JP2010220067A - 立体画像撮像装置及び立体画像撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なズームレンズを用いて、撮像素子の画素数が少ない場合でも、高画質の立体画像を容易に得ることが可能な立体画像撮像装置を提供する。
【解決手段】レンズ２０〜２（ｎ＋１）と撮像素子３０〜３（ｎ＋１）とをそれぞれ有し、水平方向に配置された複数のカメラ１０〜１（ｎ＋１）と、隣接したカメラ１０〜１（ｎ＋１）同士のうち被写体から近い方のレンズ２０〜２ｎの水平画角θ０〜θｎが被写体４１から遠い方のレンズ２１〜２（ｎ＋１）の水平画角θ１〜θ（ｎ＋１）と等しいか或いは大きく、且つ被写体４１から最も近い位置にあるレンズ２１の水平画角θ０〜θ（ｎ＋１）が被写体４１から最も遠い位置にあるレンズ２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角θｎ，θ（ｎ＋１）よりも小さくなるように、複数のレンズ２０〜２（ｎ＋１）のそれぞれに対して、対応する複数の撮像素子３０〜３（ｎ＋１）の位置を相対的に移動させる駆動手段４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体画像生成に必要な複数の撮像画像を撮像する複数のカメラを用いた立体画像撮像装置及び立体画像撮像方法に関する。

立体（３次元）ディスプレイの一つに、多視点からの撮像画像（多視点画像）を同時に１つのディスプレイに表示する多眼立体ディスプレイが開発されている。多眼立体ディスプレイで用いられる多視点画像の撮像技術の一つとして、マルチカメラアレイが提案されている。マルチカメラアレイでは、複数のカメラを直線上に配置し、被写体を複数の方向から撮像する。そして、複数の撮像画像の中からすべてのカメラで共通に撮像された領域を合成して立体画像を生成する。

マルチカメラアレイにおいては、複数のカメラの画角が一定の場合、被写体に対して遠い位置に配置されたカメラでは、撮像画像中の立体画像の生成において不要な部分が大きくなり、レンズや撮像素子の性能を十分に生かしきれないという問題が生じている。また、被写体に対して遠い位置に配置されたカメラほど広角なレンズが必要となり、すべてのカメラのレンズを最も広角のレンズに合わせて設計する場合、被写体に近い位置にあるカメラでは、撮像画像中の立体画像の生成において不要な部分が大きくなり、レンズや撮像素子の性能を十分に生かしきれないという問題がある。このため、撮像素子の画素が少ない場合には、高画質の立体画像を得ることが困難である。

また、被写体から遠い位置にあるカメラほどレンズに対して撮像素子をシフトして配置することで、被写体が存在する部分のみを撮像する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、撮像素子を有効に使うために、レンズに対して撮像素子をシフトするだけでなく、レンズと撮像素子の間の距離を調整し画角を変えているが、シフトかつ画角を変更することを同時に高精度に行うことは困難であり、実装には特殊なレンズが必要である。

特開２００７−２８６５２１号公報

本発明の目的は、一般的なズームレンズを用いて、撮像素子の画素数が少ない場合でも、高画質の立体画像を容易に得ることが可能な立体画像撮像装置及び立体画像撮像方法を提供することである。

本願発明の一態様によれば、（イ）レンズと撮像素子とをそれぞれ有し、所定方向に配置された立体画像を生成するための撮像画像をそれぞれ撮像する複数のカメラと、（ロ）隣接したカメラ同士のうち被写体から近い方のレンズの所定方向画角が被写体から遠い方のレンズの所定方向画角と等しいか或いは小さく、且つ被写体から最も近い位置にあるレンズの所定方向画角が被写体から最も遠い位置にあるレンズの所定方向画角よりも小さくなるように、複数のレンズのそれぞれに対して、対応する複数の撮像素子の位置を相対的に移動させる駆動手段とを備える立体画像撮像装置が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）所定方向に配置された複数のカメラのそれぞれのレンズから被写体までの距離を計測するステップと、（ロ）計測された距離に基づいて、それぞれのレンズの画角調整量をそれぞれ算出するステップと、（ハ）画角調整量に基づいて、隣接したカメラ同士のうち被写体から近い方のレンズの所定方向画角が被写体から遠い方のレンズの所定方向画角と等しいか或いは小さく、且つ被写体から最も近い位置にあるレンズの所定方向画角が被写体から最も遠い位置にあるレンズの所定方向画角よりも小さくなるように、複数のカメラがそれぞれ有する撮像素子の位置を対応するそれぞれのレンズの位置に対して相対的に移動するステップと、（ニ）複数のカメラが被写体をそれぞれ撮像し、立体画像を生成するための撮像画像をそれぞれ取得するステップとを含む立体画像撮像方法が提供される。

本発明によれば、一般的なズームレンズを用いて、撮像素子の画素数が少ない場合でも、高画質の立体画像を容易に得ることが可能な立体画像撮像装置及び立体画像撮像方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本発明の実施の形態に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像撮像方法の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図６（ａ）〜図６（ｅ）は、第１の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第２の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図８（ａ）〜図８（ｅ）は、第２の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第３の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、第３の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第４の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 第４の変形例に係る立体画像撮像装置の画角変化を説明するためのグラフである。 図１３（ａ）〜図１３（ｉ）は、第４の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第５の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 第５の変形例に係る立体画像撮像装置の画角変化を説明するためのグラフである。 図１６（ａ）〜図１６（ｉ）は、第５の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第６の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図１８（ａ）〜図１８（ｉ）は、第６の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第６の変形例に係る立体画像撮像装置の他の一例を示す概略図である。 図２０（ａ）〜図２０（ｉ）は、第６の変形例に係る撮像画像の他の一例を示す概略図である。 第７の変形例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図２２（ａ）〜図２２（ｆ）は、第７の変形例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第７の変形例に係る立体画像撮像装置の他の一例を示す概略図である。 図２４（ａ）〜図２４（ｆ）は、第７の変形例に係る撮像画像の他の一例を示す概略図である。 第７の変形例に係る立体画像撮像装置の更に他の一例を示す概略図である。 図２６（ａ）〜図２６（ｆ）は、第７の変形例に係る撮像画像の更に他の一例を示す概略図である。 第７の変形例に係る立体画像撮像装置の更に他の一例を示す概略図である。 図２８（ａ）〜図２８（ｆ）は、第７の変形例に係る撮像画像の更に他の一例を示す概略図である。 第７の変形例に係る立体画像撮像装置の画角変化を説明するためのグラフである。 その他の実施の形態に係る立体画像撮像装置の画角変化を説明するためのグラフである。 第１の比較例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図３２（ａ）〜図３２（ｅ）は、第１の比較例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。 第２の比較例に係る立体画像撮像装置の一例を示す概略図である。 図３４（ａ）〜図３４（ｅ）は、第２の比較例に係る撮像画像の一例を示す概略図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（立体画像撮像装置）
本発明の実施の形態では、縦置き型の３次元（３Ｄ）ディスプレイ用に複数のカメラを平行配置した立体画像撮像装置を一例として説明する。「縦置き型」とは、表示面を垂直にし、観賞者が表示面と向かい合うように観賞する方法である。「平行配置」とは、複数のカメラを直線上に配置し、すべてのカメラの光軸が平行となるように配置した構成を意味する。なお、縦横、垂直水平の方向は、観察者との相対的な方向を指し、絶対的な空間の方向と必ずしも一致する必要はない。

本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置は、図１に示すように、マルチカメラアレイ１、制御装置２、測距手段３、駆動手段（光学ズーム手段）４、記憶装置５及び表示装置６を備える。マルチカメラアレイ１は、所定方向（水平方向）の直線上に等間隔に配置された複数（奇数台）のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を有する。なお、図１では５台のカメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）を示しているが、カメラの数は特に限定されない。また、カメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）の数が偶数台の場合は後述する。

複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は、立体画像（３Ｄ画像）生成に必要な複数の撮像画像をそれぞれ撮像する。撮像画像には、静止画像及び動画像が含まれる。複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）のそれぞれは、外界の像を結像するレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）により結像した像をそれぞれ撮像画像データに変換する撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）を備える。

カメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）によりそれぞれ撮像される撮像領域は、その水平方向の幅Ｗ０，Ｗ１，Ｗ２，・・・，Ｗｎ，Ｗ（ｎ＋１）がレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角（所定方向画角）θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）によりそれぞれ規定され、図示を省略した垂直方向の幅が、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の垂直画角によりそれぞれ規定される。

本発明の実施の形態において、隣接するカメラ（例えばカメラ１０，１１とする）同士のうち被写体４１から遠い方のカメラ１１のレンズ２１の水平画角θ１は、被写体４１から近い方のカメラ１０のレンズ２０の水平画角θ０と同じか或いは大きく設定されている。また、被写体４１から最も遠い位置にあるカメラ１ｎ，１（ｎ＋１）のレンズ２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角θｎ，θ（ｎ＋１）は、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０のレンズ２０の水平画角θ０よりも大きくなるように設定されている。

各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）は、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と対応する各撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との相対的な距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を調整することにより設定可能である。例えば、図１においては、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０では、レンズ２０と撮像素子３０との距離Ｄ１０を最も長く設定している。一方、被写体４１から最も遠い位置にあるカメラ１ｎ，１（ｎ＋１）では、レンズ２ｎ，２（ｎ＋１）と撮像素子３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）をそれぞれ最も短く設定している。被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０と、被写体４１から最も遠い位置にあるカメラ１ｎ，１（ｎ＋１）との間にあるカメラ１１，１２，・・・では、被写体４１から遠い位置にあるほどレンズ２１，２２，・・・と撮像素子３１，３２，・・・との距離Ｄ１１，Ｄ１２，・・・が短く設定されている。

各カメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された撮像画像１１１，１１２，１１３，１１４，１１５をそれぞれ図２（ａ）〜図２（ｅ）に示す。図２（ａ）〜図２（ｅ）において、すべてのカメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）で共通に撮像される領域（以下、「共通撮像領域」という。）１２１，１２２，１２３，１２４，１２５は、立体画像生成に使用される領域であり、この領域内に被写体４１が収まるように撮像される。共通撮像領域１２１，１２２，１２３，１２４，１２５は、その縦と横の長さの比（以下、「アスペクト比」という。）が３Ｄディスプレイのアスペクト比と等しくなるように撮像される。なお、本発明の実施の形態では、撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）のアスペクト比と３Ｄディスプレイのアスペクト比が同じである場合を説明する。

図２（ａ）に示すように、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０で撮像された撮像画像１１１のすべての領域が共通撮像領域１２１と設定される。図２（ｂ）〜図２（ｅ）に示すように、他のカメラ１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）では、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０で撮像した共通撮像領域１２１にそれぞれ対応する共通撮像領域１２２，１２３，１２４，１２５ができるだけ大きく撮像されるように水平画角θｎ，θ１，θ１２，θ（ｎ＋１）が設定される。

図１に示した測距手段３として、例えば、磁気センサ、オートフォーカスによるもの、ステレオ法によるものなどが採用可能である。測距手段３は、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）から被写体４１がある撮像面４２までの距離（以下、「撮像距離」という。）Ｌを計測する。

駆動手段４としては、アクチュエータ等が採用可能である。また、駆動手段４は、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）に個々に備えられていても良い。駆動手段４は、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）に対し、撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）を互いに相対的に移動させることにより、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を調整する。距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）が大きくなると、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）により結像した像が光学的に拡大され（ズームし）、レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）が小さくなる。

制御装置２としては、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が使用可能である。制御装置２は、図３に示すように、画角調整量算出部１０１、画角設定部１０２、切り出し部１０３及び立体画像生成部１０４をハードウェア資源であるモジュール（論理回路）として論理的に備える。

画角調整量算出部１０１は、測距手段３により計測された撮像距離Ｌや、記憶装置５に予め記憶されている撮像条件等に基づいて、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の画角調整量をそれぞれ算出する。画角設定部１０２は、画角調整量算出部１０１により算出された画角調整量に基づいて駆動手段４を制御し、複数のレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）に対して対応する複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）の相対的な位置を移動させ、距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を調整させる。切り出し部１０３は、記憶装置５に記憶されている撮像画像データのそれぞれから共通撮像領域を切り出す（トリミングする）。立体画像生成部１０４は、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０により撮像された共通撮像領域の大きさを基準とし、他のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域のサイズを補正（拡大又は縮小）する。そして、各共通撮像領域を合成し、３Ｄディスプレイに表示するための立体画像（三次元画像）を生成する。

表示装置６は、立体画像生成部１０４により生成された立体画像を表示可能な３Ｄディスプレイである。

記憶装置５は、撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）により得られた撮像画像データ及び立体画像生成部１０４により生成された立体画像等を記憶する。記憶装置５としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等が採用可能である。半導体メモリとしては、ＲＯＭ及びＲＡＭが使用可能である。ＲＯＭは、制御装置２において実行されるプログラムを格納しているプログラム記憶装置等として機能させることが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。ＲＡＭは、制御装置２におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることも可能である。

（立体画像撮像方法）
次に、本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置を用いた立体画像撮像方法を図４のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１において、測距手段３が、被写体４１と各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）との撮像距離Ｌを計測する。ステップＳ２において、画角調整量算出部１０１は、測距手段３により計測された撮像距離Ｌや、記憶装置５に予め記憶されている撮像条件等に基づいて、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の画角調整量をそれぞれ算出する。

（ロ）ステップＳ３において、画角設定部１０２が、画角調整量算出部１０１により算出された画角調整量に基づいて駆動手段４を制御し、複数のレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）に対して対応する複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）の相対的な位置を移動させ、距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を設定させる。ここで、隣接したカメラ（例えば、カメラ１０，１１）同士のうち被写体４１から近い方のレンズ２０の水平画角θ０が被写体４１から遠い方のレンズ２１の水平画角θ１と等しいか或いは小さく、且つ被写体４１から最も近い位置にあるレンズ２０の水平画角θ０が被写体４１から最も遠い位置にあるレンズ２ｎ，２（ｎ＋１）の水平画角θｎ，θ（ｎ＋１）よりも小さくなるように、距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）がそれぞれ調整される。

（ハ）ステップＳ４において、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）が、被写体４１を撮像し、複数の撮像画像データをそれぞれ取得する。複数の撮像画像データは記憶装置５に順次記憶される。

（ニ）ステップＳ５において、切り出し部１０３は、記憶装置５により記憶された撮像画像データのそれぞれから共通撮像領域を切り出す（トリミングする）。ステップＳ６において、立体画像生成部１０４は、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０により撮像された共通撮像領域の大きさを基準とし、他のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域を同じ大きさになるように補正（拡大又は縮小）する。そして、立体画像生成部１０４は、各共通撮像領域を合成し、立体画像（三次元画像）を生成する。生成した立体画像は記憶装置５に記憶される。立体画像は表示装置６に表示させることも可能である。

このように、本発明の実施の形態によれば、複数のレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と対応する複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）をそれぞれ調整し、水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）を設定することにより、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）において共通撮像領域を大きく撮像することができる。したがって、画素数が少ない場合でも、立体画像生成に必要な共通撮像領域を含む撮像画像を高画質で容易に撮像することができる。

次に、第１の比較例を説明する。第１の比較例に係る立体画像撮像装置は、図３１に示すように、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０１０，１０１１，１０１２，・・・，１０１ｎ，１０１（ｎ＋１）を平行配置したマルチカメラアレイ１ｘを備える。第１の比較例では、各レンズ１０２０，１０２１，１０２２，・・・，１０２ｎ，１０２（ｎ＋１）と対応する各撮像素子１０３０，１０３１，１０３２，・・・，１０３ｎ，１０３（ｎ＋１）との距離が等しく、すべてのレンズ１０２０，１０２１，１０２２，・・・，１０２ｎ，１０２（ｎ＋１）の水平画角θ１０，θ１１，θ１２，・・・，θ１ｎ，θ１（ｎ＋１）が等しい。

図３２（ａ）〜図３２（ｅ）に、複数のカメラ１０１０，１０１１，１０１２，１０１ｎ，１０１（ｎ＋１）で撮像された共通撮像領域１０５１，１０５２，１０５３，１０５４，１０５５を含む撮像画像１０４１，１０４２，１０４３，１０４４，１０４５を示す。図３２（ｄ）及び図３２（ｅ）で示した被写体４１から遠い位置にあるカメラ１０１ｎ，１０１（ｎ＋１）における共通撮像領域１０５４，１０５５に合わせて、図３２（ａ）に示した被写体４１から近い位置にあるカメラ１０１０における共通撮像領域１０５１も小さくなり、立体画像生成において不要な部分が大きくなる。第１の比較例に対して、本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置によれば、図２（ａ）〜図２（ｅ）に示すように共通撮像領域１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を大きくとることができ、高精度の立体画像を得ることが可能となる。

次に、第２の比較例を説明する。第２の比較例に係る立体画像撮像装置は、図３３に示すように、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０６０，１０６１，１０６２，・・・，１０６ｎ，１０６（ｎ＋１）を平行配置したマルチカメラアレイ１ｙを備える。第２の比較例では、被写体４１より遠い位置にあるほど撮像素子１０８０，１０８１，１０８２，・・・，１０８ｎ，１０８（ｎ＋１）がレンズ１０７０，１０７１，１０７２，・・・，１０７ｎ，１０７（ｎ＋１）に対してシフトして配置されている。

図３４（ａ）〜図３４（ｅ）に、複数のカメラ１０６０，１０６１，１０６２，・・・，１０６ｎ，１０６（ｎ＋１）で撮像された共通撮像領域１１０１，１１０２，１１０３，１１０４，１１０５を含む撮像画像１０９１，１０９２，１０９３，１０９４，１０９５を示す。第２の比較例では、すべてのカメラ１０６０，１０６１，１０６２，・・・，１０６ｎ，１０６（ｎ＋１）で撮像画像１０９１，１０９２，１０９３，１０９４，１０９５のサイズで共通撮像領域１１０１，１１０２，１１０３，１１０４，１１０５を撮像することができる。しかしながら、第２の比較例では、撮像素子１０８０，１０８１，１０８２，・・・，１０８ｎ，１０８（ｎ＋１）を有効に使うために、レンズ１０７０，１０７１，１０７２，・・・，１０７ｎ，１０７（ｎ＋１）に対して撮像素子１０８０，１０８１，１０８２，・・・，１０８ｎ，１０８（ｎ＋１）をシフトするだけでなく、レンズ１０７０，１０７１，１０７２，・・・，１０７ｎ，１０７（ｎ＋１）との距離を変えて水平画角θ２０，θ２１，θ２２，・・・，θ２ｎ，θ２（ｎ＋１）を調整しているが、撮像素子１０８０，１０８１，１０８２，・・・，１０８ｎ，１０８（ｎ＋１）のシフトと水平画角θ２０，θ２１，θ２２，・・・，θ２ｎ，θ２（ｎ＋１）の調整を同時に高精度に行なうことは困難であり、実装には特殊なレンズ１０７０，１０７１，１０７２，・・・，１０７ｎ，１０７（ｎ＋１）が必要である。第２の比較例に対して、本発明の実施の形態に係る立体画像撮像装置によれば、一般的な駆動手段（光学ズーム手段）４等の簡単な構成で、比較的高精度の立体画像を容易に得ることが可能となる。

また、図４に示した一連の手順は、図４と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した立体画像撮像装置を制御して実行出来る。このプログラムは、例えば記憶装置５に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記憶媒体に保存し、この記憶媒体を立体画像撮像装置の記憶装置５に読み込ませることにより、本発明の実施の形態の一連の手順を実行することができる。ここで、「コンピュータ読取り可能な記憶媒体」とは、例えばコンピュータのメモリ、磁気ディスク、光ディスク等のプログラムを記憶することができるような媒体等を意味する。具体的には、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク等が「コンピュータ読取り可能な記憶媒体」に含まれる。

（第１の変形例）
第１の変形例として、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に、複数のカメラを輻輳配置した場合を説明する。「輻輳配置」とは、複数のカメラを直線上に配置し、すべてのカメラのレンズの光軸が空間中（被写体）のある一点で交わるように、カメラを被写体の方向に傾けて配置した構成を意味する。

第１の変形例に係る立体画像撮像装置は、図５に示すように、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置したマルチカメラアレイ１ａを備える。複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は直線上に配置されている。複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は、すべてのレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の光軸Ａ０，Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ，Ａ（ｎ＋１）が被写体４１のある一点で交わるように、被写体４１の方向に傾けて配置されている。第１の変形例では、図１に示した立体画像撮像装置と同様に、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と対応する各撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）をそれぞれ調整することにより、水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）が設定されている。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図６（ａ）〜図６（ｅ）に、各カメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域１４１，１４２，１４３，１４４，１４５を含む撮像画像１３１，１３２，１３３，１３４，１３５を示す。輻輳配置の場合、キーストン歪みの影響で、各共通撮像領域１４１，１４２，１４３，１４４，１４５の形状は台形となっている。このため、立体画像生成の際には、共通撮像領域１４１，１４２，１４３，１４４，１４５に対して立体画像生成部１０４によりキーストン補正が行われる。

このように、第１の変形例によれば、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置した場合でも、立体画像生成に必要な複数の撮像画像を高画質で容易に撮像することができる。

（第２の変形例）
第２の変形例として、平置き型の３Ｄディスプレイ用に、複数のカメラを平行配置した場合を説明する。「平置き型」とは、表示面を水平にし、観賞者が表示面を見下ろすように観賞する方法である。

第２の変形例に係る立体画像撮像装置は、図７に示すように、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を平行配置したマルチカメラアレイ１ｂを備える。第２の変形例では、図１に示した立体画像撮像装置と同様に、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と対応する各撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）をそれぞれ調整することにより、水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）が設定されている。平置き型の３Ｄディスプレイ用の撮像の際は、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は、被写体４１を真上の位置よりずらした俯角をつけてそれぞれ撮像する。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図８（ａ）〜図８（ｅ）に、各カメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域１６１，１６２，１６３，１６４，１６５を含む撮像画像１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を示す。平置き型の場合、撮像画像１５１，１５２，１５３，１５４，１５５のうち、立体画像生成で利用できる部分は、俯角に対応する垂直方向の幅Ｗ１１を除いた部分となる。

このため、図８（ａ）に示すように被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０により、俯角に対応する垂直方向の幅Ｗ１１を除いた部分で最大限に撮像できる領域を共通撮像領域１６１とするようにレンズ２０の垂直画角が設定される。水平画角θ０は、垂直画角及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。また、図８（ｂ）〜図８（ｅ）に示すように、他のカメラ１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）では、共通撮像領域１６３，１６３，１６４，１６５ができるだけ大きくなるように水平画角θ１，θ２，θｎ，θ（ｎ＋１）が設定される。垂直画角は、水平画角θ１，θ２，θｎ，θ（ｎ＋１）及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。

このように、第２の変形例によれば、平置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を平行配置した場合でも、立体画像生成に必要な複数の撮像画像を高画質で容易に撮像することができる。

（第３の変形例）
第３の変形例として、平置き型の３Ｄディスプレイ用に、複数のカメラを輻輳配置した場合を説明する。

第３の変形例に係る立体画像撮像装置は、図９に示すように、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置したマルチカメラアレイ１ｃを備える。複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は直線上に配置されている。複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は、すべてのレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の光軸Ａ０，Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ，Ａ（ｎ＋１）が被写体４１のある一点で交わるように、被写体４１の方向に傾けて配置されている。第３の変形例では、図１に示した立体画像撮像装置と同様に、各レンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）と対応する各撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）との距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）をそれぞれ調整することにより、水平画角θ０，θ１，θ２，・・・，θｎ，θ（ｎ＋１）が設定されている。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に、各カメラ１０，１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域１８１，１８２，１８３，１８４，１８５を含む撮像画像１７１，１７２，１７３，１７４，１７５を示す。輻輳配置の場合、第１の変形例と同様に、キーストン歪みの影響で、共通撮像領域１８１，１８２，１８３，１８４，１８５の形状は台形となる。このため、立体画像生成の際には、共通撮像領域１８１，１８２，１８３，１８４，１８５に対して立体画像生成部１０４によりキーストン補正が行われる。

また、平置き型の場合、第２の変形例と同様に、撮像画像１１１，１１２，１１３，１１４，１１５のうち、立体画像生成で利用できる部分は俯角に対応する垂直方向の幅Ｗ１２を除いた部分となる。このため、図１０（ａ）に示すように被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０では、俯角に対応する垂直方向の幅Ｗ１２を除いた部分で最大限に撮像できる領域を共通撮像領域１８１とするようにレンズ２０の垂直画角が設定される。水平画角θ０は、垂直画角及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。

また、図１０（ｂ）〜図１０（ｅ）に示すように、他のカメラ１１，１２，１ｎ，１（ｎ＋１）では、共通撮像領域１８２，１８３，１８４，１８５ができるだけ大きくなるように水平画角θｎ，θ１，θ２，θ（ｎ＋１）が設定される。垂直画角は、水平画角θｎ，θ１，θ２，θ（ｎ＋１）及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。

このように、第３の変形例によれば、平置き型の３Ｄディスプレイに複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置した場合でも、立体画像生成に必要な複数の撮像画像を高画質で容易に撮像することができる。

（第４の変形例）
第４の変形例として、縦置き型の３Ｄディスプレイ用で複数のカメラを平行配置した立体画像撮像装置において、レンズの画角を最適化する方法について説明する。「レンズの画角の最適化」とは、共通撮像領域をできるだけ大きく撮像するようにレンズの画角を設定することを意味する。

第４の変形例に係る立体画像撮像装置は、図１１に示すように、レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８及び対応する撮像素子３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８をそれぞれ９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を平行配置したマルチカメラアレイ１ｄを備える。なお、図１１では９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を示すが、カメラの数は特に限定されるものではない。第４の変形例において、カメラ１０，１１，１３の撮像領域の水平方向の幅をそれぞれＷ０，Ｗ１，Ｗ３とし、カメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８の撮影間隔をｄとする。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図１２に示すように、レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ０，θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８は、被写体４１に最も近い位置にある左から第５番目のカメラ１０において最も小さく、被写体４１から最も遠い位置にある左から第０番目及び第８番目のカメラ１７，１８において最も大きく、その間は一定間隔で単調増加させている。ここで、レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ０，θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８は、被写体４１から遠い位置にあるほど、カメラ１台ごとに撮像領域の水平方向の幅が撮像間隔の２倍ずつ増加するように設定されている。即ち、図１１に示すように、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０の撮像領域の水平方向の幅Ｗ０は、式（１）のように表すことができる。

Ｗ０＝２×Ｌ×tan（θ／２） …（１）

また、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０に隣接したカメラ１１においては、撮像領域の水平方向の幅Ｗ１がカメラ１０の撮像領域の幅Ｗ０と撮像間隔ｄの２倍を加算した値になるように、レンズ２１の水平画角θ１が設定される。撮像領域の水平方向の幅Ｗ１は式（２）のように表すことができる。

Ｗ１＝（Ｗ０／２＋ｄ）×２＝Ｗ０＋２ｄ …（２）

レンズ２１の垂直画角は、水平画角θ１及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。また、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０に隣接したカメラ１２においても、カメラ１１と同様にレンズ２２の水平画角θ２及び垂直画角が設定される。

また、カメラ１１に隣接するカメラ１３では、その撮像領域の水平方向の幅Ｗ３がカメラ１０の撮像領域の水平方向の幅Ｗ０と撮像間隔ｄの４倍を加算した値となるように、レンズ２３の水平画角θ３が設定される。撮像領域の水平方向の幅Ｗ３は式（３）のように表すことができる。

Ｗ３＝Ｗ１＋２ｄ＝Ｗ０＋４ｄ …（３）

レンズ２３の垂直画角は、水平画角θ３及び３Ｄディスプレイのアスペクト比に応じて設定される。また、カメラ１２に隣接するカメラ１４においても、カメラ１３と同様にレンズ２４の水平画角θ４及び垂直画角が設定される。以降のカメラ１５，１６，１７，１８でも同様に、カメラ１台ごとに撮像領域の水平方向の幅が撮像間隔の２倍ずつ増加するようにレンズ２５，２６，２７，２８の水平画角θ５，θ６，θ７，θ８が設定されている。

図１３（ａ）〜図１３（ｉ）に、各カメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８により撮像された共通撮像領域２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９を含む撮像画像１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６，１９７，１９８，１９９を示す。レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ０，θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８を最適化することにより、共通撮像領域２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９をできるだけ大きく撮像することができる。

また、レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ０，θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８は、カメラ１台ごとに撮像領域の水平方向の幅が撮像間隔の必ずしも２倍増加するように変化させる必要はなく、必要に応じて２倍よりも大きくなるように設定しても良い。また、第４の変形例では、縦置き型の３Ｄディスプレイ用で平行配置の場合を説明したが、平置き型の場合又は輻輳配置の場合でも同様に最適化を行うことができる。

（第５の変形例）
第５の変形例として、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラを平行配置した立体画像撮像装置において、視点位置を３Ｄディスプレイ中央に固定した場合に両眼に入る視差数分だけレンズの画角を最適化する場合について説明する。

第５の変形例に係る立体画像撮像装置は、図１４に示すように、レンズ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８及び対応する撮像素子３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８をそれぞれ９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を平行配置したマルチカメラアレイ１ｅを備える。なお、図１４では９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を示すが、カメラの数は特に限定されるものではない。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

ここで、視点を３Ｄディスプレイ中央に固定した場合の両眼に入る視差数を５視差とすると、図１５に示すように、５視差に相当する左から第２、３、４、５、６番目のカメラ１３，１１，１０，１２，１４については、第４の変形例と同様に、カメラ１台ごとに撮像領域の水平方向の幅が撮像間隔の２倍ずつ増加するように水平画角θ３，θ１，θ０，θ２，θ４が設定されている。両眼に入らない視差に相当する両端の第０、１、７、８番目のカメラ１５，１６，１７，１８については、水平画角θ５，θ６，θ７，θ８が最大限に等しく設定されている。

図１６（ａ）〜図１６（ｉ）に、各カメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８により撮像された共通撮像領域２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８，２２９を含む撮像画像２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８，２１９を示す。

このように、第５の変形例によれば、視点位置を３Ｄディスプレイ中央に固定した場合に両眼に入る視差数分だけレンズ２０，２１，２２，２３，２４の水平画角θ０，θ１，θ２，θ３，θ４を最適化することも可能である。

（第６の変形例）
本発明の実施の形態では、撮像素子と３Ｄディスプレイのアスペクト比が同じである場合を説明したが、第６の変形例では、撮像素子と３Ｄディスプレイのアスペクト比が異なる場合の撮像条件について説明する。

まず、撮像素子のアスペクト比が４：３で３Ｄディスプレイがワイドのアスペクト比（１６：９）である場合を説明する。第６の変形例に係る立体画像撮像装置は、図１７に示すように、９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８が平行配置されたマルチカメラアレイ１ｆを備える。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図１８（ａ）〜図１８（ｉ）に、各カメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８により撮像した共通撮像領域２４１，２４２，２４３，２４４，２４５，２４６，２４７，２４８，２４９を含む撮像画像２３１，２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７，２３８，２３９を示す。共通撮像領域２４１，２４２，２４３，２４４，２４５，２４６，２４７，２４８，２４９はそのサイズがワイドのアスペクト比（１６：９）に合わせて撮像される。

図１８（ａ）に示すように、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０では、共通撮像領域２４１が撮像画像２３１の水平方向を最大限使用するように、レンズ２０の水平画角θ０が設定されている。レンズ２０の垂直画角は、水平画角及び３Ｄディスプレイのワイドのアスペクト比（１６：９）に応じて設定される。

また、図１８（ｂ）〜図１８（ｉ）に示すように、他のカメラ１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８では、共通撮像領域２４２，２４３，２４４，２４５，２４６，２４７，２４８，２４９ができるだけ大きくなるようにレンズ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８が設定される。レンズ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の垂直画角は、水平画角θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８及び３Ｄディスプレイのワイドのアスペクト比（１６：９）に応じて設定される。

次に、撮像素子がワイドのアスペクト比（１６：９）で３Ｄディスプレイのアスペクト比が４：３である場合を説明する。第６の変形例に係る立体画像撮像装置は、図１９に示すように、９台のカメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８が平行配置されたマルチカメラアレイ１ｇを備える。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図２０（ａ）〜図２０（ｉ）に、各カメラ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８により撮像した共通撮像領域２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６，２６７，２６８，２６９を含む撮像画像２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９を示す。共通撮像領域２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６，２６７，２６８，２６９のサイズは、３Ｄディスプレイのアスペクト比（４：３）に合わせて撮像される。

図２０（ａ）に示すように、被写体４１に最も近い位置にあるカメラ１０では、共通撮像領域２６１が撮像画像２５１の垂直方向を最大限使用するようにレンズ２０の垂直画角が設定される。レンズ２０の水平画角θ０は、垂直画角及び３Ｄディスプレイのアスペクト比（４：３）に応じて設定される。

また、図２０（ａ）〜図２０（ｉ）に示すように、他のカメラ１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８では、共通撮像領域２６２，２６３，２６４，２６５，２６６，２６７，２６８，２６９ができるだけ大きくなるようにレンズ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の水平画角θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８が設定される。レンズ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８の垂直画角は、水平画角θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８及び３Ｄディスプレイのアスペクト比（４：３）に応じて設定される。

このように、第６の変形例によれば、撮像素子３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８と３Ｄディスプレイのアスペクト比が異なる場合でも、立体画像生成に必要な複数の撮像画像２３１，２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７，２３８，２３９及び複数の撮像画像２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９を高画質で容易に撮像することができる。

（第７の変形例）
第７の変形例にとして、偶数台のカメラを備える場合を説明する。第７の変形例に係る立体画像撮像装置は、図２１に示すように、縦置き型の３Ｄディスプレイ用で複数のカメラ１０，１１，１２，１３，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を平行配置したマルチカメラアレイ１ｈを備える。マルチカメラアレイ１ｈの中央にあ２台のカメラ１０，１１が、被写体４１から最も近い位置にある。他の構成は、図１に示した立体画像撮像装置と実質的に同様の構成であるので、重複した説明を省略する。

図２２（ａ）〜図２２（ｆ）に、各カメラ１０，１１，１２，１３，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域２８１，２８２，２８３，２８４，２８５，２８６を含む撮像画像２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６を示す。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、被写体４１に最も近い位置にある２台のカメラ１０，１１によりそれぞれ撮像された撮像画像２７１，２７２同士で一致する領域を共通撮像領域２８１，２８２としている。図２２（ｃ）〜図２２（ｆ）に示すように、他のカメラ１２，１３，１ｎ，１（ｎ＋１）により共通撮像領域２８３，２８４，２８５，２８６ができるだけ大きくなるように撮像される。

図２３には、縦置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置したマルチカメラアレイ１ｉを示す。図２４（ａ）〜図２４（ｆ）には、複数のカメラ１０，１１，１２，１３，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像されたを含む共通撮像領域３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６を含む撮像画像２９１，２９２，２９３，２９４，２９５，２９６を示す。

図２５には、平置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を平行配置したマルチカメラアレイ１ｊを示す。図２６（ａ）〜図２６（ｆ）には、複数のカメラ１０，１１，１２，１３，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された部分共通撮像領域３２１，３２２，３２３，３２４，３２５，３２６を含む撮像画像３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６を示す。共通撮像領域３２１，３２２，３２３，３２４，３２５，３２６は、俯角に対応する幅Ｗ１３を除いた領域にそれぞれ設定される。

図２７には、平置き型の３Ｄディスプレイ用に複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）を輻輳配置したマルチカメラアレイ１ｋを示す。図２８（ａ）〜図２８（ｆ）には、複数のカメラ１０，１１，１２，１３，１ｎ，１（ｎ＋１）により撮像された共通撮像領域３４１，３４２，３４３，３４４，３４５，３４６を含む撮像画像３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６をそれぞれ示す。共通撮像領域３４１，３４２，３４３，３４４，３４５，３４６は、俯角に対応する幅Ｗ１４を除いた領域にそれぞれ設定される。

次に、図２９を用いて、カメラが偶数台（９台）の場合の画角を最適化する一例を説明する。まず、図２９に実線で示すように、画角の変化の割合を単調増加させる場合、被写体に最も近い位置にある左から第４、５番目のカメラの水平画角を同一にし、被写体から遠い位置のカメラほど水平画角を単調増加させる。また、図２９に一点鎖線で示すように、視差数分だけ最適化する場合、視点を３Ｄディスプレイ中央に固定した場合の両眼に入る視差が６視差とすると、被写体４１に最も近い位置にある左から第４、５番目のカメラの水平画角を同一にし、左から２、７番目カメラのカメラまで単調増加させ、左から０、１、８、９番目の水平画角を最大値で一定にとる。

このように、第７の変形例によれば、偶数台のカメラを用いた場合でも、奇数台の場合と同様に、立体画像生成に必要な複数の撮像画像を高画質で容易に撮像することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態により記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、図３０に示すように、レンズの画角が段階的に一定であっても良い。図３０においては、左から第２番目のカメラから、被写体に最も近い第４番目のカメラを含む第６番目のカメラまでレンズの画角が一定である。そして、左から第０番目、第１番目、第７番目、第８番目のカメラのレンズの画角が一定であり、第２〜６番目のカメラのレンズの画角よりも大きい。

また、駆動手段４が、複数のレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）に対して対応する複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）の相対的な位置を移動させる場合を説明したが、複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）に対して対応する複数のレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の相対的な位置を移動することにより距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を調整することもできる。更に、複数の撮像素子３０，３１，３２，・・・，３ｎ，３（ｎ＋１）及び対応するレンズ２０，２１，２２，・・・，２ｎ，２（ｎ＋１）の双方を移動することにより距離Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２，・・・，Ｄ１ｎ，Ｄ１（ｎ＋１）を調整することもできる。

また、複数のカメラ１０，１１，１２，・・・，１ｎ，１（ｎ＋１）は必ずしも等間隔で配置されていなくても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によりのみ定められるものである。

１，１ａ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ…マルチカメラアレイ
２…制御装置
３…測距手段
４…駆動手段
５…記憶装置
６…表示装置
１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１ｎ，１（ｎ＋１）…カメラ
１１，１２，１ｎ，１…カメラ
１２…カメラ
１２，１３，１ｎ，１…カメラ
１３…カメラ
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２ｎ，２（ｎ＋１）…レンズ
３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３ｎ，３（ｎ＋１）…撮像素子
４１…被写体
４２…撮像面
１０１…画角調整量算出部
１０２…画角設定部
１０３…切り出し部
１０４…立体画像生成部

Claims (9)

1. レンズと撮像素子とをそれぞれ有し、所定方向に配置された立体画像を生成するための撮像画像をそれぞれ撮像する複数のカメラと、
   隣接した前記カメラ同士のうち被写体から近い方の前記レンズの所定方向画角が前記被写体から遠い方の前記レンズの所定方向画角と等しいか或いは小さく、且つ前記被写体から最も近い位置にある前記レンズの所定方向画角が前記被写体から最も遠い位置にある前記レンズの所定方向画角よりも小さくなるように、前記複数のレンズのそれぞれに対して、対応する前記複数の撮像素子の位置を相対的に移動させる駆動手段
   とを備えることを特徴とする立体画像撮像装置。
2. 前記レンズの所定方向画角が、前記被写体に最も近い位置にある前記カメラから前記被写体に最も遠い位置にある前記カメラにかけて単調増加することを特徴とする請求項１に記載の立体画像撮像装置。
3. 前記複数のカメラが等間隔に配置されており、
   前記被写体から遠い位置にある前記カメラほど、前記カメラにより撮影される撮影領域の所定方向の幅が、前記カメラの撮影間隔の２倍以上の値ずつ増加することを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像撮像装置。
4. 前記レンズの所定方向画角が変化する割合が、前記被写体に最も近い位置にあるレンズ側と、前記被写体に最も遠い位置にあるレンズ側で異なることを特徴とする請求項１に記載の立体画像撮像装置。
5. 前記複数のレンズから前記被写体までの距離を計測する測距手段と、
   前記計測された距離に基づいて、前記複数のレンズの画角調整量をそれぞれ算出する画角調整量算出部と、
   前記画角調整量に基づいて、前記駆動手段に前記複数のレンズの所定方向画角を設定させる画角設定部
   とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置。
6. 前記複数のカメラによりそれぞれ撮像された複数の撮像画像から複数の共通撮像領域をそれぞれ切り出す切り出し部と、
   前記複数の共通撮像領域を合成して立体画像を生成する立体画像生成部
   とを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置。
7. 前記被写体に最も近い位置にある前記カメラが１つの場合、該１つのカメラにより撮像された撮像領域を前記共通撮像領域とすることを特徴とする請求項６に記載の立体画像撮像装置。
8. 前記被写体に最も近い位置にある前記カメラが２つある場合、該２つのカメラによりそれぞれ撮像された撮像画像同士で一致する領域を前記共通撮像領域とすることを特徴とする請求項６に記載の立体画像撮像装置。
9. 所定方向に配置された複数のカメラのそれぞれのレンズから被写体までの距離を計測するステップと、
   前記計測された距離に基づいて、前記それぞれのレンズの画角調整量をそれぞれ算出するステップと、
   前記画角調整量に基づいて、隣接したカメラ同士のうち被写体から近い方の前記レンズの所定方向画角が前記被写体から遠い方の前記レンズの所定方向画角と等しいか或いは小さく、且つ前記被写体から最も近い位置にある前記レンズの所定方向画角が前記被写体から最も遠い位置にあるレンズの所定方向画角よりも小さくなるように、前記複数のカメラがそれぞれ有する撮像素子の位置を対応する前記それぞれのレンズの位置に対して相対的に移動するステップと、
   前記複数のカメラが前記被写体をそれぞれ撮像し、立体画像を生成するための撮像画像をそれぞれ取得するステップ
   とを含むことを特徴とする立体画像撮像方法。

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