JP4448844B2 - 複眼撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体からの光を光電変換して被写体画像を得る撮像装置に関し、さらに詳しくは、立体像などを得るために視差のある２以上の画像を得る複眼撮像装置に関する。

２つの撮像光学系を水平に並べて配置し、視差のある２つの画像をＣＣＤイメージセンサなどで撮影する複眼カメラが知られている。このような、複眼カメラによって撮影される視差のある２つの画像からは、画像の奥行き方向の情報、すなわち被写体の立体としての情報（以下、３次元データ）を得ることができる。このような３次元データは、色や形ばかりでなく凹凸などの詳細な情報を含むから、画像認識などに利用されている。例えば、複眼カメラを監視カメラとして用いることで、人物の顔の３次元データに基づいて、高精度な人物認証を行うことができる。

一方、複眼カメラは１台のカメラに複数の撮像光学系を搭載するから、カメラ本体が大きくならざるを得ず、携帯性などに問題があったが、単眼カメラに複数の撮影ユニットを着脱自在に設けることで、通常は単眼カメラとして携帯性良く用いることができる複眼カメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、視差のある２つの画像に基づいて、立体的な像を表示する方法及びディスプレイも知られている。このような立体像を表示するディスプレイは、水平方向に視差のある横長の２つの画像に基づいて表示を行う。２つの撮像光学系を水平方向に並べて配置し、いわゆる横撮影を行う従来の複眼カメラでは、カメラを縦長にして撮影するいわゆる縦撮影には対応することができなかったが、縦撮影時には撮像素子などを回転することで、縦撮影であっても画像の長手方向に視差のある２つの画像を得ることができる複眼カメラが知られている（例えば、特許文献２参照）。
平１１−３５５６２４号公報 平１０−２２４８２０号公報

しかしながら、単眼カメラに撮影ユニットを着脱自在に設けると、携帯性を改善することはできるが、複眼カメラとして使用する場合に撮影ユニットの撮影光軸間距離（以下、基線長）は連結する撮影ユニットの大きさで決まるから、基線長の選択の自由度が低く、特に近景の３次元データを得るために基線長を小さくすることが困難であるという問題がある。

また、撮像素子を回転させることで、縦撮影にも対応する複眼カメラでは、撮像素子の回転の中心が固定されているから、基線長の選択及び変更は困難である。すなわち、複眼カメラから被写体までの距離に応じて基線長を選択し、変更することが難しいという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、撮像する被写体までの距離に応じて適切な基線長を選択して撮像することができる複眼撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の複眼撮像装置は、撮像光学系によって集光した被写体からの光を撮像する撮像素子を複数個有し、複数の前記撮像素子で同じ被写体を略同時に撮像し、視差のある画像の対を得る複眼撮像装置であり、前記撮像光学系と前記撮像素子とをそれぞれ１つずつ有するとともに、直方体に形成され、その一面を前面として、前記前面の中心に対して４隅の一つに接近させて偏心した前記撮像光学系の対物レンズを有し、側面同士を合わせて接触させ且つ各前面が面一になるように組み合わせたときに、前記側面による接触面に対して対称位置に前記対物レンズが配置される第１及び第２の撮像ユニットと、前記第１及び第２の撮像ユニットが同時に着脱自在に、撮像する被写体までの距離に応じて位置及び向きを調節して接続されるカメラ本体とを備えることを特徴とする。

また、前記撮像光学系は、被写体からの光を屈曲させて前記撮像素子へ導く屈曲光学系であることを特徴とする。

また、前記直方体の前面は長辺が短辺の２倍に形成された長方形であることを特徴とする。

また、前記カメラ本体は、前記第１及び第２の撮像ユニットを縦姿勢及び横姿勢で収納可能な収納凹部と、前記収納凹部にセットされた前記第１及び第２の撮像ユニットに接続し、各々の前記撮像ユニットにより撮像を行い、画像データを取得するユニット制御部とを有し、前記収納凹部は、前記直方体の適数倍の短辺及び長辺を有する長方形の取付面を有することを特徴とする。

また、第１及び第２の撮像ユニットの前面とは反対側の背面には第１の接続部を有し、前記収納凹部の取付面には、第１及び第２の撮像ユニットの各取付位置での取り付けに対応して前記第１の接続部に対面する位置に第２の接続部を有し、前記第２の接続部への前記第１の接続部の接続状態に応じて、第１及び第２の撮像ユニットの取り付け位置と、前記縦姿勢または横姿勢の何れかの取り付け姿勢とを検出することを特徴とする。

本発明の複眼撮像装置によれば、複眼撮像装置から撮像する被写体までの距離に応じて適切な基線長を選択して撮像することができる。

図１に示すように、本発明の複眼カメラ１０（複眼撮像装置）は、被写体からの光を光電変換して撮像信号を得る撮像ユニット１１（第１の撮像ユニット）、及び撮像ユニット１２（第２の撮像ユニット）と、複数の撮像ユニットを同時に取り付けることができるカメラ本体１３とから構成される。

図２に示すように、撮像ユニット１１のケース１４は、２個の立方体を縦に連結した直方体に形成される。したがって、撮像ユニット１１の前面１６ａ、右側面１６ｂ、背面１６ｃ、左側面１６ｄは短辺Ｌａに対して２倍の長さの長辺Ｌｂを有する長方形となっており、上面１６ｅ及び底面１６ｆは短辺Ｌａを一辺とする正方形となっている。

撮像ユニット１１の前面１６ａには、撮像光学系２１の対物レンズ２６（図４参照）が左上隅部に近接させて配置されており、前面１６ａの中心に対して偏心した位置となっている。また、背面１６ｃには、２個の凸接続部１７ａ，１７ｂ（第１の接続部）が縦中心線上で上からＬａ／２、３Ｌａ／２の位置に立方体状に突出して形成される。この凸接続部１７ａ，１７ｂの上面には、接続端子及び検出端子が形成されている。接続端子は、画像データや各種指令の信号用の端子である。また、検出端子は、撮像ユニットの取り付け姿勢（縦姿勢又は横姿勢）、カメラ本体への取り付け位置、光軸の位置から分類される撮像ユニットの型（例えば、撮像ユニット１１又は撮像ユニット１２）を確認する信号用の端子であり、例えば、接続端子の片側にそれぞれ配置される。

凸接続部１７ａ，１７ｂは、カメラ本体１３の凹接続部４６（後述する）に嵌合して、カメラ本体１３に撮像ユニットが取り付けられる。そして、撮像ユニットは凹接続部４６を介してカメラ本体１３と電気的に結合され、各種信号の送受信が行われる。なお、凸接続部１７ａ，１７ｂには図示しないクリック係止機構が設けられている。このクリック係止機構は凸接続部１７ａ，１７ｂが凹接続部４６に接続された状態で凹接続部４６の溝部に突出し、撮像ユニットがカメラ本体１３から脱落することを防ぐ。なお、このようなクリック係止機構に替えて、又はこのようなクリック係止機構に加えてカメラ本体１３側に脱落防止突起や蓋などからなる脱落防止部材を設けても良い。なお、撮像ユニット１２の凸接続部１７ａ，１７ｂも上述の撮像ユニット１１の凸接続部１７ａ，１７ｂと略同様に構成されるから、図及び説明を省略する。

図３及び図４に示すように、撮像ユニット１１は、前述のケース１４と、このケース１４内に収納される撮像光学系２１及び光学系駆動部２２とから構成されている。

撮像光学系２１は、例えば、対物レンズ２６、プリズム２７、ズームレンズ２８、絞り２９、フォーカスレンズ３１、ＣＣＤ３２（撮像素子）などから構成される。

対物レンズ２６は、ユニット開口３３から入射する被写体光をプリズム２７へと導く。プリズム２７は、三角柱状に形成され、光軸Ｌ１に沿って入射する光を屈曲させ、このプリズム２７の下方に設けられたＣＣＤ３２の受光面へ導く。

ズームレンズ２９は、プリズム２７とＣＣＤ３２との間でプリズム２７に近接して設けられる。このズームレンズ２８は、プリズム２７によって屈曲した光軸Ｌ１に沿って上下に移動自在に設けられ、撮像する倍率を変化させる。絞り２９は、ズームレンズ２８の下方に設けられ、後述するレリーズボタン４７が半押し操作されると作動し、絞り開口３４の面積を変化させ、撮影光量を調節する。

フォーカスレンズ３１は、絞り２９とＣＣＤ３２との間に、プリズム２７によって屈曲した光軸Ｌ１に沿って上下に移動自在に設けられる。フォーカスレンズ３１は、ズームレンズ２９の上下移動による撮像倍率の変化や、レリーズボタン４７の半押し操作にともなって作動し、焦点調節を行う。ＣＣＤ３２は、受光面で被写体光を光電変換し、アナログの撮像信号を凸接続部１６ｂからカメラ本体１３に出力する。

光学系駆動部２２は、ズームモータ３６、ズームリードスクリュ３７、ズームキャリッジ３８、絞り用モータ３９、フォーカスモータ４１、フォーカスリードスクリュ４２、フォーカスキャリッジ４３から構成される。

ズームリードスクリュ３７及びフォーカスリードスクリュ４２は、プリズム２７によって屈曲した光軸Ｌ１に平行に配置される。ズームリードスクリュ３７にはズームキャリッジ３８の雌ネジ部が螺合されている。また、ズームリードスクリュ３７はズームモータ３６により回転される。ズームキャリッジ３８は回転することがないように且つ光軸Ｌ１方向に移動自在に取り付けられており、ズームリードスクリュ３７が回転することにより、ズームキャリッジ３８が光軸Ｌ１方向で移動する。ズームキャリッジ３８にはズームレンズ２８が保持されており、ズームレンズ２２の位置が変更されることによって、ズーム倍率が変更される。

同様にして、フォーカスリードスクリュ４２にはフォーカスキャリッジ４３の雌ネジ部が螺合されており、フォーカスリードスクリュ４２はフォーカスモータ４１により回転される。フォーカスキャリッジ４３は回転することがないように且つ光軸Ｌ１方向に移動自在に取り付けられており、フォーカスリードスクリュ４２が回転することにより、フォーカスキャリッジ４３が光軸Ｌ１方向で移動する。フォーカスキャリッジ４３にはフォーカスレンズ３１が保持されており、フォーカスレンズ３１の位置が変更されることによって、ピント調節が行われる。

ズームモータ３６は、プリズム２７によって屈曲した光軸Ｌ１に平行に配設されるズームリードスクリュ３７を回転させることでズームキャリッジ３８を光軸Ｌ１に沿って上下に移動させる。これにより、ズームキャリッジ３８に保持されるズームレンズ２９は、光軸Ｌ１に沿って移動される。

絞り用モータ３９は、撮像に適当な光量の被写体光がＣＣＤ３２の受光面に到達するように、絞り開口３４の面積を変化させる。フォーカスモータ４１は、プリズム２７によって屈曲した光軸Ｌ１に平行に配設されるフォーカスリードスクリュ４２を回転させることでフォーカスキャリッジ４３を光軸Ｌ１に沿って上下に移動させる。これにより、フォーカスキャリッジ４３に保持されるフォーカスレンズ３１は、光軸Ｌ１に沿って移動される。

ケース１４内で左側に撮像光学系２１が配置され、右側に光学系駆動部２２が配置されることにより、撮像光学系２１の対物レンズ２６はケース１４の前面１６ａの中心に対して左側に偏心して配置される。また、撮像光学系２１の対物レンズ２６はケース１４内の上部に配置されるため、ケース１４の前面の中心に対して上側に対物レンズ２６は偏心して配置される。これらの偏心配置によって、前述のように対物レンズ２６はケース１４の前面に対して左上隅部に配置されることになる。

第２の撮像ユニット１２も、第１の撮像ユニット１１と同様に構成されており、前面１６ａに対物レンズ２６が、背面１６ｃに凸接続部１７ａ，１７ｂが配置されている。この第２撮像ユニット１２が第１撮像ユニット１１と異なっている点は、対物レンズ２６が第１の撮像ユニット１１とは左右対称になるように、右上隅部に形成されている点である。

図５に示すように、カメラ本体１３は中央部分に直方体状の収納凹部４４を備えている。この収納凹部４４は、カメラ本体１３の前面４４ａ（取付面）及び上面４４ｂに開口し、撮像ユニットを４個並べて収納可能な大きさ（縦：２Ｌａ（＝Ｌｂ）、横：４Ｌａ（＝２Ｌｂ）、奥行き：Ｌａ）になっている。

収納凹部４４の前面４４ａには、撮像ユニット１１，１２の凸接続部１７ａ，１７ｂが入り込むことで電気的に接続される凹接続部４６（第２の接続部）が形成されている。この凹接続部４６は、撮像ユニットが縦姿勢及び横姿勢の何れでも収納可能なように、縦姿勢の凸接続部１７ａ，１７ｂ及び横姿勢の凸接続部１７ａ，１７ｂに対応する位置に形成されている。

また、凹接続部４６は撮像ユニットの凸接続部１７ａ，１７ｂが嵌合される形状の溝となっており、各側面には接続端子及び検出端子が形成されている。これら各側面の何れに凸接続部１７ａ，１７ｂの各端子が接続されるかによって、カメラ本体１３は撮像ユニットの取り付け姿勢及び取り付け位置を検出する。例えば、凹接続部４６の上面の端子と凸接続部１７ａ，１７ｂの上面の端子同士がそれぞれ結合されている場合には縦正立姿勢（縦姿勢）であり、凹接続部４６の下面の端子と凸接続部１７ａ，１７ｂの端子とがそれぞれ結合されている場合には縦倒立姿勢（縦姿勢）であることがわかる。また、例えば、凹接続部４６の右側面の端子と凸接続部１７ａ，１７ｂの端子同士が結合されている場合には横右姿勢（横姿勢）であり、凹接続部４６の左側面の端子と凸接続部１７ａ，１７ｂの端子同士が結合されている場合には横左姿勢（横姿勢）であることがわかる。また、２個の凸接続部１７ａ，１７ｂを用いているため、これらの凸接続部１７ａ，１７ｂが接続される２個の凹接続部４６の位置によってカメラ本体１３は取り付け位置を判別する。さらに、カメラ本体１３は検出端子から受ける検出信号に基づいて撮像ユニットの型、すなわち、接続されている撮像ユニットが第１の撮像ユニット１１であるのか、あるいは第２の撮像ユニット１２であるのかを判別する。そして、上述のように判別した撮像ユニットの型、撮像ユニットの取り付け位置及び取り付け姿勢に基づいて、カメラ本体１３は接続されている撮像ユニットの光軸の位置、例えば撮像ユニットの光軸Ｌ１の位置や撮像ユニットの光軸Ｌ２の位置を判断する。

凹接続部４６と凸接続部１７ａ，１７ｂとの接続端子の接続を介して、カメラ本体１３は撮像ユニット１１に電力を供給する。また、この接続端子の接合を介して、カメラ本体１３は撮像ユニット１１を適切に動作させる信号などを送信し、撮像ユニット１１からの撮像信号を受信する。例えば、ズームモータ３６を動作させるズーム信号、絞り２９を動作させる光量調節信号、フォーカスモータ４１を動作させるフォーカス信号、ＣＣＤ３２を動作させるＣＣＤ駆動信号などをカメラ本体１３は撮像ユニット１１に送信し、撮像ユニット１１を適切に駆動する。

基線長は、周知のように、複数の撮像ユニットを用いて撮像し、視差のある２つの画像を得るときに、対になる撮像ユニットの撮像光軸間の長さである。例えば、図５に示すように、カメラ本体１３に第１の撮像ユニット１１と第２の撮像ユニット１２とを、収納凹部４４の左端と右端にそれぞれ縦姿勢で取り付けて撮像する場合には、第１の撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と第２の撮像ユニット１２の光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒとなる。

カメラ本体１３の上面４４ｂには、後述する操作部４８の一部として、複眼カメラ１０によって被写体を撮像するためのレリーズボタン４７が備えられる。このレリーズボタン４７は、半押しと全押しの２段階に押圧操作を行うことが可能となっている。１段階目の半押し操作によって、カメラ本体１３に取り付けられた撮像ユニットは自動的に焦点や撮影光量の調節を行い、２段階目の全押し操作によって実際に撮像が実行されると、被写体像が得られる。

図６に示すように、カメラ本体１３の背面には、複眼カメラ１０を操作する操作部４８と表示パネル４９とが備えられている。

表示パネル４９は、撮像するときにリアルタイムに解像度の低いスルー画像を表示する電子ビューファインダとして機能するとともに、メモリカードなどの記憶媒体に記憶された画像を表示するディスプレイとして機能する。また、後述する操作部４８の操作により、複眼カメラ１０の設定を変更するためのメニューなども表示する。

この表示パネル４９は、液晶表示装置であるが、パララックスバリアを用いた液晶表示装置であり、表示モードとして立体表示モードと平面表示モードとを備える。立体表示モードにおいては、表示するスルー画像やメモリカードなどに記憶された画像などを立体的に認識させるように表示する。

具体的には、表示パネル４９は、液晶表示層とともにパララックスバリア表示層を備える。表示パネル４９の表示方法が立体表示モードに設定されている場合には、パララックスバリア表示層にパララックスバリアを形成し、このパララックスバリアのピッチに応じた左眼用及び右眼用の短冊状の断片画像を交互に配列した画像を液晶表示層に表示する。

一方、平面表示モードにおいては、通常の液晶表示装置のように、表示する画像などを平面の画像として表示する場合には、パララックスバリア表示層にパララックスバリアを形成せず、通常の画像を液晶表示層に表示する。さらに、表示パネル４９は、複数の画像を並べて表示するマルチ表示モードや、いくつかの画像を半透明にして重ねて表示する重ね表示モードなどを備える。

このような表示方法の変更は、後述する操作部４８の操作し、表示パネル４９の設定を変更することによって自由に切り替えられる。また、表示パネル４９を電子ビューファインダとして用い、スルー画像を表示する際には立体表示を行い、メニューなどを表示する際には平面表示というように、使用条件に応じても表示パネル４９の表示方法を設定される。

操作部４８は、前述のレリーズボタン４７と、カメラ本体１３の背面に配設されるメニューボタン５１、マルチファンクションキー５２、電源ボタン５３とから構成される。

メニューボタン５１を押圧操作することによって、表示パネル４９に複眼カメラ１０を操作するメニューが表示される。表示パネル４９に表示されるメニューには、被写体を撮像する撮像モードの選択メニュー、表示パネル４９の表示方法を指定する表示モードの選択メニュー、撮像した画像の記録方法を指定する記録モードの選択メニューなどがある。

撮影モードには、１つの撮像ユニットを用いて撮像する単眼撮影モード、複数の撮像ユニットを用いて撮像する複眼撮影モードがある。単眼撮影モードは、複眼カメラ１０に取り付けられた撮像ユニットうちの一つを用いて１枚の被写体画像を取得する。

複眼カメラ１０が備える複眼撮像モードとしては、複数の撮像ユニット用いて画像を取得する複眼モードに加え、パノラマモード、パンフォーカスモード、ダイナミックレンジ拡大モード、特殊撮影モード、マルチズームモード、連写モードなど、取得した複数の画像に特殊な加工などを施す特殊撮影モードを備える。

複眼モードでは、撮像に用いる各々の撮像ユニットごとの撮影条件を一致させて同時撮影を行い、視差のある複数の画像を得る。これらの画像はメモリカードなどの記憶媒体に関連付けられて記憶され、後に画像処理することによって画像の３次元データを取得する場合や、特殊な画像を合成する場合などに用いられる。

パノラマモードでは、撮像に用いる各々の撮像ユニットごとの撮影条件を一致させて同時撮影を行い、撮像範囲が一部重なっている２つの画像を得る。これらの画像のうち一方から重複する撮影範囲を除き、他方の画像につなぎ合わせることで、一つの撮像ユニットで撮像した画像よりも広い範囲を写したパノラマ画像を合成する。

パンフォーカスモードでは、撮像に用いる各々の撮像ユニットごとに焦点位置を意図的にずらして同時撮影を行い、得られた複数の画像から合焦範囲の広い１枚の画像を合成する。

ダイナミックレンジ拡大モードでは、撮像に用いる各々の撮像ユニットごとに露出条件を変えて同時撮影を行い、得られた複数の画像からダイナミックレンジの広い１枚の画像を合成する。

特殊撮影モードでは、撮像に用いる撮像ユニットの撮影条件を一致させて同時撮影を行い、視差のある複数の画像を得ると、自動的に３次元データを抽出し、この３次元データに基づいて、いわゆる被写界深度の浅い１枚の画像を合成する。すなわち、背景をぼかし、主要被写体が際立つ１枚の画像を合成する。

マルチズームモードでは、撮像に用いる撮像ユニットごとに画角を変えて同時撮影を行い、得られた複数の画像から主要被写体が高解像度で写された１枚の画像を合成する。

連写モードでは、撮像に用いる撮像ユニットをそれぞれ所定の時間間隔で駆動し、連続した画像を得る。

マルチファンクションキー５２は、複眼カメラ１０の設定時には、表示パネル４９に表示されるメニューの各項目にカーソルを移動する十字キーとして機能し、中央部を押圧操作することによって項目を選択するいわゆる決定キーとしても機能する。また、撮像時においては、このマルチファンクションキー５２は、撮像範囲を拡大又は縮小するいわゆるズームキーとしても機能する。さらに、メモリカード５４などから読み出された画像を表示パネル４９に表示する場合には、コマ送りキーなどとしても機能する。

電源ボタン５３は、長押し操作することにより複眼カメラ１０の電源をオン又はオフにする。なお、複眼カメラ１０は、図示しない内臓バッテリなどによって電力を供給される。

また、カメラ本体１３の側面には、メモリカードスロット（図示しない）、外部機器と複眼カメラ１０を接続する複数の外部接続端子（図示しない）などを備える。撮像した画像などを記憶し、複眼カメラ１０の記憶装置として機能するメモリカード５４を挿入する。また、外部接続端子は、外部電源やコンピュータなどと複眼カメラ１０とを接続する。

図７に示すように、複眼カメラ１０は、撮像ユニット駆動部７１（ユニット制御部）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｓｅｃｃｏｒ）７２、ＣＰＵ７３、表示画像処理部７４、ＳＤＲＡＭ７６、ＥＥＰＲＯＭ７７などから構成される。

撮像ユニット駆動部７１は、一つの撮像ユニット検出部７８と、ＣＣＤドライバ８１、モータドライバ８２、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）８３、信号増幅器（ＡＭＰ）８４、Ａ／Ｄ変換機（Ａ／Ｄ）８６をカメラ本体１３に取り付けられるそれぞれの撮像ユニットごとに備える。したがって、最大で４個の撮像ユニットを同時に取り付けることができる複眼カメラ１０は、ＣＣＤドライバ８１、モータドライバ８２、ＣＤＳ８３、ＡＭＰ８４、Ａ／Ｄ８６を１つの組として、４つの組を備える。これらにより、複数の撮像ユニットを同時に駆動し、同時撮影などを行う。

撮像ユニット検出部７８は、撮像ユニットの取り付け位置及び取り付け姿勢を検出する。具体的には、凹接続部４６のいずれの側面の検出端子が撮像ユニットの凸接続部１７ａ，１７ｂと接続されているかを判断する。また、凹接続部４６と凸接続部１７ａ，１７ｂの検出端子同士の接合を介して、検出信号を受ける。この検出信号には、接続されている撮像ユニットの型を判別するためのユニットタイプ信号や、接続されている撮像ユニットのＩＤ信号などがある。そして、これらに基づいて、撮像ユニット検出部７８は同一の撮像ユニットに属する凸接続部を判別し、さらには、同一の撮像ユニットに属する凸接続部１７ａ，１７ｂの接続される位置から接続さている撮像ユニットの取り付け位置及び取り付け姿勢を検出する。さらに、撮像ユニット検出部８７は、検出した撮像ユニットの型、取り付け位置及び取り付け姿勢から、取り付けられた撮像ユニットの光軸の位置を判断する。なお、撮像ユニットの型、個数、取り付け位置及び取り付け姿勢、光軸の位置などの情報は、ＳＤＲＡＭ７６に記憶される。

ＣＣＤドライバ８１は、撮像ユニット検出部７８によって接続の検出された撮像ユニットのＣＣＤを駆動する。このＣＣＤドライバ８１は、ＣＰＵ７３によって制御され、凹接続部４６と凸接続部１７ｂとを介して、目的のＣＣＤ３２を駆動する。また、複数の撮像ユニットがカメラ本体１３に接続されている場合には、撮像ユニット駆動部７１が備える４つのＣＣＤドライバ８１のうち、何れのＣＣＤドライバ８１が何れの撮像ユニットのＣＣＤを駆動するかは、ＣＰＵ７３によって割り当てられる。

モータドライバ８２は、ズームモータ３６、絞り用モータ３９、フォーカスモータ４１を駆動する。このモータドライバ８２によるモータの駆動は、ＣＰＵ７３によって制御される。例えば、各種モータを駆動する順序や駆動量などはＣＰＵ７３によって制御される。

ＣＤＳ８３は、撮像時などにＣＣＤ３２から出力されるアナログの撮像信号を受けて、ノイズを除去し、ＡＭＰ８４へ出力する。ＡＭＰ８４は、ＣＤＳ８３によってノイズを除去されたアナログの撮像信号を増幅し、Ａ／Ｄ８６へと出力する。Ａ／Ｄ８６は、ＡＭＰ８４によって増幅されたアナログの撮像信号をデジタルな画像データに変換し、ＤＳＰ７２へ入力する。Ａ／Ｄ８６が出力するデジタルな画像データは、ＣＣＤ３２の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データである。

ＤＳＰ７２は、画像入力コントローラ８７、画質補正処理回路８８、ＹＣ変換処理回路８９、圧縮伸張処理回路９１などから構成され、Ａ／Ｄ８６から入力されるＲＧＢの画像データをＳＤＲＡＭ７６に一時的に記憶した後に各種画像処理を施す。

また、ＤＳＰ７２は、データバス９２を介して、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路（図示せず）とＡＦ検出回路（図示せず）とに接続されている。ＡＥ／ＡＷＢ検出回路は、撮像に用いる撮像ユニットの露出量、すなわち電子シャッタのシャッタ速度と絞り開口３４の面積が撮像に適切か否かを、撮像に用いる撮像ユニットそれぞれについて検出する。ＡＦ検出回路は、撮像に用いる撮像ユニットそれぞれについて、焦点調節が撮像に適切か否かを検出する。

画像入力コントローラ８７は、Ａ／Ｄ８６から入力される画像データをバッファリングし、データバス９２を介して接続されたＳＤＲＡＭ７６に記憶させる。画質補正処理回路８８は、画像入力コントローラ８７によってＳＤＲＡＭ７６に書き込まれた画像データを読み出し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの画像処理を施し、この画像データを再度ＳＤＲＡＭ７６に記憶させる。ＹＣ変換処理回路８９は、画質補正処理回路８８によって各種の画像処理を施された画像データをＳＤＲＡＭ７６から読み出し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとに変換する。圧縮伸張処理回路９１は、ＹＣ変換された画像データを所定の方式に、例えば、ＪＰＥＧやＴＩＦＦといったファイル形式に圧縮して出力する。そして、圧縮された画像データは、メディアコントローラ９３を介してメモリカード５４に記憶される。

撮像ユニット駆動部７１は、レリーズボタン４７が押圧操作されると、接続された撮像ユニットから画素数の大きな本画像データを取得する。一方で、表示パネル４９を電子ビューファインダとして用いている間、表示パネル４９へスルー表示するための画素数の小さなスルー画像データを取得する。このスルー画像データの取得は、毎秒３０フレームのフレームレートで行われる。このスルー画像データは、本画像データと同様にして、ＤＳＰ７２による各種画像処理を施された後に、ＳＤＲＡＭ７６へ一時的に記憶される。一方、本画像データは、上述の各種画像処理が施された後に、メモリカード５４に記憶されるのに対して、スルー画像データは表示画像処理部７４に読み出されて、スルー表示に適切な画像処理を施された後に、エンコーダ９４によってアナログのコンポジット信号に変換され、表示パネル４９にビデオ出力される。ＳＤＲＡＭ７６内には、スルー画像データを格納するＶＲＡＭ領域が確保されており、ＶＲＡＭ領域内のスルー画像は、前述のフレームレートに合わせて随時更新されて表示パネル４９に出力される。

表示画像処理部７４は、ＳＤＲＡＭ７６やメモリカード５４などに記憶された画像データを、予め設定された表示パネル４９の表示方法に応じて画像処理し、エンコーダ９４を介して表示パネル４９に画像などを表示させる。

表示パネル４９の表示方法の設定が立体表示モードである場合には、表示画像処理部７４は、パララックスバリア表示層にパララックスバリアを形成するとともに、ＳＤＲＡＭ７６やメモリカード５４から立体表示する画像データを読み出し、パララックスバリアのピッチに応じた左眼用及び右眼用の短冊状の断片画像を交互に配列した１つの立体表示用画像データを合成する。この立体表示用画像データは、エンコーダ９４を介して表示パネル４９の液晶表示層に表示される。

一方、表示パネル４９の表示方法の設定が平面表示モードである場合には、表示画像処理部７４は、パララックスバリア表示層にパララックスバリアを形成せず、ＳＤＲＡＭ７６やメモリカード５４から表示パネル４９に平面表示する画像データを読み出し、エンコーダ９４を介して表示パネル４９の液晶表示層に表示させる。

また、表示パネル４９の表示方法の設定がマルチ表示モードである場合には、表示画像処理部７４は、予め設定された数の複数の画像データをＳＤＲＡＭ７６やメモリカード５４から読み出し、これらの画像データから、複数の画像を縮小して配列した１枚のマルチ表示画像を合成する。このマルチ表示画像は、エンコーダ９４を介して表示パネル４９の液晶表示層に表示される。

さらに、表示パネル４９の表示方法の設定が重ね表示モードである場合には、表示画像処理部７４は、予め設定された数の複数の画像データをＳＤＲＡＭ７６やメモリカード５４から読み出し、これらの画像データを半透明化し、重ね合わせた１枚の重ね画像データを合成する。そして、この重ね画像データは、エンコーダ９４を介して表示パネル４９の液晶表示層に表示される。

また、撮像時などにスルー画像を表示し、表示パネル４９を電子ビューファインダとして用いる場合には、表示画像処理部７４は、ＳＤＲＡＭ７６のＶＲＡＭ領域からスルー画像データを、更新されるごとに随時読み出す。そして、上述のように予め設定された表示パネル４９の各種表示方法に応じた画像処理を行い、エンコーダ９４を介して表示パネル４９の液晶表示層にスルー画像を表示させる。

ＣＰＵ７３は、複眼カメラ１０を制御するための制御用プログラムをＥＥＰＲＯＭ７７から読み出し、実行する。そして、操作部４８の操作に応じて、上述のように複眼カメラ１０の各部の動作を統括的に制御する。さらに、例えば、ＣＰＵ７３は、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路やＡＦ検出回路の検出結果に基づいて、撮像ユニット駆動部７１の各部を駆動し、複眼カメラ１０に接続された撮像ユニットをそれぞれ制御する。また、例えば、ＣＰＵ７３は、撮像ユニット検出部７８の検出結果に基づいて視差のある２つの画像を撮像する撮像ユニットの対を判断し、撮像するときの基線長を判断する。そして、撮像して得られた画像を互いに関連付ける情報とともに、撮像条件などの情報、例えば基線長などを画像とともにＳＤＲＡＭ７６に保存する。

また、ＣＰＵ７３は、撮像ユニット検出部７８による検出結果に基づいて、カメラ本体１３に取り付けられた撮像ユニットの個数と取り付け位置や取り付け姿勢などの状態を判断し、撮像時に動作させる順序や、電子ビューファインダとして用いる表示パネル４９に標準で表示するスルー画像データを取得する撮像ユニットなどを決定し、上述のように制御する。

ＳＤＲＡＭ７６は、作業用のメモリであり、画像データや設定の情報が一時的に記憶されるとともに、ＣＰＵ７３によって実行される制御用プログラムがロードされる。ＥＥＰＲＯＭ７７には、ＣＰＵ７３によって実行される複眼カメラ１０の各部を制御する制御用プログラムや設定情報などが記憶されている。

以上のように構成される複眼カメラ１０の作用について説明する。複眼カメラ１０を、一般的なデジタルカメラと同様に単眼のデジタルカメラとして用いる場合には、複眼カメラ１０に１つの撮像ユニットを取り付けて撮像を行うか、又は、複数取り付けられた撮像ユニットの任意の一つを用いて撮像を行う。このとき、撮像ユニットの取り付け位置や取り付け姿勢は任意である。すなわち、撮像ユニットを縦姿勢又は横姿勢で、任意の位置に取り付けて撮像することができる。

一方、複眼カメラ１０を用いて視差のある１対の画像を撮像する場合や、同時に撮像した複数の画像から特殊な画像を合成する撮像モードで撮像する場合には、カメラ本体１３に２個以上の撮像ユニットを取り付けて撮像を行う。

このように、２個の撮像ユニットをカメラ本体１３に取り付けて撮像するときには、同じタイプの撮像ユニットを２個組み合わせて用いる場合と、異なるタイプの撮像ユニットを２個組み合わせて用いる場合がある。

なお、前述のように撮像ユニットの前面をなす長方形の短辺の長さはＬａ、長辺の長さはＬｂ＝２Ｌａであり、以下では撮像ユニットの前面をなす長方形の各辺に対して、撮像ユニットの光軸が最も近い長辺までの距離をＬｐ、撮像ユニットの光軸が最も近い短辺までの距離をＬｑとする。

まず、２個の同じタイプの撮像ユニットを組み合わせて用いる場合には、例えば、撮像ユニット１１とともに、撮像ユニット１１と光軸の配置などが全く同様に構成される撮像ユニット９６の２個を用いる。そして、例えば、図８に示すように、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット９６の光軸Ｌ３とが最も離れるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット９６をそれぞれ縦姿勢でカメラ本体１３に取り付ける。すなわち、撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを撮像ユニット２個分の間隔をあけて、縦姿勢で取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さである基線長Ｒ２は３Ｌａであり、同じタイプの２個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合の撮像ユニットの配置の中で最も長い基線長であるから、比較的遠方に被写体がある場合や、遠景を撮像する場合に適する撮像ユニットの配置である。また、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット９６の光軸Ｌ３は、カメラ本体１３に対して垂直方向には同じ高さにあり、水平方向に基線長Ｒ２だけ離れているから、撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを用いて同時に同じ被写体を撮像すると、水平方向に視差のある１対の画像を得ることができる。

同様に、２個の同じタイプの撮像ユニット、すなわち撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを組み合わせて用いる場合に、例えば、図９に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを縦姿勢で、撮像ユニット１個分の間隔をあけて取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さである基線長Ｒ５の長さは２Ｌａであり、上述の基線長Ｒ２と比較して、Ｌａだけ短くなる。したがって、基線長がＲ２となる配置に撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを取り付ける場合（図８）と比較して、比較的近い位置に被写体がある場合や、中距離程度の風景などを撮像する場合に適する撮像ユニットの配置である。なお、図９においては、図８と比較して、撮像ユニット１１を撮像ユニット１個分だけ撮像ユニット９６に近づけて取り付けるが、撮像ユニット９６を撮像ユニット１個分だけ撮像ユニット１１に近づけて配置する場合も、当然ながら光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さは、基線長Ｒ５となる。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さが基線長Ｒ５となる撮像ユニット１１及び撮像ユニット９６の取り付け位置は、２通りの配置何れかが任意に選択される。

さらに、上述のように、２個の同じタイプの撮像ユニット、すなわち撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを組み合わせて用いる場合に、例えば、図１０に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを縦姿勢で、間隔をあけず、隣接して取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さである基線長Ｒ８はＬａであり、２個の同じタイプの撮像ユニットを縦姿勢で組み合わせて用いる場合の中で、最も短い基線長となる。したがって、比較的近い位置に被写体がある場合や、近距離の風景などを撮像する場合に適する撮像ユニットの配置である。なお、このように撮像ユニット１１と撮像ユニット９６とを、縦姿勢で隣接させてカメラ本体１３に取り付ける位置は３通りあるが、何れも基線長はＲ８となるから、任意に選択される。

次に、異なるタイプの２個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合には、例えば、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２を組み合わせて用いる。撮像ユニット１２は、前述のように、撮像光学系２１と光学系駆動部２２との配置が撮像ユニット１１と逆になっている撮像ユニットであり、回転しても撮像ユニット１１とは重ならず、撮像ユニット１１とは異なるから、タイプの異なる撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを組み合わせて用いることで、さらに多様な基線長の長さを任意に選択して撮像することができる。

例えば、図１１に示すように、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とが最も離れるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とをそれぞれ縦姿勢で取り付ける。すなわち、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを撮像ユニット２個分の間隔をあけて、縦姿勢で、カメラ本体１３の上方に撮像光学系２１の対物レンズ２６が位置するように、それぞれ取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さである基線長Ｒ１は４Ｌａ−２Ｌｐであり、前述の基線長Ｒ２よりも長く、２個の撮像ユニットを組み合わせて撮像を行う場合の中で最も長い基線長である。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さである基線長がＲ１となる撮像ユニットの配置と組み合わせは、カメラ本体１３に取り付ける撮像ユニットの配置及び組み合わせのなかで、被写体が最も遠くにある場合や、最も遠景を撮像する場合に適する。

また、図１２に示すように、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ１となる撮像ユニット１１と撮像ユニット１２の配置（図１１）から、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２の位置を入れ替えて配置すると、基線長Ｒ３は２Ｌａ＋２Ｌｐとなる。この基線長Ｒ３の長さは、基線長Ｒ１，Ｒ２よりも短く、基線長Ｒ５よりも長い。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ３となる撮像ユニットの配置は、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ１となる撮像ユニットの配置と比較して、より近くに被写体がある場合や、より近景を撮像する場合に適する。

また、図１３に示すように、撮像ユニット１個分の間隔をあけ、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との距離ができるだけ離れるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを縦姿勢で取り付けると、基線長Ｒ４は３Ｌａ−２Ｌｐとなる。この基線長Ｒ４の長さは、基線長Ｒ３よりも短い。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ４となる撮像ユニットの配置は、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ３となる撮像ユニットの配置と比較して、さらに近くに被写体がある場合や、さらに近景を撮像する場合に適する。

さらに、図１４に示すように、撮像ユニット１個分の間隔をあけ、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との距離ができるだけ近くなるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを縦姿勢で取り付けると、基線長Ｒ６はＬａ＋２Ｌｐとなる。この基線長Ｒ６の長さは、基線長Ｒ４よりも短い。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ６となる撮像ユニットの配置は、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ４となる撮像ユニットの配置と比較して、さらに近くに被写体がある場合や、さらに近景を撮像する場合に適する。

同様にして、図１５に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを隣接させて、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との距離ができるだけ離れるように縦姿勢で取り付けると、基線長Ｒ７の長さは２Ｌａ−２Ｌｐとなる。この基線長Ｒ７の長さは、基線長Ｒ６よりも短い。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ７となる撮像ユニットの配置は、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが基線長Ｒ６となる撮像ユニットの配置と比較して、より近くに被写体がある場合や、より近景を撮像する場合に適する。

さらに、同様にして、図１６に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを隣接させて、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との距離ができるだけ近くなるように取り付けると、基線長Ｒ９の長さは２Ｌｐとなる。この基線長Ｒ９の長さは、基線長Ｒ７よりも短く、２個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合の基線長の中で最も短い。したがって、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との距離が基線長Ｒ９となる撮像ユニットの配置は、２個の撮像ユニットを縦姿勢で取り付ける組み合わせのうち、最も近くに被写体がある場合や、最も近景を撮像する場合に適する。

以上のように、複眼カメラ１０は、２個の撮像ユニットのタイプ、取り付け位置及び取り付け姿勢の組み合わせを自在に変更することができるから、撮像する被写体までの距離に応じて、撮像に適切な基線長を自在に選択することができる。

撮像する被写体までの距離に応じて自在に選択できる基線長は、基線長Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９である。Ｌｐ＜Ｌａ／４を満たす撮像ユニットを用いる場合、これらの基線長の長さは、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６＞Ｒ７＞Ｒ８＞Ｒ９であり、複眼カメラ１０によって９種の基線長を自在に選択して撮像することができる。

特にＬｐ＝Ｌａ／４を満たすような撮像ユニットを用いる場合であっても、撮像する被写体までの距離に応じて自在に選択できる基線長はＲ１，Ｒ２，Ｒ３＝Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６＝Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９であり、これらはＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３＝Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６＝Ｒ７＞Ｒ８＞Ｒ９であるから、７種もの基線長を自在に選択して撮像することができる上に、Ｒ１はＲ９の７倍程度の長さとなるから、撮像ユニット１１は多様な距離の被写体に適する基線長で撮像を行うことができる。

さらには、距離Ｌｐがそれぞれ異なるように撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを作製すれば、撮像する被写体までの距離に応じて、さらに多様な基線長の長さから、細かく選択することができる。

また、上述の実施形態においては、撮像ユニット１１，１２の撮像光学系２１にプリズムを用いてそれぞれの光軸を屈曲させる屈曲光学系を用いるから、撮像ユニットの厚みを軽減することができる。したがって、屈曲光学系を用いる撮像ユニット用いることで、複眼カメラ１０の厚みを軽減することができ、複眼カメラ１０の携帯性を向上させることができる。

上記実施形態においては、２つの撮像ユニットを縦姿勢で組み合わせて用いるが、これに限らず、２つの撮像ユニットを横姿勢に組み合わせて配置してもよい。

例えば、図１７に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを横姿勢に組み合わせて用い、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット１２の光軸Ｌ２との間の長さができるだけ遠くなるようにそれぞれ取り付ける。このとき光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは、基線長Ｒ１０となる。この基線長Ｒ１０の長さは、４Ｌａ−Ｌｑであり、Ｌｐ≠Ｌｑの場合には、前述の基線長Ｒ１〜Ｒ９の何れとも異なるから、さらに基線長の選択の自由度が増す。

同様にして、例えば、図１８に示すように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを横向きの状態で組み合わせて用い、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さができるだけ短くなるようにそれぞれ取り付ける。このとき光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは、基線長Ｒ１１となる。この基線長Ｒ１１の長さは、２Ｌｑであり、Ｌｐ≠Ｌｑの場合には、前述の基線長Ｒ１〜Ｒ９及び基線長Ｒ１０の何れとも異なるから、さらに基線長の選択の自由度が増す。

さらに、上記実施形態においては、２つの撮像ユニットを組み合わせて用いるが、これに限らず、４個の撮像ユニットを組み合わせて用いてもよい。例えば、図１９に示すように、４個の撮像ユニット、すなわち撮像ユニット１１，１２，９６と、撮像ユニット１２と光軸の配置などが全く同様に構成される撮像ユニット９７とを組み合わせて用いる。

そして、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが最も遠くなるように撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを横姿勢に並べて取り付け、かつ、撮像ユニット９６の光軸Ｌ３と撮像ユニット９７の光軸Ｌ４との間の長さが最も遠くなるように、横姿勢に撮像ユニット９６を撮像ユニット１２の下方に取り付け、撮像ユニット９７を撮像ユニット１１の下方に取り付ける。

このとき、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット１２の光軸Ｌ２との間の長さは、基線長Ｒ１０となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット１２によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。また、同様に、撮像ユニット９６の光軸Ｌ３と撮像ユニット９７の光軸Ｌ４との間の長さは、基線長Ｒ１０となり、撮像ユニット９６によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。

一方、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット９７の光軸Ｌ４との間の長さは、基線長Ｒ７となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、カメラ本体１３に対して互いに縦方向に視差のある画像となる。同様にして、撮像ユニット１２の光軸Ｌ２と撮像ユニット９６の光軸Ｌ３との間の長さは、基線長Ｒ７となり、撮像ユニット１２によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、カメラ本体１３に対して互いに縦方向に視差のある画像となる。

基線長Ｒ１０の長さは、２個の撮像ユニットを横姿勢で、横に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の中で最も長い。さらに、基線長Ｒ７は、２個の撮像ユニットを横姿勢で、縦に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の中で最も長い。したがって、上述のように４個の撮像ユニットの配置は、遠方に被写体がある場合や、遠景を撮像する場合に適する撮像ユニットの配置である。

また、図２０に示すように、４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７を組み合わせて用い、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが最も短くなるように撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを横姿勢で横に並べて取り付ける。さらに、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さが最も短くなるように、横姿勢で撮像ユニット９７を撮像ユニット１１の下方に取り付け、横姿勢で撮像ユニット９６を撮像ユニット１２の下方に取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは、基線長Ｒ１１となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット１２によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。また、同様に、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さは、基線長Ｒ９となり、撮像ユニット９６によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。

一方、撮像ユニット１１の光軸Ｌ１と撮像ユニット９７の光軸Ｌ４との間の長さは、基線長Ｒ９となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、カメラ本体１３に対して互いに縦方向に視差のある画像となる。同様にして、撮像ユニット１２の光軸Ｌ２と撮像ユニット９６の光軸Ｌ３との間の長さは、基線長Ｒ９となり、撮像ユニット１２によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、カメラ本体１３に対して互いに縦方向に視差のある画像となる。

基線長Ｒ１１の長さは、２個の撮像ユニットを横姿勢で、横に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の中で最も短い。さらに、基線長Ｒ９は、２個の撮像ユニットを横姿勢で、縦に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の中で最も短い。したがって、上述のような４個の撮像ユニットの配置は、複眼カメラ１０の近くに被写体がある場合や、近景を撮像する場合に適する撮像ユニットの配置である。

以上のように、４個の撮像ユニットを組み合わせて、これらの撮像ユニットを横姿勢で横又は縦に並べてカメラ本体１３に取り付けると、被写体までの距離に応じて撮像に適した基線長を選択することができ、水平方向に視差のある画像の対を得られると同時に、カメラ本体１３に対して縦方向に視差のある画像の対をも得ることができる。

水平方向に視差のある画像の対は、周知のように、パノラマ画像の合成、立体視用の画像の合成、被写体の３次元データの算出などに様々な目的で利用することができる。特に、水平方向に視差のある画像の対から３次元データを算出するときに、垂直方向に視差のある画像を併用すると、３次元データを算出するときに必要な特徴点の抽出を容易に行うことができる。例えば、水平線など画像に対して横に長い形状が写された画像では、水平方向に視差のある画像の対から特徴点を抽出することは容易でないが、垂直方向に視差のある画像を併用することで容易に特徴点を抽出することができる。

なお、４個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合に、上述のように、水平方向のみならず、カメラ本体１３に対して垂直方向にも光軸が並ぶように撮像ユニットをそれぞれ取り付け、カメラ本体１３に対して縦方向に視差のある画像をも得るが、これに限らず、ある基線長の２個の撮像ユニットの配置と、この基線長と長さの異なる基線長となる２個の撮像ユニットの配置とを組み合わせて、４個の撮像ユニットを組み合わせて用いてもよい。

例えば、図２１に示すように、４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７を組み合わせて用いる。このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが最も長くなるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを横姿勢で横に並べてカメラ本体１３に取り付ける。一方、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さが最も短くなるように、撮像ユニット９６と撮像ユニット９７とを横姿勢で横に並べ、撮像ユニット１１の下方に撮像ユニット９７を取り付け、撮像ユニット１２の下方に撮像ユニット９６を取り付ける。

このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは、基線長Ｒ１０となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット１２によって撮像される画像とは、互いに水平に視差のある画像となる。また、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さは、基線長Ｒ１１となり、撮像ユニット９６によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、互いに水平に視差のある画像となる。

一方、光軸Ｌ１と光軸Ｌ４とは、カメラ本体１３に対して縦方向にずれてはいるが、垂直方向にだけずれているわけではないので、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像との対は、画像の長辺又は短辺に平行な視差だけがある画像の対として単純には扱えない。これは、撮像ユニット１２によって撮像される画像と撮像ユニット９６によって撮像される画像との視差についても同様である。

しかしながら、上述のように４個の撮像ユニットを取り付けると、基線長Ｒ１０の分だけ水平に視差のある画像の対と、基線長Ｒ１１の分だけ水平に視差のある画像の対とを同時に得ることができる。したがって、被写体までの距離に応じた撮像に適切な基線長を選択するために、撮像ユニット１１，１２，９６，９７の位置や向きを組み替えることなく、遠距離及び近距離の被写体に適切な基線長の視差のある画像の対を同時に得ることができる。これにより、撮像ユニットの組み替えの煩雑さを軽減することができる。

上述の実施形態では、４個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合に、全ての撮像ユニットを横姿勢でカメラ本体１３に取り付けて用いるが、これに限らず、４個の撮像ユニットのうちいくつかを縦姿勢でカメラ本体１３に取り付けて複眼カメラ１０を用いてもよい。

例えば、図２２に示すように、撮像ユニット１１，１２，９６，９７を組み合わせて用いる。このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが最も長くなるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを縦姿勢で横に並べて、カメラ本体１３の収納凹部４４の両端にそれぞれ取り付ける。一方、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さが最も長くなるように、撮像ユニット９６と撮像ユニット９７とを横姿勢で縦に並べ、撮像ユニット９６の下方に撮像ユニット９７が位置するように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２との間に取り付ける。

このように４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７を取り付けると、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは基線長Ｒ１となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット１２によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。同時に、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さは基線長Ｒ７となり、撮像ユニット９６によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、互いに垂直方向に視差のある画像となる。

基線長Ｒ１は、２個の撮像ユニットを縦姿勢で横に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の基線長の中で最も長い。さらに、基線長Ｒ７は、２個の撮像ユニットを横姿勢で縦に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の基線長の中で最も長い。したがって、上述のような４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７の配置は、遠方の被写体や遠景を撮像する場合に適切である。

また、上述のような撮像ユニット１１，１２，９６の配置においては、光軸Ｌ１、光軸Ｌ２、及び光軸Ｌ３は、同一平面上にある。光軸Ｌ１と光軸Ｌ３との間の長さは、基線長Ｓ１となり、基線長Ｒ１〜Ｒ１１の何れとも異なる。同様にして、光軸Ｌ２と光軸Ｌ３との間の長さは、基線長Ｓ２となり、基線長Ｒ１〜Ｒ１１及び基線長Ｓ１の何れとも異なる。したがって、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット９６によって撮像される画像との撮像範囲の重なる部分は、互いに水平に視差のある１対の画像として取り扱うことができる。同様に、撮像ユニット１２によって撮像される画像と撮像ユニット９６によって撮像される画像との撮像範囲の重なる部分は、水平方向に視差のある１対の画像として取り扱うことができる。

また、例えば、図２３に示すように、撮像ユニット１１，１２，９６，９７を組み合わせて用いる。このとき、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さが最も短くなるように、撮像ユニット１１と撮像ユニット１２とを縦姿勢で横に並べて、カメラ本体１３の収納凹部４４の一端に隣接して取り付ける。一方、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さが最も短くなるように、撮像ユニット９６と撮像ユニット９７とを横姿勢で縦に並べて、カメラ本体１３の収納凹部４４の他端に取り付ける。

このように、４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７を取り付けると、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との間の長さは基線長Ｒ９となり、撮像ユニット１１によって撮像される画像と撮像ユニット１２によって撮像される画像とは、互いに水平方向に視差のある画像となる。同時に、光軸Ｌ３と光軸Ｌ４との間の長さは基線長Ｒ９となり、撮像ユニット９６によって撮像される画像と撮像ユニット９７によって撮像される画像とは、互いに垂直方向に視差のある画像となる。

基線長Ｒ９は、２個の撮像ユニットを縦姿勢で横に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の基線長のなかで最も短く、さらには、２個の撮像ユニットを横姿勢で縦に並べてカメラ本体１３に取り付ける場合の基線長のなかでも最も短い。したがって、上述のような４個の撮像ユニット１１，１２，９６，９７の配置は、近接する被写体や近景を撮像する場合に適切である。

上述のように、同時に取り付ける４個の撮像ユニットのうち、２個の撮像ユニットを縦姿勢でカメラ本体１３に取り付け、残る２個の撮像ユニットを横姿勢でカメラ本体１３に取り付けて用いると、被写体までの距離に応じた基線長を選択して撮像を行えるとともに、水平方向に互いに視差のある１対の画像と、垂直方向に互いに視差のある１対の画像とを同時に得ることができる。この水平方向に互いに視差のある１対の画像から３次元データを算出するときに、垂直方向に互いに視差のある１対の画像を併せて用いることで、特徴点の抽出などを容易に行うことができる。

以上のように、本発明の複眼カメラ１０は、屈曲光学系を用いるいくつかの撮像ユニットを、カメラ本体１３に着脱自在に備え、これらの少数の撮像ユニットを組み合わせて用いることで、被写体までの距離に応じた適切な基線長を自在に選択して撮像することができる。

なお、上述の実施形態では、多数ある撮像ユニットの組み合わせ及び配置のうちいくつかを例に挙げるが、これに限らず、例に挙げない撮像ユニットの組み合わせ、取り付け位置、取り付け姿勢で複眼カメラ１０を使用しても良い。

また、上記実施形態では、複眼カメラ１０は２個又は４個の撮像ユニットを用いるが、これに限らず、３個の撮像ユニットを取り付け位置や取り付け姿勢を自在に選択してカメラ本体１３に取り付け、複眼カメラ１０を使用しても良い。また、例えば、５個以上の撮像ユニットを同時に取り付けられるようにしても良い。より多くの撮像ユニットを組み合わせて用いることで、さらに細かく基線長を選択して撮像することができるようになる。

さらに、上記実施形態では、４個の撮像ユニットを組み合わせて用いる場合に、撮像ユニット１１，１２，９６，９７を組み合わせて用いるが、これに限らず、他の組み合わせの撮像ユニットを用いてもよい。例えば、撮像ユニット１１と同様に構成される撮像ユニットを４個組み合わせて用いてもよい。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットとカメラ本体１３とは、撮像ユニットの凸接続部１７ａ，１７ｂと凹接続部４６とで嵌合して電気的に接続するが、これに限らず、撮像ユニットとカメラ本体１３との間で授受する信号などは、無線によって行っても良い。また、上述の接続を介して撮像ユニットに供給する電力は、カメラ本体１３から電磁誘導などにより供給してもよい。

さらに、上記実施形態の撮像ユニットとカメラ本体１３との接続方法や、凸接続部及び凹接続部の形状などは例であり、他の形状、取り付け位置、個数であっても良い。また、撮像ユニットのカメラ本体１３に取り付け位置や取り付け姿勢などの検出方法も、上記実施形態の例に限らず、他の周知の方法を用いて行ってもよい。例えば、撮像ユニットがカメラ本体１３に取り付けられたときに、それぞれの撮像ユニットに付与された詳細なＩＤなどを取得し、取り付けられた撮像ユニットの構造などを認識しても良く、また、機械的なスイッチなどで取り付けられた撮像ユニットの取り付け位置や取り付け姿勢を認識しても良い。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットを駆動する撮像ユニット駆動部７１が、カメラ本体１３に設けられているが、これに限らず、撮像ユニット駆動部７１又はその一部をそれぞれの撮像ユニットに個別に設けても良い。

また、上記実施形態では、表示パネル４９としてパララックスバリアを備える液晶表示装置を用いるが、これに限らず、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイやプラズマディスプレイなど周知の何れのディスプレイをも複眼カメラ１０に用いることができる。さらに、表示パネル４９は、画像などを立体的に認識させる方法としてパララックスバリアを用いるが、これに限らず、レンチキュラーレンズを用いる表示パネルを用いても良い。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットを縦向きの状態と横向きの状態とで自在に向きを変更して使用するが、このように撮像ユニットの向きを変更する際に、例えば、撮像ユニットに対して、この撮像ユニットが内蔵するＣＣＤ３２を±９０度回転させることができる撮像ユニットを用いてもよい。一般に、ＣＣＤ３２の受光面は長方形であるから、上記実施形態のように、撮像ユニットを縦姿勢から横姿勢に向きを変更すると、例えば、得られる画像は横長の画像から縦長の画像になる。そこで、上述のような撮像ユニットを用いれば、撮像ユニットの取り付け姿勢に応じて、得られる画像の向きを適切に調節できる。

また、上記実施形態で用いる撮像ユニットの光軸の位置は、例えば第１の撮像ユニット１１の光軸Ｌ１の位置と第２の撮像ユニット１２の光軸Ｌ２の位置との２種類であるが、これに限らず、撮像ユニットの前面の他の任意の場所に光軸を設けても良い。さらには、上記実施形態では、撮像ユニット１１の光軸の位置と撮像ユニット１２の光軸の位置とは対称な位置に設けられるが、これに限らない。

なお、上記実施形態では、撮像ユニットの形状は略直方体であり、この撮像ユニットの前面をなす長方形の縦横比は２：１であるが、撮像ユニットの形状はこれに限らない。例えば、撮像ユニットの前面をなす長方形の縦横比を３：１などにしてもよい。また、例えば、立方体形状の撮像ユニットを用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、カメラ本体１３の収納凹部４４にいくつかの撮像ユニットを取り付けるときに、撮像ユニットを取り付けない収納凹部４４は隙間が開くが、これに限らず、例えば撮像ユニットと同様の形状に作製されたスペーサなどを収納凹部４４の隙間に取り付けてもよい。また、この隙間には、ストロボを備える発光ユニットなどの追加機能ユニットを取り付け、複眼カメラ１０に機能を追加しても良い。

なお、上記実施形態では、ストロボ機能や手振れ補正機能など、デジタルカメラに関する周知の技術の説明を省略したが、動画撮影機能、撮像時に発光させるストロボや、それぞれの撮像装置による撮像ごとに手振れを補正する手振れ補正機能など、従来のデジタルカメラなどに備えられる機能を備えることが好ましい。

なお、上記実施形態では、プリズム２７によって被写体からの光を屈曲させてＣＣＤ３２に導くが、これに限らず、反射鏡などを用いて被写体からの光を屈曲させＣＣＤ３２に導いても良い。さらに、複眼カメラの奥行き方向に余裕がある場合には、撮像ユニットに屈曲光学系を用いずに、光軸が一直線の光学系を用いても良い。

複眼カメラの外観を示す斜視図である。 撮像ユニットの外観を示す斜視図である。 撮像ユニットの光学的な構成を示す前面１６ａと平行な縦断面図である。 撮像ユニットの光学的な構成を示す前面１６ａに垂直な縦断面図である。 カメラ本体の前面の外観を示す斜視図である。 カメラ本体の背面の外観を示す斜視図である。 複眼カメラの電気的な構成を示すブロック図である。 ２個の同じ撮像ユニットを用いて遠距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 ２個の同じ撮像ユニットを用いて中距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 ２個の同じ撮像ユニットを用いて近距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ１となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ３となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ４となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ６となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ７となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 ２個の異なる撮像ユニットを用い、基線長がＲ９となる撮像ユニットの配置を示す斜視図である。 遠距離の被写体を２個の撮像ユニットを横姿勢で取り付ける様子を示す斜視図である。 近距離の被写体を２個の撮像ユニットを横姿勢で取り付ける様子を示す斜視図である。 ４個の撮像ユニットを横姿勢で取り付け、遠距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 ４個の撮像ユニットを横姿勢で取り付け、近距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 遠距離及び近距離の被写体の何れの撮像にも適するように、４個の撮像ユニットを横姿勢で取り付ける様子を示す斜視図である。 ２個の撮像ユニットを縦向きの状態で、他の２個の撮像ユニットを横姿勢で取り付け、遠距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。 ２個の撮像ユニットを縦向きの状態で、他の２個の撮像ユニットを横姿勢で取り付け、近距離の被写体を撮像する様子を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 複眼カメラ（複眼撮像装置）
１１，１２，９６，９７ 撮像ユニット
１３ カメラ本体
１７ａ，１７ｂ 凸接続部（第１の接続部）
２１ 撮像光学系
２２ 光学系駆動部
２７ プリズム
３２ ＣＣＤ（撮像素子）
４４ 収納凹部
４４ａ 前面（取付面）
４６ 凹接続部（第２の接続部）
７１ 撮像ユニット駆動部（ユニット制御部）
７８ 撮像ユニット検出部
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 光軸（撮像光軸）
Ｒ，Ｒ１〜Ｒ１１ 基線長

Claims (5)

1. 撮像光学系によって集光した被写体からの光を撮像する撮像素子を複数個有し、複数の前記撮像素子で同じ被写体を略同時に撮像し、視差のある画像の対を得る複眼撮像装置において、
   前記撮像光学系と前記撮像素子とをそれぞれ１つずつ有するとともに、直方体に形成され、その一面を前面として、前記前面の中心に対して４隅の一つに接近させて偏心した前記撮像光学系の対物レンズを有し、側面同士を合わせて接触させ且つ各前面が面一になるように組み合わせたときに、前記側面による接触面に対して対称位置に前記対物レンズが配置される第１及び第２の撮像ユニットと、
   前記第１及び第２の撮像ユニットが同時に着脱自在に、撮像する被写体までの距離に応じて位置及び向きを調節して接続されるカメラ本体と
   を備えることを特徴とする複眼撮像装置。
2. 前記撮像光学系は、被写体からの光を屈曲させて前記撮像素子へ導く屈曲光学系であることを特徴とする請求項１記載の複眼撮像装置。
3. 前記直方体の前面は長辺が短辺の２倍に形成された長方形であることを特徴とする請求項１または２記載の複眼撮像装置。
4. 前記カメラ本体は、前記第１及び第２の撮像ユニットを縦姿勢及び横姿勢で収納可能な収納凹部と、前記収納凹部にセットされた前記第１及び第２の撮像ユニットに接続し、各々の前記撮像ユニットにより撮像を行い、画像データを取得するユニット制御部とを有し、
   前記収納凹部は、前記直方体の適数倍の短辺及び長辺を有する長方形の取付面を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の複眼撮像装置。
5. 第１及び第２の撮像ユニットの前面とは反対側の背面には第１の接続部を有し、
   前記収納凹部の取付面には、第１及び第２の撮像ユニットの各取付位置での取り付けに対応して前記第１の接続部に対面する位置に第２の接続部を有し、
   前記第２の接続部への前記第１の接続部の接続状態に応じて、第１及び第２の撮像ユニットの取り付け位置と、前記縦姿勢または横姿勢の何れかの取り付け姿勢とを検出することを特徴とする請求項４記載の複眼撮像装置。

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