撮像装置
【課題】小型化でき、光学性能を確保しやすく、かつ、安定して立体画像を取得できる撮像装置を提供する。
【解決手段】トリガ信号を入力すると共に、１つのトリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、撮像面を有し、第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、第１の撮影が実施された後であって第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、を備える。
【解決手段】トリガ信号を入力すると共に、１つのトリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、撮像面を有し、第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、第１の撮影が実施された後であって第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体画像を取得する方法として、デジタルカメラ本体の左右水平方向に並設されて、被写体光を同時に入射可能とする２組の撮像光学系と、この２組の撮像光学系のそれぞれに対応して、各撮像光学系により結像されたそれぞれの被写体光を画像信号に変換して出力する２組のＣＣＤと、で構成された撮像装置がある。この撮像装置では、得られた２組の像の差（視差）により、立体画像を取得・再生する。
【０００３】
従来の撮像装置においては、撮像光学系内に配置された、少なくとも１つのレンズをシフトすることで、時分割に視差画像を取得する方法が考案されている。
例えば、特許文献１のデジタルカメラでは、光軸上に配置された複数のレンズのうち、少なくとも１つを、光軸と直交する左右方向に移動させることで、左右視差画像を取得している。
【０００４】
また、特許文献２の電子カメラにおいては、特許文献１と同様に、光軸上に配置された複数のレンズのうち、少なくとも１つを、光軸と直交する左右方向に移動させることで、左右視差画像を取得している。
【０００５】
さらにまた、特許文献３の立体画像形成装置では、被写体とそれを撮影する撮像部の相対位置を変化させるように移動手段を備えて、第一の方向、第二の方向を撮影している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２３０６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−４１３８１号公報
【特許文献３】特開平９−１７１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光学系の少なくとも一つを光軸に対してシフトさせる場合、シフトさせるレンズによって、光学特性が変わったり、光学性能の著しい劣化などの問題が考えられる。例えば特許文献１のデジタルカメラにおいては、レンズ系内の一部のレンズをシフトさせると光学性能の維持が難しく、光学系を大型にして設計する必要がある。また、特許文献２の電子カメラでは、レンズ系内の一部のレンズをシフトさせると光学性能の維持が難しく、光学系を大型にして設計する必要がある。
【０００８】
さらに、特許文献３の立体画像形成装置では、撮影において撮像系（鏡枠）全体を駆動させなければならず、装置が大型化してしまい、操作性や安定性に問題がある。また、鏡枠全体を動かすため、２方向を撮影する場合に大きな時間ずれが発生することから、デジタルカメラのような装置にはむいていない。
【０００９】
また、二組の撮像光学系と、二つのＣＣＤを使用する場合、コスト的に高価なデジタルカメラになってしまうことや、撮像光学系を二つカメラに搭載することで、装置が大型化するといった問題が発生してしまう。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化でき、光学性能を確保しやすく、かつ、安定して立体画像を取得できる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、トリガ信号を入力すると共に、１つのトリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、撮像面を有し、第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、第１の撮影が実施された後であって第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る撮像装置においては、光軸に対する角度を変更できるように、撮像面を回動可能に支持する回動軸を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端の中心位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端の中心位置以外の位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端のいずれかに対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、角度を自由に設定可能であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際の角度と第２の撮影の際の角度が光軸に関して互いに略対称となるように、角度を変更することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際の角度と第２の撮影の際の角度が光軸に関して互いに対称とならないように、角度を変更することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際に撮像面が光軸に対して略直交する角度に設定されていなかった場合、第２の撮影の際に撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することが好ましい。
【００２０】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際に撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、ブランキング期間中に光軸に対する撮像面の角度を変更する。
【００２２】
本発明に係る撮像装置は、撮像装置の姿勢を検出するセンサと、撮像面に平行な面内において回動軸と直交する方向に延び、撮像面を回動可能に支持する第２の回動軸と、センサの検出結果に応じて、回動軸及び第２の回動軸のうち、撮像面の角度の変更に用いる回動軸を選択する煽り軸選択部と、を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る撮像装置は、小型化でき、光学性能を確保しやすく、かつ、安定して立体画像を取得できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るデジタルカメラの概念を示す上面図である。
【図２】第１実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図３】シャインプルーフの定理を説明するための概念図である。
【図４】垂直同期信号と撮像素子の状態を対応して示す図である。
【図５】第２実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るデジタルカメラを横向きにした状態の撮像素子と煽り軸を示す正面図である。
【図７】第２実施形態に係るデジタルカメラを縦向きにした状態の撮像素子と回動軸を示す正面図である。
【図８】第３実施形態に係るデジタルカメラの概念を示す上面図である。
【図９】第３実施形態の変形例に係るデジタルカメラ４００（撮像装置）の概念を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を備え、撮影光学系に対する撮像素子の角度を変えた状態でそれぞれ撮影し、それぞれの状態での画像を用いて立体画像を取得する。これにより、従来必要であるとされた視差のある２枚以上の画像でなくても、特殊な画像処理を施すことなく立体画像を得ることができる。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るデジタルカメラ１００の概念を示す上面図である。図２は、デジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。
デジタルカメラ１００（撮像装置）は、撮像レンズ１１０（撮像光学系）と、撮像素子１２０と、撮像素子煽り駆動部１３１と、を備えている。
【００２７】
撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃの延長線上であって、撮像素子１２０の撮像面１２１側には煽り軸１２０ｃ（回動軸）が設けられている。撮像素子煽り駆動部１３１は、煽り軸１２０ｃを中心軸として、撮像素子１２０を左右方向（図１の上下方向）に煽ることが可能である。したがって、撮像素子１２０の撮像面１２１は、撮像素子煽り駆動部１３１の動作により、光軸１１０ｃに対する角度が変化する。すなわち、撮像素子煽り駆動部１３１を駆動させることにより、図１（ａ）のように光軸１１０ｃに対して撮像面１２１が直角な通常状態から、撮像面１２１の右端側（図１の上側）を撮像レンズ１１０に近づけるとともに左端側（図１の下側）を撮像レンズ１１０から遠ざけるような状態（図１（ｂ））や、撮像面１２１の左側を撮像レンズ１１０に近づけるとともに右側を撮像レンズ１１０から遠ざけるような状態（図１（ｃ））へ煽ることができる。
【００２８】
さらに、図１（ａ）の通常状態では被写体面Ｓ１は光軸１１０ｃに垂直であるのに対して、撮像素子１２０を図１（ｂ）に示すように回動させた場合、被写体面Ｓ１は、右端側（図１の上側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに左端側（図１の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。また、撮像素子１２０を図１（ｃ）に示すように回動させた場合、被写体面Ｓ１は、左端側が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。このような被写体面の傾きは、後述のシャインプルーフの定理に基づいている。
【００２９】
デジタルカメラ１００においては、図１（ｂ）の状態で撮像素子１２０を駆動して得られた画像（第１画像、左眼用画像）と、図１（ｃ）の状態で撮像素子１２０を駆動して得られた画像（第２画像、右眼用画像）と、の視差のない一対の画像により立体画像を取得することができる。より具体的には、デジタルカメラ１００は、図１（ｂ）に示すように、被写体面Ｓ１が左奥から右手前に傾くように、撮像素子１２０の撮像面１２１を左手前から右奥に傾けて撮影した画像を右眼用画像として取得し、図１（ｃ）に示すように、被写体面Ｓ１が左手前から右奥に傾くように、撮像素子１２０の撮像面１２１を右手前から左奥に傾けて撮影した画像を左眼用画像として取得し、これらの一対の画像により立体画像を取得する。
【００３０】
ここで、図３を参照してシャインプルーフの定理について説明する。図３は、シャインプルーフの定理を説明するための概念図である。
撮像面とレンズ主面を平行でない配置にすると物体面は平行ではなくなり、撮像面、レンズ主面、物体面は同一直線上の１点（図３の交点５５）で交わる。
従って、撮像レンズ５０の光軸５１に対して、撮像素子の撮像面６０が垂直な状態では被写体面７０も光軸５１に対して垂直となるが、これに対して、図３に例示するように、撮像面６０が９０度以外の角度に傾くと、シャインプルーフの定理により、撮像面６０の傾きに対応するように被写体面７０が煽られて傾斜する。また、撮像面６０の角度を変化させた断面上での像面の高さ方向に光軸５１を中心に逆方向に倍率が変化する。
これらの現象により、視差の有無にかかわらず、奥行き方向にピント位置が合った画像を取得することでき、立体画像を生成することができる。
【００３１】
立体画像の生成について、より具体的に説明する。
まず、図３に示すように、左側（図３の下側）が撮像レンズ５０側に近づき右側（図３の上側）が撮像レンズ５０から遠ざかるように、撮像レンズ５０の光軸５１に対して撮像面６０を傾けた状態で煽り撮影を行って第１画像を取得する。次に、撮像素子を煽る方向を逆にして第２画像を取得する。すなわち、右側が撮像レンズ５０側に近づき左側が撮像レンズ５０から遠ざかるように、光軸５１に対して撮像面６０を傾けた状態で煽り撮影を行って第２画像を取得する。第１画像と第２画像は、一対の立体（３Ｄ）画像として、メモリーに格納される。
【００３２】
第１画像と第２画像で異なる視点からの煽り画像を取得できる。
このような第１画像と第２画像を一対の立体画像として、映像出力時に同時に出力することによって立体画像を出力することが可能となる。
【００３３】
ここで、図２を参照して、デジタルカメラ１００の動作・制御について、より詳細に説明する。
図２に示すように、デジタルカメラ１００は、撮像レンズ１１０、撮像素子１２０、撮像素子煽り駆動部１３１、撮像素子煽り制御部１３２、同期信号生成部１３３、駆動部１３４、画像処理部１４１、３Ｄフォーマット変換部１４２、出力処理部１４３、記録部１４４、システム制御部１５１、及び、指示部１５２を備えている。
なお、第１実施形態のデジタルカメラ１００は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、撮影機能付きの携帯電話など、動画表示や動画撮影の機能を備える各種の機器に広く適用することができる。
【００３４】
撮像レンズ１１０は、光学的な被写体像を撮像素子１２０の撮像面１２１上に結像するための撮影光学系であり、絞りやフォーカスレンズ等を含んで構成されている。
【００３５】
撮像素子１２０は、複数の画素が配列された撮像面１２１を備え、撮像レンズ１１０により結像された光学的な被写体像を光電変換して電気的な画像信号を生成する。撮像素子１２０は、画素単位やライン単位での画素リセット（電子シャッタ先幕）および画素読み出し（電子シャッタ後幕）を所望のタイミングで順次行うことができる、つまり露光時間を変更可能な、撮像素子となっている。この撮像素子１２０の具体例としては、ＣＭＯＳ撮像素子等のＸＹアドレス型撮像素子を挙げることができるが、勿論、これに限定されるものではない。
【００３６】
同期信号生成部１３３は、システム制御部１５１の制御の下に、撮像素子１２０を駆動するタイミングの基礎となる垂直同期信号ＶＤを生成するものである。
システム制御部１５１は、指示部１５２からの入力に基づいて定まる垂直同期期間（撮像フレームレートに対応する垂直同期期間）がある場合には、同期信号生成部１３３に対してトリガ信号を出力するとともに、垂直同期期間を同期信号生成部１３３に設定する。
【００３７】
一方、システム制御部１５１は、指示部１５２からの入力に基づいて定まる垂直同期期間がない場合には、予め定められた垂直同期期間を同期信号生成部１３３に設定する。予め定められた垂直同期期間としては、例えば、標準値として与えられている撮像フレームレートに対応する垂直同期期間や、撮像素子１２０の駆動に今現在用いられている撮像フレームレートに対応する垂直同期期間がある。
このようにして同期信号生成部１３３に設定された垂直同期期間の垂直同期信号ＶＤを発生させるように、システム制御部１５１は同期信号生成部１３３を制御する。
【００３８】
駆動部１３４は、システム制御部１５１の制御の下に、同期信号生成部１３３によって生成された垂直同期信号ＶＤをタイミングの基礎として、読出開始パルスや電子シャッタ開始パルスを発生して撮像素子１２０を駆動する。
【００３９】
撮像素子煽り制御部１３２は、システム制御部１５１の制御の下に、同期信号生成部１３３によって生成された垂直同期信号ＶＤをタイミングの基礎として、撮像素子１２０の煽り制御を行う。具体的には、垂直同期信号ＶＤのブランキング期間中に撮像素子１２０の煽り動作が完了するように制御を行う。ここで、システム制御部１５１は、指示部１１からの入力に基づいて定まる３Ｄモードに従い撮像素子１２０の煽りの角度を設定し、撮像素子１２０の煽り制御を行う。
【００４０】
撮像素子煽り制御部１３２による撮像素子１２０の煽りには、光軸１１０ｃに垂直な撮像面１２１を垂直以外の角度へ回動させることのほか、撮像面１２１が光軸１１０ｃに対して垂直でない撮像素子１２０を垂直又は別の角度へ回動させる動きを含む。
【００４１】
撮像素子煽り駆動部１３１は、撮像素子煽り制御部１３２の制御の指示に従い撮像素子の煽り駆動を行う。煽り駆動は、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）、ステッピングモーター、超音波モーターなどを用いて行うことができ、前記以外でも煽り駆動ができればどのようなものでもよい。
【００４２】
画像処理部１４１は、撮像素子１２０により撮像されて読み出された画像信号に各種の画像処理を施すものであり、３Ｄフォーマット変換部１４２を含んで構成されている。３Ｄフォーマット変換部１４２は、指示部１５２が３Ｄモードを選択すると、システム制御部１５１によって３Ｄモードに設定される。３Ｄフォーマット変換部１４２は、設定されたモードに対応し、３Ｄフォーマット変換を行う。３Ｄフォーマット変換としては、例えば、ＳＩＤＥ ＢＹ ＳＩＤＥ、ＬＩＮＥ ＢＹ ＬＩＮＥ、ＡＢＯＶＥ−ＢＥＬＯＷ、ＣＨＥＣＫＥＲＢＯＡＲＤを用いる。
【００４３】
出力処理部１４３は、画像処理部１４１により表示用に処理された画像（３Ｄフォーマット変換された画像を含む）を、ＴＶ等の外部表示装置への画像出力を行う。さらに、このデジタルカメラ１００の操作系のメニュー表示などを行う表示デバイスへの画像出力処理も行う。
【００４４】
記録部１４４は、画像処理部１４１により記録用に処理された画像データを不揮発に記憶するものであり、例えばメモリカードなどの撮像装置の外部に搬出し得るリムーバブルメモリとして構成されている。従って、記録部１４４は、撮像装置に固有の構成でなくても構わない。
【００４５】
指示部１５２は、デジタルカメラ１００に対する操作入力を行うためのユーザーインタフェースであり、電源のオン／オフを指示するための電源ボタンや撮影開始を指示するための撮影ボタン、３Ｄモード等を設定するための撮像モード設定ボタン、その他各種の設定ボタンなどを含む。
【００４６】
次に、図４を用いて撮像素子の煽り方法を詳細に説明する。図４は、垂直同期信号と撮像素子の状態を対応して示す図である。
図４は、撮像素子１２０の垂直同期信号ＶＤ、撮像素子１２０の露光期間「Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」、撮像素子１２０の垂直ブランキング期間「Ｖ Ｂｌａｎｋ」、３Ｄ撮像モード時の右側画像を撮像している状態「Ｒ固定」、及び、３Ｄ撮像モード時の左側画像を撮像している状態「Ｌ固定」を、横方向を経過時間として示している。撮像素子１２０の煽り状態は撮像素子１２０を真上から見た状態を示している。
【００４７】
デジタルカメラ１００が３Ｄモードに設定されたときは、撮像素子１２０の垂直同期信号ＶＤを基準として、撮像素子１２０の垂直ブランキング中に撮像素子１２０を煽ることにより、左側又は右側の画像を撮像可能とする。このとき、撮像素子１２０を左側又は右側に煽った状態で、左側又は右側の画像を取得するための垂直同期信号ＶＤは、第１の同期信号及び第２の同期信号である。
これに対して撮像素子１２０の露光期間中は、右側または左側の画像を撮像可能な煽り状態で撮像素子１２０を固定する。このような煽り動作を繰り返し、右側、左側の画像を交互に撮像する。
なお、撮像素子１２０は、３Ｄの設定モードに応じて、複数の角度で煽ることが可能である。
【００４８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るデジタルカメラ２００（撮像装置）においては、カメラの姿勢を検出する姿勢検出部２６０を備える点が第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と異なる。第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図５は、デジタルカメラ２００の構成を示すブロック図である。図６は、デジタルカメラ２００を横向きにした状態の撮像素子２２０と煽り軸２２０ｃを示す正面図である。図７は、デジタルカメラ２００を縦向きにした状態の撮像素子２２０と回動軸２２０ｖを示す正面図である。
【００５０】
デジタルカメラ２００においては、第１実施形態における撮像素子煽り駆動部１３１に代えて水平撮像素子煽り駆動部２３１及び垂直撮像素子煽り駆動部２３５を備え、撮像素子煽り制御部１３２及びシステム制御部１５１に代えて撮像素子煽り制御部２３２及びシステム制御部２５１を備える。さらに、デジタルカメラ２００は姿勢検出部２６０を備える。また、システム制御部２５１は煽り軸選択部２５２を備える。
【００５１】
姿勢検出部２６０は、デジタルカメラ２００の姿勢が横向き（図６）か縦向き（図７）かを検出するセンサであって、検出結果をシステム制御部２５１の煽り軸選択部２５２に送信する。姿勢検出部２６０は、図６のようにデジタルカメラ２００が横向きに保持され、横長の矩形形状の撮像素子２２０の長辺２２０ａが水平方向に沿うようになる姿勢や、図７のようにデジタルカメラ２００が縦向きに保持され、撮像素子２２０の長辺２２０ａが鉛直方向に沿うようになる姿勢を検出する。
【００５２】
デジタルカメラ２００においては、撮像素子２２０の煽り軸（回動軸）として、撮像素子２２０の撮像面付近であって光軸１１０ｃに垂直な面内に２つの軸が設けられている。この２つの軸はいずれも撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃを通り、一方の軸は、撮像素子２２０の長辺２２０ａに垂直な煽り軸２２０ｃ（図６）であり、他方の軸は、撮像素子２２０の長辺２２０ａに平行な煽り軸２２０ｖ（図７）である。
【００５３】
煽り軸選択部２５２は、姿勢検出部２６０から受信した検出結果に基づいて、煽り軸２２０ｃ、２２０ｖのいずれかを選択し、煽り軸を決定する。さらに、煽り軸選択部２５２は、撮像素子煽り制御部２３２に対して、煽り軸の設定を行う。
【００５４】
撮像素子煽り制御部２３２は、煽り軸選択部２５２による設定に従って水平方向が設定された場合、水平撮像素子煽り駆動部２３１を駆動させ撮像素子２２０を煽り軸２２０ｃの周りに回動させ、撮像素子２２０を水平方向に煽る。一方、撮像素子煽り制御部２３２は、垂直方向が設定された場合、垂直撮像素子煽り駆動部２３５を駆動させ撮像素子２２０を煽り軸２２０ｖの周りに回動させ、撮像素子２２０を垂直方向に煽る。
以上の構成・動作により、デジタルカメラ２００の姿勢に応じて適切な煽り軸を選択することができるため、安定して立体画像を取得することができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態に係るデジタルカメラ３００においては、撮像素子３２０の煽り軸３２０ｃが撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃの延長線上にない点が第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と異なる。その他の構成は第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図８は、第３実施形態に係るデジタルカメラ３００（撮像装置）の概念を示す上面図である。図９は、第３実施形態の変形例に係るデジタルカメラ４００（撮像装置）の概念を示す上面図である。
図８及び図９に示すように、撮像素子を煽るための回動中心としての煽り軸は、光軸１１０ｃの延長線上ではない位置に設定されている。
【００５７】
図８においては、撮像素子３２０の右端の撮像面３２１付近に設けた煽り軸３２０ｃ（回動軸）の周りに撮像素子３２０を回動させた例を示している。
図８（ａ）は撮像素子３２０の撮像面３２１の左端側（図８の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾いた状態を示している。図８（ａ）に示す状態において、被写体面Ｓ３は、右端側（図８の上側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに左端側（図８の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。
また、図８（ｂ）は撮像素子３２０の撮像面３２１の左端側が撮像レンズ１１０に近づくように傾いた状態を示している。図８（ｂ）に示す状態において、被写体面Ｓ３は、左端側が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。
【００５８】
デジタルカメラ３００は、図８（ａ）に示すように、被写体面Ｓ３が左奥から右手前に傾くように、撮像素子３２０の撮像面３２１を左手前から右奥に傾けて撮影した画像を右眼用画像として取得し、図８（ｂ）に示すように、被写体面Ｓ３が左手前から右奥に傾くように、撮像素子３２０の撮像面３２１を右手前から左奥に傾けて撮影した画像を左眼用画像として取得し、これらの一対の画像により立体画像を取得する。
【００５９】
図９においては、撮像素子４２０の左端の撮像面４２１付近に設けた煽り軸４２０ｃ（回動軸）の周りに撮像素子４２０を回動させた例を示している。図９に示す状態において、被写体面Ｓ４は、左端側（図９の下側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側（図９の上側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。図９では、撮像素子４２０の撮像面４２１の右端側（図９の上側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾いた状態を示しているが、これとは撮像面４２１の右端側が撮像レンズ１１０に近づくように傾けることができる。
【００６０】
立体画像の取得は、次のような撮影の組み合わせで取得することができる。
（１）同じ煽り軸（回動軸）を使って撮像素子を左右に煽った２つの状態での撮影の組み合わせ。
例えば、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態の組み合わせや、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態の組み合わせである。
（２）撮像面を撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃに垂直にした状態の撮影と、撮像面を撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃに対して傾けた状態の撮影と、の組み合わせ。
例えば、図１（ａ）の状態と、図１（ｂ）又は図１（ｃ）の状態との組み合わせや、図８の撮像面３２１を光軸１１０ｃに垂直にした状態と、図８（ａ）又は図８（ｂ）の状態との組み合わせがある。
（３）異なる煽り軸（回動軸）を使って撮像素子を左右に煽った２つの状態での撮影の組み合わせ。
例えば、図１（ｂ）の状態と、図８（ｂ）又は図９の状態との組み合わせや、図１（ｃ）の状態と図８（ａ）の状態の組み合わせや、図１（ｂ）又は図８（ａ）の状態と図９の状態との組み合わせである。
【００６１】
取得した立体画像は、取得方法によって次のような特徴がある。
（ａ）（１）の取得方法のうち、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態の組み合わせのように煽り軸１２０ｃが光軸１１０ｃの延長線上にある場合は、光軸１１０ｃ上のピント位置が維持され、回動中心も一つであることから、左右像の対称性も高い。
（ｂ）（２）の取得方法では、撮像面を光軸１１０ｃに垂直した状態を含むため、良好な２Ｄ撮影と３Ｄ撮影を容易に両立することができる。
（ｃ）（１）の取得方法のうち、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態の組み合わせのように煽り軸３２０ｃが光軸１１０ｃの延長線上にない場合は、撮像素子３２０の回動中心軸を撮像面３２１の画面中心から離すことになるため、カメラのレイアウトが容易になる
（ｄ）（３）の取得方法のうち、図８（ａ）の状態と図９の状態との組み合わせのように、撮像面が光軸１１０ｃに垂直な状態に比して、煽った状態の撮像面が撮像レンズ１１０から遠ざかるのみである場合は、撮像レンズ１１０に近づけることなく撮像素子１２０を煽ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る撮像装置は、デジタルカメラにおける立体（３Ｄ）画像取得に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１００ デジタルカメラ（撮像装置）
１１０ 撮像レンズ
１１０ｃ 光軸
１２０ 撮像素子
１２０ｃ 煽り軸
１２１ 撮像面
１３１ 撮像素子煽り駆動部
１３２ 撮像素子煽り制御部
１３３ 同期信号生成部
１３４ 駆動部
１４１ 画像処理部
１４２ ３Ｄフォーマット変換部
１４３ 出力処理部
１４４ 記録部
１５１ システム制御部
１５２ 指示部
２００ デジタルカメラ（撮像装置）
２２０ 撮像素子
２２０ａ 長辺
２２０ｃ、２２０ｖ 煽り軸
２３１ 水平撮像素子煽り駆動部
２３２ 撮像素子煽り制御部
２３５ 垂直撮像素子煽り駆動部
２５１ システム制御部
２５２ 煽り軸選択部
２６０ 姿勢検出部
３００ デジタルカメラ（撮像装置）
３２０ 撮像素子
３２０ｃ 煽り軸
３２１ 撮像面
４００ デジタルカメラ
４２０ｃ 煽り軸
４２１ 撮像面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体画像を取得する方法として、デジタルカメラ本体の左右水平方向に並設されて、被写体光を同時に入射可能とする２組の撮像光学系と、この２組の撮像光学系のそれぞれに対応して、各撮像光学系により結像されたそれぞれの被写体光を画像信号に変換して出力する２組のＣＣＤと、で構成された撮像装置がある。この撮像装置では、得られた２組の像の差（視差）により、立体画像を取得・再生する。
【０００３】
従来の撮像装置においては、撮像光学系内に配置された、少なくとも１つのレンズをシフトすることで、時分割に視差画像を取得する方法が考案されている。
例えば、特許文献１のデジタルカメラでは、光軸上に配置された複数のレンズのうち、少なくとも１つを、光軸と直交する左右方向に移動させることで、左右視差画像を取得している。
【０００４】
また、特許文献２の電子カメラにおいては、特許文献１と同様に、光軸上に配置された複数のレンズのうち、少なくとも１つを、光軸と直交する左右方向に移動させることで、左右視差画像を取得している。
【０００５】
さらにまた、特許文献３の立体画像形成装置では、被写体とそれを撮影する撮像部の相対位置を変化させるように移動手段を備えて、第一の方向、第二の方向を撮影している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２３０６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−４１３８１号公報
【特許文献３】特開平９−１７１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光学系の少なくとも一つを光軸に対してシフトさせる場合、シフトさせるレンズによって、光学特性が変わったり、光学性能の著しい劣化などの問題が考えられる。例えば特許文献１のデジタルカメラにおいては、レンズ系内の一部のレンズをシフトさせると光学性能の維持が難しく、光学系を大型にして設計する必要がある。また、特許文献２の電子カメラでは、レンズ系内の一部のレンズをシフトさせると光学性能の維持が難しく、光学系を大型にして設計する必要がある。
【０００８】
さらに、特許文献３の立体画像形成装置では、撮影において撮像系（鏡枠）全体を駆動させなければならず、装置が大型化してしまい、操作性や安定性に問題がある。また、鏡枠全体を動かすため、２方向を撮影する場合に大きな時間ずれが発生することから、デジタルカメラのような装置にはむいていない。
【０００９】
また、二組の撮像光学系と、二つのＣＣＤを使用する場合、コスト的に高価なデジタルカメラになってしまうことや、撮像光学系を二つカメラに搭載することで、装置が大型化するといった問題が発生してしまう。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化でき、光学性能を確保しやすく、かつ、安定して立体画像を取得できる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、トリガ信号を入力すると共に、１つのトリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、撮像面を有し、第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、第１の撮影が実施された後であって第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る撮像装置においては、光軸に対する角度を変更できるように、撮像面を回動可能に支持する回動軸を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端の中心位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端の中心位置以外の位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る撮像装置において、回動軸は、撮像面の一方端と他方端のいずれかに対応する画素の撮像面付近に配置されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、角度を自由に設定可能であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際の角度と第２の撮影の際の角度が光軸に関して互いに略対称となるように、角度を変更することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際の角度と第２の撮影の際の角度が光軸に関して互いに対称とならないように、角度を変更することが好ましい。
【００１９】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際に撮像面が光軸に対して略直交する角度に設定されていなかった場合、第２の撮影の際に撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することが好ましい。
【００２０】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、第１の撮影の際に撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る撮像装置において、撮像素子煽り駆動部は、ブランキング期間中に光軸に対する撮像面の角度を変更する。
【００２２】
本発明に係る撮像装置は、撮像装置の姿勢を検出するセンサと、撮像面に平行な面内において回動軸と直交する方向に延び、撮像面を回動可能に支持する第２の回動軸と、センサの検出結果に応じて、回動軸及び第２の回動軸のうち、撮像面の角度の変更に用いる回動軸を選択する煽り軸選択部と、を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る撮像装置は、小型化でき、光学性能を確保しやすく、かつ、安定して立体画像を取得できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るデジタルカメラの概念を示す上面図である。
【図２】第１実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図３】シャインプルーフの定理を説明するための概念図である。
【図４】垂直同期信号と撮像素子の状態を対応して示す図である。
【図５】第２実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態に係るデジタルカメラを横向きにした状態の撮像素子と煽り軸を示す正面図である。
【図７】第２実施形態に係るデジタルカメラを縦向きにした状態の撮像素子と回動軸を示す正面図である。
【図８】第３実施形態に係るデジタルカメラの概念を示す上面図である。
【図９】第３実施形態の変形例に係るデジタルカメラ４００（撮像装置）の概念を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を備え、撮影光学系に対する撮像素子の角度を変えた状態でそれぞれ撮影し、それぞれの状態での画像を用いて立体画像を取得する。これにより、従来必要であるとされた視差のある２枚以上の画像でなくても、特殊な画像処理を施すことなく立体画像を得ることができる。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るデジタルカメラ１００の概念を示す上面図である。図２は、デジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。
デジタルカメラ１００（撮像装置）は、撮像レンズ１１０（撮像光学系）と、撮像素子１２０と、撮像素子煽り駆動部１３１と、を備えている。
【００２７】
撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃの延長線上であって、撮像素子１２０の撮像面１２１側には煽り軸１２０ｃ（回動軸）が設けられている。撮像素子煽り駆動部１３１は、煽り軸１２０ｃを中心軸として、撮像素子１２０を左右方向（図１の上下方向）に煽ることが可能である。したがって、撮像素子１２０の撮像面１２１は、撮像素子煽り駆動部１３１の動作により、光軸１１０ｃに対する角度が変化する。すなわち、撮像素子煽り駆動部１３１を駆動させることにより、図１（ａ）のように光軸１１０ｃに対して撮像面１２１が直角な通常状態から、撮像面１２１の右端側（図１の上側）を撮像レンズ１１０に近づけるとともに左端側（図１の下側）を撮像レンズ１１０から遠ざけるような状態（図１（ｂ））や、撮像面１２１の左側を撮像レンズ１１０に近づけるとともに右側を撮像レンズ１１０から遠ざけるような状態（図１（ｃ））へ煽ることができる。
【００２８】
さらに、図１（ａ）の通常状態では被写体面Ｓ１は光軸１１０ｃに垂直であるのに対して、撮像素子１２０を図１（ｂ）に示すように回動させた場合、被写体面Ｓ１は、右端側（図１の上側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに左端側（図１の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。また、撮像素子１２０を図１（ｃ）に示すように回動させた場合、被写体面Ｓ１は、左端側が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。このような被写体面の傾きは、後述のシャインプルーフの定理に基づいている。
【００２９】
デジタルカメラ１００においては、図１（ｂ）の状態で撮像素子１２０を駆動して得られた画像（第１画像、左眼用画像）と、図１（ｃ）の状態で撮像素子１２０を駆動して得られた画像（第２画像、右眼用画像）と、の視差のない一対の画像により立体画像を取得することができる。より具体的には、デジタルカメラ１００は、図１（ｂ）に示すように、被写体面Ｓ１が左奥から右手前に傾くように、撮像素子１２０の撮像面１２１を左手前から右奥に傾けて撮影した画像を右眼用画像として取得し、図１（ｃ）に示すように、被写体面Ｓ１が左手前から右奥に傾くように、撮像素子１２０の撮像面１２１を右手前から左奥に傾けて撮影した画像を左眼用画像として取得し、これらの一対の画像により立体画像を取得する。
【００３０】
ここで、図３を参照してシャインプルーフの定理について説明する。図３は、シャインプルーフの定理を説明するための概念図である。
撮像面とレンズ主面を平行でない配置にすると物体面は平行ではなくなり、撮像面、レンズ主面、物体面は同一直線上の１点（図３の交点５５）で交わる。
従って、撮像レンズ５０の光軸５１に対して、撮像素子の撮像面６０が垂直な状態では被写体面７０も光軸５１に対して垂直となるが、これに対して、図３に例示するように、撮像面６０が９０度以外の角度に傾くと、シャインプルーフの定理により、撮像面６０の傾きに対応するように被写体面７０が煽られて傾斜する。また、撮像面６０の角度を変化させた断面上での像面の高さ方向に光軸５１を中心に逆方向に倍率が変化する。
これらの現象により、視差の有無にかかわらず、奥行き方向にピント位置が合った画像を取得することでき、立体画像を生成することができる。
【００３１】
立体画像の生成について、より具体的に説明する。
まず、図３に示すように、左側（図３の下側）が撮像レンズ５０側に近づき右側（図３の上側）が撮像レンズ５０から遠ざかるように、撮像レンズ５０の光軸５１に対して撮像面６０を傾けた状態で煽り撮影を行って第１画像を取得する。次に、撮像素子を煽る方向を逆にして第２画像を取得する。すなわち、右側が撮像レンズ５０側に近づき左側が撮像レンズ５０から遠ざかるように、光軸５１に対して撮像面６０を傾けた状態で煽り撮影を行って第２画像を取得する。第１画像と第２画像は、一対の立体（３Ｄ）画像として、メモリーに格納される。
【００３２】
第１画像と第２画像で異なる視点からの煽り画像を取得できる。
このような第１画像と第２画像を一対の立体画像として、映像出力時に同時に出力することによって立体画像を出力することが可能となる。
【００３３】
ここで、図２を参照して、デジタルカメラ１００の動作・制御について、より詳細に説明する。
図２に示すように、デジタルカメラ１００は、撮像レンズ１１０、撮像素子１２０、撮像素子煽り駆動部１３１、撮像素子煽り制御部１３２、同期信号生成部１３３、駆動部１３４、画像処理部１４１、３Ｄフォーマット変換部１４２、出力処理部１４３、記録部１４４、システム制御部１５１、及び、指示部１５２を備えている。
なお、第１実施形態のデジタルカメラ１００は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、撮影機能付きの携帯電話など、動画表示や動画撮影の機能を備える各種の機器に広く適用することができる。
【００３４】
撮像レンズ１１０は、光学的な被写体像を撮像素子１２０の撮像面１２１上に結像するための撮影光学系であり、絞りやフォーカスレンズ等を含んで構成されている。
【００３５】
撮像素子１２０は、複数の画素が配列された撮像面１２１を備え、撮像レンズ１１０により結像された光学的な被写体像を光電変換して電気的な画像信号を生成する。撮像素子１２０は、画素単位やライン単位での画素リセット（電子シャッタ先幕）および画素読み出し（電子シャッタ後幕）を所望のタイミングで順次行うことができる、つまり露光時間を変更可能な、撮像素子となっている。この撮像素子１２０の具体例としては、ＣＭＯＳ撮像素子等のＸＹアドレス型撮像素子を挙げることができるが、勿論、これに限定されるものではない。
【００３６】
同期信号生成部１３３は、システム制御部１５１の制御の下に、撮像素子１２０を駆動するタイミングの基礎となる垂直同期信号ＶＤを生成するものである。
システム制御部１５１は、指示部１５２からの入力に基づいて定まる垂直同期期間（撮像フレームレートに対応する垂直同期期間）がある場合には、同期信号生成部１３３に対してトリガ信号を出力するとともに、垂直同期期間を同期信号生成部１３３に設定する。
【００３７】
一方、システム制御部１５１は、指示部１５２からの入力に基づいて定まる垂直同期期間がない場合には、予め定められた垂直同期期間を同期信号生成部１３３に設定する。予め定められた垂直同期期間としては、例えば、標準値として与えられている撮像フレームレートに対応する垂直同期期間や、撮像素子１２０の駆動に今現在用いられている撮像フレームレートに対応する垂直同期期間がある。
このようにして同期信号生成部１３３に設定された垂直同期期間の垂直同期信号ＶＤを発生させるように、システム制御部１５１は同期信号生成部１３３を制御する。
【００３８】
駆動部１３４は、システム制御部１５１の制御の下に、同期信号生成部１３３によって生成された垂直同期信号ＶＤをタイミングの基礎として、読出開始パルスや電子シャッタ開始パルスを発生して撮像素子１２０を駆動する。
【００３９】
撮像素子煽り制御部１３２は、システム制御部１５１の制御の下に、同期信号生成部１３３によって生成された垂直同期信号ＶＤをタイミングの基礎として、撮像素子１２０の煽り制御を行う。具体的には、垂直同期信号ＶＤのブランキング期間中に撮像素子１２０の煽り動作が完了するように制御を行う。ここで、システム制御部１５１は、指示部１１からの入力に基づいて定まる３Ｄモードに従い撮像素子１２０の煽りの角度を設定し、撮像素子１２０の煽り制御を行う。
【００４０】
撮像素子煽り制御部１３２による撮像素子１２０の煽りには、光軸１１０ｃに垂直な撮像面１２１を垂直以外の角度へ回動させることのほか、撮像面１２１が光軸１１０ｃに対して垂直でない撮像素子１２０を垂直又は別の角度へ回動させる動きを含む。
【００４１】
撮像素子煽り駆動部１３１は、撮像素子煽り制御部１３２の制御の指示に従い撮像素子の煽り駆動を行う。煽り駆動は、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）、ステッピングモーター、超音波モーターなどを用いて行うことができ、前記以外でも煽り駆動ができればどのようなものでもよい。
【００４２】
画像処理部１４１は、撮像素子１２０により撮像されて読み出された画像信号に各種の画像処理を施すものであり、３Ｄフォーマット変換部１４２を含んで構成されている。３Ｄフォーマット変換部１４２は、指示部１５２が３Ｄモードを選択すると、システム制御部１５１によって３Ｄモードに設定される。３Ｄフォーマット変換部１４２は、設定されたモードに対応し、３Ｄフォーマット変換を行う。３Ｄフォーマット変換としては、例えば、ＳＩＤＥ ＢＹ ＳＩＤＥ、ＬＩＮＥ ＢＹ ＬＩＮＥ、ＡＢＯＶＥ−ＢＥＬＯＷ、ＣＨＥＣＫＥＲＢＯＡＲＤを用いる。
【００４３】
出力処理部１４３は、画像処理部１４１により表示用に処理された画像（３Ｄフォーマット変換された画像を含む）を、ＴＶ等の外部表示装置への画像出力を行う。さらに、このデジタルカメラ１００の操作系のメニュー表示などを行う表示デバイスへの画像出力処理も行う。
【００４４】
記録部１４４は、画像処理部１４１により記録用に処理された画像データを不揮発に記憶するものであり、例えばメモリカードなどの撮像装置の外部に搬出し得るリムーバブルメモリとして構成されている。従って、記録部１４４は、撮像装置に固有の構成でなくても構わない。
【００４５】
指示部１５２は、デジタルカメラ１００に対する操作入力を行うためのユーザーインタフェースであり、電源のオン／オフを指示するための電源ボタンや撮影開始を指示するための撮影ボタン、３Ｄモード等を設定するための撮像モード設定ボタン、その他各種の設定ボタンなどを含む。
【００４６】
次に、図４を用いて撮像素子の煽り方法を詳細に説明する。図４は、垂直同期信号と撮像素子の状態を対応して示す図である。
図４は、撮像素子１２０の垂直同期信号ＶＤ、撮像素子１２０の露光期間「Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」、撮像素子１２０の垂直ブランキング期間「Ｖ Ｂｌａｎｋ」、３Ｄ撮像モード時の右側画像を撮像している状態「Ｒ固定」、及び、３Ｄ撮像モード時の左側画像を撮像している状態「Ｌ固定」を、横方向を経過時間として示している。撮像素子１２０の煽り状態は撮像素子１２０を真上から見た状態を示している。
【００４７】
デジタルカメラ１００が３Ｄモードに設定されたときは、撮像素子１２０の垂直同期信号ＶＤを基準として、撮像素子１２０の垂直ブランキング中に撮像素子１２０を煽ることにより、左側又は右側の画像を撮像可能とする。このとき、撮像素子１２０を左側又は右側に煽った状態で、左側又は右側の画像を取得するための垂直同期信号ＶＤは、第１の同期信号及び第２の同期信号である。
これに対して撮像素子１２０の露光期間中は、右側または左側の画像を撮像可能な煽り状態で撮像素子１２０を固定する。このような煽り動作を繰り返し、右側、左側の画像を交互に撮像する。
なお、撮像素子１２０は、３Ｄの設定モードに応じて、複数の角度で煽ることが可能である。
【００４８】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るデジタルカメラ２００（撮像装置）においては、カメラの姿勢を検出する姿勢検出部２６０を備える点が第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と異なる。第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図５は、デジタルカメラ２００の構成を示すブロック図である。図６は、デジタルカメラ２００を横向きにした状態の撮像素子２２０と煽り軸２２０ｃを示す正面図である。図７は、デジタルカメラ２００を縦向きにした状態の撮像素子２２０と回動軸２２０ｖを示す正面図である。
【００５０】
デジタルカメラ２００においては、第１実施形態における撮像素子煽り駆動部１３１に代えて水平撮像素子煽り駆動部２３１及び垂直撮像素子煽り駆動部２３５を備え、撮像素子煽り制御部１３２及びシステム制御部１５１に代えて撮像素子煽り制御部２３２及びシステム制御部２５１を備える。さらに、デジタルカメラ２００は姿勢検出部２６０を備える。また、システム制御部２５１は煽り軸選択部２５２を備える。
【００５１】
姿勢検出部２６０は、デジタルカメラ２００の姿勢が横向き（図６）か縦向き（図７）かを検出するセンサであって、検出結果をシステム制御部２５１の煽り軸選択部２５２に送信する。姿勢検出部２６０は、図６のようにデジタルカメラ２００が横向きに保持され、横長の矩形形状の撮像素子２２０の長辺２２０ａが水平方向に沿うようになる姿勢や、図７のようにデジタルカメラ２００が縦向きに保持され、撮像素子２２０の長辺２２０ａが鉛直方向に沿うようになる姿勢を検出する。
【００５２】
デジタルカメラ２００においては、撮像素子２２０の煽り軸（回動軸）として、撮像素子２２０の撮像面付近であって光軸１１０ｃに垂直な面内に２つの軸が設けられている。この２つの軸はいずれも撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃを通り、一方の軸は、撮像素子２２０の長辺２２０ａに垂直な煽り軸２２０ｃ（図６）であり、他方の軸は、撮像素子２２０の長辺２２０ａに平行な煽り軸２２０ｖ（図７）である。
【００５３】
煽り軸選択部２５２は、姿勢検出部２６０から受信した検出結果に基づいて、煽り軸２２０ｃ、２２０ｖのいずれかを選択し、煽り軸を決定する。さらに、煽り軸選択部２５２は、撮像素子煽り制御部２３２に対して、煽り軸の設定を行う。
【００５４】
撮像素子煽り制御部２３２は、煽り軸選択部２５２による設定に従って水平方向が設定された場合、水平撮像素子煽り駆動部２３１を駆動させ撮像素子２２０を煽り軸２２０ｃの周りに回動させ、撮像素子２２０を水平方向に煽る。一方、撮像素子煽り制御部２３２は、垂直方向が設定された場合、垂直撮像素子煽り駆動部２３５を駆動させ撮像素子２２０を煽り軸２２０ｖの周りに回動させ、撮像素子２２０を垂直方向に煽る。
以上の構成・動作により、デジタルカメラ２００の姿勢に応じて適切な煽り軸を選択することができるため、安定して立体画像を取得することができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態に係るデジタルカメラ３００においては、撮像素子３２０の煽り軸３２０ｃが撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃの延長線上にない点が第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と異なる。その他の構成は第１実施形態に係るデジタルカメラ１００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図８は、第３実施形態に係るデジタルカメラ３００（撮像装置）の概念を示す上面図である。図９は、第３実施形態の変形例に係るデジタルカメラ４００（撮像装置）の概念を示す上面図である。
図８及び図９に示すように、撮像素子を煽るための回動中心としての煽り軸は、光軸１１０ｃの延長線上ではない位置に設定されている。
【００５７】
図８においては、撮像素子３２０の右端の撮像面３２１付近に設けた煽り軸３２０ｃ（回動軸）の周りに撮像素子３２０を回動させた例を示している。
図８（ａ）は撮像素子３２０の撮像面３２１の左端側（図８の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾いた状態を示している。図８（ａ）に示す状態において、被写体面Ｓ３は、右端側（図８の上側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに左端側（図８の下側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。
また、図８（ｂ）は撮像素子３２０の撮像面３２１の左端側が撮像レンズ１１０に近づくように傾いた状態を示している。図８（ｂ）に示す状態において、被写体面Ｓ３は、左端側が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。
【００５８】
デジタルカメラ３００は、図８（ａ）に示すように、被写体面Ｓ３が左奥から右手前に傾くように、撮像素子３２０の撮像面３２１を左手前から右奥に傾けて撮影した画像を右眼用画像として取得し、図８（ｂ）に示すように、被写体面Ｓ３が左手前から右奥に傾くように、撮像素子３２０の撮像面３２１を右手前から左奥に傾けて撮影した画像を左眼用画像として取得し、これらの一対の画像により立体画像を取得する。
【００５９】
図９においては、撮像素子４２０の左端の撮像面４２１付近に設けた煽り軸４２０ｃ（回動軸）の周りに撮像素子４２０を回動させた例を示している。図９に示す状態において、被写体面Ｓ４は、左端側（図９の下側）が撮像レンズ１１０に近づくとともに右端側（図９の上側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾斜する。図９では、撮像素子４２０の撮像面４２１の右端側（図９の上側）が撮像レンズ１１０から遠ざかるように傾いた状態を示しているが、これとは撮像面４２１の右端側が撮像レンズ１１０に近づくように傾けることができる。
【００６０】
立体画像の取得は、次のような撮影の組み合わせで取得することができる。
（１）同じ煽り軸（回動軸）を使って撮像素子を左右に煽った２つの状態での撮影の組み合わせ。
例えば、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態の組み合わせや、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態の組み合わせである。
（２）撮像面を撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃに垂直にした状態の撮影と、撮像面を撮像レンズ１１０の光軸１１０ｃに対して傾けた状態の撮影と、の組み合わせ。
例えば、図１（ａ）の状態と、図１（ｂ）又は図１（ｃ）の状態との組み合わせや、図８の撮像面３２１を光軸１１０ｃに垂直にした状態と、図８（ａ）又は図８（ｂ）の状態との組み合わせがある。
（３）異なる煽り軸（回動軸）を使って撮像素子を左右に煽った２つの状態での撮影の組み合わせ。
例えば、図１（ｂ）の状態と、図８（ｂ）又は図９の状態との組み合わせや、図１（ｃ）の状態と図８（ａ）の状態の組み合わせや、図１（ｂ）又は図８（ａ）の状態と図９の状態との組み合わせである。
【００６１】
取得した立体画像は、取得方法によって次のような特徴がある。
（ａ）（１）の取得方法のうち、図１（ｂ）の状態と図１（ｃ）の状態の組み合わせのように煽り軸１２０ｃが光軸１１０ｃの延長線上にある場合は、光軸１１０ｃ上のピント位置が維持され、回動中心も一つであることから、左右像の対称性も高い。
（ｂ）（２）の取得方法では、撮像面を光軸１１０ｃに垂直した状態を含むため、良好な２Ｄ撮影と３Ｄ撮影を容易に両立することができる。
（ｃ）（１）の取得方法のうち、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態の組み合わせのように煽り軸３２０ｃが光軸１１０ｃの延長線上にない場合は、撮像素子３２０の回動中心軸を撮像面３２１の画面中心から離すことになるため、カメラのレイアウトが容易になる
（ｄ）（３）の取得方法のうち、図８（ａ）の状態と図９の状態との組み合わせのように、撮像面が光軸１１０ｃに垂直な状態に比して、煽った状態の撮像面が撮像レンズ１１０から遠ざかるのみである場合は、撮像レンズ１１０に近づけることなく撮像素子１２０を煽ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る撮像装置は、デジタルカメラにおける立体（３Ｄ）画像取得に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１００ デジタルカメラ（撮像装置）
１１０ 撮像レンズ
１１０ｃ 光軸
１２０ 撮像素子
１２０ｃ 煽り軸
１２１ 撮像面
１３１ 撮像素子煽り駆動部
１３２ 撮像素子煽り制御部
１３３ 同期信号生成部
１３４ 駆動部
１４１ 画像処理部
１４２ ３Ｄフォーマット変換部
１４３ 出力処理部
１４４ 記録部
１５１ システム制御部
１５２ 指示部
２００ デジタルカメラ（撮像装置）
２２０ 撮像素子
２２０ａ 長辺
２２０ｃ、２２０ｖ 煽り軸
２３１ 水平撮像素子煽り駆動部
２３２ 撮像素子煽り制御部
２３５ 垂直撮像素子煽り駆動部
２５１ システム制御部
２５２ 煽り軸選択部
２６０ 姿勢検出部
３００ デジタルカメラ（撮像装置）
３２０ 撮像素子
３２０ｃ 煽り軸
３２１ 撮像面
４００ デジタルカメラ
４２０ｃ 煽り軸
４２１ 撮像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガ信号を入力すると共に、１つの前記トリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、
撮像面を有し、前記第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、前記第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、
前記第１の撮影が実施された後であって前記第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する前記撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光軸に対する前記角度を変更できるように、前記撮像面を回動可能に支持する回動軸を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記回動軸は、前記撮像面の一方端と他方端の中心位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記回動軸は、前記撮像面の一方端と他方端の中心位置以外の位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記回動軸は、前記撮像面の前記一方端と前記他方端のいずれかに対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記角度を自由に設定可能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際の前記角度と前記第２の撮影の際の前記角度が前記光軸に関して互いに略対称となるように、前記角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際の前記角度と前記第２の撮影の際の前記角度が前記光軸に関して互いに対称とならないように、前記角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際に前記撮像面が光軸に対して略直交する角度に設定されていなかった場合、前記第２の撮影の際に前記撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際に前記撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子煽り駆動部は、ブランキング期間中に光軸に対する前記撮像面の角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像装置の姿勢を検出するセンサと、
前記撮像面に平行な面内において前記回動軸と直交する方向に延び、前記撮像面を回動可能に支持する第２の回動軸と、
前記センサの検出結果に応じて、前記回動軸及び前記第２の回動軸のうち、前記撮像面の角度の変更に用いる回動軸を選択する煽り軸選択部と、
を更に備えることを特徴とする請求項２から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１】
トリガ信号を入力すると共に、１つの前記トリガ信号に基づいて、第１の同期信号と第２の同期信号を出力する同期信号生成部と、
撮像面を有し、前記第１の同期信号に基づいて第１の撮影を実施し、前記第２の同期信号に基づいて第２の撮影を実施する撮像部と、
前記第１の撮影が実施された後であって前記第２の撮影が実施されるまでの間に、光軸に対する前記撮像面の角度を変更する撮像素子煽り駆動部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光軸に対する前記角度を変更できるように、前記撮像面を回動可能に支持する回動軸を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記回動軸は、前記撮像面の一方端と他方端の中心位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記回動軸は、前記撮像面の一方端と他方端の中心位置以外の位置に対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記回動軸は、前記撮像面の前記一方端と前記他方端のいずれかに対応する画素の撮像面付近に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記角度を自由に設定可能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際の前記角度と前記第２の撮影の際の前記角度が前記光軸に関して互いに略対称となるように、前記角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際の前記角度と前記第２の撮影の際の前記角度が前記光軸に関して互いに対称とならないように、前記角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際に前記撮像面が光軸に対して略直交する角度に設定されていなかった場合、前記第２の撮影の際に前記撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子煽り駆動部は、前記第１の撮影の際に前記撮像面を光軸に対して略直交するよう角度を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子煽り駆動部は、ブランキング期間中に光軸に対する前記撮像面の角度を変更することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像装置の姿勢を検出するセンサと、
前記撮像面に平行な面内において前記回動軸と直交する方向に延び、前記撮像面を回動可能に支持する第２の回動軸と、
前記センサの検出結果に応じて、前記回動軸及び前記第２の回動軸のうち、前記撮像面の角度の変更に用いる回動軸を選択する煽り軸選択部と、
を更に備えることを特徴とする請求項２から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２９６０１（Ｐ２０１２−１２９６０１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６８６４（Ｐ２０１０−２７６８６４）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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