(57)【要約】【課題】単眼式で４視点からの被写体画像を撮像することができる低コストで小型の立体画像撮像装置を提供する。【解決手段】単眼の撮影レンズ１２と、撮影レンズ１２を通して入射してくる被写体からの入射光の光路上に置かれ光軸に対し任意の垂直線を境界線として入射光を分割する光分割手段２４と、分割した入射光の各々の分割入射光を夫々受光する第１，第２の固体撮像素子３０，３３と、各固体撮像素子３０，３３の出力信号を画像処理し立体画像を構成する前記被写体の立体画像データを生成する画像処理手段４２とを備え、固体撮像素子３０，３３は、二次元アレイ状に複数の画素が配列形成され、該画素のうち隣接する２画素ずつを夫々ペア画素とし、各ペア画素の一方の画素と他方の画素とが前記垂直線に直交する境界線を境に視差を持つ構成とした。【選択図】図２
2014103427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単眼の撮影レンズと、
該撮影レンズを通して入射してくる被写体からの入射光の光路上に置かれ光軸に対し任意の垂直線を境界線として前記入射光を分割する光分割手段と、
前記分割した前記入射光の各々の分割入射光を夫々受光する第１，第２の固体撮像素子と、
該第１，第２の各固体撮像素子の出力信号を画像処理し立体画像を構成する前記被写体の立体画像データを生成する画像処理手段とを備え、
前記第１，第２の固体撮像素子は、二次元アレイ状に複数の画素が配列形成され、該画素のうち隣接する２画素ずつを夫々ペア画素とし、各ペア画素の一方の画素と他方の画素とが前記垂直線に直交する境界線を境に視差を持つ構成になっている立体画像撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体画像撮像装置であって、
十字形となる２本の前記境界線上の入射光の前記第１，第２の固体撮像素子への入射を阻止する視差分離手段を備える立体画像撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の立体画像撮像装置であって、
前記境界線上の前記阻止する幅を制御する制御手段を備える立体画像撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の立体画像撮像装置であって、
前記制御手段は、撮影条件に応じて前記阻止する幅を調整する立体画像撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の立体画像撮像装置であって、
前記制御手段は、Ｆ値が小さいほど又は撮影シーンが明るいほど又は撮影レンズの焦点距離が短いほど前記幅を広くし、Ｆ値が大きいほど又は撮影シーンが暗いほど又は撮影レンズの焦点距離が長いほど前記幅を狭くする立体画像撮像装置。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置であって、前記視差分離手段は前記光分割手段の前段に置かれた液晶シャッタで構成され、該液晶シャッタの中央に前記十字形に形成された光非透過領域で前記境界線上の前記入射光をカットする立体画像撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置であって、
前記光分割手段は９０度に開いた２枚のミラーの先端縁を突き合わして構成される立体画像撮像装置。
【請求項８】
請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置であって、
前記光分割手段と前記視差分離手段とは一体成形され、前記光分割手段は９０度に開いた２枚のミラーの先端縁を突き合わして構成され、該２枚のミラーの先端縁及び該先端縁に直交する各ミラーの中央線とが所要幅に渡って反射率可変制御されることで前記視差分離手段が構成される立体画像撮像装置。
【請求項９】
請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体画像撮像装置であって、
前記光分割手段と前記視差分離手段とは一体成形され、９０度に開いた２枚のミラーを２段に並べて前記光分割手段が構成され、計４枚の前記ミラーの間に形成した隙間で前記視差分離手段が構成される立体画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体画像撮像装置に係り、特に、単眼方式で左右の視差分離と上下の視差分離を行うことができる立体画像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体画像（３Ｄ画像）を表示できるテレビジョン受像機が普及し、被写体の立体画像を撮影できる立体画像撮影用のデジタルカメラ（立体画像撮像装置）も普及の兆しを見せている。
【０００３】
従来の立体画像撮像装置は、例えば下記の特許文献１に記載されている様に、カメラ筐体の前面に水平方向に並ぶ２個の撮影レンズ系を搭載し、２眼方式となっている。向かって左側の撮影レンズ系は人間の右眼に相当し、右側の撮影レンズ系は人間の左眼に相当する。左右の撮影レンズ系は、人間の左右の眼の距離である６．５ｃｍ程度離して設けられる。
【０００４】
この様な２眼方式の立体画像撮像装置は、左眼用の被写体画像と右眼用の被写体画像とを、６．５ｃｍ離間した別々の撮影レンズ系を通して撮像するため、左右の視差分離の程度が高い被写体画像を撮影することができる。
【０００５】
しかし、２眼方式の立体画像撮像装置は、高価な撮影レンズ系を２系統備えるため、製品コストが嵩んでしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、下記の特許文献２に記載されている様に、単眼方式の立体画像撮像装置が提案されている。この立体画像撮像装置は、１系統の撮影レンズ系を搭載し、この撮影レンズ系を通して集光した被写体からの入射光をリレーレンズを通すことで平行光に変換している。
【０００７】
そして、図１４に示す様に、リレーレンズを通して得られた平行光１を、２枚のミラー２，３を直角に突き合わせた光分割用ミラー４で左右に分離し、ミラー２で反射した入射光をミラー５で反射しイメージセンサ６に結像させる。ミラー３で反射した入射光はミラー７で反射しイメージセンサ８に結像させる。
【０００８】
平行光１を出射する上記のリレーレンズの光入射側には撮影レンズ系が設けられているため、撮影レンズ系で被写界からの入射光が左右反転し、イメージセンサ６には左眼を通して見た画像が結像し、イメージセンサ８には右眼を通して見た画像が結像する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８―１８７３８５号公報
【特許文献２】特開２０１０―８１５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の単眼方式の立体画像撮像装置（カメラ）は、カメラを横置きで被写体を撮像したときは立体画像を撮像することができるが、縦長の被写体を撮像するためにカメラを縦置きにして被写体を撮像すると、立体画像を撮像できない。
【００１１】
本発明の目的は、単眼方式で、しかも、カメラを横置きにして被写体を撮像してもカメラを縦置きで被写体を撮像しても被写体の立体画像を撮像することができる立体画像撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の立体画像撮像装置は、単眼の撮影レンズと、該撮影レンズを通して入射してくる被写体からの入射光の光路上に置かれ光軸に対し任意の垂直線を境界線として前記入射光を分割する光分割手段と、前記分割した前記入射光の各々の分割入射光を夫々受光する第１，第２の固体撮像素子と、該第１，第２の各固体撮像素子の出力信号を画像処理し立体画像を構成する前記被写体の立体画像データを生成する画像処理手段とを備え、前記第１，第２の固体撮像素子は、二次元アレイ状に複数の画素が配列形成され、該画素のうち隣接する２画素ずつを夫々ペア画素とし、各ペア画素の一方の画素と他方の画素とが前記垂直線に直交する境界線を境に視差を持つ構成になっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の立体画像撮像装置は、単眼の撮影レンズを通して入射してきた被写体からの入射光を例えば左右に２分割して、各々の分割入射光を夫々の固体撮像素子で受光すると共に、固体撮像素子の画素構成を、例えば上下に視差を分離して受光する位相差画素としたため、カメラを横置きにしても縦置きにしても立体画像を構成する画像データを取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る立体画像撮像装置の外観斜視図である。
【図２】図１に示す立体画像撮像装置の機能ブロック構成図である。
【図３】図１に示す固体撮像素子の表面模式図である。
【図４】図２に示す固体撮像素子の入射角感度特性を示す図である。
【図５】図３に示す固体撮像素子における上下方向の視差分離説明図である。
【図６】図２の立体画像撮像装置における視差分離の説明図である。
【図７】視差分離手段の効果説明図である。
【図８】視差分離手段の光非透過領域の説明図である。
【図９】視差分離手段の別実施形態の説明図である。
【図１０】視差分離手段の更に別実施形態の説明図である。
【図１１】図３に代わる固体撮像素子の説明図である。
【図１２】図６に代わる視差分離の別実施形態の説明図である。
【図１３】図３に代わる固体撮像素子の表面模式図である。
【図１４】従来の単眼方式立体画像撮像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体画像撮像が可能なデジタルカメラの外観斜視図である。このデジタルカメラ１０は、矩形筐体１１の前面に単眼の撮影レンズ１２が設けられる。この撮影レンズ１２は、筐体１１内に沈胴可能に設けられたレンズ鏡筒１３内に配置され、筐体１１の右肩には、シャッタレリーズボタン１４が設けられている。
【００１７】
図２は、図１に示すデジタルカメラ１０の機能ブロック構成図である。撮影レンズ１２を収納したレンズ鏡筒１３を備えるが、その他に、焦点位置合わせ用レンズ，望遠レンズ等がレンズ鏡筒１３内に収納される。
【００１８】
レンズ鏡筒１３の背部にはリレーレンズ２１が設けられており、撮影レンズ１２等で集光された入射光は、このリレーレンズ２１を通ることで、平行光２２に変換される。
【００１９】
平行光２２の光路には、視差分離手段２３と、光分割用ミラー２４とが設けられる。詳細は後述する視差分離手段２３は、本実施形態では液晶シャッタで構成される。光分割用ミラー２４は、２枚のミラー２５，２６の前縁を突き合わせて構成される。視差分離手段２３の前段又は後段にＦ値を制御する絞りを隣接するのが良い。視差分離手段２３は、視差分離を良好に行うために設けるものであり、必ずしも必要ではない。
【００２０】
ミラー２５は、平行光２２に対して右斜め４５度に傾斜して設けられ、ミラー２６は平行光２２に対して左斜め４５度に傾斜して設けられる。そして、ミラー２５とミラー２６とは夫々の先端縁が突き合わされる様に接合され、先端接合縁２７は、図１の筐体１１の底面に対し垂直となる様に設けられる。この結果、光軸方向からみたときの平行光２２は、先端接合縁２７を境界線として２分割され、その左半分はミラー２６で水平方向左側に反射され、その右半分はミラー２５で水平方向右側に反射される。
【００２１】
ミラー２５の反射面には若干離間して平行なミラー２８が設けられており、ミラー２８で反射した入射光は、集光レンズ２９を通り固体撮像素子３０の受光面に結像する。
【００２２】
同様に、ミラー２６の反射面には若干離間して平行なミラー３１が設けられており、ミラー３１で反射した入射光は、集光レンズ３２を通り固体撮像素子３３の受光面に結像する。なお、ミラー２８，３１を省略し、ミラー２５，２６の反射光をこの反射光の方向に設けた集光レンズ２９，３２と固体撮像素子３０，３３で受光する構成としても良い。
【００２３】
このデジタルカメラ１０の電気制御系は、デジタルカメラ１０の全体を統括制御する中央制御装置（ＣＰＵ）４０と、ユーザからの操作指示を取り込む操作部（シャッタレリーズボタン１４を含む）４１と、画像処理部４２と、画像処理部４２で処理された画像データを表示データにエンコードするエンコーダ４４と、前記表示データを表示部４５に表示するドライバ４６と、メインメモリ４７と、メモリカード４８の書込／読出制御を行うメディア制御部４９と、これらを相互に接続するバス５０とを備える。
【００２４】
各固体撮像素子３０，３３には、夫々、アナログ信号処理部（ＡＦＥ）３４，３５と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３６，３７が接続され、Ａ／Ｄ変換器３６，３７でデジタル信号に変換された各固体撮像素子３０，３３による撮像画像信号がバス５０に入力される。なお、ＡＦＥ３４，３５やＡ／Ｄ変換器３６，３７は夫々１個に集約し、切り替えて使用する構成としても良い。
【００２５】
ＣＰＵ４０にはデバイス制御部５１が接続され、ＣＰＵ４０からの指示に基づいて、焦点位置合わせレンズ，望遠レンズを含む撮影レンズ１２を制御すると共に、視差分離手段２３と、固体撮像素子３０，３３と、ＡＦＥ３４，３５と、Ａ／Ｄ変換器３６，３７を制御する。
【００２６】
図３は、図２に示す固体撮像素子３０，３３の表面模式図である。この固体撮像素子３０，３３は、信号読出形式がＣＣＤ型であってもＣＭＯＳ型その他の形式でも良い。図３に示す固体撮像素子３０（３３）は、各画素（光電変換素子：フォトダイオード）が正方格子状に配列形成されている。
【００２７】
奇数行の各画素５２には、３原色のカラーフィルタＲＧＢがベイヤ配列されており、偶数行の各画素５２にも、３原色のカラーフィルタｒｇｂがベイヤ配列されている。各画素内に記載したＲＧＢｒｇｂは夫々赤色（Ｒ，ｒ），緑色（Ｇ，ｇ），青色（Ｂ，ｂ）のカラーフィルタの色を示しており、Ｒ＝ｒ，Ｇ＝ｇ，Ｂ＝ｂである。垂直方向に並ぶ同色の２画素が視差分離を行うペア画素を構成している。
【００２８】
各画素５２の上面は遮光膜で覆われており、各画素５２上の遮光膜には開口が設けられている。奇数行の各画素５２の遮光膜には、図の上方向に偏心した開口５２ｘが設けられており、偶数行の各画素５２の遮光膜には、下方向に偏心した開口５２ｙが設けられている。
【００２９】
図４のＦＩＧ４Ｂは、図３に示す固体撮像素子３０（３３）の筐体１１の底面に対して垂直な方向における入射角感度特性を示す図である。固体撮像素子３３の奇数行の画素の受光感度ＴＤは左側にズレ、偶数行の画素の受光感度ＴＵは右側にズレる。
【００３０】
この左右のズレが、筐体１１の底面に垂直な方向の視差となり、固体撮像素子３３の奇数行の画素から得られる撮像画像を右眼用画像とし固体撮像素子３３の偶数行の画素から得られる撮像画像を左眼用画像とすることで、被写体の立体画像を再生することが可能となる。
【００３１】
図４のＦＩＧ４Ａは、図２に示される固体撮像素子３０の筐体１１に平行な方向における入射角感度特性と固体撮像素子３３の筐体１１に平行な方向における入射角感度特性とを併せて示した図である。
【００３２】
リレーレンズ２１で平行光２２となった入射光のうち、ミラー２５で反射した入射光に対する固体撮像素子３０の当該光の入射角に対する感度分布ＴＬは、ＦＩＧ４Ａに示す様に、右側にずれた分布となっている。反対に、ミラー２６で反射した入射光に対する固体撮像素子３３の当該光の入射角に対する感度分布ＴＲは、左側にずれた分布となる。
【００３３】
この左右のズレが、筐体１１の底面に平行な方向の視差となり、固体撮像素子３０から得られる撮像画像を右眼用画像とし固体撮像素子３３から得られる撮像画像を左眼用画像とすることで、被写体の立体画像を再生することが可能となる。
【００３４】
図５は、図３に示す固体撮像素子３０（３３）の視差の説明図である。上方向に偏心した遮光膜開口５２ｘを通して被写体を撮像した奇数行画素の撮像画像と、下方向に偏心した遮光膜開口５２ｙを通して同一の被写体を撮像した偶数行画素の撮像画像とは、遮光膜開口５２ｘ，５２ｙが偏心している関係で、上下方向に視差のずれた画像となる。この視差のズレを利用して、本実施形態では、上下方向に視差分離した立体画像を撮像する。即ち、カメラを縦置きにしたとき、図５の上下方向の視差のズレは地面に立つ人の左右方向の視差のズレとなり、立体画像を撮像することが可能となる。
【００３５】
図６は、光分割用ミラー２４による左右の視差分離と、遮光膜開口５２ｘ，５２ｙの偏心による上下の視差分離を行ったときの４視点の説明図である。被写体５３を単眼レンズを通して見たとき、被写体５３の中心を見ることになる。しかし、本実施形態の立体画像撮像装置１０では、光分割用ミラー２４で被写体からの入射光を光軸方向から見たときに左右に分割するため、その視点は、図６（ａ）に示す様に、左右Ｌ，Ｒに分割されることになる。
【００３６】
左右に分割された入射光は、図３で説明した固体撮像素子３０（３３）に入射するため、左側Ｌの視点から被写体５３を見た入射光は、今度は上下に偏心した遮光膜開口５２ｘ，５２ｙを通して見ることになり、図６（ｂ）に示す様に、上下の視点Ａ，Ｂに分離し、右側Ｒの視点から見た被写体５３を見た入射光は、上下の視点Ｃ，Ｄに分離することになる。
【００３７】
つまり、図２に示す立体画像撮像装置１０では、撮影レンズ１２によって左右上下が反転した被写体からの入射光を固体撮像素子３０，３３で撮像すると、固体撮像素子３０の偶数行画素によって視点Ａ（被写体を左斜め上から見る視点）から被写体５３を見た画像が撮像され、固体撮像素子３０の奇数行画素によって視点Ｂ（被写体を左斜め下から見る視点）から被写体５３を見た画像が撮像され、固体撮像素子３３の偶数行画素によって視点Ｃ（被写体を右斜め上から見る視点）から被写体５３を見た画像が撮像され、固体撮像素子３３の奇数行画素によって視点Ｄ（被写体を右斜め下から見る視点）から被写体５３を見た画像が撮像されることになる。
【００３８】
固体撮像素子３０，３３の撮像画像データはメインメモリ４７に取り込まれ、画像処理部４２でオフセット補正，ガンマ補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等の周知の画像処理が施されると共にＪＰＥＧ形式でデータ圧縮され、メモリカード４８に保存される。この保存時に、左右上下の４枚の画像データは関連づけて保存される。例えば、カメラ映像機器工業会（ＣＩＰＡ）の規格であるＭＰＯ形式で保存される。
【００３９】
カメラを横置きで被写体５３を撮影したときの４枚の画像データから立体画像を再生する場合には、図６（ｂ）の視点Ａ，Ｂの画像データを加算した画像を左眼用画像とし、視点Ｃ，Ｄの画像データを加算した画像を右眼用画像とすれば良い。また、カメラを縦置きで被写体を撮影したときは、図６（ｂ）の視点ＡＢＣＤの位置は反時計回りに９０度回転する結果となり、視点Ｃ，Ａの加算データと視点Ｂ，Ｄの加算データとで被写体５３の立像の立体画像を生成することが可能となる。
【００４０】
あるいは、図６（ｂ）の視点ＡＢＣＤの状態で、視点Ｃ，Ａの加算データと視点Ｂ，Ｄの加算データとで被写体５３の立体画像を生成する。この場合には、テレビ受像機やパソコンモニタで表示した立体画像を、ユーザが横になって見たとき（左右眼が上下に配置された状態）、立体視が可能となる。
【００４１】
図４を用い、上下左右の視差を分離する原理について説明した。しかし、上下左右のズレ即ち視差が充分にとれないと、左眼用画像，右眼用画像を再生しても、立体画像として視認するのは困難になってしまう。図４で言えば、感度分布ＴＬと感度分布ＴＲとが重なった斜線領域（重複領域）の各感度分布ＴＬ，ＴＲに占める割合が多くなるほど、立体視が困難となってしまう。特に、単眼方式の場合、立体視可能な画像を撮像するには、重複領域の各感度分布に占める割合を減らすのが好ましい。
【００４２】
そこで、本実施形態では、視差分離手段２３を設けている。この視差分離手段２３により、図４で言えば、入射角０度及びその近辺の入射光をカット（遮光）して光分割用ミラー２４に入射しない様にする。これにより、図７のＦＩＧ７Ｂに示す様に、上下方向において入射角０度近辺がカットされて斜線領域（重複領域）の各感度分布ＴＵ，ＴＤに占める割合が減り、上下方向の視差分離が良好となる。また、ＦＩＧ７Ａに示すように、左右方向において入射角０度近辺がカットされて感度がゼロになり、左右方向の視差の分離が良好となる。
【００４３】
図８は、視差分離手段２３の説明図である。横断面Ｖ字形状の光分割用ミラー２４の前段に置かれた視差分離手段２３は、例えば光入射面が光軸に垂直に立設された液晶シャッタで構成され、光分割用ミラー２４の左右の視差の境界線となる稜線を所要幅ｘで覆うと共に、固体撮像素子３０，３３の上下の視差の分離境界を所要幅ｘで覆う様に、クロス形状（十字形状）の光非透過領域６１を電気的に形成している。
【００４４】
この光非透過領域６１によって、正方形状の液晶シャッタの透明領域は４領域２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３ｃに完全に等分に分割され、夫々の領域２３ａ〜２３ｄが視点ＡＢＤＣに対応する。
【００４５】
光非透過領域６１の幅ｘは、固定値でも良いが、好適には、撮影条件によって幅ｘを可変制御するのが良い。例えば、幅ｘをあまり広くとると、図７から分かる通り、受光感度が低下するため、撮影シーンの明るさとの兼ね合いを考えて幅ｘを決める。即ち、撮影シーンが暗いときは光非透過領域６１の幅を広くとると暗い画像しか写らなくなるため、幅ｘは狭くし、明るい撮影シーンのときは幅ｘを広くとる。
【００４６】
また、撮影レンズ１２が広角レンズの様に焦点距離が短い場合には、視差分離が難しいため、光非透過領域６１の幅ｘを広くとって視差を分離し易くし、望遠レンズの様に焦点距離が長い場合には、逆に幅ｘを狭くする。
【００４７】
更に、Ｆ値との関係で光非透過領域６１の幅ｘを可変制御しても良い。Ｆ値が小さい場合（絞りが開いている場合）は、撮影シーンが暗い場合が多く、Ｆ値が大きい場合（絞りが狭くなっている場合）は撮影シーンが明るい場合が多いため、それに合わせて光非透過領域６１の幅ｘを制御する。即ち、Ｆ値が大きい場合には明るい撮影シーンのため幅ｘを広くとっても感度は低下しないため幅ｘを広くとって視差分離の程度を大きくする。
【００４８】
図２に示す実施形態では、光分割用ミラー２４の直前に視差分離手段２３を配置して光分割用ミラー２４の光分割の境界線部分を遮光したが、視差分離手段２３を配置する場所は、光分割用ミラー２４の直前に限るものではない。例えば、入射光を集光する撮影レンズ１２の焦点位置付近にも絞りが配置されるが、この絞り配置個所に視差分離手段を併設しても良い。この位置に視差分離手段を併設することでも、小面積の液晶シャッタで入射光を左右上下に均等に４分割することが可能となる。
【００４９】
図９は、別実施形態に係る視差分離手段６３（光分割用ミラー２４を兼用する）の斜視図である。光分割用ミラー２４の各反射ミラー２５，２６の替わりに、部分的に反射率を電気制御で変更できるエレクトロクロミックミラー６５，６６を用い、ミラー６５，６６の先端接合縁６７の稜線部分の反射率を所要幅で変更する。好適には、反射率０％とする。この反射率０％とした部分が本実施形態の視差分離手段となる。同様に、ミラー６５，６６の先端接合縁６７に直交する中央線部分６８を所要幅で反射率を変更する。
【００５０】
この幅を可変制御できる様にしておくのが好ましい。これにより、図８の実施形態と同様に、入射光のうち、視差分離を図る境界線に沿う領域が所要幅で遮光されたと同じ効果を得ることができ、上下の感度分布ＴＤ，ＴＵの重なり領域の大部分，左右の感度分布ＴＲ，ＴＬの境界部分の大部分をカットすることが可能となる。
【００５１】
図１０は、更に別実施形態に係る視差分離手段７１の斜視図である。本実施形態では、図９に示したミラー６５，６６を、反射率変更部分を削除した４枚のミラー６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄで構成し、各反射ミラー６９ａ〜６９ｄ間を、反射ミラー移動機構によって広げることを可能としている。各反射面６９ａ〜６９ｄ間を広げることで形成される隙間６９の幅を可変制御する。
【００５２】
この様にすることで、光軸方向から見たときの入射光を左，右，上，下に分割する境界線上の入射光を、固体撮像素子３０，３３に入射させないことができ、視差の左右分離と上下分離を良好に行うことが可能となる。また、隙間６９を透過した入射光を受光する第３の固体撮像素子６８を設けることで、固体撮像素子６８は、被写体の二次元画像（平面画像）を撮像することが可能となる。
【００５３】
以上述べた様に、上述した実施形態によれば、少なくとも４視点から見た被写体画像の撮像データを得ることが可能となり、カメラを横置きで被写体を撮影しても、縦置きで撮影しても被写体の立体画像を再生することが可能となる。また、単眼方式でかつ２個の固体撮像素子を用いるだけで４視点の被写体画像を撮影できる構成のため、カメラの小型化，低コスト化を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、図２に示す実施形態では、ミラー２４で入射光を左右に視差分離し、固体撮像素子３０，３３で視差を上下に分離したが、逆でも良い。即ち、ミラー２４の配置を９０度回転させてミラー２４で入射光を上下に視差分離し、図３の固体撮像素子３０，３３を９０度回転させて配置して視差を左右に分離し、全体で視点を４つに分割しても良い。
【００５５】
また、図３の実施形態では、遮光膜開口の位置を偏心させることで視差分離を行ったが、図１１に示す様に、２つの視差分離を行うペア画素８１ａ，８１ｂに１つのマイクロレンズ８３を搭載し、視差分離（瞳分割）を行う構成でも良い。更に、４視点ＡＢＣＤの位置は、図１２に示す様な被写体に対し上下左右の位置とすることも可能である。この場合、図２のミラー２４の先端接合縁２７を斜め４５度に傾けることで可能となる。更にまた、固体撮像素子３０，３３の画素配列は正方配列に限るものではなく、図１３に示す様に、奇数行の画素行に対して偶数行の画素行が１／２画素ピッチずつずれた所謂ハニカム画素配列でも良い。図１３の場合、各画素を○形で示しており、符号８４ｘ，８４ｙが遮光膜開口となっており、斜めに隣接する画素がペア画素（視差分離画素：位相差画素）となっている。
【００５６】
以上述べた様に、本実施形態による立体画像撮像装置は、単眼の撮影レンズと、該撮影レンズを通して入射してくる被写体からの入射光の光路上に置かれ光軸に対し任意の垂直線を境界線として前記入射光を分割する光分割手段と、前記分割した前記入射光の各々の分割入射光を夫々受光する第１，第２の固体撮像素子と、該第１，第２の各固体撮像素子の出力信号を画像処理し立体画像を構成する前記被写体の立体画像データを生成する画像処理手段とを備え、前記第１，第２の固体撮像素子は、二次元アレイ状に複数の画素が配列形成され、該画素のうち隣接する２画素ずつを夫々ペア画素とし、各ペア画素の一方の画素と他方の画素とが前記垂直線に直交する境界線を境に視差を持つ構成になっていることを特徴とする。
【００５７】
また、実施形態の立体画像撮像装置は、十字形となる２本の前記境界線上の入射光の前記第１，第２の固体撮像素子への入射を阻止する視差分離手段を備えることを特徴とする。
【００５８】
また、実施形態の立体画像撮像装置は、前記境界線上の前記阻止する幅を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００５９】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記制御手段は、撮影条件に応じて前記阻止する幅を調整することを特徴とする。
【００６０】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記制御手段は、Ｆ値が小さいほど又は撮影シーンが明るいほど又は撮影レンズの焦点距離が短いほど又は主要被写体までの距離が近いほど前記幅を広くし、Ｆ値が大きいほど又は撮影シーンが暗いほど又は撮影レンズの焦点距離が長いほど又は主要被写体までの距離が遠いほど前記幅を狭くすることを特徴とする。
【００６１】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記視差分離手段は前記光分割手段の前段に置かれた液晶シャッタで構成され、該液晶シャッタの中央に前記十字形に形成された光非透過領域で前記境界線上の前記入射光をカットすることを特徴とする。
【００６２】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記光分割手段は９０度に開いた２枚のミラーの先端縁を突き合わして構成されることを特徴とする。
【００６３】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記光分割手段と前記視差分離手段とは一体成形され、前記光分割手段は９０度に開いた２枚のミラーの先端縁を突き合わして構成され、該２枚のミラーの先端縁及び該先端縁に直交する各ミラーの中央線とが所要幅に渡って反射率可変制御されることで前記視差分離手段が構成されることを特徴とする。
【００６４】
また、実施形態の立体画像撮像装置の前記光分割手段と前記視差分離手段とは一体成形され、９０度に開いた２枚のミラーを２段に並べて前記光分割手段が構成され、計４枚の前記ミラーの間に形成した隙間で前記視差分離手段が構成されることを特徴とする。
【００６５】
以上述べた実施形態によれば、カメラを横置きにして被写体を撮像してもカメラを縦置きで被写体を撮像しても被写体の立体画像を撮像することが可能となる。また、固体撮像素子の画素を位相差画素として入射光を２分割する構成としたため、カメラの小型軽量化を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の立体画像撮像装置は、単眼式で４視点からの被写体画像を撮像することができ、カメラを縦置き，横置きのいずれにしても立体画像を撮像することが可能となり、低コストで小型の立体画像撮像装置に適用すると有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  デジタルカメラ（立体画像撮像装置）
１１  筐体
１２  撮影レンズ
２１  リレーレンズ
２２  平行光
２３，６３  視差分離手段
２４  光分割用ミラー
２７  先端接合縁
３０，３３  固体撮像素子
５２ｘ，５２ｙ  ペア画素の遮光膜開口
４０  ＣＰＵ
４２  画像処理部
５１  デバイス制御部
６１  光非透過領域
７２  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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