JP5611469B2 - 立体撮像装置および方法 - Google Patents

Description

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

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

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

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

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

【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６８９９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】

単眼の立体撮像装置において、撮影光学系の焦点距離を変えて画角の調整を行う場合、焦点距離の変化に応じて左右の視差画像の視差（立体感）が変化してしまい、画角の調整時に違和感が生じるという問題があり、また、ユーザが希望する立体感を有する視差画像を撮影することができないという問題がある。

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

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

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影光学系の焦点距離を変化させたときに立体視用の視差画像の立体感を変化させないようにすることができる立体撮像装置および方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の一の態様に係る立体撮像装置は、焦点距離の調整が可能な単一の撮影光学系と、撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して視差の異なる複数の視差画像を出力する撮像素子と、撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、撮影光学系の焦点距離を調整する操作部と、操作部による撮影光学系の焦点距離を調整する前後で、撮影光学系の焦点距離に基づいて絞りのＦ値を制御する絞り制御手段と、を備え、絞り制御手段は、撮影光学系の焦点距離を調整する前後の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２、撮影光学系の焦点距離を調整する前の絞りのＦ値をＦNo1とすると、撮影光学系の焦点距離の調整後の絞りのＦ値ＦNo2が、次式、

に従って設定可能なＦ値になるように制御し、撮影光学系の焦点距離を調整する前後で撮像素子から出力される複数の視差画像の立体感を変化させないようにする。

本発明の一の態様によれば、単一の撮影光学系を有する立体撮像装置において、撮影光学系の焦点距離を調整する前後の焦点距離ｆ１，ｆ２に基づいて［数１］式から算出される絞りのＦ値ＦNo2に近い設定可能なＦ値になるように絞りを制御するようにしている。上記［数１］式は、撮影光学系の焦点距離がｆ１からｆ２に変化した場合に、立体視用の視差画像の立体感を変化させないＦ値（ＦNo2）を算出する条件式である。上記［数１］式にしたがって絞りのＦ値を制御することにより、撮影光学系の焦点距離を変えて画角の調整を行う場合に、立体画像の立体感が変化せず、画角の調整時に違和感が生じることがない。また、撮影光学系の焦点距離にかかわらず、ユーザが希望する立体感を有する視差画像を撮影することが可能になる。

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

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、絞り制御手段は、撮影光学系の焦点距離の調整中の焦点距離を含む焦点距離ｆ２を所定の時間間隔で連続的に取得し、撮影光学系の焦点距離を調整する前の焦点距離ｆ１と所定の時間間隔で連続的に取得した焦点距離ｆ２とに基づいて絞りのＦ値を連続的に制御することが好ましい。これによれば、動画記録時等で撮影光学系の焦点距離が変化中も視差画像の立体感を変化させないようにすることができる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、立体表示手段と、撮像素子から出力される複数の視差画像に基づいて立体表示手段に立体画像を表示させる表示制御手段と、を更に備えている。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて露出条件を決定する露出条件決定手段と、を備え、露出条件決定手段は、絞り制御手段により制御される絞りのＦ値に基づいて絞り以外の露出条件を決定するようにしている。これにより、撮影光学系の焦点距離の変化に応じて絞りのＦ値が制御されても、焦点距離の変化の前後で撮影される視差画像の明るさが変化しないようにすることができる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて絞りの初期のＦ値を設定する初期Ｆ値設定手段と、を備え、撮影光学系の焦点距離を調整する前の絞りのＦ値は、初期Ｆ値設定手段により設定されたＦ値である。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、初期Ｆ値設定手段は、電源がオンされた後、一定時間が経過したときに明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて絞りの初期のＦ値を設定するようにしている。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、初期Ｆ値設定手段は、電源がオンされた後、撮影光学系の焦点距離が最初に変化したときに明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて絞りの初期のＦ値を設定するようにしている。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、初期Ｆ値設定手段は、動画を撮影する動画撮影モードで録画開始が指示されたときに明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて絞りの初期のＦ値を設定するようにしている。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、撮像素子から出力される複数の視差画像の立体感の大きさを指定する立体感指定手段と、立体感指定手段により指定された立体感に基づいて絞りの初期のＦ値を設定する設定する初期Ｆ値設定手段と、を備え、撮影光学系の焦点距離を調整する前の絞りのＦ値は、初期Ｆ値設定手段により設定されたＦ値である。これにより、立体感指定手段により指定された立体感が得られるＦ値が初期設定され、その後、焦点距離が変化しても立体感が変化しないようにすることができる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、被写体距離を測定する測距手段と、撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、を備え、初期Ｆ値設定手段は、立体感指定手段により指定された立体感、焦点距離検出手段により検出された焦点距離及び測距手段により測定された被写体距離に基づいて絞りの初期のＦ値を設定するようにしている。立体視用の視差画像の立体感は、絞りのＦ値、撮影光学系の焦点距離及び被写体距離により変化するため、立体感指定手段により指定された立体感が得られるように、撮影光学系の焦点距離及び被写体距離に基づいて絞りの初期のＦ値を設定するようにしている。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、絞り制御手段は、撮影光学系の焦点距離に基づいて絞りのＦ値を制御する際に、絞りの限界のＦ値を超える場合には、その限界のＦ値に固定するようにしている。絞りが限界のＦ値に達した後、更に撮影光学系の焦点距離を変化させると、絞りにより立体感を調整することができないため、立体感が変化することになる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、絞り制御手段は、撮影光学系の焦点距離に基づいて絞りのＦ値を制御する際に、絞りの限界のＦ値を超える場合には、その限界のＦ値に固定するとともに、絞りの限界のＦ値を超える方向への撮影光学系の焦点距離の変化を制限するようにしている。これにより、撮影光学系の焦点距離が制限されるが、立体視用の視差画像の立体感を維持することができる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、撮影シーンの変化を検出する撮影シーン検出手段と、撮影シーン検出手段により撮影シーンが変化したことが検出されると、絞り制御手段による撮影光学系の焦点距離に基づく絞りのＦ値の制御を解除する解除手段と、を更に備えることが好ましい。通常、画角の調整は、被写体（ターゲット）を決定したのち、被写体が所望の大きさになるように行うが、撮影シーンが変化する場合には、被写体が変化し、画角の調整も中断すると考えられる。そこで、撮影シーンが変化する場合には、被写体の立体感を保持するための絞りのＦ値の制御を解除する。尚、所定の条件下で再び初期のＦ値が設定され、被写体の立体感を保持するための絞りのＦ値の制御を再開させる。

本発明の更に他の態様に係る立体撮像装置において、撮像素子は、該撮像素子の露光領域において、それぞれマトリクス状に配列された光電変換用の第１群の画素及び第２群の画素であって、撮影光学系の第１の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第１群の画素と、撮影光学系の第２の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第２群の画素とを有し、第１群の画素及び第２群の画素から複数の視差画像の読み出しが可能な撮像素子である。これにより、１つの撮像素子で同時に複数の視差画像を取得することができ、装置が大型化することもない。

また本発明は、焦点距離の調整が可能な単一の撮影光学系と、撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して視差の異なる複数の視差画像を出力する撮像素子と、撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、撮影光学系の焦点距離を調整する操作部と、操作部による撮影光学系の焦点距離を調整する前後で、撮影光学系の焦点距離に基づいて絞りのＦ値を制御する絞り制御手段と、を備えた立体撮像装置において、絞り制御手段が、撮影光学系の焦点距離を調整する前後の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２、撮影光学系の焦点距離を調整する前の絞りのＦ値をＦNo1とすると、撮影光学系の焦点距離の調整後の絞りのＦ値ＦNo2が、上記［数１］式に従って設定可能なＦ値になるように制御し、撮影光学系の焦点距離を調整する前後で撮像素子から出力される複数の視差画像の立体感を変化させない立体撮像方法を提供する。

本発明によれば、単眼の立体撮像装置において、撮影光学系の焦点距離に基づいて絞りのＦ値を制御することにより、撮影光学系の焦点距離を変化させたときに立体視用の視差画像の立体感を変化させないようにすることができる。これにより、撮影光学系の焦点距離を変えて画角の調整を行う場合に、立体画像の立体感が変化せず、画角の調整時に違和感が生じないようにすることができ、また、撮影光学系の焦点距離にかかわらず、ユーザが希望する立体感を有する視差画像を撮影することができる。

本発明に係る立体撮像装置の実施の形態を示す斜視図 上記立体撮像装置の背面図 立体撮像装置の撮像素子の構成例を示す図 上記撮像素子の要部拡大図 上記立体撮像装置の実施の形態を示すブロック図 被写体深度及び焦点深度の関係を示す図 主として左右の視差画像を連続的に撮影する場合の絞り制御の第１の実施形態を示すフローチャート 撮影レンズの焦点距離と絞りのＦ値と立体感（視差）との関係を示す概念図 主として左右の視差画像を連続的に撮影する場合の絞り制御の第２の実施形態を示すフローチャート 撮像素子の他の構成例を示す図 上記撮像素子で立体画像を撮影する仕組みについて説明する図

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

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

立体撮像装置１のカメラボディ１０は、横長の四角い箱状に形成されており、その正面には、図１に示すように、レンズユニット１２、ストロボ２１等が配設されている。また、カメラボディ１０の上面にはシャッタボタン２２、電源／モードスイッチ２４、モードダイヤル２６等が配設されている。一方、カメラボディ１０の背面には、図２に示すように、３Ｄ画像表示装置２８、ズームボタン３０、十字ボタン３２、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン３４、再生ボタン３６、ＢＡＣＫボタン３８等が配設されている。

尚、図示しないカメラボディ１０の下面には、三脚ネジ穴と、開閉自在なカバーを介してバッテリ挿入部とメモリカードスロットとが設けられており、このバッテリ挿入部とメモリカードスロットにバッテリとメモリカードが装填される。

レンズユニット１２は、沈胴式のズームレンズで構成されており、電源／モードスイッチ２４によってカメラのモードを撮影モードに設定することにより、カメラボディ１０から繰り出される。尚、レンズユニット１２のズーム機構や沈胴機構については、公知の技術なので、ここでは、その具体的な構成についての説明は省略する。

ストロボ２１は、主要被写体に向けてストロボ光を照射するものである。

シャッタボタン２２は、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる２段ストローク式のスイッチで構成されている。立体撮像装置１は、撮影モードで駆動しているときは、このシャッタボタン２２が「半押し」されることにより、ＡＥ／ＡＦが作動し、「全押し」されることにより、撮影を実行する。また、立体撮像装置１は、撮影モードで駆動しているときは、このシャッタボタン２２が「全押し」されることにより、撮影を実行する。

電源／モードスイッチ２４は、立体撮像装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチとしての機能と、立体撮像装置１のモードを設定するモードスイッチとしての機能とを併せ持っており、「ＯＦＦ位置」と「再生位置」と「撮影位置」との間をスライド自在に配設されている。立体撮像装置１は、電源／モードスイッチ２４をスライドさせて、「再生位置」又は「撮影位置」に合わせることにより、電源がＯＮになり、「ＯＦＦ位置」に合わせることにより、電源がＯＦＦになる。そして、電源／モードスイッチ２４をスライドさせて、「再生位置」に合わせることにより、「再生モード」に設定され、「撮影位置」に合わせることにより、「撮影モード」に設定される。

モードダイヤル２６は、立体撮像装置１の撮影モードを設定する撮影モード設定手段として機能し、このモードダイヤルの設定位置により、立体撮像装置１の撮影モードが様々なモードに設定される。例えば、平面画像の撮影を行う「平面画像撮影モード」、立体画像（３Ｄ画像）の撮影を行う「立体画像撮影モード」、動画撮影を行う「動画撮影モード」等である。

３Ｄ画像表示装置２８は、立体画像（左視差画像及び右視差画像）をパララックスバリアによりそれぞれ所定の指向性をもった指向性画像として表示できる立体表示手段である。立体視画像が３Ｄ画像表示装置２８に入力された場合には、３Ｄ画像表示装置２８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。尚、３Ｄ画像表示装置２８の形態はこれに限らず、左視差画像及び右視差画像を立体画像として認識可能に表示させるものであれば、レンチキュラレンズを使用するものや、偏光メガネ、液晶シャッタメガネなどの専用メガネをかけることで左視差画像と右視差画像とを個別に見ることができるものでもよい。

ズームボタン３０は、ズームを指示するズーム指示手段として機能し、望遠側へのズームを指示するズームテレボタン３０Ｔと、広角側へのズームを指示するズームワイドボタン３０Ｗとからなる。立体撮像装置１は、撮影モード時に、このズームテレボタン３０Ｔとズームワイドボタン３０Ｗとが操作されることにより、レンズユニット１２の焦点距離が変化する。また、再生モード時に、このズームテレボタン３０Ｔとズームワイドボタン３０Ｗとが操作されることにより、再生中の画像が拡大、縮小する。

十字ボタン３２は、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。

ＭＥＮＵ／ＯＫボタン３４は、３Ｄ画像表示装置２８の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。

再生ボタン３６は、撮影記録した立体画像（３Ｄ画像）、平面画像（２Ｄ画像）の静止画又は動画を３Ｄ画像表示装置２８に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。

ＢＡＣＫボタン３８は、入力操作のキャンセルや一つ前の操作状態に戻すことを指示するボタンとして機能する。

［撮影光学系、撮像素子の構成例］
レンズユニット１２は、主として撮影レンズ１４、絞り１６、位相差イメージセンサである撮像素子１７で構成される。

撮影レンズ１４は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含む多数のレンズから構成される撮像光学系である。絞り１６は、例えば、５枚の絞り羽根からなり、例えば、絞り値（Ｆ値）をＦ１〜Ｆ16まで連続的又は段階的に絞り制御される。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１４、絞り１６を介して撮像素子１７の受光面に結像される。

図３は撮像素子１７の構成例を示す図である。

図３の（ａ）部分に示すように、撮像素子１７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、Ａ面画素ともいう）と、偶数ラインの画素（副画素、Ｂ面画素ともいう）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。

図３の（ｂ）部分に示すように、撮像素子１７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、図３の（ｃ）部分に示すように、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。

図４は位相差イメージセンサとして機能する撮像素子１７の要部拡大図である。

図４の（ａ）部分に示すように撮像素子１７の主画素のフォトダイオードＰＤの前面側（マイクロレンズＬ側）には、遮光部材１７Ａが配設され、一方、図４の（ｂ）部分に示すように副画素のフォトダイオードＰＤの前面側には、遮光部材１７Ｂが配設される。マイクロレンズＬ、及び遮光部材１７Ａ、１７Ｂは瞳分割手段としての機能を有し、図４の（ａ）部分に示すように遮光部材１７Ａは、主画素（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、主画素には、撮影レンズ１４の射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される。また、図４の（ｂ）部分に示すように遮光部材１７Ｂは、副画素（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、副画素には、撮影レンズ１４の射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される。このように、瞳分割手段であるマイクロレンズＬ及び遮光部材１７Ａ、１７Ｂにより、射出瞳を通過する光束が左右に分割され、それぞれ主画素、副画素に入射する。

また、撮影レンズ１４の射出瞳を通過する光束のうちの左半分の光束に対応する被写体像と、右半分の光束に対応する被写体像のうち、ピントが合っている部分は、撮像素子１７上の同じ位置に結像するが、前ピン又は後ピンの部分は、それぞれ撮像素子１７上の異なる位置に入射する（位相がずれる）。これにより、左半分の光束に対応する被写体像と、右半分の光束に対応する被写体像とは、視差が異なる視差画像（左視差画像、右視差画像）として取得することができる。

［撮像装置の内部構成］
図５は本発明に係る立体撮像装置１の実施の形態を示すブロック図である。この立体撮像装置１は、撮像した画像を記録メディア５４に記録するもので、装置全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。

立体撮像装置１には、シャッタボタン、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ズームボタン、ＢＡＣＫキー等の操作部４８が設けられている。この操作部４８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいて立体撮像装置１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、３Ｄ画像表示装置２８の表示制御などを行う。

電源／モードスイッチ２４により立体撮像装置１の電源がＯＮされると、電源部５８から各ブロックへ給電され、立体撮像装置１の駆動が開始される。

撮影レンズ１４、絞り１６等を通過した光束は撮像素子１７に結像され、撮像素子１７には信号電荷が蓄積される。撮像素子１７に蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ４５から加えられる読み出し信号に基づいて信号電荷に応じた電圧信号として読み出される。撮像素子１７から読み出された電圧信号は、アナログ信号処理部６０に加えられる。

アナログ信号処理部６０は、撮像素子１７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６１に加えられる。Ａ／Ｄ変換器６１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６２に出力する。

デジタル信号処理部６３は、画像入力コントローラ６２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。ここで、撮像素子１７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、左眼用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、右眼用画像データとして処理される。

デジタル信号処理部６３で処理された左眼用画像データ及び右眼用画像データ（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画像データを記録するＡ領域とＢ領域とが含まれている。ＶＲＡＭ５０において１コマ分の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、３Ｄ画像信号処理部６４で短冊状の画像断片に加工され、ビデオエンコーダ６６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３Ｄ画像表示装置２８に出力され、これにより３Ｄの被写体像が連続的に３Ｄ画像表示装置２８の表示画面上に表示される。

操作部４８のシャッタボタン２２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４７を介してフォーカスレンズを光軸方向に移動させ、フォーカスレンズが合焦位置にくるように制御する。

ＡＦ処理部４２は、コントラストＡＦ処理又は位相差ＡＦ処理を行う部分である。コントラストＡＦ処理を行う場合には、左右の視差画像の少なくとも一方の視差画像のうちの所定のフォーカス領域内の視差画像の高周波成分を抽出し、この高周波成分を積分することにより合焦状態を示すＡＦ評価値を算出する。このＡＦ評価値が極大となるように撮影レンズ１４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、左右の視差画像のうちの所定のフォーカス領域内の主画素、副画素に対応する視差画像の位相差を検出し、この位相差を示す情報に基づいてデフォーカス量を求める。このデフォーカス量が０になるように撮影レンズ１４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。

ＣＰＵ４０は、必要に応じてレンズ駆動部４７を介してズームレンズを光軸方向に進退動作させ、焦点距離を変更させる。

また、シャッタボタン２２の半押し時にＡ／Ｄ変換器６１から出力される画像データは、ＡＥ／ＡＷＢ検出部４４に取り込まれる。

ＡＥ／ＡＷＢ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／ＡＷＢ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１６のＦ値及び撮像素子１７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４６を介して絞り１６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タイミングジェネレータ４５を介して撮像素子１７での電荷蓄積時間を制御する。

また、ＣＰＵ４０は、撮影レンズ１４の焦点距離の変化に応じて絞り１６のＦ値を制御するが、そのＦ値の制御に応じて、露出条件が変化しないようにシャッスピード又は撮影感度（ゲイン）を制御する。尚、この絞り１６のＦ値の制御の詳細については後述する。

ＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタボタン２２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６１から出力される主画素及び副画素に対応する左眼用画像（主画像）及び右眼用画像（副画像）の２枚分の画像データが画像入力コントローラ６２からＶＲＡＭ５０に入力され、一時的に記録される。

ＶＲＡＭ５０に一時的に記録された２枚分の画像データは、デジタル信号処理部６３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ＶＲＡＭ５０に記録される。続いて、２枚分のＹＣデータは、それぞれ圧縮伸張処理部６５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ＶＲＡＭ５０に記録される。

ＶＲＡＭ５０に記録された２枚分のＹＣデータ（圧縮データ）から、３Ｄ画像信号処理部６４で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、記録メディア５４に記録される。

尚、ＡＦ動作は、シャッタボタン２２の第１段階の押下（半押し）がある場合のみでなく、左右の左視差画像を連続的に撮影する場合にも行われる。左右の視差画像を連続的に撮影する場合とは、例えばライブビュー画像（スルー画像）を撮影する場合や、動画を撮影する場合が挙げられる。

立体撮像装置１は、立体視画像のみでなく、２次元画像の取得も可能である。また、立体撮像装置１は、動画、静止画のみでなく、音声の記録再生が可能である。マイクロフォン５７は送話音声を入力し、スピーカ５６は受話音声を出力し、音声入出力回路５５はマイクロフォンから入力された音声の符号化及び受信した音声の復号化などを行う。

［立体撮像装置の動作の説明］
次に、立体撮像装置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録されている。

撮影が開始されると、ＣＰＵ４０は、撮影レンズ１４、絞り１６を初期位置へ駆動する。撮影レンズ１４を通過した被写体光は、絞り１６を介して撮像素子１７の受光面に結像される。タイミングジェネレータ４５により、撮像素子１７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）として所定のフレームレートで順次読み出され、アナログ信号処理部６０、Ａ／Ｄ変換器６１、画像入力コントローラ６２を介してデジタル信号処理部６３に順次入力され、左右の視差画像が順次生成される。生成された左右の視差画像は順次ＶＲＡＭ５０に入力され、３Ｄ画像表示装置２８にリアルタイムに表示される。

撮影者は、３Ｄ画像表示装置２８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。また、ＣＰＵ４０は、操作部４８のズームボタンの操作入力に応じて、レンズ駆動部４７を介して撮影レンズ１４をズーム動作させる（焦点距離を調整する）。

本発明は、撮影レンズ１４のズーミング（焦点距離の変更）時に３Ｄ画像表示装置２８にリアルタイムに表示される左右の視差画像（立体画像）の立体感が変化しないように絞り１６のＦ値を制御する。

［立体感を変化させない絞り１６のＦ値の制御］
次に、立体感を変化させない絞り１６のＦ値の制御の原理について説明する。

図６は被写体深度及び焦点深度の関係を示す図である。

図６において、
Ｏ：物体面
Ｏ_１：前方被写体深度の限界点
Ｏ_２：後方被写体深度の限界点
Ｉ、Ｉ_１、Ｉ_２：Ｏ、Ｏ_１、Ｏ_２に対応する像位置
ａ：レンズ系の前側主点位置ＨからＯまでの距離
ｂ：レンズ系の後ろ側主点位置Ｈ’からＩまでの距離
ｄ_１：後方被写体深度
ｄ_２：前方被写体深度
ｄ_１’、ｄ_２’：ボケεを想定したときの焦点深度の長さ
とし、絞りのＦ値をＦ、レンズの焦点距離をｆとすると、後方被写体深度ｄ_１、及び前方被写体深度ｄ_２は、それぞれ次式で表すことができる。

上記［数２］式を変形すると、それぞれ次式で表すことができる。

ここで、撮影レンズ１４の焦点距離を変更する前の焦点距離がｆ1，絞り１６のＦ値がＦNo1のとき、撮影レンズ１４の焦点距離がｆ2に変更した場合に、この焦点距離の変化の前後で、［数３］式に示したボケεが変化しないという条件を満足する、絞り１６のＦ値をＦNo2とすると、次式が成立する。

ところで、単眼の立体撮像装置１では、前ピン又は後ピンとなるボケ部分は、それぞれ撮像素子１７上の異なる位置に入射する（位相がずれる）ため、このボケが一定になるように絞り１６のＦ値を制御（即ち、上記［数１］式に従って絞り１６のＦ値を制御）することにより、左右の視差画像の位相ずれ（立体感）を変化させないようにすることができる。

［絞り制御の第１の実施形態］
図７は主として左右の視差画像を連続的に撮影する場合の絞り制御の第１の実施形態を示すフローチャートである。

図７において、まず、絞り１６の初期のＦ値を設定し、絞り１６のＦ値を初期Ｆ値にする（ステップＳ１０）。この初期Ｆ値の設定は、例えば、ＡＥ／ＡＷＢ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１６のＦ値及び撮像素子１７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する。そして、立体撮像装置１の電源がオンされた後、一定時間が経過したときに決定した絞り１６のＦ値を初期Ｆ値として設定する。

また、絞り１６が初期Ｆ値に設定されたときの撮影レンズ１４の焦点距離ｆ1を取得する（ステップＳ１２）。この焦点距離ｆ1は、撮影レンズ１４のレンズ位置を検出することにより取得し、又はズームボタンの操作に基づいてＣＰＵ４０からレンズ駆動部４７に出力するズーム指令値から取得することができる。

続いて、ＣＰＵ４０は、撮影レンズ１４の焦点距離が変化したか否かを判別する（ステップＳ１４）。焦点距離が変化した場合（「Yes」の場合）には、ステップＳ１６に遷移し、焦点距離が変化しない場合（「No」の場合）には、ステップＳ２２に遷移する。

ステップＳ１６では、撮影レンズ１４の変化後の焦点距離ｆ2を取得する。そして、ステップＳ１０で設定した初期Ｆ値（FNo1）,ステップＳ１２で取得した焦点距離ｆ1,及びステップＳ１６で取得した焦点距離ｆ2に基づいて、前述した［数１］式の条件式に従って、焦点距離がｆ1からｆ2に変化しても左右の視差画像の立体感を変化させない絞り１６のＦ値（FNo2）を算出する（ステップＳ１８）。

ＣＰＵ４０は、ステップＳ１８で算出したＦ値（FNo2）になるように絞り駆動部４６を介して絞り１６を制御する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２２は、撮影を継続するか否かを判別する。例えば、３Ｄ静止画の撮影時には３Ｄ静止画の撮影が行われると、撮影を終了させ、また、３Ｄ動画の撮影時には録画の一時停止／終了が行われると、撮影を終了させる。一方、撮影継続中と判別されると（「Yes」の場合）、ステップＳ１４に戻り、上記ステップＳ１４からステップＳ２２の処理を繰り返す。

上記のように絞り１６の初期Ｆ値と撮影レンズ１４の焦点距離ｆ1により、左右の視差画像の立体感は決定されるが、その後、３Ｄ画像表示装置２８にリアルタイムに表示される３Ｄスルー画像を見ながら撮影レンズ１４をズーミングさせて撮影画角を調整する（焦点距離を調整する）際に、撮影レンズ１４の焦点距離の変化に応じて絞り１６のＦ値を制御することにより、立体感が変化しないようにすることができる。

図８は撮影レンズ１４の焦点距離と絞り１６のＦ値と立体感（視差）との関係を示す概念図である。

図８において、例えば、初期Ｆ値がＦ４及びズーム位置がＺ_３の場合に所定の立体感（視差Ｐ_５）が得られているとする。その後、ズーム位置がＺ_３からテレ方向にＺ_４→Ｚ_５に変化すると、Ｆ値をＦ４からＦ８→Ｆ１６に変化させ、視差Ｐ_５が変化しないようにする。同様に、ズーム位置がＺ_３からワイド方向にＺ_２→Ｚ_１に変化すると、Ｆ値をＦ４からＦ２→Ｆ１に変化させ、視差Ｐ５が変化しないようにする。

ところで、初期Ｆ値及びズーム位置により左右の視差画像の立体感（視差）が決定されるが、初期Ｆ値及びズーム位置によっては、その後、ズーム位置（焦点距離）が変化すると、絞り１６が取り得る範囲（Ｆ１〜Ｆ１６）を越え、立体感を変化させないＦ値を設定することができない場合が生じる。

例えば、初期Ｆ値Ｆ１６及びズーム位置Ｚ_３により所定の立体感（視差Ｐ_３）が得られている場合に、その後、ズーム位置をＺ_３からテレ方向に変化させると、視差Ｐ_３を変化させないためのＦ値を選択することができない。

この場合の対応としては、絞り１６のＦ値をその限界のＦ値に固定する。この場合、絞り１６の限界を越えてズーム位置（焦点距離）が変化すると、Ｆ値が固定されるため、視差が変化することになる。

また、絞り１６のＦ値をその限界のＦ値に固定するとともに、撮影レンズ１４の絞り１６の限界を越える方向へのズーム位置（焦点距離）の変化を制限するようにしてもよい。この場合、立体感を変化させないようにすることができるが、撮影レンズ１４のズーム範囲が制限されることになる。

更に、上記のように撮影レンズ１４をズーム動作させる場合、ズーム動作中も立体感が変化しないように絞り１６のＦ値を連続的に制御することが好ましい。この場合、撮影レンズ１４の焦点距離の変化中の焦点距離ｆ２を、所定の時間間隔（例えば、フレームレートに対応する１／３０［秒］、１／６０［秒］）で連続的に取得し、撮影レンズ１４の焦点距離を調整する前の焦点距離ｆ１と所定の時間間隔で連続的に取得した焦点距離ｆ２とに基づいて、［数１］式から立体感を変化させない絞り１６のＦ値を連続的に算出する。そして、連続的に算出したＦ値になるように絞り１６のＦ値を連続的に制御する。これによれば、３Ｄスルー画像の表示中、あるいは動画記録時等で撮影レンズ１４の焦点距離が変化中も視差画像の立体感を変化させないようにすることができる。

［絞り制御の第２の実施形態］
図９は主として左右の視差画像を連続的に撮影する場合の絞り制御の第２の実施形態を示すフローチャートである。尚、図７に示したフローチャートと共通する部分には同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図９に示す第２の実施形態では、ステップＳ２２とステップＳ２４との間に、ステップＳ３０が追加されている点で、図７に示した第１の実施形態と相違する。

ステップＳ３０では、撮影シーンが変化したか否かを判別する。撮影シーンの変化の判別は、例えば、被写体輝度が一定値（例えば、１ＥＶ）以上変化した場合、被写体距離が一定距離以上変化した場合、被写体の色温度又は被写体を照明する光源種が変化してホワイトバランス補正時のゲイン値が変化した場合等に基づいて行うことができる。また、ＧＰＳ装置（Global Positioning System)や方位センサを搭載したカメラの場合には、現在位置や撮影方向の変化から撮影シーンの変化を判別することができる。

そして、ステップＳ３０において、撮影シーンが変化したと判別されると（「Yes」の場合）、ステップＳ１４からステップＳ２２のフローラインから外れ、ステップＳ１０に遷移させる。

即ち、撮影シーンが変化する場合には被写体が変化し、被写体の画角を調整するためのズーム動作が継続して行われているとは考えられないため、ズーム動作中に立体感が変化しないようにする絞り１６のＦ値の制御を解除する。

これによれば、撮影対象が変化しない場合のみズーム動作中の立体感を変化させないようにすることができる。

［撮像素子の他の構成例］
図１０は撮像素子１７’の他の構成例を示す図である。

撮像素子１７’は、４個のフォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２次元に並べられ、その４個のフォトダイオードを覆うように１つのマイクロレンズＭＬ’が配設されたものを１個のユニット（４画素１マイクロレンズ）として、このユニットが２次元に配置されている。ユニット内の各フォトダイオードは、それぞれ独立して読み出すことができるようになっている。

図１０に示すように撮像素子１７’の奇数ライン（１、３、５、…）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを備えた画素のうち、ＧＲＧＲ…の画素配列のラインが設けられ、一方、偶数ライン（２、４、６、…）の画素には、ＢＧＢＧ…の画素配列のラインが設けられる。

図１１は、撮像素子１７’で立体画像を撮影する仕組みについて説明する図である。

撮像素子１７’が水平方向で撮影された場合（通常の横撮り）には、各ユニットのフォトダイオードＡ及びＣを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される主画素となり、フォトダイオードＡ及びＣの合成画像が左の視差画像となる。また、各ユニットのフォトダイオードＢ及びＤを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される副画素となり、フォトダイオードＢ及びＤの合成画像が右の視差画像となる。

撮像素子１７’が垂直方向で撮影された場合（立体撮像装置１を９０度回転させて撮影するいわゆる縦撮り）には、各ユニットのフォトダイオードＡ及びＢを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の左側のみが受光される主画素となり、フォトダイオードＡ及びＢの合成画像が左の視差画像となる。また、各ユニットのフォトダイオードＣ及びＤを合成したものが、射出瞳を通過する光束の光軸の右側のみが受光される副画素となり、フォトダイオードＣ及びＤの合成画像が右の視差画像となる。

［その他］
この実施形態では、立体撮像装置１の電源がオンされた後、一定時間が経過したときにＡＥ制御で決定した絞り１６のＦ値を初期Ｆ値として設定するようにしたが、これに限らず、上記のように設定した初期Ｆ値を、撮影レンズ１４の焦点距離が変更されるまで、最新の被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）に基づくＡＥ制御で決定したＦ値で更新するようにしてもよい。即ち、撮影レンズ１４の焦点距離が最初に変化したときの撮影Ｅｖ値に基づいて算出された絞り１６のＦ値を初期Ｆ値としてもよい。

また、図９に示したように撮影シーンが変化した場合には、その撮影シーンが変化した後に再度、初期Ｆ値を設定するようにしてもよい。

更に、３Ｄ動画を撮影する動画撮影モードが設定された場合において、録画開始ボタンが押されたときの撮影Ｅｖ値に基づいて絞り１６のＦ値を算出し、この算出したＦ値を初期Ｆ値とすることができる。

更にまた、ユーザが立体感の大きさ（例えば、大／中／小）を操作部４８により指定できるようにし、その指定された立体感の大きさに基づいて初期Ｆ値を設定するようにしてもよい。この場合、指定された立体感の大きさと、そのときの撮影レンズの焦点距離及び被写体距離に基づいて絞りの初期Ｆ値を設定することが好ましい。

また、この実施形態では、［数１］式により算出したＦ値ＦNo2になるように絞りのＦ値を制御するようにしたが、離散的に設定可能なＦ値のうち、算出したＦ値ＦNo2に最も近いＦ値になるように制御する場合も含む。これによれば、Ｆ値を連続的に制御できない絞り（設定可能なＦ値が有限の段数の絞り）であっても本発明を適用することができる。

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

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

１…立体撮像装置、１２…レンズユニット、１４…撮影レンズ、１６：絞り、１７、１７’…撮像素子、１７Ａ、１７Ｂ…遮光部材、２８…３Ｄ画像表示装置、４０…ＣＰＵ、４６…絞り駆動部、４７…レンズ駆動部、４８…操作部、６４…３Ｄ画像信号処理部

Claims (16)

1. 焦点距離の調整が可能な単一の撮影光学系と、
   前記撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、前記異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して視差の異なる複数の視差画像を出力する撮像素子と、
   前記撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、
   前記撮影光学系の焦点距離を調整する操作部と、
   前記操作部による前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後で、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記絞りのＦ値を制御する絞り制御手段と、を備え、
   前記絞り制御手段は、
   前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２、前記撮影光学系の焦点距離を調整する前の前記絞りのＦ値をＦNo1とすると、前記撮影光学系の焦点距離の調整後の前記絞りのＦ値ＦNo2が、次式、
   

   

   に従って設定可能なＦ値になるように制御し、前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後で前記撮像素子から出力される前記複数の視差画像の立体感を変化させない立体撮像装置。
2. 前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段、又は前記撮影光学系の焦点距離を手動操作に応じて設定する焦点距離設定手段を有し、
   前記絞り制御手段は、前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離、又は前記焦点距離設定手段により設定された焦点距離を取得する請求項１に記載の立体撮像装置。
3. 前記絞り制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離の調整中の焦点距離を含む焦点距離ｆ２を所定の時間間隔で連続的に取得し、前記撮影光学系の焦点距離を調整する前の焦点距離ｆ１と前記所定の時間間隔で連続的に取得した焦点距離ｆ２とに基づいて前記絞りのＦ値を連続的に制御する請求項１又は２に記載の立体撮像装置。
4. 立体表示手段と、
   前記撮像素子から出力される複数の視差画像に基づいて前記立体表示手段に立体画像を表示させる表示制御手段と、
   を更に備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
5. 被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   前記明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて露出条件を決定する露出条件決定手段と、を備え、
   前記露出条件決定手段は、前記絞り制御手段により制御される前記絞りのＦ値に基づいて前記絞り以外の露出条件を決定する請求項１から４のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
6. 被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   前記明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する初期Ｆ値設定手段と、を備え、
   前記撮影光学系の焦点距離を調整する前の絞りのＦ値は、前記初期Ｆ値設定手段により設定されたＦ値である請求項１から５のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
7. 前記初期Ｆ値設定手段は、電源がオンされた後、一定時間が経過したときに前記明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する請求項６に記載の立体撮像装置。
8. 前記初期Ｆ値設定手段は、電源がオンされた後、前記撮影光学系の焦点距離が最初に変化したときに前記明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する請求項６に記載の立体撮像装置。
9. 前記初期Ｆ値設定手段は、動画を撮影する動画撮影モードで録画開始が指示されたときに前記明るさ検出手段により検出された被写体の明るさに基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する請求項６に記載の立体撮像装置。
10. 前記撮像素子から出力される複数の視差画像の立体感の大きさを指定する立体感指定手段と、
    前記立体感指定手段により指定された立体感に基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する設定する初期Ｆ値設定手段と、を備え、
    前記撮影光学系の焦点距離を調整する前の前記絞りのＦ値は、前記初期Ｆ値設定手段により設定されたＦ値である請求項１から５のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
11. 被写体距離を測定する測距手段と、
    前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
    を備え、
    前記初期Ｆ値設定手段は、前記立体感指定手段により指定された立体感、前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離及び前記測距手段により測定された被写体距離に基づいて前記絞りの初期のＦ値を設定する請求項１０に記載の立体撮像装置。
12. 前記絞り制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記絞りのＦ値を制御する際に、前記絞りの限界のＦ値を超える場合には、その限界のＦ値に固定する請求項１から１１のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
13. 前記絞り制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記絞りのＦ値を制御する際に、前記絞りの限界のＦ値を超える場合には、その限界のＦ値に固定するとともに、前記絞りの限界のＦ値を超える方向への前記撮影光学系の焦点距離の変化を制限する請求項１から１１のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
14. 撮影シーンの変化を検出する撮影シーン検出手段と、
    前記撮影シーン検出手段により撮影シーンが変化したことが検出されると、前記絞り制御手段による前記撮影光学系の焦点距離に基づく前記絞りのＦ値の制御を解除する解除手段と、
    を更に備えた請求項１から１３のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
15. 前記撮像素子は、該撮像素子の露光領域において、それぞれマトリクス状に配列された光電変換用の第１群の画素及び第２群の画素であって、前記撮影光学系の第１の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第１群の画素と、前記撮影光学系の第２の領域を通過した被写体像のみを受光するように光束の受光方向の制限を受けた第２群の画素とを有し、前記第１群の画素及び第２群の画素から前記複数の視差画像の読み出しが可能な撮像素子である請求項１から１４のいずれか１項に記載の立体撮像装置。
16. 焦点距離の調整が可能な単一の撮影光学系と、
    前記撮影光学系の異なる領域を通過した被写体像が瞳分割されてそれぞれ結像される撮像素子であって、前記異なる領域を通過した被写体像をそれぞれ光電変換して視差の異なる複数の視差画像を出力する撮像素子と、
    前記撮像素子に入射する光束を制限する絞りと、
    前記撮影光学系の焦点距離を調整する操作部と、
    前記操作部による前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後で、前記撮影光学系の焦点距離に基づいて前記絞りのＦ値を制御する絞り制御手段と、を備えた立体撮像装置において、
    前記絞り制御手段が、
    前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２、前記撮影光学系の焦点距離を調整する前の前記絞りのＦ値をＦNo1とすると、前記撮影光学系の焦点距離の調整後の前記絞りのＦ値ＦNo2が、次式、
    

    

    に従って設定可能なＦ値になるように制御し、前記撮影光学系の焦点距離を調整する前後で前記撮像素子から出力される前記複数の視差画像の立体感を変化させない立体撮像方法。

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