(57)【要約】【課題】比較的単純な構成を有するフォーカス駆動機構によって異なる画角の合焦画像を同時に取得することが可能で、焦点距離の異なる複数の光学系を有する複眼撮像装置を提供すること【解決手段】部分フォーカシングを行い、異なる焦点距離を有する複数の結像光学系１１０ａ、ｂ、１２０ａ、ｂ、１３０ａ、ｂ、１４０ａ、ｂにそれぞれ対応する撮像領域を有する撮像素子２１０ａ〜ｆが設けられ、複数のフォーカスレンズユニットを同じ移動量だけ移動させるフォーカス駆動手段と、前記複数の結像光学系と前記複数の撮像素子を制御して一度に複数の画像を撮像させる制御手段と、を更に有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる焦点距離を有し、物体の光学像を形成する複数の結像光学系と、前記複数の結像光学系にそれぞれ対応する撮像領域を有し、対応する結像光学系が形成した前記光学像を光電変換する撮像素子を有し、前記複数の結像光学系と前記複数の撮像素子を制御して一度に複数の画像を撮像する撮像装置であって、
各結像光学系は、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズユニットと固定される固定レンズユニットを有し、
複数のフォーカスレンズユニットを同じ移動量だけ移動させるフォーカス駆動手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
同一の焦点距離を有する複数の結像光学系を有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３】
前記複数のフォーカスレンズユニットを一体で保持する保持手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画像は同一被写体に合焦した複数の異なる画角の画像を含み、
前記複数の異なる画角の画像を用いて解像度を補正する超解像処理手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の撮像装置
【請求項５】
前記複数の画像から被写体までの距離情報を算出する距離情報算出手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画像から、該複数の画像とは画像特性の異なる合成画像を生成する画像合成手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記画像特性は、画像のダイナミックレンジ、解像度、ボケ量、画角、撮影された被写体の除去率のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数のフォーカスレンズユニットは、それぞれの光軸に垂直な方向に隣接し、
前記複数のフォーカスレンズユニットは、隣接し且つ異なる焦点距離を有する結像光学系のフォーカスレンズユニットが有するフォーカスレンズとは異なる面形状を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数のフォーカスレンズユニットは、それぞれの光軸に垂直な方向に隣接する少なくとも一つのフォーカスレンズが同一の材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記フォーカス駆動手段は、前記各結像光学系のフォーカスレンズユニットを同じ移動量だけ移動させることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数のフォーカスレンズユニットは、それぞれの光軸に垂直な方向に隣接する少なくとも一つのフォーカスレンズが一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮像装置本体に着脱可能に装着されるレンズ装置であって、
異なる焦点距離を有し、物体の光学像を形成する複数の結像光学系を有し、
前記撮像装置本体は、前記複数の結像光学系にそれぞれ対応する撮像領域を有し、対応する結像光学系が形成した前記光学像を光電変換する撮像素子と、前記複数の結像光学系と前記複数の撮像素子を制御して一度に複数の画像を撮像させる撮像制御手段を有し、
各結像光学系は、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズユニットと固定される固定レンズユニットを有し、
前記レンズ装置は、複数の結像光学系のフォーカスレンズユニットを同じ移動量だけ移動させるフォーカス駆動手段を有することを特徴とするレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複眼撮像装置およびレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、画角の異なる短焦点レンズと長焦点レンズが被写体の同じ部分を含むように撮像する複眼撮像装置を提案している。この複眼撮像装置では、短焦点レンズに対応した撮像素子から得られた画像の一部に、長焦点レンズに対応した撮像素子から得られたズームアップした画像を嵌め込む。特許文献２は、焦点距離の異なる複数の単焦点レンズ系を切り替えて使用し、撮影時に受光部が所望の焦点距離を有するレンズ系の光軸上に移動させる撮像装置を提案している。特許文献３は、各個眼を前群と後群で構成し、前群と後群が一体成型された複眼撮像装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０３６９４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３０８７８号公報
【特許文献３】特開２００５−３４１３０１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、３の構成では、異なる焦点距離を有する複数の光学系において一体成型で構成されたレンズ群でフォーカシングを行おうとした場合、異なる画角の合焦画像を同時に取得することができない。レンズ群が一体成型でない場合には、レンズ群を個別に制御することによって異なる画角の合焦画像を同時に取得することはできるであろうが、駆動機構をレンズ群ごとに設けて制御することになるため、複眼撮像装置が大型になったり、構成が複雑になったりする。特許文献２も、複数の光学系に対して一つのセンサしかないため、異なる画角の合焦画像を同時に取得することはそもそもできない。
【０００５】
本発明は、比較的単純な構成を有するフォーカス駆動機構によって異なる画角の合焦画像を同時に取得することが可能で、焦点距離の異なる複数の光学系を有する撮像装置およびレンズ装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、異なる焦点距離を有し、物体の光学像を形成する複数の結像光学系と、前記複数の結像光学系にそれぞれ対応する撮像領域を有し、対応する結像光学系が形成した前記光学像を光電変換する撮像素子を有し、前記複数の結像光学系と前記複数の撮像素子を制御して一度に複数の画像を撮像する撮像装置であって、各結像光学系は、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズユニットと固定される固定レンズユニットを有し、複数のフォーカスレンズユニットを同じ移動量だけ移動させるフォーカス駆動手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、比較的単純な構成を有するフォーカス駆動機構によって異なる画角の合焦画像を同時に取得することが可能で、焦点距離の異なる複数の光学系を有する複眼撮像装置およびレンズ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の複眼撮像装置のブロック図である。（実施例１）
【図２】図１に示す複眼撮像装置の撮像ユニットの斜視図である。（実施例１、２）
【図３】図２に示す撮像ユニットの正面図である。（実施例１）
【図４】図４に示す各結像光学系による撮影画像の例である。（実施例１、２）
【図５】図１に示す複眼撮像装置のフォーカス駆動機構の部分拡大斜視図である。（実施例１）
【図６】図１に示す複眼撮像装置において撮影動作を説明するためのフローチャートである。（実施例１）
【図７】図１に示す複眼撮像装置において被写体距離情報記録動作を説明するためのフローチャートである。（実施例１）
【図８】本発明の撮像ユニットの断面図である。（実施例２）
【図９】図８に示す撮像ユニットの正面図である。（実施例２）
【図１０】図８に示す撮像ユニットのフォーカス駆動機構の部分平面図である。（実施例２）
【図１１】本発明の複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。（実施例１、２）
【図１２（Ａ）】図１１に示す複眼光学系に対応する数値実施例１のワイドの収差図である。（実施例１、２）
【図１２（Ｂ）】図１１に示す複眼光学系に対応する数値実施例１のワイドミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１２（Ｃ）】図１１に示す複眼光学系に対応する数値実施例１のテレミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１２（Ｄ）】図１１に示す複眼光学系に対応する数値実施例１のテレの収差図である。（実施例１、２）
【図１３】本発明の複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。（実施例１、２）
【図１４（Ａ）】図１３に示す複眼光学系に対応する数値実施例２のワイドの収差図である。（実施例１、２）
【図１４（Ｂ）】図１３に示す複眼光学系に対応する数値実施例２のワイドミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１４（Ｃ）】図１３に示す複眼光学系に対応する数値実施例２のテレミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１４（Ｄ）】図１３に示す複眼光学系に対応する数値実施例２のテレの収差図である。（実施例１、２）
【図１５】本発明の複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。（実施例１、２）
【図１６（Ａ）】図１５に示す複眼光学系に対応する数値実施例３のワイドの収差図である。（実施例１、２）
【図１６（Ｂ）】図１５に示す複眼光学系に対応する数値実施例３のワイドミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１６（Ｃ）】図１５に示す複眼光学系に対応する数値実施例３のテレミドルの収差図である。（実施例１、２）
【図１６（Ｄ）】図１５に示す複眼光学系に対応する数値実施例３のテレの収差図である。（実施例１、２）
【図１７】本発明の複眼光学系のワイド個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。（実施例１、２）
【図１８】図１７に示す複眼光学系に対応する数値実施例４のワイド、テレの収差図である。（実施例１、２）
【図１９】被写体距離変動による像面移動についての説明図である。（実施例１）
【図２０】フォーカス群移動による像面補正についての説明図である。（実施例１）
【図２１】一般的なステレオ撮影方式のモデルを説明する図である。（実施例１）
【図２２】図７のＳ３６における対応点抽出手法の説明図である。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態の撮像装置は、複数の結像光学系と複数の撮像素子を制御して一度に複数の画像を撮像する撮像装置である。本実施形態は、撮像光学系として焦点距離の異なる単焦点光学系を複数配置し、夫々の光学系に対応した撮像領域を有する撮像素子によってズーミングを実現している。撮像素子は複数設けられていてもよいし、一つの撮像素子の撮像領域が分割されていてもよい。撮像装置で撮影された画像に対して撮影画像内の一部をトリミングし、このトリミングした範囲を所定のサイズに拡大することによって擬似的にズーミングしたのと同一の効果を得ることのできるデジタルズーム手段は知られている。デジタルズームと光学ズームとを組み合わせることで、より高変倍比を実現するズームレンズも知られている。
【００１０】
この手法を応用することで、複眼撮像装置において異なる画角を有する結像光学系を備えさせ、異なる画角間をデジタルズーム技術により補間することで擬似的にズーミングしたのと同一の効果を得ることができる。
【００１１】
しかし、従来のデジタルズームは、線形補間（バイリニア法）を用いているため、デジタルズーム領域の画像が劣化するおそれがある。また、デジタルズーム倍率が大きくなると、画像の画質（解像度）が低下する。これらの問題を解決するために、ＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）法、ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）法、ＰＯＣＳ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｏｎｔｏ Ｃｏｎｖｅｘ Ｓｅｔ）法などの超解像技術が提案されている。また、ＩＢＰ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法、ＬＲ（Ｌｕｃｙ−Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ）法も超解像技術として知られている。
【００１２】
ＬＲ法は、原画像における照度の分布、劣化画像における照度の分布に関して、その分布を正規化して、確率密度関数の分布として捉える。光学系の伝達特性である点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、条件付確率の確率密度関数の分布として捉えることができる。劣化画像の分布とＰＳＦの分布のそれぞれを用いて、ベイズ統計に基づき、最尤推定を用いた反復計算によって原画像の分布を推定する。
【００１３】
次に、ベイズ統計に基づく画像の復元方法について説明する。以下では、説明の簡易化のためモノクロ１次元画像の場合について説明する。ここでは、被写体を原画像、撮像装置で撮像された画像又はその画像を電気的に拡大した画像を劣化画像、画像の復元方法により劣化画像を用いて原画像に近い形に復元することを超解像技術と呼び、復元された画像を高解像度画像と呼ぶ。
【００１４】
１次元ベクトルで表現される劣化画像をｇ（ｘ）、劣化画像に対する１次元ベクトルで表現される原画像をｆ（ｘ）とすると、２つの画像は次式の関係を満たす。
【００１５】
ｇ（ｘ）＝ｈ（ｘ）＊ｆ（ｘ）          ・・・（１）
ここでｈ（ｘ）は光学系のＰＳＦである。
【００１６】
ベイズ統計は、原画像が劣化画像に変換される順過程からベイズの公式を用いて逆過程に対する（事後）確率を構成し、これを基に劣化画像から原画像を推定するものである。Ｐ（ｆ（ｘ））を原画像ｆが存在する事象の確率密度関数、Ｐ（ｇ（ｘ））を劣化画像ｇが生じる事象の確率密度関数、Ｐ（ｇ（ｘ）｜ｆ（ｘ））を原画像ｆが与えられた時の劣化画像ｇの条件付確率密度関数（）とすると、ベイズの公式は次のようになる。Ｐ（ｆ（ｘ）｜ｇ（ｘ））は事後確率密度関数とも呼ばれる。
【００１７】
【数１】
2014010400.tif 000003
【００１８】
ベイズの公式がｆ、ｇについて成り立つ場合、ｆ、ｇが正規化されたものであると考え、ｆ、ｇを確率密度関数として取り扱える場合を考える。原画像のある座標ｘ１に点光源が存在する事象がｆ（ｘ１）、劣化画像のある座標ｘ２に像が結像する事象をｇ（ｘ２）とすると、次式が成立する。
Ｐ（ｆ（ｘ１））＝ｆ（ｘ１）          ・・・（３）
Ｐ（ｇ（ｘ２））＝ｇ（ｘ２）          ・・・（４）
Ｐ（ｇ（ｘ２）｜ｆ（ｘ１））は光学系のＰＳＦであるｈを用いて次式のようになる。
Ｐ（ｇ（ｘ２）｜ｆ（ｘ１））＝ｈ（ｘ２−ｘ１）          ・・・（５）
つまり、劣化画像内のある座標ｘ２に像を結像させる原画像の分布は、数式（２）〜（５）より、次式のように推定することが可能である。
【００１９】
【数２】
2014010400.tif 000004
【００２０】
また、周辺確率の定義から、次式が成立する。
【００２１】
【数３】
2014010400.tif 000005
【００２２】
つまり、数式（６）は次式のように表すことができる。
【００２３】
【数４】
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【００２４】
ここで、両辺にＰ（ｇ（ｘ２））＝ｇ（ｘ２）をかけて積分すると、数式（８）の左辺と右辺は周辺確率の定義から、次式のようになる。
【００２５】
【数５】
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【００２６】
【数６】
2014010400.tif 000008
【００２７】
上記の関係は、ｆ（ｘ）が真の原画像である場合に成り立つ。つまり、ｆ（ｘ）を算出することが劣化画像の復元に相当する。
【００２８】
数式（９）のｆ（ｘ）をｆｋ＋１（ｘ）、数式（１０）のｆ（ｘ）をｆｋ（ｘ）として次式に関する反復計算を行うことで、ｆｋの収束値すなわち原画像の分布を得ることができる。
【００２９】
【数７】
2014010400.tif 000009
【００３０】
ベイズ統計に基づく復元方法を用いることで、劣化画像と光学系の伝達特性が既知であれば、未知である原画像を復元することができ、劣化画像とそれに対する原画像が既知であれば光学系の伝達特性を復元することができる。なお、ＰＳＦの代わりに光学伝達関数（ＯＴＦ）を使用してもよい。
【００３１】
一方、ＭＡＰ法は、以下に示す事後確率密度を最大とするｆ（ｘ）を求める。
【００３２】
【数８】
2014010400.tif 000010
【００３３】
劣化画像にはガウスノイズｎが付加されると考え、光学系のＰＳＦとして与えたｈ（ｘ）を線形作用するｍ×ｍのコンボリューション行列Ｃとすると、２つの画像は以下のようにも表すことができる。
【００３４】
ｇ（ｘ）＝Ｃ×ｆ（ｘ）＋ｎ・・・（１３）
行列ＣはＰＳＦのみではなく、撮像システムに起因する劣化要因を含んでもよい。
【００３５】
数式（１２）で事後確率密度が最大となるｆ（ｘ）は数式（１２）の比例式から以下の評価関数が最小となるｆ（ｘ）を求めることになる。
Ｔ（ｆ）＝‖ｇ（ｘ）−Ｃ×ｆ（ｘ）‖２＋αＺ（ｆ）・・・（１４）
ここで、Ｚ（ｆ）は画像の滑らかさや付加条件からの拘束項などを含む拘束関数、αは重み係数である。評価関数の最小化には、従来の最急降下法などを用いることができる。数式（１４）を最小とするｆ（ｘ）を算出することが劣化画像の復元に相当する。
【００３６】
数式（１１）と（１４）、評価関数から劣化画像の復元には、初期推定分布ｆ（ｘ）を設定する必要があり、初期推定分布は回復画像と撮像倍率の一致する劣化画像であるｇ（ｘ）が用いられることが一般的である。また、ＰＳＦ又はＯＴＦなどの光学系の伝達特性と付加条件や拘束条件などから得られる拘束項が重要であるが、光学系の伝達特性はレンズの収差や照明波長、撮像素子開口等のパラメータに依存し、正確に評価することは一般的に困難である。
【００３７】
初期条件のＰＳＦとしてガウス分布を用いる場合、実際の撮像系においてＰＳＦがガウス分布と一致することは稀であり、推定誤差の増加要因となる。また、劣化画像からＰＳＦまで推定する場合、劣化画像では多くの情報が欠如しているため、正確なＰＳＦを推定することも困難である。
【００３８】
そこで、超解像技術に新たな強い拘束条件、例えば、復元したい劣化画像とは撮像倍率の異なる高解像度の画像を付加することによって精度を向上させる。撮像倍率の異なる画像は、図４に示すように、同一被写体に対して画角を異ならせて撮影された画像１１１０ａ、１１４０ａであり、これにより、劣化画像内の一部の領域における詳細な情報を取得することが可能となる。
【００３９】
例えば、主要被写体の存在する劣化画像中央領域のＰＳＦを高解像度画像に基づいて正確に推定し、数式（１１）の反復計算により、従来手法と比べてより高精度な復元が可能となる。また、劣化画像一部領域の詳細が事前に取得されるため、数式（１４）の拘束関数に高解像度画像と劣化画像一部領域の相関を評価値とした相関関数を追加することによって高精度な復元が可能となる。また、劣化画像内のできるだけ広い範囲についての詳細情報を取得することによって高精度な復元が可能となるから、段階的に焦点距離の異なる複数の光学系を配置することが好ましい。
【００４０】
また、単純な手法としてデジタルズームにより得られる画像の一部に、望遠レンズに対応した撮像素子により得られる望遠画像を嵌め込むことで、一部の解像度が高く、その他の部分の解像度は低いが、中間画角の画像を得ることができる。
【００４１】
つまり、複眼撮像装置において連続的ズーム機能を実現するためには、複数の異なる画角の合焦画像を同時に撮像できる構成を備えることが重要である。一方でも合焦していないピンボケ画像の場合、上記手法の効果は大きく損なわれてしまい高解像度を保った連続的ズーム機能を実現することができない。
【００４２】
焦点距離が異なる複数の結像光学系を有する複眼撮像装置において、異なる画角の合焦画像を同時に取得しようとする場合に、複数の結像光学系を独立に設計すると、フォーカシング時のフォーカス群移動量が異なるため、駆動機構がそれぞれに必要となる。例えば、駆動モータがそれぞれに必要となったり、駆動モータは共有化できてもピッチの異なる送りねじやギアなどの構成部品が必要となったりする。この結果、撮像装置が大型化したり、フォーカス駆動機構が複雑になったりする。
【００４３】
フォーカス駆動機構を単純な構成にするためには、焦点距離が異なる複数の結像光学系において、フォーカシング時のフォーカス群の移動量を同じ量とする必要がある。それを達成する一手段として、フォーカス群（フォーカスレンズユニット）を共通の移動枠等に保持又は一体成型により一体化されたフォーカス群を保持することが必要である。
【００４４】
このための光学系の近軸配置について、図１９、２２を参照すると、焦点距離ｆである結像光学系の物体側焦点から被写体（ｏｂｊ）までの距離をｘ、像側焦点から像面（ｉｍｇ）までの距離をｘ’とするとニュートンの式より、次式が成立する。
【００４５】
【数９】
2014010400.tif 000011
【００４６】
数式（１５）から被写体がΔｘだけ移動した場合の結像光学系を通した場合の像面移動量Δｘ’は次式のようになる。
【００４７】
【数１０】
2014010400.tif 000012
【００４８】
数式（１６）から、ある被写体距離変動が生じた場合の像面移動量は結像光学系の焦点距離ｆの２乗に比例する。つまり、図１９に示すＷ（広角）光学系の焦点距離をｆＷ、Ｔ（望遠）光学系の焦点距離をｆＴとすると、被写体距離変動Δｘの場合の夫々の像面移動量ΔｘＷ’、ΔｘＴ’の比は次式のようになり、夫々の焦点距離の２乗比となる。
【００４９】
【数１１】
2014010400.tif 000013
【００５０】
数式（１７）から、図１９に示すように、焦点距離の異なる光学系を用いて同じ被写体を結像させた場合、望遠光学系の像面移動量ΔｘＴ’は広角光学系の像面移動量ΔｘＷ’よりも焦点距離の２乗比倍だけ大きく移動している。
【００５１】
被写体距離に応じて光学系全体を光軸方向に移動させることでセンサ面上に合焦像を結像させるフォーカシング手法は全体繰り出しとして知られている。各光学系全体を繰り出してフォーカスする場合、光学系の繰り出し量と像面変動量は１対１の関係となるので、センサ面上に結像させるための各光学系の全体繰り出し量は夫々ΔｘＷ’、ΔｘＴ’と同一となる。つまり、望遠光学系は広角光学系よりも焦点距離２乗比倍だけ大きく繰り出す必要があるため、一体で駆動させることが難しく、駆動機構が夫々に必要となり、フォーカス駆動機構が複雑になる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、図２０に示すように、フォーカシング時に光学系の一部を移動させる部分フォーカス方法を採用する。レンズの部分フォーカス方法として、物体側の第１レンズ群を移動させる、前玉フォーカス式や、第２レンズ群以降のレンズ群を移動させる、インナーフォーカス式やリアフォーカス式が知られている。ここで、フォーカス群Ｆの光軸方向の移動による像面位置変動に対する位置敏感度ＥＳはフォーカス群の横倍率βＦとフォーカス群Ｆの像側に配置された像側群Ｒの横倍率βＲによって次式で表される。
【００５３】
ＥＳ＝（１−βＦ２）・βＲ２        ・・・（１８）
リアフォーカス式のように、フォーカス群Ｆの像側にレンズ群がないときは、横倍率βＲが１となり、位置敏感度ＥＳはＥＳ＝１−βＦ２となる。ここで、フォーカシング時のフォーカス群Ｆの移動量をΔＡとすると、フォーカス群の移動に伴う像面移動量ΔＡ’は次式で表される。
【００５４】
ΔＡ’＝ΔＡ・ＥＳ        ・・・（１９）
つまり、部分フォーカス方法を行うためには数式（１６）で表わされる被写体距離変動による像面移動量Δｘ’と数式（１９）で表わされるフォーカス群移動ΔＡによる像面移動量ΔＡ’が等しくなればよい。結局、ある位置敏感度ＥＳを有するフォーカス群を備えた光学系において、像面移動量Δｘ’の像面変動を補正するためには、次式で表わされるΔＡだけフォーカス群を移動させればよい。
【００５５】
【数１２】
2014010400.tif 000014
【００５６】
図２０に示すＷ（広角）光学系の焦点距離をｆＷ、Ｔ（望遠）光学系の焦点距離をｆＴ、Ｗ光学系のフォーカス群の横倍率をβＦＷ、像側群の横倍率をβＲＷ、Ｔ光学系のフォーカス群の横倍率をβＦＴ、像側群の横倍率をβＲＴとする。すると、夫々の光学系のフォーカス群の位置敏感度ＥＳＷ、ＥＳＴは次式で表される。
【００５７】
ＥＳＷ＝（１−βＦＷ２）・βＲＷ２        ・・・（２１）
ＥＳＴ＝（１−βＦＴ２）・βＲＴ２        ・・・（２２）
図１９に示す被写体移動量Δｘによって生じた夫々の像面移動量ΔｘＷ’、ΔｘＴ’を夫々のフォーカス群の移動量を同一のΔＡで像面補正するための条件式は数式（２０）、（２１）、（２２）から次式のようになる。
【００５８】
【数１３】
2014010400.tif 000015
【００５９】
数式（１７）から、数式（２３）は次式のようになる。
【００６０】
【数１４】
2014010400.tif 000016
【００６１】
数式（２４）が、異なる焦点距離の光学系においてフォーカス群の移動量を同一とするために満足すべき近軸的な条件式であり、本実施形態に用いる光学系は数式（２４）を満足するようにフォーカス群Ｆと像側群Ｒの横倍率を設定している。条件式（２４）は、異なる焦点距離を有する光学系において、その焦点距離の２乗比とフォーカス群位置敏感度の比が略等しい場合にフォーカシング移動量を同一にできることを示している。
【００６２】
なお、フォーカス群の位置敏感度は数式（２４）を完全に満足させなくてもピントずれが許容錯乱円径δ内であれば足りる。例えば、像面移動量Δｘ’とフォーカス群による像面移動量ΔＡ’の差分をピントずれ量、錯乱円径δを撮像面（イメージサークル）の１／５００から１／１０００程度とすると、ピントずれ量は次式を満足すればよい。
｜Δｘ’−ΔＡ’｜＜（Ｆ値）×δ
そのため、実際の光学系では、以下の条件式（２５）を満足すれば光学系の焦点深度内でピントずれ量が収まっており、同一のフォーカス群移動量で同時に合焦画像の取得が可能である。
【００６３】
【数１５】
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【００６４】
つまり、異なる画角の合焦画像の同時取得とフォーカス駆動機構の単純化を両立するためには、異なる焦点距離を有する光学系の夫々のフォーカス群を一体に保持し、数式（２５）を満足してフォーカシング時の移動量を夫々同じ量とすることが重要である。
【実施例１】
【００６５】
図１は、実施例１の複眼撮像装置１のブロック図、図２は、複眼撮像装置１の撮像ユニット１００の斜視図、図３は、撮像ユニット１００の正面図である。
【００６６】
複眼撮像装置１は、撮像ユニット１００、Ａ／Ｄ変換器１０、画像処理部２０、システムコントローラ３０、撮像制御部（撮像制御手段）４０、情報入力部５０、画像記録媒体６０、表示部７０、距離情報算出部８０を有する。複眼撮像装置１は、レンズ一体型の撮像装置でもよいし、結像光学系（撮像光学系）を有するレンズ装置と、レンズ装置が着脱可能に装着されて撮像素子を有する撮像装置本体から構成されてもよい。
【００６７】
図１〜３に示すように、撮像ユニット１００は、それぞれが物体の光学像を形成する８つの結像光学系（撮像光学系）１１０ａ、ｂ、１２０ａ、ｂ、１３０ａ、ｂ、１４０ａ、ｂと、複数の結像光学系の一つにそれぞれ対応する複数の撮像素子と、を有する。図１は、撮像ユニット１００の結像光学系１１０ａと１４０ａの光軸を含む断面図である。
【００６８】
各結像光学系は、フォーカス群ユニット（フォーカスレンズユニット、前群ユニット）１０５Ｆと、後群ユニット（固定レンズユニット）１０５Ｒと、を有する。フォーカス群ユニット１０５Ｆは、被写体位置が変化する際（フォーカシングの際）に同じ量だけ移動するように、図１に示すように、保持部３００によって一体に保持および駆動される。後群ユニット１０５Ｒは、保持部３１０によって一体に保持されてフォーカシング時に固定され、不図示の絞りなどの他の部材も結像光学系ごとに含んでいる。このように、実施例１はフォーカシング時に光学系の一部を一体で移動させる部分フォーカス方法を使用している。フォーカス群ユニット１０５Ｆに搭載される各結像光学系のフォーカスレンズの数は一または複数である。
【００６９】
複数の撮像素子２１０ａ〜ｆは一体で保持されて撮像素子ユニット２００を構成する。撮像素子２１０ａが結像光学系１１０ａに対応し、撮像素子２１０ｂが結像光学系１２０ａに対応し、撮像素子２１０ｃが結像光学系１１０ｂに対応し、撮像素子２１０ｄが結像光学系１２０ｂに対応する。撮像素子２１０ｅが結像光学系１４０ａに対応し、撮像素子２１０ｆが結像光学系１３０ａに対応し、撮像素子２１０ｇが結像光学系１４０ｂに対応し、撮像素子２１０ｈが結像光学系１３０ｂに対応する。
【００７０】
図３に示すように、８つの結像光学系１１０ａ、１２０ａ、１３０ａ、１４０ａ、１１０ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ、１４０ｂの光軸はほぼ平行になるように配置される。同一の参照番号を付された２つの結像光学系ａ、ｂは同一の焦点距離を有し、本実施形態では、異なる焦点距離を有する４組の結像光学系が設けられている。結像光学系１１０ａ、ｂは、８つの結像光学系の中で最も短い焦点距離を有する広角結像光学系対である。結像光学系１２０ａ，ｂは結像光学系１１０ａ、ｂに比べて焦点距離が長い。結像光学系１３０ａ、ｂは結像光学系１２０ａ、ｂよりも焦点距離が長い。結像光学系１４０ａ、ｂは結像光学系１３０ａ、ｂよりも焦点距離が長い。
【００７１】
図４は、結像光学系１１０ａ、１２０ａ、１３０ａ、１４０ａに対応する撮像イメージ１１１０ａ，１１２０ａ，１１３０ａ，１１４０ａを示す。図４に示すように、結像光学系１１０ａに対応する撮像イメージ１１１０ａが最も広い被写体空間であり、１２０ａ、１３０ａ、１４０ａに対応する撮像イメージ１１２０ａ，１１３０ａ，１１４０ａは焦点距離に応じて撮像される被写体空間が狭くなっている。
【００７２】
図１に戻り、結像光学系１１０ａ、１４０ａは複眼を構成し、撮像素子２１０ａ、２１０ｅは、それぞれ結像光学系１１０ａ、１４０ａを介して撮像素子面上に到達した光学像を電気信号（アナログ信号）に変換する。
【００７３】
Ａ／Ｄ変換器１０は撮像素子２１０ａ〜ｆから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して画像処理部２０に供給する。
【００７４】
画像処理部２０は、Ａ／Ｄ変換器１０からの各画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理等を行い、また、撮像した各画像データを用いて所定の演算処理が行われる。画像処理部２０が処理した結果はシステムコントローラ３０に送信される。
【００７５】
画像処理部２０は、超解像処理部（超解像処理手段）２１、画像合成部（画像合成手段）２２、ボケ付加部２３、被写体除去部２４を有する。
【００７６】
超解像処理部２１は、後述する複数画像を用いた画像の高解像度化処理を行う。
【００７７】
画像合成部２２は、複数の画像から、該複数の画像とは画像特性が異なる一つの合成画像を生成し、例えば、ノイズレベルを下げる、ハイダイナミックレンジ画像を作成する等の処理を行う。画像特性は、画像のダイナミックレンジ、解像度、ボケ量、画角、撮影された被写体の除去率の何れかである。
【００７８】
ボケ付加部２３は、後述する距離情報取得手法によって得られた距離情報に基づいて画像にボケ付加を行う。
【００７９】
被写体除去部２４は、例えば、距離情報に基づいて撮影者が不要だと指定する主要被写体以外の背景を除去した画像を得る。
【００８０】
情報入力部５０は、使用者が所望の撮影条件を選択して入力する情報を検知してシステムコントローラ３０にデータを供給する。情報入力部５０は情報取得部５１を有する。情報取得部５１は、撮像制御部４０やシステムコントローラ３０から現在の撮影条件情報（絞り値、焦点距離、露出時間等）を取得する。システムコントローラ３０は、供給されたデータに基づき撮像制御部４０を制御し、撮像制御部４０は、フォーカス群１０５Ｆの移動量、各結像光学系の絞り値、露出時間、夫々に対応した撮像素子を制御することで必要な画像を取得する。
【００８１】
図５は、撮像ユニット１００のフォーカス駆動機構の部分拡大斜視図である。フォーカス群ユニット１０５Ｆの保持部３００はそれぞれの結像光学系の光軸に平行に配置された第一のガイドバー４０１に嵌合保持されるスリーブ部４０３と、第二のガイドバー４０２に回転規制されるＵ溝４０４を有する。撮像ユニット１００は、不図示のステッピングモータ等のアクチュエータによって回転する出力軸４０５と、出力軸４０５に噛合したラック部材４０６を更に有する。なお、フォーカス群ユニット１０５Ｆの形状は図２と図５で異なっているが、これらの形状は単なる例であり、実際には同一の形状である。
【００８２】
これにより、複数の結像光学系の一部を搭載したフォーカス群ユニット１０５Ｆを保持する保持部３００は出力軸４０５の回転に合わせて光軸方向（図１に示す点線方向）に一体的に移動する。
【００８３】
各フォーカス群は、異なる焦点距離を有する複数の結像光学系においてフォーカシング移動量を同一とするために条件式（２５）を満足している。撮像制御部４０で制御されたフォーカス群ユニット１０５Ｆの位置で撮影することによって、一度の制御により異なる被写体空間範囲（画角）と同一の画角の複数枚の合焦画像を取得する。
【００８４】
画像記録媒体６０は、複数の静止画や動画を格納する他、画像ファイルを構成する場合のファイルヘッダを格納する。表示部７０は、画像、状態、異常などを表示し、液晶表示素子などから構成される。
【００８５】
距離情報算出部（距離情報算出手段）８０は、基準画像選択部８１、対応点抽出部８２、視差量算出部８３を有する。基準画像選択部８１は、各結像光学系によって結像された複数の視差画像から基準画像を選択し、対応点抽出部８２は、視差画像内の対応する画素を抽出する。視差量算出部８３は、抽出された全ての対応点の視差量を夫々算出し、距離情報算出部８０はその算出された視差量から画像内の被写体距離情報を算出する。
【００８６】
図６は、複眼撮像装置１において連続的なズーム機能を実現させる撮影動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（工程）の略である。図６に示す画像回復方法はマイクロコンピュータ（プロセッサ）として構成されるシステムコントローラ３０が各ステップの機能を実行させるプログラムとして具現可能である。
【００８７】
まず、使用者からの撮影信号が入力されると、システムコントローラ３０は、図４に示す広角から望遠画像である第１の画像１１１０ａ、第２の画像１１２０ａ、第３の画像１１３０ａ、第４の画像１１４０ａを同時に取得する（Ｓ１０）。本実施例に採用されている光学系は数式（２５）をそれぞれ満たすように、各フォーカス群の位置敏感度ＥＳを制御しているため、第１から第４の画像は同一被写体に対して合焦した広角から望遠での撮影画像であり、十分高解像度の画像となっている。
【００８８】
次に、システムコントローラ３０は、第１の画像１１１０ａから使用者が情報入力部５０を介して入力した、所望の画角を切り出して拡大する（Ｓ１２）。拡大された画像は従来のデジタルズーム技術である線形補間を用いて拡大されるため、劣化画像となる。
【００８９】
次に、システムコントローラ３０は劣化画像の分布ｇを特定し（Ｓ１４）、劣化画像内での第２の画像（参照画像）１１２０ａとの被写体同一領域を特定する（Ｓ１６）。被写体同一領域の特定に関しては、後述するブロックマッチング法などを用いればよい。また、被写体同一領域の特定に関しては、第２の画像１１２０ａを、劣化画像と同サイズまで縮小してもよいし、劣化画像を拡大して比較してもよい。
【００９０】
次に、システムコントローラ３０は超解像処理を行う。ここでは、システムコントローラ３０は、数式（１４）で示した評価関数Ｔ（ｆ）を作成する（Ｓ１８）。本実施例においては、評価関数Ｔ（ｆ）内のＺ（ｆ）の項に劣化画像と第２の画像１１２０ａの同一被写体領域の相関が高い場合に値が小さくなる相関関数を追加することで、従来と比較してより高精度な画像復元が可能になる。また、劣化画像と第２の画像１１２０ａは同一被写体を撮影したものであり、それぞれの撮像倍率をβ１、β２とすると、β１＜β２の関係を満たしている。参照画像は、被写体のより高周波成分まで取得することができているため、高周波成分まで高精度に画像復元することができる。
【００９１】
次に、システムコントローラ３０は、評価関数が最小となる分布ｆを、最急降下法などを用いて算出し（Ｓ２０）、算出した分布ｆとなる画像を回復画像として保存して処理を完了とする（Ｓ２２）。
【００９２】
表示部７０は、画像処理後の画像に表示用の所定の処理を行った画像を表示してもよいし、画像処理を行わない、又は簡易的な補正処理を行った画像を表示してもよい。また、撮影中の表示についても第一の画像領域をそのまま表示しておいて撮影後に使用者が所望の画角を指定して処理を開始してもよいし、撮影中に所望の画角を指定しておいてもよい。また、補正量に関しては、実施に当たっての許容量をいかに設定するかによって決定されるものであるので、得ようとする画質レベルの目的や処理の負荷量に応じて決定すればよい。
【００９３】
第２の画像１１２０ａとさらなる望遠画像である第３の画像１１３０ａや第４の画像１１４０ａを用いることによって、さらに高倍領域に対する連続ズームを実現することができる。また、連続する異なる画角を有する結像光学系において、複数の結像光学系を構成する任意の結像光学系の画角をＷ、その次に狭い画角を有する結像光学系の画角をＷｎとすると、以下の条件式（２６）を満足することが望ましい。
【００９４】
１．１＜Ｗ／Ｗｎ＜３      ・・・（２６）
条件式（２６）の下限を下回ると、撮像装置の高変倍比を達成するために非常に多くの結像光学系が必要となるため、撮像装置が大型になってしまう。条件式（２６）の上限を上回ると、超解像技術を用いても高精度に画像復元することが困難となるため、ズーム後の画質が劣化してしまう。
【００９５】
本実施例の撮像装置は、複数の異なる焦点距離を有する結像光学系を用いて一度の撮像制御により異なる画角の合焦画像を同時に取得できるので、撮影後にも解像度を保持した連続ズームが可能となる。また、ズーム駆動装置などを必要せず、フォーカス群の一体保持により、フォーカス駆動機構の単純化も可能となるため、複眼撮像装置の薄型化に貢献することができる。
【００９６】
図７は、本実施例の複眼撮像装置１の被写体距離情報記録動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（工程）の略である。図７に示す方法はマイクロコンピュータ（プロセッサ）として構成されるシステムコントローラ３０が各ステップの機能を実行させるプログラムとして具現可能である。ここでは、最も広い被写体空間を撮像する広角光学系対１１０ａ、１１０ｂによって得られる視差画像を用いた場合の動作について説明する。
【００９７】
まず、システムコントローラ３０は、使用者からの撮影信号が入力されると、結像光学系を通して結像される視差画像を撮像素子２１０ａ〜ｇ、Ａ／Ｄ変換器１０を通して画像処理部２０に転送し、所定の演算処理を行って画像データとする（Ｓ３０、Ｓ３２）。
【００９８】
次に、システムコントローラ３０は、基準画像選択部８１により選択された視差画像データのうち一方を視差量算出のための基準画像として選択する（Ｓ３４）。本実施例では結像光学系１１０ａによって得られる画像を基準画像として選択する。
【００９９】
次に、システムコントローラ３０は、対応点抽出部８２を介して、選択された基準画像に対して結像光学系１１０ｂから得られる画像を参照画像とし、対応する画素を抽出する（Ｓ３６）。ここで、「対応する画素」とは、例えば、図２１に示す撮影モデルでの点像被写体Ａに対して得られる視差画像データ内で同一被写体Ａに対応する夫々の画素である。
【０１００】
対応点抽出手法では、システムコントローラ３０は画像座標（Ｘ，Ｙ）を使用し、画像座標（Ｘ，Ｙ）は、図２２におけるそれぞれの画素群の左上を原点として定義し、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸とする。また、基準画像データ５０１の画像座標（Ｘ，Ｙ）の輝度をＦ１（Ｘ，Ｙ）とし、参照画像データ５０２の輝度をＦ２（Ｘ，Ｙ）とする。
【０１０１】
基準画像データ５０１における任意の座標（Ｘ，Ｙ）（縦線画素）に対応する参照画像データ５０２の（縦線）画素は、座標（Ｘ，Ｙ）における基準画像データの輝度Ｆ１（Ｘ，Ｙ）と最も類似した参照画像データ５０２の輝度を探すことで求めることができる。
【０１０２】
但し、任意の画素と最も類似した画素を探すことは難しいため、画像座標（Ｘ，Ｙ）の近傍の画素も用い、ブロックマッチングと呼ばれる手法にて類似画素を探索する。例えば、ブロックサイズが３のブロックマッチング処理では、基準画像データ５０１の任意の座標（Ｘ，Ｙ）の画素と、その前後（Ｘ−１，Ｙ），（Ｘ＋１，Ｙ）の画素の合計３画素の輝度値がＦ１（Ｘ，Ｙ），Ｆ１（Ｘ−１，Ｙ），Ｆ１（Ｘ＋１，Ｙ）となる。これに対し、座標（Ｘ，Ｙ）からＸ方向にｋだけずれた参照画像データの画素の輝度値は、Ｆ２（Ｘ＋ｋ，Ｙ），Ｆ２（Ｘ＋ｋ−１，Ｙ），Ｆ２（Ｘ＋ｋ＋１，Ｙ）となる。
【０１０３】
この場合、基準画像データ５０１の座標（Ｘ，Ｙ）の画素との類似度Ｅを次式で定義する。
【０１０４】
【数１６】
2014010400.tif 000018
【０１０５】
数式（２７）において、逐次ｋの値を変えて類似度Ｅの値を計算し、最も小さい類似度Ｅを与える（Ｘ＋ｋ、Ｙ）が、基準画像データ５０１の座標（Ｘ，Ｙ）に対する対応点である。ここでは、簡単のため水平方向に基線を有する視差画像について説明したが、同様の原理を用いて垂直方向、斜め方向に対しても対応点を検出することが可能である。
【０１０６】
次に、システムコントローラ３０は、視差量算出部８３を介して、抽出された各対応点について視差量を算出する（Ｓ３８）。算出手法としては、ブロックマッチング法で得られた基準画像データの各画素に対応する参照画像データの各画素との画素位置差分として算出する。
【０１０７】
次に、システムコントローラ３０は、距離情報算出部８０を介して、算出された視差量と情報取得部５１からの撮影条件情報である結像光学系の焦点距離と結像光学系１１０ａ、１１０ｂの基線長データから撮影被写体に対する距離情報を算出する（Ｓ４０）。
【０１０８】
ここで、複眼撮像装置１における被写体距離算出の原理について説明する。図２１は一般的なステレオ撮影方式のモデルを説明する図である。座標は、左右カメラの中心を原点として、水平方向にｘ軸、奥行き方向にｙ軸を設定し、高さ方向は簡略化のために省略する。左右カメラの結像光学系の主点がそれぞれ（−Ｗｃ，０）、（Ｗｃ，０）に配置され、左右カメラの結像光学系の焦点距離はｆであるとする。この状態でｙ軸上（０、ｙ１）にある被写体Ａを夫々のカメラで撮影すると、左右カメラのセンサ中心から被写体像Ａのずれ量を撮影視差として、それぞれＰｌｃ，Ｐｒｃとすると次式で表すことができる。
【０１０９】
【数１７】
2014010400.tif 000019
【０１１０】
【数１８】
2014010400.tif 000020
【０１１１】
以上の原理により、同一被写体を異なる視点から撮影することで、夫々主点位置ズレ（基線）方向に数式（２８）（２９）で示すズレ量を持つ左右視差画像を取得することができる。このズレ量から被写体Ａまでの距離ｙ１は、次式で算出することができる。
【０１１２】
【数１９】
2014010400.tif 000021
【０１１３】
なお、ここでは結像光学系１１０ａ、１１０ｂを用いた距離情報算出について説明したが、同様の原理によって他の結像光学系対（例えば、光学系１４０ａ，１４０ｂの対）を用いても距離情報算出することもできる。また、画角の異なる画像によって上記手法を用いる場合は、広い画角の画像から狭い画角の画像に対応する部分を切り出して対応点を抽出する手法がより望ましい。
【０１１４】
以上のように、焦点距離の等しい結像光学系対をさらに備えることにより、薄型かつ高変倍比さらに撮影後のズーミング処理を実現する複眼撮像装置において、距離情報取得を両立させている。上記手法によって得られる距離情報の応用としては、被写体の３Ｄモデリング作成モード等が実現可能である。さらに、ボケ付加部２３が、算出した被写体距離情報に基づいて背景にボケを付加することで主要被写体を強調する画像を得る。また、被写体除去部２４は、算出した被写体距離情報に基づいて主要被写体以外の背景を除去した画像を得ることができる。
【０１１５】
本実施例により、異なる画角の合焦画像の同時取得とフォーカス駆動機構の単純化を両立し、薄型かつ高変倍比さらに撮影後のズーミング処理を実現する複眼撮像装置を提供することが可能となる。つまり、本実施例は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置を、薄型、高変倍比でありながら、撮影する被写体空間についての空間情報を容易に取得することができる撮像装置へと発展させることができる。
【実施例２】
【０１１６】
図８は、実施例２の複眼撮像装置に用いられる撮像ユニット１０１の断面図、図９は、撮像ユニット１０１の正面図である。撮像ユニット１０１以外の撮像装置の構成は図１に示した構成と同一、また撮像手順についても同一であるためここでは説明を省略する。
【０１１７】
図１に示す撮像ユニット１００では、保持部３００がフォーカス群ユニット１０５Ｆの異なる焦点距離光学系を保持して一体化している。これに対して、本実施例の撮像ユニット１０１では、フォーカス群ユニット１０７Ｆを同一の材質で一体成型することで一体化している。一体成型の手法としては、射出成型法や金型にガラスを入れてプレスするガラスモールド法などを用いることができる。
【０１１８】
このように、複数のフォーカスレンズユニットは、それぞれの光軸に垂直な方向に隣接する少なくとも一つのフォーカスレンズが一体成型されている。隣接する異なる焦点距離光学系の各レンズを同一の材質とし、一体成型で一部品として構成することによって、製造、組立てにおける工数削減効果が得られコスト低減を図ることができる。
【０１１９】
図９に示すように、撮像ユニット１０１は、本実施例においても、８つの結像光学系１１１ａ、ｂ、１２１ａ、ｂ、１３１ａ、ｂ、１４１ａ、ｂと、複数の結像光学系の一つにそれぞれ対応する複数の撮像素子と、を有する。本実施例においては、図９に示すように各結像光学系の有効径外の十字線部分には遮光部材を張り付けて遮光マスク１０８を形成することが好ましい。遮光マスク１０８により夫々の撮像素子への結像光以外の不要光を低減することができる。
【０１２０】
図１０は、実施例２の撮像ユニット１０１のフォーカス駆動機構の部分平面図である。カム環４１０には保持部３０１の円柱状のカムフォロア４１２を嵌め込むカム溝４１１が設けられている。不図示のステッピングモータ等のアクチュエータがカム環４１０を回転させ、その回転に合わせてカムフォロア４１２がカム溝４１１に沿って動くことで、フォーカス群ユニット１０７Ｆが回転することなく光軸方向に一体で移動する。カムフォロア４１２は、フォーカス群ユニット１０７Ｆの重心に対して１２０度間隔で保持部３０１に形成されており、それによりフォーカス群ユニット１０７Ｆを３点支持し、光軸に対する倒れや光軸方向の位置ズレを防いでいる。また、図５に示すフォーカス駆動機構を採用してもよい。
【０１２１】
本実施例により、異なる画角の合焦画像の同時取得とフォーカス駆動機構の単純化を両立し、薄型かつ高変倍比さらに撮影後のズーミング処理を実現する複眼撮像装置を提供することが可能となる。つまり、本実施例は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置を、薄型、高変倍比でありながら、撮影する被写体空間についての空間情報を容易に取得することができる撮像装置へと発展させることができる。
【０１２２】
次に、実施例１，２の複眼撮像装置に採用可能な第１から第４複眼光学系について説明する。本実施形態の複眼光学系は、少なくとも一つの結像光学系で部分フォーカシング方法を採用し、条件式（２５）を満足することによって、異なる焦点距離を有する結像光学系においてフォーカシング移動量を同一としている。具体的には、フォーカス群の位置敏感度ＥＳに影響する、各光学系のフォーカス群Ｆとさらに像側に位置する像側群Ｒの横倍率βＦ、βＲを適切に設定している。
【０１２３】
また、ここでの条件式の計算条件としては、条件式（２５）のｆＴ、ＥＳＦＴに各複眼光学系で最も大きな焦点距離を有する光学系の焦点距離、位置敏感度を代入する。また、条件式（２５）のｆＴ、ＥＳＦＴに対象となる結像光学系の焦点距離、位置敏感度を代入する。
【０１２４】
この計算条件で各光学系が条件式（２５）を満たすことによって、最も焦点深度の浅いテレ個眼と同じフォーカス群移動量とした場合に、全ての個眼光学系でも同一被写体に合焦させることが可能となる。
【０１２５】
また、一体的な保持が容易となるように、各光軸と垂直方向に隣接する他方の光学系を構成するレンズとほぼ同じ位置になるように配置している。また、一体成型が可能となるように、各光軸と垂直な方向に隣接する他方の光学系を構成するレンズと同一の材料によって各レンズが構成されている。また、各光学系の光束が他の光学系と干渉しないように各光学系の前玉位置がほぼ同じ位置となるように構成している。また、像面（撮像領域）位置についても撮像素子の配置やその調整が簡易となるようにほぼ同じ位置となるように構成している。各光学系を構成するレンズの面形状は、各光軸と垂直方向に隣接する他方の光学系を構成するレンズとは異なるように構成されている。異なる面形状によって同じ材料によって構成した場合にも、十分な光学結像性能を両立することができる。また、撮像装置として十分な高変倍比を実現するために、ワイド個眼とテレ個眼の焦点距離比が１．５倍以上となるように構成している。
【０１２６】
図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第一複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。第一複眼光学系では、無限遠被写体から近距離被写体へのフォーカシングに際してフォーカス群Ｆは物体側へ移動し、像側群Ｒは固定である（前玉フォーカス式）。
【０１２７】
図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第一複眼光学系に対応する数値実施例１のワイド、ワイドミドル、テレミドル、テレの収差図である。
【０１２８】
図１３は（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第二複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。第二複眼光学系では、無限遠被写体から近距離被写体へのフォーカシングに際してフォーカス群Ｆは像側へ移動し、像側群Ｒは固定である（インナーフォーカス式）。
【０１２９】
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第二複眼光学系に対応する数値実施例２のワイド、ワイドミドル、テレミドル、テレの収差図である。
【０１３０】
図１５は（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第三複眼光学系のワイド個眼、ワイドミドル個眼、テレミドル個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。第三複眼光学系では、無限遠被写体から近距離被写体へのフォーカシングに際してフォーカス群Ｆは物体側へ移動し、像側群Ｒは存在しない（リアフォーカス式）。
【０１３１】
図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第三複眼光学系に対応する数値実施例３のワイド、ワイドミドル、テレミドル、テレの収差図である。
【０１３２】
図１７は（Ａ）、（Ｂ）は、第四複眼光学系のワイド個眼、テレ個眼のレンズ断面図である。第四複眼光学系では、無限遠被写体から近距離被写体へのフォーカシングに際してフォーカス群Ｆは物体側へ移動する。ワイド個眼においては像側群Ｒｈａフォーカシング時固定され、テレ個眼においては像側群Ｒは存在しない。つまりフォーカシング方式としてはワイド個眼で前玉フォーカス式、テレ個眼では全体繰り出し式を採用している。このように一方が全体繰り出しでも他方が部分フォーカス方式であれば条件式（２５）を満たすことは可能である。
【０１３３】
図１８（Ａ）、（Ｂ）は、第四複眼光学系に対応する数値実施例４のワイド、テレの収差図である。
【０１３４】
各レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。Ｆはフォーカス群、Ｒは像側群（後群）、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムを使用する際には、フィルム面に相当する。
【０１３５】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サッジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。
【０１３６】
また、実施例１，２で示した撮像ユニットは簡易的にフォーカス群Ｆと像側群Ｒの２枚レンズで構成していたが、数値実施例１から４の光学系に適宜合わせてフォーカス群保持部や駆動部を構成してもよい。
【０１３７】
以下、第一から第四複眼光学系に対応する数値実施例１〜４の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。間隔ｄが０とは前後の面が接合されていることを示す。
【０１３８】
また、非球面形状はＲを曲率半径とし、非球面係数Ｋ、Ａ３，Ａ４、Ａ５，Ａ６、Ａ７，Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１１，Ａ１２を用いて次式で与えられるものとする。
【０１３９】
Ｘ=（Ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（Ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａ３・Ｈ３＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ５・Ｈ５＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ７・Ｈ７＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ９・Ｈ９＋Ａ１０・Ｈ１０＋Ａ１１・Ｈ１１＋Ａ１２・Ｈ１２      ・・・（２６）
なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
【０１４０】
条件式（２５）と数値実施例との関係を表１に示す。焦点距離、Ｆナンバー、画角はそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの値を表している。ＢＦは最終レンズ面から像面までの距離を空気換算した値である。
（数値実施例１）
ワイド個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        40.382    1.30   1.62041    60.3        5.88
2*         2.411    2.67                          4.00
3*         6.203    1.40   1.59240    68.3        3.87
4*       -11.433    0.50                          3.49
5*       -62.116    0.80   1.80518    25.4        3.14
6*        15.255    0.10                          3.13
7(絞り)    ∞       0.10                          3.14
8*         6.018    1.20   1.64000    60.1        3.20
9*       -12.756    3.48                          3.11
10*         9.928    1.80   1.59240    68.3        4.65
11*       -11.658    0.50                          4.57
12*       -28.136    1.00   1.84666    23.8        4.44
13*         8.934                                  5.01
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-8.61567e+001  A 4=-9.22230e-004  A 6= 4.19663e-005  
第2面
K =-9.30223e-001  A 4= 7.19408e-003  A 6= 6.36185e-004  
第3面
K = 3.54414e+000  A 4= 2.81499e-003  A 6= 2.34019e-004  
第4面
K =-3.53906e+000  A 4= 1.43935e-003  A 6= 1.07092e-004  
第5面
K = 3.15676e+000  A 4= 1.79932e-003  A 6=-9.65503e-004  
第6面
K = 4.96423e+001  A 4= 1.09416e-003  A 6=-7.97966e-004  
第8面
K =-3.06847e+000  A 4=-1.51330e-004  A 6= 3.84651e-004  
第9面
K = 9.75797e+000  A 4=-3.28928e-004  A 6= 5.50566e-004  
第10面
K =-1.10481e+001  A 4= 2.90917e-004  A 6= 5.26599e-004  
第11面
K = 1.72650e+001  A 4=-4.08824e-003  A 6= 9.11055e-004  
第12面
K =-7.35482e+001  A 4=-1.54275e-002  A 6= 3.85072e-004  
第13面
K = 7.43385e+000  A 4=-1.07701e-002  A 6= 4.92519e-004  
各種データ
焦点距離       5.20  
Fナンバー      2.88  
画角          36.69  
像高           3.88  
レンズ全長    17.91  
BF             3.06  
入射瞳位置     3.15  
射出瞳位置    -4.86  
前側主点位置   4.94  
後側主点位置  -2.14  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -4.19
2       3      6.99
3       5    -15.14
4       8      6.55
5      10      9.34
6      12     -7.91
ワイドミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*         6.194    1.30   1.62041    60.3        5.61
2*         2.200    2.67                          4.05
3*         6.346    1.40   1.59240    68.3        3.96
4*       -26.449    0.50                          3.86
5*       -41.518    0.80   1.80518    25.4        3.76
6*        14.348    0.10                          3.77
7(絞り)    ∞       0.10                          3.75
8*         4.979    1.20   1.64000    60.1        3.89
9*        -7.878    3.48                          3.82
10*        -7.653    1.80   1.59240    68.3        4.02
11*        -7.611    0.50                          4.64
12*       -12.407    1.00   1.84666    23.8        4.60
13*        52.342                                  5.45
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-5.86699e+000  A 4=-8.96118e-004  A 6= 1.23087e-006  
第2面
K =-1.11462e+000  A 4= 5.18382e-003  A 6= 7.47793e-004  
第3面
K = 2.23083e+000  A 4= 2.29189e-003  A 6= 9.11689e-005  
第4面
K = 3.98608e+001  A 4=-1.07969e-003  A 6=-1.03444e-004  
第5面
K =-2.66134e+001  A 4= 2.91291e-004  A 6=-5.80559e-004  
第6面
K = 3.25993e+001  A 4= 1.05064e-003  A 6=-3.89850e-004  
第8面
K =-3.31035e+000  A 4= 9.36039e-004  A 6= 4.48060e-005  
第9面
K = 1.62170e+000  A 4=-1.30807e-004  A 6= 1.97962e-004  
第10面
K =-1.84308e+001  A 4=-9.71624e-003  A 6= 5.68105e-004  
第11面
K =-2.88780e+001  A 4=-1.01570e-002  A 6= 1.38466e-004  
第12面
K =-9.00000e+001  A 4=-1.47730e-002  A 6=-1.20913e-005  
第13面
K =-5.42659e+001  A 4=-8.67083e-003  A 6= 3.90008e-004  
各種データ
焦点距離       7.50  
Fナンバー      2.88  
画角          27.32  
像高           3.88  
レンズ全長    17.91  
BF             3.06  
入射瞳位置     4.05  
射出瞳位置    -4.94  
前側主点位置   4.52  
後側主点位置  -4.44  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -6.28
2       3      8.78
3       5    -13.16
4       8      4.95
5      10    138.07
6      12    -11.76
テレミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       -14.915    1.30   1.62041    60.3        6.70
2*        69.090    2.67                          6.19
3*         5.672    1.40   1.59240    68.3        5.30
4*        -7.487    0.50                          5.08
5*        -9.447    0.80   1.80518    25.4        4.14
6*       -22.100    0.10                          3.74
7(絞り)    ∞       0.10                          3.67
8*         3.929    1.20   1.64000    60.1        3.60
9*         2.484    3.48                          3.41
10*         6.037    1.80   1.59240    68.3        6.30
11*        21.097    0.50                          6.25
12*        13.374    1.00   1.84666    23.8        6.25
13*         6.940                                  5.99
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 3.23218e+000  A 4=-3.05400e-004  A 6= 4.53521e-005  
第2面
K =-9.00000e+001  A 4= 1.59130e-004  A 6= 5.15981e-005  
第3面
K =-1.64767e+000  A 4= 2.27739e-003  A 6=-6.09668e-006  
第4面
K =-7.51140e+000  A 4= 2.83658e-004  A 6= 7.41960e-005  
第5面
K = 8.77500e+000  A 4= 1.90647e-004  A 6= 7.09546e-004  
第6面
K = 7.06211e+000  A 4=-1.29880e-003  A 6= 6.54962e-004  
第8面
K =-7.69118e-001  A 4=-1.53255e-003  A 6=-1.23634e-004  
第9面
K =-9.82229e-001  A 4= 2.51720e-004  A 6=-1.95089e-004  
第10面
K =-4.39310e+000  A 4= 2.05043e-003  A 6=-1.72957e-005  
第11面
K = 3.04604e+001  A 4= 9.28199e-004  A 6=-1.81115e-004  
第12面
K = 5.49088e+000  A 4=-1.18023e-003  A 6= 3.43330e-005  
第13面
K = 2.34608e+000  A 4=-3.33103e-003  A 6= 1.61864e-004  
各種データ
焦点距離      10.50  
Fナンバー      2.88  
画角          20.26  
像高           3.88  
レンズ全長    17.91  
BF             3.06  
入射瞳位置     4.64  
射出瞳位置    -5.12  
前側主点位置   1.66  
後側主点位置  -7.44  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -19.66
2       3      5.67
3       5    -21.09
4       8    -15.62
5      10     13.67
6      12    -18.35
テレ個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        36.807    1.30   1.62041    60.3        7.62
2*       -41.677    2.67                          7.15
3*         8.270    1.40   1.59240    68.3        5.38
4*        -7.910    0.50                          4.98
5*        -9.885    0.80   1.80518    25.4        4.08
6*       -54.358    0.10                          3.71
7(絞り)    ∞       0.10                          3.66
8*         5.124    1.20   1.64000    60.1        3.45
9*         2.412    3.48                          3.17
10*        10.272    1.80   1.59240    68.3        6.40
11*        16.743    0.50                          6.42
12*         9.281    1.00   1.84666    23.8        6.58
13*        10.176                                  6.54
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-9.00000e+001  A 4= 3.25623e-005  A 6= 1.37046e-005  
第2面
K = 6.54916e+001  A 4= 9.61894e-004  A 6= 1.97095e-005  
第3面
K =-5.20341e-001  A 4= 2.82359e-003  A 6= 1.62204e-005  
第4面
K =-1.07451e+001  A 4= 1.35610e-003  A 6=-1.75272e-005  
第5面
K = 9.36306e+000  A 4= 3.65867e-003  A 6= 3.57432e-004  
第6面
K =-1.69149e+001  A 4= 1.12483e-003  A 6= 6.25155e-004  
第8面
K =-6.38373e-001  A 4=-3.54965e-003  A 6= 1.25622e-006  
第9面
K =-9.28207e-001  A 4=-1.83232e-003  A 6=-1.58220e-004  
第10面
K = 6.03894e-001  A 4= 1.13103e-003  A 6= 4.35985e-005  
第11面
K =-8.36796e+000  A 4= 9.48431e-004  A 6=-5.05453e-005  
第12面
K =-2.24043e+000  A 4=-9.07528e-004  A 6= 9.61281e-007  
第13面
K = 6.10242e+000  A 4=-2.60010e-003  A 6= 1.92825e-005  
各種データ
焦点距離      15.00  
Fナンバー      2.88  
画角          14.48  
像高           3.88  
レンズ全長    17.91  
BF             3.06  
入射瞳位置     6.90  
射出瞳位置    -6.27  
前側主点位置  -2.20  
後側主点位置 -11.94  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     31.71
2       3      7.05
3       5    -15.13
4       8     -8.61
5      10     40.66
6      12     82.43
（数値実施例２）
ワイド個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       -42.834    1.30   1.72916    54.7        5.77
2*         3.863    1.95                          4.01
3*        10.061    1.40   1.59240    68.3        3.55
4*      -254.805    0.97                          3.15
5(絞り)    ∞       0.20                          3.07
6*        60.619    0.80   1.80518    25.4        3.13
7*        15.022    0.20                          3.34
8*        12.585    1.20   1.64000    60.1        3.68
9*        -6.869    1.35                          4.07
10*         6.405    1.80   1.59240    68.3        5.04
11*        -9.227    1.28                          5.17
12*        42.308    1.00   1.84666    23.8        4.47
13*         4.861                                  4.27
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-9.00000e+001  A 4= 1.68209e-003  A 6= 2.18378e-005  
第2面
K = 1.56201e+000  A 4= 2.31919e-004  A 6= 2.49857e-005  
第3面
K = 1.56344e+001  A 4=-2.30989e-003  A 6=-3.90307e-004  
第4面
K =-9.00000e+001  A 4= 8.76797e-004  A 6=-3.09096e-004  
第6面
K =-9.00000e+001  A 4= 7.22417e-004  A 6= 1.69814e-004  
第7面
K =-5.28938e+001  A 4= 3.20245e-003  A 6= 2.63310e-004  
第8面
K =-3.31531e+001  A 4= 3.32480e-003  A 6=-1.76152e-005  
第9面
K =-1.14135e+000  A 4=-8.15775e-004  A 6= 3.19305e-006  
第10面
K =-8.67401e+000  A 4= 2.26418e-003  A 6=-3.63267e-004  
第11面
K = 2.68548e+000  A 4=-2.16758e-003  A 6=-4.66522e-005  
第12面
K = 9.00000e+001  A 4=-8.67976e-003  A 6= 6.91067e-004  
第13面
K =-5.35623e+000  A 4= 9.73749e-004  A 6= 7.24657e-004  
各種データ
焦点距離       5.20  
Fナンバー      2.88  
画角          36.69  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             4.55  
入射瞳位置     2.89  
射出瞳位置    -4.03  
前側主点位置   4.94  
後側主点位置  -0.65  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -4.80
2       3     16.37
3       6    -25.00
4       8      7.11
5      10      6.67
6      12     -6.57
ワイドミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*         7.207    1.30   1.72916    54.7        5.93
2*         4.000    1.95                          4.48
3*         7.876    1.40   1.59240    68.3        3.66
4*         4.755    0.97                          3.02
5(絞り)    ∞       0.20                          3.10
6*        11.962    0.80   1.80518    25.4        3.19
7*         5.782    0.20                          3.60
8*         7.462    1.20   1.64000    60.1        4.06
9*        -5.083    1.35                          4.34
10*         4.011    1.80   1.59240    68.3        5.60
11*         7.357    1.28                          5.12
12*        12.505    1.00   1.84666    23.8        5.07
13*         5.927                                  4.87
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-4.55173e+000  A 4= 1.04524e-003  A 6= 5.22673e-005  
第2面
K = 1.07655e+000  A 4=-2.68944e-003  A 6= 1.76360e-004  
第3面
K =-5.98889e+000  A 4=-7.72514e-003  A 6= 4.93606e-004  
第4面
K =-6.75596e+000  A 4=-4.98007e-003  A 6= 5.07961e-004  
第6面
K =-7.89069e+001  A 4=-2.69850e-003  A 6= 3.52609e-004  
第7面
K =-2.27576e+001  A 4= 1.42455e-003  A 6=-1.01831e-005  
第8面
K =-3.33768e+001  A 4= 4.50455e-003  A 6=-2.18686e-004  
第9面
K =-2.68795e-002  A 4=-2.95824e-004  A 6= 1.05748e-004  
第10面
K =-2.20833e+000  A 4= 3.37019e-003  A 6= 3.11853e-005  
第11面
K = 1.71227e+000  A 4=-4.49146e-005  A 6= 1.17908e-004  
第12面
K = 5.70869e-001  A 4=-3.54385e-003  A 6= 2.46582e-004  
第13面
K =-1.78719e+000  A 4=-7.83362e-004  A 6= 3.59345e-004  
各種データ
焦点距離       7.50  
Fナンバー      2.88  
画角          27.32  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             4.55  
入射瞳位置     4.41  
射出瞳位置    -4.23  
前側主点位置   5.51  
後側主点位置  -2.95  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -14.87
2       3    -24.32
3       6    -14.75
4       8      4.91
5      10     12.41
6      12    -14.31
テレミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       -15.000    1.30   1.72916    54.7        5.68
2*        17.960    1.95                          5.41
3*         6.796    1.40   1.59240    68.3        5.21
4*        -7.146    0.97                          5.03
5(絞り)    ∞       0.20                          4.07
6*       -14.236    0.80   1.80518    25.4        4.05
7*       -98.169    0.20                          4.23
8*         5.334    1.20   1.64000    60.1        4.68
9*         4.199    1.35                          4.28
10*         5.372    1.80   1.59240    68.3        5.33
11*         9.899    1.28                          5.01
12*         5.128    1.00   1.84666    23.8        5.36
13*         3.875                                  5.42
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 8.00699e+000  A 4=-1.47327e-003  A 6= 7.30169e-005  
第2面
K =-3.65224e+001  A 4=-5.44314e-004  A 6= 5.29084e-005  
第3面
K =-3.27830e+000  A 4= 9.82143e-004  A 6= 1.93818e-005  
第4面
K =-1.26439e+000  A 4= 1.25692e-003  A 6=-7.42342e-006  
第6面
K =-5.37243e+000  A 4= 1.00930e-003  A 6= 8.59265e-005  
第7面
K =-9.00000e+001  A 4= 2.44487e-003  A 6= 1.02366e-004  
第8面
K =-5.01056e+000  A 4= 8.62296e-003  A 6= 6.49491e-005  
第9面
K = 6.14970e-001  A 4= 2.64291e-003  A 6= 4.35217e-004  
第10面
K = 7.18277e-001  A 4= 3.35315e-003  A 6=-1.54486e-004  
第11面
K = 1.51189e+000  A 4= 5.61145e-003  A 6=-1.70734e-004  
第12面
K = 9.04194e-001  A 4=-6.62979e-003  A 6=-1.55750e-004  
第13面
K =-6.57254e-003  A 4=-9.21593e-003  A 6= 2.82444e-005  
各種データ
焦点距離      10.50  
Fナンバー      2.88  
画角          20.26  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             4.55  
入射瞳位置     3.62  
射出瞳位置    -4.01  
前側主点位置   1.25  
後側主点位置  -5.95  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -11.03
2       3      6.11
3       6    -20.77
4       8    -52.55
5      10     17.27
6      12    -29.54
テレ個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        33.245    1.30   1.72916    54.7        6.83
2*       144.445    1.95                          6.48
3*        12.849    1.40   1.59240    68.3        5.67
4*        -9.797    0.97                          5.38
5(絞り)    ∞       0.20                          4.27
6*       -13.239    0.80   1.80518    25.4        4.27
7*        60.932    0.20                          4.27
8*         5.788    1.20   1.64000    60.1        4.52
9*         4.534    1.35                          4.21
10*         5.805    1.80   1.59240    68.3        5.00
11*         4.659    1.28                          5.17
12*         5.752    1.00   1.84666    23.8        6.01
13*         6.534                                  5.99
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-8.19456e+001  A 4=-5.31853e-004  A 6=-7.42778e-006  
第2面
K =-9.00000e+001  A 4= 9.14133e-005  A 6= 1.43749e-005  
第3面
K =-1.08476e+001  A 4= 1.16459e-003  A 6=-1.83197e-005  
第4面
K = 9.72251e-001  A 4= 1.35326e-004  A 6= 7.81170e-006  
第6面
K =-6.39115e+001  A 4= 2.15637e-003  A 6= 1.05300e-005  
第7面
K =-9.00000e+001  A 4= 4.80467e-003  A 6= 7.24665e-005  
第8面
K =-1.02518e+001  A 4= 6.60769e-003  A 6= 1.61089e-004  
第9面
K = 1.25753e+000  A 4=-2.95145e-005  A 6= 3.76702e-004  
第10面
K =-1.25455e+000  A 4=-1.16553e-003  A 6= 2.81324e-005  
第11面
K =-4.99122e+000  A 4= 1.63656e-003  A 6=-1.60913e-004  
第12面
K =-5.81002e-001  A 4=-3.88415e-003  A 6= 1.65437e-004  
第13面
K = 1.22656e+000  A 4=-4.86561e-003  A 6= 1.16617e-004  
各種データ
焦点距離      15.00  
Fナンバー      2.88  
画角          14.48  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             4.55  
入射瞳位置     5.25  
射出瞳位置    -4.71  
前側主点位置  -4.04  
後側主点位置 -10.45  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     58.93
2       3      9.60
3       6    -13.44
4       8    -52.19
5      10    -95.85
6      12     35.77
（数値実施例３）
ワイド個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*      -278.039    1.15   1.69680    55.5        7.35
2*         6.000    2.75                          5.56
3*       -13.838    1.55   1.59240    68.3        4.28
4*        -4.335    0.50                          4.19
5*         5.392    0.80   1.80518    25.4        2.95
6*         3.393    0.43                          2.55
7(絞り)    ∞       1.56                          2.59
8*       -20.462    1.20   1.64000    60.1        4.26
9*        -3.385    0.59                          4.61
10*        11.995    1.65   1.59240    68.3        5.01
11*       -11.271    1.37                          5.25
12*        -9.279    1.00   1.84666    23.8        4.65
13*         9.946                                  4.76
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-1.51839e+001  A 4= 6.01752e-004  A 6= 2.86999e-005  
第2面
K = 1.96510e+000  A 4=-3.86322e-004  A 6=-1.66133e-005  
第3面
K = 2.27610e+001  A 4=-8.92074e-004  A 6=-6.83728e-004  
第4面
K =-7.29708e+000  A 4=-6.23057e-003  A 6=-1.69117e-004  
第5面
K =-9.67598e-001  A 4=-7.68250e-003  A 6=-2.57460e-004  
第6面
K =-4.96656e+000  A 4= 7.15623e-004  A 6= 8.72707e-006  
第8面
K =-6.04476e-001  A 4=-1.54465e-003  A 6= 2.57992e-004  
第9面
K =-1.00603e+000  A 4=-2.23851e-003  A 6=-9.07492e-005  
第10面
K =-3.55816e+001  A 4= 7.39878e-005  A 6=-4.05799e-004  
第11面
K = 3.15494e+000  A 4=-5.45664e-003  A 6= 4.27810e-005  
第12面
K =-1.09737e+001  A 4=-4.17651e-003  A 6= 3.03530e-004  
第13面
K =-1.89271e+001  A 4= 3.28962e-003  A 6= 1.01426e-004  
各種データ
焦点距離       5.20  
Fナンバー      2.88  
画角          36.69  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             3.45  
入射瞳位置     3.90  
射出瞳位置    -4.05  
前側主点位置   5.49  
後側主点位置  -1.75  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -8.41
2       3     10.05
3       5    -13.83
4       8      6.17
5      10     10.07
6      12     -5.54
ワイドミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       246.153    1.15   1.69680    55.5        5.74
2*         6.000    2.75                          4.83
3*        27.183    1.55   1.59240    68.3        4.40
4*        -4.038    0.50                          4.17
5*         5.849    0.80   1.80518    25.4        3.40
6*         3.626    0.43                          3.20
7(絞り)    ∞       1.56                          3.18
8*       -30.741    1.20   1.64000    60.1        3.90
9*        -6.722    0.59                          4.13
10*         5.066    1.65   1.59240    68.3        4.77
11*         6.280    1.37                          4.45
12*        18.583    1.00   1.84666    23.8        4.57
13*         6.571  (可変)                          4.88
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 9.00000e+001  A 4=-8.39451e-004  A 6= 2.35285e-005  
第2面
K =-5.34082e+000  A 4= 4.03329e-003  A 6=-1.66191e-005  
第3面
K = 6.33715e+001  A 4= 2.67153e-003  A 6=-1.61664e-004  
第4面
K =-5.22262e+000  A 4=-1.37728e-003  A 6= 2.77794e-005  
第5面
K =-2.62749e+000  A 4=-9.55365e-003  A 6= 2.40785e-004  
第6面
K =-5.84224e+000  A 4=-6.94200e-003  A 6= 1.86444e-004  
第8面
K = 9.00000e+001  A 4= 8.35122e-003  A 6= 1.58826e-004  
第9面
K =-1.03311e+001  A 4= 3.42515e-003  A 6= 6.46597e-004  
第10面
K =-3.10477e+000  A 4= 3.57728e-003  A 6= 1.57487e-004  
第11面
K =-3.74031e+000  A 4=-8.18470e-004  A 6= 4.37137e-004  
第12面
K =-9.00000e+001  A 4=-7.97372e-003  A 6= 3.60044e-004  
第13面
K =-1.19739e+001  A 4=-3.83591e-003  A 6= 4.12780e-004  
各種データ
焦点距離       7.50  
Fナンバー      2.88  
画角          27.32  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             3.45  
入射瞳位置     4.17  
射出瞳位置    -3.91  
前側主点位置   4.03  
後側主点位置  -4.05  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -8.84
2       3      6.05
3       5    -14.11
4       8     13.19
5      10     29.38
6      12    -12.48
テレミドル個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        42.658    1.15   1.69680    55.5        6.75
2*         8.092    2.75                          6.22
3*         3.713    1.55   1.59240    68.3        5.17
4*       -32.881    0.50                          4.75
5*         5.257    0.80   1.80518    25.4        3.65
6*         3.116    0.43                          3.12
7(絞り)    ∞       1.56                          3.11
8*        -5.288    1.20   1.64000    60.1        3.84
9*        -4.931    0.59                          4.56
10*         5.092    1.65   1.59240    68.3        5.88
11*         5.827    1.37                          5.27
12*        11.995    1.00   1.84666    23.8        5.52
13*         7.874                                  5.71
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-2.66383e+001  A 4=-2.18872e-003  A 6= 6.31429e-005  
第2面
K = 2.08397e+000  A 4=-3.26063e-003  A 6= 2.84905e-005  
第3面
K = 1.10583e-001  A 4= 2.75665e-004  A 6=-1.47214e-005  
第4面
K =-6.74747e+001  A 4= 3.16266e-003  A 6=-8.64586e-005  
第5面
K =-1.66566e+000  A 4=-3.71526e-003  A 6= 1.34066e-004  
第6面
K = 5.41702e-001  A 4=-9.62595e-003  A 6= 1.70734e-004  
第8面
K = 3.16668e+000  A 4= 4.62242e-003  A 6= 1.81580e-004  
第9面
K = 1.69035e+000  A 4= 5.27071e-003  A 6= 1.69765e-004  
第10面
K = 1.13673e+000  A 4= 3.22950e-006  A 6= 2.93792e-005  
第11面
K = 2.99335e+000  A 4=-2.40678e-003  A 6= 7.59485e-005  
第12面
K =-9.39873e+000  A 4=-2.70967e-003  A 6= 5.48169e-005  
第13面
K =-8.61644e+000  A 4=-1.90799e-003  A 6= 9.68595e-005  
各種データ
焦点距離      10.50  
Fナンバー      2.88  
画角          20.26  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             3.45  
入射瞳位置     5.41  
射出瞳位置    -4.58  
前側主点位置   2.18  
後側主点位置  -7.05  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -14.53
2       3      5.72
3       5    -11.40
4       8     49.39
5      10     37.12
6      12    -30.46
テレ個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*         8.009    1.15   1.69680    55.5        7.69
2*         7.508    2.75                          7.04
3*         3.702    1.55   1.59240    68.3        5.20
4*        88.710    0.50                          4.61
5*         7.031    0.80   1.80518    25.4        3.83
6*         3.311    0.43                          3.16
7(絞り)    ∞       1.56                          3.15
8*        -9.083    1.20   1.64000    60.1        3.62
9*        25.053    0.59                          4.35
10*         7.503    1.65   1.59240    68.3        5.50
11*        15.709    1.37                          5.83
12*         5.989    1.00   1.84666    23.8        6.90
13*         7.775                                  6.75
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 5.90804e-001  A 4=-3.95356e-004  A 6=-1.87359e-005  
第2面
K = 9.02179e-001  A 4=-6.68247e-004  A 6=-4.35238e-005  
第3面
K = 7.86019e-002  A 4= 1.00348e-004  A 6= 5.36889e-006  
第4面
K = 9.00000e+001  A 4= 2.36995e-003  A 6=-5.00552e-005  
第5面
K =-5.90637e+000  A 4=-5.74098e-004  A 6= 1.24577e-004  
第6面
K = 7.11639e-001  A 4=-6.13172e-003  A 6= 2.01076e-004  
第8面
K = 9.12926e+000  A 4= 5.29083e-003  A 6=-8.33091e-004  
第9面
K = 9.00002e+001  A 4= 6.28003e-003  A 6=-7.33225e-004  
第10面
K = 1.72371e+000  A 4=-2.97948e-004  A 6=-2.54947e-006  
第11面
K =-6.66245e+001  A 4=-1.60347e-003  A 6= 1.06542e-004  
第12面
K =-3.71090e+000  A 4=-1.38172e-003  A 6= 1.02692e-004  
第13面
K = 1.93714e+000  A 4=-3.41454e-003  A 6= 1.05240e-004  
各種データ
焦点距離      15.00  
Fナンバー      2.88  
画角          14.48  
像高           3.88  
レンズ全長    18.00  
BF             3.45  
入射瞳位置     8.15  
射出瞳位置    -6.16  
前側主点位置  -0.26  
後側主点位置 -11.55  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -2975.24
2       3      6.48
3       5     -8.60
4       8    -10.28
5      10     22.56
6      12     24.50
（数値実施例４）
ワイド個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*         9.963    1.30   1.62041    60.3        6.14
2*         2.063    3.16                          4.23
3*         5.403    1.40   1.59240    68.3        4.07
4*       -11.150    0.60                          3.69
5*       -43.751    0.80   1.80518    25.4        3.07
6*        15.608    0.10                          3.02
7(絞り)    ∞       0.10                          3.03
8*         4.764    1.20   1.64000    60.1        3.07
9*       -66.999    2.94                          3.02
10*        14.404    1.80   1.59240    68.3        4.48
11*        -9.500    0.50                          4.37
12*       -17.138    1.00   1.84666    23.8        4.29
13*        11.853                                  5.09
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-2.47869e+001  A 4=-2.02166e-003  A 6= 5.43003e-005  
第2面
K =-1.79551e+000  A 4= 1.25374e-002  A 6=-4.89811e-005  
第3面
K = 2.24981e+000  A 4= 2.67772e-003  A 6= 1.71832e-004  
第4面
K =-2.15785e+001  A 4= 1.38585e-003  A 6=-4.29296e-005  
第5面
K =-7.77189e+000  A 4= 2.90232e-003  A 6=-1.23226e-003  
第6面
K = 5.52064e+001  A 4= 2.30902e-003  A 6=-9.38603e-004  
第8面
K = 6.43691e-001  A 4= 1.22013e-003  A 6= 3.62473e-004  
第9面
K =-6.95418e+001  A 4= 3.79577e-003  A 6= 8.00925e-004  
第10面
K =-9.00000e+001  A 4= 5.32715e-003  A 6= 4.14940e-004  
第11面
K = 1.36769e+001  A 4=-2.97992e-003  A 6= 1.43850e-003  
第12面
K =-9.00000e+001  A 4=-2.16468e-002  A 6= 4.36176e-004  
第13面
K = 1.40560e+001  A 4=-1.25552e-002  A 6= 5.78256e-004  
各種データ
焦点距離       5.20  
Fナンバー      2.88  
画角          36.69  
像高           3.88  
レンズ全長    17.77  
BF             2.87  
入射瞳位置     3.58  
射出瞳位置    -4.59  
前側主点位置   5.15  
後側主点位置  -2.33  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -4.47
2       3      6.34
3       5    -14.20
4       8      6.99
5      10      9.94
6      12     -8.15
テレ個眼
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        32.268    1.30   1.62041    60.3        8.47
2*       -51.647    3.16                          8.11
3*         5.700    1.40   1.59240    68.3        5.55
4*       -12.800    0.60                          5.22
5*        -9.999    0.80   1.80518    25.4        3.82
6*       191.283    0.10                          3.38
7(絞り)    ∞       0.10                          3.35
8*         5.214    1.20   1.64000    60.1        3.27
9*         2.487    2.94                          3.24
10*        18.649    1.80   1.59240    68.3        6.46
11*        26.555    0.50                          6.50
12*         8.399    1.00   1.84666    23.8        6.65
13*        11.838                                  6.78
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-1.92634e+001  A 4=-2.82433e-004  A 6= 3.81416e-006  
第2面
K = 9.00000e+001  A 4= 3.23423e-004  A 6= 2.68125e-006  
第3面
K =-8.60800e-001  A 4= 2.63313e-003  A 6= 4.15438e-005  
第4面
K =-2.86471e+001  A 4= 8.10119e-004  A 6= 2.03306e-006  
第5面
K = 9.11794e+000  A 4= 5.04006e-003  A 6= 2.54023e-004  
第6面
K = 7.38599e+001  A 4= 2.81749e-003  A 6= 5.63571e-004  
第8面
K =-8.57667e-001  A 4=-3.65406e-003  A 6=-4.84007e-004  
第9面
K =-2.26017e-001  A 4=-3.68837e-003  A 6=-1.37027e-003  
第10面
K = 1.65894e+001  A 4= 2.55538e-003  A 6= 1.45887e-005  
第11面
K = 9.21247e+000  A 4= 2.90663e-004  A 6=-7.09973e-006  
第12面
K =-7.20764e+000  A 4=-1.10889e-003  A 6=-5.90829e-005  
第13面
K = 8.94495e+000  A 4=-3.28402e-003  A 6=-4.17715e-005  
焦点距離      15.00  
Fナンバー      2.88  
画角          14.48  
像高           3.88  
レンズ全長    17.77  
BF             2.87  
入射瞳位置     8.12  
射出瞳位置    -6.28  
前側主点位置  -1.49  
後側主点位置 -12.13  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     32.20
2       3      6.85
3       5    -11.78
4       8     -8.97
5      10     97.49
6      12     30.14
【０１４１】
【表１】
2014010400.tif 000022
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明は、複数の光学系を配列してなる複眼撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１…複眼撮像装置、４０…撮像制御手段、１１０ａ、ｂ、１２０ａ、ｂ、１３０ａ、ｂ、１４０ａ、ｂ、１１１ａ、ｂ、１２１ａ、ｂ、１３１ａ、ｂ、１４１ａ、ｂ…結像光学系、２１０ａ〜ｆ、２１１ａ〜ｆ…撮像素子、１０５Ｆ、１０７Ｆ…フォーカス群ユニット（フォーカスレンズユニット）、１０５Ｒ…後群ユニット（固定レンズユニット）
【図１】
2014010400.tif 000023
【図２】
2014010400.tif 000024
【図３】
2014010400.tif 000025
【図４】
2014010400.tif 000026
【図５】
2014010400.tif 000027
【図６】
2014010400.tif 000028
【図７】
2014010400.tif 000029
【図８】
2014010400.tif 000030
【図９】
2014010400.tif 000031
【図１０】
2014010400.tif 000032
【図１１】
2014010400.tif 000033
【図１２（Ａ）】
2014010400.tif 000034
【図１２（Ｂ）】
2014010400.tif 000035
【図１２（Ｃ）】
2014010400.tif 000036
【図１２（Ｄ）】
2014010400.tif 000037
【図１３】
2014010400.tif 000038
【図１４（Ａ）】
2014010400.tif 000039
【図１４（Ｂ）】
2014010400.tif 000040
【図１４（Ｃ）】
2014010400.tif 000041
【図１４（Ｄ）】
2014010400.tif 000042
【図１５】
2014010400.tif 000043
【図１６（Ａ）】
2014010400.tif 000044
【図１６（Ｂ）】
2014010400.tif 000045
【図１６（Ｃ）】
2014010400.tif 000046
【図１６（Ｄ）】
2014010400.tif 000047
【図１７】
2014010400.tif 000048
【図１８】
2014010400.tif 000049
【図１９】
2014010400.tif 000050
【図２０】
2014010400.tif 000051
【図２１】
2014010400.tif 000052
【図２２】
2014010400.tif 000053