限距離范圍內(nèi)移動(dòng)的調(diào)整。即， 聚焦調(diào)整表示通過(guò)后段成像光學(xué)系統(tǒng)20(和/或成像裝置202)可以執(zhí)行的范圍調(diào)整。[0064]<3.第一實(shí)施例>[0065]將參考圖3A和3B來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的立體成像裝置1_1。如圖3A 和3B所示，目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10包括凹透鏡和凸透鏡。與圖1中所示的構(gòu)造類似，以成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸Axl上彼此相交的方式，設(shè)置成像部分2R和2L。[0066]使得成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸Axl上的位置(交叉點(diǎn)c)上彼此相交，該交叉點(diǎn)與焦點(diǎn)F相距距離δ。交叉點(diǎn) c的位置被調(diào)整成設(shè)置在由立體成像裝置1-1形成空間圖像S'的范圍內(nèi)。此外，定位與空間圖像S'中的交叉點(diǎn)c相對(duì)應(yīng)的位置上的圖像被左成像部分2L和右成像部分2R獲取作為雙目視差為零的圖像。即，該交叉點(diǎn)c成為立體成像裝置1-1的會(huì)聚點(diǎn)。[0067]成像光學(xué)系統(tǒng)20和成像裝置202之間的位置關(guān)系設(shè)置為成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸 Αχ2、與連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的后側(cè)主點(diǎn)和成像裝置202的中心的線彼此一致的位置關(guān)系。 即，成像裝置202設(shè)置成使得其成像平面與成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Αχ2正交。此外，成像裝置202構(gòu)造成沿著成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Αχ2移動(dòng)。[0068]然后，將參考圖3Α和3Β描述通過(guò)立體成像裝置1_1的聚焦操作。通過(guò)固定成像光學(xué)系統(tǒng)20的主點(diǎn)s的位置、并通過(guò)只使得成像裝置202沿著成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Αχ2 移動(dòng)，可以聚焦在空間圖像的任意位置上。例如，根據(jù)圖3Α中所示的成像裝置202R(202L) 設(shè)置成 接近成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的狀態(tài)，如圖3B所示使得成像裝置202R(202L)沿著光軸Ax2在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的方向上移動(dòng)。由于該操作，成像部分2R和2L的聚焦平面fp從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F —側(cè)移動(dòng)到成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L) —側(cè)。[0069]此外，對(duì)成像裝置202R的控制和對(duì)成像裝置202L的控制需要彼此聯(lián)系地執(zhí)行。 可以通過(guò)使控制單元5 (參見圖1)控制成像裝置202R或202L的每個(gè)成像裝置位置控制單元21 IR (211L)、或者通過(guò)使各個(gè)成像裝置202的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)彼此聯(lián)系地機(jī)械移動(dòng),來(lái)執(zhí)行這些控制?？梢酝ㄟ^(guò)與這些方法不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)成像裝置202的位置的控制。[0070]根據(jù)上述第一實(shí)施例的立體成像裝置1-1，通過(guò)固定成像光學(xué)系統(tǒng)20的主點(diǎn)s的位置、并通過(guò)只使得成像裝置202的位置移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。以此方式，上述“tan Θ = d/2A”不會(huì)由于聚焦調(diào)整而改變。即，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變有效IADed。[0071]此外，根據(jù)本實(shí)施例的立體成像裝置1-1，可以在將會(huì)聚點(diǎn)固定到預(yù)定位置的同時(shí)只使得聚焦位置(聚焦平面)移動(dòng)到空間圖像S'的任意位置。即，可以將聚焦位置調(diào)節(jié)到與會(huì)聚點(diǎn)不同的位置。當(dāng)在屏幕或顯示器上顯示立體圖像時(shí)，位于會(huì)聚點(diǎn)上并且視差為零的圖像被定位在屏幕上。此外，在左視差圖像和右視差圖像的視差是交叉方向(逆相)的情況下，視差圖像被定位在屏幕前方，在左視差圖像和右視差圖像的視差是相同方向(同相) 的情況下，視差圖像被定位在屏幕的后側(cè)。例如，這在考慮對(duì)在屏幕的深度方向上移動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行拍攝的情況時(shí)可以很容易地理解。當(dāng)表現(xiàn)從屏幕移動(dòng)到后側(cè)的對(duì)象的移動(dòng)時(shí)，在彼此聯(lián)系地調(diào)節(jié)會(huì)聚點(diǎn)和焦點(diǎn)的情況下，對(duì)象在任意時(shí)刻被定位在屏幕上，未處于焦點(diǎn)上的背景等在前后方向上移動(dòng)。該圖像使得觀察圖像的觀察者有不舒服的感覺(jué)。根據(jù)本實(shí)施例的立體成像裝置，可以將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)到與會(huì)聚點(diǎn)不同的位置，以使得觀察者不會(huì)有不舒服的感覺(jué)。[0072]此外，在上面的描述中，為便于描述主要在成像光學(xué)系統(tǒng)20中的聚焦調(diào)整，描述了 “將空間圖像S'的焦點(diǎn)位置調(diào)整到任意位置”的表述。實(shí)際上，使用還包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的全部光學(xué)系統(tǒng)，可以對(duì)定位成從聚焦距離到無(wú)限遠(yuǎn)距離的對(duì)象S進(jìn)行拍攝。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體成像裝置I，可以通過(guò)使聚焦平面fp在形成空間圖像s'的范圍內(nèi)移動(dòng)，對(duì)定位成從聚焦距離到無(wú)限遠(yuǎn)距離的對(duì)象進(jìn)行拍攝。[0073]<4.第二實(shí)施例>[0074]將參考圖4A和4B對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的立體成像裝置1_2進(jìn)行描述。與圖3中的描述類似，通過(guò)目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10，空間圖像S'形成在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)位置F的后側(cè)(成像光學(xué)系統(tǒng)20 —側(cè))上。以成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L彼此平行、并且這些光軸與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl平行的方式， 設(shè)置成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L[0075]以成像裝置202的成像平面與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl正交的方式，來(lái)調(diào)整成像裝置202的角度。此外，成像裝置202設(shè)置在從成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的方向上移動(dòng)的位置。該移動(dòng)的量調(diào)整成使得連接成像光學(xué)系統(tǒng) 20的后側(cè)主點(diǎn)與成像裝置202的中心的直線在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl上形成空間圖像S'的位置(交叉點(diǎn)c)上彼此相交的量。[0076]然后，將參考圖4A和圖4B描述通過(guò)立體成像裝置1_2的聚焦調(diào)整操作。與圖3A 和3B中所示的構(gòu)造類似，通過(guò)固定成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的位置、并通過(guò)只使得成像裝置202的位置沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的后側(cè)主點(diǎn)和成像裝置202的中心的直線移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。這·時(shí)，在成像裝置202的上述移動(dòng)中，左側(cè)和右側(cè)(成像裝置202R和成像裝置202L)需要彼此聯(lián)系地移動(dòng)。[0077]通過(guò)上述操作，成像裝置202R(202L)從如圖4A中所示的成像裝置202R(202L)定位成接近成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的狀態(tài)，如圖4B所示在遠(yuǎn)離成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的方向上移動(dòng)。由于該移動(dòng)，成像部分2R和2L的聚焦平面fp從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)f 一側(cè)移動(dòng)到成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L) —側(cè)。[0078]如上所述，通過(guò)以固定成像光學(xué)系統(tǒng)20的主點(diǎn)s的位置、并只移動(dòng)成像裝置202 的位置的方式執(zhí)行聚焦調(diào)整，可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。即，“tan Θ =d/2A”不會(huì)由于聚焦調(diào)整而改變。即，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變有效IADed。此外，可以將聚焦位置調(diào)節(jié)到與會(huì)聚點(diǎn)不同的位置。[0079]此外，根據(jù)第二實(shí)施例，成像裝置202的成像平面設(shè)置成與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl和成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2正交。因此，聚焦平面也與如上所述的光軸Axl和光軸Ax2正交。以此方式，可以獲得在左視差圖像和右視差圖像中聚焦平面變成相同的效果。 在左視差圖像和右視差圖像中，當(dāng)它們的聚焦平面變成相同時(shí)，即使在會(huì)聚狀態(tài)下，在左成像部分2L和右成像部分2R中獲得的圖像中不產(chǎn)生梯形失真。因此，可以獲得優(yōu)選的視差圖像，而不需要執(zhí)行去除梯形失真的圖像處理。[0080]<5.第三實(shí)施例>[0081]將參考圖5A到5C描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的立體成像裝置1-3。如圖5A到 5C所示，在立體成像裝置1-3中，以成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的光軸與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl平行的方式，設(shè)置成像部分2R和2L。此外，成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L包括分別由凹透鏡形成的會(huì)聚角可變透鏡204R和204L。[0082]會(huì)聚角可變透鏡204R(204L)構(gòu)造成能夠相對(duì)于成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2、在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的方向上移動(dòng)。由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角根據(jù)會(huì)聚角可變透鏡204的移動(dòng)的量而改變。即，可以改變立體成像裝置1-3的會(huì)聚角。成像裝置202構(gòu)造成可沿著成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2 移動(dòng)。[0083]然后，將參考圖5A到5C描述通過(guò)立體成像裝置1-3的聚焦調(diào)整操作。圖5A和5B 示出在成像光學(xué)系統(tǒng)20的會(huì)聚角可變透鏡204移動(dòng)的情況下、會(huì)聚角可變透鏡204在成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2上的位置的改變。在圖5A中，會(huì)聚角可變透鏡204設(shè)置在相對(duì)于成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2非常遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的位置上。通過(guò)該布置，在會(huì)聚角可變透鏡204中，光束穿過(guò)的位置改變。與此相伴，穿過(guò)會(huì)聚角可變透鏡204 的光束的折射角變大，以使得由成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L形成的會(huì)聚角變大。因此，形成會(huì)聚點(diǎn)c(交叉點(diǎn)c)的位置變成空間圖像S'的后側(cè)(在成像光學(xué)系統(tǒng)20 —側(cè))。[0084]如圖5B所示，當(dāng)會(huì)聚角可變透鏡204的布置位置在接近目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸Axl 的方向上移動(dòng)時(shí)，會(huì)聚角變小，從而會(huì)聚點(diǎn)c也形成在空間圖像Si的前側(cè)(在圖5B中，會(huì)聚點(diǎn)c和聚焦屏幕fp形成在同一位置上)。即，當(dāng)會(huì)聚角可變透鏡204的位置在與成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2正交的方向上移動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)移動(dòng)的量來(lái)調(diào)節(jié)會(huì)聚角的大小和會(huì)聚點(diǎn)c的形成位置。如圖5A和5B中所示，可以將會(huì)聚點(diǎn)c調(diào)節(jié)到在形成空間圖像S'的范圍內(nèi)的任意位置。S卩，形成空間圖像S'的范圍變成會(huì)聚點(diǎn)C的可變范圍vr。[0085]通過(guò)固定成像光學(xué)系統(tǒng)20的位置、并通過(guò)只使得成像裝置202的位置沿著成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2前后移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。圖5C示出在會(huì)聚角可變透鏡204的位置保持到圖5B中所示的位置的同時(shí)、使成像裝置202向后移動(dòng)的情況的示例。通過(guò)以這種方式只 移動(dòng)成像裝置202的位置，可以只將聚焦平面fp移動(dòng)到空間圖像S'的形成位置的后側(cè)，而不使會(huì)聚點(diǎn)c的位置從圖5B中所示的位置移動(dòng)。[0086]與上述實(shí)施例類似，需要以左側(cè)和右側(cè)(成像裝置202L和成像裝置202R)彼此聯(lián)系地移動(dòng)的方式來(lái)執(zhí)行成像裝置202的位置移動(dòng)。在本實(shí)施例的構(gòu)造中，使用相同的姿態(tài)和在相同的方向執(zhí)行成像裝置202的移動(dòng)，從而可以使得左成像裝置202L和右成像裝置 202R彼此整體移動(dòng)。因此，可以使得成像裝置202R和202L與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl 和成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2平行地移動(dòng)，而將成像裝置固定到同一構(gòu)件。因此，可以使得機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，將左成像裝置202L和右成像裝置202R的成像平面保持在同一平面上也變得容易。結(jié)果，可以容易地獲得對(duì)于經(jīng)時(shí)變化確?？煽啃缘男Ч?。[0087]此外，與第二實(shí)施例中描述的構(gòu)造類似，成像裝置202的成像平面保持與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl和成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2正交，以使得聚焦平面也與上述光軸 Axl和光軸Ax2正交。因此，存在左視差圖像和右視差圖像的聚焦平面變成彼此相同的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果，即使在會(huì)聚狀態(tài)，在左成像部分2L和右成像部分2R中獲得的圖像中不產(chǎn)生梯形失真。因此，可以獲得優(yōu)選的視差圖像，而不需要執(zhí)行去除梯形失真的圖像處理。[0088]〈6.第四實(shí)施例〉[0089]將參考圖6A和6B描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的立體成像裝置1_4。立體成像裝置1-4的構(gòu)造與圖1中所示的構(gòu)造基本相同。成像光學(xué)系統(tǒng)20R的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)SR 和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)sL設(shè)置在與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl相距d/2 距離的位置上。此外，以成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L 在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl上彼此相交的方式,調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)20R和成像光學(xué)系統(tǒng) 20L的方向。成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成 像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L彼此相交在點(diǎn)c，點(diǎn)c與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F相距距離δ。[0090]在圖6Α和6Β中，由連接目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F與成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)的線、與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角也被設(shè)置成Θ。此外， 由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角設(shè)置為Θ'。[0091]通過(guò)控制成像部分2的位置和姿態(tài)，來(lái)執(zhí)行通過(guò)立體成像裝置1-4的聚焦調(diào)整操作。更具體地，使成像部分2移動(dòng)，以使得成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的位置沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的角度F的線移動(dòng)。此外，控制成像部分2的姿態(tài)，以使得成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2彼此在任意時(shí)刻相交在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10 的光軸Axl上的交叉點(diǎn)c上。即，調(diào)整成像部分2的方向，如上所述以使得由成像光學(xué)系統(tǒng) 20的光軸Ax2和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角Θ 1滿足下列公式3。[0092]夾角Θ 1 = arctan (d/2 (Α_ δ )) · · ·(公式 3)[0093]圖6B示出成像部分2的布置位置從圖6A中所示的位置在接近空間圖像的方向上移動(dòng)的示圖。通過(guò)移動(dòng)成像部分2整體，成像部分2中的成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn) s的位置沿著由連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F的實(shí)線所指示的線，朝向前側(cè)移動(dòng)。以這種方式，通過(guò)移動(dòng)成像部分2，可以在保持“tan Θ = d/2A”恒定的同時(shí)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0094]“d/2”表不從成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s引出到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的垂線的長(zhǎng)度，“A”表示垂線與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl相交的交叉點(diǎn)X、與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F之間的距離。當(dāng)以這種方式使成像部分2移動(dòng)時(shí)，可以執(zhí)行聚焦對(duì)準(zhǔn)而不改變有效IADed的長(zhǎng)度。[0095]此外，圖6B示出成像部分2R和2L的姿態(tài)分別從圖6A中所示的狀態(tài)傾斜到內(nèi)側(cè) (目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl —側(cè))的狀態(tài)。在這時(shí)，以由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl所形成的夾角Θ'滿足上述公式3的方式，來(lái)調(diào)整成像部分 2R和2L的姿態(tài)。當(dāng)以這種方式控制成像部分2的姿態(tài)時(shí)，可以在固定形成會(huì)聚點(diǎn)c的位置的同時(shí)，只將聚焦位置(聚焦平面fp的形成位置)改變到空間圖像S'上的任意位置。SP， 根據(jù)第四實(shí)施例的立體成像裝置1-4，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整，而不改變有效IADed的長(zhǎng)度和會(huì)聚點(diǎn)c的位置。[0096]〈7.第四實(shí)施例的修改形式〉[0097]此外，在使用具有短焦距f的透鏡(例如，廣角透鏡)作為目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡的情況下，可以以使成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s的位置沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng) 20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)的方式來(lái)構(gòu)造。圖7A和7B示出以這種方式構(gòu)造的立體成像裝置1-4α的示例。在立體成像裝置1-4α中，使成像部分2沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)，而不是沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn) s與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F的線。[0098]圖7B示出使成像部分2從圖7A中所示的位置、沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)到前側(cè)的狀態(tài)。以此方式，當(dāng)通過(guò)使成像部分2沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整時(shí)，會(huì)聚點(diǎn)c的位置并不與聚焦調(diào)整操作相聯(lián)系地移動(dòng)。因此，在立體成像裝置1-4 α中，可以通過(guò)只使成像部分2的成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)正點(diǎn)s的位置移動(dòng)、而不執(zhí)行成像部分2的姿態(tài)控制，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0099]但是，當(dāng)成像部分2沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)時(shí)，距離A改變。即，(從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的后側(cè)主點(diǎn)到成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的距離)_(目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦距f)的值也改變，該值用于計(jì)算有效IADed。但是，當(dāng)成像部分2沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的線移動(dòng)時(shí)，成像光學(xué)系統(tǒng)20R 的前側(cè)主點(diǎn)SR與成像光學(xué)系統(tǒng)20L的前側(cè)主點(diǎn)sL之間的距離d的變化還與距離A的變化成比例。此外，當(dāng)使用具有短焦距f的透鏡作為目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的透鏡時(shí)，δ相對(duì)于距離A的比率變得極小，δ是從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F到會(huì)聚點(diǎn)c的距離。即，用于計(jì)算有效IADed的“ |f/(L-f) I ”的值變得極小。因此，即使成像部分2沿著連接成像光學(xué)系統(tǒng) 20的前側(cè)主點(diǎn)s與會(huì)聚點(diǎn)c的直線移動(dòng)，有效IADed也幾乎不改變。[0100]根據(jù)第四實(shí)施例的修改形式的立體成像裝置1-4α，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不需要控制成像部分2的姿態(tài)，從而立體成像裝置1-4 α的機(jī)構(gòu)和控制可以變得簡(jiǎn)單。因此，可以獲得減小立體成像裝置1-4 α的成本的效果。[0101]〈8.第五實(shí)施例〉[0102]然后，將參考圖8Α和SB描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的立體成像裝置1-5的構(gòu)造和操作。組成立體成像裝置1-5的每個(gè)單元的布置與參考圖6Α和6Β對(duì)第四實(shí)施例描述的布置基本相同。與根據(jù)第四實(shí)施例的立體成像裝置1-4的不同之處在于通過(guò)分開控制成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡與成像裝置202來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0103]圖8Α示出表示將成像部分2的成像光學(xué)系統(tǒng)20相對(duì)于成像裝置202的位置調(diào)節(jié)到要聚焦到遠(yuǎn)景的位置的狀態(tài)的 示圖。圖8Β示出表示從聚焦到遠(yuǎn)景的狀態(tài)執(zhí)行聚焦調(diào)整以聚焦到近景的狀態(tài)的示圖。如圖8Β所示，當(dāng)使成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s的位置在遠(yuǎn)離成像裝置202的方向上移動(dòng)時(shí)，聚焦平面fp向后移動(dòng)，從而將焦點(diǎn)調(diào)整到近景。 當(dāng)沿著由連接成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F的實(shí)線所表示的線、執(zhí)行成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s的移動(dòng)時(shí)，可以執(zhí)行聚焦調(diào)整而不改變有效 IADed0[0104]但是，成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的位置在遠(yuǎn)離成像裝置202的方向上的移動(dòng)表示距離A變得更短。在第四實(shí)施例的立體成像裝置1-4中，還根據(jù)距離A的變化來(lái)控制成像部分2的姿態(tài)，從而執(zhí)行聚焦調(diào)整，而不改變會(huì)聚點(diǎn)的位置(交叉點(diǎn)c)。相反，在根據(jù)本實(shí)施例的立體成像裝置1-5中，根據(jù)距離A的變化，通過(guò)使成像裝置202的中心位置在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的方向上移動(dòng),來(lái)執(zhí)行相同的控制。即，以?shī)A角Θ '變成滿足上面所述的下列公式3的值的方式，調(diào)整成像裝置202的布置位置，夾角Θ'由成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl形成。[0105]夾角Θ ' = arctan (d/2 (Α-δ )) · · ·(公式 3)[0106]當(dāng)執(zhí)行上述控制時(shí)，還可以與控制會(huì)聚點(diǎn)c的位置獨(dú)立地來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，而不改變有效IADed。[0107]此外，在可適用本發(fā)明的立體成像裝置具有攝像機(jī)震動(dòng)校正功能等的情況下，可以沿著連接成像裝置202的后側(cè)主點(diǎn)與成像裝置202的讀出范圍的中心的線，來(lái)執(zhí)行成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡的前側(cè)主點(diǎn)s的移動(dòng)。[0108]〈9.第五實(shí)施例的修改形式〉[0109]此外，對(duì)于成像光學(xué)系統(tǒng)20，可以采用前側(cè)主點(diǎn)s的位置幾乎不會(huì)由于聚焦調(diào)整而改變的、諸如內(nèi)聚焦型透鏡和后聚焦型透鏡的透鏡。在這種情況下，即使執(zhí)行聚焦調(diào)整時(shí)，距離A也不改變，從而不需要執(zhí)行諸如成像部分2的姿態(tài)控制和成像裝置202的位置控制的控制以保持會(huì)聚點(diǎn)的位置恒定。因此，如圖9A和9B所示，當(dāng)使作為不同于之前群組的透鏡的聚焦透鏡205沿著成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2前后移動(dòng)時(shí)，可以將聚焦位置調(diào)整到與會(huì)聚點(diǎn)c的位置不同的位置，而不改變有效IADed。此外，通過(guò)使用焦點(diǎn)可變光學(xué)裝置等可以實(shí)現(xiàn)與成像光學(xué)系統(tǒng)20相同的構(gòu)造。[0110]〈10.第一到第五實(shí)施例的修改形式〉[0111]此外，在上述第一到第五實(shí)施例中，描述了組成成像部分2R(2L)的每個(gè)單元獨(dú)立地移動(dòng)以調(diào)節(jié)成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)的位置、成像裝置202R(202L)的位置等的情況，作為示例，但是不限于此。通過(guò)使成像部分2R(2L)整體移動(dòng)，可以形成聚焦調(diào)整。在這種情況下，可以沿著穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)、并與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl平行的線，來(lái)執(zhí)行成像部分2R(2L)的移動(dòng)。[0112]此外,在每個(gè)上述實(shí)施例中，描述了使成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R和成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L在目標(biāo)光 學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl上彼此相交的情況作為示例，但是不限于此。如圖10所示，可以以成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R與成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸 Ax2L在軸線Ax3上彼此相交的方式，來(lái)構(gòu)造立體成像裝置I'，該軸線Ax3與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng) 10的光軸Axl平行。軸線Ax3在圖10中由長(zhǎng)虛線表不。假設(shè)該軸線Ax3出現(xiàn)在包括成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的平面上。[0113]此外，由于設(shè)置會(huì)聚點(diǎn)c的位置(圖10中的垂直方向)，表示目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl與軸線Ax3之間的距離的Λ的值變化，會(huì)聚點(diǎn)c是成像光學(xué)系統(tǒng)20R的光軸Ax2R 與成像光學(xué)系統(tǒng)20L的光軸Ax2L之間的交叉點(diǎn)。在以每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2與軸線Ax3彼此平行的方式設(shè)置每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的情況下，連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20 的后側(cè)主點(diǎn)與每個(gè)成像裝置202的中心的各條直線在軸線Ax3上彼此相交的點(diǎn)變成會(huì)聚點(diǎn)Co[0114]在如上所述構(gòu)造立體成像裝置Γ的情況下，可以相對(duì)于軸線Ax3來(lái)執(zhí)行對(duì)每個(gè)上述實(shí)施例中描述的每個(gè)單元的設(shè)置位置和移動(dòng)的調(diào)整(聚焦調(diào)整)。更具體地，通過(guò)使一對(duì)成像光學(xué)系統(tǒng)20中的每一個(gè)和/或每個(gè)成像裝置202彼此聯(lián)系地移動(dòng)來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，使得連接交叉點(diǎn)X'(第二交叉點(diǎn))與各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s的線段具有彼此相同的長(zhǎng)度，從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的焦點(diǎn)F引出到軸線Ax3的垂線(第二垂線)與軸線 Ax3彼此相交在所述交叉點(diǎn)X'上。由此使得在線被設(shè)置為軸線的情況下，所述線定位在相對(duì)于所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸對(duì)稱的位置上，或所述線定位在包括每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)和所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的平面上的、并且與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的位置上，并且所述線與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸相距預(yù)定距離，對(duì)于設(shè)置成相對(duì)于所述軸線彼此對(duì)稱的成對(duì)的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，連接所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)和各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的線段、或連接第二交叉點(diǎn)和各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的線段具有彼此相同的長(zhǎng)度，所述第二交叉點(diǎn)是從所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)引出到所述軸線的第二垂線、與所述軸線彼此相交的交叉點(diǎn)。[0115]此外，在通過(guò)使得由成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的光軸Ax2R(Ax2L)與軸線Ax3形成的夾角Θ'可變化、來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整的情況下，每個(gè)成像部分2的姿態(tài)調(diào)整、或每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的位置、或每個(gè)成像裝置202的位置被調(diào)整為使得夾角Θ'滿足上面描述的下列公式。[0116]夾角Θ ' = arctan (d/2 (A-8)) · · ·(公式 3)[0117]此外，在以每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的光軸Ax2與軸線Ax3平行的方式來(lái)設(shè)置每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的情況下，夾角Θ'表示為由穿過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)20的前側(cè)主點(diǎn)s與成像裝置202的中心的直線、與軸線Ax3形成的夾角。[0118]在上述公式中，“d”表示一對(duì)分別的成像光學(xué)系統(tǒng)20的透鏡間距離。因此，“d/2” 表示從成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)主點(diǎn)sR(sL)引出到軸線Ax3的垂線(第三垂線)的長(zhǎng)度。此外，“A”表示連接交叉點(diǎn)X"(第三交叉點(diǎn))與交叉點(diǎn)X'的線段的長(zhǎng)度， 第三垂線與軸線Ax3在所述交叉點(diǎn)X"上彼此相交?！?δ ”表示連接會(huì)聚點(diǎn)c與交叉點(diǎn)X' 的線段的長(zhǎng)度。[0119]此外，在圖10中，示出了將軸向Αχ3設(shè)置在包括成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的平面上的示例，但不限于此。S卩，軸線Ax3可以設(shè)置在使包括成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)的平面、與包 括軸線Ax3和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl的平面彼此不相同的位置上。S卩，軸線Ax3可以設(shè)置在360°圍繞光軸Axl的任意位置上，只要軸線Ax3設(shè)置在與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl平行的位置上。[0120]圖11示出軸線Ax3設(shè)置使平面pi和平面p2彼此正交的位置上的示例，平面pi 由包括成像光學(xué)系統(tǒng)20R(20L)的前側(cè)主點(diǎn)sR(sL)的三角形表不,平面p2包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl和軸線Ax3。在圖11中，成像部分2R和2L與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10示意性地表示為圓柱形。此外，假設(shè)圖11中所示的目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10由凸透鏡形成。[0121]在圖11中，軸線Ax3設(shè)置在相對(duì)于目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl在向上方向上垂直地相距距離Λ的位置上。即，成像光學(xué)系統(tǒng)20R和20L設(shè)置成使得會(huì)聚點(diǎn)(交叉點(diǎn)c) 形成在軸線Αχ3上。在這樣布置的情況下，與成像部分2R相對(duì)應(yīng)的有效瞳孔EpR和與成像部分2L相對(duì)應(yīng)的有效瞳孔EpL，形成在相對(duì)于目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl在向下方向上垂直地偏離的位置上。當(dāng)在平面P2上從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl在向下方向上偏離距離 Δ，的位置上形成的軸線被設(shè)置為軸線Ax4時(shí)，例如，對(duì)于與成像部分2R相對(duì)應(yīng)的有效瞳孔EpR，該有效瞳孔EpR形成在從軸線Ax4在向右方向上偏離距離ed'的位置上。在圖11 中所示的示例中，因?yàn)榧僭O(shè)使用凸透鏡作為目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10，所以形成各個(gè)有效瞳孔Ep的位置相對(duì)于成像部分2R和2L的實(shí)際布置位置水平反轉(zhuǎn)，軸線Ax4設(shè)置在形成各個(gè)有效瞳孔Ep的位置之間。[0122]此外，在上述實(shí)施例中，示出了設(shè)置兩個(gè)成像部分2以獲取左視差圖像和右視差 圖像的示例，但是不限于此。本發(fā)明可應(yīng)用于設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)成像部分2的構(gòu)造。圖12 示出設(shè)置八個(gè)成像部分2的示例。成像部分2-1設(shè)置在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl上，成 像部分2-2和2-3設(shè)置在彼此水平對(duì)稱的位置上，成像部分2-1置于成像部分2-2和2_3之 間。此外，成像部分2-4和2-5設(shè)置在成像部分2-2和2-3的外側(cè)(在遠(yuǎn)尚光軸Axl的方 向上)。各個(gè)成像部分2的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20的所有前側(cè)主點(diǎn)s設(shè)置在平面p3上。此 外，成像部分2-6和2-7設(shè)置在垂直對(duì)稱的位置上，成像部分2-1置于成像部分2-6和2_7 之間。假設(shè)成像部分2-6和2-7中的每個(gè)主點(diǎn)s設(shè)置在同一平面p4上。此外，成像部分 2-8設(shè)置在不屬于平面p3和平面p4的位置上(圖中的左上側(cè)位置)。[0123]這些成像部分2-1到2-8的布置(角度)調(diào)整到使光軸Ax2、或連接前側(cè)主點(diǎn)s和 成像裝置202的中心的線與交叉點(diǎn)c相交的位置上。通過(guò)此構(gòu)造，例如，與成像部分2-2相 對(duì)應(yīng)的有效瞳孔Ep-2形成在從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl在右下方向上傾斜地偏離距離 ed'的位置上。[0124]在以這種方式設(shè)置多個(gè)成像部分2的情況下，當(dāng)執(zhí)行聚焦調(diào)整時(shí)，成像部分2-2和 2-3、成像部分2-4和2-5、和成像部分2-6和2_7作為分別的各對(duì)可以彼此聯(lián)系地受到控 制。[0125]此外，在上述實(shí)施例中，示出了將成像部分2設(shè)置成對(duì)、并通過(guò)使各個(gè)成像部分2 中的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20和/或與各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20相對(duì)應(yīng)的各個(gè)成像裝置202彼 此聯(lián)系地移動(dòng)來(lái)執(zhí)行控制的情況作為示例，所述成對(duì)的成像部分2設(shè)置在彼此對(duì)稱的位置 上，并且目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)10的光軸Axl或軸線Ax3置于所述成對(duì)的成像部分2之間。但是， 本發(fā)明可以應(yīng)用于在不使這些部件彼此聯(lián)系地移動(dòng)的情況下執(zhí)行控制的情況。但是，即使 在這種情況下，需要執(zhí)行聚焦調(diào)整，以使得如上所述，垂線d/2相對(duì)于線段A的長(zhǎng)度比變成 恒定。通過(guò)這種控制，與每個(gè)成像部分2相對(duì)應(yīng)的每個(gè)有效瞳孔Ep的形成位置不會(huì)隨著聚 焦調(diào)整而改變。[0126]此外，根據(jù)本發(fā)明的立體成像裝置可以具有下列構(gòu)造。[0127](I) 一種立體成像裝置，其包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)，其具有使對(duì)象形成為實(shí)像或虛像 的功能；多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，其使得對(duì)象的多個(gè)光束可以分別再次成像為視差圖像，通過(guò)多 個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)使所述多個(gè)光束發(fā)射在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的不同路徑中；多個(gè)成像裝置，其 設(shè)置成與多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，并將由多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)所成像的視差圖像轉(zhuǎn)換成圖 像信號(hào)；和控制單元，其執(zhí)行用于設(shè)置或移動(dòng)每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的控制，以使得 從多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)垂直引出到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂線的長(zhǎng)度、相對(duì) 于連接使垂線與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此相交的交叉點(diǎn)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的 長(zhǎng)度的比率變成恒定。[0128](2)根據(jù)條目(I)的立體成像裝置，其中，控制單元通過(guò)使成對(duì)的成像光學(xué)系統(tǒng)當(dāng) 中的每一個(gè)、和/或設(shè)置成與成對(duì)的成像光學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的每個(gè)成像裝置彼 此聯(lián)系地移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，以使得對(duì)于設(shè)置成相對(duì)于目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此對(duì)稱 的成對(duì)的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，從目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)連接到各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng) 的前側(cè)主點(diǎn)的線段具有彼此相同的長(zhǎng)度。[0129](3)根據(jù)條目⑴或⑵的立體成像裝置，其中，在聚焦調(diào)整中，控制單元使每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的聚焦平面在與成像光學(xué)系統(tǒng)相距有限距離的范圍內(nèi)移動(dòng)。[0130](4)根據(jù)條目(I)至(3)中任意一個(gè)的立體成像裝置，其中，控制單元通過(guò)使成像裝置沿著每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸、或者沿著連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)與每個(gè)成像裝置的中心的直線移動(dòng)，來(lái)使每個(gè)成像裝置相對(duì)于每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的相對(duì)位置改變。[0131](5)根據(jù)條目⑴至(3)中任意一個(gè)的立體成像裝置，其中，以每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的軸線與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的方式，來(lái)設(shè)置每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，并且以每個(gè)成像裝置的成像平面與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的方式，來(lái)設(shè)置每個(gè)成像裝置，并且控制單元通過(guò)使每個(gè)成像裝置在與沿著連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)和每個(gè)成像裝置的中心的直線相同的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0132](6)根據(jù)條目(I)至(3)中任意一個(gè)的立體成像裝置，其中，使用凹透鏡作為每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡當(dāng)中的一個(gè)，并且控制單元通過(guò)使凹透鏡在與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的方向上移動(dòng)而使立體成像裝置的會(huì)聚角可變、并且通過(guò)使每個(gè)成像裝置在與沿著每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸相同的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0133](7)根據(jù)條目(I)至(3)中任意一個(gè)的立體成像裝置，其中，在成對(duì)的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡間距 離設(shè)置為d，垂線的長(zhǎng)度或第三垂線的長(zhǎng)度設(shè)置為d/2，連接垂線與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此相交的交叉點(diǎn)與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度、或連接第三交叉點(diǎn)與第二交叉點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度設(shè)置為A，并且連接會(huì)聚點(diǎn)與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)或第二交叉點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度設(shè)置為S的情況下，所述第三垂線是從多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)引出到軸線的垂線，所述第三交叉點(diǎn)是第三垂線與軸線彼此相交的交叉點(diǎn)，所述會(huì)聚點(diǎn)是各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)光軸彼此相交的點(diǎn)、或連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)與每個(gè)成像裝置的中心的各條直線彼此相交的點(diǎn)，控制單元通過(guò)執(zhí)行包括每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)和每個(gè)成像裝置的每個(gè)成像部分的姿態(tài)調(diào)整，或通過(guò)執(zhí)行對(duì)每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整和/ 或每個(gè)成像裝置的位置的移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，以使得夾角Θ'滿足下列公式，所述夾角 Θ /是由各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)光軸與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸或軸線所形成的夾角，或者是由連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)和每個(gè)成像裝置的中心的直線、與目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸或軸線所形成的夾角，[0134]夾角Θ' = arctan (d/2 (Α-δ ))。[0135](8)根據(jù)條目(7)的立體成像裝置，其中，控制單元通過(guò)使每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡沿著連接每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的直線移動(dòng)，并且在每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡接近目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)時(shí)，通過(guò)使每個(gè)成像裝置的位置在遠(yuǎn)離目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0136](9)根據(jù)條目(7)或(8)的立體成像裝置，其中，對(duì)于每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，使用內(nèi)聚焦型或后聚焦型透鏡，并且控制單元通過(guò)控制每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的位置，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。[0137]本申請(qǐng)包含與2011年2月8日遞交于日本特許廳的日本在先專利申請(qǐng)JP 2011-025304中公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。[0138]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要在權(quán)利要求書的范圍或其等價(jià)的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素可以產(chǎn)生各種修改、組合、變形和替換。
權(quán)利要求1.一種立體成像裝置，其特征在于包括 目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)，其具有使對(duì)象形成為實(shí)像或虛像的功能； 多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，其使得所述對(duì)象的多個(gè)光束分別再次成像為視差圖像，通過(guò)多個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)使所述多個(gè)光束從所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的不同路徑中發(fā)射出； 多個(gè)成像裝置，其設(shè)置成與所述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，并將由所述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)所成像的視差圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)；和 控制單元，其執(zhí)行用于設(shè)置或移動(dòng)每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的控制，以使得從所述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)垂直引出到所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂線的長(zhǎng)度、相對(duì)于連接使所述垂線與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此相交的交叉點(diǎn)和所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度的比率變成恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體成像裝置， 其中，所述控制單元通過(guò)使成對(duì)的所述成像光學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中的每一個(gè)、和/或設(shè)置成與成對(duì)的所述成像光學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的每個(gè)所述成像裝置彼此聯(lián)系地移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，以使得在線被設(shè)置為軸線的情況下，所述線定位在相對(duì)于所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸對(duì)稱的位置上，或所述線定位在包括每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)和所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的平面上的、并且與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的位置上，并且所述線與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸相距預(yù)定距離，對(duì)于設(shè)置成相對(duì)于所述軸線彼此對(duì)稱的成對(duì)的各個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)之間的距離，連接所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)和各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的線段、或連接第二交叉點(diǎn)和各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的線段具有彼此相同的長(zhǎng)度，所述第二交叉點(diǎn)是從所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)引出到所述軸線的第二垂線、與所述軸線彼此相交的交叉點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體成像裝置， 其中，在聚焦調(diào)整中，所述控制單元使每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的聚焦平面在與所述成像光學(xué)系統(tǒng)相距有限距離的范圍內(nèi)移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體成像裝置， 其中，所述控制單元通過(guò)使所述成像裝置沿著每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的各光軸、或者沿著連接每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)與每個(gè)所述成像裝置的中心的各直線移動(dòng)，來(lái)使每個(gè)所述成像裝置相對(duì)于每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的相對(duì)位置改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體成像裝置， 其中，以每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的方式，來(lái)設(shè)置每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)，并且以每個(gè)所述成像裝置的成像平面與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的方式，來(lái)設(shè)置每個(gè)所述成像裝置，并且 所述控制單元通過(guò)使每個(gè)所述成像裝置在與沿著連接每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)和每個(gè)所述成像裝置的中心的直線相同的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體成像裝置， 其中，使用凹透鏡作為每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡當(dāng)中的一個(gè)，并且 所述控制單元通過(guò)使所述凹透鏡在與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的方向上移動(dòng)而使所述立體成像裝置的會(huì)聚角可變，并且通過(guò)使每個(gè)所述成像裝置在與沿著每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸相同的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體成像裝置， 其中，在成對(duì)的各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡間距離設(shè)置為d，所述垂線的長(zhǎng)度或第三垂線的長(zhǎng)度設(shè)置為d/2，連接所述垂線與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸彼此相交的交叉點(diǎn)與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度、或連接第三交叉點(diǎn)與所述第二交叉點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度設(shè)置為A，并且連接會(huì)聚點(diǎn)與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)或所述第二交叉點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度設(shè)置為S的情況下，所述第三垂線是從所述多個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)引出到所述軸線的垂線，所述第三交叉點(diǎn)是所述第三垂線與所述軸線彼此相交的交叉點(diǎn)，所述會(huì)聚點(diǎn)是各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)光軸彼此相交的點(diǎn)、或連接每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)與每個(gè)所述成像裝置的中心的各條直線彼此相交的點(diǎn)，所述控制單元通過(guò)執(zhí)行包括每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)和每個(gè)所述成像裝置的每個(gè)所述成像部分的姿態(tài)調(diào)整，或通過(guò)執(zhí)行對(duì)每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整和/或每個(gè)所述成像裝置的位置的移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整，以使得夾角9'滿足下列公式，所述夾角0'是由各個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的每個(gè)光軸與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸或所述軸線所形成的夾角，或者是由連接每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)主點(diǎn)和每個(gè)所述成像裝置的中心的直線、與所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸或所述軸線所形成的夾角，夾角 Q , = arctan (d/2 (A-3 ))。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述立體成像裝置， 其中，所述控制單元通過(guò)使每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡沿著連接每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)和所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的直線移動(dòng)，并且在每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡接近所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)時(shí)，通過(guò)使每個(gè)所述成像裝置的位置在遠(yuǎn)離所述目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的方向上移動(dòng)，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述立體成像裝置， 其中，對(duì)于每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)，使用內(nèi)聚焦型或后聚焦型透鏡，并且 所述控制單元通過(guò)控制每個(gè)所述成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡的位置，來(lái)執(zhí)行聚焦調(diào)整。
專利摘要本實(shí)用新型涉及立體成像裝置。立體成像裝置包括目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)，其具有使對(duì)象形成為實(shí)像或虛像的功能；成像光學(xué)系統(tǒng)，其使得對(duì)象的光束可以分別再次成像為視差圖像，通過(guò)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)使所述光束發(fā)射在目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的不同路徑中；成像裝置，其設(shè)置成與成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，并將視差圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)；和控制單元，其執(zhí)行用于設(shè)置或移動(dòng)每個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)主點(diǎn)的控制，以使得從每個(gè)前側(cè)主點(diǎn)垂直引出到目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂線的長(zhǎng)度、相對(duì)于連接使垂線與光軸彼此相交的交叉點(diǎn)和目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的線段的長(zhǎng)度的比率變成恒定。
文檔編號(hào)G03B35/08GK202837799SQ20122003566
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月8日
發(fā)明者青木直, 山田正裕 申請(qǐng)人:索尼公司