JP4533735B2 - 立体画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の撮像部を備えてなるデジタルカメラ等の立体画像撮影装置に関するものである。

近年、デジタルカメラが広く普及している。デジタルカメラは、撮影レンズ、絞り、及びイメージセンサ等からなる撮像部を備え、撮像部によって取得された画像データはデジタル化されてメモリカードなどの情報記録媒体に記録される。イメージセンサは、撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）型やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型などの固体撮像装置によって構成されている。

このようなデジタルカメラのなかには、第１及び第２の２つの撮像部を備え、立体視用の２つの画像を取得することのできる２眼式のものがある（例えば、下記特許文献１、２参照）。この２眼式デジタルカメラは、各撮像部によって同一の被写体を同時に撮影して右眼用画像及び左眼用画像の視差の異なる２種類の画像を取得する。立体視用のディスプレイを用いて、取得された右眼用画像を右眼、左眼用画像を左眼に導くことにより、立体表示が実現される。
特開２００１−２８１７５４号公報 特開２００１−１４２１６６号公報

しかしながら、特許文献１及び２には、２眼式デジタルカメラの撮影時における自動ピント合わせ（ＡＦ：Auto Focus）の具体的な動作方法は開示されていない。２眼式デジタルカメラの２つの撮像部は、同一の被写体を同時に撮影するものであるから、各々が独立してＡＦ動作を行うことは時間的に非効率である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の撮像部を備え、短時間に効率よくＡＦ動作を行うことができる立体画像撮影装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の立体画像撮影装置は、光軸に沿って近点から遠点までの範囲を移動する第１フォーカスレンズを有する第１撮像部と、光軸に沿って近点から遠点までの範囲を移動する第２フォーカスレンズを有する第２撮像部とによって得られる各画像データから輝度値の高周波成分を積算してＡＦ評価値を算出し、前記ＡＦ評価値がほぼ最大となる位置に前記第１及び第２フォーカスレンズを位置決めするＡＦ動作を行う立体画像撮影装置において、前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２フォーカスレンズを同時に駆動し、所定の送り量ごとに前記ＡＦ評価値を算出し、前記ＡＦ評価値の最大値を先に検出したフォーカスレンズの位置に、他方のフォーカスレンズを設定することを特徴とするものである。

なお、前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２フォーカスレンズの一方を近点から遠点へ向けて駆動し、他方を遠点から近点へ向けて駆動することが好ましい。

また、前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２フォーカスレンズの一方の移動開始位置を近点又は遠点とし、他方の移動開始位置を近点と遠点との間として、双方をともに同方向へ移動させることも好適である。

また、前記第１及び第２フォーカスレンズの光軸間距離が可変であって、前記ＡＦ動作において、前記光軸間距離に応じて前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置及び移動方向を決定することも好適である。

また、前記第１及び第２フォーカスレンズの光軸間角度が可変であって、前記ＡＦ動作において、前記光軸間角度に応じて前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置及び移動方向を決定することも好適である。

また、前記第１及び第２撮像部によって得られる各画像データから被写体の視差を算出する視差算出手段を有し、前記ＡＦ動作において、前記視差算出手段によって算出された視差に応じて前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置及び移動方向を決定することも好適である。

また、前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２撮像部の一方を近点又は遠点の一方から他方へ向けて駆動し、第１送り量ごとに前記ＡＦ評価値を算出して最大値を検出した後、この最大値が得られたフォーカスレンズの位置を含むように決定した範囲内に限って前記第１及び第２撮像部の双方を駆動し、前記第１送り量より小さい第２送り量ごと前記ＡＦ評価値を算出して最大値を検出することも好適である。

また、前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２撮像部の一方を所定位置から近点及び遠点の方向へ微動させ、前記ＡＦ評価値が増大する方向にフォーカスレンズを移動させて前記ＡＦ評価値の最大値を検出した後、この最大値が得られたフォーカスレンズの位置を含むように決定した範囲内に限って前記第１及び第２撮像部の双方を駆動し、所定の送り量ごと前記ＡＦ評価値を算出して最大値を検出することも好適である。

さらに、前記第１及び第２撮像部は光束を制限する第１及び第２絞りをそれぞれ備え、前記第１及び第２絞りの開口値をそれぞれ異なる値に設定した後、各開口値を変えながら測光を行い、最適値を先に検出した絞りの開口値に他方の絞りの開口値を設定することも好適である。

本発明の立体画像撮影装置は、ＡＦ動作において、第１及び第２フォーカスレンズを同時に駆動し、所定の送り量ごとにＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の最大値を先に検出したフォーカスレンズの位置に、他方のフォーカスレンズを設定するので、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

図１において、本発明の第１実施形態を適用した立体カメラ１の前面には、第１撮像部２ａを保持する第１鏡筒３ａ、第２撮像部２ｂを保持する第２鏡筒３ｂが組み込まれているほか、ストロボ装置４などが露呈している。第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂは、第１及び第２撮像部２ａ，２ｂのレンズ光軸Ｌ１，Ｌ２が平行となるように、水平方向に一定間隔を保って並設されている。第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂは、撮影時には図中実線で示すようにカメラ本体から前方に繰り出し、電源オフ時又は画像再生時には図中点線で示すようにカメラ本体内に沈胴する。また、立体カメラ１の上面には、シャッタレリーズ操作に用いられるシャッタボタン５が設けられている。

図２において、立体カメラ１の背面には、ズームボタン６、メニューボタン７、カーソルボタン８等からなる入力操作部９と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１０とが設けられている。入力操作部９の適宜操作により、電源のオン／オフ、各種モード（撮影モード，再生モード等）の切り替え、ズーミングなどが行われる。ＬＣＤ１０は、パララックスバリア式、或いはレンチキュラーレンズ式の３Ｄモニタであり、画像撮影時には電子ビューファインダとして使用され、画像再生時には撮影によって得られた画像データの立体表示を行う。

図３は、立体カメラ１の電気的構成を示す。第１撮像部２ａは、レンズ光軸Ｌ１に沿って配列された第１ズームレンズ１１、第１絞り１２、第１フォーカスレンズ１３、及び第１イメージセンサ１４によって構成されている。第１ズームレンズ１１にはレンズモータ１５、第１絞り１２にはアイリスモータ１６、第１フォーカスレンズ１３にはレンズモータ１７が接続されており、また、第１イメージセンサ１４にはタイミングジェネレータ（ＴＧ）１８が接続されている。モータ１５〜１７、及びＴＧ１８の動作はＣＰＵ１９によって制御される。

レンズモータ１５は、入力操作部９からのズーム操作に応じて、第１ズームレンズ１１をレンズ光軸Ｌ１に沿ってＮＥＡＲ側（繰り出し側）、或いはＩＮＦ側（繰り込み側）に移動させ、ズーム倍率を変化させる。アイリスモータ１６は、ＡＥ（Auto Exposure）動作時に第１絞り１２の開口値（絞り値）を変化させて光束を制限し、露出調整を行う。レンズモータ１７は、ＡＦ（Auto Focus）動作時に第１フォーカスレンズ１３をレンズ光軸Ｌ１に沿ってＮＥＡＲ側、或いはＩＮＦ側に移動させて合焦位置を変え、ピント調整を行う。

第１イメージセンサ１４は、第１ズームレンズ１１、第１絞り１２、及び第１フォーカスレンズ１３によって結像された被写体光を受光し、受光素子に受光量に応じた光電荷を蓄積する。第１イメージセンサ１４の光電荷蓄積・転送動作は、ＴＧ１８によって制御され、ＴＧ１８から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタ速度（光電荷蓄積時間）が決定される。第１イメージセンサ１４は、撮影モード時には、１画面分の画像信号を所定周期ごとに取得し、順次、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）２８に入力する。

第２撮像部２ｂは、第１撮像部２ａと同一の構成であり、レンズモータ２４が接続された第２ズームレンズ２０、アイリスモータ２５が接続された第２絞り２１、レンズモータ２６が接続された第２フォーカスレンズ２２、及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）２７が接続された第２イメージセンサ２３によって構成されている。モータ２４〜２６、及びＴＧ２７の動作はＣＰＵ１９によって制御される。第１撮像部２ａと第２撮像部２ｂとは、基本的に連動して動作を行うが、各々個別に動作させることも可能となっている。なお、第１及び第２イメージセンサ１４，２３として、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサが用いられる。

第１及び第２イメージセンサ１４，２３から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）２８に入力される。ＣＤＳ２８は、第１及び第２イメージセンサ１４，２３の各受光素子の蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データを増幅器（ＡＭＰ）２９に入力する。ＡＭＰ２９は、入力された画像データを増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０に入力する。Ａ／Ｄ変換器３０は、入力された画像データをアナログからデジタルに変換する。ＣＤＳ２８、ＡＭＰ２９、Ａ／Ｄ変換器３０を通して、第１イメージセンサ１４の撮像信号は第１画像データ（右眼用画像データ）として、第２イメージセンサ２３の撮像信号は第２画像データ（左眼用画像データ）として出力される。

画像信号処理回路３１は、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理をＡ／Ｄ変換器３０から入力された第１及び第２画像データに施す。フレームメモリ３２は、画像信号処理回路３１で各種画像処理が施された第１及び第２画像データを一時的に格納する。

評価値算出回路３３は、フレームメモリ３２に格納された第１及び第２画像データの各々からＡＦ評価値及びＡＥ評価値を算出する。ＡＦ評価値は、各画像データの全領域又は所定領域（例えば中央部）について輝度値の高周波成分を積算することにより算出され、画像の鮮鋭度を表す。輝度値の高周波成分とは、隣接する画素間の輝度差（コントラスト）を所定領域内について足し合わせたものである。また、ＡＥ評価値は、各画像データの全領域又は所定領域（例えば中央部）について輝度値を積算することにより算出され、画像の明るさを表す。ＡＦ評価値及びＡＥ評価値は、後述する撮影準備処理時に実行されるＡＦ動作及びＡＥ動作においてそれぞれ使用される。

立体画像処理回路３４は、フレームメモリ３２に格納されている第１及び第２画像データを、ＬＣＤ１０が立体表示を行うための立体画像データに合成する。撮影モード時にＬＣＤ１０が電子ビューファインダとして使用される際には、立体画像処理回路３４によって合成された立体画像データが、ＬＣＤドライバ３５を介してＬＣＤ１０にスルー画として表示される。

圧縮伸張処理回路３６は、フレームメモリ３２に記憶された第１及び第２画像データに対して、ＪＰＥＧ方式等の圧縮形式により圧縮処理を施す。メディアコントローラ３７は、圧縮伸張処理回路３６によって圧縮処理された各画像データをメモリカード等の記録メディア３８に記録させる。

このようにして記録メディア３８に記録された第１及び第２画像データをＬＣＤ１０に再生表示する場合、記録メディア３８の各画像データは、メディアコントローラ３７によって読み出され、圧縮伸張処理回路３６によって伸張処理が行われ、立体画像処理回路３４によって立体画像データに変換された後、ＬＣＤドライバ３５を介してＬＣＤ１０に再生画像として表示される。

ＬＣＤ１０の詳細な構造は図示しないが、ＬＣＤ１０は、その表面にパララックスバリア表示層を備えている。ＬＣＤ１０は、立体表示を行う際に、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を交互に配列して表示することで立体視を可能にする。

ＣＰＵ１９は、立体カメラ１の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ１９には、前述のシャッタボタン５、入力操作部９のほか、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ３９が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ３９は、各種制御用のプログラムや設定情報などを格納している。ＣＰＵ１９は、このプログラムや設定情報に基づいて各種処理を実行する。

シャッタボタン５は２段押しのスイッチ構造となっている。撮影モード中に、シャッタボタン５が軽く押圧（半押し）されると、ＡＦ動作及びＡＥ動作が行われ撮影準備処理がなされる。この状態でさらにシャッタボタン５が強く押圧（全押し）されると、撮影処理が行われ、１画面分の第１及び第２画像データがフレームメモリ３２から記録メディア３８に転送されて記録される。

詳しくは後述するが、ＡＦ動作は、ＣＰＵ１９がレンズモータ１７，２６を制御して第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２をそれぞれ所定方向に移動させながら、順次に得られる第１及び第２画像データの各々から評価値算出回路３３が算出したＡＦ評価値の最大値を求めることによりなされる。ＡＥ動作は、ＡＦ動作が完了した後、評価値算出回路３３が算出したＡＥ評価値に基づいて、ＣＰＵ１９がアイリスモータ１８，２７及びＴＧ１８，２７を制御し、第１及び第２絞り１２，２１の開口値、及び第１及び第２イメージセンサ１４，２３の電子シャッタ速度を設定することによりなされる。

次に、本発明の作用について図４〜図６を用いて説明を行う。図４は、立体カメラ１が備える撮影モードの動作を示す。入力操作部９の操作により、立体カメラ１の電源が投入されて撮影モードに設定されると、シャッタボタン５が半押しされたか否かを検出する待機状態となる（ステップＳ１００）。このとき、ＬＣＤ１０にはスルー画が表示される。撮影者が被写体のフレーミングを行い、シャッタボタン５を半押しすると、ＡＦ動作が開始し（ステップＳ１０１）、まず第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２が図５に示すサーチ開始位置（移動開始位置）に設定される（ステップＳ１０２）。第１フォーカスレンズ１３のサーチ開始位置はＮＥＡＲ端（位置Ｐｎ（近点））に設定され、第２フォーカスレンズ２２のサーチ開始位置はＩＮＦ端（位置Ｐｉ（遠点））に設定される。なお、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２は、それぞれＮＥＡＲ端からＩＮＦ端までの範囲を移動する。

この後、ＡＦサーチが実行される（ステップＳ１０３）。第１フォーカスレンズ１３はレンズ光軸Ｌ１に沿って図中矢印Ａ方向へ移動され、第２フォーカスレンズ２２はレンズ光軸Ｌ２に沿って図中矢印Ｂ方向へ移動される。このとき、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２は等速度で移動され、送り量ｄ（図６参照）だけ移動されるごとに上記第１及び第２画像データのＡＦ評価値が算出される（ステップ１０４）。なお、送り量ｄは、ＮＥＡＲ端からＩＮＦ端までの間でＡＦ評価値の算出点が十分な数だけ得られるように設定される。

第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２が同じ位置にある場合、第１及び第２画像データのＡＦ評価値はほぼ同一である。第１及び第２画像データのＡＦ評価値が例えば図６のグラフに従う場合、ＡＦ評価値が最大となる位置（ピーク位置）Ｐｍは、ＩＮＦ端側に位置しているため、矢印Ｂ方向へＡＦサーチを行う第２撮像部２ｂが、矢印Ａ方向へＡＦサーチを行う第１撮像部２ａより先にＡＦ評価値の最大値を検出することとなる。なお、この最大値の検出は、ＡＦ評価値の増減により判定される。

このようにして、第１撮像部２ａ又は第２撮像部２ｂのいずれか一方がＡＦ評価値の最大値を検出したとき（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、ＡＦサーチは終了し、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２はその場に停止される（ステップ１０６）。このとき、ＡＦ評価値の最大値を検出した撮像部（図６の例では第２撮像部２ｂ）のフォーカスレンズはピーク位置Ｐｍに停止されているが、他方の撮像部（図６の例では第１撮像部２ａ）のフォーカスレンズはピーク位置Ｐｍには停止されていない。この後、該他方の撮像部のフォーカスレンズを移動させてピーク位置Ｐｍに設定すると（ステップＳ１０７）、ＡＦ動作が終了する（ステップＳ１０８）。

ＡＦ動作が終了すると、続いてＡＥ動作が開始され（ステップＳ１０９）、ピーク位置Ｐｍで取得される第１及び第２画像データからＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値に基づいて露出量が決定され（ステップＳ１１０）、第１及び第２絞り１２，２１の開口値、及び第１及び第２イメージセンサ１４，２３の電子シャッタ速度が設定されるとＡＥ動作は終了する（ステップＳ１１１）。この後、シャッタボタン５が全押しされたか否かを検出する待機状態となる（ステップＳ１１２）。シャッタボタン５が全押しされると、撮影が実行され、このとき取得された１画面分の第１及び第２画像データが記録メディア３８に記録される（ステップＳ１１３）。

なお、上記第１実施形態では、図５に示すように、第１フォーカスレンズ１３のサーチ開始位置をＮＥＡＲ端、第２フォーカスレンズ２２のサーチ開始位置をＩＮＦ端としたが、本発明はこれに限られるものではなく、上記とは逆に、第１フォーカスレンズ１３のサーチ開始位置をＩＮＦ端、第２フォーカスレンズ２２のサーチ開始位置をＮＥＡＲ端としてもよい。

以上のように、本発明の第１実施形態を適用した立体カメラ１は、ＡＦ動作時において、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２の一方のサーチ開始位置をＮＥＡＲ端、他方のサーチ開始位置をＩＮＦ端に設定した後、それぞれを互いに逆方向に動かしてＡＦサーチを行うので、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

また、上記第１実施形態では、時に第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２を互いに逆方向に動かしてＡＦサーチを行うようにしたが、これに代えて、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２を同一方向に動かしてＡＦサーチを行っても、以下に示すように上記と同様な効果が得られる場合がある。

次に、図７及び図８を用いて本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２を同一方向に動かしてＡＦサーチを行うようにしたものであり、サーチ開始位置が上記第１実施形態とは異なる。同図では、第１フォーカスレンズ１３のサーチ開始位置をＮＥＡＲ端、第２フォーカスレンズ２２のサーチ開始位置をＮＥＡＲ端から距離δだけずらした位置（位置Ｐｎ＋σ）とし、サーチ方向をともにＩＮＦ端側へ向けて同一方向（図中矢印Ａ，Ｂ）としている。なお、ずれ量σは、ＮＥＡＲ端からＩＮＦ端までの半分の距離とすることが好ましい。

第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置、及びサーチ方向以外の動作は上記第１実施形態と同一である。第１及び第２画像データのＡＦ評価値が図８のグラフに示すようになる場合には、第２撮像部２ｂが先にピーク位置Ｐｍを検出する。一方、ピーク位置Ｐｍが位置Ｐｎと位置Ｐｎ＋σとの間に位置する場合には、第１撮像部２ａが先にピーク位置Ｐｍを検出する。このように、本発明の第２実施形態は、上記第１実施形態と同様に、ＡＦサーチ時に第１及び第２撮像部２ａ，２ｂのいずれか一方が先にピーク位置Ｐｍを検出するので、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

なお、上記第２実施形態では、図８に示すように、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置を設定したが、このサーチ開始位置を互いに逆にしてもよい。また、上記第２実施形態では、ＡＦサーチ時に第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２をＩＮＦ端側からＮＥＡＲ端側へ移動させるようにしたが、ＮＥＡＲ端側からＩＮＦ端側へ移動させるようにしてもよい。

次に、図９を用いて本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂのいずれか一方がレール等によってスライド自在に構成されており、レンズ光軸Ｌ１，Ｌ２を平行に保ったまま光軸間距離（基線長）Ｗが可変である。この光軸間距離Ｗの大きさに応じて、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置、及びサーチ方向が決定されるようになっている。この他の構成は上記第１実施形態と同一である。同図では、第１鏡筒３ａがスライド自在となっており、第１鏡筒３ａの変位量を検出するための電圧デコーダ４０が設けられている。電圧デコーダ４０の検出結果（すなわち光軸間距離Ｗ）はＣＰＵ１９へ送信される。

撮影者は、被写体までの概略距離を判断して、第１鏡筒３ａを手動でスライドさせる。通常、被写体が遠い場合には光軸間距離Ｗが小さく、被写体距離が近い場合には光軸間距離Ｗが大きく設定される。ＣＰＵ１９は、電圧デコーダ４０によって検出された光軸間距離Ｗが所定の長さＳより大きいか否かを判定し、光軸間距離Ｗが長さＳより小さい（Ｗ＜Ｓ）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＮＥＡＲ端に設定し、サーチ方向をＮＥＡＲ端からＩＮＦ端方向へ向かう方向とし、光軸間距離Ｗが長さＳより大きい（Ｗ＞Ｓ）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＩＮＦ端に設定し、サーチ方向をＩＮＦ端からＮＥＡＲ端方向へ向かう方向とする。

Ｗ＜Ｓの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＮＥＡＲ端側に位置し、逆にＷ＜Ｓの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＩＮＦ端側に位置するので、上記サーチ開始位置及びサーチ方向の設定により、早期にピーク位置Ｐｍを検出することができ、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

なお、上記第３実施形態では、第１鏡筒３ａをスライド自在としたが、これに代えて、第２鏡筒３ｂをスライド自在としてもよく、また、第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂをともにスライド自在としてもよい。

次に、図１０を用いて本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では、第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂのいずれか一方がヒンジ等によって回動自在に構成されており、光軸間角度（輻輳角）θが可変である。この光軸間角度θの大きさに応じて、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置、及びサーチ方向が決定されるようになっている。この他の構成は上記第１実施形態と同一である。同図では、第１鏡筒３ａが回動自在となっており、第１鏡筒３ａの回動角を検出するための角度デコーダ４１が設けられている。角度デコーダ４１の検出結果（すなわち光軸間角度θ）はＣＰＵ１９へ送信される。

撮影者は、被写体までの概略距離を判断して、第１鏡筒３ａを手動で回動させる。通常、被写体が遠い場合には光軸間角度θが小さく、被写体距離が近い場合には光軸間角度θが大きく設定される。ＣＰＵ１９は、角度デコーダ４１によって検出された光軸間角度θが所定の角度Δより大きいか否かを判定し、光軸間角度θが角度Δより大きい（θ＞Δ）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＮＥＡＲ端に設定し、サーチ方向をＮＥＡＲ端からＩＮＦ端方向へ向かう方向とし、光軸間角度θが角度Δより小さい（θ＜Δ）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＩＮＦ端に設定し、サーチ方向をＩＮＦ端からＮＥＡＲ端方向へ向かう方向とする。

θ＞Δの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＮＥＡＲ端側に位置し、逆にθ＜Δの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＩＮＦ端側に位置するので、上記サーチ開始位置及びサーチ方向の設定により、早期にピーク位置Ｐｍを検出することができ、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

なお、上記第４実施形態では、第１鏡筒３ａを回動自在としたが、これに代えて、第２鏡筒３ｂを回動自在としてもよく、また、第１及び第２鏡筒３ａ，３ｂをともに回動自在としてもよい。

次に、図１１〜図１３を用いて本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態では、図１１に示すように、フレームメモリ３２に格納された第１及び第２画像データから特徴抽出を行い、被写体の視差を求める視差算出回路４２が設けられている。この視差の大きさに応じて、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置、及びサーチ方向が決定されるようになっている。この他の構成は上記第１実施形態と同一である。被写体４３が被写体４３に対して図１２に示すような位置関係にあるとする。ＡＦ動作開始時（図４のステップＳ１０１）には、図１３に示すような第１及び第２画像データがフレームメモリ３２に格納される。視差算出回路４２は、この第１及び第２画像データから被写体４３の特徴部（顔や胴体等）を抽出し、その水平位置の差異から被写体視差Ｐを算出する（同図の場合、視差Ｐ＝Ｘ２−Ｘ１）。被写体視差Ｐは、ＣＰＵ１９へ送信される。

ＣＰＵ１９は、視差算出回路４２によって算出された被写体視差Ｐが所定の視差αより大きいか否かを判定し、被写体視差Ｐが視差αより大きい（Ｐ＞α）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＮＥＡＲ端に設定し、サーチ方向をＮＥＡＲ端からＩＮＦ端方向へ向かう方向とし、被写体視差Ｐが視差αより小さい（Ｐ＜α）場合には、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置をともにＩＮＦ端に設定し、サーチ方向をＩＮＦ端からＮＥＡＲ端方向へ向かう方向とする。

Ｐ＞αの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＮＥＡＲ端側に位置し、逆にＰ＜αの場合にはＡＦ評価値のピーク位置ＰｍはＩＮＦ端側に位置するので、上記サーチ開始位置及びサーチ方向の設定により、早期にピーク位置Ｐｍを検出することができ、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができる。

次に、図１４を用いて本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態では、ＡＦ動作開始時にまず第１及び第２撮像部２ａ，２ｂのいずれか一方が比較的大きな第１送り量ｄ１でＡＦサーチ（以下、ＡＦラフサーチと呼ぶ）を行い、ＡＦ評価値の概略ピーク位置Ｐｍ’を検出した後、第１及び第２撮像部２ａ，２ｂの両方を用いて、第１送り量ｄ１より小さな第２送り量ｄ２でＡＦサーチ（以下、ＡＦ詳細サーチと呼ぶ）を行うことにより、ＡＦ評価値のより正確なピーク位置Ｐｍを検出するように構成されている。

撮影モードは、第１実施形態の図４のフローチャートに代えて、図１４のフローチャートに従う。図１４のフローチャートは、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５以外は図４のフローチャートと同一である。ＡＦ動作が開始されると（ステップＳ２０１）、第１フォーカスレンズ１３がＮＥＡＲ端に設定され、ＩＮＦ端側へ向かって第１送り量ｄ１でＡＦラフサーチが行われる（ステップＳ２０２）。これにより、図１５（Ａ）に示すように、概略ピーク位置Ｐｍ’が検出される。そして、検出された概略ピーク位置Ｐｍ’を含むようにＡＦ詳細サーチのサーチ範囲Ｒが決定される（ステップＳ２０３）。サーチ範囲Ｒは、同図に示すように、位置Ｐｍ’−ｄ１から位置Ｐｍ’＋ｄ１の範囲に設定される。

この後、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２のサーチ開始位置がサーチ範囲ＲのＮＥＡＲ端側（位置Ｐｍ’−ｄ１）に設定され（ステップＳ２０４）、サーチ範囲Ｒ内をＩＮＦ側へ向かって第２送り量ｄ２でＡＦ詳細サーチが行われる（ステップＳ２０５）。そして、前述と同様な手順により、図１５（Ｂ）に示すように、より正確なピーク位置Ｐｍが検出される（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。

このように、本発明の第６実施形態は、１つの撮像部がＡＦラフサーチを行った後、限定された領域を全ての撮像部がＡＦ詳細サーチを行うので、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができることのほか、ＡＦサーチを行う時間を実質的に短くし、全体の消費電力を低下させることができる。

なお、上記第６実施形態では、第１撮像部２ａがＡＦラフサーチを行うようにしたが、これに代えて、第２撮像部２ｂがＡＦラフサーチを行うようにしてもよい。また、ＡＦラフサーチのサーチ開始位置をＮＥＡＲ端としたが、これをＩＮＦ端としてもよい。また、ＡＦ詳細サーチ時のサーチ開始位置を第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２ともにサーチ範囲ＲのＮＥＡＲ端側としたが、これをサーチ範囲ＲのＩＮＦ端側としてもよく、さらには、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２の一方をサーチ範囲ＲのＮＥＡＲ端側、他方をサーチ範囲ＲのＩＮＦ端側としてもよい。

次に、図１６を用いて本発明の第７実施形態を説明する。第７実施形態は、上記第６実施形態のＡＦラフサーチに代えて、コンティニュアスＡＦサーチを用いるようにしたものである。図１６のフローチャートは、ステップＳ３０２以外は図１４のフローチャートと同一である。ステップＳ３０２において、第１及び第２撮像部２ａ，２ｂのうち、第１撮像部２ａのみが動作を行う。第１撮像部２ａは、所定の位置から第１フォーカスレンズ１３をＮＥＡＲ端側及びＩＮＦ端側へ微動させた後、ＡＦ評価値が高くなる方向へ第１フォーカスレンズ１３を動かすことにより概略ピーク位置Ｐｍ’が検出される。

概略ピーク位置Ｐｍ’が検出されると、ＡＦ詳細サーチのサーチ範囲Ｒが決定され（ステップＳ３０３）、第１及び第２フォーカスレンズ１３，２２が所定のサーチ開始位置に設定され（ステップＳ３０４）、サーチ範囲Ｒ内をＡＦ詳細サーチが行われる（ステップＳ３０５）。そして、前述と同様な手順により、より正確なピーク位置Ｐｍが検出される（ステップＳ３０６，Ｓ３０７）。

このように、本発明の第７実施形態は、１つの撮像部がコンティニュアスＡＦサーチを行った後、限定された領域を全ての撮像部がＡＦ詳細サーチを行うので、短時間に効率よくＡＦ動作を完了することができることのほか、ＡＦサーチを行う時間を実質的に短くし、全体の消費電力を低下させることができる。

次に、図１７を用いて本発明の第８実施形態を説明する。上記第１〜７実施形態におけるＡＥ動作を同図に示す手順で行うようにしてもよい。ＡＥ動作が開始すると、第１絞り１２の開口値が最大（開放絞り状態）に設定され、第２絞り２１の開口値が最小（小絞り状態）に設定さる（ステップＳ４００）。続いて、第１絞り１２の開口値を減少させながら、かつ第２絞り２１を増加させながらＡＥ評価値を算出して測光を行い（ステップＳ４０３）、第１撮像部２ａ又は第２撮像部２ｂのいずれか一方が最適なＡＥ評価値（最適値）を検出したとき（ステップＳ４０３のＹｅｓ）、開口値の増減は停止される。この後、最適値を検出しなかった他方の撮像部の絞りを、最適値を検出した撮像部の絞りの開口値に設定し（ステップＳ４０４）、ＡＥ動作が終了する。なお、上記ステップＳ４０１において、上記とは逆に、第１絞り１２の開口値を最小、第２絞り２１の開口値を最大と設定してもよい。

このように、本発明の第８実施形態は、第１及び第２絞り１２，２１の一方が開放絞り状態から小絞り状態へ、他方が小絞り状態から開放絞り状態へ開口値を変えながらＡＥ評価値を算出するようにしたので、短時間に効率よくＡＥ動作を完了することができる。

なお、上記第１〜８実施形態では、立体カメラ１に第１及び第２撮像部２ａ，２ｂの２つの撮像部を設けるようにしたが、３つ以上の撮像部を設けるようにしてもよい。また、本発明の立体画像撮影装置として、静止画の撮影を行うデジタルスチルカメラを例示したが、これに限定されず、動画の撮影を行うデジタルビデオカメラなどにも本発明を適用することができる。

立体カメラの前面側の外観図である。 立体カメラの背面側の外観図である。 立体カメラの電気的構成を示すブロック図である。 撮影モードの動作を示すフローチャートである。 ＡＦ動作時の第１及び第２フォーカスレンズの動作を説明する図である。 所定の送り量ごとに得られるＡＦ評価値の一例を示すグラフである。 本発明の第２実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態で得られるＡＦ評価値の一例を示すグラフである。 本発明の第３実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第５実施形態を示すブロック図である。 立体カメラで被写体が撮影される様子を示す図である。 撮影によって得られる第１及び第２画像データを示す図である。 本発明の第６実施形態を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態で得られるＡＦ評価値の一例を示すグラフである。 本発明の第７実施形態を示すフローチャートである。 本発明の第８実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 立体カメラ
２ａ 第１撮像部
２ｂ 第２撮像部
３ａ 第１鏡筒
３ｂ 第２鏡筒
１０ ＬＣＤ
１１ 第１ズームレンズ
１２ 第１絞り
１３ 第１フォーカスレンズ
１４ 第１イメージセンサ
１９ ＣＰＵ
２０ 第２ズームレンズ
１２ 第２絞り
２２ 第２フォーカスレンズ
２３ 第２イメージセンサ
３２ フレームメモリ
３３ 評価値算出回路
３４ 立体画像処理回路
４０ 位置デコーダ
４１ 角度デコーダ
４２ 視差算出回路

Claims (4)

1. 光軸に沿って近点から遠点までの範囲を移動する第１フォーカスレンズを有する第１撮像部と、光軸に沿って近点から遠点までの範囲を移動する第２フォーカスレンズを有する第２撮像部とによって得られる各画像データから輝度値の高周波成分を積算してＡＦ評価値を算出し、前記ＡＦ評価値がほぼ最大となる位置に前記第１及び第２フォーカスレンズを位置決めするＡＦ動作を行う立体画像撮影装置において、
   前記ＡＦ動作において、前記第１及び第２フォーカスレンズを同時に駆動するとともに、所定の送り量ごとに前記ＡＦ評価値を算出し、前記ＡＦ評価値の最大値を先に検出したフォーカスレンズの位置に、他方のフォーカスレンズを設定する制御手段と、
   前記第１及び第２撮像部によって得られる各画像データから被写体の視差を算出する視差算出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記視差算出手段によって算出された視差に応じて前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置及び移動方向を決定することを特徴とする立体画像撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記視差算出手段によって算出された被写体の視差が所定値より大きい場合には、前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置をともに近点とするとともに、移動方向を近点から遠点に向かう方向とし、前記視差算出手段によって算出された被写体の視差が所定値より小さい場合には、前記第１及び第２フォーカスレンズの移動開始位置をともに遠点とするとともに、移動方向を遠点から近点に向かう方向とすることを特徴とする請求項１記載の立体画像撮影装置。
3. 前記視差算出手段は、前記各画像データから被写体の特徴部を抽出し、その位置の差異から該被写体の視差を算出することを特徴とする請求項１または２記載の立体画像撮影装置。
4. 前記第１及び第２撮像部は光束を制限する第１及び第２絞りをそれぞれ備え、前記第１及び第２絞りの開口値をそれぞれ異なる値に設定した後、各開口値を変えながら測光を行い、最適値を先に検出した絞りの開口値に他方の絞りの開口値を設定することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の立体画像撮影装置。

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