JP5667304B2 - 立体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は立体撮像装置に係り、特に撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ撮像素子に結像させ、視差画像からなる立体画像を取得する技術に関する。

特許文献１には、単眼の光学系の瞳位置に偏光軸が互いに直交する２つの偏光素子を配置し、その偏光素子を通過する光束をそれぞれ偏光ビームスプリッタにより分離し、それぞれ２つの撮像素子に入射させて２つの画像を撮像し、２つの画像の中の像の位相差を比較することで、位相差ＡＦと同様にしてデフォーカス量を算出する測距装置が記載されている。

また、特許文献１には、２つの画像の撮像により立体撮像が可能になるという記載があり、特に瞳マスクのＦ値を変えることで、単眼の光学系で撮影される立体画像の立体感の調節を行うことができる記載がある（特許文献１の段落［００４７］）。

更に、特許文献１には、光学系のＦ値によって選択される３種類の瞳マスクが記載されており、各瞳マスクは、光学系の光軸からの距離が互いに異なる一対の開口を有している。そして、Ｆ値が小さい（明るい）場合は、光軸から最も離れた瞳領域を有する瞳マスクを使用することで、測距精度の維持を図り、Ｆ値が大きく（暗く）なるに従って周辺部から光束が制限されるので、一対の開口が光学系の光軸に近づく瞳マスクを選択している。また、その瞳マスクは、開放Ｆ値に合わせて選択し、焦点距離によってＦ値が変わる場合、焦点距離によって切り替えることにより、常に最適の焦点検出を可能にしている。

特許文献２には、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出装置が記載されている。この焦点検出装置は、交換レンズの最大像面デフォーカス量は焦点距離に比例するので、焦点距離が所定値以上の場合に絞りを開放Ｆ値より暗いＦ値にして焦点検出を行う。その焦点距離が所定値以下の場合には絞りを開放Ｆ値より暗いＦ値にして焦点検出を行うことを禁止したり、あるいは絞りを開放Ｆ値より暗いＦ値にして焦点検出を行う場合のＦ値を焦点距離に応じて調整する（特許文献２の段落［００５３］）。

特開２００９−１６８９９５号公報 特開２００８−２４２１８２号公報

単眼の撮影光学系を有する立体撮像装置の場合、絞りのＦ値と焦点距離の組み合わせにより、撮影光学系の異なる領域を通過した視差画像の視差量が変化する。視差量が１／記録水平画素数、又は１／（立体表示装置の水平画素数）以下の場合は、視差のない視差画像となり立体視することができない。このことから、撮影状態のＦ値と焦点距離の選択を誤ると、立体撮影できていないことになる。また、レンズ交換式の場合、交換レンズの選択を誤ると、撮影後に立体撮影の失敗に気づくことになる。

特許文献１には、瞳マスクのＦ値を変えることで立体感の調節を行う記載があるが、具体的な立体感の調整に関する記載はない。尚、特許文献１には、３種類の瞳マスクから適宜の瞳マスクを選択しているが、この瞳マスクの選択は、最適な焦点検出を可能にするために行っており、立体感の調整のために行っていない。

また、特許文献２に記載の発明も適正な焦点検出を行うために絞りのＦ値を調整しているが、特許文献２は立体画像の撮影を行うものではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、単眼の立体撮像装置による立体撮影の失敗を防止することができる立体撮像装置を提供することを目的とする。

その目的を達成するために本発明の一の態様による立体撮像装置は、単一の撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して複数の視差画像を出力する撮像素子と、撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、絞りのＦ値と単一の撮影光学系の焦点距離の組み合わせと視差との関係を示す視差関連情報を記憶する視差関連情報記憶手段と、視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて、絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別する判別手段と、を備えたことを特徴としている。なお、ここでいう「撮影光学系の異なる領域」とは、撮影光学系において、任意の方向、例えば、左右方向や上下方向に瞳分割された夫々の分割領域である。

単眼の撮影光学系を有する立体撮像装置の場合、絞りのＦ値と焦点距離の組み合わせにより、撮影光学系の異なる領域を通過した視差画像の視差量が変化するが、本発明の一の態様によれば、絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離と視差関連情報記憶手段に記憶された情報とに基づいて、絞りのＦ値及び撮影光学系の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別している。このような判別に基づき、たとえば、判別結果を報知したり、判別結果を用いて撮像を制御したりすることができる。したがって、本態様の立体撮像装置によれば、立体視ができない立体撮影を未然に防止することができる。

本発明の他の態様による立体撮像装置は、さらに判別手段による判別結果を報知する報知手段を備える。

本発明の他の態様によれば、マニュアル操作で絞りのＦ値を調整する場合、あるいは撮影光学系の焦点距離を調整する場合に、立体撮影に適するか否かを判別し、その判別結果を報知することで、ユーザは、立体撮影に適する絞りのＦ値又は撮影光学系の焦点距離を調整することができる。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置は、単一の撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して複数の視差画像を出力する撮像素子と、撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、絞りのＦ値と撮影光学系の焦点距離の組み合わせと視差との関係を示す視差関連情報を記憶する視差関連情報記憶手段と、オートモード（以下、第１モードと言う）又はマニュアルモード（以下、第２モードと言う）を設定するモード設定手段と、モード設定手段により第１モードが設定されると、視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離のうちの少なくとも一方を制御する制御手段と、モード設定手段により第２モードが設定されると、視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて、絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別する判別手段と、判別手段による判別結果を報知する報知手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段、又は撮影光学系の焦点距離を手動操作に応じて設定する焦点距離設定手段を有し、制御手段は、焦点距離検出手段により検出された焦点距離、又は焦点距離設定手段により設定された焦点距離を取得している。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段、又は撮影光学系の焦点距離を手動操作に応じて設定する焦点距離設定手段を有し、判別手段は、焦点距離検出手段により検出された焦点距離、又は焦点距離設定手段により設定された焦点距離を取得している。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、視差関連情報記憶手段に記憶される視差関連情報は、被写体が撮影光学系の所定の撮影距離範囲における近側と遠側にあるときの被写体像間の視差量が、所定の視差量の範囲内になる絞りのＦ値と撮影光学系の焦点距離との組み合わせを表した情報である。
なお、ここでいう「近側」とは、被写体から撮影光学系側に近づく近位側を言うものであり、「遠側」とは、近側とは反対に、撮影光学系から被写体側に離間する遠位側を言うものである。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、視差関連情報記憶手段は互いに異なる複数の視差量に対応した複数の視差関連情報を記憶し、視差関連情報記憶手段に記憶された複数の視差関連情報から１つの視差関連情報を選択する視差量設定手段と、を備えることが好ましい。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、視差量設定手段は、ユーザによる視差量の入力、複数の視差画像の視差の強度の入力、又は複数の視差画像に基づいて立体画像を表示する立体表示手段の解像度を示す情報の入力を受け付け、受け付けたユーザ入力に基づいて１つの視差関連情報を選択している。ユーザは、視差量設定手段により視差量として、撮像素子の水平画素幅に対する比率や画素数を入力したり、視差の強度として、例えば、強／標準／弱などを入力したり、又は立体表示手段の解像度を示す情報を入力することで、所望の視差量を直接又は間接的に設定することができ、視差関連情報記憶手段からはユーザにより設定された視差量に対応する情報が選択される。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、被写体像の明るさを測光する測光手段と、撮像素子から出力される複数の視差画像の視差量を変化させることが可能な複数の視差優先プログラム線図であって、一定のＦ値を有する複数の視差優先プログラム線図を記憶するプログラム線図記憶手段とを備え、制御手段は、プログラム線図記憶手段に記憶された複数の視差優先プログラム線図から１つの視差優先プログラム線図を選択し、制御手段により選択された１つの視差優先プログラム線図と測光手段により測光された被写体像の明るさに基づいて絞りのＦ値を含む露出条件を決定する露出条件決定手段と、決定された露出条件に基づいて露出制御を行う露出制御手段と、を備え、制御手段は、撮影光学系の焦点距離と視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報とに基づいて絞りのＦ値を決定し、この決定したＦ値以下の範囲内で視差優先プログラム線図を選択している。

その立体撮像装置によれば、撮影光学系の焦点距離と視差関連情報記憶手段に記憶された情報とに基づいて所定の視差量未満にならない絞りのＦ値が決定され、この決定されたＦ値を超えない視差優先プログラム線図が選択される。この選択された視差優先プログラム線図によれば、所定の視差量未満にならない絞りのＦ値が優先的に決定されるため、被写体の明るさにかかわらず、所定の視差量未満にならない視差画像を撮影することができる。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮像素子から出力される複数の視差画像の視差の強度をユーザの入力により指示する視差強度指示手段を備え、制御手段は、決定した絞りのＦ値以下の範囲内で複数の視差優先プログラム線図のうちの視差強度指示手段により指示された視差の強度に応じた視差優先プログラム線図を選択している。その立体撮像装置によれば、ユーザが指示した視差の強度に対応する視差優先プログラム線図が決定され、被写体の明るさにかかわらず、指定した視差量以上の視差画像を撮影することができる。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、視差関連情報記憶手段は、第１の立体表示手段の解像度に対応する第１の視差量を有する第１の視差関連情報と、第２の立体表示手段の解像度に対応する第２の視差量を有する第２の視差関連情報とを記憶し、判別手段は、絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離と視差関連情報記憶手段に記憶された第１及び第２の視差関連情報とに基づいて、前記絞りのＦ値および撮影光学系の焦点距離の組み合わせが第１の視差量未満になるか否か、及び第２の視差量未満になるか否かをそれぞれ判別し、報知手段は、判別手段による判別結果をそれぞれ報知する。その立体撮像装置によれば、第１の立体表示手段及び第２の立体表示手段のそれぞれに、立体視ができるか否か等の情報が得られる。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮影光学系及び絞りは、装置本体に着脱自在な交換レンズに含まれるものである。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、交換レンズから焦点距離及び開放Ｆ値を含むレンズ情報を取得するレンズ情報取得手段と、取得したレンズ情報と視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報とに基づいて交換レンズが全ての焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影完全対応レンズか、一部の焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影可能対応レンズか、又は全ての焦点距離の範囲で立体撮影が不能な立体撮影不可能レンズかを判別する交換レンズ判別手段と、交換レンズ判別手段による判別結果を報知するレンズ判別結果報知手段と、を備えている。レンズ交換式の場合、特に本発明による単眼の立体撮像装置用に設計されていない交換レンズでは、交換レンズの選択を誤ると、立体撮影を行うことができない場合がある。そこで、装置本体に装着された交換レンズからそのレンズ情報を取得し、交換レンズが全ての焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影完全対応レンズか、一部の焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影可能対応レンズか、又は全ての焦点距離の範囲で立体撮影が不能な立体撮影不可能レンズか判別し、その判別結果を報知している。その立体撮像装置により、立体撮影を行う際に、立体撮影に適した適切な交換レンズの選択を行うことができる。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、レンズ情報取得手段により装置本体に装着された交換レンズからレンズ情報を取得できない場合に、該交換レンズのレンズ情報の手動による入力を受け付けるレンズ情報入力手段を備えることが好ましい。装置本体に装着された交換レンズから通信でレンズ情報を自動的に取得することができない場合に有効である。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、視差画像を取得する立体撮影モードと、視差画像を取得しない二次元撮影モードとを切り替える撮影モード切替手段を備えることが好ましい。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮影モード切替手段は、交換レンズ判別手段により装置本体に装着された交換レンズが立体撮影不可能レンズと判別される場合、立体撮影モードから二次元撮影モードに切り替えることが好ましい。

本発明の更に他の態様による立体撮像装置において、撮像素子は、該撮像素子の露光領域の全面に配列された光電変換用の第１群の画素及び第２群の画素であって、撮影光学系の第１の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第１群の画素と、撮影光学系の第２の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第２群の画素とを有し、第１群の画素及び第２群の画素から複数の視差画像の読み出しが可能な撮像素子である。その立体撮像装置により、１つの撮像素子で同時に複数の視差画像を取得することができ、装置が大型化することもない。また、最小視差量となるＦ値と焦点距離との関係を示す立体視限界を示す視差関連情報は、上記撮像素子の構成により決まる。
なお、ここでいう露光領域の「全面」とは、略全面も含む。

本発明によれば、単眼の立体撮像装置において、絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離と視差関連情報とに基づいて絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離のうちの少なくとも一方を制御し、又は撮影光学系の絞りのＦ値及び焦点距離の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別し、その判別結果を報知したため、立体撮影の失敗を防止することができる。

本発明による立体撮像装置の実施形態を示す斜視図 上記立体撮像装置の背面図 立体撮像装置の撮像素子の構成例を示す図 上記撮像素子の要部拡大図 図１に示した立体撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図 焦点距離−Ｆ値の組み合わせと視差との関係を示す情報の一例を示すグラフ 本発明による立体撮像装置の立体撮影動作の第１の実施形態を示すフローチャート 複数の視差優先プログラム線図の一例を示す図 焦点距離−Ｆ値の組み合わせと視差との関係を示す情報の一例を示すグラフ 複数の視差量に対応する視差関連情報を示すグラフ フルＨＤ及びＨＤの水平解像度に対応する視差関連情報を示すグラフ 視差強度及びフルＨＤの水平解像度に対応する視差関連情報を示すグラフ 本発明による立体撮像装置の立体撮影動作の第２の実施形態を示すフローチャート 立体液晶モニタ及びフルＨＤの水平解像度に対応する視差関連情報を示すグラフと、これらのグラフにより区分される領域を示す図 本発明による立体撮像装置の他の実施形態を示す斜視図 図１５に示した立体撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図 焦点距離−Ｆ値の組み合わせと視差との関係を示す情報と代表的な３種類の交換レンズ(1),(2),(3)のレンズ情報とを重ねて表示したグラフ 本発明による立体撮像装置の立体撮影動作の第３の実施形態を示すフローチャート 本発明による立体撮像装置の第４の実施形態の要部を示すフローチャート 本発明による立体撮像装置の立体撮影動作の第５の実施形態を示すフローチャート 撮像素子の他の構成例を示す図 上記撮像素子で立体画像を撮影する仕組みについて説明する図

以下、添付図面に従って本発明による立体撮像装置の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
［立体撮像装置の全体構成］
図１は本発明による立体撮像装置の実施形態を示す斜視図である。図２は上記立体撮像装置の背面図である。この立体撮像装置１０は、レンズを通った光を撮像素子で受け、デジタル信号に変換してメモリカード等の記録メディアに記録するデジタルカメラである。

図１に示すように、立体撮像装置１０は、その正面に撮影レンズ１２、ストロボ１等が配設され、上面にはシャッタボタン２、電源／モードスイッチ３、モードダイヤル４等が配設されている。一方、図２に示すように、カメラ背面には、立体表示用の立体液晶モニタ３０、ズームボタン５、十字ボタン６、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン７、再生ボタン８、ＢＡＣＫボタン９等が配設されている。

撮影レンズ１２は、沈胴式のズームレンズで構成されており、電源／モードスイッチ３によってカメラのモードを撮影モードに設定することにより、カメラ本体から繰り出される。ストロボ１は、主要被写体に向けてストロボ光を照射するものである。

シャッタボタン２は、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる２段ストローク式のスイッチで構成されている。立体撮像装置１０は、撮影モードで駆動している状態で、このシャッタボタン２が「半押し」されることにより、ＡＥ／ＡＦが作動する。次に、ＡＥ／ＡＦ動作が終了し、シャッタボタン２が「全押し」されることにより、撮影を実行する。また、立体撮像装置１０は、撮影モードで駆動している状態で、このシャッタボタン２が「全押し」されることにより、撮影を実行する。

電源／モードスイッチ３は、立体撮像装置１０の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチとしての機能と、立体撮像装置１０のモードを設定するモードスイッチとしての機能とを併せ持っており、「ＯＦＦ位置」と「再生位置」と「撮影位置」との間をスライド自在に配設されている。立体撮像装置１０は、電源／モードスイッチ３をスライドさせて、「再生位置」又は「撮影位置」に合わせることにより、電源がＯＮになり、「ＯＦＦ位置」に合わせることにより、電源がＯＦＦになる。そして、電源／モードスイッチ３をスライドさせて、「再生位置」に合わせることにより、「再生モード」に設定され、「撮影位置」に合わせることにより、「撮影モード」に設定される。

モードダイヤル４は、立体撮像装置１０の撮影モードを設定する撮影モード設定手段として機能し、このモードダイヤルの設定位置により、立体撮像装置１０の撮影モードが様々なモードに設定される。例えば、二次元画像の撮影を行う「二次元画像撮影モード」、立体画像の撮影を行う「立体画像撮影モード」、動画撮影を行う「動画撮影モード」等である。

立体液晶モニタ３０は、立体画像（左視差画像及び右視差画像）をパララックスバリアによりそれぞれ所定の指向性をもった指向性画像として表示できる立体表示手段である。立体視画像が立体液晶モニタ３０に入力された場合には、立体液晶モニタ３０のパララックスバリア表示層に光透過部と光遮蔽部とが交互に所定のピッチで並んだパターンからなるパララックスバリアを発生させ、かつ、そのパララックスバリア表示層の下層の画像表示面に左右の像を示す短冊状の画像断片が交互に配列して表示される。二次元画像やユーザインターフェース表示パネルとして利用される場合には、パララックスバリア表示層には何も表示せず、そのパララックスバリア表示層の下層の画像表示面に１枚の画像をそのまま表示する。尚、立体液晶モニタ３０の形態は上述した例に限定されるものではなく、左視差画像及び右視差画像を立体画像として認識可能に表示させるものであれば、レンチキュラレンズを使用するものや、偏光メガネ、液晶シャッタメガネなどの専用メガネをかけることで左視差画像と右視差画像とを個別に見ることができるものでもよい。

ズームボタン５は、ズームを指示するズーム指示手段として機能し、望遠側へのズームを指示するテレボタン５Ｔと、広角側へのズームを指示するワイドボタン５Ｗとからなる。立体撮像装置１０は、撮影モードの状態で、このテレボタン５Ｔとワイドボタン５Ｗとが操作されることにより、撮影レンズ１２の焦点距離が変化する。また、再生モードの状態で、このテレボタン５Ｔとワイドボタン５Ｗとが操作されることにより、再生中の画像が拡大、縮小する。

十字ボタン６は、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。左／右キーは再生モードの状態のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。

ＭＥＮＵ／ＯＫボタン７は、立体液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。

再生ボタン８は、撮影記録した立体画像、二次元画像の静止画又は動画を立体液晶モニタ３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。

ＢＡＣＫボタン９は、入力操作のキャンセルや一つ前の操作状態に戻すことを指示するボタンとして機能する。

［撮影光学系、撮像素子の構成例］
撮影レンズ１２は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含む多数のレンズから構成される撮影光学系である。絞り１４は、例えば、５枚の絞り羽根からなり、例えば、絞り値（Ｆ値）をＦ２〜Ｆ１６まで連続的又は段階的に絞り制御される。撮影モードの状態において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４を介して撮像素子１６の受光面に結像される。

図３は撮像素子１６の構成例を示す図である。

撮像素子１６は、視差画像（位相差）検出用のＣＣＤイメージセンサとして構成されており、それぞれマトリクス状に配列された奇数ラインの画素（第１画素、Ａ面画素ともいう）と、偶数ラインの画素（第２画素、Ｂ面画素ともいう）とを有し、その第１、第２画素にてそれぞれ光電変換された２面分の画像信号は、独立して読み出すことができる。

図３に示すように、撮像素子１６の奇数ライン（１、３、５、…）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを備えた画素のうち、ＧＲＧＲ…の画素配列のラインと、ＢＧＢＧ…の画素配列のラインとが交互に設けられる。一方、偶数ライン（２、４、６、…）の画素は、奇数ラインと同様に、ＧＲＧＲ…の画素配列のラインと、ＢＧＢＧ…の画素配列のラインとが交互に設けられ、かつに、偶数ラインの画素に対して画素同士が２分の１ピッチだけライン方向にずれて配置されている。

図４は位相差イメージセンサとして機能する撮像素子１６の要部拡大図である。

図４（ａ）に示すように、撮像素子１６の第１画素のフォトダイオードＰＤの前面側（マイクロレンズＬ側）には、遮光部材１６Ａが配設され、一方、図４（ｂ）に示す第２画素のフォトダイオードＰＤの前面側には、遮光部材１６Ｂが配設される。マイクロレンズＬ、及び遮光部材１６Ａ、１６Ｂは瞳分割手段としての機能を有し、図４（ａ）に示すように、遮光部材１６Ａは、第１画素（フォトダイオードＰＤ）の受光面の左半分を遮光する。そのため、第１画素には、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される。また、図４（ｂ）に示すように、遮光部材１６Ｂは、第２画素（フォトダイオードＰＤ）の受光面の右半分を遮光する。そのため、第２画素には、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。このように、瞳分割手段であるマイクロレンズＬ及び遮光部材１６Ａ、１６Ｂにより、射出瞳を通過する光束が左右に分割され、それぞれ第１画素、第２画素に入射する。

また、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束のうちの左半分の光束に対応する被写体像と、右半分の光束に対応する被写体像のうち、ピントが合っている部分は、撮像素子１２上の同じ位置に結像するが、前ピン又は後ピンの部分は、それぞれ撮像素子１２上の異なる位置に入射する（位相がずれる）。その入射により、左半分の光束に対応する被写体像と、右半分の光束に対応する被写体像を、視差が異なる視差画像（左視差画像、右視差画像）として取得することができる。尚、この実施の形態の撮像素子１６は、ＣＣＤイメージセンサであるが、上述した例に限定されるものではなく、ＣＭＯＳ型のイメージセンサでもよい。

［立体撮像装置の内部構成］
図５は本発明による立体撮像装置１０の内部構成の実施形態を示すブロック図である。この立体撮像装置１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、装置全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。

立体撮像装置１０には、シャッタボタン、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ズームボタン、ＢＡＣＫキー等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいて立体撮像装置１０の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、絞り駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、立体液晶モニタ３０の表示制御などを行う。

電源／モードスイッチ３により立体撮像装置１０の電源がＯＮされると、図示しない電源部から各ブロックへ給電され、立体撮像装置１０の駆動が開始される。

撮影レンズ１２、絞り１４等を通過した光束は撮像素子１６に結像され、撮像素子１６には信号電荷が蓄積される。撮像素子１６に蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ(図示なし)から加えられる読み出し信号に基づいて信号電荷に応じた電圧信号として読み出される。撮像素子１６から読み出された電圧信号は、アナログ信号処理部１８に加えられる。

アナログ信号処理部１８は、撮像素子１６から出力された電圧信号に対して、相関二重サンプリング処理（撮像素子の出力信号に含まれるノイズ（特に熱雑音）等を軽減することを目的として、撮像素子の１画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとることにより正確な画素データを得る処理）を行なうことにより、画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号をサンプリングホールドする。そして、サンプリングされたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２０に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２０は、順次入力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して画像入力コントローラ２２に出力する。

デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力されるデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、ＹＣ処理等の所定の信号処理を行う。ここで、撮像素子１６の奇数ラインの第１画素から読み出される第１画像データは、左視差画像データとして処理され、偶数ラインの第２画素から読み出される第２画像データは、右視差画像データとして処理される。

デジタル信号処理部２４で処理された左右の視差画像データ（立体画像データ）は、ＶＲＡＭ５０に入力される。ＶＲＡＭ５０には、それぞれが１コマ分の立体画像を表す立体画像データを記録するＡ領域とＢ領域とが含まれている。ＶＲＡＭ５０において１コマ分の立体画像を表す立体画像データがＡ領域とＢ領域とで交互に書き換えられる。ＶＲＡＭ５０のＡ領域及びＢ領域のうち、立体画像データが書き換えられている方の領域以外の領域から、書き込まれている立体画像データが読み出される。

ＶＲＡＭ５０から読み出された立体画像データは、ビデオエンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている立体液晶モニタ３０に出力され、その出力により立体の被写体像が連続的に立体液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。

操作部３８のシャッタボタン２の第１段階の押下（半押し）があると、ＣＰＵ４０は、ＡＦ動作及びＡＥ動作を開始させ、レンズ駆動部３６を介してフォーカスレンズを光軸方向に移動させ、フォーカスレンズが合焦位置にくるように制御する。

ＡＦ処理部４２は、コントラストＡＦ処理又は位相差ＡＦ処理を行う部分である。ＡＦ処理部４２は、コントラストＡＦ処理を行う場合には、左右の視差画像の少なくとも一方の視差画像のうちの所定のフォーカス領域内の視差画像の高周波成分を抽出し、この高周波成分を積分することにより合焦状態を示すＡＦ評価値を算出する。ＡＦ処理部４２は、このＡＦ評価値が極大となるように撮影レンズ１２内のフォーカスレンズを制御することによりＡＦ制御を行う。また、ＡＦ処理部４２は、位相差ＡＦ処理を行う場合には、左右の視差画像のうちの所定のフォーカス領域内の第１画素、第２画素に対応する視差画像の位相差を検出し、この位相差を示す情報に基づいてデフォーカス量を求める。ＡＦ処理部４２は、このデフォーカス量が０になるように撮影レンズ１２内のフォーカスレンズを制御することにより、ＡＦ制御を行う。

ＣＰＵ４０は、焦点距離設定手段としても機能し、ズームボタン５からのズーム指令に応じてレンズ駆動部３６を介してズームレンズを光軸方向に進退動作させ、焦点距離を変更させる。

また、シャッタボタン２の半押しの状態でＡ／Ｄ変換器２０から出力される画像データは、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。

ＡＥ検出部４４では、画面全体のＧ信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、測光手段としても機能し、ＡＥ検出部４４から入力される積算値により被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影ＥＶ値に基づいて絞り１４のＦ値及び撮像素子１６の電子シャッタ（シャッタ速度）を所定のプログラム線図に従って決定する。

ここで、プログラム線図とは、被写体の明るさに対応して、絞りの絞り値とシャッタ速度の組み合わせ、又はこれらと撮影感度（ＩＳＯ感度）の組み合わせからなる撮影（露出）条件が設計されたものであり、プログラム線図に従って決定された露出条件で撮影を行うことにより、被写体の明るさにかかわらず、適正な明るさの画像を撮影することができる。

尚、図５において、４６は、撮影画角内の人物の顔を検出し、その顔を含むエリアをＡＦエリア、ＡＥエリアとして設定するための公知の顔検出回路である（例えば、特開平９−１０１５７９号公報）。また、４７は、カメラ制御プログラム、撮像素子１６の欠陥情報、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブル、及び絞り優先プログラム線図、シャッタ速度優先プログラム線図、あるいは被写体の明るさに応じて絞りとシャッタ速度を交互に又は同時に変化させるプログラム線図（通常のプログラム線図）の他に、本発明による複数の視差優先用のプログラム線図等が記憶されているＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）である。すなわち、ＲＯＭ４７は、プログラム線図記憶手段としても機能する。尚、視差優先用のプログラム線図（以下、「視差優先プログラム線図」という）の詳細については後述する。

＜立体視限界＞
視差関連情報保持部４９は、視差関連情報記憶手段としても機能し、左右の視差画像が所定の最小視差量となるＦ値と焦点距離の組み合わせを記憶保持しており、これは視差関連情報を表している。

ここで、視差関連情報は、図６に示すように、被写体が撮影距離範囲の至近端と無限遠にある状態の左右の視差画像の最大視差量が、所定の最小視差量になるＦ値と焦点距離との組み合わせをプロットした等視差の立体視限界線を示す情報であり、撮像素子１６に依存する情報である。

あるいは、視差関連情報は、被写体が撮影光学系の所望の撮影距離範囲における近側と遠側にある状態の遠近被写体像間の視差量が、少なくとも１つの所定の視差量の範囲内となる、絞りのＦ値と撮影光学系の焦点距離との組み合わせを表した視差関連情報であってもよい。視差関連情報は、視差量と、絞りのＦ値と撮影光学系の焦点距離の関係を表す。

例えば、左右の視差画像の視差量が、撮像素子１６の１画素よりも小さくなる場合には、その視差画像は立体視することができない。従って、所定の視差量としては、撮像素子１６の１画素のピッチに対応する視差量として設定することができる。

図６に示すように、立体視限界線よりも右側の立体視不可範囲内のＦ値と焦点距離（撮像素子のサイズを１３５フィルムサイズに換算した場合の焦点距離）とを組み合わせた撮影条件では、どのような被写体を撮影しても所定の視差量を超える視差画像を撮影することができない（立体撮影を行うことができない）。一方、立体視限界線よりも左側の立体視可能範囲内のＦ値と焦点距離とを組み合わせた撮影条件では、被写体の距離分布等にもよるが、立体視可能な視差画像を撮影することができる。

また、視差関連情報保持部４９は、それぞれ視差量の異なる複数の視差関連情報を記憶しており、ユーザは、操作部３８の視差量設定部３８Ａにより所望の視差量を設定することができる。すなわち、視差量設定部３８Ａは、視差量設定手段としても機能する。

操作部３８には、Ｆ値やシャッタ速度等の露出条件をＡＥ処理により自動で設定する 第１モード、又はＦ値やシャッタ速度等を手動操作で設定する第２モードを設定するモード設定部が設けられており、ＣＰＵ４０は、第１モード又は第２モードのいずれのモードが設定されているかに応じて露出状態の処理を変更する。

即ち、ＣＰＵ４０は、制御手段としても機能し、第１モードが設定されている場合には、撮影レンズ１２の焦点距離と視差関連情報保持部４９に保持された視差関連情報とに基づいて所定の視差量未満にならない視差優先プログラム線図を選択する。そして、ＣＰＵ４０は、露出条件決定手段としても機能し、この選択した視差優先プログラム線図に従って露出条件（Ｆ値、シャッタ速度）を決定する。さらに、ＣＰＵ４０は、露出制御手段としても機能し、決定した露出条件により絞り駆動部３４を介して絞り１４を制御し、かつ、ＣＣＤ駆動部３２を介して撮像素子１６の電荷蓄積時間を制御する。

一方、ＣＰＵ４０は、判別手段および報知手段としても機能し、第２モードが設定されている場合には、手動で設定された絞り１４のＦ値及び撮影レンズ１２の焦点距離と視差関連情報保持部４９に保持された視差関連情報とに基づいて所定の視差量未満になるか否かを判別し、その判別結果を立体液晶モニタ３０の画面上で報知する。なお、報知の態様は、立体液晶モニタ画面上での報知に限られず、たとえば、外部に接続された機器に判別結果を送信することも含む。また、判別結果は、立体視可能か否かを示す情報に限られず、たとえば、代替の焦点距離及び／又はＦ値を示す情報等であってもよい。

ＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタボタンの第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答してＡ／Ｄ変換器２０から出力される第１画素及び第２画素に対応する左視差画像（第１画像）及び右視差画像（第２画像）の２枚分の画像データが画像入力コントローラ２２からメモリ(SDRAM) ４８に入力し、一時的に記憶される。

メモリ４８に一時的に記憶された２枚分の画像データは、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、ここで画像データの輝度データ及び色差データの生成処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、再びメモリ４８に記憶される。続いて、２枚分のＹＣデータは、それぞれ圧縮伸長処理部２６に出力され、JPEG (joint photographic experts group)などの所定の圧縮処理が実行されたのち、再びメモリ４８に記憶される。

メモリ４８に記憶された２枚分のＹＣデータ（圧縮データ）から、マルチピクチャファイル（ＭＰファイル：複数の画像が連結された形式のファイル）が生成され、そのＭＰファイルは、メディアコントローラ５２により読み出され、メモリカード５４に記録される。

尚、ＡＦ動作は、シャッタボタン２の第１段階の押下（半押し）がある場合のみでなく、左右の左視差画像を連続的に撮影する場合にも行われる。左右の視差画像を連続的に撮影する場合とは、例えばライブビュー画像（スルー画像）を撮影する場合や、動画を撮影する場合が挙げられる。

立体撮像装置１０は、立体画像のみでなく、二次元画像の取得も可能である。

［立体撮影動作の第１の実施形態］
図７は本発明による立体撮像装置１０の立体撮影動作の第１の実施形態を示すフローチャートであり、撮影スタートから終了までの処理を示している。

図７において、まず、電源／モードスイッチ３がオンにされると、処理動作を開始する（ステップＳ１０）。

続いて、この立体撮像装置１０により撮影された立体画像を鑑賞する際に通常使用する外部の立体表示装置の解像度の情報（水平画素数）を、セットアップメニュー上でユーザ設定する（ステップＳ１２）。尚、デフォルトの設定例としては、フルＨＤテレビ（フルハイビジョンテレビ）の解像度を有する立体表示装置の水平画素数（1920画素）とすることができる。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で設定されている水平画素数に基づいて所定の視差量（最小視差量）を計算し、この計算した最小視差量を設定する。尚、最小視差量の計算例としては、通常使用する立体表示装置の水平画素数分の１（例えば、（1/1920）×100［％］≒0.05）とすることができる。

次に、視差関連情報保持部４９に記憶保持されている複数の視差関連情報からステップＳ１４で計算した最小視差量以上となる視差関連情報（Ｆ値、焦点距離の取り得る組み合わせ情報）を選択する（ステップＳ１６）。

続いて、ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力される積算値により被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、かつ、現在の撮影レンズ１２の焦点距離及び絞り１４のＦ値を示す情報（レンズ情報）を取得する（ステップＳ１８）。つぎに、ＣＰＵ４０は、最小視差量以上となるレンズＦ値、焦点距離範囲内を使用する視差優先プログラム線図を選択する（ステップＳ２０）。尚、撮影レンズ１２の焦点距離は、焦点距離検出手段としても機能するＣＰＵ４０が撮影レンズ１２のレンズ位置を検出することにより取得し、又はズームボタン５の操作に基づいてＣＰＵ４０からレンズ駆動部３６に出力するズーム指令値から取得することができる。

＜視差優先プログラム線図＞
次に、視差優先プログラム線図について説明する。

図８は複数の視差優先プログラム線図の一例を示す図である。図８において、Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ視差弱、視差標準、視差強に対応する視差優先プログラム線図を示している。

視差優先プログラム線図Ａは、Ｆ値が5.6(ＡＶ＝５)の一定の値をとり、撮影ＥＶ値が１１から１６までは撮影ＥＶ値に応じてシャッタ速度のみを1/60秒（ＴＶ＝６）から1/2000（ＴＶ＝１１）まで変化させるように設計されている。また、撮影ＥＶ値が１１よりも小さくなると（暗くなると）、Ｆ値＝5.6、シャッタ速度＝1/60秒で固定した状態で、撮影ＥＶ値が１ＥＶ小さくなる毎にＩＳＯ感度を100から200,400,800,1600,3200になるように設計されている。

尚、シャッタ速度が1/60秒よりも遅くなる場合には、シャッタ速度を1/60秒に固定して感度を上げる理由は、撮影状態で手ブレの影響を受けないためである。手ブレ限界のシャッタ速度は、一般に焦点距離（３５ｍｍフィルム換算値）に依存し、１／焦点距離［秒］が規定され、例えば、焦点距離が３５ｍｍフィルム換算で６０ｍｍの場合、1/60秒が手ブレ限界シャッタ速度となる。また、手ブレ補正機能付きの立体撮像装置にした場合には、その手ブレ限界シャッタ速度は更に遅くすることができる。

同様に、視差優先プログラム線図Ｂは、Ｆ値が2.8(ＡＶ＝３)の一定の値をとり、撮影ＥＶ値が９よりも小さくなると、感度を徐々に上げるように設計されており、また、視差優先プログラム線図Ｃは、Ｆ値が1.4(ＡＶ＝１)の一定の値をとり、撮影ＥＶ値が７よりも小さくなると、感度を徐々に上げるように設計されている。

尚、視差優先プログラム線図Ａ、Ｂ又はＣは、Ｆ値を固定しているため、それぞれ撮影ＥＶ値が１６，１４又は１２よりも大きくなると（シャッタ速度が最大値になると）、露出オーバになり撮影できなくなるが、ＮＤフィルタを自動挿入して光量を減光できる構成を立体撮像装置１０に追加すれば、撮影ＥＶ値が１６、１４又は１２よりも大きくなっても撮影可能である。

たとえば、図９に示すように、立体視限界線として、最小視差量が０．０５％のものがステップＳ１６で設定されている場合において、ステップＳ１８で取得した撮影レンズ１２の焦点距離が５０mmとすると、レンズＦ値はＦ４以下で使用しなければならない。この場合、図７のステップＳ２０では、図８に示した視差優先プログラム線図Ａ〜Ｃのうち、Ｂ又はＣを選択する必要がある。ユーザが視差強度指示手段として機能する操作部３８により立体感の大きさとして、標準を設定した場合には視差優先プログラム線図Ｂを、視差強を設定した場合には視差優先プログラム線図Ｃを設定する。

その設定後、シャッタボタンが半押し（Ｓ１がオン）されたか否かを判別し（ステップＳ２２）、Ｓ１がオンにされると、ＣＰＵ４０は、露出設定モードとして第１モードが設定されているか、又は第２モードが設定されているかを判別する（ステップＳ２４）。

第１モードが設定されている場合には、ステップＳ２０で設定した視差優先プログラム線図と予め算出した撮影Ｅｖ値とに基づいて絞り１４のＦ値、シャッタ速度、撮影感度を含む露出条件を算出し（ステップＳ２６）、この算出した露出条件を設定する（ステップＳ２８）。

その設定後、シャッタボタンが全押し（Ｓ２がオン）されたか否かを判別し（ステップＳ２８）、Ｓ２がオンにされると、ＣＰＵ４０は、ステップＳ２６で設定した露出条件で本撮影を行う（ステップＳ３２）。この本撮影により撮像素子１６から取得した左右の視差画像は、デジタル信号処理部２４により所定の信号処理が行われた後（ステップＳ３４）、メディアコントローラ５２を介してメモリカード５４に記録される（ステップＳ５４）。そして、ＣＰＵ４０は、撮影を終了する。

この第１モード状態では、最小視差量以上の視差優先プログラム線図に基づいて露出条件（特にＦ値）が決定されているため、左右の視差画像は、最小視差量以上で撮影することができる。

一方、ステップＳ２４において、第２モードが設定されていると判別されると、ユーザによる焦点距離、露出の設定を受け付け（ステップＳ３８）、ユーザが設定した焦点距離及びＦ値の組み合わせが、視差関連情報により規定されている視差量以上となる範囲で使用されているか否かを判別する（ステップＳ４０）。

そして、マニュアルによる設定が最小視差量以上の場合（「Yes」の場合）には、そのままステップＳ２８に遷移させ、マニュアルにより設定された露出条件等の設定が行われる（ステップＳ２８）。一方、マニュアルによる設定が最小視差量未満の場合（「No」の場合）には、立体撮影を行うことができない旨（例えば、“立体視できない撮影条件です”）の通知を、立体液晶モニタ３０上に表示した後（ステップＳ４２）、ステップＳ２８に遷移させる。

ユーザはこの通知により、現在の撮影条件（焦点距離、Ｆ値）では立体視できる立体撮影ができないことを把握することができ、その通知により立体撮影が可能な撮影条件に変更することができる。

尚、この第１の実施形態のステップＳ１２からステップＳ１６の処理は、必ずしも撮影毎に行う必要はなく、最小視差量の設定変更等がセットアップメニューで行われる場合のみに行うことができる。

また、この第１の実施形態は、第１モード状態には、予め選択された最小視差量以上の撮影が可能な視差優先プログラム線図を使用しているが、上述した例に限定されるものではなく、一般的なプログラム線図（マルチプログラムオート、絞り優先オート、シャッタ優先オート等）を使用し、最小視差量以上の立体撮影ができない場合に視差優先プログラム線図を使用してもよい。

更にまた、第１モード状態における露出制御は、一般的なプログラム線図を使用して行い、かつ、撮影レンズ１２の焦点距離を、プログラム線図で決定したレンズＦ値から最小視差量以上の撮影が可能な範囲（ズーム範囲）に制限してもよい。

また、ステップＳ１２、Ｓ１４では、外部の立体表示装置の解像度の情報をユーザが入力することにより最小視差量を設定したが、図１０に示すように、複数の視差量（例えば、0.05％,0.1％,0.2％）の立体視限界線を示す情報を準備し、その最小視差量からユーザ設定により適宜の視差量を選択してもよい。

また、図１１に示すように、外部の立体表示装置の解像度（フルＨＤ：水平1920画素、ＨＤ：水平1280画素）に応じた最小視差量の立体視限界線を示す情報を準備し、その最小視差量からユーザ設定により適宜の視差量を選択してもよい。

更に、図１２に示すように、外部の立体表示装置の解像度（フルＨＤ：水平1920画素）に応じた最小視差量の立体視限界線を示す情報、この立体視差限界線よりも大きい視差弱、及び視差強の立体視限界線を示す情報を準備し、その視差量（視差強度）からユーザ設定により適宜の視差量を選択してもよい。

［立体撮影動作の第２の実施形態］
図１３は本発明による立体撮像装置１０の立体撮影動作の第２の実施形態を示すフローチャートであり、撮影スタートから終了までの処理を示している。尚、図７に示した第１の実施形態と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１３において、立体撮像装置１０の本体背面に設けられた立体液晶モニタ３０の水平画素数（例えば、320画素）を設定し（ステップＳ５０）、立体液晶モニタ３０にて確認可能な本体再生時の視差量（＝1/320）を計算する（ステップＳ５２）。尚、立体液晶モニタ３０が立体撮像装置固有のものである場合には、本体再生状態の最小視差量は、立体撮像装置１０内の記憶手段に保持したものを使用することができる。

次に、ステップＳ１２で計算された最小視差量（記録状態の最小視差量）以上となる情報（Ｆ値、焦点距離の取り得る組み合わせ情報）を選択し（ステップＳ５４）、同様にステップＳ５２で計算された本体再生状態の最小視差量以上となる情報を選択する（ステップＳ５６）。

図１４に示すように、上記選択された記録状態の最小視差量に対応する立体視限界線と、本体再生状態の最小視差量に対応する立体視限界線とにより、立体液晶モニタ３０で立体視可能な領域Ｐと、立体液晶モニタ３０で立体視不能であるが、フルＨＤテレビで立体視可能な領域Ｑと、フルＨＤテレビでも立体視不能な領域Ｒとを設定する（ステップＳ５８）。

続いて、現在のレンズ情報（焦点距離、Ｆ値）を取得する（ステップＳ６０）。そのレンズ情報取得後、シャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）されたか否かを判別し（ステップＳ６２）、Ｓ１がオンにされると、ＣＰＵ４０は、被写体の明るさに基づいて露出設定を行う（ステップＳ６４）。

ステップＳ６６では、現在の撮影レンズ１２の焦点距離と、露出設定された絞りのＦ値とを取得し、焦点距離とＦ値の組み合わせが、図１４に示した領域Ｐ、Ｑ、Ｒのいずれの領域に属するかを判別する。

領域Ｐに属する場合には、“立体撮影が可能です”を通知する（ステップＳ６８）。尚、この場合には通知しなくてもよい。領域Ｑに属する場合には、“本体ＬＣＤでは立体視できませんが、立体撮影は可能です”を通知する（ステップＳ７０）。領域Ｒに属する場合には、立体撮影を行うことができない旨（“立体視できない撮影条件です”）を通知する。通知方法は、ＬＣＤ表示だけでなく、ＬＥＤ表示、音声通知等ユーザが認識できる手段であればよい。

尚、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した露出設定モードの第１モード、第２モードについての説明は省略されている。尚、第１モードの場合には、ステップＳ７２の通知が行われることはない。

［立体撮像装置の他の全体構成］
図１５は本発明による立体撮像装置の他の実施形態を示す斜視図であり、レンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラに関して示している。

図１５に示すように、立体撮像装置１００は、カメラ本体１０２と、そのカメラ本体１０２に着脱自在に取り付けられる交換レンズ１０４とで構成されている。

交換レンズ１０４は、その基端部に設けられたレンズ側マウントをカメラ本体１０２の正面に設けられたカメラ側マウントに装着することにより、カメラ本体１０２に取り付けられる。また、後述するように、カメラ本体１０２と交換レンズ１０４との間で通信ができる。

カメラ本体１０２の正面には、このカメラ側マウントの他、ＡＦ補助光ランプ１０６、シンクロターミナル１１０、グリップ１１２等が設けられており、上面には、シャッタボタン１１４、電源レバー１１６、上面表示パネル１２０、モードダイヤル１２２、アクセサリーシュー１２４、ストロボ１２６等が設けられている。

図１６は上記立体撮像装置１００の内部構成の実施形態を示すブロック図である。尚、図５に示した立体撮像装置１０と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この立体撮像装置１００のカメラ本体１０２のＣＰＵ４０は、レンズ情報取得手段としても機能し、交換レンズ１０４が装着されると、装着された交換レンズ１０４と通信を行い、交換レンズ１０４からレンズ情報を取得する。レンズ情報としては、交換レンズの焦点距離−開放Ｆ値の範囲を示す情報である。

一方、交換レンズ１０４は、上記レンズ情報を記憶保持するレンズ情報保持部１０５を備えており、ＣＰＵ４０からのレンズ情報の取得要求に応じてレンズ情報を出力する。

図１７は、図９に示した焦点距離−Ｆ値の組み合わせと視差との関係を示す情報と、代表的な３種類の交換レンズ(1),(2),(3)のレンズ情報とを重ねて表示したグラフである。

図１７において、交換レンズ(1)は、全ての焦点距離−開放Ｆ値の範囲が使用可能領域Ａに属しており、立体撮影が可能な立体撮影完全対応レンズである。

交換レンズ(2)は、一部の焦点距離−Ｆ値の範囲が使用可能領域Ａに属し、他の焦点距離−Ｆ値の範囲が使用不可領域Ｂに属しており、所定の焦点距離（図１７の例では、焦点距離４０mm）以上の場合に立体撮影が可能な立体撮影可能対応レンズである。

交換レンズ(3)は、全ての焦点距離−開放Ｆ値の範囲が使用不可領域Ｂに属しており、立体撮影が不可能な立体撮影不可能レンズである。

即ち、立体撮像装置１００のカメラ本体１０２に対し、専用の交換レンズの場合には、立体撮影完全対応レンズになるように設計可能であるが、汎用の交換レンズを使用する場合には、上記の立体撮影可能対応レンズ(2)、又は立体撮影不可能レンズ(3)となる場合が生じる。

そこで、立体撮像装置１００のカメラ本体１０２のＣＰＵ４０は、交換レンズ判別手段としても機能し、交換レンズが装着されると、その交換レンズのレンズ情報を取得し、上記３種類のうちのいずれの交換レンズに属するかを判別する。そして、ＣＰＵ４０は、交レンズ判別結果報知手段としても機能し、判別結果に応じた最小視差量の制御、又は警告表示等を行う。

［立体撮影動作の第３の実施形態］
図１８は上記立体撮像装置の立体撮影動作の第３の実施形態を示すフローチャートであり、撮影スタートから終了までの処理を示している。尚、図７に示した第１の実施形態と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１８において、カメラ本体側のＣＰＵ４０は、交換レンズが装着されたか否かを判別し（ステップＳ１００）、交換レンズが装着されたと判別すると、ステップＳ１０２において、交換レンズ１０４のレンズ情報保持部１０５からレンズ情報（焦点距離−Ｆ値範囲）を取得する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１６で設定された最小視差量となる視差関連情報（Ｆ値、焦点距離の取り得る組み合わせ情報）と、ステップＳ１０２で取得したレンズ情報とに基づいて、図１７を用いて説明した装着された交換レンズが、立体撮影完全対応レンズ(1)、立体撮影可能対応レンズ(2)、及び立体撮影不可能レンズ(3)のいずれの交換レンズに属するかを判別する。

立体撮影完全対応レンズ(1)と判別されると、ステップＳ１０６に遷移させ、立体液晶モニタ３０上に“このレンズは立体撮影に対応しています”という表示を行わせる。尚、この場合には上記表示を行わなくてもよい。

また、立体撮影可能対応レンズ(2)と判別されると、ステップＳ１０８に遷移させ、立体液晶モニタ３０上に“このレンズは焦点距離４０mm以下では立体撮影できません”という表示を行わせる。

また、立体撮影不可能レンズ(3)と判別されると、ステップＳ１１０に遷移させ、立体液晶モニタ３０上に“このレンズは立体撮影に対応していません”という表示を行わせる。

上記ステップＳ１０６、Ｓ１０８に遷移する場合には、立体撮影が可能であるため、立体記録が設定される（ステップＳ１１２、Ｓ１１４）。一方、ステップＳ１１０に遷移する場合には、立体撮影ができないため、自動的に立体記録から二次元記録に設定変更される（ステップＳ１１６）。すなわち、ＣＰＵ４０は、撮影モード切替手段としても機能する。尚、二次元記録が設定されると、本撮影された左右の視差画像は、画素加算（第１画素と第２画素とを加算）され、１枚の二次元画像として記録される。また、画素加算せずに、高解像度の二次元画像として記録してもよい。
なお、上記方法では、自動的に立体記録から二次元記録に設定変更されるが、これに限定されるわけでは無く、ユーザによる手動での操作部３８への入力に応じて、立体記録から二次元記録に設定変更されても良い。

また、立体記録する場合には、視差優先プログラム線図を設定するためのステップＳ２０に遷移させるが、二次元記録する場合には、ステップＳ２２に遷移させる。

それ以降の処理は、図７に示した第１の実施形態と同様の処理が行われる。

このように、レンズ交換式の場合、交換レンズの選択を誤ると、立体撮影を行うことができない場合があり、又は立体撮影状態に使用可能な焦点距離が制限される場合があるが、第３の実施形態によれば、カメラ本体に装着された交換レンズからレンズ情報を取得し、交換レンズがどのタイプの交換レンズかを判別し、その判別結果を報知する。したがって、立体撮影を行う際に、立体撮影に適した適切な交換レンズの選択を行うことができ、あるいは立体撮影可能な焦点距離の範囲で交換レンズを使用することができる。また、立体撮影できない交換レンズの場合には、自動的に二次元撮影に切り替えるため、高画質の二次元撮影を行うことができる。

［立体撮影動作の第４の実施形態］
上記第３の実施形態は、交換レンズからレンズ情報を取得することができる場合の実施形態であるが、交換レンズによっては、交換レンズから通信で自動的にレンズ情報を取得することができない場合がある。

第４の実施形態は、図１８に示した第３の実施形態のステップＳ１０２で、交換レンズからレンズ情報が取得できない場合の実施形態である。

図１９は、第４の実施形態の要部を示すフローチャートであり、図１８に示した第３の実施形態のステップＳ１０２で、交換レンズからレンズ情報が取得できない場合の処理を示している。

図１９において、ＣＰＵ４０は、交換レンズが装着された後、交換レンズからレンズ情報を取得できないと判別すると（ステップＳ１２０）、立体液晶モニタ３０に“レンズ情報を入力して下さい”という表示を行わせ（ステップＳ１２２）、かつ、交換レンズのメニュー表示を行わせる（ステップＳ１２４）。

交換レンズのメニュー表示では、予めカメラ本体のＲＯＭ４７に登録されている、交換レンズのメーカ名及びレンズ名や、過去にユーザ登録されたレンズ名が表示される。尚、ＲＯＭ４７には、そのレンズ名に関連付けてレンズ情報が登録されているものとする。

ユーザは、交換レンズのメニュー表示から、装着した交換レンズが、登録されている交換レンズか否かを判断し、登録済の交換レンズの場合には、その登録されている交換レンズをメニューから選択する（ステップＳ１２６、Ｓ１２８）。ステップＳ１２８において、適宜の交換レンズが選択されると、その交換レンズに対応して登録されているレンズ情報を、カメラ本体のＲＯＭ４７から取得する（ステップＳ１３０）。

一方、カメラ本体に装着した交換レンズが、登録されている交換レンズでない場合には、ユーザは操作部３８を使用してレンズ情報を直接入力する（ステップＳ１３２）。交換レンズの鏡筒には、レンズ情報（焦点距離−開放Ｆ値の範囲）が記入されているため、そのレンズ情報を読み取って入力する。例えば、レンズ情報が、ｆ＝28-108,Ｆ2.8-3.5の場合には、その数値を入力する。

また、ステップＳ１３２で入力したレンズ情報に対して、レンズ名を付けて登録する操作を行う（ステップＳ１３４）。その操作により、次回、同じ交換レンズを装着した場合には、登録済の交換レンズを選択することによりレンズ情報を入力することができる。

上記のユーザによりレンズ情報が入力されると、図１８に示した第３の実施形態のステップＳ１０４に遷移する。

第４の実施形態によれば、交換レンズからレンズ情報を取得することができない場合であっても対応することができる。

尚、レンズ情報を手動で入力する場合には、図１７に示した焦点距離−開放Ｆ値範囲を示す折れ線又は曲線を入力することができない。この場合には、入力したレンズ情報の２点に最も近い焦点距離−開放Ｆ値の範囲を選択し、又は２点を直線で結んで焦点距離−開放Ｆ値の範囲とする。

［立体撮影動作の第５の実施形態］
図２０は立体撮像装置の立体撮影動作の第５の実施形態を示すフローチャートであり、特に立体動画の録画スタートから録画終了までの処理に関して示している。尚、図１８に示した第３の実施形態と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

立体動画を撮影する場合、立体動画撮影中に交換レンズの焦点距離を変更するズーム操作又はＦ値を変更が行われる場合があるが、この場合、左右の視差画像の視差量が変化し、最小視差量未満になることが考えられる。そこで、第５の実施形態では、立体動画撮影中の立体撮影ができているか否かをユーザに知らせる。

図２０において、ユーザによる焦点距離、露出の設定が行われ（ステップＳ２００）、その設定後、Ｓ１がオンにされると（ステップＳ２０２）、ステップＳ２０で設定された視差優先プログラム線図を使用する場合に、ステップＳ２００でのユーザ設定が、最小視差量以上となる範囲内の使用か否かを判別する（ステップＳ２０４）。

最小視差量以上となる範囲内の使用の場合（「Yes」の場合）には、ステップＳ２０で設定した視差優先プログラム線図と予め算出した撮影Ｅｖ値とに基づいて絞り１４のＦ値、シャッタ速度、撮影感度を含む露出条件を算出し（ステップＳ２６）、この算出した露出条件を設定する（ステップＳ２８）。

一方、最小視差量以上となる範囲外の使用の場合（「No」の場合）には、立体撮影を行うことができない旨（例えば、“立体視できない撮影条件です”）の通知を、立体液晶モニタ３０上に表示した後（ステップＳ２０６）、ステップＳ２８に遷移させる。その通知により、ユーザは動画撮影開始前に、立体視できる撮影条件か否かを確認することができる。

その確認後、Ｓ２がオンされると（ステップＳ２０８）、立体動画の撮影を開始し（ステップＳ２１０）、立体動画の画像処理、及び記録処理が行われる（ステップＳ２１２、Ｓ２１４）。

ステップＳ２１２では、上記立体動画の撮影記録中に、交換レンズの焦点距離等のユーザ設定が、最小視差量以上となる範囲内の使用か否かを判別する（ステップＳ２１２）、最小視差量以上となる範囲外の使用の場合（「No」の場合）には、立体撮影を行うことができない旨（例えば、“立体視できない撮影条件です”）の通知を、立体液晶モニタ３０上に表示する（ステップＳ２１４）。その通知により、ユーザは立体動画撮影中に交換レンズの焦点距離等の撮影条件を変更した場合に、立体視できる撮影条件か否かを確認することができる。

その確認後、再びＳ２がオンされると（ステップＳ２１６）、立体動画の録画を停止させ、立体動画の撮影を終了する。

［その他］
図２１は撮像素子１６’の他の構成例を示す図である。

撮像素子１６’は、４個のフォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが二次元に並べられ、その４個のフォトダイオードを覆う１つのマイクロレンズＭＬ’が配設されたものを１個のユニット（４画素１マイクロレンズ）として、このユニットが二次元に配置されている。ユニット内の各フォトダイオードは、それぞれ独立して読み出すことができる。

図２１に示す撮像素子１６’の奇数ライン（１、３、５、…）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを備えた画素のうち、ＧＲＧＲ…の画素配列のラインが設けられ、一方、偶数ライン（２、４、６、…）の画素は、ＢＧＢＧ…の画素配列のラインが設けられる。

図２２は、撮像素子１６’で立体画像を撮影する仕組みについて説明する図である。

撮像素子１６’が水平方向で撮影された場合（通常の横撮り）には、各ユニットのフォトダイオードＡ及びＣを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される第１画素となり、フォトダイオードＡ及びＣの合成画像が左の視差画像となる。また、各ユニットのフォトダイオードＢ及びＤを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される第２画素となり、フォトダイオードＢ及びＤの合成画像が右の視差画像となる。

撮像素子１６’が垂直方向で撮影された場合（立体撮像装置１を９０度回転させて撮影するいわゆる縦撮り）には、各ユニットのフォトダイオードＡ及びＢを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される第１画素となり、フォトダイオードＡ及びＢの合成画像が左の視差画像となる。また、各ユニットのフォトダイオードＣ及びＤを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される第２画素となり、フォトダイオードＣ及びＤの合成画像が右の視差画像となる。

また、複数の視差画像を同時に取得することができる撮像素子は、この実施形態のものに限らず、種々ものを適用することができる。

また、カメラ背面の立体液晶モニタ３０の替わりに通常の二次元液晶モニタを使用することができる。

更に、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０、１００…立体撮像装置、１２…撮影レンズ、１４…絞り、１４：絞り、１６、１６’…撮像素子、１６Ａ、１６Ｂ…遮光部材、３０…立体液晶モニタ、３２…ＣＣＤ制御部、３４…絞り駆動部、３６…レンズ駆動部、３８…操作部、３８Ａ…視差量設定部、４０…ＣＰＵ、４７…ＲＯＭ、４９…視差関連情報保持部、１０５…レンズ情報保持部

Claims (18)

1. 単一の撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、該異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して複数の視差画像を出力する撮像素子と、
   前記撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、
   前記絞りのＦ値と前記単一の撮影光学系の焦点距離の組み合わせと視差との関係を示す視差関連情報を記憶する視差関連情報記憶手段と、
   前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて、手動で設定された前記絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別する判別手段と、
   を備えたことを特徴とする立体撮像装置。
2. さらに前記判別手段による判別結果を報知する報知手段を備える請求項１に記載の立体撮像装置。
3. 単一の撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、該異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して複数の視差画像を出力する撮像素子と、
   前記撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、
   前記絞りのＦ値と前記撮影光学系の焦点距離の組み合わせと視差との関係を示す視差関連情報を記憶する視差関連情報記憶手段と、
   前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて前記絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離のうちの少なくとも一方を制御する制御手段と、
   前記被写体像の明るさを測光する測光手段と、
   前記撮像素子から出力される前記複数の視差画像の視差量を変化させることが可能な複数の視差優先プログラム線図であって、一定のＦ値を有する複数の視差優先プログラム線図を記憶するプログラム線図記憶手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記プログラム線図記憶手段に記憶された複数の視差優先プログラム線図から１つの視差優先プログラム線図を選択し、
   前記制御手段により選択された前記１つの視差優先プログラム線図と前記測光手段により測光された前記被写体像の明るさに基づいて前記絞りのＦ値を含む露出条件を決定する露出条件決定手段と、
   前記決定された露出条件に基づいて露出制御を行う露出制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離と前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報とに基づいて前記絞りのＦ値を決定し、該決定したＦ値以下の範囲内で視差優先プログラム線図を選択する立体撮像装置。
4. 単一の撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、該異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して複数の視差画像を出力する撮像素子と、
   前記撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、
   前記絞りのＦ値と前記撮影光学系の焦点距離の組み合わせと視差との関係を示す視差関連情報を記憶する視差関連情報記憶手段と、
   第１モード又は第２モードを設定するモード設定手段と、
   前記モード設定手段により第１モードが設定されると、前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて前記絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離のうちの少なくとも一方を制御する制御手段と、
   前記モード設定手段により第２モードが設定されると、前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報に基づいて、手動で設定された前記絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離の組み合わせが、立体撮影に適するか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別結果を報知する報知手段と、
   を備えたことを特徴とする立体撮像装置。
5. 前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段、又は前記撮影光学系の焦点距離を手動操作に応じて設定する焦点距離設定手段を有し、
   前記制御手段は、前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離、又は前記焦点距離設定手段により設定された焦点距離を取得する請求項４に記載の立体撮像装置。
6. 前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段、又は前記撮影光学系の焦点距離を手動操作に応じて設定する焦点距離設定手段を有し、
   前記判別手段は、前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離、又は前記焦点距離設定手段により設定された焦点距離を取得する請求項１、２、及び４のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
7. 前記視差関連情報記憶手段に記憶される視差関連情報は、被写体が前記撮影光学系の所定の撮影距離範囲における近側と遠側にあるときの被写体像間の視差量が、所定の視差量の範囲内になる前記絞りのＦ値と前記撮影光学系の焦点距離との組み合わせを表した情報である請求項１から６のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
8. 前記視差関連情報記憶手段は、互いに異なる複数の視差量に対応した複数の視差関連情報を記憶し、
   前記視差関連情報記憶手段に記憶された複数の視差関連情報から１つの視差関連情報を選択する視差量設定手段と、
   を備えた請求項７に記載の立体撮像装置。
9. 前記視差量設定手段は、ユーザによる前記視差量の入力、前記複数の視差画像の視差の強度の入力、又は前記複数の視差画像に基づいて立体画像を表示する立体表示手段の解像度を示す情報の入力を受け付け、受け付けたユーザ入力に基づいて前記１つの視差関連情報を選択する請求項８に記載の立体撮像装置。
10. 前記被写体像の明るさを測光する測光手段と、
    前記撮像素子から出力される前記複数の視差画像の視差量を変化させることが可能な複数の視差優先プログラム線図であって、一定のＦ値を有する複数の視差優先プログラム線図を記憶するプログラム線図記憶手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記プログラム線図記憶手段に記憶された複数の視差優先プログラム線図から１つの視差優先プログラム線図を選択し、
    前記制御手段により選択された前記１つの視差優先プログラム線図と前記測光手段により測光された前記被写体像の明るさに基づいて前記絞りのＦ値を含む露出条件を決定する露出条件決定手段と、
    前記決定された露出条件に基づいて露出制御を行う露出制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離と前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報とに基づいて前記絞りのＦ値を決定し、該決定したＦ値以下の範囲内で視差優先プログラム線図を選択する請求項４又は５に記載の立体撮像装置。
11. 前記撮像素子から出力される複数の視差画像の視差の強度をユーザの入力により指示する視差強度指示手段を備え、
    前記制御手段は、前記決定した絞りのＦ値以下の範囲内で、前記複数の視差優先プログラム線図のうちの前記視差強度指示手段により指示された視差の強度に応じた視差優先プログラム線図を選択する請求項１０に記載の立体撮像装置。
12. 前記視差関連情報記憶手段は、第１の立体表示手段の解像度に対応する第１の視差量を有する第１の視差関連情報と、第２の立体表示手段の解像度に対応する第２の視差量を有する第２の視差関連情報とを記憶し、
    前記判別手段は、前記絞りのＦ値及び前記撮影光学系の焦点距離と前記視差関連情報記憶手段に記憶された第１及び第２の視差関連情報とに基づいて、前記絞りのＦ値及び撮影光学系の焦点距離の組み合わせが前記第１の視差量未満になるか否か、及び前記第２の視差量未満になるか否かをそれぞれ判別し、
    前記報知手段は、前記判別手段による判別結果をそれぞれ報知する請求項２、４、又は６に記載の立体撮像装置。
13. 前記撮影光学系及び絞りは、装置本体に着脱自在な交換レンズに含まれる請求項１から１２のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
14. 前記交換レンズから焦点距離及び開放Ｆ値を含むレンズ情報を取得するレンズ情報取得手段と、
    前記取得したレンズ情報と前記視差関連情報記憶手段に記憶された視差関連情報とに基づいて、前記交換レンズが全ての焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影完全対応レンズか、一部の焦点距離の範囲で立体撮影が可能な立体撮影可能対応レンズか、又は全ての焦点距離の範囲で立体撮影が不能な立体撮影不可能レンズかを判別する交換レンズ判別手段と、
    前記交換レンズ判別手段による判別結果を報知するレンズ判別結果報知手段と、
    を備えた請求項１３に記載の立体撮像装置。
15. 前記レンズ情報取得手段により前記装置本体に装着された交換レンズから前記レンズ情報を取得できない場合に、該交換レンズのレンズ情報の手動による入力を受け付けるレンズ情報入力手段を備えた請求項１４に記載の立体撮像装置。
16. 前記視差画像を取得する立体撮影モードと、前記視差画像を取得しない二次元撮影モードとを切り替える撮影モード切替手段を備えた請求項１４又は１５に記載の立体撮像装置。
17. 前記撮影モード切替手段は、前記交換レンズ判別手段により前記装置本体に装着された交換レンズが前記立体撮影不可能レンズと判別される場合、前記立体撮影モードから前記二次元撮影モードに切り替える請求項１６に記載の立体撮像装置。
18. 前記撮像素子は、該撮像素子の露光領域の全面に配列された光電変換用の第１群の画素及び第２群の画素であって、前記撮影光学系の第１の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第１群の画素と、前記撮影光学系の第２の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第２群の画素とを有し、前記第１群の画素及び第２群の画素から前記複数の視差画像の読み出しが可能な撮像素子である請求項１から１７のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
    

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