(57)【要約】【課題】  小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な結像光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供する。【解決手段】  結像光学系は、物体側から像面側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を中心とする第１前群Ｇｆ１及び第１前群中心軸Ｃｆ１に並列する第２群中心軸Ｃｆ２を中心とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備え、前群Ｇｆの第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｂ１は、少なくとも、負の前１群Ｇｆ１1，Ｇｆ２1と、接合レンズの前２群Ｇｆ１2，Ｇｆ２2と、接合レンズの前３群Ｇｆ１3，Ｇｆ２3と、開口Ｓ１，Ｓ２と、からなるアフォーカル系でそれぞれ構成され、第１前群Ｇｆ１を通過した第１光束Ｌ１及び第２前群Ｇｆ２を通過した第２光束Ｌ２は、後群Ｇｂを射出後、それぞれ像面Ｉで交差すると同時に結像することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側へ順に、
第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に並列する第２群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
単一の後中心軸を有する後群と、
を備え、
前記前群の前記第１前群及び前記第２前群は、少なくとも、
負の前１群と、
接合レンズの前２群と、
接合レンズの前３群と、
開口と、
からなるアフォーカル系でそれぞれ構成され、
前記第１前群を通過した第１光束及び前記第２前群を通過した第２光束は、前記後群を射出後、それぞれ前記像面で交差すると同時に結像する
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記第１光束と前記第２光束をそれぞれ分離する分離部を備える
請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
請求項２に記載の結像光学系と、
前記像面に配置され、複数の画素を有する撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする立体撮像装置。
【請求項４】
前記分離部は、前記撮像素子の前記後群側に配置され、前記第１光束と前記第２光束をそれぞれ前記画素ごとに分離する画素分離部を有する
請求項３に記載の立体撮像装置。
【請求項５】
前記前群と前記後群の間に、少なくとも前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む視差方向を前記後群の後中心軸周りに回転させる視差方向回転部を備える
請求項４に記載の立体撮像装置。
【請求項６】
以下の条件式（１）を満足する
請求項３乃至５のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
−０．１＜ＬＡＴ／ｆ＜０．１                                  （１）
ただし、
ＬＡＴは、前記前群の１次倍率色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【請求項７】
以下の条件式（２）を満足する
請求項３乃至６のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
−０．０１＜ＡＸ／ｆ＜０．０２                                （２）
ただし、
ＡＸは、前記前群の１次軸上色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【請求項８】
前記後群は、
少なくとも１つの接合レンズからなる後１群と、
少なくとも１つの正レンズからなる後２群と、
を有する
請求項３乃至７のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
【請求項９】
前記後群は、
少なくとも１つの正レンズからなる後１群と、
反射光学系からなる後２群と、
を有する
請求項３乃至８のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
【請求項１０】
前記分離部は、前記第１光束と前記第２光束を所定時間ごとに通過させる時分割部を有する
請求項３乃至９のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
【請求項１１】
前記分離部は、
前記第１光束に第１偏光成分を与える第１偏光部と、
前記第２光束に前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を与える第２偏光部と、
前記第１偏光部を通過して前記第１偏光成分が与えられた前記第１光束のみを通過させる第１偏光成分通過部と、
前記第２偏光部を通過して前記第２偏光成分が与えられた前記第２光束のみを通過させる第２偏光成分通過部と、
を有し、
前記第１偏光成分通過部を通過した前記第１光束と前記第２偏光成分通過部を通過した前記第２光束をそれぞれ前記画素ごとに分離して前記撮像素子に入射させる
請求項３乃至１０のいずれか１つに記載の立体撮像装置。
【請求項１２】
請求項３乃至１１のいずれか１つに記載の立体撮像装置を備えることを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系、立体撮像装置、及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上に結像させて撮像する方法が開示されている（特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２６６５号公報
【特許文献２】特許４２４８７７１号公報
【特許文献３】特許４０９３５０３号公報
【特許文献４】特開２００１−１４７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１乃至３に記載された技術は、物体側が２光軸で、像側が１光軸の光学系で構成されている。また、特許文献４に記載された技術は、物体から像まで２光軸で構成されている。これらの技術は、どちらも近年の高解像化に対応することができていないものである。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な結像光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態である結像光学系は、
物体側から像面側へ順に、
第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に並列する第２群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
単一の後中心軸を有する後群と、
を備え、
前記前群の前記第１前群及び前記第２前群は、少なくとも、
負の前１群と、
接合レンズの前２群と、
接合レンズの前３群と、
開口と、
からなるアフォーカル系でそれぞれ構成され、
前記第１前群を通過した第１光束及び前記第２前群を通過した第２光束は、前記後群を射出後、それぞれ前記像面で交差すると同時に結像する
ことを特徴とする
【０００７】
本発明の一実施形態である結像光学系は、
前記第１光束と前記第２光束をそれぞれ分離する分離部を備える。
【０００８】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
前記結像光学系と、
前記像面に配置され、複数の画素を有する撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施形態である立体撮像装置では、
前記分離部は、前記撮像素子の前記後群側に配置され、前記第１光束と前記第２光束をそれぞれ前記画素ごとに分離する画素分離部を有する。
【００１０】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
前記前群と前記後群の間に、少なくとも前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む視差方向を前記後群の後中心軸周りに回転させる視差方向回転部を備える。
【００１１】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
以下の条件式（１）を満足する。
−０．１＜ＬＡＴ／ｆ＜０．１                                  （１）
ただし、
ＬＡＴは、前記前群の１次倍率色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００１２】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
以下の条件式（２）を満足する。
−０．０１＜ＡＸ／ｆ＜０．０２                                （２）
ただし、
ＡＸは、前記前群の１次軸上色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００１３】
本発明の一実施形態である立体撮像装置では、
前記後群は、
少なくとも１つの接合レンズからなる後１群と、
少なくとも１つの正レンズからなる後２群と、
を有する。
【００１４】
本発明の一実施形態である立体撮像装置では、
前記後群は、
少なくとも１つの正レンズからなる後１群と、
反射光学系からなる後２群と、
を有する。
【００１５】
本発明の一実施形態である立体撮像装置では、
前記分離部は、前記第１光束と前記第２光束を所定時間ごとに通過させる時分割部を有する。
【００１６】
本発明の一実施形態である立体撮像装置では、
前記分離部は、
前記第１光束に第１偏光成分を与える第１偏光部と、
前記第２光束に前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を与える第２偏光部と、
前記第１偏光部を通過して前記第１偏光成分が与えられた前記第１光束のみを通過させる第１偏光成分通過部と、
前記第２偏光部を通過して前記第２偏光成分が与えられた前記第２光束のみを通過させる第２偏光成分通過部と、
を有し、
前記第１偏光成分通過部を通過した前記第１光束と前記第２偏光成分通過部を通過した前記第２光束をそれぞれ前記画素ごとに分離して前記撮像素子に入射させる。
【００１７】
本発明の一実施形態である内視鏡は、
前記立体撮像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態である結像光学系、立体撮像装置、及び内視鏡によれば、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の光学系１の像面Ｉ付近の模式図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の光学系１に用いる画素分離部２の一例の模式図である。
【図４】本発明に係る一実施形態の光学系１に用いる視差方向回転部の一例の模式図である。
【図５】視差方向回転部の一例を用いた本発明に係る一実施形態の光学系１を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の光学系１の焦点距離ｆを説明する図である。
【図７】本発明に係る一実施形態の光学系１の時分割部５を説明する図である。
【図８】本発明に係る一実施形態の光学系１の偏光部６及び偏光成分通過部７を説明する図である。
【図９】実施例１の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。
【図１０】実施例１の光学系１の横収差図である。
【図１１】実施例１の光学系１の横収差図である。
【図１２】実施例２の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。
【図１３】実施例２の光学系１の横収差図である。
【図１４】実施例２の光学系１の横収差図である。
【図１５】実施例３の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。
【図１６】実施例３の光学系１の横収差図である。
【図１７】実施例３の光学系１の横収差図である。
【図１８】実施例４の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。
【図１９】実施例４の光学系１の後群中心軸Ｃｂを含み第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む平面に対して直交する断面図である。
【図２０】実施例４の光学系１の視差方向回転部の一例を物体側から見た図である。
【図２１】実施例４の光学系１の横収差図である。
【図２２】実施例４の光学系１の横収差図である。
【図２３】本実施形態の光学系を自動車の撮像光学系として用いた例を示す図である。
【図２４】本実施形態の光学系を内視鏡先端の撮像光学系として用いた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態の光学系１について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る一実施形態の光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００２２】
本実施形態の光学系１は、物体側から像面側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を中心とする第１前群Ｇｆ１及び第１前群中心軸Ｃｆ１に並列する第２群中心軸Ｃｆ２を中心とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備え、前群Ｇｆの第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２は、少なくとも、負の前１群Ｇｆ１1，Ｇｆ２1と、接合レンズの前２群Ｇｆ１2，Ｇｆ２2と、接合レンズの前３群Ｇｆ１3，Ｇｆ２3と、開口Ｓ１，Ｓ２と、からなるアフォーカル系で構成され、第１前群Ｇｆ１を通過した第１光束Ｌ１及び第２前群Ｇｆ２を通過した第２光束Ｌ２は、後群Ｇｂを射出後、それぞれ像面Ｉで交差すると同時に結像することが好ましい。
【００２３】
立体撮像系は、以下の４つのパターンが存在する。
１．完全に独立した２つの中心軸からなる光学系。
２．物体側から１つの中心軸の前群と２つの中心軸の後群からなる光学系。
３．物体側から２つの中心軸の前群と１つの中心軸の後群からなる光学系。
４．全体は１つの中心軸で瞳分割により視差を得る光学系。
【００２４】
１．の光学系は、２つの中心軸のそれぞれに撮像素子が必要となり、装置として大型になってしまう。２．と４．の光学系は、画角を広く取ろうとすると、強い負のレンズを物体側に配置する必要があり、これにより基線長を長く取れず、適切な立体感のある映像を撮像できない場合がある。３．の光学系は、小型の立体撮像装置に良く採用されるタイプであるが、全長が長くなる場合がある。
【００２５】
近年、小型で高画素数の撮像素子が実用化されるようになったため、像高が小さくても高解像な撮像が可能になった。そこで本実施形態では、物体側から２つの中心軸の前群と１つの中心軸の後群からなる光学系であって、小型の撮像素子を用いることを想定し、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な光学系を提供するものである。
【００２６】
本実施形態のように光学系１の途中で偏心した偏心光学系の場合、光学系１の前群Ｇｆと後群Ｇｂで発生する収差を、それぞれ打ち消すようにして小さくすることは困難である。なぜならば、絞りを挟んで物体側の前群と像側の後群とで主光線の光線高が正と負になるため、特に軸外収差の発生をキャンセルすることが困難となるからである。
【００２７】
したがって、偏心光学系では、前群と後群のそれぞれの群で十分補正しておくことが大変重要になる。特に焦点距離が短くてＦナンバーの小さい明るい光学系で問題となる色収差を前群で十分に補正しておくことが重要となる。
【００２８】
そのために、本実施形態では、前群Ｇｆを、負の前１群Ｇｆ１1，Ｇｆ２1、接合レンズの前２群Ｇｆ１2，Ｇｆ２2、及び接合レンズの前３群Ｇｆ１3，Ｇｆ２3で構成し、軸上の色収差と倍率の色収差を十分に補正しておくことが大変好ましい。さらに、偏心した光学系１において、広画角で高解像な撮像をする場合には、特に色収差を前群で十分に補正するために、２つの群に接合レンズを用いることが好ましい。
【００２９】
図２は、本発明に係る一実施形態の光学系１の像面Ｉ付近の模式図である。
【００３０】
図２に示した本実施形態の光学系１は、物体側から順に、図示しない前群と、後群Ｇｂと、からなる。なお、図２において、左側を前側、右側を後側とする。
【００３１】
光束は、図示しない２つ中心軸を持つ前群から光軸Ｌｃ１，Ｌｃ２が並行になって後群Ｇｂに入射する。そして、並行な２つの光軸Ｌｃ１，Ｌｃ２は後群Ｇｂを通過した後、後群Ｇｂより後側の位置で交差する。これは入射する光束Ｌ１，Ｌ２の焦点位置ｆ０が後群Ｇｂの後側焦点位置だからである。そして、前群を射出する軸上光束Ｌ１０，Ｌ２０のそれぞれが平行光だと、左右の映像は後群Ｇｂの後側の焦点位置ｆ０に重なって結像される。
【００３２】
後群Ｇｂより後側の焦点位置ｆ０で結像させる配置により、結像面Ｉの大きさを小さくすることが可能となり、近年の小型高精細撮像素子との相性がよくなる。さらに、後群Ｇｂから結像面Ｉまでの距離を短くすることが可能となり、光学系１及び光学系１を用いた装置全体の長さを短くすることが可能となる。
【００３３】
したがって、本実施形態の光学系１によれば、角度選択制のある撮像素子を用いて第１光束Ｌ１の像と第２光束Ｌ２の像を画素ごとに分離したり、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２を時分割で分離して撮像することにより、高解像な立体映像を撮像することが可能となる。
【００３４】
図３は、本発明に係る一実施形態の光学系１に用いる画素分離部の一例の模式図である。
【００３５】
本実施形態の立体撮像装置は、光学系１と、像面Ｉに配置され、複数の画素２ａ，２ｂを有する撮像素子２と、撮像素子２の後群Ｇｂ側に配置され、第１光束Ｌ１の像と第２光束Ｌ２の像を画素２ａ，２ｂごとに分離する分離部としてのレンチキュラーレンズ３と、を備えることが好ましい。なお、レンチキュラーレンズ３は、画素分離部を構成する。
【００３６】
図３に示す一例では、画素分離部としてレンチキュラーレンズ３を用いている。レンチキュラーレンズ３は、撮像素子２の図示しない後群Ｇｂ側、すなわち撮像素子２へ第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２が入射する側に設置される。
【００３７】
図示しない後群Ｇｂを射出した第１光束Ｌ１は、レンチキュラーレンズ３によって第１画素２ａに入射する。また、図示しない後群Ｇｂを射出した第２光束Ｌ２は、レンチキュラーレンズ３によって第１画素２ａとは異なる第２画素２ｂに入射する。
【００３８】
撮像素子２の第１画素２ａに入射した第１光束Ｌ１及び第２画素２ｂに入射した第２光束Ｌ２は、図示しない画像処理装置等によって画像処理される。したがって、本実施形態の立体撮像装置は、小型の光学系１及び撮像素子２によって左右に視差のある映像を撮像することができ、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。
【００３９】
図４は、本発明に係る一実施形態の光学系１に用いる視差方向回転部の一例の模式図である。図５は、視差方向回転部の一例を用いた本発明に係る一実施形態の光学系１を示す。
【００４０】
本実施形態の一例の立体撮像装置は、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に、少なくとも第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む視差方向Ｘを後群Ｇｂの後中心軸Ｃｂ周りに回転させＹ方向とする視差方向回転部として視差方向回転光学素子であるプリズム４を備えることが好ましい。
【００４１】
図４に示すように、本実施形態では、視差方向回転部としてプリズム４を用いている。図５に示すように、プリズム４は、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に設置される。本実施形態のプリズム４は、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２に対応した２つ角柱状の第１プリズム４ａ及び第２プリズム４ｂからなる。なお、プリズム４は、１つの部材で形成してもよく、２つ以上の部材から形成してもよい。
【００４２】
図示しない第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を射出した視差方向Ｘの第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、第１プリズム４ａ及び第２プリズム４ｂによってそれぞれ偏心されＹ方向となりプリズム４を射出する。
【００４３】
例えば、左右の観察光軸に相当する第１前中心軸Ｃｆ１と第２前中心軸Ｃｆ２は、通常左右眼球に相当する左右方向に取る。また、図３に示した角度選択制のある撮像素子２も左右方向の異なる角度から入射する光束を選択的に撮像することにより、１つの撮像素子２で左右の視差のある映像２枚を撮像する事が可能となる。
【００４４】
しかしながら、表示信号のフォーマットは走査線ごとにインターレース走査する習慣に従い、上下方向に並ぶ走査線ごとに左右映像を振り分けることが多い。そのため、少なくとも２つの中心軸を有する並列配置された前群Ｇｆの左右視差方向Ｘを、前群Ｇｆと後群Ｇｂの間に配置されたプリズム４で上下のＹ方向に回転させる。すると、後群Ｇｂから射出される光束は上下のＹ方向から同一位置の像面Ｉに結像することになる。
【００４５】
像面Ｉ上では、上下のＹ方向に、図３に示したように、角度選択制のある撮像素子２を配置することにより走査線ごとに左右の映像を振り分けることが可能となり、画像処理の親和性を向上させることが可能となる。なお、角度選択制のある撮像素子２を構成するための画素分離部としては、パララックスバリヤやレンチキュラーレンズを用いることが可能である。
【００４６】
さらに好ましくは、撮像素子２に入射する光線角度が大きくなる場合に発生するシェーディングは電子的に補正することも可能である。
【００４７】
図６は、本発明に係る一実施形態の光学系１の焦点距離ｆを説明する図である。
【００４８】
本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
−０．１＜ＬＡＴ／ｆ＜０．１                                  （１）
ただし、
ＬＡＴは、前記前群の１次倍率色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００４９】
本実施形態では、図６に示すように、光学系１の全系の焦点距離をｆとする。光学系１が偏心光学系の場合には、偏心を取り除いて、無限遠から並行光束を光学系１に入射させ、光学系１に入射した軸上マージナル光線Ｌ１’が、光学系１を通過後に射出され、仮想的に屈曲する位置Ａから像面Ｉまでの距離をこの光学系１の焦点距離ｆとする。
【００５０】
条件式（１）の下限を下回ると、前群Ｇｆで発生する倍率色収差が負に大きくなりすぎ、本実施形態のように偏心系の場合には後群Ｇｂで発生する倍率色収差を正にして打ち消すことができないので、画像周辺での解像力が落ちてしまう。
【００５１】
条件式（１）の上限を上回ると、前群Ｇｆで発生する倍率色収差が正に大きくなりすぎ、下限の場合と同様の理由で、画像周辺での解像力が落ちてしまう。
【００５２】
なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（１’）を満足することがさらに好ましい。
−０．０５＜ＬＡＴ／ｆ＜０．０３                            （１’）
【００５３】
条件式（１’）を満足することで、画像周辺での解像力がさらに良くなる。
【００５４】
本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
−０．０５＜ＡＸ／ｆ＜０．０２                              （２）
ただし、
ＡＸは、前記前群の１次軸上色収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００５５】
条件式（１）の下限を下回ると、前群Ｇｆで発生する軸上色収差が負に大きくなりすぎ、本実施形態のように偏心系の場合には、後群Ｇｂで発生する軸上色収差を正にして打ち消すことができないので、画像周辺での解像力が落ちてしまう。
【００５６】
条件式（１）の上限を上回ると、前群Ｇｆで発生する倍率色収差が正に大きくなりすぎ、下限の場合と同様の理由で、画像周辺での解像力が落ちてしまう。
【００５７】
なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（１’）を満足することがさらに好ましい。
−０．０１＜ＡＸ／ｆ＜０．００５                            （２’）
【００５８】
条件式（２’）を満足することで、画像周辺での解像力がさらに良くなる。
【００５９】
また、本実施形態の立体撮像装置では、後群Ｇｂは、少なくとも１つの接合レンズＳＵｂ１11からなる後１群Ｇｂ１と、少なくとも１つの正レンズＬｂ3からなる後２群Ｇｂ２と、を有することが好ましい。
【００６０】
本実施形態の光学系１では、前群Ｇｆと同様に、後群Ｇｂも各種収差が補正されている必要があり、収差補正を行う接合レンズＳＵｂ１11と、高い像面解像力を得るためにＦナンバーの小さい明るい後群Ｇｂとして構成するための正レンズＬｂ3を有することが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態の立体撮像装置では、後群Ｇｂは、少なくとも１つの正レンズＬｂ1からなる後１群Ｇｂ１と、反射光学系からなる後２群Ｇｂ2と、を有することが好ましい。
【００６２】
本実施形態の光学系１では、前群Ｇｆと同様に、後群Ｇｂも各種収差が補正されている必要があり、原理的に色収差の発生しない反射光学系Ｌｂ2と、反射光学系Ｌｂ2で正に大きく発生する像面湾曲を打ち消すように、負に発生させる少なくとも１つの正レンズＬｂ1を有することが好ましい。また、Ｆナンバーの小さい明るい光学系１では、像側の開口数ＮＡが大きくなるため、画面周辺で高精細な撮像を行うためには反射光学系Ｌｂ2との組み合わせを有することが好ましい。
【００６３】
図７は、本発明に係る一実施形態の光学系１の時分割部５を説明する図である。
【００６４】
本実施形態の立体撮像装置では、図１に示した第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２が通過する光路を時間ごとに通過させる分離部としての時分割部５を有することが好ましい。
【００６５】
時分割部５は、光路を開閉させるシャッター等により構成される。第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２は、時分割部５によって、所定の時間に応じて交互に切り替えられて通過される。
【００６６】
一例として、図７（ａ）に示すように、遮光機能を有する円形の基体５ａに円形の孔５ｂを形成した時分割部５を、中心軸５ｃを中心に回転させればよい。そして、時分割部５の回転に伴い、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２が交互に孔５ｂを通過するように設置すればよい。
【００６７】
また、他の例として、図７（ｂ）に示すように、扇形の基体５ａを有する時分割部５を、中心軸５ｃを中心に所定角度だけ回転させればよい。そして、時分割部５の回転に伴い、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２が交互に通過するように設置すればよい。
【００６８】
なお、時分割部５が回転体の場合、時分割部５の回転軸は、光学系１の中心軸Ｃと同じでよい。しかしながら、これに限らず、例えば、時分割部５は、光学系１の中心軸Ｃに対して平行な軸に対して回転してもよいし、光学系１の中心軸Ｃに対して直交する軸に対して扉のように回転してもよい。また、回転体に限らず、平行移動により開閉されてもよい。
【００６９】
時分割部５を有することにより、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２は、同時に撮像素子２に入射せず、交互に入射することになるため、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２のそれぞれに対して撮像素子２の全画素を使用することが可能となる。したがって、より高解像な立体映像を撮像することが可能となる。
【００７０】
図８は、本発明に係る一実施形態の光学系１の偏光部６及び偏光成分通過部７を説明する図である。
【００７１】
本実施形態の立体撮像装置では、分離部として、第１光束Ｌ１に第１偏光成分を与える第１偏光部６ａと、記第２光束Ｌ２に第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を与える第２偏光部６ｂと、第１偏光成分が与えられた第１光束Ｌ１のみを通過させる第１偏光成分通過部７ａと、第２偏光成分が与えられた第２光束Ｌ２のみを通過させる第２偏光成分通過部７ｂと、を有し、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２をそれぞれ画素ごとに分離して撮像素子２に入射させる。なお、第１偏光部６ａと第２偏光部６ｂは、偏光部６を構成し、第１偏光成分通過部７ａと第２偏光成分通過部７ｂは、偏光成分通過部７を構成する。
【００７２】
例えば、図８に示すように、第１光束Ｌ１の通る第１光路に第１偏光部６ａを構成する水平偏光板を配置し、第２光束Ｌ２の通る第２光路に第２偏光部６ｂを構成する垂直偏光板を配置し、水平偏光板と垂直偏光板以外の部分を遮光部６ｃとする。そして、撮像素子２の後群Ｇｆ側に配置された偏光成分通過部７に水平偏光板７ａと垂直偏光板７ｂを一走査線ごとに交互に配置し、水平偏光された第１光束Ｌ１と垂直偏光された第２光束Ｌ２をそれぞれ分離して画素ごとに撮像素子２に入射させる。
【００７３】
また、本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−０．０１＜ＳＡ／ｆ＜０．０１                              （３）
ただし、
ＳＡは、前記前群の３次球面収差係数の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００７４】
条件式（３）は、収差係数の球面収差を規定するもので、前群Ｇｆの正のパワーを有する前３群Ｇｆ３の空気界面で発生する負の球面収差を、前３群Ｇｆ３の接合面で発生する正の球面収差で打ち消すことにより、前群Ｇｆの全系の球面収差係数を小さくし、像のコントラストの低下を抑えることが可能となる。
【００７５】
条件式（３）の下限を下回ると、前群Ｇｆで発生する球面収差が負に大きくなりすぎ、本実施形態のように偏心系の場合には後群Ｇｂで発生する球面収差を正にして打ち消すことができないので、像のコントラストが低下する。
【００７６】
条件式（１）の上限を上回ると、前群Ｇｆで発生する球面収差が正に大きくなりすぎ、下限の場合と同様の理由で像のコントラストが低下する。
【００７７】
なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（３’）を満足することがさらに好ましい。
−０．００１＜ＳＡ／ｆ＜０．００１                          （３’）
【００７８】
条件式（３’）を満足することで、像のコントラストがさらに良くなる。
【００７９】
また、本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−１＜ＰＴＺ／ｆ＜１                            （４）
ただし、
ＰＴＺは、前記前群の３次のペッツバール和の合計、
ｆは、光学系全系の焦点距離、
である。
【００８０】
条件式（４）は、ペッツバール和を規定するもので、前群Ｇｆの前３群Ｇｆ３の空気界面で発生する負のペッツバール和を、前３群ｇｆ３の接合面で発生する正のペッツバール和で打ち消すことにより、前群Ｇｆの全系のペッツバール和を小さくし、像面湾曲を抑えることが可能となる。
【００８１】
条件式（４）の下限を下回ると、前群Ｇｆで発生するペッツバール和が負に大きくなりすぎ、本実施形態のように偏心系の場合には後群Ｇｂで発生するペッツバール和を正にして打ち消すことができないので、像面湾曲大きく発生して像面周辺の解像力が著しく低下する。
【００８２】
条件式（４）の上限を上回ると、前群Ｇｆで発生するペッツバール和が正に大きくなりすぎ、下限の場合と同様の理由で、像面湾曲大きく発生して像面周辺の解像力が著しく低下する。
【００８３】
なお、本実施形態の光学系１は、以下の条件式（４’）を満足することがさらに好ましい。
−０．５＜ＰＴＺ／ｆ＜０．５                                    （４’）
【００８４】
条件式（４’）を満足することで、像面湾曲を低減し、像面周辺の解像力を向上させる。
【００８５】
また、本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（５）及び（６）を満足することが好ましい。
１．８＜ｎ＋                                                （５）
１．８＜ｎ−                                                （６）
ただし、
ｎ＋は、前群Ｇｆの接合レンズである前２群Ｇｆ２の正のレンズの屈折率、
ｎ−は、前群Ｇｆの接合レンズである前２群Ｇｆ２の負のレンズの屈折率、
である。
【００８６】
条件式（５）及び（６）は、光学系１を小型するための条件であって、条件式（５）及び（６）を満足することにより、全長の短い広画角立体撮像光学系を構成することが可能となる。
【００８７】
条件式（５）及び（６）の下限を下回ると、収差を良好に補正することが困難となり、光学系の全長を長くしなければならなくなる。
。
【００８８】
また、本実施形態の立体撮像装置は、以下の条件式（７）及び（８）を満足することが好ましい。
Ａ＋＜２０                                                  （７）
３５＜Ａ−                                                  （８）
ただし、
Ａ＋は、前群Ｇｆの接合レンズである前２群Ｇｆ２の正のレンズのアッベ数、
Ａ−は、前群Ｇｆの接合レンズである前２群Ｇｆ２の負のレンズのアッベ数、
である。
【００８９】
条件式（７）及び（８）は、前１群Ｇｆ１で発生する倍率色収差を前群Ｇｆ内で良好に補正するための条件であって、条件式（７）及び（８）を満足することにより、前１群Ｇｆ１で発生する倍率色収差を前２群Ｇｆ２で良好に補正することが可能となる。
【００９０】
条件式（７）の下限を下回るか、条件式（８）の上限を上回ると、倍率色収差を良好に補正することが困難となり、像周辺の解像力が低下する。
【００９１】
また、図１に示すように、第１前１群Ｇｆ１1の平凹負レンズＬｆ１11は、第２前群Ｇｆ２側を一部切り欠いた第１切り欠き部８１1が形成され、第２前１群Ｇｆ２1の平凹負レンズＬｆ２11は、第１前群Ｇｆ１側を一部切り欠いた第２切り欠き部８１2が形成されてもよい。
【００９２】
第１切り欠き部８１1と第２切り欠き部８１2は、当接されることが好ましい。第１切り欠き部８１1と第２切り欠き部８１2が当接されることによって、第１前群Ｇｆ１の第１光軸と第２前群Ｇｆ２の第２光軸との距離を縮めることができ、光学系１を小型化することが可能となる。
【００９３】
なお、切り欠き部は、他の第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の対応するレンズに形成し、それぞれ当接させてもよい。
【００９４】
また、第１切り欠き部８１1と第２切り欠き部８１2との間に図示しない遮光部材を設置してもよい。遮光部材を設置することにより、基線長を短くしても、第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２の間でそれぞれのフレアー光が入射してしまうおそれを低減させることが可能となる。
【００９５】
さらに、後群Ｇｂの少なくとも１つのレンズは、後中心軸Ｃｂ方向に移動可能にしてもよい。このように、後群Ｇｂの少なくとも１つのレンズを後中心軸Ｃｂ方向に移動可能とすることで、高画素の撮像素子に対してフォーカシング機能で対応することが可能となる。
【００９６】
以下に、本実施形態にかかる光学系１の実施例１〜４を説明する。なお、実施例１〜４の数値データは、後述する。
【００９７】
図９は、実施例１の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１０及び図１１は、実施例１の光学系１の横収差図である。
【００９８】
横収差図において、中央に示された角度は、（垂直方向の画角）を示し、その画角におけるＹ方向（メリジオナル方向）とＸ方向（サジタル方向）の横収差を示す。なお、マイナスの画角は、Ｘ軸正方向を向いて右回りの角度を意味する。以下、実施例１〜４の横収差図に関して同様である。
【００９９】
実施例１の光学系１は、図９に示すように、物体側から像側へ順に、第１中心軸Ｃｆ１を光軸とする第１前群Ｇｆ１、及び、第１中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２中心軸Ｃｆ２を光軸とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【０１００】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【０１０１】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する第１前１群Ｇｆ１1と、両凸正レンズＬｆ１21と両凹負レンズＬｆ１22の接合レンズＳＵｆ１21を有する第１前２群Ｇｆ１2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１31と両凸正レンズＬｆ１32の接合レンズＳＵｆ１31を有する第１前３群Ｇｆ１3と、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。
【０１０２】
第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する第２前１群Ｇｆ２1と、両凸正レンズＬｆ２21と両凹負レンズＬｆ２22の接合レンズＳＵｆ２21を有する第２前２群Ｇｆ２2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２31と両凸正レンズＬｆ２32の接合レンズＳＵｆ２31を有する第２前３群Ｇｆ２3と、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。
【０１０３】
後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ1と両凹負レンズＬｂ2の接合レンズＳＵｂ１1を有する後１群Ｇｂ１と、両凸正レンズＬｂ3を有する後２群Ｇｂ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ4を有する後３群Ｇｂ３と、を備える。
【０１０４】
また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。
【０１０５】
図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１1の平凹負レンズＬｆ１11、第１前２群Ｇｆ１2の接合レンズＳＵｆ１21、第１前３群Ｇｆ１3の接合レンズＳＵｆ１31、及び、第１絞りＳ１、を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１０６】
図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２1の平凹負レンズＬｆ２11、第２前２群Ｇｆ２2の接合レンズＳＵｆ２21、第２前３群Ｇｆ２3の接合レンズＳＵｆ２31、及び、第２絞りＳ２、を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１０７】
後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の接合レンズＳＵｂ１1、後２群Ｇｂ２の両凸正レンズＬｂ3、後３群Ｇｂ３の正メニスカスレンズＬｂ4、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。
【０１０８】
図１２は、実施例２の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１３及び図１４は、実施例２の光学系１の横収差図である。
【０１０９】
実施例２の光学系１は、図１２に示すように、物体側から像側へ順に、第１中心軸Ｃｆ１を光軸とする第１前群Ｇｆ１、及び、第１中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２中心軸Ｃｆ２を光軸とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【０１１０】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【０１１１】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する第１前１群Ｇｆ１1と、両凸正レンズＬｆ１21と両凹負レンズＬｆ１22の接合レンズＳＵｆ１21を有する第１前２群Ｇｆ１2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ１31と両凸正レンズＬｆ１32の接合レンズＳＵｆ１31を有する第１前３群Ｇｆ１3と、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。
【０１１２】
第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する第２前１群Ｇｆ２1と、両凸正レンズＬｆ２21と両凹負レンズＬｆ２22の接合レンズＳＵｆ２21を有する第２前２群Ｇｆ２2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｆ２31と両凸正レンズＬｆ２32の接合レンズＳＵｆ２31を有する第２前３群Ｇｆ２3と、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。
【０１１３】
後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ1と両凹負レンズＬｂ2の接合レンズＳＵｂ１1を有する後１群Ｇｂ１と、両凸正レンズＬｂ3を有する後２群Ｇｂ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ4を有する後３群Ｇｂ３と、を備える。
【０１１４】
また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。
【０１１５】
図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１1の平凹負レンズＬｆ１11、第１前２群Ｇｆ１2の接合レンズＳＵｆ１21、第１前３群Ｇｆ１3の接合レンズＳＵｆ１31、及び、第１絞りＳ１、を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１１６】
図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２1の平凹負レンズＬｆ２11、第２前２群Ｇｆ２2の接合レンズＳＵｆ２21、第２前３群Ｇｆ２3の接合レンズＳＵｆ２31、及び、第２絞りＳ２、を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１１７】
後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の接合レンズＳＵｂ１1、後２群Ｇｂ２の両凸正レンズＬｂ3、後３群Ｇｂ３の正メニスカスレンズＬｂ4、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。
【０１１８】
図１５は、実施例３の光学系１の中心軸Ｃに沿った断面図である。図１６及び１７は、実施例３の光学系１の横収差図である。
【０１１９】
実施例３の光学系１は、図１５に示すように、物体側から像側へ順に、第１中心軸Ｃｆ１を光軸とする第１前群Ｇｆ１、及び、第１中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２中心軸Ｃｆ２を光軸とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【０１２０】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【０１２１】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する第１前１群Ｇｆ１1と、両凹負レンズＬｆ１21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｆ１22の接合レンズＳＵｆ１21を有する第１前２群Ｇｆ１2と、両凹負レンズＬｆ１31と両凸正レンズＬｆ１32の接合レンズＳＵｆ１31を有する第１前３群Ｇｆ１3と、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。
【０１２２】
第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する第２前１群Ｇｆ２1と、両凹負レンズＬｆ２21と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｆ２22の接合レンズＳＵｆ２21を有する第２前２群Ｇｆ２2と、両凹負レンズＬｆ２31と両凸正レンズＬｆ２32の接合レンズＳＵｆ２31を有する第２前３群Ｇｆ２3と、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。
【０１２３】
後群Ｇｂは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ1を有する後１群Ｇｂ１と、反射光学素子としての透明媒体Ｌｂ2を有する後２群Ｇｂ２と、を備える。
【０１２４】
後２群Ｇｂ２の透明媒体Ｌｂ2は、前群Ｇｆの像面側に配置される第１透過面ＬＣ１と、第１透過面ＬＣ１の像面側に配置される第１反射面ＬＲ１と、第１反射面ＬＲ１の物体側に配置される第２反射面ＬＲ２と、第２反射面ＬＲ２の像面側に配置される第２透過面ＬＣ２と、を有する。
【０１２５】
また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。
【０１２６】
図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１1の平凹負レンズＬｆ１11、第１前２群Ｇｆ１2の接合レンズＳＵｆ１21、第１前３群Ｇｆ１3の接合レンズＳＵｆ１31、及び、第１絞りＳ１を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１２７】
図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２1の平凹負レンズＬｆ２11、第２前２群Ｇｆ２2の接合レンズＳＵｆ２21、第２前３群Ｇｆ２3の接合レンズＳＵｆ２31Ｓ２、及び、第２絞りを通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１２８】
後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の正メニスカスレンズＬｂ1、後２群Ｇｂ２の透明媒体Ｌｂ2、及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。
【０１２９】
透明媒体Ｌｂ2において、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、第１透過面ＬＣ１を物体側から像側へ透過して透明媒体Ｌｂ2に入射し、第１反射面ＬＲ１で物体側に反射され、第２反射面ＬＲ２で像側に反射され、第２透過面ＬＣ２を物体側から像側へ透過して透明媒体Ｌｂ2を射出する。
【０１３０】
図１８は、実施例４の光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む断面図である。図１９は、実施例４の光学系１の後群中心軸Ｃｂを含み第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む平面に対して直交する断面図である。図２０は、実施例４の光学系１の視差方向回転部の一例を物体側から見た図である。
図２１及び図２２は、実施例４の光学系１の横収差図である。
【０１３１】
実施例４の光学系１は、図１８に示すように、物体側から像側へ順に、第１中心軸Ｃｆ１を光軸とする第１前群Ｇｆ１、及び、第１中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２中心軸Ｃｆ２を光軸とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の光軸を有する後群Ｇｂと、を備える。
【０１３２】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【０１３３】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する第１前１群Ｇｆ１1と、両凹負レンズＬｆ１21と両凸正レンズＬｆ１22の接合レンズＳＵｆ１21を有する第１前２群Ｇｆ１2と、両凹負レンズＬｆ１31と両凸正レンズＬｆ１32の接合レンズＳＵｆ１31を有する第１前３群Ｇｆ１3と、第１プリズム４ａと、第１絞りＳ１と、を備えることが好ましい。
【０１３４】
第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する第２前１群Ｇｆ２1と、両凹負レンズＬｆ２21と両凸正レンズＬｆ２22の接合レンズＳＵｆ２21を有する第２前２群Ｇｆ２2と、両凹負レンズＬｆ２31と両凸正レンズＬｆ２32の接合レンズＳＵｆ２31を有する第２前３群Ｇｆ２3と、第２プリズム４ｂと、第２絞りＳ２と、を備えることが好ましい。
【０１３５】
後群Ｇｂは、両凸正レンズＬｂ1と、両凹負レンズＬｂ2と両凸正レンズＬｂ3の接合レンズＳＵｂ１1を有する後１群Ｇｂ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ3を有する後２群Ｇｂ２と、を備える。
【０１３６】
また、像面Ｉの手前には、フィルタを配置する。
【０１３７】
図２０に示すように、第１プリズム４ａは、物体側から見て、第１前中心軸Ｃｆ１を中心に時計回りに６０°回転して配置され、第２プリズム４ｂは、物体側から見て、第２前中心軸Ｃｆ２を中心に時計回りに６０°回転して配置されている。
【０１３８】
図示しない第１物体面から第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、第１前１群Ｇｆ１1の平凹負レンズＬｆ１11、第１前２群Ｇｆ１2の接合レンズＳＵｆ１21、第１前３群Ｇｆ１3の接合レンズＳＵｆ１31、第１プリズム４ａ、及び、第１絞りＳ１、を通過して、第１前群Ｇｆ１を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１３９】
図示しない第２物体面から第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、第２前１群Ｇｆ２1の平凹負レンズＬｆ２11、第２前２群Ｇｆ２2の接合レンズＳＵｆ２21、第２前３群Ｇｆ２3の接合レンズＳＵｆ２31、第２プリズム４ｂ、及び、第２絞りＳ２、を通過して、第２前群Ｇｆ２を射出し、その後、後群Ｇｂに入射する。
【０１４０】
第１プリズム４ａでは、図４に示すように、第１光束Ｌ１は、第１透過面４ａ1から入射し、第１反射面４ａ2で反射し、第２反射面４ａ3で反射し、第２透過面４ａ4から射出する。
【０１４１】
第２プリズム４ｂでは、同様に、第２光束Ｌ２は、第１透過面４ｂ1から入射し、第１反射面４ｂ2で反射し、第２反射面４ｂ3で反射し、第２透過面４ｂ4から射出する。
【０１４２】
すなわち、実施例４では、図２０に示すように、第１プリズム４ａに入射する前の前群Ｇｆの第１前群中心軸Ｃｆ１を通る主光線は、射出時に第１絞り中心ＣＳ１を通る。同様に、第２プリズム４ｂに入射する前の前群Ｇｆの第２前群中心軸Ｃｆ２を通る主光線は、射出時に第２絞り中心ＣＳ２を通る。
【０１４３】
後群Ｇｂに入射した第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２は、それぞれ後１群Ｇｂ１の両凸正レンズＬｂ1と接合レンズＳＵｂ１1、後２群Ｇｂ２の正メニスカスレンズＬｂ4及び、フィルタＦを通過して像面に入射する。
【０１４４】
以下に、上記実施例１〜実施例４の構成パラメータを示す。
【０１４５】
各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【０１４６】
偏心面については、その面が定義される座標系の原点Ｏからの偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、原点Ｏに定義される座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【０１４７】
屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。
【０１４８】
非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、ｚを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると下記の式にて表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10…
【０１４９】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。なお、記号“ｅ”は、それに続く数値が１０を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「１．０ｅ−５」は「１．０×１０-5」であることを意味している。
【０１５０】
実施例１
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    16.000
1        ∞                     0.600            1.8830    40.7
2        1.059                  0.334
3        4.643                  1.000            1.9229    18.9
4       -1.040                  0.400            1.8830    40.7
5        1.290                  0.334
6        1.258                  0.400            1.9229    18.9
7        0.861                  1.000            1.4875    70.2
8       -1.251                  0.050
9       絞り面                  0.050 
10        ∞                     0.000  偏心(1) 
11        6.435                  1.600            1.7205    34.7
12       -2.545                  0.700            1.8467    23.8
13       28.871                  1.342
14       43.542                  1.400            1.6779    55.3
15       -6.146                  0.100
16        3.578                  1.400            1.8830    40.7
17       12.495                  1.000
18        ∞                     1.000            1.5163    64.1
19        ∞                     0.100
像  面      ∞
偏心[1] 
Ｘ    1.00  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
仕様
画角                    120°
焦点距離                1.138
絞り径                  φ0.900mm
像の大きさ              φ2.000
有効Fno                 3.803
【０１５１】
実施例２
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    16.000
1        ∞                     0.600            1.8830    40.7
2        1.008                  0.303
3        3.819                  0.800            1.9229    18.9
4       -1.167                  0.400            1.8830    40.7
5        1.465                  0.332
6        1.241                  0.400            1.9155    20.9
7        0.845                  0.800            1.4875    70.4
8       -1.259                  0.050
9       絞り面                  0.050 
10        ∞                     0.000  偏心(1) 
11        5.419                  1.400            1.7205    34.7
12       -2.888                  0.700            1.8467    23.8
13       20.617                  1.566
14       20.224                  1.200            1.6779    55.3
15       -6.979                  0.100
16        3.500                  1.200            1.8830    40.7
17        7.515                  1.000
18        ∞                     1.000            1.5163    64.1
19        ∞                     0.100
像  面      ∞
偏心[1] 
Ｘ    1.00  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
仕様
画角               90°
焦点距離            1.403
絞り径            φ1.000mm
像の大きさ        φ2.000
有効Fno            3.647
【０１５２】
実施例３
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    16.000
1        ∞                     0.600            1.8830    40.7
2        1.132                  0.387
3       -8.550                  0.600            1.8830    40.7
4        1.153                  1.200            1.9229    18.9
5       13.784                  2.300
6      -17.734                  0.500            1.8467    23.8
7        3.237                  1.000            1.7620    40.1
8       -3.113                  0.100
9       絞り面                 -0.200 
10        ∞                     0.000  偏心(1) 
11        6.818                  2.000            1.6935    50.8
12       90.629                  1.000
13       -8.194                  2.113            1.8830    40.7
14    非球面[1]                 -1.913            1.8830    40.7
15    非球面[2]                  2.013            1.8830    40.7
16       -4.631                  0.200
17        ∞                     1.000            1.5163    64.1
18        ∞                     0.100
像  面      ∞
非球面[1]
曲率半径     -6.448
k  -1.6091e-001
a  -2.9685e-006 
非球面[2]
曲率半径     -3.472
k   1.6234e+000
a   8.4820e-004 
偏心[1] 
Ｘ    3.000  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
仕様
画角               120°
焦点距離             1.090
絞り径             φ1.500
像の大きさ（直視） φ2.000
有効Fno             4.317
【０１５３】
実施例４
面番号    曲率半径                 面間隔  偏心     屈折率  アッベ数
物体面      ∞                     16.000 
1        ∞                      0.600           1.8830    40.7
2        2.098                   1.189 
3       -8.437                   0.600           1.8830    40.7
4        7.098                   1.400           1.9229    18.9
5       -7.838                   2.738 
6       -6.992                   0.600           1.9229    18.9
7        3.368                   1.000           1.8467    23.8
8       -3.846                   0.100 
9        プリズム偏心            0.000 偏心(1)
10        ∞                      1.000           1.8830    40.7
11        反射面                  2.000           1.8830    40.7
12        反射面                  1.000           1.8830    40.7
13        ∞                      0.000 
14        絞り面                  0.000 
15        ∞                      2.000(9面からの面間隔) 
16        ∞                      0.000 偏心(2) 
17        5.757                   1.000           1.9229    18.9
18      -41.868                   0.400 
19       -5.374                   0.600         1.9229    18.9
20        4.912                   1.600           1.6935    50.8
21       -4.491                   1.873 
22        3.666                   1.200           1.8830    40.7
23       12.993                   1.000 
24        ∞                      1.000           1.5163    64.1
25        ∞                      0.100 
像  面      ∞
偏心[1] 
前群軸Ｃｆ１，Ｃｆ２周りにそれぞれ６０°回転して菱形プリズムを配置
偏心[2] 
Ｘ    1.73  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
仕様
画角               120°
焦点距離             1.144
絞り径             φ1.100
像の大きさ         φ2.000
有効Fno             3.746
【０１５４】
上記実施例１〜４について、条件式（１）及び（２）の値を下記に示しておく。
【０１５５】
条件式                   実施例１      実施例２      実施例３      実施例４
（１）ＬＡＴ／ｆ         -0.0402       -0.0211       -0.0231       -0.0110
（２）ＡＸ／ｆ           -0.0009       -0.0029       -0.0024       -0.0054
（３）ＳＡ／ｆ           -0.0006       -0.0003       -0.0003        0.0006
（４）ＰＴＺ／ｆ          0.1986        0.1300        0.3574        0.1508
（５）ｎ＋                1.9229        1.9229        1.9229        1.9229
（６）ｎ−                1.8830        1.8830        1.8830        1.8830
（７）Ａ＋               18.9          18.9          18.9          18.9
（８）Ａ−               40.7          40.7          40.7          40.7
【０１５６】
以下に、本実施形態の光学系１の適用例を説明する。
【０１５７】
図２３は、本実施形態の光学系を自動車の撮像光学系として用いた例を示す図である。
【０１５８】
図２３（ａ）は、自動車１３０の前方に撮像光学系として本実施形態にかかる光学系１を取り付けて、車内の表示装置に各光学系１を経て撮影された画像を、画像処理を施して歪みを補正して同時に表示するようにした例を示す図であり、図２３（ｂ）は、自動車１３０の各コーナやヘッド部のポールの頂部に立体撮像装置として本実施形態にかかる光学系１を複数取り付けて、車内の表示装置に各光学系１を経て撮影された画像を、画像処理を施して歪みを補正して同時に立体的に表示するようにした例を示す図である。
【０１５９】
図２４は、本実施形態の光学系を内視鏡先端の撮像光学系として用いた例を示す図である。
【０１６０】
図２４は、内視鏡先端の撮像光学系として本実施形態にかかる光学系１を用いた例を示すための図である。図２４（ａ）は、硬性内視鏡１１０の先端に本実施形態にかかる光学系１を取り付けて３６０°全方位の画像を立体的に撮像観察する例である。図２４（ｂ）にその先端の概略の構成を示す。また、図２４（ｃ）は、軟性電子内視鏡１１３の先端に本実施形態にかかる光学系１を同様に取り付けて、撮影された画像を、表示装置１１４に画像処理を施して歪みを補正して立体的に表示するようにした例である。
【０１６１】
図２４に示すように、内視鏡に光学系１又は立体撮像装置を用いることにより、全方位の画像を立体的に撮像観察することができ、従来と異なる角度から様々な部位を立体的に撮像観察することができる。
【０１６２】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【０１６３】
１…光学系
Ｇｆ…前群
Ｇｂ…後群
Ｓ１…第１絞り
Ｓ２…第２絞り
Ｉ…像面
【図１】
2014174390.tif 000003
【図２】
2014174390.tif 000004
【図３】
2014174390.tif 000005
【図４】
2014174390.tif 000006
【図５】
2014174390.tif 000007
【図６】
2014174390.tif 000008
【図７】
2014174390.tif 000009
【図８】
2014174390.tif 000010
【図９】
2014174390.tif 000011
【図１０】
2014174390.tif 000012
【図１１】
2014174390.tif 000013
【図１２】
2014174390.tif 000014
【図１３】
2014174390.tif 000015
【図１４】
2014174390.tif 000016
【図１５】
2014174390.tif 000017
【図１６】
2014174390.tif 000018
【図１７】
2014174390.tif 000019
【図１８】
2014174390.tif 000020
【図１９】
2014174390.tif 000021
【図２０】
2014174390.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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