立体撮影光学系、交換レンズ装置、カメラシステム
【課題】矩形状の１つの撮像素子上に、相互に干渉のない２つの光学像を並べて形成することができ、レンズ交換式デジタルカメラシステムにも適用可能な立体撮像光学系を提供する。
【解決手段】立体撮像光学系２は、並列に配置される一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、これらの物体側に配置される視野絞り４とを備える。レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、被写体の光学像を撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌにそれぞれ形成する。視野絞り４は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの前面に配置される開口を有し、レンズ系３Ｒに入射する光束のうち、撮像領域１１Ｌに入射する光束のみを遮光すると共に、レンズ系３Ｌに入射する光束のうち、撮像領域１１Ｒに入射する光束のみを遮光する。
【解決手段】立体撮像光学系２は、並列に配置される一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、これらの物体側に配置される視野絞り４とを備える。レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、被写体の光学像を撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌにそれぞれ形成する。視野絞り４は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの前面に配置される開口を有し、レンズ系３Ｒに入射する光束のうち、撮像領域１１Ｌに入射する光束のみを遮光すると共に、レンズ系３Ｌに入射する光束のうち、撮像領域１１Ｒに入射する光束のみを遮光する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像の撮像に用いられる立体撮像光学系、これを用いた交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元画像を表示可能な表示装置が脚光を浴びている。３次元画像の再現方法としては、原理の異なるいくつかのものが知られているが、左右の目に視差のある画像を提示することによって、立体画像を知覚させる手法が現在主流である。３次元画像を再現するための画像は、左右の角度差（視差）のある一対の画像を同時に形成可能な光学系を用いて撮像される（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、一対の像形成レンズと複数のミラーとを用いて、フィルム面上に視差のある画像を並べて結像できる光学系が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、一対のレンズと複数のミラーとの配置を変更することによって、２次元画像および３次元画像の両方を撮影できるカメラが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１１４２３１号明細書
【特許文献２】米国特許第６２６９２２３号明細書
【特許文献３】特開２０００−３３８４１２号公報
【特許文献４】特許第２６２７５９８号公報
【特許文献５】実開昭５１−１６３９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載の光学系では、フィルムの現像後に得られる写真を立体視できるようにするため、ミラーを用いて左右の画像を入れ替えている。しかしながら、ミラーを複数用いることによって、光学系の構成が複雑化し、構成サイズも大きくなってしまう。また、特許文献１のように、一対のレンズを並列に配置した場合、それぞれのレンズによって形成される像同士が干渉するという問題が生じる。
【０００７】
上記の特許文献２に記載のカメラでは、視差画像の撮影時には、カメラ内に設けられる移動式の隔壁を用いて、一対のレンズによって形成される像同士の干渉を防止している。ただし、このような隔壁は、レンズと本体とが一体型のカメラには適用可能性があるが、最近人気のあるレンズ交換式デジタルカメラシステムには適用が困難である。何故なら、レンズ交換式デジタルカメラの本体内にある撮像素子の近傍には、ローパスフィルタ、手振れ補正機構、ゴミ取り機構などが配置されており、更に隔壁のような構造物を配置するスペースを確保できないからである。
【０００８】
それ故に、本発明は、矩形状の１つの撮像素子上に、相互に干渉のない２つの光学像を並べて形成することができ、レンズ交換式デジタルカメラシステムにも適用可能な立体撮像光学系、並びに、これを備えた交換レンズ装置及びカメラシステム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】
【０００９】
本発明に係る立体撮像光学系は、第１及び第２の撮像領域のそれぞれに被写体の光学像を形成するものであって、第１の撮像領域に被写体の光学像を形成する第１のレンズ系と、第１のレンズ系と並列に配置され、第２の撮像領域に被写体の光学像を形成する第２のレンズ系と、第１及び第２のレンズ系の物体側に配置される視野絞りとを備える。第１及び第２のレンズ系は、各々によって形成される像円が第１及び第２の撮像領域の両方と重なり合うような位置関係に配置されている。視野絞りは、第１の撮像領域に対して第２の撮像領域と反対側の領域に入射する光束と、第２の撮像領域に対して第１の撮像領域と反対側の領域に入射する光束とを遮光せず、第１のレンズ系から第２の撮像領域に入射する光束と、第２のレンズ系から第１の撮像領域に入射する光束とを遮光する。
【００１０】
また、本発明に係る交換レンズ装置は、撮像素子を内蔵するカメラ本体に着脱自在に取り付けられるものであり、上記の立体撮像光学系と、カメラ本体のカメラマウント部に接続可能なレンズマウント部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、視野絞りによって、撮像素子上に形成される一対の像同士の干渉を抑制できる。視野絞りは、第１及び第２のレンズ系の物体側に設けられるので、本発明に係る立体撮像光学系は、レンズ交換式デジタルカメラシステムにも適用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の立体撮像光学系を備える交換レンズ装置の断面図
【図２】本発明の立体撮像光学系の正面図
【図３】視野絞りのない立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す参考図
【図４】本発明の立体撮像光学系の光線図
【図５】本発明の立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す図
【図６】実施の形態１（実施例１）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図７】実施の形態２（実施例２）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図８】実施の形態３（実施例３）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図９】実施の形態４（実施例４）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図１０】実施の形態５に係るレンズ交換式カメラシステムの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の立体撮像光学系を備える交換レンズ装置の断面図であり、図２は、本発明の立体撮像光学系の正面図である。
【００１４】
交換レンズ装置１は、レンズ交換式デジタルカメラシステムのカメラ本体に着脱自在に取り付けられ、３次元画像（静止画・動画の両方を含む）を再現するための角度差のある画像を撮像するために用いられる。交換レンズ装置１は、立体撮像光学系２と、鏡筒５と、カメラ本体のカメラマウント部に着脱自在のレンズマウント部６と、保護部材８と、最前面に配置されるガラス板１２とを備える。レンズマウント部６は、カメラマウント部に面接触するマウント面７を有する。
【００１５】
立体撮像光学系２は、一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの物体側に配置される視野絞り４とを備える。
【００１６】
レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸が互いに平行となるように並列に配置されている。レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、交換レンズ装置１をカメラ本体に取り付けた際に、カメラ本体の左右方向（撮像素子の長手方向）に整列する。そして、レンズ系３Ｒは、撮像素子の右半分の撮像領域に被写体の光学像を結像し、レンズ系３Ｌは、撮像素子の左半分の撮像領域に被写体の光学像を結像する。レンズ系３Ｒ及び３Ｌの光軸同士の間隔は、左右の撮影画像に所定の視差が生じるように設定されている。また、レンズ系３Ｒ及び３Ｌと撮像素子とは、レンズ系３Ｒによって撮像素子上に形成される像円と、レンズ系３Ｌによって撮像素子上に形成される像円とが、撮像素子の中央部分で重なり合うような位置関係に配置されている。
【００１７】
レンズ系３Ｒ及び３Ｌの各々は、複数のレンズ素子から構成されている。一部のレンズ素子は、レンズマウント部６のマウント面７より像側に突出するように配置されている。ここで、レンズ素子が「マウント面より像側に突出する」とは、レンズ素子の少なくとも一部がマウント面を含む平面より像側に位置していることを言う。図１の例では、レンズ３Ｒ及び３Ｌ内で最も像側に配置される合計４枚のレンズ素子がマウント面７より像側に突出している。尚、レンズ系３Ｒ及び３Ｌのレンズ構成の詳細は後述する。
【００１８】
マウント面より像側に突出した状態でレンズ素子を配置することによって、レンズ光学系内の絞りをレンズ主点よりも物体側に移動させることができる。また、マウント面７から突出するレンズ素子を保持する鏡筒の一部で、絞りより物体側から入る迷光をカットすることができる。
【００１９】
視野絞り４は、１つの開口９を有する部材によって構成されている。開口９は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの物体側に位置しており、開口を構成する周縁の一部に、撮像素子の撮像面を左右に二分する中央線と同方向（図２の上下方向）に延びる直線状の一対のエッジ１０Ｒ及び１０Ｌを有する。これらのエッジ１０Ｒ及び１０Ｌによって、撮像素子の中央に入射する光束の一部が遮光される。この視野絞り４による入射光の遮光の詳細は後述する。
【００２０】
鏡筒５は、ほぼ円筒形状を有し、その中央部分にレンズ素子３Ｒ及び３Ｌを保持する。鏡筒５の前面部分に視野絞り４が取り付けられ、後面部分にレンズマウント部６が設けられている。保護部材８は、レンズマウント部６のマウント面７より像側に突出するレンズ素子を保護するために設けられている。また、最前面のガラス板１２は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの保護と、鏡筒５内への埃やゴミの侵入防止のために設けられている。
【００２１】
ここで、１つの撮像素子で左右の画像を撮像する場合を例として、視野絞り４の機能の詳細を説明する。以下の説明では、撮像面の右半分を撮像領域１１Ｒといい、撮像面の左半分を領域１１Ｌという。
【００２２】
図３は、視野絞りのない立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す参考図である。
【００２３】
並列に配置した２つのレンズ系のみを用いて、１つの撮像素子上の撮像領域１１Ｒ及び撮像領域１１Ｌに２つの画像を並べて形成する場合、撮像素子の中央部分で左右の像同士が混ざり合ったり、右側のレンズ系からの迷光が左側の撮像領域に入ったりする（もしくは、左側のレンズ系からの迷光が右側の撮像領域に入る）という問題が生じる。この場合、左右の画像の切り出しサイズを小さくする必要がある。
【００２４】
図４は、本発明の立体撮像光学系の光線図であり、図５は、本発明の立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す図である。尚、図４の破線は、マウント面の位置を表す。
【００２５】
図４に示されるように、本発明の立体撮像光学系には、一対のレンズ系の物体側に、撮像素子の中央部分に入射する光束の一部を遮光するための視野絞り４が設けられている。視野絞り４を含む平面上では、左右のレンズ系３Ｒ及び３Ｌに入射する光束が部分的に重なり合っているが、視野絞り４が撮像素子の中央部分に入射する光束を遮光することによって、撮像面上では、レンズ系３Ｒによって集光される光束と、レンズ系３Ｌによって集光される光束とは重ならないか、重なっても、その重なり幅が最小限となる。より具体的には、図４及び５に示されるように、遮光絞り４の右側のエッジ１０Ｒによって、右側のレンズ系３Ｒに入射する光束のうち、左側の撮像領域１１Ｌに入射する角度を有する光束が遮光される。また、遮光絞り４の左側のエッジ１０Ｌによって、左側のレンズ系３Ｌに入射する光束のうち、右側の撮像領域１１Ｒに入射する角度を有する光束が遮光される。ただし、本発明に係る遮光絞り４を用いた場合には、撮像素子の短辺に沿った一対の領域（図４及び５の二点鎖線）、すなわち、撮像領域１１Ｒに対して撮像領域１１Ｌの反対側に位置する領域１２Ｒと、撮像領域１１Ｌに対して撮像領域１１Ｒの反対側に位置する領域１２Ｌとに入射する光束は遮光されない。
【００２６】
このような視野絞り４の作用により、図５に示されるように、撮像素子上に形成される一対の像円は、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌの境界に沿ってＤ形にカットされる。この結果、一対の光学系によって形成される光学像が撮像素子上で混ざることを防止できる。したがって、本発明に係る立体撮像光学系２を用いれば、小型かつ簡易な構成で、１つの撮像素子の撮像面を効率的に利用し、左右の画像の画素数を大きくすることができる。
【００２７】
撮像素子上に形成される像の切断位置（エッジ１０Ｒ及び１０Ｌに対応する部分）は、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌの境界（図５に一点鎖線で示す中央線）と一致することが理想的である。ただし、実際には、図４及び５に示すように、撮像素子上に形成される一対の光学像の間に僅かに遮光される部分が生じても良いし、撮像素子上に形成される一対の光学像が僅かに重なっていても良い。いずれの場合でも、図３に示した参考例と比べて、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌからの画像切り出しサイズを十分に大きくすることができる。
【００２８】
本発明に係る立体撮像光学系は、撮像素子の前面に隔壁等の構造物を設ける必要がないので、レンズ交換式カメラシステムの交換レンズ装置に好適に利用できる。ただし、レンズ一体型カメラシステムにも同様に適用できる。
【００２９】
尚、上記の例では、本発明に係る立体撮像光学系を用いて、１つの撮像素子上に左右の光学像を並べて形成しているが、本発明に係る立体撮像光学系は、並列に配置した２つの撮像素子と組み合わせても良い。２つの撮像素子の撮像領域間には、隙間が設けられていても良く、一対のレンズ系は、一対の撮像素子のそれぞれに光学像を形成するように配置される。この場合でも、上記の例と同様に、右側のレンズ系から左側の撮像領域に入射する光束と、左側のレンズ系から右側の撮像領域に入射する光束とを遮光する遮光絞りを設けることによって、各撮像素子上で左右の光学像が混ざったり、迷光が混入したりすることを防止できる。
【００３０】
ここで、上記の立体撮像光学系に適用可能なレンズ系３Ｒ及び３Ｌの実施の形態を説明する。
【００３１】
図６〜９において、セクション（ａ）は、各実施の形態に係るレンズ系の構成図であり、セクション（ｂ）は、各実施の形態に係るレンズ系の収差図である。各構成図において、特定の面に付されたアスタリスク"＊"は、非球面を表す。最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表す。符号Ａは、絞りを表す。
【００３２】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第１レンズ素子Ｌ１の物体側面と、第４レンズ素子Ｌ４の像側面とが非球面である。また、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。
【００３４】
（実施の形態３）
実施の形態３に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３５】
（実施の形態４）
実施の形態４に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第１レンズ素子Ｌ１の物体側面と、第４レンズ素子Ｌ４の像側面とが非球面である。また、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３６】
実施の形態１、３及び４では、少なくとも第４レンズ素子Ｌ４がマウント面より像側に突出するように配置される。この突出する第４レンズ素子Ｌ４の正のパワーが強いため、色収差を補正するために、絞りの像側に２枚ずつ（左右で合計４枚）のレンズ素子が設けられている。特に、この２枚のレンズ素子は、正レンズ素子と負レンズ素子との組み合わせが好ましい。
【００３７】
以下、本発明に係る立体撮像光学系が満足すべき条件を説明する。尚、以下では、複数の満足すべき条件が規定されるが、可能な限り多くの条件を満足する構成が最も好ましい。ただし、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する立体撮像光学系を得ることができる。
【００３８】
本発明に係るレンズ系の広角端における対角画角（２ω）は３５度以上であることが好ましい。この条件を満たす場合、小型で使いやすい画像が得られる立体撮像光学系を構成できる。また、画角が広角側になると、視野絞りのエッジ近傍を通過する光束が形成する像のボケ量が少なくなるので、左右の撮影画像の画素数を多くすることができる。
【００３９】
本発明に係る立体撮像光学系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．１＜Ｔ／ｆW＜１５．０ ・・・（１）
ここで、
Ｔ：レンズ系の最も物体側のレンズ面から視野絞りまでの距離
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
【００４０】
条件（１）の下限を下回ると、視野絞りのエッジに対応する位置の像のボケ量が大きくなり、撮像面上で撮像のために使用できる範囲が狭くなる（撮像画像の画素数が減少する）。条件（１）の上限を越えると、レンズ系と視野絞りの距離が離れすぎてしまい、光学系全体が大型化してしまう。
【００４１】
本発明に係るレンズ系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．３＜ｆrear／ｆW＜２．８ ・・・（２）
ここで、
ｆrear：マウント面より像側に突出するレンズ素子の合成パワー
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
【００４２】
条件（２）の下限を下回ると、像面性が悪化する。条件（２）の上限を超えると、主点位置を像側に移動させる効果が弱まり、レンズの広角化が出来ない。条件（２）を満足する場合、絞りの像側に強い正のパワーを配分することによって、絞りをレンズの主点より物体側に配置することができる。また、マウント面より像側に正のパワーを有するレンズ素子を配置することによって、迷光を減少させ、保護部材の遮光効果を向上させることができる。
【００４３】
本発明に係るレンズ系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．１１＜ｆW／Ｄ＜１．５ ・・・（３）
ここで、
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
Ｄ：撮像素子の対角線の長さ
【００４４】
条件（３）の下限を下回ると、レンズのパワーが強くなり、収差を押さえるためにレンズ枚数が増えてしまう。条件（３）の上限を越えると、画角が狭くなってしまい、得られる画像が使いにくくなる。
【００４５】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５に係るレンズ交換式カメラシステムの模式図であって、カメラ本体の上から見た図に相当する。
【００４６】
本実施の形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステム１５（以下、単に「カメラシステム」という）は、カメラ本体１６と、カメラ本体１６に着脱自在に接続される交換レンズ装置１とを備える。
【００４７】
カメラ本体１６は、交換レンズ装置１のレンズ系３Ｒ及び３Ｌによって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子１７と、撮像素子１７によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ１９と、カメラマウント部１８とを含む。
【００４８】
一方、交換レンズ装置１は、上記の実施の形態１〜４のいずれかに係るレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、視野絞り４と、カメラ本体のカメラマウント部１８に接続されるレンズマウント部６とを含む。カメラマウント部１８及びレンズマウント部６は、物理的な接続のみならず、カメラ本体１６内のコントローラ（図示せず）と交換レンズ装置１内のコントローラ（図示せず）とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
【００４９】
本発明に係る交換レンズ装置１は、隔壁等の構造物を用いることなく、前面部分に配置された視野絞り４によって、一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌによって形成された像同士の干渉や迷光の侵入を防止できるので、本実施の形態のように、レンズ交換式のカメラ本体と組み合わせて、３次元画像を手軽に撮像することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施の形態１〜４に係るレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。数値実施例１〜４は、実施の形態１〜４の構成にそれぞれ対応する。各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、アスタリスク"＊"印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【数１】
【００５１】
ただし、数式中の各項によって表される事項は以下の通りである。
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離
ｈ：光軸からの高さ
ｒ：頂点曲率半径
κ：円錐定数
Ａn：ｎ次の非球面係数
【００５２】
数値実施例１〜４に係るレンズ系の縦収差図を、図６〜９のセクション（ｂ）に示す。図６〜９のセクション（ｂ）には、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、横軸はデフォーカス量を表し、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆ−ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、横軸はデフォーカス量を表し、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、横軸は歪曲収差を表し、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表す。
【００５３】
（数値実施例１）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1* 24.16800 2.00000 1.72916 54.7
2 -44.28300 0.74800
3 -35.66200 0.80000 1.48749 70.4
4 5.00000 5.80300
5(絞り) ∞ 0.40000
6 18.39700 5.80200 1.84666 23.8
7 6.11600 0.01000 1.56732 42.8
8 6.11600 4.50000 1.77250 49.6
9* -8.79100 12.84100
10 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.00000E+00, A4=-2.64660E-05, A6=-4.21465E-07
第9面
K=-1.15010E+00, A4= 0.00000E+00, A6= 0.00000E+00
各種データ
焦点距離 10.0084
Ｆナンバー 9.10188
画角 27.4677
像高 5.0000
レンズ全長 32.9137
ＢＦ 0.00970
【００５４】
（数値実施例２）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 8.90410 1.50000 1.84666 23.8
2 -523.51880 1.06200
3 -10.41960 0.80000 1.84666 23.8
4 5.00000 0.40000
5(絞り) ∞ 0.40000
6 12.39620 4.42800 1.72916 54.7
7 -5.73700 13.44000
8 ∞ BF
像面 ∞
各種データ
焦点距離 13.0111
Ｆナンバー 10.23062
画角 22.7504
像高 5.2330
レンズ全長 22.0300
ＢＦ 0.00000
【００５５】
（数値実施例３）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 15.36880 1.80000 1.71300 53.9
2 -13.02980 0.63370
3 ∞ 0.00000
4 -6.29790 0.80000 1.48749 70.4
5 5.00000 0.40000
6(絞り) ∞ 0.40000
7 30.38940 3.37600 1.84666 23.8
8 5.65600 0.01000 1.56732 42.8
9 5.65600 4.50000 1.77250 49.6
10 -6.63000 12.96920
11 ∞ BF
像面 ∞
各種データ
焦点距離 12.0070
Ｆナンバー 7.89480
画角 24.4705
像高 5.2330
レンズ全長 24.8889
ＢＦ 0.00000
【００５６】
（数値実施例４）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1* 24.58600 2.00000 1.72916 54.7
2 29.13400 1.48000
3 229.52100 3.00000 1.48749 70.4
4 5.00000 9.21500
5(絞り) ∞ 0.40000
6 13.48000 7.03000 1.84666 23.8
7 5.00000 0.01000 1.56732 42.8
8 5.00000 4.50000 1.77250 49.6
9* -9.02500 11.57200
10 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.00000E+00, A4= 6.49448E-05, A6=-5.79601E-08, A8= 2.45414E-09
第9面
K=-1.62147E+00, A4= 0.00000E+00, A6= 0.00000E+00, A8= 0.00000E+00
各種データ
焦点距離 7.0076
Ｆナンバー 8.87139
画角 36.5642
像高 5.0000
レンズ全長 39.2163
ＢＦ 0.00931
【００５７】
上記の実施例１〜４に係るレンズ系を用いて立体撮像光学系（図４）を構成した場合の各条件値を、以下の表１に示す。表１において、フランジバックは、レンズマウント部のマウント面から撮像素子までの距離（図４のＬ）であり、ステレオベースは、一対のレンズ系の光軸間隔（図４のＤ）である。
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、３次元画像を撮像するための撮像装置の光学系として利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 交換レンズ装置
２ 立体撮像光学系
３ レンズ系
４ 視野絞り
６ レンズマウント部
７ マウント面
８ 保護部材
９ 開口部
１０ エッジ
１１ 撮像領域
１２ ガラス板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像の撮像に用いられる立体撮像光学系、これを用いた交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元画像を表示可能な表示装置が脚光を浴びている。３次元画像の再現方法としては、原理の異なるいくつかのものが知られているが、左右の目に視差のある画像を提示することによって、立体画像を知覚させる手法が現在主流である。３次元画像を再現するための画像は、左右の角度差（視差）のある一対の画像を同時に形成可能な光学系を用いて撮像される（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、一対の像形成レンズと複数のミラーとを用いて、フィルム面上に視差のある画像を並べて結像できる光学系が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、一対のレンズと複数のミラーとの配置を変更することによって、２次元画像および３次元画像の両方を撮影できるカメラが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１１４２３１号明細書
【特許文献２】米国特許第６２６９２２３号明細書
【特許文献３】特開２０００−３３８４１２号公報
【特許文献４】特許第２６２７５９８号公報
【特許文献５】実開昭５１−１６３９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載の光学系では、フィルムの現像後に得られる写真を立体視できるようにするため、ミラーを用いて左右の画像を入れ替えている。しかしながら、ミラーを複数用いることによって、光学系の構成が複雑化し、構成サイズも大きくなってしまう。また、特許文献１のように、一対のレンズを並列に配置した場合、それぞれのレンズによって形成される像同士が干渉するという問題が生じる。
【０００７】
上記の特許文献２に記載のカメラでは、視差画像の撮影時には、カメラ内に設けられる移動式の隔壁を用いて、一対のレンズによって形成される像同士の干渉を防止している。ただし、このような隔壁は、レンズと本体とが一体型のカメラには適用可能性があるが、最近人気のあるレンズ交換式デジタルカメラシステムには適用が困難である。何故なら、レンズ交換式デジタルカメラの本体内にある撮像素子の近傍には、ローパスフィルタ、手振れ補正機構、ゴミ取り機構などが配置されており、更に隔壁のような構造物を配置するスペースを確保できないからである。
【０００８】
それ故に、本発明は、矩形状の１つの撮像素子上に、相互に干渉のない２つの光学像を並べて形成することができ、レンズ交換式デジタルカメラシステムにも適用可能な立体撮像光学系、並びに、これを備えた交換レンズ装置及びカメラシステム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】
【０００９】
本発明に係る立体撮像光学系は、第１及び第２の撮像領域のそれぞれに被写体の光学像を形成するものであって、第１の撮像領域に被写体の光学像を形成する第１のレンズ系と、第１のレンズ系と並列に配置され、第２の撮像領域に被写体の光学像を形成する第２のレンズ系と、第１及び第２のレンズ系の物体側に配置される視野絞りとを備える。第１及び第２のレンズ系は、各々によって形成される像円が第１及び第２の撮像領域の両方と重なり合うような位置関係に配置されている。視野絞りは、第１の撮像領域に対して第２の撮像領域と反対側の領域に入射する光束と、第２の撮像領域に対して第１の撮像領域と反対側の領域に入射する光束とを遮光せず、第１のレンズ系から第２の撮像領域に入射する光束と、第２のレンズ系から第１の撮像領域に入射する光束とを遮光する。
【００１０】
また、本発明に係る交換レンズ装置は、撮像素子を内蔵するカメラ本体に着脱自在に取り付けられるものであり、上記の立体撮像光学系と、カメラ本体のカメラマウント部に接続可能なレンズマウント部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、視野絞りによって、撮像素子上に形成される一対の像同士の干渉を抑制できる。視野絞りは、第１及び第２のレンズ系の物体側に設けられるので、本発明に係る立体撮像光学系は、レンズ交換式デジタルカメラシステムにも適用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の立体撮像光学系を備える交換レンズ装置の断面図
【図２】本発明の立体撮像光学系の正面図
【図３】視野絞りのない立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す参考図
【図４】本発明の立体撮像光学系の光線図
【図５】本発明の立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す図
【図６】実施の形態１（実施例１）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図７】実施の形態２（実施例２）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図８】実施の形態３（実施例３）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図９】実施の形態４（実施例４）に係るレンズ系の構成図及び収差図
【図１０】実施の形態５に係るレンズ交換式カメラシステムの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の立体撮像光学系を備える交換レンズ装置の断面図であり、図２は、本発明の立体撮像光学系の正面図である。
【００１４】
交換レンズ装置１は、レンズ交換式デジタルカメラシステムのカメラ本体に着脱自在に取り付けられ、３次元画像（静止画・動画の両方を含む）を再現するための角度差のある画像を撮像するために用いられる。交換レンズ装置１は、立体撮像光学系２と、鏡筒５と、カメラ本体のカメラマウント部に着脱自在のレンズマウント部６と、保護部材８と、最前面に配置されるガラス板１２とを備える。レンズマウント部６は、カメラマウント部に面接触するマウント面７を有する。
【００１５】
立体撮像光学系２は、一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの物体側に配置される視野絞り４とを備える。
【００１６】
レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸が互いに平行となるように並列に配置されている。レンズ系３Ｒ及び３Ｌは、交換レンズ装置１をカメラ本体に取り付けた際に、カメラ本体の左右方向（撮像素子の長手方向）に整列する。そして、レンズ系３Ｒは、撮像素子の右半分の撮像領域に被写体の光学像を結像し、レンズ系３Ｌは、撮像素子の左半分の撮像領域に被写体の光学像を結像する。レンズ系３Ｒ及び３Ｌの光軸同士の間隔は、左右の撮影画像に所定の視差が生じるように設定されている。また、レンズ系３Ｒ及び３Ｌと撮像素子とは、レンズ系３Ｒによって撮像素子上に形成される像円と、レンズ系３Ｌによって撮像素子上に形成される像円とが、撮像素子の中央部分で重なり合うような位置関係に配置されている。
【００１７】
レンズ系３Ｒ及び３Ｌの各々は、複数のレンズ素子から構成されている。一部のレンズ素子は、レンズマウント部６のマウント面７より像側に突出するように配置されている。ここで、レンズ素子が「マウント面より像側に突出する」とは、レンズ素子の少なくとも一部がマウント面を含む平面より像側に位置していることを言う。図１の例では、レンズ３Ｒ及び３Ｌ内で最も像側に配置される合計４枚のレンズ素子がマウント面７より像側に突出している。尚、レンズ系３Ｒ及び３Ｌのレンズ構成の詳細は後述する。
【００１８】
マウント面より像側に突出した状態でレンズ素子を配置することによって、レンズ光学系内の絞りをレンズ主点よりも物体側に移動させることができる。また、マウント面７から突出するレンズ素子を保持する鏡筒の一部で、絞りより物体側から入る迷光をカットすることができる。
【００１９】
視野絞り４は、１つの開口９を有する部材によって構成されている。開口９は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの物体側に位置しており、開口を構成する周縁の一部に、撮像素子の撮像面を左右に二分する中央線と同方向（図２の上下方向）に延びる直線状の一対のエッジ１０Ｒ及び１０Ｌを有する。これらのエッジ１０Ｒ及び１０Ｌによって、撮像素子の中央に入射する光束の一部が遮光される。この視野絞り４による入射光の遮光の詳細は後述する。
【００２０】
鏡筒５は、ほぼ円筒形状を有し、その中央部分にレンズ素子３Ｒ及び３Ｌを保持する。鏡筒５の前面部分に視野絞り４が取り付けられ、後面部分にレンズマウント部６が設けられている。保護部材８は、レンズマウント部６のマウント面７より像側に突出するレンズ素子を保護するために設けられている。また、最前面のガラス板１２は、レンズ系３Ｒ及び３Ｌの保護と、鏡筒５内への埃やゴミの侵入防止のために設けられている。
【００２１】
ここで、１つの撮像素子で左右の画像を撮像する場合を例として、視野絞り４の機能の詳細を説明する。以下の説明では、撮像面の右半分を撮像領域１１Ｒといい、撮像面の左半分を領域１１Ｌという。
【００２２】
図３は、視野絞りのない立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す参考図である。
【００２３】
並列に配置した２つのレンズ系のみを用いて、１つの撮像素子上の撮像領域１１Ｒ及び撮像領域１１Ｌに２つの画像を並べて形成する場合、撮像素子の中央部分で左右の像同士が混ざり合ったり、右側のレンズ系からの迷光が左側の撮像領域に入ったりする（もしくは、左側のレンズ系からの迷光が右側の撮像領域に入る）という問題が生じる。この場合、左右の画像の切り出しサイズを小さくする必要がある。
【００２４】
図４は、本発明の立体撮像光学系の光線図であり、図５は、本発明の立体撮像光学系によって撮像素子上に形成される光学像を示す図である。尚、図４の破線は、マウント面の位置を表す。
【００２５】
図４に示されるように、本発明の立体撮像光学系には、一対のレンズ系の物体側に、撮像素子の中央部分に入射する光束の一部を遮光するための視野絞り４が設けられている。視野絞り４を含む平面上では、左右のレンズ系３Ｒ及び３Ｌに入射する光束が部分的に重なり合っているが、視野絞り４が撮像素子の中央部分に入射する光束を遮光することによって、撮像面上では、レンズ系３Ｒによって集光される光束と、レンズ系３Ｌによって集光される光束とは重ならないか、重なっても、その重なり幅が最小限となる。より具体的には、図４及び５に示されるように、遮光絞り４の右側のエッジ１０Ｒによって、右側のレンズ系３Ｒに入射する光束のうち、左側の撮像領域１１Ｌに入射する角度を有する光束が遮光される。また、遮光絞り４の左側のエッジ１０Ｌによって、左側のレンズ系３Ｌに入射する光束のうち、右側の撮像領域１１Ｒに入射する角度を有する光束が遮光される。ただし、本発明に係る遮光絞り４を用いた場合には、撮像素子の短辺に沿った一対の領域（図４及び５の二点鎖線）、すなわち、撮像領域１１Ｒに対して撮像領域１１Ｌの反対側に位置する領域１２Ｒと、撮像領域１１Ｌに対して撮像領域１１Ｒの反対側に位置する領域１２Ｌとに入射する光束は遮光されない。
【００２６】
このような視野絞り４の作用により、図５に示されるように、撮像素子上に形成される一対の像円は、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌの境界に沿ってＤ形にカットされる。この結果、一対の光学系によって形成される光学像が撮像素子上で混ざることを防止できる。したがって、本発明に係る立体撮像光学系２を用いれば、小型かつ簡易な構成で、１つの撮像素子の撮像面を効率的に利用し、左右の画像の画素数を大きくすることができる。
【００２７】
撮像素子上に形成される像の切断位置（エッジ１０Ｒ及び１０Ｌに対応する部分）は、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌの境界（図５に一点鎖線で示す中央線）と一致することが理想的である。ただし、実際には、図４及び５に示すように、撮像素子上に形成される一対の光学像の間に僅かに遮光される部分が生じても良いし、撮像素子上に形成される一対の光学像が僅かに重なっていても良い。いずれの場合でも、図３に示した参考例と比べて、撮像領域１１Ｒ及び１１Ｌからの画像切り出しサイズを十分に大きくすることができる。
【００２８】
本発明に係る立体撮像光学系は、撮像素子の前面に隔壁等の構造物を設ける必要がないので、レンズ交換式カメラシステムの交換レンズ装置に好適に利用できる。ただし、レンズ一体型カメラシステムにも同様に適用できる。
【００２９】
尚、上記の例では、本発明に係る立体撮像光学系を用いて、１つの撮像素子上に左右の光学像を並べて形成しているが、本発明に係る立体撮像光学系は、並列に配置した２つの撮像素子と組み合わせても良い。２つの撮像素子の撮像領域間には、隙間が設けられていても良く、一対のレンズ系は、一対の撮像素子のそれぞれに光学像を形成するように配置される。この場合でも、上記の例と同様に、右側のレンズ系から左側の撮像領域に入射する光束と、左側のレンズ系から右側の撮像領域に入射する光束とを遮光する遮光絞りを設けることによって、各撮像素子上で左右の光学像が混ざったり、迷光が混入したりすることを防止できる。
【００３０】
ここで、上記の立体撮像光学系に適用可能なレンズ系３Ｒ及び３Ｌの実施の形態を説明する。
【００３１】
図６〜９において、セクション（ａ）は、各実施の形態に係るレンズ系の構成図であり、セクション（ｂ）は、各実施の形態に係るレンズ系の収差図である。各構成図において、特定の面に付されたアスタリスク"＊"は、非球面を表す。最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表す。符号Ａは、絞りを表す。
【００３２】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第１レンズ素子Ｌ１の物体側面と、第４レンズ素子Ｌ４の像側面とが非球面である。また、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とからなる。
【００３４】
（実施の形態３）
実施の形態３に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第１レンズ素子Ｌ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３５】
（実施の形態４）
実施の形態４に係るレンズ系は、物体側から像側へと順に、正メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と、負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と、負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４とからなる。第１レンズ素子Ｌ１の物体側面と、第４レンズ素子Ｌ４の像側面とが非球面である。また、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子とが接合されている。
【００３６】
実施の形態１、３及び４では、少なくとも第４レンズ素子Ｌ４がマウント面より像側に突出するように配置される。この突出する第４レンズ素子Ｌ４の正のパワーが強いため、色収差を補正するために、絞りの像側に２枚ずつ（左右で合計４枚）のレンズ素子が設けられている。特に、この２枚のレンズ素子は、正レンズ素子と負レンズ素子との組み合わせが好ましい。
【００３７】
以下、本発明に係る立体撮像光学系が満足すべき条件を説明する。尚、以下では、複数の満足すべき条件が規定されるが、可能な限り多くの条件を満足する構成が最も好ましい。ただし、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する立体撮像光学系を得ることができる。
【００３８】
本発明に係るレンズ系の広角端における対角画角（２ω）は３５度以上であることが好ましい。この条件を満たす場合、小型で使いやすい画像が得られる立体撮像光学系を構成できる。また、画角が広角側になると、視野絞りのエッジ近傍を通過する光束が形成する像のボケ量が少なくなるので、左右の撮影画像の画素数を多くすることができる。
【００３９】
本発明に係る立体撮像光学系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．１＜Ｔ／ｆW＜１５．０ ・・・（１）
ここで、
Ｔ：レンズ系の最も物体側のレンズ面から視野絞りまでの距離
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
【００４０】
条件（１）の下限を下回ると、視野絞りのエッジに対応する位置の像のボケ量が大きくなり、撮像面上で撮像のために使用できる範囲が狭くなる（撮像画像の画素数が減少する）。条件（１）の上限を越えると、レンズ系と視野絞りの距離が離れすぎてしまい、光学系全体が大型化してしまう。
【００４１】
本発明に係るレンズ系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．３＜ｆrear／ｆW＜２．８ ・・・（２）
ここで、
ｆrear：マウント面より像側に突出するレンズ素子の合成パワー
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
【００４２】
条件（２）の下限を下回ると、像面性が悪化する。条件（２）の上限を超えると、主点位置を像側に移動させる効果が弱まり、レンズの広角化が出来ない。条件（２）を満足する場合、絞りの像側に強い正のパワーを配分することによって、絞りをレンズの主点より物体側に配置することができる。また、マウント面より像側に正のパワーを有するレンズ素子を配置することによって、迷光を減少させ、保護部材の遮光効果を向上させることができる。
【００４３】
本発明に係るレンズ系は、以下の条件を満足することが好ましい。
０．１１＜ｆW／Ｄ＜１．５ ・・・（３）
ここで、
ｆW：レンズ系の広角端における焦点距離
Ｄ：撮像素子の対角線の長さ
【００４４】
条件（３）の下限を下回ると、レンズのパワーが強くなり、収差を押さえるためにレンズ枚数が増えてしまう。条件（３）の上限を越えると、画角が狭くなってしまい、得られる画像が使いにくくなる。
【００４５】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５に係るレンズ交換式カメラシステムの模式図であって、カメラ本体の上から見た図に相当する。
【００４６】
本実施の形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステム１５（以下、単に「カメラシステム」という）は、カメラ本体１６と、カメラ本体１６に着脱自在に接続される交換レンズ装置１とを備える。
【００４７】
カメラ本体１６は、交換レンズ装置１のレンズ系３Ｒ及び３Ｌによって形成される光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子１７と、撮像素子１７によって変換された画像信号を表示する液晶モニタ１９と、カメラマウント部１８とを含む。
【００４８】
一方、交換レンズ装置１は、上記の実施の形態１〜４のいずれかに係るレンズ系３Ｒ及び３Ｌと、視野絞り４と、カメラ本体のカメラマウント部１８に接続されるレンズマウント部６とを含む。カメラマウント部１８及びレンズマウント部６は、物理的な接続のみならず、カメラ本体１６内のコントローラ（図示せず）と交換レンズ装置１内のコントローラ（図示せず）とを電気的に接続し、相互の信号のやり取りを可能とするインターフェースとしても機能する。
【００４９】
本発明に係る交換レンズ装置１は、隔壁等の構造物を用いることなく、前面部分に配置された視野絞り４によって、一対のレンズ系３Ｒ及び３Ｌによって形成された像同士の干渉や迷光の侵入を防止できるので、本実施の形態のように、レンズ交換式のカメラ本体と組み合わせて、３次元画像を手軽に撮像することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施の形態１〜４に係るレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。数値実施例１〜４は、実施の形態１〜４の構成にそれぞれ対応する。各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、アスタリスク"＊"印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【数１】
【００５１】
ただし、数式中の各項によって表される事項は以下の通りである。
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離
ｈ：光軸からの高さ
ｒ：頂点曲率半径
κ：円錐定数
Ａn：ｎ次の非球面係数
【００５２】
数値実施例１〜４に係るレンズ系の縦収差図を、図６〜９のセクション（ｂ）に示す。図６〜９のセクション（ｂ）には、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、横軸はデフォーカス量を表し、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆ−ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、横軸はデフォーカス量を表し、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、横軸は歪曲収差を表し、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表す。
【００５３】
（数値実施例１）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1* 24.16800 2.00000 1.72916 54.7
2 -44.28300 0.74800
3 -35.66200 0.80000 1.48749 70.4
4 5.00000 5.80300
5(絞り) ∞ 0.40000
6 18.39700 5.80200 1.84666 23.8
7 6.11600 0.01000 1.56732 42.8
8 6.11600 4.50000 1.77250 49.6
9* -8.79100 12.84100
10 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.00000E+00, A4=-2.64660E-05, A6=-4.21465E-07
第9面
K=-1.15010E+00, A4= 0.00000E+00, A6= 0.00000E+00
各種データ
焦点距離 10.0084
Ｆナンバー 9.10188
画角 27.4677
像高 5.0000
レンズ全長 32.9137
ＢＦ 0.00970
【００５４】
（数値実施例２）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 8.90410 1.50000 1.84666 23.8
2 -523.51880 1.06200
3 -10.41960 0.80000 1.84666 23.8
4 5.00000 0.40000
5(絞り) ∞ 0.40000
6 12.39620 4.42800 1.72916 54.7
7 -5.73700 13.44000
8 ∞ BF
像面 ∞
各種データ
焦点距離 13.0111
Ｆナンバー 10.23062
画角 22.7504
像高 5.2330
レンズ全長 22.0300
ＢＦ 0.00000
【００５５】
（数値実施例３）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 15.36880 1.80000 1.71300 53.9
2 -13.02980 0.63370
3 ∞ 0.00000
4 -6.29790 0.80000 1.48749 70.4
5 5.00000 0.40000
6(絞り) ∞ 0.40000
7 30.38940 3.37600 1.84666 23.8
8 5.65600 0.01000 1.56732 42.8
9 5.65600 4.50000 1.77250 49.6
10 -6.63000 12.96920
11 ∞ BF
像面 ∞
各種データ
焦点距離 12.0070
Ｆナンバー 7.89480
画角 24.4705
像高 5.2330
レンズ全長 24.8889
ＢＦ 0.00000
【００５６】
（数値実施例４）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1* 24.58600 2.00000 1.72916 54.7
2 29.13400 1.48000
3 229.52100 3.00000 1.48749 70.4
4 5.00000 9.21500
5(絞り) ∞ 0.40000
6 13.48000 7.03000 1.84666 23.8
7 5.00000 0.01000 1.56732 42.8
8 5.00000 4.50000 1.77250 49.6
9* -9.02500 11.57200
10 ∞ BF
像面 ∞
非球面データ
第1面
K= 0.00000E+00, A4= 6.49448E-05, A6=-5.79601E-08, A8= 2.45414E-09
第9面
K=-1.62147E+00, A4= 0.00000E+00, A6= 0.00000E+00, A8= 0.00000E+00
各種データ
焦点距離 7.0076
Ｆナンバー 8.87139
画角 36.5642
像高 5.0000
レンズ全長 39.2163
ＢＦ 0.00931
【００５７】
上記の実施例１〜４に係るレンズ系を用いて立体撮像光学系（図４）を構成した場合の各条件値を、以下の表１に示す。表１において、フランジバックは、レンズマウント部のマウント面から撮像素子までの距離（図４のＬ）であり、ステレオベースは、一対のレンズ系の光軸間隔（図４のＤ）である。
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、３次元画像を撮像するための撮像装置の光学系として利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 交換レンズ装置
２ 立体撮像光学系
３ レンズ系
４ 視野絞り
６ レンズマウント部
７ マウント面
８ 保護部材
９ 開口部
１０ エッジ
１１ 撮像領域
１２ ガラス板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の撮像領域のそれぞれに被写体の光学像を形成する立体撮像光学系であって、
前記第１の撮像領域に前記被写体の光学像を形成する第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系と並列に配置され、前記第２の撮像領域に前記被写体の光学像を形成する第２のレンズ系と、
前記第１及び第２のレンズ系の物体側に配置される視野絞りとを備え、
前記第１及び第２のレンズ系は、各々によって形成される像円が前記第１及び第２の撮像領域の両方と重なり合うような位置関係に配置されており、
前記視野絞りは、前記第１の撮像領域に対して前記第２の撮像領域と反対側の領域に入射する光束と、前記第２の撮像領域に対して前記第１の撮像領域と反対側の領域に入射する光束とを遮光せず、前記第１のレンズ系から前記第２の撮像領域に入射する光束と、前記第２のレンズ系から前記第１の撮像領域に入射する光束とを遮光する、立体撮像光学系。
【請求項２】
前記視野絞りは、１つの開口を有する部材よりなり、
前記開口を構成する周縁のうち、前記第１及び第２の撮像領域の撮像面と平行で、かつ、前記第１及び第２のレンズ系の並列方向と直交する方向に延びる直線状の一対のエッジ部分によって、前記撮像素子の中央部分に入射する光束を遮光する、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項３】
前記視野絞りを含む平面上で、前記第１のレンズ系に入射する光束と、前記第２のレンズ系に入射する光束とが部分的に重なり合う、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項４】
以下の条件を満足する、請求項１に記載の立体撮像光学系：
０．１＜Ｔ／ｆW＜１５．０ ・・・（１）
ここで、
Ｔ：第１及び第２のレンズ系の最も物体側のレンズ面から視野絞りまでの距離
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
【請求項５】
前記第１及び第２のレンズ系の広角端における対角画角が３５度以上である、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項６】
前記撮像素子を内蔵するカメラ本体に着脱自在に取り付けられる交換レンズ装置であって、
請求項１に記載の立体撮像光学系と、
前記カメラ本体のカメラマウント部に接続可能なレンズマウント部とを備える、交換レンズ装置。
【請求項７】
前記レンズマウント部は、前記カメラマウント部に面接触するマウント面を有しており、
前記第１及び第２の撮像光学系は、前記マウント面より像側に突出するレンズ素子を含む、請求項６に記載の交換レンズ装置。
【請求項８】
前記マウント面より像側に突出するレンズ素子を保護するための保護部材を更に備える、請求項７に記載の交換レンズ装置。
【請求項９】
以下の条件を満足する、請求項７に記載の交換レンズ装置：
０．３＜ｆrear／ｆW＜２．８ ・・・（２）
ここで、
ｆrear：マウント面より像側に突出するレンズ素子の合成パワー
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
【請求項１０】
前記マウント面より像側に突出するレンズ素子の数が４枚である、請求項７に記載の交換レンズ装置。
【請求項１１】
以下の条件を満足する、請求項６に記載の交換レンズ装置：
０．１１＜ｆW／Ｄ＜１．５ ・・・（３）
ここで、
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
Ｄ：撮像素子の対角線の長さ
【請求項１２】
カメラシステムであって、
請求項１に記載の立体撮像光学系を有する交換レンズ装置と、
前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体とを備える、カメラシステム。
【請求項１】
第１及び第２の撮像領域のそれぞれに被写体の光学像を形成する立体撮像光学系であって、
前記第１の撮像領域に前記被写体の光学像を形成する第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系と並列に配置され、前記第２の撮像領域に前記被写体の光学像を形成する第２のレンズ系と、
前記第１及び第２のレンズ系の物体側に配置される視野絞りとを備え、
前記第１及び第２のレンズ系は、各々によって形成される像円が前記第１及び第２の撮像領域の両方と重なり合うような位置関係に配置されており、
前記視野絞りは、前記第１の撮像領域に対して前記第２の撮像領域と反対側の領域に入射する光束と、前記第２の撮像領域に対して前記第１の撮像領域と反対側の領域に入射する光束とを遮光せず、前記第１のレンズ系から前記第２の撮像領域に入射する光束と、前記第２のレンズ系から前記第１の撮像領域に入射する光束とを遮光する、立体撮像光学系。
【請求項２】
前記視野絞りは、１つの開口を有する部材よりなり、
前記開口を構成する周縁のうち、前記第１及び第２の撮像領域の撮像面と平行で、かつ、前記第１及び第２のレンズ系の並列方向と直交する方向に延びる直線状の一対のエッジ部分によって、前記撮像素子の中央部分に入射する光束を遮光する、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項３】
前記視野絞りを含む平面上で、前記第１のレンズ系に入射する光束と、前記第２のレンズ系に入射する光束とが部分的に重なり合う、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項４】
以下の条件を満足する、請求項１に記載の立体撮像光学系：
０．１＜Ｔ／ｆW＜１５．０ ・・・（１）
ここで、
Ｔ：第１及び第２のレンズ系の最も物体側のレンズ面から視野絞りまでの距離
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
【請求項５】
前記第１及び第２のレンズ系の広角端における対角画角が３５度以上である、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項６】
前記撮像素子を内蔵するカメラ本体に着脱自在に取り付けられる交換レンズ装置であって、
請求項１に記載の立体撮像光学系と、
前記カメラ本体のカメラマウント部に接続可能なレンズマウント部とを備える、交換レンズ装置。
【請求項７】
前記レンズマウント部は、前記カメラマウント部に面接触するマウント面を有しており、
前記第１及び第２の撮像光学系は、前記マウント面より像側に突出するレンズ素子を含む、請求項６に記載の交換レンズ装置。
【請求項８】
前記マウント面より像側に突出するレンズ素子を保護するための保護部材を更に備える、請求項７に記載の交換レンズ装置。
【請求項９】
以下の条件を満足する、請求項７に記載の交換レンズ装置：
０．３＜ｆrear／ｆW＜２．８ ・・・（２）
ここで、
ｆrear：マウント面より像側に突出するレンズ素子の合成パワー
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
【請求項１０】
前記マウント面より像側に突出するレンズ素子の数が４枚である、請求項７に記載の交換レンズ装置。
【請求項１１】
以下の条件を満足する、請求項６に記載の交換レンズ装置：
０．１１＜ｆW／Ｄ＜１．５ ・・・（３）
ここで、
ｆW：第１及び第２のレンズ系の広角端における焦点距離
Ｄ：撮像素子の対角線の長さ
【請求項１２】
カメラシステムであって、
請求項１に記載の立体撮像光学系を有する交換レンズ装置と、
前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して、電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体とを備える、カメラシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−３０２２（Ｐ２０１２−３０２２Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７６８５（Ｐ２０１０−１３７６８５）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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