JP2013546017A - ３次元画像撮像方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像方法、及び３次元画像撮像装置であり、撮像装置自体を動かさずに撮像装置の一つの撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複する第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させ、この光軸遷移において、撮像光学系の光軸が第１の光軸になっているタイミングで、左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する３次元画像撮像方法、及び３次元画像撮像装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は撮像装置を使用して互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像を含む立体視用の３次元画像データを撮像する３次元画像撮像方法、及び互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像を含む立体視用の３次元画像データを撮像する３次元画像撮像装置に関する。

従来から、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像を含む立体視用の３次元画像データを撮像する３次元画像撮像装置が知られている。このような３次元画像撮像装置は、従来は二眼方式で構成されていた。すなわち、左眼用画像を撮像する左側の撮像光学系と、右眼用画像を撮像する右側の撮像光学系を別々に用意し、２つの撮像光学系を互いに視差を有する画像が撮像できるように所定距離だけ離間させて配設していた。このような二眼式の３次元画像撮像装置は、例えば特許文献１（Patent Document 1）に開示されている。

また、二眼式の左右の撮像光学系の光軸は、平行に配設される場合と、途中で交差するように配設される場合がある。光軸が平行の場合「平行法」と呼ばれ、３次元画像観察者の眼の疲労が比較的少ない特徴がある。一方、光軸が交差する場合「交差法」と呼ばれ、立体感に富む３次元画像が得られる特徴がある。

ここで、従来技術における平行法の光軸のレイアウトを図１Aに示し、交差法のレイアウトを図１Bに示す。図１Aに示す平行法は観察者の左右の眼に対応する２つの視点からの視線方向を平行にして観察する方法である。例えば実写において、３次元画像データを作成する場合、観察者の左眼に投影される左眼用画像を撮像する左眼用カメラ８１と、観察者の右眼用に投影される右眼用画像を撮像する右眼用カメラ８２を、実空間上で所定距離離間して配設し、左眼用カメラ８１と右眼用カメラ８２の撮影光軸を平行にする。なお、左眼用カメラ８１と右眼用カメラ８２の距離は、人間の瞳孔間の距離に基づき、例えば６．５ｃｍ程度に設定されることが多い。しかし、より短い距離に設定される場合もある。

一方、図1Bに示す交差法の場合、観察者の左眼に投影される左眼用画像を撮像する左眼用カメラ８３と、観察者の右眼に投影される右眼用画像を撮像する右眼用カメラ８４を、実空間上で所定距離離間して配設し、左眼用カメラ８３と右眼用カメラ８４の撮影光軸が交差するように配設する。交差法においても、左眼用カメラ８３と右眼用カメラ８４の距離は、前記と同様６．５ｃｍ程度に設定されることが多い。しかし、より短い距離に設定される場合もある。また、視線（光軸）が交差する位置は、通常、左眼用カメラ８３及び右眼用カメラ８４から１〜３ｍ程度前方に設定される。

特開平０３−１３８６３４号公報

本発明は、単一の撮像光学系の光軸を遷移させ、左眼用画像と右眼用画像を時分割で撮像する３次元画像撮像方法及び３次元画像撮像装置である。あるいは／または、左眼用画像を撮像する光軸と右目用画像を撮像する光軸の空間レイアウト（光軸レイアウト）の変更が可能な３次元画像撮像方法及び３次元画像撮像装置である。

より詳細には、本発明の３次元画像撮像方法は、撮像装置を使って、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する方法であり、前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像装置の一つの撮像光学系の光軸を撮像範囲の少なくとも一部が重複している、第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させ、この光軸遷移において、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になっているタイミングで、左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像することを特徴とする。

また、本発明の３次元画像撮像装置は、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、一つの撮像光学系と、前記撮像光学系を経由した光が結像する撮像素子と、前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像光学系の光軸を撮像範囲の少なくとも一部が重複している、第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる光軸遷移機構と、前記遷移において、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になっているタイミングで左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する撮像回路とを有することを特徴とする。

また、本発明の３次元画像撮像装置は、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、撮像素子と、前記撮像素子上に入射光を結像させる一つの撮像光学系と、前記撮像光学系の光軸上に前記撮像光学系より被写体側に配設された、前記撮像光学系の光軸の方向を変化させる第１の光軸偏向部材と、前記第１の光軸偏向部材を動かすことにより、前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している、第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる、光軸遷移機構と、前記光軸遷移において、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になっているタイミングで左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する撮像回路とを有することを特徴とする。

また、前記本発明の３次元画像撮像装置は、前記構成の第１の光軸偏向部材に代えて、前記撮像光学系の角度を振ることにより、前記撮像装置自体を動かさずに、撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる光軸遷移機構を使用する構成としてもよい。

また、前記本発明の３次元画像撮像装置は、前記構成の第１の光軸偏向部材、及び前記撮像光学系の角度を振る構成に代えて、前記撮像光学系の位置を切り替えることにより、前記撮像装置自体を動かさずに、撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる光軸遷移機構を使用する構成としてもよい。

また、撮像光学系に入射した光の偏光属性を切り替える偏光切替素子と、前記撮像光学系の光軸上に配設され、前記偏光の属性に応じて光路を複数に分割する偏光光路分割素子とを使用し、前記偏光切替素子によって偏光の属性を切り替えることによって、前記撮像装置自体を動かさずに、撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる光軸遷移機構を使用する構成としてもよい。

また、本発明の３次元画像撮像装置は、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像する場合の光軸である第１の光軸と、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する場合の光軸である第２の光軸とをもつ、一眼または二眼の撮像光学系と、前記撮像光学系の第１の光軸と第２の光軸の相対的な角度を変化させる光軸レイアウト設定機構を有することを特徴とする。この場合、被写体までの距離に応じて前記角度が自動的に設定されるようにすることも可能である。

従来技術における平行法の光軸のレイアウトを示す図である。 従来技術における交差法の光軸のレイアウトを示す図である。 本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。 交差法の場合の光軸遷移機構と光軸レイアウト設定機構の動作を説明する図である。 平行法の場合の光軸遷移機構と光軸レイアウト設定機構の動作を説明する図である。 V字型の場合の光軸遷移機構と光軸レイアウト設定機構の動作を説明する図である。 第１の光軸偏向部材及び第２の光軸偏向部材の角度を振らない場合を説明する図である。 ３次元画像を撮像する際のレイアウトモードの特徴等をまとめた図である。 レイアウトモードの設定方法を説明するフローチャートである。 撮像素子、撮像光学系、第１の光軸偏向部材、第２の光軸偏向部材を具体的にレイアウトした撮像装置の構成を示す図である。 撮像装置を使用して３次元画像を撮像する処理を説明するフローチャートである。 撮像装置の姿勢に対する撮影モードを表形式で示す図である。 第１の実施形態の変形例の撮像装置の例を説明する図である。 変形例の撮像装置において、姿勢による撮影モードを説明する図である。 本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示す図である。 撮像素子及び撮像光学系を内蔵する第１の光軸偏向部材と、第２の光軸偏向部材を具体的にレイアウトした撮像装置の構成を示す図である。 撮像素子及び撮像光学系を内蔵する第１の光軸偏向部材と、第２の光軸偏向部材を具体的にレイアウトした撮像装置の構成を示す図である。 第２の実施形態の撮像装置において、交差法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第２の実施形態の撮像装置において、平行法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第２の実施形態の撮像装置において、V字型の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第２の実施形態の撮像装置において、光軸偏向部材の角度を振らない場合を説明する図である。 本発明の第３の実施形態の撮像装置の構成を示す図である。 回転ユニットの模式図である。 撮像装置の具体的な構成例を示す図である。 第３の実施形態の撮像装置において、交差法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第３の実施形態の撮像装置において、平行法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第３の実施形態の撮像装置において、V字型の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 撮像装置を横に構えた場合の撮像のタイミングを変化させる例を説明する図である。 撮像装置を縦に構えた場合の撮像のタイミングを変化させる例を説明する図である。 撮像装置を横に構えた場合の撮像画像の例を説明する図である。 撮像装置を縦に構えた場合の撮像画像の例を説明する図である。 本発明の第４の実施形態の撮像装置の構成を示す図である。 回転ユニットの構成を詳しく示す図である。 第４の実施形態の撮像装置において、交差法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 第４の実施形態の撮像装置において、平行法の場合の光軸レイアウトの設定を説明する図である。 本発明の第５の実施形態を説明する図である。 撮像装置を交差法によって被写体の３次元画像を撮像するレイアウトを説明する図である。 撮像装置を平行法によって被写体の３次元画像を撮像するレイアウトを説明する図である。 撮像装置をV字型レイアウトによって被写体の３次元画像を撮像する例を説明する図である。 第５の実施形態の変形例であり、交差法によって被写体の３次元画像を撮像するレイアウトを説明する図である。 第５の実施形態の変形例であり、平行法によって被写体の３次元画像を撮像するレイアウトを説明する図である。 第５の実施形態の変形例であり、V字型レイアウトによって被写体の３次元画像を撮像する例を説明する図である。 本発明の第６の実施形態を説明する図である。 偏光光路分割素子の一例として、例えば方解石等の複屈折を説明する図である。 偏光光路分割素子の別の一例としての公知のウォラストンプリズムの例を示す図である。 偏光切替素子の一例として、例えば液晶が偏向の属性を切り替える動作を説明する図である。 偏光切替素子の一例として、例えば液晶が偏向の属性を切り替える動作を説明する図である。 光軸に沿った素子の配置を示す図である。 第６の実施形態の３次元画像の撮像方法を説明するフローチャートである。 第６の実施形態の撮像装置によって、交差法による３次元画像を撮像する場合の例を示す図である。 第６の実施形態の撮像装置によって、平行法による３次元画像を撮像する場合の例を示す図である。 偏光切替素子、偏光光路分離素子を撮像光学系の前に配置する例を説明する図である。 アダプタに重りを追加した場合の構成を説明する図である。 撮像装置を横に構えた場合の例を示す図である。 撮像装置を縦に構えた場合の例を示す図である。 アダプタの構成を説明する図である。 第７の実施形態に使用される第１の光軸偏向部材を説明する図である。 第１の光軸偏向部材の角度変化を時系列にグラフ化した図である。 第７の実施形態の撮像装置による撮像の様子を模式的に示す斜視図である。 遠景に立方体があり、近景に球がある構成を、第７の実施形態の撮像装置で撮像する状況を示す図である。 第７の実施形態の撮像装置により図５５に示す状況で撮影した画像を示す図である。 図５６に示す複数の視差画像を、公知のレンチキュラー技術を使って観察する態様を説明する図である。 レンチキュラーレンズと基材を互いに位置合わせして接合した図である。 第８の実施形態に使用される２軸で振動する反射部材である第１の光軸偏向部材を説明する図である。 光軸遷移回路が実現する第１の光軸偏向部材のＸ軸回りの振動位相とＹ軸回りの振動位相の関係を示す図である。 撮像のタイミングを、θｘ−θｙ平面上にプロットした図である。 光軸の遷移を示す図であり、反射面の運動に従って、光軸がすりこぎ運動をすることを示す図である。 光軸のすりこぎ運動において、撮像回路によってＴ／８の期間毎に１回の撮像を行った場合の撮像画像を示す図である。 図６３に示す画像を観察するために使用されるディスプレイの構成を説明する図である。 各サブ画素の面積より面積が小さいか、又は同じである光源が配設されている構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。

図２において、撮像装置１は、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像装置である。撮像装置１は、撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材４、第２の光軸偏向部材５、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、表示部１７、及び制御回路１８を有する。

ここで、撮像素子２として、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の光電変換素子が使用できる。また、撮像光学系３として、例えば単焦点レンズやズームレンズが使用できる。

第１の光軸偏向部材４は、前記撮像光学系３の光軸上に撮像光学系３より被写体側に配設されており、撮像光学系３の光軸の方向を変化させる機構を有する。また、第２の光軸偏向部材５は、撮像光学系３の光軸上に第１の光軸偏向部材４より被写体側に配設されており、第１の光軸偏向部材４と同様、光軸の方向を変化させる機構を有する。また、第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５には、反射部材としてミラーが使用されている。また、第１の光軸偏向部材４は軸６を中心に角度の遷移が可能であり、第２の光軸偏向部材５も軸７を中心に角度の遷移が可能である。

光軸遷移回路１０は後述する第１の光軸偏向部材４の駆動部に制御信号を供給する回路であり、光軸レイアウト設定回路１１は第２の光軸偏向部材５に制御信号を供給する回路である。これらの回路動作については後述する。

撮像光学系駆動部１２は撮像光学系３を駆動し、合焦動作やズーム動作を行う。また、撮像回路１３は、撮像素子２に所定のタイミングで撮像信号を出力し、不図示の被写体の画像データを撮像素子２から取得する。また、記録媒体１４は、例えばフラッシュメモリで構成され、撮像素子２で取得した撮像データを記録する。

姿勢センサ１５は、例えば重力センサで構成され、撮像装置１の姿勢を検出する。撮影者は撮像装置１をどの姿勢で構えるかにより、撮像画面が横長の構図と撮像画面が縦長の構図を選択できる。すなわち、撮像装置１を横に構えれば横長の構図に設定でき、撮像装置１を縦に構えれば縦長の構図に設定できる。

オートフォーカスセンサ１６は被写体までの距離情報を取得し、後述するレイアウトモードの設定に使用する。また、表示部１７は、例えば公知の視差バリア（parallax barrier）式の裸眼３次元ディスプレイであり、操作者は３Dメガネ無しに撮像した３次元画像を立体的に観察できる。

また、前記光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動回路１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、及び表示部１７は、制御回路１８に信号線を介して接続され、制御回路１８の制御信号に従って制御される。

次に、前記構成において、第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５の構成について、説明する。

先ず第１の光軸偏向部材４は、表面が光学的な反射面（例えばアルミコートミラーや多層膜反射ミラー）になっている反射部材であり、第１の光軸偏向部材４の裏面上には２つの永久磁石８ａが配設されている（但し、図２において見えない位置であるため、点線で示す）。この永久磁石８ａから離間した位置に不図示のコイルを配設し、このコイルに電気信号を与えることにより、永久磁石８ａとコイル間に引力又は斥力を生じさせ、前記電気信号を制御して第１の光軸偏向部材４を軸回りに左右に振らせる構成となっている。尚、前記永久磁石８ａと不図示のコイルを含めた、第１の光軸偏向部材４を軸回りに振らせる機構を駆動部８で示す。

また、第２の光軸偏向部材５は、表面が光学的な反射面（例えばアルミコートミラーや多層膜反射ミラー）になっている反射部材であり、第２の光軸偏向部材５の裏面上には２つの永久磁石９ａが配設されている。この永久磁石９ａから離間した位置に不図示のコイルを配設し、第１の光軸偏向部材４と同様、このコイルに電気信号を与えることにより、永久磁石９ａとコイル間に引力又は斥力を生じさせ、前記電気信号を制御して第２の光軸偏向部材５を軸回りに振らせる構成となっている。尚、前記永久磁石９ａと不図示のコイルを含めた、第２の光軸偏向部材５を軸回りに振らせる機構を駆動部９で示す。

また、第１の光軸偏向部材４の裏面にある駆動部８は信号線で光軸遷移回路１０に接続され、第２の光軸偏向部材５の裏面にある駆動部９は信号線で光軸レイアウト設定回路１１に接続されている。光軸遷移回路１０は駆動部８を駆動して第１の光軸偏向部材４の角度を振らせる。これにより、前記撮像装置１自体を動かすことなく、前記撮像光学系３の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移することができる。すなわち、光軸遷移回路１０と第１の光軸偏向部材４と当該駆動部８は、光軸遷移機構として動作する。

また、光軸レイアウト設定回路１１は、第１の光軸偏向部材４の振り幅に対する第２の光軸偏向部材５の振り幅を設定し、駆動部９を駆動して第２の光軸偏向部材５を前記第１の光軸偏向部材４に同期して前記設定した振り幅の角度振らせる。これにより、前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトが設定される。すなわち、光軸レイアウト設定回路１１と第２の光軸偏向部材５と当該駆動部９は光軸レイアウト設定機構として動作する。

尚、前記光軸遷移機構や光軸レイアウト設定機構において、コイル以外の駆動方法を採用することもできる。例えば、ピエゾ素子を使用して駆動するようにしてもよい。また、２つの電極を所定距離おいて離間させ、電極の極性を相互に変化させて、電極間に引力や斥力を発生させて第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５を振らせることも可能である。もちろん、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）のような２次元マイクロミラーアレイを採用して、マイクロミラー単位に光束の向きを偏向させてもよい。

図３〜図６は、前記光軸遷移機構と光軸レイアウト設定機構の動作を説明する図である。尚、便宜上、光線の逆進性に鑑み、光軸の向きを撮像素子２から被写体に向けて伸びるものとして説明する。すなわち、撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材４、第２の光軸偏向部材５は、撮像素子２から伸びる撮像光学系３の光軸２０が、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５を経由して不図示の被写体に向けて伸長するように配設されている。

先ず、光軸遷移機構により、第１の光軸偏向部材４の角度を振る動作が行なわれる。すなわち、前記動作により、光軸２０の光束は第１の光軸偏向部材４の反射面の角度が変化するので、この角度変化に応じて光束の反射する方向が変化する。その結果、光軸２０は第１の光軸２１（実線）と第２の光軸２２（破線）の間を遷移する。

さらに、光軸レイアウト設定機構により、第２の光軸偏向部材５の角度が第１の光軸偏向部材４に同位相に同期させて振る動作が行なわれる。その結果、第１の光軸２１と第２の光軸２２は更に方向が変えられる。このとき、第１の光軸偏向部材４の角度の振り幅に対する第２の光軸偏向部材５の角度の振り幅は、光軸レイアウト設定機構によって設定され、この設定によって撮像される３次元画像の特徴を選択することができる。

また、第１の光軸２１での撮像範囲と、第２の光軸２２での撮像範囲は少なくとも一部が重複するように、第１の光軸２１と第２の光軸２２は決定される。第１の光軸２１と第２の光軸２２は、いわば別の光軸であり、空間中の向きと位置の少なくとも１つが異なるので、前記重複部分にある被写体は、第１の光軸２１で撮像した場合と第２の光軸２２で撮像した場合では、撮像画像上で互いに視差がある。光軸レイアウト設定機構は、具体的には、図3から図5に例示されるように、各光軸の空間中のレイアウト（各光軸の空間中の向きと位置の少なくとも１つ）を適宜設定することができる。

図３は、前記第２の光軸偏向部材５の角度の振り幅が、第１の光軸偏向部材４の角度の振れ幅よりも大きい場合である。この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は撮像装置１より前方で交差するレイアウトとなる。点線で実効的な撮像レイアウトを示すが、これは交差法のレイアウトであるので、撮像装置１は交差法で被写体の３次元画像を撮像することになり、立体感に富む３次元画像が得られる。

図４は、前記第２の光軸偏向部材５の角度の振り幅が、第１の光軸偏向部材４の角度の振れ幅と等しい場合である。この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は平行となるレイアウトとなる。これは平行法のレイアウトであり、撮像装置１は平行法で被写体の３次元画像を撮像することとなり、目の疲労が比較的少ない３次元画像の撮像が可能である。

図５は、前記第２の光軸偏向部材５の角度の振り幅が、第１の光軸偏向部材４の角度の振れ幅より小さい場合であり、第１の光軸２１と第２の光軸２２のレイアウトがＶ字型になる場合である。このレイアウトでは、目の疲労が更に少ない３次元画像の撮像が可能である。

尚、図６は第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５の角度を振らない場合を示す。この場合は、光軸の遷移は起こらないので、撮像装置１は２次元画像を撮像する。

このように、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５を同期して振動させることによって、交差法や平行法やＶ字型レイアウト、或いはこれらの中間的なレイアウト等、様々な光軸レイアウトで特性の異なる３次元画像を撮像できる。さらに、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５を振動させなければ、２次元画像も撮像可能であり、状況や被写体に合わせて、２次元撮像や多種類の３次元撮像法から所望の撮像方法を選択できる。尚、図７は前記３次元撮像のレイアウトモードの特徴等をまとめた図である。

ここで、具体的な前記レイアウトモードの設定方法について説明する。図８は前記レイアウトモードの設定方法を説明するフローチャートである。

先ず、撮像装置１は主要被写体までの距離情報を取得する（ステップ（以下、Ｓで示す）１）。この距離情報の取得は、撮像装置１に設けられた前述のオートフォーカスセンサ１６によって主要被写体までの距離を取得する。次に、取得した距離情報を分類する（Ｓ２）。例えば、取得した距離情報を近距離、中距離、遠距離に分類し、この分類に従って光軸のレイアウトモードの設定を行なう。具体的には、被写体までの距離が、例えば３ｍ未満の場合、近距離に分類し、レイアウトモードを交差法に設定する（Ｓ３）。また、被写体までの距離が、例えば３ｍ〜１０ｍの場合、中距離に分類し、レイアウトモードを平行法に設定する（Ｓ４）。さらに、被写体までの距離が、例えば１０ｍ以上の場合、遠距離に分類し、レイアウトモードをＶ字型に設定する（Ｓ５）。

このように処理することにより、自動的に被写体の距離に適した３次元画像撮像のレイアウトモードの設定を行なうことができる。尚、マニュアル操作によって所望の３次元撮像のレイアウトモードをユーザが選択するようにしてもよい。

図９は、前述の撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材４、第２の光軸偏向部材５を具体的にレイアウトした撮像装置１の構成を示す。

同図に示すように、撮像装置１の内部に撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５が配設されている。第１の変更部材４は撮像光学系３の光軸２０上にあり、第１の変更部材４が光軸２０を振って生成した第１の光軸２１および第２の光軸２２の両方が通る位置に第２の光軸偏向部材５が配設されている。尚、同図の例では、部品をコンパクトに収納するため、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５は、光軸を９０度ねじった位置に配設されている。また、撮像装置１の上部には、レリーズスイッチ２３が配設されている。

図１０は前記構成の撮像装置１を使用して３次元画像を撮像する処理を説明するフローチャートである。

先ず、撮像装置１の電源をオンする（ステップ（以下、ＳＴで示す）１）。この撮像装置１の電源オンは、例えば不図示の電源ボタンを押下することによって、前述の制御回路１８等に電源供給を行なう。

その後、撮像装置１は待機状態でレリーズスイッチ（レリーズＳＷ）２３に操作者の指が触れるのを待つ（ＳＴ２、ＳＴ３がＮＯ）。レリーズＳＷ２３には、例えばタッチセンサが組み込まれており、レリーズＳＷ２３に操作者の指が触れると、触れている期間中、前述の第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５が振動し、光軸が遷移する。

したがって、被写体を撮影するため操作者の指がレリーズＳＷ２３に触れると（ＳＴ３がＹＥＳ）、３次元（３Ｄ）レイアウトモードの設定が行なわれ（ＳＴ４）、前記光軸の遷移が開始される（ＳＴ５）。ここで、３次元（３Ｄ）レイアウトモードの設定処理は、前述の図８において説明したレイアウトモードの設定処理であり、被写体までの距離によって交差法、又は平行法、又はＶ字型などのレイアウトモードの設定が行なわれる。

次に、レリーズＳＷ２３がオンされたか判断する（ＳＴ６）。すなわち、レリーズＳＷ２３を操作者の指が触れた状態から、更に操作者がレリーズＳＷ２３を押下したか判断する。ここで、操作者がレリーズＳＷ２３を押下すれば（ＳＴ６がＹＥＳ）、撮像光軸が第１の光軸又は第２の光軸のどちらであるか判断する（ＳＴ７）。尚、レリーズＳＷ２３を操作者の指が触れた状態から、更に操作者がレリーズＳＷ２３を押下しない場合（ＳＴ６がＮＯ）、操作者がレリーズＳＷ２３に触れている限り（ＳＴ１１がＹＥＳ）、操作者のレリーズＳＷ２３の押下待ち状態が維持される（ＳＴ６からＳＴ１１間でループする）

一方、操作者がレリーズＳＷ２３を押下した場合（ＳＴ６がＹＥＳ）、撮像回路１３は第１の光軸２１及び第２の光軸２２の遷移において、撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１または第２の光軸２２のどちらか一方になったタイミングで、左眼用画像と右眼用画像のどちらか一方を撮像する（ＳＴ７がＹＥＳ、ＳＴ８）。例えば、撮像回路１３は撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１になったタイミングで、左眼用画像を撮像する。

次に、撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１または第２の光軸２２の他方になったタイミングで、左眼用画像と右眼用画像のどちらか他方を撮像する（ＳＴ９がＹＥＳ、ＳＴ１０）。前記のように、例えば最初に撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１になっているタイミングで、左眼用画像を撮像したのであれば、今回は撮像光学系３の光軸が第２の光軸２２になっているタイミングで、右眼用画像を撮像する。

前記処理はレリーズＳＷ２３が操作者によって押下されている限り継続される（ＳＴ１１がＹＥＳ）。したがって、前記例では、以後撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１になっているタイミングで左眼用画像が撮像され、撮像光学系３の光軸が第２の光軸２２になっているタイミングで右眼用画像が撮像され、左眼用画像と右眼用画像が別々のタイミングで時分割に撮像される。

もちろん、撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１になっているタイミングで右眼用画像を撮像し、撮像光学系３の光軸が第２の光軸２２になっているタイミングで左眼用画像を撮像するように構成してもよい。

このようにして撮像された左眼用画像と右眼用画像は一組として順次記録媒体１４に記録される。したがって、操作者によってレリーズＳＷ２３が押下されている間、被写体の撮像データが記録媒体１４に３次元画像として記録される。

その後、操作者がレリーズＳＷ２３から指を離すと（ＳＴ１１がＮＯ）、光軸遷移が終了し（ＳＴ１２）、被写体の撮影を終了する。尚、前記撮像処理は撮像装置１の電源がオンである間可能であり（ＳＴ１３がＮＯ）、撮像装置１の電源オフにより（ＳＴ１３がＹＥＳ）、処理が終了する。

尚、前記処理は動画を撮像する場合であり、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５を高速（例えば、１秒に６０回）で継続的に振動させ、左眼用画像のフレームと右眼用画像のフレームを時系列に取得する。一方、静止画の撮像である場合には、第１の光軸２１と第２の光軸２２の遷移は１回のみで終わり、１枚の左眼用画像と右目用画像より成る画像データは記録媒体１４に記録される。

尚、本実施形態において、前述の図３〜図５に示す２つの光軸偏向部材４、５による撮像光軸の遷移は、第１の光軸及び第２の光軸が１つの平面上にあるようにしてあり、この平面に沿った方向に左眼用画像と右眼用画像の視差が発生する。そして、撮像装置１は横に構えた場合には前記平面（視差方向）が横になり、縦に構えた場合には前記平面（視差方向）が縦になるように、第１の光軸偏向部材４と第２の光軸偏向部材５が振動するように構成されている。したがって、撮像装置１を横に構えた場合には、撮影者の左右の眼の離間方向（横）と左眼用画像と右眼用画像の視差（横）が一致して、撮影画像の観察時に融像が正常に起こり３次元画像が知覚される。

一方、撮像装置１を縦に構えた場合は、撮影者の左右の眼の離間方向（横）と左眼用画像と右眼用画像の視差（縦）が一致せず、撮影時の方向で撮影画像を観察しても融像が起こらない。この点に鑑み、撮像装置１は姿勢センサ１５によって撮像装置１が構えられた方向を検出し、撮像装置１が横に構えられた場合のみ３D撮影を可能にし、撮像装置２が縦に構えられた場合には２D撮影しか実行できないように構成している。

具体的には図１１に示すように、撮像装置１で操作者が撮像モードを「２Dモード」と「３Dモード」を選択可能になっている。操作者が「２Dモード」を選択した場合には、撮像装置１の構えられた方向に関わらず２D撮影が行われる。即ち、図６に示すように、第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５の角度を振らないで、２D撮影が行われる。

一方、操作者が「３Dモード」を選択した場合には、撮像装置１は姿勢センサ１５の出力に応じて、撮像装置１が横に構えられた場合のみ３D撮像を行い、撮像装置１が縦に構えられた場合には２D撮像を行う。２D撮像を行う場合は、指定した撮像モードと異なる撮像モードとなるので、表示部１７に警告を表示する。

図１２は前記第１の実施形態の変形例であり、縦に構えても、横に構えても、３次元画像の撮像ができるように構成した撮像装置２４の例を説明する図である。

撮像装置２４において、撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材４、第２の光軸偏向部材５、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、表示部１７、及び制御回路１８の構成は、前述の撮像装置１と同様である。撮像装置１との相違は、第１の光軸偏向部材２５、及び第２の光軸偏向部材２６の構成が前述の第１の光軸偏向部材４、及び第２の光軸偏向部材５と異なり、２方向に振れる点である。

具体的には、第１の光軸偏向部材２５、及び第２の光軸偏向部材２６をそれぞれ２軸で振動する反射部材（例えば、ジンバルミラー）としている。この他にも、１点で支持されるピラー支持型のミラーを使っても２方向に振れる反射部材を構成できる。構成を、図１２の第２の光軸偏向部材２６の構成で説明すると、第２の光軸偏向部材２６の横方向に軸２７が配設され、縦方向に軸２８が配設されている。また、軸２７を中心に第２の光軸偏向部材２６を振るための駆動部２７ａ、２７ｂが設けられ、軸２８を中心に第２の光軸偏向部材２６を振るための駆動部２８ａ、２８ｂが設けられている。尚、具体的には図１２に記載していないが、第１の光軸偏向部材２５についても同様の構成である。

このように構成することにより、撮像装置２４が横方向に構えられた場合は、第１の光軸偏向部材２５、及び第２の光軸偏向部材２６を各々横方向に振れば、正常な視差画像が得られる。また、撮像装置２４が縦方向に構えられた場合は、第１の光軸偏向部材２５、及び第２の光軸偏向部材２６を各々縦方向に振れば、正常な視差画像が得られる。従って、撮像装置２４を構える向きによって駆動部を選択して使用することにより、撮像装置２４を縦に構えても、横に構えても、３次元画像の撮像が可能となる。

図１３に示すように、撮像装置２４においては、操作者が「２Dモード」を選択した場合には、撮像装置２４の構えられた方向に関わらず２D撮影が行われ、「３Dモード」を選択した場合には、撮像装置２４の構えられた方向に関わらず３D撮影が行われる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図１４は本発明の第２の実施形態の撮像装置３０の構成を示す図である。同図において、撮像装置３０は、前述の第１の実施形態と同様、撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材３１、第２の光軸偏向部材３２、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、表示部１７、及び制御回路１８で構成される。ここで、第２の光軸偏向部材３２の構成は前述の第２の光軸偏向部材５と同様であるが、第１の光軸偏向部材３１の構成が前述の第１の光軸偏向部材４と異なる。

第１の光軸偏向部材３１は筒状であり、前述の撮像素子２及び撮像光学系３が内蔵されている撮像ユニットとなっている。筒状の第１の光軸偏向部材３１は矢印ａ方向に遷移可能であり、光軸遷移回路１０から出力される制御信号に従って駆動部３１ａ、３１ｂを駆動し、矢印ａ方向に第１の光軸偏向部材３１を遷移させる。したがって、第２の実施形態では反射部材を振るのではなく、撮像光学系自体を振ることになる。

尚、第２の光軸偏向部材３２の駆動は前述の第１の実施形態と同様であり、光軸レイアウト設定回路１１から出力される駆動信号に従って駆動部３２ａを駆動し、軸３２ｂを中心に第２の光軸偏向部材３２を矢印ｂ方向に遷移させる。

図１５Aは、撮像素子２及び撮像光学系３を内蔵する第１の光軸偏向部材３１と、第２の光軸偏向部材３２を具体的にレイアウトした撮像装置３０の構成を示す。尚、撮像装置３０の上部には、第１の実施形態と同様、レリーズスイッチ２３が配設されている。

本実施形態においては、光軸遷移回路１０から出力される駆動信号によって撮像ユニット（第１の光軸偏向部材）３１を矢印ａ方向に振って、直接第１の撮像光軸２１と第２の撮像光軸２２を形成する。さらに第１の撮像光軸２１と第２の撮像光軸の空間レイアウトは、光軸レイアウト設定回路１１に制御される第２の光軸偏向部材３２によって設定される。

尚、図１５Bは図１５Aと同様の構成であるが、図１５Bの撮像装置３０では、第２の光軸偏向部材３２の回転軸３２ｂが垂直方向に配設されているのに対し、図１５Aの撮像装置３０では第２の光軸偏向部材３２の回転軸３２ａが垂直方向に対して傾きを有して配設されている。

図１６〜図１９は第２の実施形態の撮像装置３０によって設定されるレイアウトモードについて説明する図である。

図１６は、前記第２の光軸偏向部材３２の角度の振り幅が、第１の光軸偏向部材３１の角度の振れ幅よりも大きい場合である。この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は撮像装置３０より前方で交差するレイアウトとなり、撮像装置３０は交差法で被写体の３次元画像を撮像し、立体感に富む３次元画像が得られる。

また、図１７は、前記第２の光軸偏向部材３２の角度の振り幅が、第１の光軸偏向部材３１の角度の振れ幅よりも小さい場合であり、この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は平行となり、撮像装置３０は平行法で被写体の３次元画像を撮像する。この場合、前述のように目の疲労が比較的少ない３次元画像の撮像が可能である。

さらに、図１８は、前記第２の光軸偏向部材３２の角度を振らない場合であり、この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２のレイアウトがＶ字型になり、目の疲労が更に少ない３次元画像の撮像が可能である。

尚、図１９は第１の光軸偏向部材３１、及び第２の光軸偏向部材３２の角度を振らない場合であり、光軸の遷移は起こらず、撮像装置３０は２次元画像を撮像する。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図２０は本発明の第３の実施形態の撮像装置３３の構成を示す図である。同図において、撮像装置３３は、前述の第１、第２の実施形態と同様、撮像素子２、撮像光学系３、第１の光軸偏向部材３４、第２の光軸偏向部材３５、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、表示部１７、制御回路１８を有し、更に回転ユニット３６を有する。この回転ユニット３６には第１の光軸偏向部材３４と第２の光軸偏向部材３５が配設されている。すなわち、本実施形態では、第１の光軸偏向部材３４及び第２の光軸偏向部材３５が回転ユニット３６に収納され、回転ユニット３６はモータ３４aによって回動可能に構成されている。

図２１は前記回転ユニット３６の模式図である。第１の光軸偏向部材３４および第２の光軸偏向部材３５は、表面が光学的な反射面（例えばアルミコートミラーや多層膜反射ミラー）になっている反射部材である。撮像光学系３の光軸は第１の光軸偏向部材３４により折り曲げられ、さらに第２の光軸偏向部材３５によって折り曲げられて、被写体（不図示）に向かう。また、撮像光学系３の光軸は、回転ユニット３６の回転軸と同軸になっている。

モータ３４ａは回転ユニット３６を撮像光学系の光軸回りに回転させる。すると被写体に向かう光軸の回転ユニット３６からの射出位置も、円の軌跡を描いて移動する。この光軸の射出位置の移動において、円周上の２つの異なる位置に光軸の射出位置が来たときに各々撮像を行うことにより、撮像光学系の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる。即ち、２つの撮像時の光軸が第１の光軸と第２の光軸となる。このように、モータ３４ａによって回転する回転ユニット３６と、前記回転ユニット３６の回転中に異なるタイミングで撮像を指示する撮像回路１３が光軸遷移機構として機能する。

尚、回転ユニット３６にはカウンタウエイト３６ａが設けられ、回転ユニット３６の重心がモータ３４aの回転軸上に位置するよう調整し、回転ユニット３６がスムーズに回転するようにしている。

図２２は撮像装置３３の具体的な構成例であり、回転ユニット３６には前記第１の光軸偏向部材３４及び第２の光軸偏向部材３５が収納され、モータ３４ａの駆動によって回転ユニット３６を回転可能に構成している。

ここで、第２の光軸偏向部材３５の傾きは変更可能であり、光軸レイアウト設定回路１１が駆動部３５ａを駆動することによって、軸３５ｂを中心に第２の光軸偏向部材３５の傾きが変化し、第１、第２の光軸の空間レイアウトが変化する。従って、光軸レイアウト設定回路１１と第２の光軸偏向部材３５と駆動部３５ａは第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトを設定する光軸レイアウト設定機構として機能する。

図２３〜図２５は第３の実施形態の撮像装置３３によって設定される光軸のレイアウトモードを説明する図である。

先ず、図２３は、前記第２の光軸偏向部材３５の入射光軸に対する傾きの角度が、第１の光軸偏向部材３４の入射光軸に対する傾きの角度より大きい場合である。この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は撮像装置３０より前方で交差する交差法のレイアウトとなり、撮像装置３３は交差法で被写体の３次元画像を撮像し、立体感に富む３次元画像が得られる。

また、図２４は、前記第２の光軸偏向部材３５の入射光軸に対する傾きの角度が、第１の光軸偏向部材３４の入射光軸に対する傾きの角度と同じ場合であり、この場合、第１の光軸２１と第２の光軸２２は平行となるレイアウトとなり、撮像装置３３は平行法で被写体の３次元画像を撮像することとなり、目の疲労が比較的少ない３次元画像の撮像が可能である。

さらに、図２５は、前記第２の光軸偏向部材３５の入射光軸に対する傾きの角度が、第１の光軸偏向部材３４の入射光軸に対する傾きの角度より小さい場合であり、第１の光軸２１と第２の光軸２２のレイアウトがＶ字型になる場合である。この場合は、目の疲労が更に少ない３次元画像の撮像が可能である。

図２６A、２６B、及び図２７A、２７Bは、説明図であり、操作者が撮像装置３３を構える向きに応じて、撮像のタイミングを変化させ、これにより、操作者の左右の眼の離間方向と撮像した左眼用画像と右眼用画像の視差方向を一致させることを説明する。

先ず、図２６Aは撮像装置３３を横に構えた例であり、撮像回路１３は、回転ユニット３６が回転軸に対して横の位置であるＢの位置に来たタイミングとＤの位置に来たタイミングで撮像する。例えば、回転ユニット３６がＢの位置に来たタイミングで光軸が第１の光軸になったと判断し、左眼用画像と右眼用画像のどちらか一方を撮像する。更に、光軸がＤの位置に来たタイミングで光軸が第２の光軸になったと判断し、前記左眼用画像と右眼用画像のどちらか他方を撮像する。これによって、図２７Aに示すように、画像の視差（画像のズレ）が横方向の３Ｄ画像が得られる。従って、撮像時の構図と同じ方向で撮像した画像を見る場合、視差の方向が一致して融像が可能になり、３次元画像としての観察が可能となる。

一方、図２６Bは撮像装置を縦に構えた例であり、撮像回路１３は、回転ユニット３６が回転軸に対して横の位置であるＡの位置に来たタイミングとＣの位置にきたタイミングで撮像する。すなわち、回転ユニット３６がＡの位置に来たタイミングで光軸が第１の光軸になったと判断し、左眼用画像と右眼用画像のどちらか一方を撮像する。また、光軸がＣの位置に来たタイミングで光軸が第２の光軸になったと判断し、前記左眼用画像と右眼用画像のどちらか他方を撮像する。これによって、図２７Bに示すように、撮影時の構図と同じ方向で画像を見る場合、視差の方向が横になる（撮影時の操作者の左右の眼の離間の方向と同じになる）３次元画像が得られ、融像が可能となる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図２８は本発明の第４の実施形態の撮像装置４０の構成を示す図である。同図において、撮像装置４０は、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、姿勢センサ１５、オートフォーカスセンサ１６、表示部１７及び制御回路１８を有し、更に回転ユニット４３を有する。回転ユニット４３はモータ４４によって回転可能であり、筒体４６が回転軸の径方向に傾斜が変更できる態様で回転ユニット４３に取り付けられている。筒体４６には、内部に撮像素子２と撮像光学系３が配設され、撮像ユニットとなっている。

本実施形態の撮像装置４０も第３の実施形態の撮像装置３３と同様に、回転ユニット４３をモータ４４によって回転させることにより、回転ユニット４３に装着された撮像ユニットである筒体４６からの光軸の射出位置が円周上を移動するようにしたものである。この光軸の射出位置の移動において、円周上の２つの異なる位置に光軸の射出位置が来たときに各々撮像を行うことにより、撮像光学系の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる。即ち、２つの撮像時の光軸が第１の光軸と第２の光軸となる。このように、モータ４４によって回転する回転ユニット４３と、前記回転ユニット４３の回転中に異なるタイミングで撮像を指示する撮像回路１３が光軸遷移機構として機能する。

図２９は、回転ユニット４３の模式図であり、前述の撮像装置３３の場合と同様、回転ユニット４３には重心位置を調整するため、カウンタウエイト４５が設けられている。撮像ユニットである筒体４６は、光軸レイアウト設定回路１１の指令に応じてアクチュエータ（例えばピエゾ素子）である駆動部４７により傾きが矢印Dの方向に遷移可能になっている。即ち、この光軸レイアウト設定回路１１と駆動部４７は撮像光学系自体の傾きを設定し、第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトを設定する光軸レイアウト設定機構として機能する。

図３０及び図３１は、本実施形態の撮像装置４０によって設定されるレイアウトモードを説明する図であり、例えば図３０に示すようには、筒体４６を内側に傾けることによって、第１の光軸２１と第２の光軸２２を撮像装置４０より前方で交差する交差法のレイアウトとなる。このため、撮像装置４０は交差法で被写体の３次元画像を撮像し、立体感に富む３次元画像が得られる。

一方、図３１に示すようには、筒体４６を回転軸に対して平行の位置に保持することによって、第１の光軸２１と第２の光軸２２は平行となる平行法のレイアウトとなる。このため、撮像装置４０は平行法で被写体の３次元画像を撮像することとなり、目の疲労が比較的少ない３次元画像の撮像が可能である。

また、図示しないが、筒体４６を外側に向けることにより、第１の光軸２１と第２の光軸２２のレイアウトがＶ字型になる設定も可能である。

また、第３の実施形態と同様に、撮像装置４０の向きに応じて２回の撮影タイミングを変えることにより、撮像時の方向で撮像画像を観察した場合に、視差方向が一致するようにすることができる。

尚、本実施形態では撮像ユニットを回転運動で位置を移動させた。しかし、並進運動を採用して、撮像ユニットを直線または曲線の経路上を往復運動させて、運動中の所望のタイミングで第１の光軸対応の撮影と、第２の光軸対応の撮影をするように構成してもよい。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

図３２は本発明の第５の実施形態を説明する図である。撮像装置全体の構成は示していないが、撮像素子２、撮像光学系３、光軸遷移回路１０、光軸レイアウト設定回路１１等の構成は前述の各実施形態と同様である。

本実施形態では、撮像光学系３の光軸上に表面が光学的な反射面になっている反射部材である第１の光軸偏向部材４８が光軸と同軸に回転可能に配設されている。また、第２の光軸偏向部材４９は第１の光軸偏向部材４８の周囲を取り囲むように、内面に傾きの異なる複数の反射面を有する形状で配設されている。本実施形態では、第２の光軸偏向部材４９の反射面は角度の大きい第１反射面４９ａ、角度が第１反射面４９ａより小さい第２反射面４９ｂ、更に角度が第２反射面４９ｂより小さい第３反射面４９ｃで構成されている。

撮像光学系の光軸は、第１の光軸偏向部材４８によって第２の光軸偏向部材４９に向けて屈曲され、第２の光軸偏向部材４９によって更に屈曲されて被写体に向かう。このとき、第１の光軸偏向部材４８の回転運動によって、第２の光軸偏向部材４９上の光軸の交点は、第２の光軸偏向部材４９内面上を閉じた経路を描いて移動することになる。この光軸の交点の移動において、２つの異なる位置に交点が来たときに各々撮像を行うことにより、撮像光学系の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる。即ち、２つの撮像時の光軸が第１の光軸と第２の光軸となる。

このように、回転する第１の光軸偏向部材４８と、前記第１の光軸偏向部材４８の回転中に異なるタイミングで撮像を指示する撮像回路１３が光軸遷移機構として機能する。本実施形態の撮像装置は、光軸レイアウト設定回路１１の指示により第１の光軸偏向部材４８の向きを調整することで複数の反射面を有する第２の光軸偏向部材４９の中から、撮像光学系の光路中に位置させる反射面４９ａ〜４９ｃを選択することで、光軸の空間レイアウトを設定する。このため、光軸レイアウト設定回路１１と第１の光軸偏向部材４８と第２の光軸偏向部材４９が光軸レイアウト設定機構として機能する。

例えば、図３３は、前記第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第１反射面４９ａで反射する第１、第２の光軸２１、２２を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２を撮像装置の前方で交差させる。これにより、撮像装置で交差法によって被写体の３次元画像を撮像し、立体感に富む３次元画像を得る。

また、図３４は、同様に前記第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第２反射面４９ｂで反射する第１、第２の光軸を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２が平行となるレイアウトを形成する。これにより、撮像装置で平行法によって被写体の３次元画像を撮像し、目の疲労が比較的少ない３次元画像の撮像を得る。

さらに、図３５も同様に、前記第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第３反射面４９ｃで反射する第１、第２の光軸を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２がＶ字型となるレイアウトを形成する。これにより、第１の光軸２１と第２の光軸２２がV字型のレイアウトとなる状態で、撮像装置で被写体の３次元画像を撮像し、目の疲労が更に少ない３次元画像の撮像を得る。

尚、図３６〜図３８は、前記第５の実施形態の変形例であり、第１の光軸偏向部材４８を撮像光学系の光軸回りに回転させる代わりに、左右に振る構成である。このように構成することによっても、各種レイアウトの設定が可能である。

例えば、図３６の場合、前記第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第１反射面４９ａで反射する第１、第２の光軸２１、２２を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２を撮像装置の前方で交差させる。これによって、交差法によって被写体の３次元画像を撮像することができる。

また、図３７の場合、第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第２反射面４９ｂで反射する第１、第２の光軸を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２が平行となるレイアウトを形成する。これにより、平行法によって被写体の３次元画像を撮像することができる。

さらに、図３８も同様に、前記第１の光軸偏向部材４８の向きを調整し、第２の光軸偏向部材４９の第３反射面４９ｃで反射する第１、第２の光軸を形成し、第１の光軸２１と第２の光軸２２がＶ字型のレイアウトを形成する。これによって、第１の光軸２１と第２の光軸２２がV字型のレイアウトとなる状態で、被写体の３次元画像を撮像することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。

第６の実施形態は偏光現象を利用して第１の光軸と第２の光軸を遷移させるものである。

本実施形態では、撮像光学系の光軸上に入射した光の偏光属性を切り替える偏光切替素子（例えば偏光板と液晶の組合わせや、偏光板とファラデー回転子の組合わせ）と、偏光の属性に応じて光路を複数に分割する偏光光路分割素子（例えば、複屈折プリズムやウォラストンプリズム）とを用いる。入射光は偏光切替素子によって偏光属性を選択的に切替られ、偏光光路分割素子によって選択的に切替られた前記偏光属性に応じた分割光路に振り分けられる。つまり、切り替えられた偏光属性に応じて複数の光路が生じる。

本実施形態では２つ生じた光路の一方の光軸を第１の光軸とし、他方の光軸を第２の光軸としている。本実施形態は、このようにして、撮像装置５０自体を動かすことなく、撮像光学系２の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複する第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる構成である。

図３９は本発明の第６の実施形態を説明する図である。同図において、撮像装置５０は、撮像素子２、撮像光学系３、光軸遷移回路１０、撮像光学系駆動部１２、撮像回路１３、記録媒体１４、表示部１７、および制御回路１８を有している。また、撮像光学系３と撮像素子２の間には、偏光板５６と、光軸遷移回路１０によって制御される液晶５８と、偏光光路分割素子５２が配設されている。

図４０は偏光光路分割素子５２の一例して、例えば方解石等の複屈折プリズムを説明する図である。偏光属性としては直線偏光の方向を採用している。光軸２０は偏光光路分割素子５２である複屈折プリズムによって直線偏光の方向に応じて第１の光軸２１と第２の光軸２２に分離される。

また、図４１は偏光光路分割素子５２の別の例として、公知のウォラストンプリズム５２ａの例を示す図である。ウォラストンプリズム５２ａは、直交する直線偏向を対称に分離する性質を有し、例えば光軸２０をウォラストンプリズム５２ａによって第１の光軸２１と第２の光軸２２に分離できる。

一方、図４２及び図４３は偏光切替素子５１の例として、液晶５８が偏光の属性を切り替える動作を説明する図である。偏光板５６に入射した光は、一方向に偏光して射出される。この偏光５７が液晶５８に入射すると、液晶５８の上下面に電圧が印加されている場合、液晶分子は電界に沿って並び、図４２に示すように、偏光５７の方向は変化せずに射出される。一方、液晶５８の上下面に電圧が印加されていない場合、図４３に示すように、液晶分子はねじれた方向に配向しており、この分子の作用で偏光面が回転して射出される。このように偏光の属性を切り替える作用は、ファラデー回転子でも得ることができる。

図４４は光軸に沿った素子の配置を示し、被写体側から、撮像光学系３と、偏光板５６と液晶５８を含む偏光切替素子５１と、偏光光路分離素子５２と、撮像素子２が配設されている。この場合、撮像光学系３は偏光切替素子５１及び偏光光路分離素子５２より被写体側に配設されているが、この理由は、少ない光路の分割量でも画面上で大きな視差を得るためである。但し、偏光切替素子５１及び偏光光路分離素子５２は撮像光学系３より前に位置しても、撮像光学系３の中間に位置してもよい。つまり、偏光切替素子５１と偏光光路分離素子５２は、撮像素子２より被写体側ならどの位置でも配設可能である。また、偏光切替素子５１と偏光光路分離素子５２は、どちらが前に配設されていてもよい。

本実施形態では、入射した光は偏光切替素子５１で方向の異なる２つの直線偏光の１つに変換されることで偏光の属性を切り替え、この切替られた偏光の属性（直線偏光の方向）に応じて、偏光光路分割素子５２により複数に分割された光路から対応した光路を進行する。したがって、光軸の第1の光軸と第２の光軸間の切替が可能となる。

具体的には、被写体から入射した光が偏光板５６によって直線偏光にされ、液晶５８によって当該直線偏光の偏光面が回転しない第１の偏光と、偏光面が９０度回転した第２の偏光に択一的に切替られる。これが偏光光路分離素子５２である、例えばウォラストンプリズム５２ａに入射すると、偏光が第１の偏光の場合、ウォラストンプリズム５２ａで光軸２０の方向が第１の光軸２１の方向へ屈曲される。偏光が第２の偏光の場合は、ウォラストンプリズム５２ａで光軸２０の方向が第２の光軸２２の方向へ屈曲される。従って、液晶５８に印加される電圧をオン・オフすることで、光軸を第１の光軸２１と第２の光軸２２の間で遷移させることができる。

図４５は本実施形態の３次元画像の撮像方法を説明するフローチャートである。先ず、前述の図１０の処理で説明した場合と同様、撮像装置５０の電源をオンする（ステップ（以下、ＳＴＰで示す）１）。この撮像装置１の電源オンは、例えば不図示の電源ボタンを押下することによって、制御回路１８等に電源供給を行なう。

その後、撮像装置１は待機状態でレリーズスイッチ（レリーズＳＷ）２３に指が触れるのを待ち（ＳＴＰ２、ＳＴＰ３がＮＯ）、被写体を撮影するため操作者の指がレリーズＳＷ２３に触れると（ＳＴＰ３がＹＥＳ）、光軸を第１の光軸か第２の光軸の一方に設定する（ＳＴＰ４）。例えば、ここで光軸を第１の光軸に設定するものとする。これは光軸遷移回路１０で液晶５８に印加する電圧を制御して、液晶が入射光の直線偏光を回転させる状態と、回転させない状態のうち、いずれかを一方に設定することで行われる。

次に、レリーズＳＷ２３がオンされたか判断する（ＳＴＰ５）。すなわち、レリーズＳＷ２３を操作者の指が触れた状態から、更に操作者がレリーズＳＷ２３を押下したか判断する。ここで、操作者がレリーズＳＷ２３を押下すれば（ＳＴＰ５がＹＥＳ）、左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像する（ＳＴＰ６）。尚、レリーズＳＷ２３を操作者の指が触れた状態から、更に操作者がレリーズＳＷ２３を押下しない場合（ＳＴＰ５がＮＯ）、電源がオフされたか判断し（ＳＴＰ１０）、電源がオフされない限り（ＳＴＰ１０がＮＯ）、操作者のレリーズＳＷ２３の押下待ち状態が維持される（ＳＴＰ４、ＳＴＰ５）。

一方、操作者がレリーズＳＷ２３を押下した場合、前記のように左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像した後、光軸を第１の光軸か第２の光軸の他方に設定する（ＳＴＰ７）。これは光軸遷移回路１０で液晶５８に印加する電圧を制御して、液晶が入射光の直線偏光を回転させる状態と、回転させない状態のうち、ＳＴＰ４で設定したのとは異なる状態に設定することで行われる。

例えば、ここで光軸を第２の光軸に設定するものとする。そして、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する（ＳＴＰ８）。

例えば、撮像光学系３の光軸が第１の光軸２１になっているタイミングで、左眼用画像を撮像したのであれば、撮像光学系３の光軸が第２の光軸２２になっているタイミングで、右眼用画像を撮像する。前記処理はレリーズＳＷ２３が操作者によって触れられている限り継続され（ＳＴＰ９がＹＥＳ）、左眼用画像と右眼用画像が別々のタイミングで時分割に撮像される。このようにして撮像された左眼用画像と右眼用画像は、前述と同様一組として順次記録媒体１４に記録される。

その後、操作者がレリーズＳＷ２３から指を離すと（ＳＴＰ９がＮＯ）、更に撮像装置の電源がオフであるか判断し（ＳＴＰ１０がＮＯ）、撮像装置の電源オンである限り（ＳＴＰ１０がＮＯ）、操作者のレリーズＳＷ２３の押下待ち状態が維持され（ＳＴＰ４、ＳＴＰ５）、撮像装置の電源がオフになると処理を終了する（ＳＴＰ１０がＹＥＳ）。

尚、前述と同様、前記処理は動画を撮像する場合であり、静止画の撮像である場合には、第１の光軸２１と第２の光軸２２の遷移は１回のみで終わり、画像データは記録媒体１４に記録される。

図４６は、偏光光路分割素子５２によって光軸２０を第１の光軸２１と第２の光軸２２分割し、交差法によって３次元画像を撮像する例である。また、図４７は、偏光光路分割素子５２と不図示の被写体間にプリズム等の光線屈曲素子６１を置き、光線の方向を屈曲させ、第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトを変更し、平行法を実現する例である。

また、図４８は偏光切替素子５１と偏光光路分離素子５２を撮像光学系３の前に配置することにより、偏光切替素子５１と偏光光路分離素子５２の撮像光学系３への着脱を容易にした例である。すなわち、撮像装置６０の交換レンズ６２の前に、偏光切替素子５１と偏光光路分離素子５２を内蔵する３次元撮像アダプタ６３を取り付け、３次元画像を撮像する構成である。

また、図４９は、前記交換レンズ６２と３次元撮像アダプタ６３がスムーズに回動するように構成した例である。この場合、３次元撮像アダプタ６３の偏芯した位置に重り６５を設け、重り６５に作用する重力により、常に３次元撮像アダプタ６３が重り６５を下にするように構成するものである。

このよう構成すれば、予め撮像装置６０を横に構えた場合に視差方向が横になるように構成すれば、撮像装置６０を縦に構えても３次元撮像アダプタ６３が重力により９０度回動するので、視差方向が横に保たれる。図５０A、図５０Bはこのことを説明する図である。図５０Aは撮像装置を横に構えた場合であり、図５０Bは撮像装置を縦に構えた場合であり、撮像画像に生じる視差方向を両方向矢印で示している。このように何れの場合も３次元撮像アダプタ６３の重力による回動により、視差方向を横に保つことができる。

尚、図５１は３次元撮像アダプタ６３の回転で用いられるクリップ機構の構成を説明する図である。例えば、図４９に示すように、３次元撮像アダプタ６３に４本の溝６９を設け、この溝６９に嵌入するローラ６７を交換レンズ６２側に設け、交換レンズ６２に対して３次元撮像アダプタ６３を回転自在に構成する。このため、図５１に示すように、ローラ６７は交換レンズ６２の周面に設けられた溝６６にバネ等の弾性部材６８を介装して回転自在に嵌入され、溝６６から外れない構造である。この構造により、３次元撮像アダプタ６３は交換レンズ６２に対して、適度なスムーズさで回動する。即ち、撮像装置６０の構える方向を横と縦を切り替えた場合には、３次元撮像アダプタ６３は交換レンズ６２に対して回動する。しかし、撮像装置６０の僅かな傾きでは３次元撮像アダプタ６３は交換レンズ６２に対して回動しない。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。

前記各実施形態では、撮像装置自体を動かさずに、撮像装置の一つの撮像光学系の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させて、光軸が第１の光軸となるタイミングと第２の光軸となるタイミングで画像を２回撮像していた。本第７の実施形態では、撮像光学系の光軸を平面に沿って振るものであり、前記撮像光学系の光軸が第１の光軸となったタイミングミングと第２の光軸となったタイミング以外のタイミングでも撮像を行うものである。つまり、光軸遷移の間に、２より多い回数の撮像を行うものである。

なお、本実施形態においては、光軸遷移機構と画像の撮像のタイミングが主に説明されているが、本実施形態の構成に他の実施形態で説明された光軸レイアウト設定機構を組み合せることは当業者ならば容易に実施できることである。

本実施形態は、基本的に、前記図２で開示した構成を利用するものである。以下、本実施形態の特徴部分のみ説明する。

図５２は前記図２で開示された、表面が光学的な反射面（例えばアルミコートミラーや多層膜反射ミラー）になっている反射部材である第１の光軸偏向部材４を示す。光軸遷移回路１０は第１の光軸偏向部材４を軸回りに＋θから−θの角度範囲で振動させる。

また、図５３は、第１の光軸偏向部材４の角度変化を時系列にグラフ化したもので、振動周期をＴで示している。ここで、撮像回路１３は振動の周期Ｔの間に２回より多い回数の撮像を行う。本実施形態では、一定期間であるＴ／８の期間毎に１回の撮像を行う。即ち、１周期Ｔの、１／８、２／８、３／８、４／８、５／８、６／８、７／８、８／８のタイミングで撮像を行う。なお、前記図５３において、撮像のタイミングを黒丸で示している。

図５４は、本実施形態の撮像の様子を模式的に示す斜視図である。撮像の行われるタイミングの光軸を一点破線で示している。

図５５は遠景に立方体があり、近景に球がある構成を、本実施形態の撮像装置で撮像する状況を示す図であり、図５６は本実施形態の撮像装置により上記状況で撮影した画像である。１周期で８回の撮像が行われるので、撮像画像は８枚得られる。各撮像画像は、前景に球が写り背景に立方体が写っている。同図より明らかなように、これらの画像は互いに視差がある視差画像となっており、しかも視差量は複数の段階をもって表現されている。

図５７は、上記撮像した複数の視差画像を、公知のレンチキュラー技術を使って観察する態様を説明する図である。図５７において、レンチキュラーレンズ７１の下には、観察パターンを上面にプリントした基材７２が配設されている。観察パターンでは複数のストライプ領域７３が並列しており、各ストライプ領域７３には撮像装置で撮像された各々異なる視差量をもつ８枚の画像を横方向のみに縮小した画像がプリントされている。この、レンチキュラーレンズ７１と基材７２を図５８に示すように、互いに位置合わせをして接合する。この状態で観察者がレンチキュラーレンズ７１を上方から観察すると、見る角度に応じて異なる視差の画像が、レンチキュラーレンズ７１で横方向のみ拡大されて観察される。画像は予め横方向に縮小しているので、レンチキュラーレンズ７１の横方向の拡大により、元の画像の縦横比で観察される。

本実施形態では、互いに異なる視差をもつ複数の（２枚より多い）画像のうち、観察者の見る角度に応じて選択された画像が観察される。従って、観察角度の変化に応じて立体感が変化する表現が可能となる。

なお、前記図１４において、撮像ユニットである筒状の第１の光軸偏向部材３１の軸周りの振動において、前記と同様に１周期中に２回より多い回数撮像することによっても本実施形態と同様の効果が得られる。

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。

前記第７の実施形態は、１軸回りの光軸遷移の間に、２より多い回数の撮像を行うものであり、撮像時の光軸は扇形の平面上に放射状に分布していた。一方、本第８の実施形態は、撮像光学系の光軸を周期的に前記光軸とは異なる軸回りに回転させるものである。この結果、撮像光学系の光軸の軌跡は円錐または円筒となる。つまり、光軸は円錐側面や円筒側面に沿って回転する。そして、前記撮像光学系の光軸が第１の光軸となったタイミングと第２の光軸となったタイミング以外のタイミングでも撮像を行う。本実施形態では、２軸回りで光軸の遷移を行わせて光軸にすりこぎ運動（precession）をさせ、複数の方向に視差をもつ画像群を獲得する。

なお、本実施形態においては、光軸遷移機構と画像の撮像のタイミングが主に説明されているが、本実施形態の構成に、他の実施形態で説明した光軸レイアウト設定機構を組み合せることは当業者ならば容易に実施できることである。

本実施形態は、基本的に、前記図１２で開示された構成を利用するものである。以下、本実施形態の特徴部分のみ説明する。

図５９は、前記図１２で開示された、２軸で振動する反射部材である第１の光軸偏向部材２５を示す。第１の光軸偏向部材２５はＸとＹの２軸をもっており、各軸回りに＋θから−θの角度範囲で振動する。

図６０は、光軸遷移回路１０が実現する第１の光軸偏向部材２５のＸ軸回りの振動位相とＹ軸回りの振動位相の関係を示す。振動の周期は互いにＴで同じだが、振動の位相は相対的に９０度ずれている。このような振動状態において、撮像回路１３は振動の周期Ｔの間に２回より多い回数の撮像を行う。本実施形態では、一定期間であるＴ／８の期間毎に１回の撮像を行っている。即ち、１周期Ｔの、１／８、２／８、３／８、４／８、５／８、６／８、７／８、８／８のタイミングで撮像を行う。なお、図６０において、撮像のタイミングを黒丸で示している。

図６１は前記撮像のタイミングを、θｘ−θｙ平面上にプロットしたものである。また、撮像のタイミングを黒丸で示し、各黒丸は円周上に乗っている。これより、Ｘ軸とＹ軸の振動によって、第１の光軸偏向部材２５の反射面は、垂線の軌跡が円錐側面を描くように運動をすることが分かる。もっとも、θｘとθｙの最大振れ幅を異ならせれば楕円の錐形の側面を描くようになるなど、錐形の形は円錐に限定されない。

図６２は光軸の遷移を示す図であり、前記反射面の運動に従って、光軸がすりこぎ運動をすることを示す。また、図６３は、この光軸のすりこぎ運動において、撮像回路１３によってＴ／８の期間毎に１回の撮像を行った場合の撮像画像を示す。

また、図６３に示す画像ａ１からａ８は、前記図５５と同じセッティングで撮影をしたものである。各撮像画像は、前景に球が写り背景に立方体が写っている。同図より明らかなように、これらの画像は互いに視差がある視差画像となっており、しかも視差の方向が画像毎に異なっている。

さらに、図６４は、前記図６３に示した画像を観察するために使用するディスプレイ７５を有する装置（図示は携帯電話）７４を示す。ディスプレイ７５は画素が２次元アレイに配設されており、各画素は、通過光のスペクトル又は強度の少なくとも１方を変調する複数のサブ画素が点対称に配列された透光層を有している。本実施形態では、各画素は８つのサブ画素ｂ１からｂ８を有している。本ディスプレイにおいて、８つのサブ画素ｂ１からｂ８には前記図６３で示した画像ａ１からａ８の画素が各々対応づけられて表示される。

ここではディスプレイ７５を有する装置として携帯電話７４を例示したが、この他にも装置としてはテレビ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末、モニタなどがあるが、これに限定されない。

図６５は各画素の構成を示す。画素が配設されたレイヤ７７の下には、各サブ画素の面積より面積が小さいか、又は同じである光源７８が配設されている。光源７８は画素の中心（サブ画素の対称点）の直下に位置付けられている。また、各画素には他の画素からの光が進入しないように遮光部材７９が設けられている。この構成において、光源７８から射出される光束は各サブ画素の何れか１つを透過して観察者の目に到達する。どのサブ画素を透過した光が観察者の目に到達するかは、観察者がどの方向からディスプレイ７５を観察するかによって決定される。従って、正立するディスプレイ７５に対して観察者が頭部を、正立させても、傾けても、横にしても、各々の姿勢に応じた方向で撮像された視差画像を観察することができる。このように、本実施形態によれば、ディスプレイに対して姿勢の自由度の高い３次元画像の観察が可能になる。

また、図６４と図６５に示すディスプレイを使用しない場合でも、撮像タイミングがＴ/２ずれている画像の組（本実施形態では、ａ１とａ５、ａ２とａ６、ａ３とａ７、ａ４とａ８）から、１つの組を選択して、視差が横になるようにしてディスプレイに表示すれば、（３Ｄメガネを用いる等して）３次元画像の観察ができる。従って、本実施形態の撮像装置によれば、撮像装置を横に構えて撮像した画像でも、縦に構えて撮像した画像でも、表示時に適切な画像の組みを選択することにより、３次元画像を融像可能な状態で表示することが常に可能である。

なお、前記図１４において、撮像ユニットである筒状の第１の光軸偏向部材３１の軸周りの振動において、上記と同様にすりこぎ運動をさせ１周期中に２回より多い回数撮像することによっても本実施形態と同様の効果が得られる。また、前記図２０や図２８において、回転ユニットの１回転の間に、２回より多い回数撮像することによっても本実施形態と同様の効果が得られる。この場合、回転ユニットから伸びる光軸が回転軸と平行な場合は光軸の軌跡は円筒となり、非平行の場合は円錐となる。

以上のように、前記各実施形態によれば、一眼方式で光軸を遷移させて、左眼用画像と右眼用画像を時分割で撮像して３次元画像を獲得できるので、撮像光学系が１つで済み、製造コストが抑えられる。また、２つの撮像光学系の特性や制御を合致させる必要が無いので、製造が容易となり、二眼方式では困難であった、高性能光学系やズーム光学系の搭載も容易となる。

また、いくつかの前記実施形態で開示された光軸レイアウト設定機構は、従来の二眼式の３次元画像撮像装置でも有効に搭載できる。その場合は、例えば、二眼式の撮像装置の２つの撮像光学系同士をアクチュエータで接続し、２つの撮像光学系の相対的角度を前記アクチュエータを駆動して変化させるように構成すればよい。

Claims (36)

1. 撮像装置を使って、互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む３次元画像を撮像する３次元画像撮像方法であり、
   前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像装置の一つの撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している、第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させ、
   前記遷移において、
   前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になっているタイミングで、前記左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、
   前記撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで、前記左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する、
   ことを特徴とする３次元画像撮像方法。
2. 前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記撮像光学系の光軸中に配設された光軸の方向を変える光軸偏向部材を動かすことによって行う、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像撮像方法。
3. 前記光軸偏向部材は反射部材である、ことを特徴とする請求項２に記載の３次元画像撮像方法。
4. 前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記撮像光学系の向きを動かすことによって行う、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像撮像方法。
5. 前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記撮像光学系の位置を動かすことによって行う、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像撮像方法。
6. 前記撮像光学系の光軸上には、入射した光の偏光属性を切り替える偏光切替素子と、偏光の属性に応じて光路を複数に分割する偏光光路分割素子が配設されており、
   前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記偏光切替素子によって偏光属性を切り替えることによって行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像撮像方法。
7. 前記偏光切替素子は、直線偏光の偏光方向を切り替えるものであり、
   前記偏光光路分割素子は、直線偏光の偏光方向に応じて光路を分割するものである、
   ことを特徴とする請求項６に記載の３次元画像撮像方法。
8. 前記第１の光軸と第２の光軸の相対的な角度を変化させて前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトを設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像撮像方法。
9. 前記設定される前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトは、
   前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトが交差法の関係になるように設定する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の３次元画像撮像方法。
10. 前記設定される前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトは、
    前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトが平行法の関係になるように設定する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の３次元画像撮像方法。
11. 前記設定される前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトは、
    前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトがＶ字型になるように設定する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の3次元画像撮像方法。
12. 前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトの設定は、前記撮像装置と被写体までの距離に応じて異なるレイアウトに設定される、ことを特徴とする請求項８に記載の３次元画像撮像方法。
13. 前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトの設定は、前記の撮像光学系の光軸中に配設された光軸の方向を変える光軸偏向部材の向きを設定することによって行われる、ことを特徴する請求項８に記載の３次元画像撮像方法。
14. 前記光軸偏向部材は反射部材である、ことを特徴とする請求項１３に記載の３次元画像撮像方法。
15. 前記遷移は、前記撮像光学系の光軸を平面に沿って振るものであり、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になったタイミングと第２の光軸になったタイミング以外のタイミングでも、撮像を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の3次元画像撮像方法。
16. 前記遷移は、前記撮像光学系の光軸を錐形の側面に沿って振るものであり、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になったタイミングと第２の光軸になったタイミング以外のタイミングでも撮像を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の3次元画像撮像方法。
17. 互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む3次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、
    一つの撮像光学系と、
    前記撮像光学系を経由した光が結像する撮像素子と、
    前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像光学系の光軸を、撮像範囲の少なくとも一部が重複している、第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる、光軸遷移機構と、
    前記遷移において、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になっているタイミングで前記左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、前記撮像光学系の光軸が前記第２の光軸になっているタイミングで、前記左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する、撮像回路と、
    を有することを特徴とする３次元画像撮像装置。
18. 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系の光軸中に配設された光軸の方向を変える光軸偏向部材と、前記光軸偏向部材の向きを切り替える駆動部を有し、
    前記光軸遷移機構は、前記駆動部により前記光軸偏向部材の向きを切り替えることによって前記撮像光学系の光軸を第１の光軸と第２の光軸との間で遷移させる、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の３次元画像撮像装置。
19. 前記光軸偏向部材は反射部材である、ことを特徴とする請求項１８に記載の３次元画像撮像方装置。
20. 前記光軸遷移機構として、前記撮像光学系の向きを切り替える駆動部を有し、
    前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記駆動部により前記撮像光学系の向きを切り替えることによって行う、ことを特徴とする請求項１７に記載の３次元画像撮像装置。
21. 前記光軸遷移機構として、前記撮像光学系の位置を切り替える駆動部を有し、
    前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記駆動部により前記撮像光学系の位置を切り替えることによって行う、ことを特徴とする請求項１７に記載の３次元画像撮像装置。
22. 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系の光軸上に配設された、入射した光の偏光属性を切り替える偏光切替素子と、偏光の属性に応じて光路を複数に分割する偏光光路分割素子を有し、
    前記撮像光学系の光軸の第１の光軸と第２の光軸との間の遷移は、前記偏光切替素子によって偏光属性を切り替えることによって行う、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の３次元画像撮像装置。
23. 前記偏光切替素子は、直線偏光の偏光方向を切り替えるものであり、
    前記偏光光路分割素子は、直線偏光の偏光方向に応じて光路を分割するものである、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の３次元画像撮像装置。
24. 前記第１の光軸と第２の光軸の相対的な角度を変化させて前記第１の光軸と第２の光軸の空間レイアウトを設定する、光軸レイアウト設定機構を更に有することを特徴とする請求項１７に記載の３次元画像撮像装置。
25. 前記光軸レイアウト設定機構は、前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトが交差法の関係になるように設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元画像撮像装置。
26. 前記光軸レイアウト設定機構は、前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトが平行法の関係になるように設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元画像撮像装置。
27. 前記光軸レイアウト設定機構は、前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトがＶ字型になるように設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元画像撮像装置。
28. 前記光軸レイアウト設定機構は、前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトを前記撮像装置と被写体までの距離に応じて異なるレイアウトに設定する、ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元画像撮像装置。
29. 前記光軸レイアウト設定機構は、前記の撮像光学系の光軸中に配設された光軸の方向を変える光軸偏向部材の向きを設定することにより、前記第１の光軸と第２の光軸のレイアウトを設定する、ことを特徴とする請求項２４に記載の３次元画像撮像装置。
30. 前記光軸偏向部材は反射部材である、ことを特徴とする請求項２９に記載の３次元画像撮像装置。
31. 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系の光軸を平面に沿って振るものであり、
    前記撮像回路は、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になったタイミングと第２の光軸になったタイミング以外のタイミングでも、撮像を行うことを特徴とする、請求項１７に記載の3次元画像撮像装置。
32. 前記光軸遷移機構は、前記撮像光学系の光軸を前記光軸とは異なる軸まわりに回転させるものであり、
    前記撮像回路は、前記撮像光学系の光軸が前記第１の光軸になったタイミングと第２の光軸になったタイミング以外のタイミングでも、撮像を行うことを特徴とする、請求項１７に記載の3次元画像撮像装置。
33. 互いに視差を有する複数の２次元画像を含む3次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、
    一つの撮像光学系と、
    前記撮像光学系を経由した光が結像する撮像素子と、
    前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像光学系の光軸を周期的に振る光軸遷移機構と、
    前記光軸の振れの一周期の間に、少なくとも２回の撮像を行う撮像回路と、
    を有することを特徴とする３次元画像撮像装置。
34. 互いに視差を有する２次元画像である左眼用画像と右眼用画像とを含む3次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、
    左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像する場合の光軸である第１の光軸と、左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する場合の光軸である第２の光軸とをもつ、一眼または二眼の撮像光学系と、
    前記撮像光学系の第１の光軸と第２の光軸の相対的な角度を変化させる光軸レイアウト設定機構と、
    前記第１の光軸で左眼用画像又は右眼用画像の一方を撮像し、前記第２の光軸で前記左眼用画像又は右眼用画像の他方を撮像する、撮像回路と、
    を有することを特徴とする3次元撮像装置。
35. 互いに視差を有する複数の２次元画像を含む3次元画像を撮像する３次元画像撮像装置であり、
    一つの撮像光学系と、
    前記撮像光学系を経由した光が結像する撮像素子と、
    前記撮像装置自体を動かさずに、前記撮像光学系の光軸を周期的に前記光軸とは異なる軸回りに回転させる光軸遷移機構と、
    前記光軸の回転運動の一周期の間に、複数回の撮像を行う撮像回路と、
    を有することを特徴とする３次元画像撮像装置。
36. 複数の画素が2次元に配列したディスプレイであり、
    前記画素が、通過光のスペクトル又は強度の少なくとも１方を変調する複数のサブ画素が点対称に配列された透光層と、上記対称点の下に設けられた前記サブ画素よりも発光面が大きくない光源と、を有することを特徴とする、ディスプレイ。

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