CN102959467A - 单眼立体成像装置 - Google Patents

Abstract

公开的单眼立体成像装置配备有：成像光学***，包括变焦透镜和光圈；光瞳分割单元，用于将已经通过所述成像光学***的光束分割成多个光束；成像单元，用于接收所述多个光束并且连续获取左眼用图像和右眼用图像；变焦透镜驱动单元；光圈驱动单元，用于驱动所述光圈以改变所述光圈的孔径的孔径量；显示单元，用于显示所述左眼用图像和所述右眼用图像以便使它们可识别为立体图像；显示控制单元，用于在所述显示单元上立体显示所述左眼用图像和所述右眼用图像；输入单元，用于输入改变焦距的指令；以及控制单元，用于根据所述改变焦距的指令来控制所述变焦透镜驱动单元以便移动所述变焦透镜，并且还用于控制所述光圈驱动单元以便将立体显示在所述显示单元上的左眼用图像和右眼用图像的立体效果在移动所述变焦透镜之前和之后保持为基本恒定。

Description

单眼立体成像装置

技术领域

本发明涉及单眼立体成像装置，更特别地，涉及用于对已经通过在图像传感器上的拍摄透镜的右方向和左方向上的不同区域的目标的每个图像进行成像，以便获取用于左眼的图像和用于右眼的图像的技术。

背景技术

PTL1公开了能够使用单拍摄透镜和图像传感器来拍摄视差图像的视差图像输入装置。

在使用这样的单拍摄透镜以及将已经通过该单拍摄透镜的光束分割成多光束（光瞳分割）以便拍摄视差图像（在下文中称为光瞳分割***）的单眼3D相机中，在聚焦位置处的视差变为0，在非聚焦位置处取决于每个散焦的程度而产生视差。当聚焦透镜移动并且焦点改变时，视差也根据其散焦的程度（在下文中称为视差程度）而改变。

{引用列表}

{专利文献}

{PTL1}日本专利申请公开第10-42314号

发明内容

{技术问题}

当使用单眼3D相机来拍摄用于三维显示的图像时，用户可以通过三维地显示用于左眼的图像（在下文中称为左眼用图像）和用于右眼的图像（在下文中称为右眼用图像）来监视图像拍摄得怎样。

在采用光瞳分割***的单眼3D相机中，位于焦点之外位置（在普通2D相机中的焦点之外的位置）处的目标上产生视差。在采用光瞳分割***的单眼3D相机中，焦点对准的目标具有0视差。另一方面，与焦点对准的目标相比位于更朝前方的目标（更接近于3D相机）似乎看来是从显示平面向观察者（用户）突出，并且与焦点对准的目标相比位于更向后方的目标（更远离于3D相机）似乎对观察者（用户）来说是位于显示平面的后方。

在2D相机上散焦程度增加的状况下，单眼3D相机上的视差程度更大。当利用2D相机对位于焦点之外位置处的目标进行拍摄时，较短的焦距（广角侧）使景深更深从而使得散焦程度减小，并且较长的焦距（长焦侧）使景深更浅从而使得散焦程度增加。具体地，在单眼3D相机上，当通过在减小焦距的方向上（从长焦端向广角端的方向）移动变焦透镜来执行变焦操作时，在发散方向（从显示平面后退的方向）上的视差和过大视差(excessive parallax)（从显示屏突出的方向）（在下文中称为立体效果）减小，并且在增加焦距的方向（从广角端向长焦端的方向）上的变焦操作增加立体效果。

因此，在拍摄活动图像或实时取景图像（直通图像）时的变焦操作由于立体效果的变化可能对摄影者引起不舒服的感觉。这是使用光瞳分割***的单眼3D相机的典型现象。

然而，PTL1没有描述视差调节。

日本专利申请公开第2010-81010号描述了在变焦操作期间使用较小视差的三维显示或二维显示的技术。这是针对防止由于在使用两个成像***用于拍摄视差图像的多透镜3D相机的各种拍摄单元中的电机和机构上的差别导致的立体效果上的变化的技术。因此，很难将此技术直接应用到具有单个拍摄单元的单眼3D相机，并且此技术不能解决由单眼3D相机的典型现象导致的问题。

鉴于上述情况做出的本发明的一个目的是提供一种单眼立体成像装置，其即使在使用单眼3D相机拍摄直通图像或活动图像时移动了变焦透镜的情况下，也能够将三维显示的左眼用图像和右眼用图像的立体效果保持在基本恒定的水平，从而减小了摄影者的不舒服感觉。

{问题的解决方案}

根据本发明的第一方面的单眼立体成像装置包括：成像光学***，其包括变焦透镜和光圈；光瞳分割单元，其配置成将已经通过所述成像光学***的光束分割成多个光束；成像单元，其配置成接收由所述光瞳分割单元分割的多个光束，以便连续获取左眼用图像和右眼用图像；变焦透镜驱动单元，其配置成移动所述变焦透镜；光圈驱动单元，其用于驱动所述光圈以便改变所述光圈的孔径的孔径量；显示单元，其配置成将左眼用图像和右眼用图像可识别地显示为三维图像的；显示控制单元，其配置成在所述显示单元上三维地显示连续获取的左眼用图像和右眼用图像；输入单元，其配置成输入改变焦距的指令；以及控制单元，其配置成根据从所述输入单元输入的改变焦距的指令来控制所述变焦透镜驱动单元以移动所述变焦透镜，并且配置成控制所述光圈驱动单元以将三维地显示在所述显示单元上的左眼用图像和右眼用图像的立体效果在移动所述变焦透镜之前或之后保持在基本恒定的水平。

根据所述第一方面的单眼立体成像装置根据改变焦距的指令移动所述变焦透镜并且驱动所述光圈以便改变孔径的孔径量，从而将三维地显示在所述显示单元上的左眼用图像和右眼用图像的立体效果在移动所述变焦透镜之前或之后保持在基本恒定的水平。因此，即使在拍摄活动图像时移动了所述变焦透镜，三维显示的左眼用图像和右眼用图像的立体效果也可以保持在基本恒定的水平，从而减小摄影者的不舒服的感觉。基本恒定的描述代表这样的概念：其包括由于当所述光圈的驱动步数是有限时（当所述光圈不能被连续地驱动时）立体效果不能完全地保持在恒定水平从而立体效果略微变化的事实。

根据本发明的第二方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一方面中，当通过所述变焦透镜驱动单元在增大焦距的方向上移动所述变焦透镜时，所述控制单元通过所述光圈驱动单元驱动所述光圈以减小孔径量。

在根据所述第二方面的单眼立体成像装置中，当所述变焦透镜在增大焦距的方向上移动时，立体效果增加；因此，通过减小所述光圈的孔径量来减小立体效果。于是，不管焦距的变化如何，均可以将立体效果保持在基本恒定的水平。

根据本发明的第三方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一或第二方面中，当通过所述变焦透镜驱动单元在减小焦距的方向上移动所述变焦透镜时，所述控制单元通过所述光圈驱动单元驱动所述光圈以增大孔径量。

在根据所述第三方面的单眼立体成像装置中，当所述变焦透镜在减小焦距的方向上移动时，立体效果减小；因此，通过增大所述光圈的孔径量来增加立体效果。于是，不管焦距的变化如何，均可以将立体效果保持在基本恒定的水平。

根据本发明的第四方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一至第三方面中的任一方面中，当所述变焦透镜位于长焦端时所述控制单元控制所述光圈驱动单元以将孔径量最小化。

在根据所述第四方面的单眼立体成像装置中，当所述变焦透镜位于长焦端时，所述变焦透镜只在减小焦距的方向上移动；因此，可以控制所述光圈以将孔径量最小化。于是，可以通过所述光圈防止立体效果的调节上的困难。

根据本发明的第五方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一至第四方面中的任一方面中，当所述变焦透镜位于广角端时所述控制单元控制所述光圈驱动单元以将孔径量最大化。

在根据所述第五方面的单眼立体成像装置中，当所述变焦透镜位于广角端时，所述变焦透镜只在增大焦距的方向上移动；因此，可以控制所述光圈以将孔径量最大化。于是，可以通过所述光圈防止立体效果的调节上的困难。

根据本发明的第六方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一至第五方面中的任一方面中，可以驱动所述光圈以便按n（n是等于或大于2的自然数）个步程改变孔径量；驱动所述变焦透镜以便按m（m是等于或大于2的自然数）个步程改变焦距，m大于n；以及所述控制单元控制所述变焦透镜驱动单元和所述光圈驱动单元以在通过所述输入单元输入了在增大焦距的方向上改变焦距的指令时在移动所述变焦透镜之前将所述光圈的孔径减小一步，并且每当按预定步数移动所述变焦透镜时将所述光圈的孔径减小一步。

在根据所述第六方面的单眼立体成像装置中，当可以驱动所述光圈以按n（n是等于或大于2的自然数）个步程来改变孔径量，并且可以驱动所述变焦透镜以按m（m是等于或大于2的自然数，m大于n）个步程来改变焦距时，即，当不能连续变化孔径并且所述变焦透镜具有比所述光圈的驱动步数更多的驱动步数时，以及当输入了在增大焦距的方向上改变焦距的指令时，通过在移动所述变焦透镜之前将所述光圈的孔径减小一步，并且每当按预定步数移动所述变焦透镜时，就执行将所述光圈的孔径减小一步。当所述光圈的驱动步数是有限的时（所述光圈不能被连续驱动），不可能将立体效果完全保持在恒定的水平，从而立体效果略微发生变化；然而，按上述方式控制所述变焦透镜和所述光圈，从而防止了立体效果大于在移动所述变焦透镜之前的立体效果。于是，可以尽可能减小摄影者的不舒服的感觉。

根据本发明的第七方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第六方面中，所述控制单元将所述变焦透镜的驱动步数限制为m步当中的n步，并且控制所述变焦透镜驱动单元和所述光圈驱动单元以同步地驱动所述光圈和所述变焦透镜。

在根据所述第七方面的单眼立体成像装置中，当孔径不能连续变化并且所述变焦透镜具有比所述光圈的驱动步数更多的驱动步数时，限制所述变焦透镜的驱动以使得所述变焦透镜具有与所述光圈的驱动步数相同的驱动步数，并且所述变焦透镜和所述光圈同步地被驱动。在此构造中，虽然变焦变得不连续，但可以防止立体效果的略微变化。

根据本发明的第八方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第六方面中，所述单眼立体成像装置还包括数字变焦单元，其配置成从左眼用图像和右眼用图像切出预定区域，并且数字变焦单元配置成电子地改变焦距，以及所述控制单元控制所述数字变焦单元以通过所述数字变焦单元来虚拟地改变焦距，而不是通过所述变焦透镜驱动单元移动所述变焦透镜来改变焦距。

在根据所述第八方面的单眼立体成像装置中，由从左眼用图像和右眼用图像切出预定区域的所述数字变焦单元虚拟地改变焦距，并且电子地改变焦距。于是，对于影响立体效果变化的两个因素：（1）由于入射光束的变化引起的立体效果的变化；以及（2）由于视角的变化引起的立体效果的变化，可以消除因素（1）。因此，在所述光圈的驱动步数小于所述变焦透镜的驱动步数，从而立体效果的略微变化是不可避免的情况下，可以减小摄影者的不舒服的感觉。

根据本发明的第九方面的单眼立体成像装置配置成：在所述第一至第八方面中的任一方面中，所述单眼立体成像装置还包括存储单元，其配置成存储所述光圈的孔径的孔径量与焦距之间的关系，以及所述控制单元基于存储在所述存储单元上的孔径量与焦距之间的关系来控制所述光圈驱动单元。

根据本发明的第十方面的单眼立体成像装置配置成：所述单眼立体成像装置还包括二维图像产生单元，其配置成当左眼用图像和右眼用图像的亮度等于或小于预定值时对左眼用图像和右眼用图像进行合成，以便产生二维图像，所述显示单元可以显示该二维图像，并且当由所述二维图像产生单元产生该二维图像时，所述显示控制单元将所产生的二维图像显示在所述显示单元上。

在根据所述第十方面的单眼立体成像装置中，当左眼用图像和右眼用图像的亮度等于或小于预定值时，即，当显示的三维图像变暗，使得可视性变差时，左眼用图像和右眼用图像被合成以便产生二维图像并且显示该二维图像。于是，可以增强可视性。另外，二维图像中的立体效果变得小于三维图像中的立体效果，从而可以减小由于立体效果增加而引起的摄影者的不舒服的感觉。

{本发明的有益效果}

根据本发明，即使在使用单眼3D相机来拍摄直通图像或活动图像时移动了变焦透镜的情况下，也能够将三维显示的左眼用图像和右眼用图像的立体效果保持在基本恒定的水平，从而减小了摄影者的不舒服感觉。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的单眼立体成像装置1的前透视图。

图2是单眼立体成像装置1的后透视图。

图3A是示出单眼立体成像装置1的相差CCD的构造的一个示例的示图。

图3B是示出单眼立体成像装置1的相差CCD的构造（主像素）的一个示例的示图。

图3C是示出单眼立体成像装置1的相差CCD的构造（副像素）的一个示例的示图。

图4是示出相差CCD的主像素和副像素的每个像素、拍摄透镜、和光圈的示图。

图5A是图4的主要部分（未进行光瞳分割的普通像素）的放大图。

图5B是图4的主要部分（进行了光瞳分割的相差像素）的放大图。

图5C是图4的主要部分（进行了光瞳分割的相差像素）的放大图。

图6A是示出在焦点位于目标的前方时图像传感器上成像的图像的分离的状态的示图。

图6B是示出在焦点对应于目标（最佳聚焦）时图像传感器上成像的图像的状态的示图。

图6C是示出在焦点位于目标的后方时图像传感器上成像的图像的分离的状态的示图。

图7是单眼立体成像装置1的内部构造的框图。

图8是示出焦距与立体效果之间的关系的示图。

图9A是示出当从广角端向长焦端执行变焦时焦距与立体效果之间的关系的示图。

图9B是示出当从长焦端向广角端执行变焦时焦距与立体效果之间的关系的示图。

图10A是说明在使用较小的孔径量的情况下光圈16的孔径量与针对在聚焦位置位于目标的后面时的图像的视差之间的关系的示图。

图10B是说明在使用较大的孔径量的情况下光圈16的孔径量与针对在聚焦位置位于目标的后面时的图像的视差之间的关系的示图。

图11是在单眼立体成像装置1中的直通图像的拍摄处理的流程图。

图12是示出当光圈具有比变焦透镜的驱动步数更少的驱动步数时作为用于将立体效果保持在恒定水平的焦距与立体效果之间的关系的示图。

图13是单眼立体成像装置2中的直通图像的拍摄处理的流程图。

图14是单眼立体成像装置3中的直通图像的拍摄处理的流程图。

图15是示出当光圈具有比变焦透镜的驱动步数更少的驱动步数时作为用于将立体效果保持在恒定水平的焦距与立体效果之间的关系的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对根据本发明的单眼立体成像装置的实施例进行描述。

<第一实施例>

[成像装置的构造概述]

图1是根据本发明的第一实施例的单眼立体成像装置1的前透视图。图2是单眼立体成像装置1的后透视图。单眼立体成像装置1是数字相机，其用于接收已经通过图像传感器上的透镜的光并且将该光转换为数字信号然后将该数字信号记录在存储介质上。

单眼立体成像装置1的相机主体10按照横向长的长方体盒子形状形成。如图1所示，透镜单元12、闪光灯21、以及其他部件布置于相机主体10的正面。快门按钮22、电源/模式开关24、模式表盘26、以及其他部件布置于相机主体10的上面。另外，如图2所示，液晶监视器28、变焦按钮30、十字按钮32、菜单/确定按钮34、再现按钮36、后退按钮38、以及其他部件布置于相机主体10的背面。

三脚架孔以及具有可以打开和关闭的盖子的电池槽和存储卡槽布置于相机主体10的底面（未示出），并且电池和存储卡分别***到电池槽和存储卡槽。

透镜单元12包括可缩回的变焦透镜，通过使用电源/模式开关24将相机的模式设置为拍摄模式来使其从相机主体10中伸出。透镜单元12的变焦机构和缩回机构是公知的技术，因此将省略其详细构造的描述。

闪光灯21向主要目标照射闪光。

快门按钮22是包括所谓“半按”和“全按”的两步程开关。当单眼立体成像装置1在拍摄模式下操作时，通过“半按”快门按钮22来启动AE/AF，以及通过“全按”快门按钮22来执行拍摄。当单眼立体成像装置1在放映模式下操作时，通过“全按”快门按钮22来执行放映。

电源/模式开关24是具有如下功能的操作部件，即用作对单眼立体成像装置1进行上电和断电的电源开关，以及用作设置单眼立体成像装置1的模式的模式开关。电源/模式开关24被布置为可从“关机位置”、“再现位置”滑动到“拍摄位置”，反之亦然。通过将电源/模式开关24滑动到“再现位置”或“拍摄位置”给单眼立体成像装置1上电，通过将电源/模式开关24滑动到“关机位置”对单眼立体成像装置1进行断电。将电源/模式开关24滑动至“再现位置”以便设置为“再现模式”，滑动至“拍摄位置”以设置为“拍摄模式”。

模式表盘26用作专用于拍摄模式设置的操作部件，用于设置单眼立体成像装置1的拍摄模式。根据模式表盘26的设置位置，单眼立体成像装置1的拍摄模式被设置为各种模式。单眼立体成像装置1的拍摄模式包括用于拍摄平面图像的“平面图像拍摄模式”、用于拍摄立体视觉图像（3D图像）的“立体视觉图像拍摄模式”、用于拍摄活动图像的“活动图像拍摄模式”、和用于拍摄三维全景的“3D全景拍摄模式”等。

液晶监视器28是三维显示装置，其能够使用视差屏障来将具有各自预定指向性的指向性图像显示为立体视觉图像（左眼用图像和右眼用图像）。当立体视觉图像输入至液晶监视器28时，在液晶监视器28的视差屏障显示层上产生由以预定间隔交替布置的光透明部分和光屏蔽部分的图案构成的视差屏障，并且在该视差屏障层之下的层的图像显示平面上交替地布置并显示用于示出右眼用图像和左眼用图像的带状图像块。当液晶监视器28用于平面图像或用做用户界面显示面板时，视差屏障显示层上没有显示，并且图像按其本来的样子显示在视差屏障显示层之下的层的图像显示平面上。液晶监视器28的构造不限于此，并且允许用户通过使用凸透镜、或诸如偏振眼镜或液晶快门眼镜之类的特殊眼镜分别观看左眼用图像和右眼用图像的任何显示装置都是适用的，只要这些显示装置将三维图像可识别地显示为立体视觉图像即可。有机EL（电致发光）显示器等可以用来代替液晶监视器。

变焦按钮30用作专用于指令变焦操作的变焦指令的操作部件。变焦按钮30包括用于指令变焦到长焦侧的变焦长焦按钮30T、和用于指令变焦到广角侧的变焦广角按钮30W。在单眼立体成像装置1中，通过在拍摄模式中通过操作变焦长焦按钮30T和变焦广角按钮30W来改变透镜单元12的焦距。通过在再现模式中操作变焦长焦按钮30T和变焦广角按钮30W来对再现的图像进行放大或缩小。

十字按钮32是用于输入作为向上、向下、向左、向右方向的四个方向的指令的操作部件，并且用作用于从菜单显示屏幕选择适当项目的按钮或者用作指令从每个菜单选择各种设置项的按钮（用于光标操作或移动的操作部件）。在再现模式中右键和左键用作帧前进（向前方向/向后方向帧前进）按钮。

菜单/确定按钮34是这样的操作按键，其用作指令将菜单显示在液晶监视器28的显示屏幕上的菜单按钮以及用作指令所选择的操作的决定和执行的确认按钮。

再现按钮36是用于切换到再现模式的按钮，以便在液晶监视器28上显示已被拍摄并记录的立体视觉图像（3D图像）或平面图像（2D图像）的静止图像或活动图像。

后退按钮38用作指令输入操作的取消或返回到先前操作状态的按钮。

[光学成像***和图像传感器的构造示例]

透镜单元12包括拍摄透镜14、光圈16、作为相差图像传感器的固态成像传感器（下文中称为相差CCD（电荷耦合器件））17。

拍摄透镜14是由包括用于改变拍摄透镜14的焦距的变焦透镜、和用于调节拍摄透镜14的焦点的聚焦透镜在内的多个透镜构成的成像光学***。变焦透镜和聚焦透镜可以在其光学轴上连续移动。

光圈16例如包括虹膜光圈。作为一个示例，光圈16配置成具有最大值为F2.8以及最小值为F11的孔径，以便孔径量在最大值与最小值之间是可连续或者逐渐变化的。

图3A至图3C是示出相差CCD17的构造的一个示例的示图。

相差CCD17具有奇数行的像素（主像素）和偶数行的像素（副像素），其每个以矩阵形式布置，并且可以单独读出每个由主像素和副像素光电转换的针对双平面的图像信号。

如图3B所示，在具有R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）滤色器的像素中，相差CCD17的奇数行（1、3、5、...）拥有交替布置的GRGR...像素阵列的行和BGBG...像素阵列的行。另一方面，如图3C所示，与奇数行类似，偶数行（2、4、6）上的像素拥有交替布置的GRGR...像素阵列的行和BGBG...像素阵列的行，并且其每个像素在行方向上相对于奇数行上的像素移位1/2节距。

图4是示出拍摄透镜14和相差CCD17的主像素和副像素的每个像素的示图，并且图5A至图5C是图4的主要部分的放大图。

光屏蔽部件17A布置在相差CCD17的主像素的前侧（微透镜L侧），光屏蔽部件17B布置在其副像素的前侧。光屏蔽部件17A和17B的每一个具有光瞳分割部件的功能。如图5A所示，通过出瞳的光束没有任何限制地通过微透镜L进入普通CCD（光电二极管PD）的像素。如图5B所示，光屏蔽部件17A屏蔽主像素（光电二极管PD）的光接收表面的右半部分。因此，主像素只接收关于通过出瞳的光束的光轴处于左侧上的光。如图5C所示，光屏蔽部件17B屏蔽副像素（光电二极管PD）的光接收表面的左半部分。因此，副像素只接收关于通过出瞳的光束的光轴处于右侧上的光。

在下文中，将对于在相差CCD17上拍摄立体视觉图像的机制进行描述，其中，按上述方式，相差CCD17的每个主像素只接收关于通过出瞳的光束的光轴处于左侧上的光，并且每个副像素只接收关于通过出瞳的光束的光轴处于右侧上的光。

图6A至图6C是示出在图像传感器上成像的图像的分离状态根据聚焦透镜的焦点的差异（即目标前方的焦点、对应于目标的焦点（最佳聚焦）、目标后方的焦点）而分离的示图。在图6A至图6C中省略了光圈16，是为了对由焦点导致的图像分离上的差异进行比较。

如图6B所示，焦点对准的进行了光瞳分割的图像成像在图像传感器17上的同一位置（彼此对应）。另一方面，如图6A和图6C所示，在目标的前面或后面聚焦地进行了光瞳分割的图像成像在图像传感器17上的不同位置（彼此分离）。

因此，通过相差CCD17获得了在左和右方向上进行了光瞳分割的目标图像，从而根据聚焦位置获得了具有不同视差的左眼用图像和右眼用图像（立体视觉图像）。

在具有上述构造的相差CCD17中，主像素和副像素分别配置成通过在彼此不同的区域上（左半部分上、右半部分上）的光屏蔽部件17A、17B来限制光束，但本发明不限于此。在不提供光屏蔽部件17A和17B的情况下，例如，微透镜L可以关于光电二极管PD在右和左方向上移位，并且可以根据该移位方向对进入光电二极管PD的光束进行限制。一个单微透镜可以针对两个像素（主像素和副像素）而设置，从而对进入每个像素的光束进行限制。

[成像装置的内部构造]

图7是根据本发明第一实施例的单眼立体成像装置1的框图。单眼立体成像装置1将获取的图像记录在记录介质54上，并且由中央处理装置（CPU；中央处理单元）40综合控制其总体操作。

单眼立体成像装置1具有操作单元48，其包括快门按钮、模式表盘、再现按钮、菜单/确定按钮、十字按钮、后退按钮、以及其他部件。来自操作单元48的信号输入至CPU40。CPU40基于来自操作单元48的输入信号来控制单眼立体成像装置1的每个电路，以便执行透镜驱动控制、光圈驱动控制、拍摄操作控制、图像处理控制、图像数据记录/再现控制、用于三维显示的液晶监视器28的显示控制。

当通过使用电源/模式开关24给单眼立体成像装置1上电时，电力从电源58提供至每个模块，然后启动单眼立体成像装置1。

已通过拍摄透镜14、光圈16等的光束成像到相差CCD17上，并且信号电荷积累在相差CCD17中。积累在相差CCD17中的信号电荷根据从定时发生器45提供的读取信号被读出为与信号电荷相对应的电压信号。从相差CCD17读出的电压信号输入至模拟信号处理单元60。

模拟信号处理单元60对从相差CCD17输出的电压信号执行相关双采样处理（以通过找出在针对图像传感器的每个像素的输出信号中包含的场通过（field through）成分电平与像素信号成分电平之间的差异来获取精确像素数据，以便减小图像传感器的输出信号中包含的噪声（具体地，热噪声）的处理），从而针对每个像素采样保持R、G、B信号。这些电压信号被放大，然后输入至AD转换器61。AD转换器61将顺序输入的R、G、B信号转换成数字R、G、B信号，然后将该信号输出至图像输入控制器62。

数字信号处理单元63对通过图像输入控制器62输入的数字图像信号执行诸如偏移处理、包括白平衡校正和敏感度校正的增益控制处理、伽马校正处理、以及YC处理之类的预定信号处理。从相差CCD17的奇数行上的主像素读出的主像素数据被处理为左眼用图像数据，从偶数行上的副像素读出的副像素数据被处理为右眼用图像数据。

数字信号处理单元63上处理的左眼用图像数据和右眼用图像数据（3D图像数据）输入至VRAM（视频随机存取存储器）50。VRAM50包括区域A和区域B，其每个用于存储代表一帧3D图像的3D图像数据。代表一帧3D图像的3D图像数据被交替覆写在VRAM50的区域A和区域B中。关于VRAM50的区域A和区域B，从除了正在覆写3D图像数据的区域以外的区域中读出正在写入的3D图像数据。

从VRAM50读出的3D图像数据在3D图像信号处理单元64上被处理成条形图像块。被处理成条形图像块的3D图像数据在视频编码器66上被编码，然后输出至布置在相机的后表面上的用于三维显示的液晶监视器（3D图像显示装置）28。

摄影者实时监视显示在液晶监视器28上的图像（直通图像）以便确认拍摄的视角。响应于变焦长焦按钮30T和变焦广角按钮30W的操作，CPU40通过透镜驱动单元47沿着光轴移动变焦透镜，以便改变焦距。

图8是示出焦距与立体效果之间的关系的曲线图。将3D目标图像显示在液晶监视器28上，以使得位于聚焦位置处的目标显示得似乎位于视差为0的屏幕平面上；位于聚焦位置后方（远离于相差CCD17）的目标显示得似乎从显示屏幕后退；以及位于聚焦位置前方（接近于相差CCD17）目标显示得似乎从显示屏幕突出。从显示平面后退的方向上的视差（发散方向上的视差）与从显示平面突出的方向上的视差（过大视差）之和被定义为立体效果。

如图8所示，立体效果根据焦距而变化。立体效果随焦距的增大而增加，即随变焦位置移动至长焦侧而增加。另一方面，立体效果随焦距的减小而降低，即，随变焦位置移动至广角侧而降低。当在液晶监视器28上显示直通图像或活动图像的同时操作变焦按钮30时，立体效果根据焦距而变化，这引起摄影者的不舒服的感觉。

因此，如图9A和图9B所示，CPU40根据焦距的变化控制光圈16的孔径量，从而将立体效果稳定在焦距的周围的恒定水平。图10A和图10B是说明光圈16的孔径量与聚焦位置位于目标后方时的视差之间的关系的示图。在图10A中孔径量较小，在图10B中孔径量较大。如图6C中的说明，聚焦位置位于目标的后方时的图像成像在图像传感器上的不同位置（分离），并且图10A所示的较小的孔径量减小了图像的分离，图10B所示较大的孔径量增大了图像的分离。这表示当光圈16的孔径量较小时视差变得较小，并且当光圈16的孔径量较大时视差变得较大。

即，如图9A所示，由于当变焦透镜从广角端向长焦端（增加焦距的方向上）移动时立体效果变得较大，因此CPU40减小光圈16的孔径量以便减小立体效果。因此，可以如立体效果位于广角端那样恒定保持立体效果。如图9B所示，当变焦透镜从长焦端向广角端（减小焦距的方向上）移动时立体效果变得较小，因此CPU40增大光圈16的孔径量以便增加立体效果。因此，可以如立体效果位于长焦端那样恒定保持立体效果。

光圈16的孔径量与焦距之间的关系存储在CPU40的存储区域上。根据目标的亮度存储多于一个的关系。CPU40从3D图像数据获取光圈16的孔径的尺寸，并且确定应当使用哪个关系。CPU40基于变焦透镜的驱动量（即焦距的改变量）以及确定的孔径量与焦距之间的关系通过光圈驱动单元46来改变光圈16的孔径量，以便将显示在液晶监视器28上的三维图像的立体效果保持在恒定水平。

有可能无法根据目标的亮度通过光圈16来调节立体效果。例如，在目标的亮度较大并且变焦透镜没有位于广角端时可能发生这种情况。在此情况下，CPU40可以将光圈16的孔径打开至立体效果可被调节的水平，并且此后，CPU40可以调节立体效果。具体地，在CPU40的存储区域上存储的孔径量与焦距之间的关系当中，CPU40确定使用光圈16的孔径较大的情况下的关系。CPU40基于确定的关系来获取与当前焦距相对应的光圈16的孔径量，并且增加孔径的孔径量直到其等于获取的孔径量。接着，CPU40可以使用确定的关系根据变焦透镜的移动来驱动光圈16的孔径。在此情况下，光圈16的孔径在广角端变得最大（在本实施例中为F11）。

可能存在目标的亮度暗，并且变焦透镜没有位于长焦端的情况。在此情况下，CPU40可以将光圈16的孔径关闭至立体效果可被调节的水平，并且此后，调节立体效果。具体地，在CPU40的存储区域上存储的孔径量与焦距之间的关系当中，CPU40确定使用光圈16的孔径较小的情况下的关系。CPU40基于确定的关系来获取与当前焦距相对应的光圈16的孔径量，并且减小孔径的孔径量直到其等于获取的孔径量。接着，CPU40可以使用确定的关系根据变焦透镜的移动来驱动光圈16的孔径。在此情况下，光圈16的孔径在长焦端变得最小（在本实施例中为F2.8）。

再参照图7，响应于操作单元48的快门按钮22的第一级按下（半按），CPU40开始AF（自动聚焦调节）操作和AE（自动曝光）操作，并且通过透镜驱动单元47控制聚焦透镜以在光轴方向上移动，以便将聚焦透镜移动至聚焦位置。

AF处理单元42是用于执行对比AF处理或相差AF处理的部分。当执行对比AF处理时，AF处理单元42从左眼用图像和右眼用图像中的至少一个提取预定聚焦区域中存储的图像数据的高频率成分。AF处理单元42随后对高频成分进行积分以便计算指示聚焦状态的AF估计值。通过对拍摄透镜14中的聚焦透镜进行控制来执行AF控制，使得AF估计值变为最大值。当执行相差AF处理时，AF处理单元42对位于左眼用图像数据和右眼用图像数据的预定聚焦区域中的、对应于主像素的图像数据与对应于副像素的图像数据之间的相差进行检测，并且基于指示检测到的相差的信息来找出散焦程度。通过对拍摄透镜14中的聚焦透镜进行控制来执行AF控制，使得散焦程度变为0。

不仅在快门按钮22被按至第一级（半按）时，而且在连续拍摄右眼用图像数据和左眼用图像数据时执行AF操作。右眼用图像数据和左眼用图像数据的连续拍摄可以在拍摄实时取景图像（直通图像）的情况或者在拍摄活动图像等的情况下被执行。在此情况下，在连续拍摄右眼用图像数据和左眼用图像数据时，AF处理单元42通过一直重复执行AF估计值的计算来执行连续AF以连续地控制聚焦透镜的位置。

如果有必要，则CPU40通过透镜驱动单元47在光轴方向上向前和向后移动变焦透镜，以便改变焦距。

在半按快门按钮22时从AD转换器61输出的图像数据被捕获至AE/AWB检测单元44中。

AE/AWB检测单元44对整个显示平面的G信号进行积分，或者对在显示平面的中心部分处与显示平面的***部分相比具有不同权重的G信号进行积分，并且向CPU40输出该积分值。CPU40基于从AE/AWB检测单元44输入的积分值来计算目标的亮度（拍摄Ev值），并且CPU40基于该拍摄Ev值根据预定程序图来确定光圈16的孔径值和相差CCD17的电子快门（快门速度）。CPU40基于确定的孔径值通过光圈驱动单元46来控制光圈16，并且还基于确定的快门速度通过定时发生器45来控制相差CCD17上的电荷积累时间。

在完成AE操作和AF操作之后，响应于快门按钮22的第二级按下（全按），针对与从AD转换器61输出的主像素和副像素相对应的左眼用图像（主图像）和右眼用图像（副图像）的两个图像的图像数据从图像输入控制器62输入至VRAM50，并且暂时存储在那里。

暂时存储在VRAM50上的针对两个图像的图像数据在适当定时通过数字信号处理单元63而被读出，并且在该数字信号处理单元63上执行预定信号处理，包括针对图像数据产生亮度数据和色差数据的处理（YC处理）。已被执行YC处理的图像数据（YC数据）再次存储在VRAM50上。接着，针对两个图像的YC数据输出至压缩解压缩单元65，其中对YC数据执行诸如JPEG（联合图像专家组）的预定压缩处理，然后再次将其存储在VRAM50上。

根据存储在VRAM50上的针对两个图像的YC数据（压缩的数据）在3D图像信号处理单元64上产生多画面文件（MP文件；组合多个图像的格式的文件）。该MP文件通过介质控制器（介质记录控制单元）52而被读出，并且记录在记录介质54上。

单眼立体成像装置1不仅可以记录和再现活动图像和静止图像，也可以记录和再现音频。麦克风57接收外部音频的输入。扬声器56输出记录的音频。当记录音频时，音频输入和输出处理电路55对从麦克风57输入的音频进行编码，并且当再现记录的音频时，音频输入和输出处理电路55对记录的音频进行解码，然后将音频输出至扬声器56。

[成像装置的操作的说明]

现将描述单眼立体成像装置1的操作。该成像处理由CPU40控制。用于允许CPU40执行该成像处理的程序存储在CPU40中的程序存储单元上。

图11是示出实时取景图像的拍摄和显示操作的流程的流程图。

响应于用于开始拍摄的指令的输入（步骤S10），CPU40驱动拍摄透镜14和光圈16以移动至初始位置，使得已经通过拍摄透镜14的目标的光通过光圈16成像在相差CCD17的光接收表面上。相差CCD17的主像素和副像素上积累的信号电荷根据从定时发生器45输出的定时信号以预定帧速被依次读出为与该信号电荷相对应的电压信号（图像信号）。读出的电压信号依次通过模拟信号处理单元60、AD转换器61、以及图像输入控制器62被输入至数字信号处理单元63，以便产生左眼用图像数据和右眼用图像数据。产生的左眼用图像数据和右眼用图像数据依次输入至VRAM50。左眼用图像数据和右眼用图像数据从VRAM50依次读出，并且3D图像信号处理单元64针对已经读出的左眼用图像数据和右眼用图像数据产生亮度/色差信号，并且产生的亮度/色差信号通过视频编码器66输出至液晶监视器28。在液晶监视器28上显示视差屏障，并且在视差屏障层之下的层的图像显示平面上交替地布置并显示左眼用图像数据和右眼用图像数据的条形图像块（步骤S11）。因此，在液晶监视器28上显示3D直通图像。

CPU40确定是否已执行变焦操作，即是否已通过操作单元48输入用于变焦操作的指令（步骤S12）。

当已执行变焦操作时（在步骤S12：是），CPU40根据来自操作单元48的输入通过透镜驱动单元47来移动变焦透镜，以改变拍摄透镜14的焦距。CPU40基于左眼用图像数据和右眼用图像数据来找出目标的亮度，并且CPU40在CPU40的存储区域上存储的焦距与孔径量之间的关系当中选择与期望的目标亮度相对应的关系。CPU40通过光圈驱动单元46驱动光圈16，并且基于选择的关系来改变孔径量，以便保持在执行变焦操作（步骤S12）之前的立体效果（步骤S13）。

当已执行变焦操作时，CPU40通过透镜驱动单元47移动聚焦透镜，使得防止聚焦位置随着变焦透镜的移动而发生变化。因此，即使聚焦位置发生改变，也不发生视差的变化。

在光圈16的孔径量根据变焦操作而被改变（步骤S13）之后，或者当没有执行变焦操作时（步骤S12：否），CPU40确定是否已输入用于完成拍摄的指令（步骤S14）。

当没有输入用于完成拍摄的指令时（步骤S14：否），再次执行步骤S11至步骤S14的处理。

当已输入用于完成拍摄（例如快门按钮的半按、关于完成拍摄模式的操作、关于断开电源的操作等）的指令时（步骤S14：是），完成直通图像的拍摄处理。

当半按快门按钮时，S1ON信号输入至CPU40，并且CPU40通过AF处理单元42和AE/AWB检测单元44执行AE/AF操作。在立体视觉图像的拍摄处理中，AF处理单元42通过相差AF处理执行AF操作。

当全按快门按钮时，S2ON信号输入至CPU40，并且CPU40开始拍摄和记录处理。具体地，通过使用基于测光结果确定的快门速度和孔径值来对相差CCD17进行曝光。

针对从相差CCD17的主像素和副像素输出的两个图像的图像数据通过模拟信号处理单元60、AD转换器61、以及图像输入控制器62而被捕获至VRAM50，并且在3D图像信号处理单元64上被转换成亮度/色差信号，然后存储在VRAM50上。将存储在VRAM50上的左眼用图像数据加入到压缩解压缩单元65中，以便以预定压缩格式（例如JPEG格式）对其进行压缩，之后将压缩的数据存储在VRAM50上。

MP文件是根据存储在VRAM50上的针对两个图像的压缩数据而产生的，并且该MP文件通过介质控制器52记录在记录介质54上。以此方式，立体视觉图像被拍摄并记录。

通过使用拍摄立体视觉图像的示例来描述了本实施例，但单眼立体成像装置1既可以拍摄平面图像也可以拍摄立体视觉图像。当拍摄平面图像时，仅相差CCD17的主像素被用于拍摄。针对平面图像的拍摄处理的细节与立体视觉图像的相同，因此将省略其描述。

以此方式记录在记录介质54上的图像可以通过再现按钮将单眼立体成像装置1的模式设置为再现模式来显示在液晶监视器28上。

当模式被设置为再现模式时，CPU40向介质控制器52输出命令以读出最新记录在记录介质54上的图像文件。

读出的图像文件的压缩图像数据被加入至压缩解压缩单元65中，以便解压成未压缩的亮度/色差信号，并且此后该信号通过视频编码器66输出至液晶监视器28。

通过操作十字键的右键和左键来执行图像的帧前进。按下十字键的右键使得能够从记录介质54读出下一个图像文件，并且将该图像显示在液晶监视器28上；按下十字键的左键使得能够从记录介质54读出前一个文件，并且将该图像显示在液晶监视器28上。

根据本实施例，即使在实时取景图像的显示期间移动变焦透镜，显示在液晶监视器28上的三维图像的立体效果也可以一直保持在恒定水平，其导致减小了摄影者的不舒服的感觉。

通过使用拍摄并显示立体视觉图像的示例来描述了本实施例，但本实施例可以适用于连续获取右眼用图像数据和左眼用图像数据的情况，例如拍摄活动图像的情况。实时取景图像的拍摄和活动图像的拍摄的不同点只在于，在实时取景图像的拍摄的情况下不记录已连续拍摄的右眼用图像数据和左眼用图像数据，然而在活动图像拍摄的情况下除了图11的处理之外还将已连续拍摄的右眼用图像数据和左眼用图像数据记录在记录介质54上。对已连续拍摄的右眼用图像数据和左眼用图像数据进行记录的处理是公知的技术，因此将省略其详细描述。

在本实施例中，光圈16的孔径量的改变量与焦距的改变量之间的关系的曲线图存储在CPU40的存储区域上，并且CPU40基于该存储的关系和变焦透镜驱动量来改变光圈16的孔径量，但改变光圈16的孔径量的方法不限于此。例如，可以在移动变焦透镜之前从右眼用图像数据和左眼用图像数据中获得在发散方向上的视差的最大值和过大视差的最大值，并且可以实时地从随变焦透镜的移动而变化的右眼用图像数据和左眼用图像数据中获得在发散方向上的视差的最大值和过大视差的最大值，并且光圈16的孔径可以变化使得在发散方向上的视差的最大值和过大视差的最大值可以被恒定保持。在此情况下，不需要在CPU40的存储区域上存储信息。存储在CPU40的存储区域上的光圈16的孔径量的改变量与焦距的改变量之间的关系不限于图9所示的曲线图等。例如，变焦透镜的位置、光圈16的孔径的孔径量、以及在发散方向上的视差和过大视差的最大值之间的对应图等也可以适用。

在本实施例中，根据变焦透镜的移动来驱动光圈16使得作为在发散方向上的视差与过大视差之和的立体效果是恒定的，并且过大视差很大地影响立体效果的可视性。因此，可以根据变焦透镜的移动来驱动光圈16使得过大视差的最大值变得基本恒定，从而将立体效果保持在基本恒定的水平。

主要目标（例如人脸和位于显示平面的中心的目标）的视差也影响立体效果的可视性。为此，可以根据变焦透镜的移动来驱动光圈16使得主要目标的视差变得基本恒定，从而将立体效果保持在基本恒定的水平。

在本实施例中，光圈16已被配置成孔径值可以在F2.8至F11的范围内连续变化，但诸如除虹膜光圈之外的光圈的具有不能够连续变化的孔径的其他光圈也可以被使用。例如，采用以步程变化的孔径和无缝（连续）变化的变焦透镜的情况是可适用的。该情况指示与光圈的驱动步数相比变焦透镜具有更多的驱动步数。

图12是示出在具有从F2.8至F11的范围的孔径值并且按1/3EV步程（作为一个示例）变化的光圈16'被使用（其中立体效果按五个步程变化）的情况下焦距与立体效果之间的关系的曲线图。图12示出了当变焦透镜从广角端向长焦端（增加焦距的方向上）移动时立体效果的变化。在此情况下，光圈的孔径不能连续变化，其不同于图9的情况。

因此，CPU40在变焦透镜位于广角端的状态下以一个步距来减小光圈16'的孔径（即，将孔径量减小一步），以便略微减小立体效果。CPU40还在变焦透镜不位于广角端的情况下在移动变焦透镜之前将光圈16'的孔径减小一步。

此后，当变焦透镜在长焦方向上（增加焦距的方向上）移动时，立体效果随着变焦透镜的移动逐步增加。当立体效果变得等于在变焦透镜位于广角端的情况下的立体效果时，CPU40将光圈16'的孔径再减小一步。因此，立体效果略微变小。重复执行该操作，从而按步程改变立体效果，将立体效果保持在基本恒定水平。

当将减小光圈16'的孔径减小一步时的焦距可以存储在CPU40的存储区域上，并且CPU40可以基于该焦距来改变光圈的孔径量。CPU40可以从左眼用图像数据和右眼用图像数据实时获取立体效果，并且可以当立体效果变得等于在移动变焦透镜之前的立体效果时改变光圈16'的孔径量。

在此构造中，可以将立体效果保持在基本恒定的水平（包括略微变化）。即使略微变化，立体效果也不会变得大于在移动变焦透镜之前的立体效果。因此，可以尽可能减小摄影者感觉到的不舒服感觉。

当变焦透镜已从长焦端向广角端（减小焦距的方向）移动时，可以配置成在不驱动光圈16'的情况下只移动变焦透镜，并且当立体效果略微减小时，以一个步距增加光圈16'的孔径（即，将孔径量增大一步），从而立体效果对应于在移动变焦透镜之前的立体效果。

在立体效果保持在基本恒定水平的情况下变化的“略微量”是由在立体效果的调节中使用的光圈的驱动步数导致的。这意味着光圈的驱动步数的确定导致变化的略微量的确定，并且变化的略微量的确定导致光圈的驱动步数的确定。为此，光圈的驱动步数或者变化的略微量应事先设置在CPU40的存储区域上。

在使用不能连续变化孔径的光圈16'的情况下，可以限制变焦透镜的驱动使得变焦透镜具有与光圈16'的驱动步数相等的驱动步数。在此情况下，变焦透镜的驱动应与光圈16'的驱动同步。变焦从而变得不连续，但是可以防止立体效果的略微变化。

在本实施例中，使用了可连续移动的变焦透镜，但可以用按步程移动的变焦透镜代替。

<第二实施例>

在本发明的第一实施例中，即使在显示实时取景图像时移动变焦透镜，也能够一直恒定保持显示在液晶监视器28上的三维图像的立体效果，然而，通过立体效果的调节，显示在液晶监视器28上的图像可能变暗，其使可视性变坏。

在本发明的第二实施例中，当显示的图像的亮度，即拍摄的图像的亮度变暗时，该图像显示为2D图像，从而减小由于显示的图像变暗引起的不舒服的感觉。在下文中，将对根据第二实施例的单眼立体成像装置2进行描述。成像装置的总体构造与第一实施例的总体构造相同；因此，将省略其描述，并且现将只描述成像装置的操作。在成像装置的操作的描述中，由相同参考数字和符号指代与第一实施例的元件相同的元件，并且将省略其描述。

[成像装置的操作的描述]

在下文中，将对单眼立体成像装置2的操作进行描述。该成像处理由CPU40控制。用于允许CPU40执行该成像处理的程序存储在CPU40中的程序存储单元上。

图13是示出实时取景图像的拍摄和显示处理的流程的流程图。

响应于用于开始拍摄的指令的输入（步骤S10），CPU40驱动拍摄透镜14和光圈16以移动至初始位置，使得已经通过拍摄透镜14的目标的光通过光圈16成像在相差CCD17的光接收表面上，并且依次产生左眼用图像数据和右眼用图像数据。从上面产生的左眼用图像数据和右眼用图像数据中产生亮度/色差信号，并且产生的亮度/色差信号通过视频编码器66输出至液晶监视器28。以此方式，3D直通图像显示在液晶监视器28上（步骤S11）。

CPU40确定是否已执行变焦操作，即是否通过操作单元48已输入用于变焦操作的指令（步骤S12）。

当已执行变焦操作时（在步骤S12：是），CPU40通过透镜驱动单元47来移动变焦透镜，以便根据来自操作单元48的输入来改变拍摄透镜14的焦距。为了保持在执行变焦操作（步骤S12）之前的立体效果，在CPU40的存储区域上存储的焦距与孔径量之间的关系当中，CPU40基于与目标的亮度相对应的关系通过光圈驱动单元46来驱动光圈16，并且改变孔径量（步骤S13）。

在根据变焦操作改变光圈16的孔径量（步骤S13）之后，以及当没有执行变焦操作时（在步骤S12：否），CPU40从AE/AWB检测单元44获取整个显示平面的G信号的积分值、或者获取在显示平面的中心部分与显示平面的***部分之间具有不同权重的G信号的积分值。CPU40基于获取的积分值来计算目标的亮度（拍摄Ev值），并且确定计算的目标的亮度是否小于预定阈值（步骤S20）。指示使图像的可视性变坏的、3D直通图像的亮度的下限值的值，作为阈值预先存储在CPU40的存储区域上。CPU40通过对拍摄Ev值与存储在存储区域上的阈值进行比较来执行上述确定。当光圈16的孔径量比目标的亮度所需的孔径量减小得多时，即，例如，当尽管拍摄目标是亮的但是光圈16的孔径量的变化却变得较大时，或者尽管光圈16的孔径量的改变并不那么大但是拍摄目标却是暗的时，拍摄Ev值可能小于阈值。

当确定拍摄Ev值大于预定阈值时（在步骤S20：否），CPU40继续显示步骤S11中的3D直通图像（步骤S22）。

当确定拍摄Ev值等于或小于预定阈值时，CPU40对从主像素和副像素获取的左眼用图像数据和右眼用图像数据的像素进行混合，以便产生单个2D图像数据，从而获取亮的2D图像数据。产生的2D图像数据依次输入至VRAM50。从VRAM50依次读出2D图像数据，并且3D图像信号处理单元64针对已读出的2D图像数据产生亮度/色差信号。亮度/色差信号通过视频编码器66输出至液晶监视器28（步骤S21）。以此方式，2D直通图像显示在液晶监视器28上。此时，在液晶监视器28上没有显示视差屏障。

在步骤S21，紧接在显示2D直通图像之前的孔径量可以保持为光圈16的孔径的孔径量，或者可能改变孔径量以便获取适当曝光。

CPU40确定是否已输入用于完成拍摄的指令（步骤S14）。当用于完成拍摄的指令没有输入时（在步骤S14：否），CPU40再次执行步骤S12至步骤S22的处理。当用于完成拍摄的指令已输入时（在步骤S14：是），CPU40完成拍摄直通图像的处理。针对S1和S2被切换成ON的情况的处理与第一实施例的相同，因此，将省略其描述。

根据本实施例，当用于显示的图像暗并且其可视性变坏时，显示2D图像，从而增强可视性。2D图像中的立体效果变得小于3D图像的立体效果，从而可以减小由于立体效果增加引起的拍摄者的不舒服的感觉。

通过使用拍摄并显示实时取景图像的示例来描述了本实施例，但本实施例可以适用于连续获取右眼用图像数据和左眼用图像数据的情况，例如拍摄活动图像的情况，其与第一实施例的相同。

<第三实施例>

通过使用这样的示例来描述了本发明的第一实施例的变型：其中光圈16'的孔径不能连续变化，从而光圈的驱动步数变得小于变焦透镜的驱动步数，并且立体效果的略微变化是不可避免的。在此情况下，重复执行下面的操作：当变焦透镜在长焦方向（增加焦距的方向）上移动时，在移动变焦透镜之前将光圈的孔径减小一步，并且此后移动变焦透镜，以便将立体效果保持在基本恒定的水平；然而，因为下述两个原因在移动变焦透镜时立体效果发生变化：（1）由于入射光束的变化引起的立体效果的变化，（2）由于视角的变化引起的立体效果的变化。

在光圈16'的驱动步数变得小于变焦透镜的驱动步数，从而立体效果的略微变化是不可避免的情况下，本发明的第三实施例使用数字变焦来执行虚拟变焦，从而减小立体效果的变化，而不是在将光圈16'的孔径减小一步之后移动变焦透镜。在下文中，将对根据第三实施例的单眼立体成像装置3进行描述。成像装置的总体构造与第一实施例的总体构造相同；因此，将省略其描述，并且现将只描述成像装置的操作。在成像装置的操作的描述中，由相同参考数字和符号指代与第一实施例的元件相同的元件，并且将省略其描述。

[成像装置的操作的描述]

在下文中，将对单眼立体成像装置3的操作进行描述。该成像处理由CPU40控制。用于允许CPU40执行该成像处理的程序存储在CPU40中的程序存储单元上。

图14是示出在单眼立体成像装置3中的实时取景图像的拍摄和显示处理的流程的流程图。

响应于用于开始拍摄的指令的输入（步骤S10），CPU40驱动拍摄透镜14和光圈16'以移动至初始位置，使得已经通过拍摄透镜14的目标的光通过光圈16'成像在相差CCD17的光接收表面上，并且依次产生左眼用图像数据和右眼用图像数据。根据上面产生的左眼用图像数据和右眼用图像数据产生亮度/色差信号，并且产生的亮度/色差信号随后通过视频编码器66输出至液晶监视器28，从而3D直通图像显示在液晶监视器28上（步骤S11）。

CPU40确定是否已执行变焦操作，即是否通过操作单元48已输入用于变焦操作的指令（步骤S12）。当用于变焦操作的指令没有输入时（在步骤S12：否），CPU40将处理转到步骤S14。

当已输入用于变焦操作的指令时（在步骤S12：是），CPU40通过透镜驱动单元47来移动变焦透镜，直到焦距变得等于作为变焦的指令而输入的焦距。CPU40确定该变焦透镜的移动中的下一个目的地是否为其中焦距落在图15中的位置a、b、c、d、e中的任何一个处的位置（步骤S30）。

图15是示出在光圈16'的驱动步数变得小于变焦透镜的驱动步数并且立体效果的略微变化变得不可避免的情况下，立体效果、焦距、以及光圈16'的驱动定时之间的关系的曲线图。图15的曲线图形状与图12的曲线图形状相同。

如在图12中第一实施例的变型的描述，CPU40在其中立体效果变得等于位于广角端的立体效果的焦距处将光圈16'的孔径减小一步。在点a、b、c、d、e中的任何一个处的焦距是其中立体效果变得等于位于广角端的立体效果的焦距。

当变焦透镜移动至其中焦距不位于图15中的点a、b、c、d、e中的任何一个处的位置时（在步骤S30：否），即，位于点a和点b之间、点b和点c之间、点c和点d之间、或点d和点e之间时，其不是驱动光圈16'的定时（见图15中的长和短交替的点划线）。在此情况下，CPU40从右眼用图像数据和左眼用图像数据中切出具有与在移动变焦透镜时的视角相同的视角的预定区域，并且执行数字变焦处理以虚拟地改变焦距（步骤S33）。在数字变焦处理中，不存在变焦透镜的移动（包括聚焦透镜的伴随移动），因此入射光束的变化不会引起立体效果的变化。数字变焦处理是公知的技术，因此将省略其描述。

与步骤S11类似，在步骤S33从右眼用图像数据和左眼用图像数据切出的区域三维地实时显示在液晶监视器28上（步骤S34）。

当变焦透镜移动至其中焦距位于图15中的点a、b、c、d、e中的任何一个处的位置时（在步骤S30：是），CPU40移动变焦透镜，也驱动光圈16'（步骤S31）。当变焦透镜移动至其中焦距位于点a和点b之间、点b和点c之间、点c和点d之间、或点d和点e之间的位置时，执行数字变焦处理（步骤S33），因此，实际不移动变焦透镜。在步骤S31，当变焦透镜位于其中焦距位于点a的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点b的位置，并同时将光圈16'的孔径减小一步。类似地，当变焦透镜位于其中焦距位于点b的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点c的位置，并同时将光圈16'的孔径减小一步；当变焦透镜位于其中焦距位于点c的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点d的位置，并同时将光圈16'的孔径减小一步；当变焦透镜位于其中焦距位于点d的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点e的位置，并同时将光圈16'的孔径减小一步。

CPU40按照与步骤S11相同的方式将在移动变焦透镜之后的状态下拍摄的右眼用图像数据和左眼用图像数据三维地实时显示在液晶显示器28上（步骤S32）。

通过使用这样的示例说明了从步骤S31至步骤S34的处理：其中在从广角端向长焦端的方向上执行变焦，即，变焦透镜在增加焦距的方向上移动；但是这些处理在变焦透镜从长焦端向广角端（减小焦距的方向）移动时也被执行。具体地，当变焦透镜移动到其中焦距位于点a和点b之间、点b和点c之间、点c和点d之间、或点d和点e之间的位置处时，执行数字变焦处理（步骤S33），并且在执行数字变焦处理之后的图像被显示（步骤S34）。

当变焦透镜移动至其中焦距位于图15中的点a、b、c、d、e中的任何一个处的位置时（在步骤S30：是），CPU40移动变焦透镜，并同时驱动光圈16'（步骤S31），并且显示拍摄的图像（步骤S32）。具体地，当变焦透镜位于其中焦距位于点e的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点d的位置，并同时将光圈16'的孔径增大一步；当变焦透镜位于其中焦距位于点d的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点c的位置，并同时将光圈16'的孔径增大一步；当变焦透镜位于其中焦距位于点c的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点b的位置，并同时将光圈16'的孔径增大一步；当变焦透镜位于其中焦距位于点b的位置时，将变焦透镜移动至其中焦距位于点a的位置，并同时将光圈16'的孔径增大一步（步骤S31）。

作为步骤S31至步骤S34的执行结果，CPU40确定是否已执行到焦距变得等于作为变焦指令输入的焦距为止的变焦（步骤S35）。当还没完成该变焦时（在步骤S35：否），再次执行从步骤S30至步骤S35的处理。以此方式重复执行从步骤S30至步骤S35的处理，从而执行在根据指示定义的位置处的变焦。

当完成变焦时（在步骤S35：是），CPU40确定是否已输入用于完成拍摄的指令（步骤S14）。当没有输入用于完成拍摄的指令时（在步骤S14：否），CPU40再次执行步骤S12至步骤S35的处理，当已输入用于完成拍摄的指令时（在步骤S14：是），CPU40完成直通图像的拍摄处理。针对S1和S2被切换成ON的情况的处理与第一实施例的相同，因此，将省略其描述。

根据本实施例，在以下两个影响立体效果变化的因素中：（1）由于入射光束的变化引起的立体效果的变化；（2）由于视角的变化引起的立体效果的变化，可以消除因素（1）。因此，在光圈的驱动步数小于变焦透镜的驱动步数，从而立体效果的略微变化是不可避免的情况下，可以减小摄影者的不舒服的感觉。

通过使用拍摄并显示实时取景图像的示例来描述了本实施例，但本实施例可以适用于拍摄活动图像的情况，例如，连续获取右眼用图像数据和左眼用图像数据的情况，其与第一实施例的相同。

通过使用将CCD采用为图像传感器的示例描述了第一至第三实施例，但本发明不限于此。本发明可以适用于其他图像传感器，例如CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器等。

通过使用用于利用设置在相差CCD17的微透镜L侧的光屏蔽部件17A、17B来分割光束的单眼立体成像装置的示例描述了本发明，但本发明可以适用于使用包括用于分割光束的中继镜的拍摄透镜12'的单眼立体成像装置。本发明还可以适用于使用用于两个类型的像素（主像素和副像素）的单个微透镜从而限制入射光束进入每个类型的像素的成像装置。

{附图标记列表}

1、2、3：单眼立体成像装置

14：拍摄透镜

16、16'：光圈

17A、17B：光屏蔽部件

17：相差CCD

40：CPU

45：定时发生器

46：光圈驱动单元

47：透镜驱动单元

54：记录介质

Claims (10)

1.一种单眼立体成像装置，包括：

成像光学***，其包括变焦透镜和光圈；

光瞳分割单元，其配置成将已经通过所述成像光学***的光束分割成多个光束；

成像单元，其配置成接收由所述光瞳分割单元分割的多个光束，以便连续获取左眼用图像和右眼用图像；

变焦透镜驱动单元，其配置成移动变焦透镜；

光圈驱动单元，其配置成驱动光圈以便改变所述光圈的孔径的孔径量；

显示单元，其配置成将所述左眼用图像和所述右眼用图像可识别地显示为三维图像；

显示控制单元，其配置成在所述显示单元上三维地显示连续获取的所述左眼用图像和所述右眼用图像；

输入单元，其配置成输入改变焦距的指令；以及

控制单元，其配置成根据从所述输入单元输入的所述改变焦距的指令来控制所述变焦透镜驱动单元以移动所述变焦透镜，并且配置成控制所述光圈驱动单元以将三维地显示在所述显示单元上的所述左眼用图像和所述右眼用图像的立体效果在移动所述变焦透镜之前和之后保持在基本恒定的水平。

2.根据权利要求1所述的单眼立体成像装置，

其中当通过所述变焦透镜驱动单元在增大焦距的方向上移动所述变焦透镜时，所述控制单元通过所述光圈驱动单元驱动所述光圈以减小孔径量。

3.根据权利要求1或2所述的单眼立体成像装置，

其中当通过所述变焦透镜驱动单元在减小焦距的方向上移动所述变焦透镜时，所述控制单元通过所述光圈驱动单元驱动所述光圈以增大孔径量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的单眼立体成像装置，

其中当所述变焦透镜位于长焦端时，所述控制单元控制所述光圈驱动单元以将孔径量最小化。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单眼立体成像装置，

其中当所述变焦透镜位于广角端时，所述控制单元控制所述光圈驱动单元以将孔径量最大化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单眼立体成像装置，其中

驱动所述光圈以便按n个步程改变孔径量，其中n是等于或大于2的自然数，

驱动所述变焦透镜以便按m个步程改变焦距，其中m是等于或大于2的自然数，并且m大于n，以及

所述控制单元控制所述变焦透镜驱动单元和所述光圈驱动单元，以在通过所述输入单元输入了在增大焦距的方向上改变焦距的指令时在移动所述变焦透镜之前将所述光圈的孔径减小一步，并且每当以预定步数移动所述变焦透镜时就将所述光圈的孔径减小一步。

7.根据权利要求6所述的单眼立体成像装置，

其中所述控制单元将所述变焦透镜的驱动步数限制为m步当中的n步，并且控制所述变焦透镜驱动单元和所述光圈驱动单元以同步地驱动所述光圈和所述变焦透镜。

8.根据权利要求6所述的单眼立体成像装置，还包括

数字变焦单元，其配置成从所述左眼用图像和所述右眼用图像中切出预定区域，并且所述数字变焦单元配置成电子地改变焦距，

其中所述控制单元控制所述数字变焦单元以通过所述数字变焦单元来虚拟地改变焦距，而不是通过所述变焦透镜驱动单元移动所述变焦透镜来改变焦距。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的单眼立体成像装置，还包括

存储单元，其配置成存储所述光圈的孔径的孔径量与焦距之间的关系，

其中所述控制单元基于存储在所述存储单元上的孔径量与焦距之间的关系来控制所述光圈驱动单元。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的单眼立体成像装置，还包括：

二维图像产生单元，其配置成当所述左眼用图像和所述右眼用图像的亮度等于或小于预定值时对所述左眼用图像和所述右眼用图像进行合成，以便产生二维图像，

其中所述显示单元显示二维图像，并且

当由所述二维图像产生单元产生二维图像时，所述显示控制单元将所产生的二维图像显示在所述显示单元上。

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