特許 5978082 立体画像撮影装置及びその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5978082

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】立体画像撮影装置及びその方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 35/08 20060101AFI20160817BHJP

   G03B 35/24 20060101ALI20160817BHJP

   G03B 15/00 20060101ALI20160817BHJP

   G03B 35/00 20060101ALI20160817BHJP

   H04N 13/02 20060101ALI20160817BHJP

   G02B 27/22 20060101ALN20160817BHJP

【ＦＩ】

   G03B35/08

   G03B35/24

   G03B15/00 B

   G03B35/00 A

   H04N13/02

   !G02B27/22

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-205728(P2012-205728)

(22)【出願日】2012年9月19日

(65)【公開番号】特開2014-59509(P2014-59509A)

(43)【公開日】2014年4月3日

【審査請求日】2015年8月3日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進制度（ＳＣＯＰＥ）委託研究「複合撮像面による空間情報取得システムの研究開発」、産業技術力強化法第１９条の規定の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(72)【発明者】

【氏名】洗井 淳

(72)【発明者】

【氏名】三浦 雅人

(72)【発明者】

【氏名】日浦 人誌

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 久幸

(72)【発明者】

【氏名】三科 智之

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１７７７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１９００２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１５４６５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０４３５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４９９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０８８０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２５０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２２４４４８４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０２０４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−６９７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４４６６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ３５／０８

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ ３５／００

Ｇ０３Ｂ ３５／２４

Ｈ０４Ｎ １３／０２

Ｇ０２Ｂ ２７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インテグラルフォトグラフィ方式により、被写体の要素画像群を撮影する立体画像撮影装置であって、
複数の光学素子が二次元状に配置された光学素子アレイと、
前記被写体と前記光学素子アレイとの間に配置された対物光学系と、
前記対物光学系及び前記光学素子アレイを通過した被写体からの光を、前記要素画像群として撮影する撮影手段と、を備え、
前記対物光学系は、有効口径Ωが、
前記要素画像の範囲ｗ_ｃと、予め設定された前記光学素子のピッチｐ_ｃと、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離ｚ_２と、予め設定された前記光学素子アレイから前記撮影手段までの距離ｄ_ｃとが含まれる式（１）及び式（２）で表されることを特徴とする立体画像撮影装置。

【数1】

【数2】

【請求項2】

前記対物光学系の開口が前記有効口径Ωに等しくなるように、当該対物光学系を遮蔽する絞り機構、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の立体画像撮影装置。

【請求項3】

前記対物光学系に設けられた、当該対物光学系の焦点距離を計測するエンコーダと、
前記対物光学系から前記被写体までの距離を計測する距離計測手段と、
前記エンコーダで計測された焦点距離及び前記距離計測手段で計測された距離に基づいて、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離ｚ_２を算出すると共に、前記式（１）及び前記式（２）により前記有効口径Ωを算出し、算出した前記有効口径Ωに前記対物光学系の開口が等しくなるように前記絞り機構を制御する絞り制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の立体画像撮影装置。

【請求項4】

請求項３に記載の立体画像撮影装置における立体画像撮影方法であって、
絞り制御手段が、前記光学素子アレイから前記撮影手段までの距離ｄ_ｃと、前記光学素子のピッチｐ_ｃとが予め設定される設定ステップと、
前記絞り制御手段が、前記被写体から前記対物光学系までの距離と、前記対物光学系の焦点距離とが入力される入力ステップと、
前記絞り制御手段が、前記焦点距離及び前記対物光学系から前記被写体までの距離に基づいて、前記対物光学系から前記光学素子アレイまでの距離ｚ_２を算出すると共に、式（１）で表される前記要素画像の範囲ｗ_ｃを算出する距離・範囲算出ステップと、
前記絞り制御手段が、前記距離・範囲算出ステップで算出された距離ｚ_２及び要素画像の範囲ｗ_ｃに基づいて、式（２）で表される前記有効口径Ωを算出する有効口径算出ステップと、
前記絞り制御手段が、前記有効口径算出ステップで算出された有効口径Ωに前記対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する絞り制御ステップと、
撮影手段が、前記対物光学系及び前記光学素子アレイを通過した被写体からの光を、要素画像群として撮影する撮影ステップと、
を順に備えることを特徴とする立体画像撮影方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インテグラルフォトグラフィ方式により、被写体の要素画像群を撮影する立体画像撮影装置及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

任意の視点から自由に立体映像を視聴することが可能な立体画像表示方式の一つとして、平面状に配列された凸レンズ群あるいはピンホール群を利用したインテグラルフォトグラフィ（Integral Photography：以下ＩＰ）方式が知られている。従来から、ＩＰ方式の立体画像撮影装置において、光の漏れ込みを防止するため、遮蔽板が広く利用されている（例えば、特許文献１，２）。

【0003】

図７を参照して、従来の立体画像撮影装置１１０について、説明する。
図７に示すように、立体画像撮影装置１１０は、ＩＰ方式で撮影を行うものであり、光学素子アレイ１１１と、撮像素子１１２と、遮蔽板１１３とを備える。
また、図７には、角柱状の被写体１１４Ａと、円柱状の被写体１１４Ｂとを図示した。

【0004】

光学素子アレイ１１１は、凸レンズ等の光学素子１１１ａを同一平面上に配列したものである。
撮像素子１１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の動画像を撮像可能な素子である。また、撮像素子１１２の代わりに、通常の写真フィルムを用いることもできる。
遮蔽板１１３は、光学素子アレイ１１１を構成する光学素子１１１ａの間で、光の漏れ込みを防止するものである。

【0005】

この立体画像撮影装置１１０は、光学素子アレイ１１１を通して被写体１１４Ａ，１１４Ｂを撮影する。撮影方向１１６から見て、上側に位置する被写体１１４Ａからの光は、遮蔽板１１３で遮蔽され、撮像素子１１２の下側には到達しない。これと同様、下側に位置する被写体１１４Ｂからの光は、遮蔽板１１３で遮蔽され、撮像素子１１２の上側には到達しない。従って、撮像素子１１２の上側では被写体１１４Ａの像が撮影され、撮像素子１１２の下側では被写体１１４Ｂの像が撮影されることになる。このように、撮像素子１１２では、光学素子アレイ１１１を構成する光学素子１１１ａと同じ数の要素画像１１５ａ（つまり、要素画像群１１５）が撮影される。そして、立体画像撮影装置１１０は、遮蔽板１１３が光の漏れ込みを防止できるため、立体画像の高画質化を実現できる。

【0006】

なお、図７では、遮蔽板１１３で遮蔽された被写体１１４Ａ、１１４Ｂからの光を破線で図示した。また、遮蔽板１１３で遮蔽されず、被写体１１４Ａ、１１４Ｂから撮像素子１１２に到達した光を実線で図示した。

【0007】

図８を参照して、従来の立体画像表示装置１２０について、説明する（適宜図７参照）。
図８に示すように、立体画像表示装置１２０は、ＩＰ方式で表示を行うものであり、光学素子アレイ１２１と、表示素子１２２と、遮蔽板１２３とを備える。
また、図８には、被写体１１４Ａに対応する立体像１２４Ａと、被写体１１４Ｂに対応する立体像１２４Ｂとを図示した。

【0008】

光学素子アレイ１２１は、凸レンズ等の光学素子１２１ａを同一平面上に配列したものである。
表示素子１２２は、立体画像撮影装置１１０の撮像板１１２により撮影された要素画像群１２５を表示するものである。
遮蔽板１２３は、光学素子アレイ１２１を構成する光学素子１２１ａの間で、光の漏れ込みを防止するものである。

【0009】

この結果、立体画像表示装置１２０は、立体像１２４Ａ，１２４Ｂと表示素子１２２との距離が、図７の被写体１１４Ａ，１１４Ｂと撮像素子１１２との距離に等しくなるように、立体像１２４Ａ，１２４Ｂを生成する。従って、観察方向１２６から見ると、立体像１２４Ａ，１２４Ｂは、奥行きが反転した逆視像となる。

【0010】

そこで、前記した逆視像の問題を解決するための発明が提案されている（例えば、特許文献３）。この特許文献３に記載の発明は、図７の立体画像撮影装置１１０で取得した情報に対して演算処理を行い、演算処理後の情報を図８の立体画像表示装置１２０に入力し、最終的に正しい奥行きの立体像を生成するものである。

【0011】

さらに、図９に示すように、被写体１１４Ａ，１１４Ｂと光学素子アレイ１１１との間に、対物光学系１１７を備える立体画像撮影装置１３０も提案されている。
対物光学系１１７は、被写体１１４Ａ，１１４Ｂの実像１１８Ａ，１１８Ｂを光学素子アレイ１１１の付近に形成するものである。
これによって、立体画像撮影装置１３０は、被写体１１４Ａ，１１４Ｂの撮影位置を奥行き方向で制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００２−３００５９９号公報

【特許文献2】特開２００６−５３３５１号公報

【特許文献3】特開２００７−１１４４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

前記したように、従来の立体画像撮影装置は、光学的な遮蔽板が必要となり、構成が複雑化するという問題がある。一方、従来の立体画像撮影装置が遮蔽板を備えない場合、光学素子間で光の漏れ込みが発生し、立体画像の高画質化を実現することができない。

【0014】

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影できる立体画像撮影装置及びその方法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】

【0015】

前記した課題を解決するため、本願第１発明に係る立体画像撮影装置は、インテグラルフォトグラフィ方式により、被写体の要素画像群を撮影する立体画像撮影装置であって、複数の光学素子が二次元状に配置された光学素子アレイと、被写体と光学素子アレイとの間に配置された対物光学系と、撮影手段と、を備え、対物光学系は、有効口径Ωが、要素画像の範囲ｗ_ｃと、予め設定された光学素子のピッチｐ_ｃと、対物光学系から光学素子アレイまでの距離ｚ_２と、予め設定された光学素子アレイから撮影手段までの距離ｄ_ｃとが含まれる式（１）及び式（２）で表されることを特徴とする。

【0016】

かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系が有効口径Ωであるため、要素画像群で隣接する要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にすることができる。従って、立体画像撮影装置は、遮蔽板を備えることなく、撮影手段によって、対物光学系及び光学素子アレイを通過した被写体からの光を、光学素子間で漏れ込みを発生させずに、要素画像群として撮影することができる。

【0017】

また、本願第２発明に係る立体画像撮影装置は、対物光学系の開口が有効口径Ωに等しくなるように、対物光学系を遮蔽する絞り機構、をさらに備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系から被写体までの距離ｚ_１に応じて、対物光学系の有効口径Ωを手動で調整することができる。

【0018】

また、本願第３発明に係る立体画像撮影装置は、対物光学系に設けられた、対物光学系の焦点距離を計測するエンコーダと、対物光学系から被写体までの距離を計測する距離計測手段と、エンコーダで計測された焦点距離及び距離計測手段で計測された距離に基づいて、対物光学系から光学素子アレイまでの距離ｚ_２を算出すると共に、式（１）及び式（２）により有効口径Ωを算出し、算出した有効口径Ωに対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する絞り制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、立体画像撮影装置は、対物光学系の焦点距離、及び、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径Ωを制御することができる。

【0019】

また、前記した課題を解決するため、本願第４発明に係る立体画像撮影方法は、本願第３発明に係る立体画像撮影装置における立体画像撮影方法であって、設定ステップと、入力ステップと、距離・範囲算出ステップと、有効口径算出ステップと、絞り制御ステップと、撮影ステップとを順に備えることを特徴とする。

【0020】

かかる方法によれば、立体画像撮影方法は、設定ステップにおいて、絞り制御手段が、光学素子アレイから撮影手段までの距離ｄ_ｃと、光学素子のピッチｐ_ｃとが予め設定される。また、立体画像撮影方法は、入力ステップにおいて、絞り制御手段が、対物光学系から被写体までの距離と、対物光学系の焦点距離とが入力される。そして、立体画像撮影方法は、距離・範囲算出ステップによって、絞り制御手段が、焦点距離及び対物光学系から被写体までの距離に基づいて、対物光学系から光学素子アレイまでの距離ｚ_２を算出すると共に、式（１）で表される要素画像の範囲ｗ_ｃを算出する。

【0021】

また、立体画像撮影方法は、有効口径算出ステップにおいて、絞り制御手段が、距離・範囲算出ステップで算出された距離ｚ_２及び要素画像の範囲ｗ_ｃに基づいて、式（２）で表される有効口径Ωを算出する。そして、立体画像撮影方法は、絞り制御ステップにおいて、絞り制御手段が、有効口径算出ステップで算出された有効口径Ωに対物光学系の開口が等しくなるように絞り機構を制御する。

【0022】

このとき、対物光学系が有効口径Ωであるため、要素画像群で隣接する要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にすることができる。従って、立体画像撮影方法では、遮蔽板を備えることなく、撮影ステップにおいて、対物光学系及び光学素子アレイを通過した被写体からの光を、光学素子間で漏れ込みを発生させずに、要素画像群として撮影することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１，４発明によれば、対物光学系が、要素画像を重複させず、かつ、要素画像の範囲を最大にできる有効口径を有する。従って、本願第１，４発明によれば、遮蔽板を備えずとも、光学素子間で光の漏れ込みを発生させないため、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影することができる。

【0024】

本願第２発明によれば、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径を手動で調整することができる。
本願第３発明によれば、対物光学系の焦点距離、及び、対物光学系から被写体までの距離に応じて、対物光学系の有効口径を自動的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態に係る立体画像撮影装置の構成を示す概略構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態において、対物光学系の有効口径と光の漏れ込みとの関係を説明する説明図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る立体画像撮影装置の構成を示す概略構成図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係る立体画像撮影装置の構成を示す概略構成図である。

【図5】図４の絞り制御手段の構成を示すブロック図である。

【図6】図４の立体画像撮影装置の動作を示すフローチャートである。

【図7】従来の立体画像撮影装置の第１例を示す概略構成図である。

【図8】従来の立体画像表示装置の構成を示す概略構成図である。

【図9】従来の立体画像撮影装置の第２例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、説明を省略した。

【0027】

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る立体画像撮影装置１の構成について、説明する。
図１に示すように、立体画像撮影装置１は、ＩＰ方式により、被写体１４（１４Ａ，１４Ｂ）の要素画像群１５を撮影するものであって、対物光学系１１と、光学素子アレイ１２と、撮像素子（撮影手段）１３とを備える。

【0028】

図１には、撮影対象となる角柱状の被写体１４Ａと、円柱状の被写体１４Ｂとを図示した。これら被写体１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、撮影方向１６から見て、同一距離に配置されている。
また、図１では、撮影方向１６から見て、（−）が奥側を示し、（＋）が手前側を示す。

【0029】

対物光学系１１は、例えば、被写体１４の実像（不図示）を光学素子アレイ１２の付近に形成するものである。この対物光学系１１は、対物光学系１１から被写体１４までの距離がｚ_１となるように、被写体１４と光学素子アレイ１２との間に配置されている。

【0030】

例えば、対物光学系１１は、一枚の凸レンズであり、焦点距離ｆが一定となる。このため、対物光学系１１から光学素子アレイ１２までの距離ｚ_２が一定となる。この対物光学系１１は、後記するように、要素画像群１５で隣接する要素画像１５ａが重複せず、かつ、要素画像の範囲ｗ_ｃが最大になるような有効口径を有する。本実施形態では、対物光学系１１は、有効口径がレンズ直径と等しいこととする。

【0031】

光学素子アレイ１２は、光学素子１２ａを所定のピッチｐ_ｃで二次元状に配列したものである。また、光学素子アレイ１２は、対物光学系１１と撮像素子１３との間に、それぞれに対向するように配置される。
光学素子１２ａは、例えば、凸レンズであり、対物光学系１１を介して入射した被写体１４の像（要素画像）１５ａを生成する。光学素子１２ａのピッチｐ_ｃは、任意の値を取り得る。また、光学素子１２ａは、ピッチｐ_ｃが微細な程、対物光学系１１によって生成される被写体１４の実像を細かくサンプリングすることができる。

【0032】

図１では、光学素子１２ａで生成された要素画像の範囲をｗ_ｃと図示した。実際には、光学素子１２ａで生成される要素画像の範囲ｗ_ｃは、対物光学系１１の開口の像の大きさと等価である。

【0033】

撮像素子１３は、対物光学系１１及び光学素子アレイ１２を通過した被写体１４からの光を、要素画像群１５として撮影するものである。つまり、撮像素子１３は、各光学素子１２ａが生成した被写体１４の像（要素画像）１５ａを、要素画像群１５として撮影する。
この撮像素子１３は、光学素子アレイ１２から撮像素子１３までの距離がｄ_ｃとなるように、光学素子アレイ１２に対向するように配置される。この距離ｄ_ｃは、例えば、光学素子１２ａの焦点距離と等しい。

【0034】

この撮像素子１３で撮影された要素画像群１５は、図８の立体画像表示装置１２０で表示することができる。また、要素画像群１５は、遮蔽板を備えていない、一般的な立体画像表示装置で表示することもできる。

【0035】

＜対物光学系の有効口径と光の漏れ込みとの関係＞
図２を参照して、対物光学系１１の有効口径と光の漏れ込みとの関係について、説明する。
図２では、光の漏れ込みを説明するため、有効口径Ωを有する対物光学系１１（実線）と、有効口径ΩＡを有する対物光学系１１Ａ（破線）と、有効口径ΩＢを有する対物光学系１１Ｂ（一点鎖線）とを図示した。

【0036】

図２に示すように、光学素子１２ａが生成する要素画像の範囲ｗ_ｃは、下記の式（１）で表される。つまり、要素画像の範囲ｗ_ｃは、対物光学系１１から撮像素子１３までの距離（距離ｚ_２＋距離ｄ_ｃ）と距離ｚ_２との比にピッチｐ_ｃを乗じた値である。

【0037】

【数1】

【0038】

ここで、対物光学系１１では、有効口径Ωが適切なため、実線で示す光線が、要素画像の範囲ｗ_ｃと等価になる。従って、対物光学系１１では、要素画像１５ａが重複しない範囲で、要素画像の範囲ｗ_ｃを最大にすることができる。言い換えるなら、対物光学系１１では、立体画像の高画質化を実現するのに、十分な大きさの要素画像１５ａを生成することができる。
なお、図２において、要素画像の範囲ｗ_ｃは、対物光学系１１の有効口径がΩのときのものである。

【0039】

一方、対物光学系１１Ａでは、有効口径ΩＡが大きいために、破線で示す光線が光学素子１２ａ_０に入射し、要素画像の範囲ｗ_ｃを超えることになる。また、光学素子１２ａ_０に隣接する光学素子１２ａについても、同様のことが言える。つまり、対物光学系１１Ａでは、要素画像１５ａが重複し、立体画像の画質が劣化する。

【0040】

さらに、対物光学系１１Ｂでは、有効口径ΩＢが小さいために、一点鎖線で示す光線が光学素子１２ａ_０に入射し、要素画像の範囲ｗ_ｃより狭くなる。また、光学素子１２ａ_０に隣接する光学素子１２ａについても、同様のことが言える。つまり、対物光学系１１Ｂでは、要素画像１５ａが小さくなり、立体画像の画質が劣化する。

【0041】

ここで、対物光学系１１の有効口径Ωは、下記の式（２）で表すことができる。つまり、有効口径Ωは、要素画像の範囲ｗ_ｃと距離ｄ_ｃとの比に距離ｚ_２を乗じた値である。

【0042】

【数2】

【0043】

例えば、ＩＰ方式では、対物光学系１１による被写体１４の実像を、光学素子アレイ１２付近に生成することが多い。従って、距離ｚ_２は、距離ｚ_１及び対物光学系１１の焦点距離ｆに応じて定まる。具体的には、距離ｚ_２は、下記の式（３）のように、距離ｚ_１及び焦点距離ｆの積と、焦点距離ｆ及び距離ｚ_１を加算した値との比である。

【0044】

【数3】

【0045】

以上のように、本発明の第１実施形態に係る立体画像撮影装置１は、対物光学系１１が式（１）〜式（３）で表される有効口径Ωを有する。これによって、立体画像撮影装置１は、遮蔽板を備えずとも、光学素子１２ａの間で光の漏れ込みを発生させず、構成が簡易で、高画質な立体画像を撮影することができる。

【0046】

（第２実施形態）
図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る立体画像撮影装置１Ｂについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
図３に示すように、立体画像撮影装置１Ｂは、対物光学系１１の有効口径を手動で調整できる点が、第１実施形態と異なる。

【0047】

絞り機構２０は、対物光学系１１の開口が有効口径Ωに等しくなるように、対物光学系１１を遮蔽するものであり、絞り羽２１を備える。
絞り羽２１は、対物光学系１１の手前側レンズ面を遮蔽する複数の板である。つまり、絞り羽２１が対物光学系１１の光軸側に突出することで、対物光学系１１の有効口径が小さくなる。一方、絞り羽２１が対物光学系１１の周縁側に引っ込むことで、対物光学系１１の有効口径が大きくなる。
なお、図３では、絞り機構２０を上下２箇所に図示したが、これら絞り機構２０は、対物光学系１１の周縁に配置された同一機構である。

【0048】

本実施形態では、対物光学系１１の有効口径は、手動で調整される。
例えば、立体画像撮影装置１Ｂは、対物光学系１１及び絞り機構２０を保持する鏡筒（不図示）を備える。また、前記した式（１）〜式（３）を用いて、距離ｚ_１毎の有効口径を予め算出しておくと共に、この距離ｚ_１を、鏡筒の絞りリング（不図示）に刻んでおく。そして、立体画像撮影装置１Ｂでは、撮影者が、実際の撮影対象となる被写体１４Ａから対物光学系１１までの距離に合わせて絞りリングを回転させることで、対物光学系１１の有効口径Ωとなるように、絞り羽２１が駆動する。

【0049】

以上のように、本発明の第２実施形態に係る立体画像撮影装置１Ｂは、被写体１４から対物光学系１１までの距離ｚ_１に応じて、対物光学系１１の有効口径Ωを調整することができる。従って、立体画像撮影装置１Ｂは、第１実施形態と同様の効果に加えて、被写体１４の位置が変化する場合でも、容易に撮影を行うことができる。

【0050】

（第３実施形態）
［立体画像撮影装置の構成］
図４を参照して、本発明の第３実施形態に係る立体画像撮影装置１Ｃについて、第２実施形態と異なる点を説明する。
立体画像撮影装置１Ｃは、対物光学系１１の有効口径を自動的に制御できる点が、第２実施形態と異なる。

【0051】

図４に示すように、立体画像撮影装置１Ｃは、光学素子アレイ１２と、撮像素子１３と、対物光学系１７とを備える。
対物光学系１７は、ズームレンズのように焦点距離ｆが可変の光学系である。また、対物光学系１７は、焦点距離ｆを計測するエンコーダ１７Ａ（図５）を備え、エンコーダ１７Ａで計測された焦点距離ｆを絞り制御手段４０に出力する。

【0052】

ここで、対物光学系１７が複数のレンズで構成されるため、対物光学系１７の光学主点が、距離ｚ_１，距離ｚ_２の基準となる。
また、ズームレンズには、レンズの種類及び枚数に様々な組み合わせが存在する。様々なズームレンズのうち、有効口径が式（１）〜式（３）を満たすものであれば、立体画像撮影装置１Ｃに適用可能である。

【0053】

絞り機構２０は、絞り羽２１と、絞り駆動手段２２とを備える。
絞り駆動手段２２は、絞り制御手段４０から入力される制御信号に基づいて、絞り羽２１を駆動するものである。例えば、絞り駆動手段２２は、絞り羽２１を対物光学系１１の光軸側に突出させ又は周縁側に引っ込めるように、絞り羽２１を駆動するモータである。

【0054】

距離計測手段３０は、被写体１４から対物光学系１７までの距離ｚ_１を計測するものである。例えば、距離計測手段３０は、レーザや赤外線を用いた距離センサ、又は、ステレオカメラによる距離計測装置である。そして、距離計測手段３０は、計測した距離ｚ_１を絞り制御手段４０に出力する。

【0055】

絞り制御手段４０は、絞り機構２０を制御するものであり、図５に示すように、パラメータ設定手段４１と、距離入力手段４２と、レンズ情報入力手段４３と、有効口径算出手段４４と、制御信号出力手段４５とを備える。

【0056】

パラメータ設定手段４１は、撮影者が、距離ｄ_ｃ、ピッチｐ_ｃ等のパラメータを設定するものである。
距離入力手段４２は、距離計測手段３０で計測された距離ｚ_１が入力されるものである。
レンズ情報入力手段４３は、レンズ情報として、エンコーダ１７Ａから焦点距離ｆが入力されるものである。

【0057】

有効口径算出手段４４は、パラメータ（距離ｄ_ｃ及びピッチｐ_ｃ）と、距離ｚ_１と、レンズ情報（焦点距離ｆ）とに基づいて、式（１）〜式（３）により有効口径Ωを算出するものである。

【0058】

まず、有効口径算出手段４４は、距離入力手段４２に入力された距離ｚ_１と、レンズ情報入力手段４３に入力された焦点距離ｆとを式（３）に代入して、距離ｚ_２を算出する。次に、有効口径算出手段４４は、式（３）の距離ｚ_２と、パラメータ設定手段４１に設定された距離ｄ_ｃ及びピッチｐ_ｃとを式（１）に代入して、要素画像の範囲ｗ_ｃを算出する。さらに、有効口径算出手段４４は、式（１）の要素画像の範囲ｗ_ｃと、式（３）の距離ｚ_２と、パラメータ設定手段４１に設定された距離ｄ_ｃとを式（２）に代入して、有効口径Ωを算出する。

【0059】

制御信号出力手段４５は、対物光学系１１の開口が有効口径Ωに等しくなるように絞り羽２１を駆動する制御信号を生成するものである。そして、制御信号出力手段４５は、生成した制御信号を絞り駆動手段２２に出力する。

【0060】

［立体画像撮影装置の動作］
図６を参照して、立体画像撮影装置１Ｃの動作について、説明する（適宜図４，図５参照）。
立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０のパラメータ設定手段４１に、ピッチｐ_ｃ及び距離ｄ_ｃを設定する（ステップＳ１：設定ステップ）。

【0061】

立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０の距離入力手段４２によって、距離ｚ_１が入力される。また、立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０のレンズ情報入力手段４３によって、エンコーダ１７Ａから焦点距離ｆが入力される（ステップＳ２：入力ステップ）。

【0062】

立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０の有効口径算出手段４４によって、式（３）で距離ｚ_２を算出し、式（１）で要素画像の範囲ｗ_ｃを算出する（ステップＳ３：距離・範囲算出ステップ）。
立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０の有効口径算出手段４４によって、式（２）で有効口径Ωを算出する（ステップＳ４：有効口径算出ステップ）。

【0063】

立体画像撮影装置１Ｃは、絞り制御手段４０の制御信号出力手段４５によって、制御信号を生成して、絞り駆動手段２２に出力する。また、立体画像撮影装置１Ｃは、絞り駆動手段２２によって、制御信号に基づいて、有効口径Ωに対物光学系１７の開口が等しくなるように、絞り羽２１を駆動する（ステップＳ５：絞り制御ステップ）。
立体画像撮影装置１Ｃは、撮像素子１３によって、対物光学系１７及び光学素子アレイ１２を通過した被写体１４からの光を、要素画像群１５として撮影する（ステップＳ６：撮影ステップ）。

【0064】

指摘
以上のように、立体画像撮影装置１Ｃは、焦点距離ｆ及び距離ｚ_１に応じて、対物光学系１７の有効口径Ωを自動的に制御できるため、容易に撮影を行うことができる。

【0065】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。
図１では、対物光学系１１の有効口径がレンズ直径と等しいこととして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、対物光学系１１のレンズ直径が式（１）〜式（３）で表される有効口径よりも大きい場合、対物光学系１１の周縁部を枠で遮蔽して、有効口径を調整してもよい。
また、対物光学系１１が凸レンズであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、対物光学系１１は、凹レンズ、屈折率分布レンズ、回折格子、又は、これらの組み合わせであってもよい。
また、光学素子１２ａが凸レンズであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、光学素子アレイ１２は、微小開口からなる要素ピンホールを二次元状に配列した要素ピンホール群であってもよい。
また、撮像素子１３が、映像信号を生成するＣＣＤであることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、立体画像撮影装置１Ｃは、撮像素子１３の代わりに、撮影手段としての写真フィルムを備えてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１，１Ｂ，１Ｃ 立体画像撮影装置
１１，１７ 対物光学系
１７Ａ エンコーダ
１２ 光学素子アレイ
１２ａ 光学素子
１３ 撮像素子（撮影手段）
２０ 絞り機構
２１ 絞り羽
２２ 絞り駆動手段
３０ 距離計測手段
４０ 絞り制御手段
４１ パラメータ設定手段
４２ 距離入力手段
４３ レンズ情報入力手段
４４ 有効口径算出手段
４５ 制御信号出力手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】