(57)【要約】  【課題】焦点距離によらず適切な視差とし、立体視しやすい立体視画像を撮影することができる。  【解決手段】シャッタボタンが半押しされると、ＣＰＵ４０は焦点距離を取得し、取得した焦点距離に基づいて遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動量を決定し、決定された移動分だけ遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動させる。焦点距離が所定の値より小さい場合（点ａ参照）には、遮光部材１６Ａ、１６ＢがフォトダイオードＰＤを覆う量を増やすように、すなわち遮光量を増やすように、遮光部材１６Ａを移動させる。焦点距離が所定の値より大きい場合（点ｃ参照）には、遮光部材１６ＡがフォトダイオードＰＤを覆う量を減らすように、すなわち遮光量を増やすように、遮光部材１６Ａを移動させる。所定の焦点距離の場合（点ｂ参照）には、遮光部材１６Ａ、１６Ｂは移動されない。【選択図】  図６
2011199755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、
前記撮影光学系を通過した光束を複数の光束に分割する瞳分割手段と、
前記分割された複数の光束をそれぞれ受光して複数の画像を取得する撮像手段と、
前記撮影光学系の焦点距離を変更させるレンズ駆動手段と、
前記光束の一部を遮光する遮光手段と、
前記焦点距離を取得する焦点距離取得手段と、
前記取得された焦点距離が所定の焦点距離より大きい場合には遮光量を少なくし、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より小さい場合には遮光量を多くするように前記遮光手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より大きい場合又は小さい場合には、前記所定の焦点距離のときに前記撮像手段により取得される際の複数の画像の視差と略同一の視差となるように前記遮光手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、複数の画素から構成された撮像素子を有し、
前記瞳分割手段及び遮光手段は、前記複数の画素毎に設けられ、前記画素へ入射される光の一部を遮光する遮光部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記遮光部材を任意の位置へ移動させる遮光部材駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記遮光部材駆動手段を介して前記遮光部材を適切な位置へ移動させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記遮光部材は、前記画素によって異なる遮光量となるように前記光束の一部を遮光し、
前記制御手段は、前記取得された焦点距離に応じて所望の画素を選択し、
前記撮像手段は、前記選択された所望の画素に基づいて前記複数の画像を取得することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記遮光手段は、前記光束のうちの光軸を含む一部を機械的に遮蔽する大きさが変更自在な遮光板を有し、
前記制御手段は、前記取得された焦点距離に基づいて前記遮光板の大きさを変更させることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項７】
レンズ鏡胴に回動自在に配設されたカム筒であって、カム溝が形成されたカム筒と、
前記遮光板の大きさを変更させる遮光板移動手段と、
前記カム溝と前記遮光板移動手段とを連結する連結手段と、を備え、
前記ズームレンズ駆動手段は、前記カム筒を回動させることにより前記ズームレンズを光軸方向に進退動作させ、
前記制御手段は、前記ズームレンズ駆動手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記瞳分割手段はミラーであることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
【請求項９】
光軸を中心に２つの領域に左右対称に分割すると共に、前記光束の周囲を遮光する偏光板であって、前記光束の周囲の遮光量を任意に変更可能な遮光板を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記偏光板は、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より大きい場合には前記光束の周囲の遮光量を多くし、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より小さい場合には前記光束の周囲の遮光量を少なくすることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に係り、特に撮影レンズの左右方向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、左視点画像及び右視点画像を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の単眼立体撮像装置として、特許文献１には、図２３に示す光学系を有する単眼立体撮像装置が記載されている。この光学系は、メインレンズ１及びリレーレンズ２の左右方向の異なる領域を通過した被写体像をミラー４により瞳分割し、それぞれ結像レンズ５、６を介して撮像素子７、８に結像させるようにしている。
【０００３】
図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ前ピン、合焦（ベストフォーカス）、及び後ピンの違いによる撮像素子に結像する像の分離状態を示す図である。なお、図２４では、フォーカスによる分離の違いを比較するために、図２３に示したミラー４及び結像レンズ５、６を省略している。
【０００４】
図２４（Ｂ）に示すように瞳分割された像のうちの合焦している像は、撮像素子上の同一位置に結像する（一致する）が、図２４（Ａ）及び（Ｃ）に示すように前ピン及び後ピンとなる像は、撮像素子上の異なる位置に結像する（分離する）。
【０００５】
したがって、左右方向に瞳分割された被写体像を撮像素子７、８を介して取得することにより、被写体距離に応じて視差の異なる左視点画像及び右視点画像（３Ｄ画像）を取得することができる。
【０００６】
特許文献２には、光軸を中心として左右方向の対称位置にそれぞれ同形状の開口部が形成された瞳分割部を有し、瞳分割部の左側開口部を通過した光束の画像（第１画像）と、瞳分割部の右側開口部を通過した光束の画像（第２画像）とを順番に撮影する電子カメラが記載されている。
【０００７】
特許文献３には、多数の画素が同一撮像面上に配列された固体撮像素子の多数の画素を２つのグループに区分けし、各グループにおける画素の受光入射角度をそれぞれ異ならせることが記載されている。特許文献３に記載の発明によれば、１つの固体撮像素子で異なる２方向からの入射光を同時に受光することにより、一度の撮影で２つの画像信号を生成できる、すなわち立体画像を形成可能な画像信号が生成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５２７００７号公報
【特許文献２】特開２００７−１０４２４８号公報
【特許文献３】特開２００３−７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜３に記載の発明から分かるように、単眼立体撮像装置においては、同じ光学系で得られた光を左右方向に瞳分割するという構造上の特性がある。
【００１０】
図２４は、瞳分割されることにより得られた２枚の画像の視差とＦ値との関係を、異なる焦点距離毎に示したグラフである。視差とは２枚の画像の位置あるいは視方向の差異であり、２枚の画像の中心間の距離と視差とは比例関係にある。視差が大きい場合は、２枚の画像の中心間の距離が大きいため、２枚の画像から生成された立体画像が立体に見えやすくなる。
【００１１】
図２５に示すように、単眼立体撮像装置においては、焦点距離が小さい、すなわちワイドの場合は視差が小さいことが分かる。したがって、焦点距離が所定の値より小さい場合には、生成された立体画像が立体に見えにくいことが分かる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１〜３には、このような問題点及びその解決方法については全く記載されていない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、焦点距離によらず適切な視差とし、立体視しやすい立体視画像を撮影することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の撮像装置は、撮影光学系と、前記撮影光学系を通過した光束を複数の光束に分割する瞳分割手段と、前記分割された複数の光束をそれぞれ受光して複数の画像を取得する撮像手段、前記撮影光学系の焦点距離を変更させるレンズ駆動手段と、前記光束の一部を遮光する遮光手段と、前記焦点距離を取得する焦点距離取得手段と、前記取得された焦点距離が所定の焦点距離より大きい場合には遮光量を少なくし、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より小さい場合には遮光量を多くするように前記遮光手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の撮像装置によれば、撮影光学系を通過した光束は一部が遮光され、複数の光束に分割され、複数の光束をそれぞれ受光して複数の画像を取得する。撮影光学系の焦点距離を変更させて焦点距離を取得し、その取得された焦点距離が所定の焦点距離より大きい場合には遮光量を少なくし、その取得された焦点距離が所定の焦点距離より小さい場合には遮光量を多くする。これにより、焦点距離に基づいて遮光量を変え、取得される複数の画像の視差を変えることができる。
【００１６】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の単眼立体撮像装置において、前記制御手段は、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より大きい場合又は小さい場合には、前記所定の焦点距離のときに前記撮像手段により取得される際の複数の画像の視差と略同一の視差となるように前記遮光手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の撮像装置によれば、取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より大きい場合又は小さい場合には、所定の焦点距離のときの複数の画像の視差と略同一の視差となるように遮光量を変える。これにより、焦点距離によらず視差を均一にすることができる。
【００１８】
請求項３に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の単眼立体撮像装置において、前記撮像手段は、複数の画素から構成された撮像素子を有し、前記瞳分割手段及び遮光手段は、前記複数の画素毎に設けられ、前記画素へ入射される光の一部を遮光する遮光部材であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の撮像装置によれば、複数の画素から構成された撮像素子の複数の画素毎には、画素への入射光の一部を遮光する遮光部材が配設される。これにより、遮光部材が撮影光学系を通過した光束の一部を遮光するとともに、光束を複数の光束に分割することができる。
【００２０】
請求項４に記載の撮像装置は、請求項３に記載の単眼立体撮像装置において、前記遮光部材を任意の位置へ移動させる遮光部材駆動手段を備え、前記制御手段は、前記遮光部材駆動手段を介して前記遮光部材を適切な位置へ移動させることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の単眼立体撮像装置によれば、遮光部材を任意の位置へ移動させる遮光部材駆動手段を介して遮光部材が適切な位置へ移動される。これにより、任意の遮光量となるように遮光量を変えることができる。
【００２２】
請求項５に記載の撮像装置は、請求項３に記載の単眼立体撮像装置において、前記遮光部材は、前記画素によって異なる遮光量となるように前記光束の一部を遮光し、前記制御手段は、前記取得された焦点距離に応じて所望の画素を選択することを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の撮像装置によれば、画素によって異なる遮光量となるように光束の一部が遮光されており、焦点距離に応じて所定の画素が選択され、選択された画素に基づいて複数の画像が生成される。これにより、焦点距離に応じて遮光量を変える、すなわち視差を変えることができる。
【００２４】
請求項６に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の単眼立体撮像装置において、前記遮光手段は、前記光束のうちの光軸を含む一部を機械的に遮蔽する大きさが変更自在な遮蔽板を有し、前記制御手段は、前記取得された焦点距離に基づいて前記遮蔽板の大きさを変更させることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の撮像装置によれば、光束のうちの光軸を含む一部を機械的に遮蔽する遮蔽板の大きさが変更される。これにより、遮光量、すなわち視差を変更することができる。
【００２６】
請求項７に記載の撮像装置は、請求項６に記載の単眼立体撮像装置において、レンズ鏡胴に回動自在に配設されたカム筒であって、カム溝が形成されたカム筒と、前記遮光板の大きさを変更させる遮光板移動手段と、前記カム溝と前記遮光板移動手段とを連結する連結手段と、を備え、前記ズームレンズ駆動手段は、前記カム筒を回動させることにより前記ズームレンズを光軸方向に進退動作させ、前記制御手段は、前記ズームレンズ駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２７】
請求項７に記載の撮像装置によれば、レンズ鏡胴に回動自在に配設されたカム筒にはカム溝が形成され、このカム溝と遮光板の大きさを変更させる遮光板移動手段とが連結される。これにより、ズームレンズが光軸方向に進退動作させ、焦点距離が変更されると、それに連動して遮光板の大きさを変えることができる。
【００２８】
請求項８に記載の撮像装置は、請求項６又は７に記載の単眼立体撮像装置において、前記瞳分割手段はミラーであることを特徴とする。これにより、光束が複数に分割される。その結果、複数の撮像素子に分割された光束をそれぞれ結像させることができる。
【００２９】
請求項９に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の単眼立体撮像装置において、液晶表示手段からなる略円板形状の偏光板であって、光軸を中心に２つの領域に左右対称に分割されると共に、前記光束が通過しない領域を当該偏光板の外周に沿って任意の幅で形成可能な偏光板を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項９に記載の撮像装置によれば、液晶表示手段からなる略円板形状の偏光板を有し、偏光板は光軸を中心に２つの領域に左右対称に分割されている。これにより、光束を２つに分割することができる。また、偏光板には、光束が通過しない領域を当該偏光板の外周に沿って任意の幅で形成できる。これにより、遮光量を任意に変更する、すなわち視差を任意に変更することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の撮像装置は、請求項９に記載の単眼立体撮像装置において、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より大きい場合には前記光束の周囲の遮光量を多くし、前記取得された焦点距離が前記所定の焦点距離より小さい場合には前記光束の周囲の遮光量を少なくすることを特徴とする。
【００３２】
請求項１０に記載の撮像装置によれば、焦点距離が所定の焦点距離より大きい場合には、光束の周囲の遮光量を多くし、視差を小さくする。また、焦点距離が所定の焦点距離より小さい場合には、光束の周囲の遮光量を少なくし、視差を大きくする。これにより、焦点距離に基づいて遮光量を変え、取得される複数の画像の視差を変えることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、焦点距離によらず適切な視差とし、立体視しやすい立体視画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０内部のブロック図
【図２】単眼立体撮像装置１０の位相差ＣＣＤの構成例を示す図
【図３】撮影レンズ、絞り、及び位相差ＣＣＤの主、副画素の１画素ずつを示した図
【図４】図３の要部拡大図。
【図５】位相差ＣＣＤを前面側から見た図である。
【図６】左視点画像データ及び右視点画像データの視差と、Ｆ値（被写体の明るさ）との関係を異なる焦点距離について示した図
【図７】図６の点ａ〜ｃにおける位相差ＣＣＤの主、副画素の１画素ずつを示した図
【図８】視差Ｘとなるまで遮光部材を移動できない場合の例
【図９】透明な液晶パネルを用いた遮光部材の例
【図１０】遮光部材をマイクロレンズの前面に配設した例
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−１の実施の形態を示すブロック図
【図１２】単眼立体撮像装置１０−１の位相差ＣＣＤの構成例を示す図
【図１３】撮影レンズ、絞り、及び位相差ＣＣＤの主、副画素の２画素ずつを示した模式図
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−２の実施の形態を示すブロック図
【図１５】撮影レンズ、絞り、偏光部材及び位相差ＣＣＤの主、副画素の１画素ずつを示した模式図
【図１６】（ａ）は偏光部材の領域分割を無くした例であり、（ｂ）は偏光部材の領域分割を無くさない例
【図１７】偏光部材が光束の周囲の遮光量を変更したときの視差の変化を示す図であり、（ａ）は遮光量が大きい例であり、（ｂ）は遮光量が少ない例である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−３の実施の形態を示すブロック図
【図１９】は撮影レンズ、遮光部材、絞り、ミラー及び位相差ＣＣＤの１画素ずつを示した模式図
【図２０】遮光部材の模式図
【図２１】遮光部材の遮光板の模式図
【図２２】（ａ）は移動部材の遮光板を光路から退避させた例であり、（ｂ）は移動部材の遮光板を光路から退避させない例
【図２３】従来の単眼立体撮像装置の光学系の模式図
【図２４】それぞれ前ピン、合焦（ベストフォーカス）、及び後ピンの違いによる撮像素子に結像する像の分離状態を示す図
【図２５】瞳分割されることにより得られた２枚の画像の視差とＦ値との関係を、異なる焦点距離毎に示した図
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面に従って本発明に係る単眼立体撮像装置の実施の形態について説明する。
【００３６】
＜第１の実施の形態＞
［撮像装置の全体構成］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０の実施の形態を示すブロック図である。
【００３７】
この単眼立体撮像装置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。
【００３８】
単眼立体撮像装置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、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単眼立体撮像装置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、立体表示用の液晶モニタ３０の表示制御などを行う。
【００３９】
シャッタボタンは、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にＯＮするＳ１スイッチと、全押し時にＯＮするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。モードダイヤルは、静止画を撮影するオート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物、風景、夜景等のシーンポジション、及び動画を撮影する動画モードのいずれかを選択する選択手段である。
【００４０】
再生ボタンは、撮影記録した立体視画像（３Ｄ画像）、平面画像（２Ｄ画像）の静止画又は動画を液晶モニタ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。ＭＥＮＵ／ＯＫキーは、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。十字キーは、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。また、十字キーの上／下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。ＢＡＣＫキーは、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、あるいは１つ前の操作状態に戻らせる時などに使用される。
【００４１】
撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４を介して位相差イメージセンサである固体撮像素子（以下、「位相差ＣＣＤ」という）１６の受光面に結像される。撮影レンズ１２は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含み、ＣＰＵ４０によって制御されるレンズ駆動部３６によって駆動され、フォーカス制御、ズーム制御等が行われる。
【００４２】
レンズ駆動部３６は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、フォーカスレンズを光軸方向に移動させ、焦点位置を可変する。また、レンズ駆動部３６は、ＣＰＵ４０からの指令に従い、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。
【００４３】
絞り１４は、例えば、５枚の絞り羽根からなり、ＣＰＵ４０によって制御される絞り駆動部３４によって駆動され、例えば、絞り値Ｆ2.8 〜Ｆ11まで１ＡＶ刻みで５段階に絞り制御される。
【００４４】
また、ＣＰＵ４０は、絞り駆動部３４を介して絞り１４を制御するとともに、ＣＣＤ制御部３２を介して位相差ＣＣＤ１６での電荷蓄積時間（シャッタスピード）や、位相差ＣＣＤ１６からの画像信号の読み出し制御等を行う。また、ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ駆動部３３を介して遮光部材１６Ａ、１６Ｂ（図２参照）を駆動する。位相差ＣＣＤ１６及び遮光部材１６Ａ、１６Ｂについては、後に詳述する。
【００４５】
位相差ＣＣＤ１６に蓄積された信号電荷は、ＣＣＤ制御部３２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。位相差ＣＣＤ１６から読み出された電圧信号は、アナログ信号処理部２０に加えられる。
【００４６】
アナログ信号処理部２０は、位相差ＣＣＤ１６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）により各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２１に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２１は、順次入力する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。
【００４７】
デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力す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。
【００４８】
ここで、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように，位相差ＣＣＤ１６の奇数ラインの主画素から読み出される主画像データは、左視点画像データとして処理され、偶数ラインの副画素から読み出される副画像データは、右視点画像データとして処理される。
【００４９】
デジタル信号処理部２４で処理された左視点画像データ及び右視点画像データ（３Ｄ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３Ｄ画像を表す３Ｄ画像データを記憶する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３Ｄ画像を表す３Ｄ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、３Ｄ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３Ｄ画像データが読み出される。ＶＲＡＭ５０から読み出された３Ｄ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表示用の液晶モニタ３０に出力され、これにより３Ｄの被写体像が液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。
【００５０】
この液晶モニタ３０は、立体視画像（左視点画像及び右視点画像）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。立体視画像が液晶モニタ３０に入力された場合には、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るとともに、そ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。平面画像や使用者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、その下層の画像表示面に１枚の画像をそのまま表示する。なお、液晶モニタ３０の形態はこれに限らず、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点画像と右視点画像とを個別に見ることができるものでもよい。
【００５１】
また、操作部３８のシャッタボタンの第１段階の押下（半押し）があると、ＣＣＤ４０は、ＡＦ動作及びＡＥ動作を開始させ、レンズ駆動部３６を介して撮影レンズ１２内のフォーカスレンズが合焦位置にくるように制御する。また、シャッタボタンの半押し時にＡ／Ｄ変換器２１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。
【００５２】
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、ＡＥ検出部４４から入力する積算値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の絞り値及び位相差ＣＣＤ１６の電子シャッタ（シャッタスピード）を所定のプログラム線図に従って決定し、その決定した絞り値に基づいて絞り駆動部３４を介して絞り１４を制御するとともに、決定したシャッタスピードに基づいてＣＣＤ制御部３２を介して位相差ＣＣＤ１６での電荷蓄積時間を制御する。
【００５３】
ＡＦ処理部４２は、コントラストＡＦ処理又は位相ＡＦ処理を行う部分である。コントラストＡＦ処理を行う場合には、左視点画像データ及び右視点画像データの少なくとも一方の画像データのうちの所定のフォーカス領域内の画像データ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。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制御が行われる。また、位相差ＡＦ処理を行う場合には、左視点画像データ及び右視点画像データのうちの所定のフォーカス領域内の主画素、副画素に対応する画像データの位相差を検出し、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。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制御が行われる。
【００５４】
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２１から出力される主画素及び副画素に対応する左視点画像（主画像）及び右視点画像（副画像）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。
【００５５】
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、それぞれ圧縮伸張処理部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。
【００５６】
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。
【００５７】
［位相差ＣＣＤの構成例］
図２は位相差ＣＣＤ１６の構成例を示す図である。
【００５８】
位相差ＣＣＤ１６は、それぞれマトリクス状に配列された奇数ラインの画素（主画素）と、偶数ラインの画素（副画素）とを有しており、これらの主、副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ようになっている。
【００５９】
図２に示すように位相差ＣＣＤ１６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、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るとともに、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。
【００６０】
位相差ＣＣＤ１６の主画素の前面側（マイクロレンズＬ側）には、遮光部材１６Ａが配設され、副画素の前面側には、遮光部材１６Ｂが配設される。遮光部材１６Ａ、１６Ｂは瞳分割部材としての機能を有している。
【００６１】
図３は撮影レンズ１２、絞り１４、及び位相差ＣＣＤ１６の主、副画素の１画素ずつを示した図であり、図４は図３の要部拡大図である。
【００６２】
図４（Ａ）に示すように通常のＣＣＤの画素（フォトダイオードＰＤ）には、射出瞳を通過する光束が、マイクロレンズＬを介して制限を受けずに入射する。図４（Ｂ）に示すように遮光部材１６Ａは、主画素（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、主画素には、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（Ｃ）に示すように遮光部材１６Ｂは、副画素（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、副画素には、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。
【００６３】
図５は、位相差ＣＣＤ１６を前面側から見た図である。遮光部材１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ１枚のシート状に形成されており、透明なシートの一部が黒く着色され、この黒く着色された部分が光を遮光する。図５では、説明のため遮光部材１６Ａ、１６Ｂを別の図で記載したが、実際は遮光部材１６Ａ、１６Ｂは重ねて配設されている。
【００６４】
遮光部材１６Ａはアクチュエータ１６Ｃにより図５（Ａ）左右方向に移動され、遮光部材１６Ｂはアクチュエータ１６Ｄにより図５（Ｂ）左右方向に移動される。アクチュエータ１６Ｃ、１６Ｄは、ＣＣＤ駆動部３３を構成するもので、例えばＭＥＭＳ（微小電気機械素子）を用いることができる。ＣＣＤ駆動部３３はＣＰＵ４０によって駆動制御され、ＣＰＵ４０は遮光量が適切な値となるように遮光部材１６Ａ、１６Ｂを図５左右方向に移動させる。
【００６５】
［撮像装置の動作の説明］
次に、単眼立体撮像装置１０の動作について説明する。この撮像処理はＣＰＵ４０によって制御される。この撮像処理をＣＰＵ４０に実行させるためのプログラムはＣＰＵ４０内のプログラム格納部に記憶されている。単眼立体撮像装置１０は、平面画像、立体視画像の両方が撮影可能である。平面画像を撮影するか、立体視画像を撮影するかは、操作部３８等を介して予め設定され、設定された情報はメモリ４８に記憶されている。ＣＰＵ４０は、この情報を取得し、それに応じた処理を行う。
【００６６】
（１）平面画像の撮影処理
平面画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、位相差ＣＣＤ１６の主画素のみを用いて撮影を行う。
【００６７】
撮影レンズ１２を通過した被写体光は、絞り１４を介して位相差ＣＣＤ１６の受光面に結像される。ＣＣＤ制御部３２は位相差ＣＣＤ１６の主画素に蓄えられた信号電荷は信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ信号処理部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してデジタル信号処理部２４に順次入力され、左視点画像データが順次生成される。生成された左視点画像データは順次ＶＲＡＭ５０に入力される。
【００６８】
左視点画像データはＶＲＡＭ５０から順次出力され、画像信号処理部１３４で輝度／色差信号が生成され、その信号がビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。
【００６９】
この処理を順次行うことにより、位相差ＣＣＤ１６の主画素で撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ３０にリアルタイムに表示される画像（スルー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。
【００７０】
シャッタボタンが半押しされると、Ｓ１ＯＮ信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ動作を実施する。平面画像の撮影処理においては、ＡＦ処理部４２は、コントラストＡＦ処理によりＦ動作を行う。
【００７１】
この後、シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ４０にＳ２ＯＮ信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、測光結果に基づき決定されたシャッター速度、絞り値で位相差ＣＣＤ１６を露光する。
【００７２】
位相差ＣＣＤ１６から出力された画像信号は、アナログ処理部１２８、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像入力制御部１３２を介してＶＲＡＭ５０に取り込まれ、画像信号処理部１３４において輝度／色差信号に変換されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。ＶＲＡＭ５０に格納された左視点画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、メモリ４８に格納され、所定の画像記録フォーマット（たとえばＥｘｉｆ形式）の画像ファイルとされたのち、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。これにより、平面画像が撮影、記録される。
【００７３】
（２）立体視画像の撮影処理
立体視画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、位相差ＣＣＤ１６の主画素、副画素の全てを用いて撮影を行う。
【００７４】
撮影レンズ１２を通過した被写体光は、絞り１４を介して位相差ＣＣＤ１６の受光面に結像される。ＣＣＤ制御部３２は位相差ＣＣＤ１６の主画素及び副画素に蓄えられた信号電荷は信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ信号処理部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してデジタル信号処理部２４に順次入力され、左視点画像データ及び右視点画像データが順次生成される。生成された左視点画像データ及び右視点画像データは順次ＶＲＡＭ５０に入力される。
【００７５】
左視点画像データ及び右視点画像データはＶＲＡＭ５０から順次出力され、画像信号処理部１３４で輝度／色差信号が生成され、その信号がビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。液晶モニタ３０には、パララックスバリアが発生されるとともに、その下層の画像表示面に左視点画像データと右視点画像データとの短冊状の画像断片が交互に配列して表示される。
【００７６】
この処理を順次行うことにより、位相差ＣＣＤ１６の主画素、副画素で撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ３０にリアルタイムに表示される画像（スルー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。
【００７７】
シャッタボタンが半押しされると、Ｓ１ＯＮ信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ動作を実施する。立体視画像の撮影処理においては、ＡＦ処理部４２は、位相差ＡＦ処理によりＡＦ動作を行う。
【００７８】
ＣＰＵ４０は、ズームレンズの光軸方向の位置に基づいて焦点距離を取得する。そして、ＣＰＵ４０は、焦点距離に基づいて遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動量を決定し、ＣＣＤ駆動部３３を介して決定された移動分だけ遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動させる。
【００７９】
図６は、左視点画像データ及び右視点画像データの視差と、Ｆ値（被写体の明るさ）との関係を異なる焦点距離について示したグラフであり、図７は図６の点ａ〜ｃにおける位相差ＣＣＤ１６の主、副画素の１画素ずつを示した図である。
【００８０】
所定の明るさ（所定のＦ値）の場合には、焦点距離が所定の値より小さい場合、すなわちズーム位置がワイド側の場合には視差が小さく、焦点距離が所定の値より大きい場合、すなわちズーム位置がテレ側の場合には視差が大きい。焦点距離以外の条件を一定に、焦点距離を変化させた場合には、例えば図６の点線上を移動する。すなわち焦点距離が小さい場合にはＦ値が小さく（被写体が明るい）かつ視差が小さく、焦点距離が大きくなるにつれてＦ値が大きく（被写体が暗い）かつ視差が大きくなる。図６では、焦点距離が小さい場合（図６点ａ）には、Ｆ値が２．８近傍、視差がＸａとなり、焦点距離が大きい場合（図６点ｃ）には、Ｆ値が８．０近傍、視差がＸｃとなり、中間の焦点距離の場合（図６点ｂ）には、Ｆ値が４近傍、視差がＸｂとなる。点ｂの時の視差Ｘｂが適切な視差とすると、焦点距離が大きい点ｃでの視差は大きく、焦点距離が小さい点ａでの視差は小さい。
【００８１】
適切な視差に対して、視差が小さい場合、大きい場合ともに、左視点画像データ及び右視点画像データから生成される立体視画像は適切な立体視ができない。視差が小さい場合には、生成された立体視画像が立体画像に見えないという問題がある。視差が大きい場合には、立体感が強すぎるという問題がある。
【００８２】
焦点距離が所定の値より小さい場合、例えば図６における点ａにおいては、フォトダイオードＰＤと遮光部材１６Ａとの関係は図７（Ａ）に示すような状態である。焦点距離が所定の値より大きい場合、例えば図６における点ｃにおいては、フォトダイオードＰＤと遮光部材１６Ａとの関係は図７（Ｃ）に示すような状態である。また、適切な視差が得られている場合、例えば、図６における点ｂにおいては、フォトダイオードＰＤと遮光部材１６Ａとの関係は図７（Ｂ）に示すような状態である。この点ｂがプロットされる曲線（図６焦点距離中の曲線）が、Ｆ値と視差との関係が最も適切な曲線である。
【００８３】
焦点距離が所定の値より小さい場合、すなわち視差が小さい場合には、遮光部材１６ＡがフォトダイオードＰＤを覆う量を増やす（図７（Ａ）においては左方向）ように、すなわち遮光量を増やすように、遮光部材１６Ａを移動させる。この結果、遮光部材１６Ａは図７（Ａ）実線で示す位置から点線で示す位置へ移動され、フォトダイオードＰＤに入射される光の中心が外側（図７（Ａ）線ｌから線ｌ’）へ移動される。
【００８４】
フォトダイオードＰＤに入射される光の中心が外側へ移動されると、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心と副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心との距離が大きくなる。すなわち、左視点画像データと右視点画像データとの視差が大きくなる。遮光部材１６Ａ、１６Ｂは、視差が適切な視差ＸｂとなるようにＣＰＵ４０により移動される。その結果、図８（ａ）に示すように、点ａが点ａ’に移動される。
【００８５】
本実施の形態では、位相差ＣＣＤ１６へ光が入射される直前で遮光するため、遮光量を変えてもＦ値は変わらず、位相差ＣＣＤ１６の感度が変わることとなる。焦点距離が所定の値より小さい場合、すなわち視差が小さい場合には、遮光量を増やすため、感度が低下する。しかしながら、焦点距離が所定の値より小さい場合、すなわちワイドである場合には、もともとフォトダイオードＰＤに入射される光の量が多く明るいため、遮光量を増やして感度が落ちたとしても、適切な立体視のために視差を大きくすることにメリットがある。
【００８６】
焦点距離が所定の値より大きい場合、すなわち視差が大きい場合には、遮光部材１６ＡがフォトダイオードＰＤを覆う量を減らす（図７（Ｃ）においては右方向）ように、すなわち遮光量を増やすように、遮光部材１６Ａを移動させる。この結果、遮光部材１６Ａは図７（Ｃ）実線で示す位置から点線で示す位置へ移動され、フォトダイオードＰＤに入射される光の中心が内側（図７（Ｃ）線ｌから線ｌ’）へ移動される。
【００８７】
フォトダイオードＰＤに入射される光の中心が内側へ移動されると、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心と副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心との距離が小さくなる。すなわち、左視点画像データと右視点画像データとの視差が小さくなる。遮光部材１６Ａ、１６Ｂは、視差が適切な視差ＸｂとなるようにＣＰＵ４０により移動される。その結果、図８（ｂ）に示すように、点ｃが点ｃ’に移動される。
【００８８】
焦点距離が所定の値より大きい場合、すなわちテレである場合には、フォトダイオードＰＤに入射される光の量が少なく暗いため、遮光量を減らすことにより感度がよくなるというメリットもある。
【００８９】
図８に示すように点ａ、点ｃが移動された後でＦ値を変化させると、点ａ’、点ｃ’がプロットされた線上を移動し、視差が変わることとなる。点ａ’に移動後にＦ値が大きくなると視差は小さくなり、点ｃ’に移動後にＦ値が小さくなると視差は大きくなる。Ｆ値が変更された場合には、必要に応じて、再度適切な視差となるように遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動させるようにしてもよい。
【００９０】
なお、図７では、遮光部材１６Ａの場合について示しているが、遮光部材１６Ｂについても同様に移動を行うことはいうまでもない。
【００９１】
ＣＰＵ４０は、明るさと、焦点距離と、遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動量との関係をＣＰＵ４０内のメモリ領域等に保持している。遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動量としては、遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動後の視差が適切な視差Ｘとなるような値が記憶されている。
【００９２】
ＣＰＵ４０は、焦点距離を取得すると、焦点距離とこのメモリ領域等に保持された関係とに基づいて遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動量を決定し、決定された移動量だけ遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動させる。その結果、図６の点ａの場合には視差がＸとなる点ａ’へと移動され、点ｃの場合には視差がＸとなる点ｃ’へと移動される。図６の点ｂの場合は、視差は適切な値Ｘであるため、移動量は「０」、すなわち遮光部材１６Ａ、１６Ｂは移動されない。
【００９３】
シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ４０にＳ２ＯＮ信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、測光結果に基づき決定されたシャッター速度、絞り値で位相差ＣＣＤ１６を露光する。
【００９４】
位相差ＣＣＤ１６の主画素、副画素からそれぞれ出力された２枚分の画像データは、アナログ処理部１２８、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像入力制御部１３２を介してＶＲＡＭ５０に取り込まれ、画像信号処理部１３４において輝度／色差信号に変換されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。ＶＲＡＭ５０に格納された左視点画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、メモリ４８に格納される。
【００９５】
メモリ４８に記憶された２枚分の圧縮データからＭＰ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を介してメモリカード５４に記録される。これにより、立体視画像が撮影、記録される。
【００９６】
以上のようにしてメモリカード５４に記録された画像は、再生ボタンにより単眼立体撮像装置１０のモードを再生モードに設定することにより、液晶モニタ３０で再生表示させることができる。
【００９７】
再生モードに設定されると、ＣＰＵ４０は、メディア・コントローラ５２にコマンドを出力し、メモリカード５４に最後に記録された画像ファイルを読み出させる。
【００９８】
読み出された画像ファイルの圧縮画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、非圧縮の輝度／色差信号に伸張されたのち、ビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。
【００９９】
画像のコマ送りは、十字キーの左右のキー操作によって行われ、十字キーの右キーが押されると、次の画像ファイルがメモリカード５４から読み出され、液晶モニタ３０に再生表示される。また、十字キーの左キーが押されると、一つ前の画像ファイルがメモリカード５４から読み出され、液晶モニタ３０に再生表示される。
【０１００】
本実施の形態によれば、焦点距離に応じて遮光量をかえることにより、どのような焦点距離の場合にも立体視に適切な視差とすることができる。焦点距離によらず視差を均一とすることで、視聴者が立体視しやすい立体視画像を提供することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、遮光部材１６Ａ、１６Ｂの移動後の視差が適切な視差（図６の視差Ｘｂ）となるように遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動量させたが、使用する撮影レンズの種類（例えば、倍率が１０倍や３０倍のレンズ）や焦点距離によっては適切な視差となるまで遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動できない場合も考えられる。
【０１０２】
これらの場合には、焦点距離によらず視差を均一とすることはできないが、可能な限り適切な視差に近づけるようにすることで、焦点距離による視差の差異が小さくなり、視差調整を行わない場合に比べて立体視がしやすい立体視画像を提供することができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、図８に示すように点ａが点ａ’へ移動され、点ｃから点ｃ’へ移動されるように遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動させたが、移動後の点がＦ値と視差との関係が最も適切な曲線（図６の点ｂがプロットされた曲線）上に移動されるようにしてもよい。この場合には、Ｆ値が小さい場合の視差は視差Ｘｂより大きくなり、Ｆ値が大きい場合の視差はＸｂより小さくなる。但し、Ｆ値が変化したとしても視差がＸａやＸｃまで変化することは無いため、Ｆ値が変化したとしても遮光量を変えることなく、適切な立体感とすることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、透明なシートの一部が黒く着色された遮光部材１６Ａ、１６Ｂを用いてフォトダイオードＰＤへの入射光を遮光したが、遮光部材１６Ａ、１６Ｂはこれに限らない。例えば、図９に示すように透明な液晶パネルを用いた遮光部材１６Ｃを用いてもよい。
【０１０５】
遮光部材１６Ｃは、２枚のガラス板の間に液晶状態の物質が封入されたものであり、ＣＰＵ４０からの入力信号に応じて液晶分子に電圧をかけることによって液晶分子の向きを変えて黒色を表示する。この黒色の部分が光の遮光部となり、その他の透明な部分が光の透過部となる。
【０１０６】
ＣＰＵ４０からの入力信号に応じて遮光部の大きさ、すなわち電気的に遮光量を調整できるため、遮光部材を移動させるアクチュエータは必要ない。また、ＣＰＵ４０からの入力信号に応じて画素毎に遮光部の位置を異なるせることができる、すなわち主画素の場合には右半分を遮光し、副画素の場合は左半分を遮光するということを同一の液晶モニタで可能であるため、主画素用、副画素用に別々の遮光部材を用意することなく同一の遮光部材１６Ｃですむ。
【０１０７】
また、本実施の形態では、図３、４、７に示すように、フォトダイオードＰＤとマイクロレンズＬとの間に遮光部材１６Ａ、１６Ｂを配設したが、図１０に示すように遮光部材１６Ａ、１６ＢをマイクロレンズＬの前面（遮光部材１６Ａ又は遮光部材１６Ｂ、マイクロレンズＬ、フォトダイオードＰＤの順）に配設してもよい。
【０１０８】
また、本実施の形態の位相ＣＣＤ１６は、主画素と副画素とでは、遮光部材１６Ａ、１６Ｂより光束が制限されている領域（右半分、左半分）が異なるように構成されているが、これに限らず、遮光部材１６Ａ、１６Ｂを設けずに、マイクロレンズＬとフォトダイオードＰＤとを相対的に左右方向にずらし、そのずらす方向によりフォトダイオードＰＤに入射する光束が制限されるものでもよいし、また、２つの画素（主画素と副画素）に対して１つのマイクロレンズを設けることにより、各画素に入射する光束が制限されるものでもよい。
【０１０９】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、焦点距離に応じて遮光部材を移動させることにより視差を調整したが、視差を調整する方法はこれに限られない。
【０１１０】
本発明の第２の実施の形態は、遮光量の異なる画素が用意されており、所望の画素を選択することにより視差を調整するものである。以下、第２の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−１について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】
［撮像装置の全体構成］
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−１の実施の形態を示すブロック図である。
【０１１２】
撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４を介して位相差イメージセンサである固体撮像素子（以下、「位相差ＣＣＤ」という）１７の受光面に結像される。
【０１１３】
［位相差ＣＣＤの構成例］
図１２は位相差ＣＣＤ１７の構成例を示す図である。
【０１１４】
位相差ＣＣＤ１７は、それぞれマトリクス状に配列された奇数ラインの画素（主画素）と、偶数ラインの画素（副画素）とを有しており、これらの主、副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ようになっている。
【０１１５】
図１２に示すように位相差ＣＣＤ１７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２列ずつ設けられ、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２列ずつ設けられるとともに、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。
【０１１６】
また、図１２に示すように位相差ＣＣＤ１７の奇数ライン（１、３、５、…）には、遮光部材１７Ａにより遮光量の異なる２種類の画素Ａ、Ｂが交互に設けられ、位相差ＣＣＤ１７の偶数ライン（２、４、６、…）には、遮光部材１７Ａにより遮光量の異なる２種類の画素Ｃ、Ｄが交互に設けられる。
【０１１７】
位相差ＣＣＤ１６の前面側（マイクロレンズＬ側）には、遮光部材１７Ａが配設される。遮光部材１７Ａは瞳分割部材としての機能を有している。
【０１１８】
図１３は撮影レンズ１２、絞り１４、及び位相差ＣＣＤ１６の主、副画素の２画素ずつを示した模式図である。図１３では、左から画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に記載されている。
【０１１９】
遮光部材１７Ａは、１枚のシート状に形成されており、透明なシートの一部が黒く着色され、この黒く着色された部分が光を遮光する。この黒く着色された遮光部が位相差ＣＣＤ１７の各画素の前面に位置するように形成される。
【０１２０】
画素Ａ及び画素Ｂの上に配置された遮光部は、図１３に示すように射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが画素Ａ、画素Ｂに受光されるように形成される。また、画素Ａ及び画素Ｂの上に配置された遮光部は、画素Ａに受光される光束が画素Ｂに受光される光束より少なく、画素Ａへは画素Ｂに対してマイクロレンズＬの端部を通過する光束のみが通過されるように形成される。画素Ａに対する遮光量は、画素Ｂに対する遮光量より多くなる。
【０１２１】
画素Ｃ及び画素Ｄの上に配置された遮光部は、図１３に示すように射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが画素Ｃ、画素Ｄに受光されるように形成される。また、画素Ｃ及び画素Ｄの上に配置された遮光部は、画素Ｄに受光される光束が画素Ｃに受光される光束より少なく、画素Ｄへは画素Ｃに対してマイクロレンズＬの端部を通過する光束のみが通過されるように形成される。画素Ｄに対する遮光量は、画素Ｃに対する遮光量より多くなる。
【０１２２】
主画素のうち画素Ａのみを選択して左視点画像データを生成することもできるし、画素Ｂのみを選択して左視点画像データを生成することもできる。同様に、画素Ｃのみを選択して右視点画像データを生成することもできるし、画素Ｄのみを選択して右視点画像データを生成することもできる。画素Ａのみから生成された左視点画像データ又は画素Ｂのみから生成された左視点画像データと、画素Ｃのみから生成された右視点画像データ又は画素Ｄのみから生成された右視点画像データとを選択することにより、所望の視差の立体視画像を生成することができる。すなわち立体視画像の生成に４通りの選択肢がある。
【０１２３】
画素Ａのみから生成された左視点画像データと画素Ｄのみから生成された右視点画像データとから生成された立体視画像は、４通りの立体視画像のうちで最も視差が大きくなる。また、画素Ｂのみから生成された左視点画像データと画素Ｃのみから生成された右視点画像データとから生成された立体視画像は４通りの立体視画像のうちで最も視差が小さくなる。
【０１２４】
［撮像装置の動作の説明］
次に、単眼立体撮像装置１０−１の動作について説明する。この撮像処理はＣＰＵ４０によって制御される。この撮像処理をＣＰＵ４０に実行させるためのプログラムはＣＰＵ４０内のプログラム格納部に記憶されている。単眼立体撮像装置１０−１は、平面画像、立体視画像の両方が撮影可能である。平面画像を撮影するか、立体視画像を撮影するかは、操作部３８等を介して予め設定され、設定された情報はメモリ４８に記憶されている。ＣＰＵ４０は、この情報を取得し、それに応じた処理を行う。
【０１２５】
（１）平面画像の撮影処理
平面画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、位相差ＣＣＤ１６の主画素の画素Ａのみを用いて撮影を行う。実際の処理方法については、第１の実施の形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１２６】
（２）立体視画像の撮影処理
立体視画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、位相差ＣＣＤ１６の主画素のうちの画素Ａ又は画素Ｂ、副画素のうちの画素Ｃ又は画素Ｄを用いて撮影を行う。
【０１２７】
撮影レンズ１２を通過した被写体光は、絞り１４を介して位相差ＣＣＤ１７の受光面に結像される。ＣＣＤ制御部３２は位相差ＣＣＤ１７の主画素のうちの画素Ａ及び副画素のうちの画素Ｂに蓄えられた信号電荷は信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ信号処理部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してデジタル信号処理部２４に順次入力され、左視点画像データ及び右視点画像データが順次生成される。生成された左視点画像データ及び右視点画像データは順次ＶＲＡＭ５０に入力される。
【０１２８】
なお、本実施の形態では、画素Ａから読み出された信号電荷から左視点画像データを生成し、画素Ｄから読み出された信号電荷から右視点画像データを生成したが、画素Ｂから読み出された信号電荷から左視点画像データを生成してもよいし、画素Ｃから読み出された信号電荷から右視点画像データを生成してもよい。
【０１２９】
左視点画像データ及び右視点画像データはＶＲＡＭ５０から順次出力され、画像信号処理部１３４で輝度／色差信号が生成され、その信号がビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。液晶モニタ３０には、パララックスバリアが発生されるとともに、その下層の画像表示面に左視点画像データと右視点画像データとの短冊状の画像断片が交互に配列して表示される。
【０１３０】
この処理を順次行うことにより、位相差ＣＣＤ１７の主画素、副画素で撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ３０にリアルタイムに表示される画像（スルー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。
【０１３１】
シャッタボタンが半押しされると、Ｓ１ＯＮ信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ動作を実施する。立体視画像の撮影処理においては、ＡＦ処理部４２は、位相差ＡＦ処理によりＡＦ動作を行う。
【０１３２】
ＣＰＵ４０は、ズームレンズの光軸方向の位置に基づいて焦点距離を取得する。ＣＰＵ４０は、焦点距離と選択する画素との関係をＣＰＵ４０内のメモリ領域等に保持しており、焦点距離とこのメモリ領域等に保持された関係とに基づいて信号電荷の読み出しを行う画素を決定する。選択する画素は、選択された画素から生成された右視点画像データ及び左視点画像データの視差が適切な視差となるように予め決定されている。
【０１３３】
例えば、焦点距離が所定の値より小さい、すなわちズーム位置がワイド側の場合には、視差が大きくなるように画素Ａ及び画素Ｄが選択される。焦点距離が所定の値より大きい、すなわちズーム位置がテレ側の場合には、視差が小さくなるように画素Ｂ及び画素Ｃが選択される。
【０１３４】
シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ４０にＳ２ＯＮ信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、測光結果に基づき決定されたシャッター速度、絞り値で位相差ＣＣＤ１７を露光する。
【０１３５】
ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ駆動部３３を介して画素Ａ〜Ｄのうちの選択された画素から信号電荷を読み出す。位相差ＣＣＤ１７の主画素のうちの選択された画素、副画素のうちの選択された画素からそれぞれ出力された２枚分の画像データは、アナログ処理部１２８、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像入力制御部１３２を介してＶＲＡＭ５０に取り込まれ、画像信号処理部１３４において輝度／色差信号に変換されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。ＶＲＡＭ５０に格納された左視点画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、メモリ４８に格納される。
【０１３６】
メモリ４８に記憶された２枚分の圧縮データからＭＰ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を介してメモリカード５４に記録される。これにより、立体視画像が撮影、記録される。
【０１３７】
本実施の形態によれば、遮光部材を移動させることなく、焦点距離に応じて遮光量をかえることができる。遮光部材を移動させる必要が無いため、簡単な構造とすることができる。
【０１３８】
なお、本発明の実施の形態と、第１の実施の形態とを組み合わせて実施するようにしてもよい。例えば、画素Ａに対する遮光部材のみが配設されたシート、画素Ｂに対する遮光部材のみが配設されたシート、画素Ｃに対する遮光部材のみが配設されたシート、画素Ｄに対する遮光部材のみが配設されたシートをそれぞれ移動可能とし、遮光量を任意に変更できるようにしてもよい。
【０１３９】
なお、本実施の形態では、左右方向に異なる２種類の遮光量で画素を遮光したが、左右方向に限らず、上下方向に遮光量を変えてもよい。
【０１４０】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、焦点距離に応じて位相差ＣＣＤの各画素毎に配設された遮光部材を移動させることにより視差を調整したが、視差を調整する方法はこれに限られない。
【０１４１】
本発明の第３の実施の形態は、遮光部材により光束の一部を遮光した後で光分割するものである。以下、第３の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−２について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
［撮像装置の全体構成］
図１４は本発明の第３の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−２の実施の形態を示すブロック図である。
【０１４３】
撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４、偏光部材１３を介して位相差イメージセンサである固体撮像素子（以下、「位相差ＣＣＤ」という）１８の受光面に結像される。
【０１４４】
図１５は撮影レンズ１２、絞り１４、偏光部材１３及び位相差ＣＣＤ１８の主、副画素の１画素ずつを示した模式図である。
【０１４５】
偏光部材１３は、２枚のガラス板の間に液晶状態の物質が封入された略円板形状の液晶パネルからなる偏光板であり、光軸を中心に２つの領域１３ａ、１３ｂに左右対称に分割する。領域１３ａの偏光軸と領域１３ｂの偏光軸とは互いに直交している。これにより、位相差ＣＣＤ１８に入射される光束は互いに直交する２つの偏光光束に変換される。
【０１４６】
偏光部材１３は、ＣＰＵ４０が偏光部材１３に加える電圧制御をすることにより、偏光の有無や領域１３ａ、１３ｂの大きさを任意に変更することができる。例えば、偏光部材１３は、ＣＰＵ４０が偏光部材１３に加える電圧制御をすることにより、偏光部材１３の外周に沿って所定の幅で光束が透過しない領域を形成することができる。これにより、絞り１４と同様に光束の周囲の光の透過を任意に制限することができる。また、偏光部材１３は、ＣＰＵ４０が偏光部材１３に加える電圧制御をすることにより、図１６に示すように領域分割を無くすことが可能である。これにより、平面画像を撮影する場合に全ての光束を撮像素子に入射させることができる。
【０１４７】
［位相差ＣＣＤの構成例］
位相差ＣＣＤ１８は、位相差ＣＣＤ１６と同様に、それぞれマトリクス状に配列された奇数ラインの画素（主画素）と、偶数ラインの画素（副画素）とを有しており、これらの主、副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ようになっている。
【０１４８】
位相差ＣＣＤ１８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、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るとともに、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。
【０１４９】
位相差ＣＣＤ１８の前面側（マイクロレンズＬ側）には、偏光部材１８Ａ、１８Ｂが配設される。領域１３ａから出射される偏光光は、偏光部材１８Ａを透過して位相差ＣＣＤ１８の主画素上に結像される。また、領域１３ｂから出射される偏光光は、偏光部材１８Ｂを透過して位相差ＣＣＤ１８の副画素上に結像される。すなわち、偏光部材１３及び偏光部材１８Ａ、１８Ｂは瞳分割部材としての機能を有している。
【０１５０】
主画素には、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される。副画素には、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。これにより、位相差ＣＣＤ１８の奇数ラインの主画素から読み出される主画像データは、左視点画像データとして処理され、偶数ラインの副画素から読み出される副画像データは、右視点画像データとして処理される。
【０１５１】
偏光部材１８Ａ、１８Ｂは、２枚のガラス板の間に液晶状態の物質が封入された液晶パネルからなり、ＣＰＵ４０が偏光部材１８Ａ、１８Ｂに加える電圧制御をすることにより、偏光の有無を偏光可能である。例えば、平面画像を撮影する場合には、偏光を無くし、全ての光を透過させることができる。
【０１５２】
［撮像装置の動作の説明］
次に、単眼立体撮像装置１０−２の動作について説明する。この撮像処理はＣＰＵ４０によって制御される。この撮像処理をＣＰＵ４０に実行させるためのプログラムはＣＰＵ４０内のプログラム格納部に記憶されている。単眼立体撮像装置１０−２は、平面画像、立体視画像の両方が撮影可能である。平面画像を撮影するか、立体視画像を撮影するかは、操作部３８等を介して予め設定され、設定された情報はメモリ４８に記憶されている。ＣＰＵ４０は、この情報を取得し、それに応じた処理を行う。
【０１５３】
（１）平面画像の撮影処理
平面画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、偏光部材１３及び偏光部材１８Ａ、１８Ｂへ加える電圧を制御し、全ての光束を全ての画素に結像させる。それ以外の処理方法については、第１の実施の形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１５４】
（２）立体視画像の撮影処理
立体視画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、位相差ＣＣＤ１６の主画素、副画素の全てを用いて撮影を行う。
【０１５５】
撮影レンズ１２を通過した被写体光は、遮光部材１５、絞り１４を介して位相差ＣＣＤ１８の受光面に結像される。この時、遮光部材１５の遮光板１５ａの幅は、初期設定の幅とされている。ＣＣＤ制御部３２は位相差ＣＣＤ１８の主画素及び副画素に蓄えられた信号電荷は信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ信号処理部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してデジタル信号処理部２４に順次入力され、左視点画像データ及び右視点画像データが順次生成される。生成された左視点画像データ及び右視点画像データは順次ＶＲＡＭ５０に入力される。
【０１５６】
左視点画像データ及び右視点画像データはＶＲＡＭ５０から順次出力され、画像信号処理部１３４で輝度／色差信号が生成され、その信号がビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。液晶モニタ３０には、パララックスバリアが発生されるとともに、その下層の画像表示面に左視点画像データと右視点画像データとの短冊状の画像断片が交互に配列して表示される。
【０１５７】
この処理を順次行うことにより、位相差ＣＣＤ１８の主画素、副画素で撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ３０にリアルタイムに表示される画像（スルー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。
【０１５８】
シャッタボタンが半押しされると、Ｓ１ＯＮ信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ動作を実施する。立体視画像の撮影処理においては、ＡＦ処理部４２は、位相差ＡＦ処理によりＡＦ動作を行う。
【０１５９】
ＣＰＵ４０は、ズームレンズの光軸方向の位置に基づいて焦点距離を取得する。また、ＣＰＵ４０は、明るさと、焦点距離と、偏光部材１３の光通過領域の直径との関係をＣＰＵ４０内のメモリ領域等に保持している。
【０１６０】
偏光部材１３の光束が通過しない領域の内径（光通過領域の直径）を小さくすると、図１７（ａ）に示すように左視点画像データの中心と右視点画像データの中心との距離ｘ１が小さくなり、視差が小さくなる。逆に、偏光部材１３の光束が通過しない領域の内径（光通過領域の直径）を大きくすると、図１７（ｂ）に示すように、左視点画像データの中心と右視点画像データの中心との距離ｘ２が大きくなり、左視点画像データと右視点画像データとの視差が大きくなる。
【０１６１】
したがって、焦点距離が所定の値より大きい場合には、光束の周囲の遮光量を多くする。すなわち、偏光部材１３の光通過領域の直径の直径を小さくし、左視点画像データと右視点画像データとの視差を小さくする。また、焦点距離が所定の値より小さい場合には、光束の周囲の遮光量を少なくする。すなわち、偏光部材１３の光通過領域の直径の直径を大きくし、左視点画像データと右視点画像データとの視差を大きくする。
【０１６２】
本実施の形態では、偏光部材１３を用いて遮光量を変えるため、遮光量を変えることによりＦ値が変わる。第１、２の実施の形態では、図７に示すように遮光量を変えることにより上下方向へ点が移動したが、第３の実施の形態では、遮光量を変えることにより図７に示すグラフ上を斜め方向へ移動することとなる。すなわち、焦点距離が大きい場合には、遮光量が少なくなるためＦ値が小さくなり、かつ視差が小さくなる。そのため、図７に示すグラフ上を右斜め上方向に点が移動される。また、焦点距離が小さい場合には、遮光量が多くなるためＦ値が大きくなり、かつ視差が大きくなる。そのため、図７に示すグラフ上を左斜め下方向に点が移動される。
【０１６３】
ＣＰＵ４０には、右視点画像データと左視点画像データとの視差が適切な視差となるような偏光部材１３の光通過領域の直径と、その時のＦ値とが記憶されている。ＣＰＵ４０は、取得された焦点距離とこのメモリ領域等に保持された関係とに基づいて偏光部材１３の光通過領域の直径を決定し、偏光部材１３の光通過領域の直径が決定された直径となるように偏光部材１３を制御する。このようにして偏光部材１３の直径が変化された後は、Ｆ値と視差との関係が最も適切な曲線（図６の点ｂがプロットされた曲線）上の任意の点に位置する。
【０１６４】
シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ４０にＳ２ＯＮ信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、測光結果に基づき決定されたシャッター速度、絞り値で位相差ＣＣＤ１８を露光する。
【０１６５】
位相差ＣＣＤ１８の主画素、副画素からそれぞれ出力された２枚分の画像データは、アナログ処理部１２８、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像入力制御部１３２を介してＶＲＡＭ５０に取り込まれ、画像信号処理部１３４において輝度／色差信号に変換されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。ＶＲＡＭ５０に格納された左視点画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、メモリ４８に格納される。
【０１６６】
メモリ４８に記憶された２枚分の圧縮データからＭＰ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を介してメモリカード５４に記録される。これにより、立体視画像が撮影、記録される。
【０１６７】
本実施の形態によれば、焦点距離に応じて遮光量をかえることにより、どのような焦点距離の場合にも立体視に適切な視差とすることができる。
【０１６８】
なお、本実施の形態では、偏光部材１３及び偏光部材１８Ａ、１８Ｂの偏光作用を無くして全ての光束を位相差ＣＣＤ１８に入射させて平面画像を撮影したが、平面画像撮影時に全ての光束が位相差ＣＣＤ１８に入射するのであればこの方法に限られない。例えば、偏光部材１３及び偏光部材１８Ａ、１８Ｂを光軸と直交方向に平行移動させて光束を遮らない位置へ退避させてもよい。
【０１６９】
偏光部材１３を光軸と直交方向に平行移動させて光束を遮らない位置へ退避させる場合には、偏光部材１３は液晶パネルでなくてもよい。この場合には、光通過領域の直径を変更するために、羽根式の絞りで使用されるような機械的な機構を採用すればよい。
【０１７０】
また、偏光部材１３の形状は、略円板形状に限られない。光軸を中心に２つの領域１３ａ、１３ｂに左右対称に分割可能であり、光束の周囲の遮光量が可変であるのであれば、例えば略矩形形状でもよい。この場合には、光通過領域も略矩形形状でよい。
【０１７１】
また、本実施の形態では、Ｆ値と視差との関係が最も適切な曲線（図６の点ｂがプロットされた曲線）上の任意の点に位置するように偏光部材１３の直径が変化されたが、使用する撮影レンズの種類（例えば、倍率が１０倍や３０倍のレンズ）や焦点距離によっては適切な視差となるまで遮光部材１６Ａ、１６Ｂを移動できない場合も考えられる。これらの場合には、焦点距離によらず視差を均一とすることはできないが、可能な限り適切な視差に近づけるようにすることで、焦点距離による視差の差異が小さくなり、視差調整を行わない場合に比べて立体視がしやすい立体視画像を提供することができる。
【０１７２】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、焦点距離に応じて位相差ＣＣＤの各画素毎に配設された遮光部材を移動させることにより視差を調整したが、視差を調整する方法はこれに限られない。
【０１７３】
本発明の第４の実施の形態は、遮光部材により光束の一部を遮光した後で光分割し、ミラーを用いて異なる撮像素子に結像させることにより視差を調整するものである。以下、第４の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−３について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７４】
［撮像装置の全体構成］
図１８は本発明の第４の実施の形態に係る単眼立体撮像装置１０−３の実施の形態を示すブロック図である。
【０１７５】
撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、遮光部材１５、絞り１４、ミラー１１を介してイメージセンサである固体撮像素子（以下、「ＣＣＤ」という）１９ａ、１９ｂの受光面に結像される。遮光部材１５は、ＣＰＵ４０によって制御される遮光部材駆動部３５によって遮光板１５ａ（図２０参照）が駆動され、遮光量が制御される。
【０１７６】
図１９は撮影レンズ１２、遮光部材１５、絞り１４、ミラー１１及びＣＣＤ１９ａ、１９ｂの１画素ずつを示した模式図である。
【０１７７】
遮光部材１５は、射出瞳を通過する光束のうちの光軸を含む一部（略中央部）を遮光するものであり、図１９に示すように遮光部材１５を通過した光束が絞り１４を介してミラー１１に入射される。
【０１７８】
遮光部材１５は、例えば、図２０に示すように中央に蛇腹状に折り畳み可能な遮光板１５ａが設けられた略円板形状の部材である。遮光板１５ａの外周には移動部材１５ｂが配設され、遮光部材駆動部３５は移動部材１５ｂを外周部１３ｃに沿って移動させる。これにより、遮光板１５ａの幅が変更される。遮光板１５ａの幅が広い場合には遮光量が多くなり、遮光板１５ａの幅が狭い場合には遮光量が少なくなる。
【０１７９】
ミラー１１は、遮光部材１５によって略中央が遮光された光束を瞳分割し、ＣＣＤ１９ａ又はＣＣＤ１９ｂへ結像させる。なお、図１９では、ＣＣＤ１９ａ、１９ｂの前面の対物レンズを省略している。
【０１８０】
ＣＣＤ１９ａ、１９ｂ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。
【０１８１】
ミラー１１は、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみをＣＣＤ１９ａへ結像させ、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみをＣＣＤ１９ｂへ結像させる。したがって、ＣＣＤ１９ａから読み出される画像データは、左視点画像データとして処理され、ＣＣＤ１９ｂから読み出される画像データは、右視点画像データとして処理される。
【０１８２】
［撮像装置の動作の説明］
次に、単眼立体撮像装置１０−３の動作について説明する。この撮像処理はＣＰＵ４０によって制御される。この撮像処理をＣＰＵ４０に実行させるためのプログラムはＣＰＵ４０内のプログラム格納部に記憶されている。単眼立体撮像装置１０−３は、平面画像、立体視画像の両方が撮影可能である。平面画像を撮影するか、立体視画像を撮影するかは、操作部３８等を介して予め設定され、設定された情報はメモリ４８に記憶されている。ＣＰＵ４０は、この情報を取得し、それに応じた処理を行う。
【０１８３】
（１）平面画像の撮影処理
平面画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ１９ａのみを用いて撮影を行う。実際の処理方法については、第１の実施の形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１８４】
（２）立体視画像の撮影処理
立体視画像を撮影することがメモリ４８に記憶されている場合には、ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ１９ａ、１９ｂを用いて撮影を行う。
【０１８５】
撮影レンズ１２を通過した被写体光は、遮光部材１５、絞り１４を介してＣＣＤ１９ａ、１９ｂの受光面にそれぞれａ結像される。この時、遮光部材１５の遮光板１５ａの幅は、初期設定の幅とされている。ＣＣＤ制御部３２は位相差ＣＣＤ１８の主画素及び副画素に蓄えられた信号電荷は信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ信号処理部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、画像入力コントローラ２２を介してデジタル信号処理部２４に順次入力され、左視点画像データ及び右視点画像データが順次生成される。生成された左視点画像データ及び右視点画像データは順次ＶＲＡＭ５０に入力される。
【０１８６】
左視点画像データ及び右視点画像データはＶＲＡＭ５０から順次出力され、画像信号処理部１３４で輝度／色差信号が生成され、その信号がビデオ・エンコーダ２８を介して液晶モニタ３０に出力される。液晶モニタ３０には、パララックスバリアが発生されるとともに、その下層の画像表示面に左視点画像データと右視点画像データとの短冊状の画像断片が交互に配列して表示される。
【０１８７】
この処理を順次行うことにより、ＣＣＤ１９ａ、１９ｂで撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ３０にリアルタイムに表示される画像（スルー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。
【０１８８】
シャッタボタンが半押しされると、Ｓ１ＯＮ信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ動作を実施する。立体視画像の撮影処理においては、ＡＦ処理部４２は、位相差ＡＦ処理によりＡＦ動作を行う。
【０１８９】
ＣＰＵ４０は、ズームレンズの光軸方向の位置に基づいて焦点距離を取得する。そして、ＣＰＵ４０は、焦点距離に基づいて遮光部材１５の遮光板１５ａの幅を決定し、遮光部材駆動部３５を介して遮光板１５ａの幅が決定された幅となるように移動部材１５ｂを移動させる。
【０１９０】
ＣＰＵ４０は、明るさと、焦点距離と、遮光板１５ａの幅との関係をＣＰＵ４０内のメモリ領域等に保持している。遮光板１５ａの幅としては、適切な幅とした時の右視点画像データと左視点画像データとの視差が適切な視差となるような値が記憶されている。
【０１９１】
ＣＰＵ４０は、焦点距離を取得すると、焦点距離とこのメモリ領域等に保持された関係とに基づいて遮光板１５ａの幅を決定し、決定された幅となるように遮光部材駆動部３５を介して移動部材１５ｂを移動させる。
【０１９２】
すなわち、図６の点ａのように焦点距離が所定の値より小さい場合には、図２１（Ａ）に示すように遮光部材１５がより多くの光を遮光するように遮光板１５ａの幅を広くするように移動部材１５ｂが移動される。その結果、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心、副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心は光軸から遠ざかる方向に移動し、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心と副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心との距離が大きくなる。すなわち、左視点画像データと右視点画像データとの視差が大きくなる。
【０１９３】
また、図６の点ｃに示すように焦点距離が所定の値より大きい場合には、図２１（Ｂ）に示すように遮光部材１５がより少ない光を遮光するように遮光板１５ａの幅を狭くするように移動部材１５ｂが移動される。その結果、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心、副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心は光軸へ近づく方向に移動し、主画像のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心と副画素のフォトダイオードＰＤに入射される光の中心との距離が小さくなる。すなわち、左視点画像データと右視点画像データとの視差が小さくなる。
【０１９４】
また、図６の点ｂに示すように適切な視差となっている場合には、遮光板１５ａの幅として初期設定と略同一の値が記憶されている。したがって、移動部材１５ｂは移動されない。
【０１９５】
本実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、遮光量を変えることによりＦ値が変わる。ＣＰＵ４０には、遮光量が変化された後は、Ｆ値と視差との関係が最も適切な曲線（図６の点ｂがプロットされた曲線）上の任意の点に位置するような遮光板１５ａの幅が記憶されている。
【０１９６】
シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ４０にＳ２ＯＮ信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、測光結果に基づき決定されたシャッター速度、絞り値でＣＣＤ１９ａ、１９ｂを露光する。
【０１９７】
位相差ＣＣＤ１８の主画素、副画素からそれぞれ出力された２枚分の画像データは、アナログ処理部１２８、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像入力制御部１３２を介してＶＲＡＭ５０に取り込まれ、画像信号処理部１３４において輝度／色差信号に変換されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。ＶＲＡＭ５０に格納された左視点画像データは、圧縮伸張処理部２６に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、メモリ４８に格納される。
【０１９８】
メモリ４８に記憶された２枚分の圧縮データからＭＰ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を介してメモリカード５４に記録される。これにより、立体視画像が撮影、記録される。
【０１９９】
本実施の形態によれば、焦点距離に応じて遮光量をかえることにより、どのような焦点距離の場合にも立体視に適切な視差とすることができる。視差を均一とすることで、視聴者が立体視しやすい立体視画像を提供することができる。
【０２００】
なお、本実施の形態では、遮光部材１５を透過した光束をミラー１１で瞳分割し、２枚のＣＣＤに結像させたが、１枚の位相差ＣＣＤを用いるようにしてもよい。この場合には、位相差ＣＣＤの主画素（フォトダイオードＰＤ）の前面には受光面の右半分を遮光する遮光部材を配設し、副画素（フォトダイオードＰＤ）の前面には受光面の左半分を遮光する遮光部材を配設すればよい。これにより、主画素には、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光され、副画素には、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。
【０２０１】
この場合には、平面画像を撮影する時に主画素のみを用いてもよいし、主画素、副画素の両方を用いてもよい。主画素、副画素の両方を用いる場合には、遮光部材１５及び位相差ＣＣＤの主画素、副画素の前面に配設された遮光部材の遮光機能を無くす必要がある。遮光部材１５については、図２２（ｂ）に示す状態から図２２（ａ）に示す状態へ移動部材を移動させ、移動部材１５ｂを所定の箇所に集めて遮光板１５ａを光路から退避させればよい。位相差ＣＣＤの主画素、副画素の前面に配設された遮光部材については、遮光部及び光透過部を電気的に制御可能な液晶パネルを用いればよい。また、遮光部材１５及び位相差ＣＣＤの主画素、副画素の前面に配設された遮光部材を光軸と直交する方向に平行移動させて光軸を遮らない位置まで退避させてもよい。
【０２０２】
また、本実施の形態では、蛇腹状に折り畳み可能な遮光板１５ａを移動させて遮光板の幅を変えたが、遮光板の形態はこれに限られない。例えば、複数の板が光軸方向に重ねて配設された遮光板を用い、複数の板のうちの所定の板を光軸と直交方向に移動させて遮光板の幅を変えるようにしてもよい。
【０２０３】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ４０が焦点距離に応じて遮光板１５ａの幅を決定し、決定された幅となるように移動部材１５ｂを移動させたが、遮光板１５ａの幅の調整方法はこれに限られない。例えば、ズームレンズの光軸方向の移動に連動させて遮光板１５ａの幅を変更するようにしてもよい。
【０２０４】
単眼立体撮像装置１０−３のズームレンズ移動機構について説明する。従来の撮像装置と同様に、レンズ鏡胴には、光軸方向に移動可能なカム筒が配設されており、カム筒の外周面にはカム溝が形成されている。カム筒の内部に配設されたズームレンズにはカムピンが配設される。カム溝にはカムピンが係合しており、カム筒を回転させると、この回転に伴ってカムピンがカム溝に沿って移動する。これにより、ズームレンズが光軸方向に移動される。
【０２０５】
このカムピンに遮光部材１５の移動部材１５ｂを連結すると、カム筒の回転に伴ってカムピンがカム溝に沿って移動するとともに、移動部材１５ｂが移動され、遮光板１５ａの幅が変更される。これにより、ズームレンズの光軸方向の移動に連動して遮光板１５ａの幅を変えることができる。移動部材１５ｂがカム溝に沿って移動するのであれば、カムピンに移動部材１５ｂを連結する形態に限らず、移動部材１５ｂに連結されたピンをカムピンとは別にカム溝に係合させるようにしてもよい。
【０２０６】
なお、本実施の形態では、略小判形状の遮光板１５ａを用いたが、光束の光軸を含む一部を遮光できるのであれば、遮光板の形状はこれに限らない。例えば、楕円形、樽型等でもよい。また、本実施の形態では、遮光板１５ａの幅を変えることにより遮光量を変えたが、楕円形の場合は短辺の長さを変える、樽型の場合には幅を大きくすることにより遮光板の大きさを変え、遮光量を変えればよい。
【０２０７】
第１〜４の実施の形態では、撮像素子にＣＣＤを用いた例で説明したが、ＣＣＤに限定されるものではない。本発明は、ＣＭＯＳ等他のイメージセンサにも適用可能である。
【符号の説明】
【０２０８】
１０、１０−１、１０−２、１０−３：単眼立体撮像装置、１１：ミラー、１２：撮影レンズ、１３：偏光部材、１４：絞り、１５：遮光部材、１６、１７、１８、：位相差ＣＣＤ、１９ａ、１９ｂ：ＣＣＤ、３２：ＣＣＤ制御部、３４：絞り駆動部、３５：遮光部材駆動部、３６：レンズ駆動部、４０：ＣＰＵ、５４：メモリカード
【図１】
2011199755.tif 000003
【図２】
2011199755.tif 000004
【図３】
2011199755.tif 000005
【図４】
2011199755.tif 000006
【図５】
2011199755.tif 000007
【図６】
2011199755.tif 000008
【図７】
2011199755.tif 000009
【図８】
2011199755.tif 000010
【図９】
2011199755.tif 000011
【図１０】
2011199755.tif 000012
【図１１】
2011199755.tif 000013
【図１２】
2011199755.tif 000014
【図１３】
2011199755.tif 000015
【図１４】
2011199755.tif 000016
【図１５】
2011199755.tif 000017
【図１６】
2011199755.tif 000018
【図１７】
2011199755.tif 000019
【図１８】
2011199755.tif 000020
【図１９】
2011199755.tif 000021
【図２０】
2011199755.tif 000022
【図２１】
2011199755.tif 000023
【図２２】
2011199755.tif 000024
【図２３】
2011199755.tif 000025
【図２４】
2011199755.tif 000026
【図２５】
2011199755.tif 000027