(57)【要約】【課題】立体視像の需要が比較的多い１０センチ以下の被写体サイズに特に有効であり、レンズ交換式の撮像装置に対応することにより画像の保存に追加投資を必要とせず、撮像した画像がその場で交差法により立体視が可能であり、テレビジョン受像機用の画像信号への変換は後から可能なように立体視情報をそのまま保存することができる立体視像撮像レンズを提供する。【解決手段】光軸を含む一平面において左右に分割されている結像レンズ系１と、結像レンズ系１の左右を分割する一平面に配置された遮光板２とを備え、被写体Ａらの光が、結像レンズ系１の左部分１Ｌにより遮光板２の左側の領域に左眼用画像として結像されるとともに、結像レンズ系１の右部分１Ｒにより遮光板２の右側の領域に右眼用画像として結像される。【選択図】図２
2014203051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一、または、複数の単レンズにより構成され、光軸を含む一平面において左右に分割されている結像レンズ系と、
前記結像レンズ系の左右を分割する一平面に配置された遮光板と
を備え、
被写体からの光が、前記結像レンズ系の左部分により、前記遮光板の左側の領域に左眼用画像として結像されるとともに、前記結像レンズ系の右部分により、前記遮光板の右側の領域に右眼用画像として結像される
ことを特徴とする立体視像撮像レンズ。
【請求項２】
撮像手段を有する撮像装置に対して着脱可能となっている
ことを特徴とする請求項１記載の立体視像撮像レンズ。
【請求項３】
前記結像レンズ系の前方に、前記左眼用画像と前記右眼用画像との視差を大きくするためのミラーを備えた
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の立体視像撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体視像の撮影を可能とする立体視像撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、視差を有する２つの光学系を備え、通常のカメラ等の撮像装置に着脱可能に取り付けて、立体視像の撮像を可能とする立体視像撮像レンズが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、デジタルカメラ等の撮影装置に装着する立体視像撮像レンズが記載されている。この立体視像撮像レンズを用いたカメラにおいては、Ｌ映像は直接中心点に向かって入射し、左眼用のＬ映像として取り入れられる。一方、Ｒ映像はミラーで２回反射され、中心点に向かって入射し、右眼用のＲ映像として取り入れられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、テレビジョン受像機などのモニタが大型化、かつ、高精細化され、立体視像（３Ｄ映像）が表現できるモニタも種々提案されている。しかし、立体視像の番組（ソフトウェア）や立体視像が撮影できる撮影装置は種々提案されているが、普及というには程遠く、市場が広がっていない。これは、立体視像でなくては成し得ない利用法が少ないからでもある。
【０００６】
左右の目から得られる情報を脳が立体として認識する処理を行っているのは言うまでもないが、このような左右の視差のある情報を左右独立に人間の目に投影する時には、いくつかの注意点がある。
【０００７】
立体視を認識しているときにフレームが移動したり、大きさが変化したりすると、多くの場合、人は酔いや不快感を感じる。これは、立体視に限らず、半球状のドームに投影される擬似立体感の場合も同じであり、船から撮影された１８０度映像は２次元情報にもかかわらす距離感がつかめるが、全体のフレームの揺れで多くの人が船酔いに似た症状に陥るとの報告がある（２０１１年日本光学会「光学シンポジウム」）。立体視像は、できるだけフレームを固定した状態で撮影することが望ましいようである。
【０００８】
このことは、撮影途中でズーミングを連続的に行ったり、ピント移動を行ったり、カメラの向きを変化させたりすることは避けるべきであることを示しており、したがって、立体視像撮像装置においては、ズームカムや複雑な機構は重要ではなく、単純な機構でも良いことを意味している。実際のフォーカシング、ズーミング、カメラの向きの変化は、撮影を止めたタイミングで行えば良いと解釈できるため、装置を構成する上で簡素化が可能となる。
【０００９】
そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、立体視像の需要が比較的多い１０センチ以下の被写体サイズに特に有効であり、レンズ交換式の撮像装置に対応することにより画像の保存に追加投資を必要とせず、撮像した画像がその場で交差法により立体視が可能であり、テレビジョン受像機用の画像信号への変換は後から可能なように立体視情報をそのまま保存することができる立体視像撮像レンズ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】
【００１０】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る立体視像撮像レンズは、以下の構成を有するものである。
【００１１】
〔構成１〕
一、または、複数の単レンズにより構成され光軸を含む一平面において左右に分割されている結像レンズ系と、結像レンズ系の左右を分割する一平面に配置された遮光板とを備え、被写体からの光が、結像レンズ系の左部分により遮光板の左側の領域に左眼用画像として結像されるとともに、結像レンズ系の右部分により遮光板の右側の領域に右眼用画像として結像されることを特徴とするものである。
【００１２】
〔構成２〕
構成１を有する立体視像撮像レンズにおいて、撮像手段を有する撮像装置に対して着脱可能となっていることを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する立体視像撮像レンズにおいて、結像レンズ系の前方に左眼用画像と右眼用画像との視差を大きくするためのミラーを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
構成１を有する本発明に係る立体視像撮像レンズにおいては、一、または、複数の単レンズにより構成され光軸を含む一平面において左右に分割されている結像レンズ系と、結像レンズ系の左右を分割する一平面に配置された遮光板とを備え、被写体からの光が、結像レンズ系の左部分により遮光板の左側の領域に左眼用画像として結像されるとともに、結像レンズ系の右部分により遮光板の右側の領域に右眼用画像として結像されるので、撮像した画像は、その場で交差法により立体視が可能である。
【００１５】
構成２を有する本発明に係る立体視像撮像レンズにおいては、撮像手段を有する撮像装置に対して着脱可能となっているので、レンズ交換式の撮像装置に対応しており、画像の保存に追加投資を必要としない。
【００１６】
構成３を有する本発明に係る立体視像撮像レンズにおいては、結像レンズ系の前方に左眼用画像と右眼用画像との視差を大きくするためのミラーを備えたので、立体視像の需要が比較的多い１０センチ以下の被写体サイズに特に有効である。
【００１７】
すなわち、本発明は、立体視像の需要が比較的多い１０センチ以下の被写体サイズに特に有効であり、レンズ交換式の撮像装置に対応することにより画像の保存に追加投資を必要とせず、撮像した画像がその場で交差法により立体視が可能であり、テレビジョン受像機用の画像信号への変換は後から可能なように立体視情報をそのまま保存することができる立体視像撮像レンズを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】立体視像撮像レンズの原理を示す平面図である。
【図２】本発明に係る立体視像撮像レンズの構成を示す横断面図である。
【図３】本発明に係る立体視像撮像レンズにおける遮光板の効果を示す正面図である。
【図４】本発明に係る立体視像撮像レンズにおける絞り機構の位置を示す横断面図である。
【図５】本発明に係る立体視像撮像レンズにおける絞り機構の構成を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る立体視像撮像レンズにおける入射ミラー及び折返しミラーの構成を示す横断面図である。
【図７】本発明に係る立体視像撮像レンズの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る立体視像撮像レンズの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、立体視像撮像レンズの原理を示す平面図である。
【００２１】
本発明に係る立体視像撮像レンズは、図１に示すように、視差を有する２つの光学系１Ｒ，１Ｌを備え、カメラ等の撮像装置に着脱可能に取り付けて、立体視像の撮像を可能とするものである。
【００２２】
図２は、本発明に係る立体視像撮像レンズの構成を示す横断面図である。
【００２３】
この立体視像撮像レンズにおいて、２つの光学系１Ｒ，１Ｌは、図２に示すように、一、または、複数の単レンズにより構成された結像レンズ系１が、光軸を含む一平面Ｐにおいて左右に分割されることによって構成されている。
【００２４】
結像レンズ系１を左右を分割して光学系１Ｒ，１Ｌとする一平面Ｐには、遮光板２が配置されている。
【００２５】
この立体視像撮像レンズは、図示しない鏡筒内に、結像レンズ系１及び遮光板２等が収納保持されて構成され、この鏡筒を介して、ＣＣＤ等の撮像手段３を有する撮像装置に対して着脱可能となっている。
【００２６】
被写体Ａからの入射光線は、結像レンズ系１の前方左側に配置された入射ミラー４Ｌにより反射され、さらに、結像レンズ系１の前方左側に配置された折返しミラー５Ｌにより反射されて、結像レンズ系１の左部分の光学系１Ｌに入射する。また、被写体Ａからの入射光線は、結像レンズ系１の前方右側に配置された入射ミラー４Ｒにより反射され、さらに、結像レンズ系１の前方右側に配置された折返しミラー４Ｌにより反射されて、結像レンズ系１の右部分の光学系１Ｒに入射する。
【００２７】
結像レンズ系１の左部分の光学系１Ｌに入射した入射光線は、左部分の光学系１Ｌにより、遮光板２の左側の領域において左眼用画像として結像される。また、結像レンズ系１の右部分の光学系１Ｒに入射した入射光線は、右部分の光学系１Ｒにより、遮光板２の右側の領域において右眼用画像として結像される。左眼用画像は、撮像手段３の撮像面の左半分の領域３Ｒに結像され、右眼用画像は、撮像手段３の撮像面の右半分の領域３Ｌに結像される。
【００２８】
すなわち、この立体視像撮像レンズにおいては、被写体Ａからの入射光線は、結像レンズ系１の光軸を横切ることはない。
【００２９】
ところで、従来より、２つの視野の画像を同時に一つの撮像手段に映しこむ光学系としては、さまざまな構成が提案され、実用化されている。このような光学系においては、入射光線が、結像レンズ系の入射瞳を境に光軸を横切るようになっている結像レンズ系が用いられている。
【００３０】
このような、入射光線が光軸を横切るようになっている結像レンズ系を使用して、左右で違う視野の画像を映しこむことは、一般に、ミラーや左右独立した光学系を、結像レンズ系の前方、または、後方に付加することによって実現される。一眼レフカメラのレンズの前方に装着する、いわゆる「ステレオアダプタ」が代表的なものである。
【００３１】
入射光線が光軸を横切らない結像レンズ系としては、実体顕微鏡が挙げられる。これは、大きな対物レンズの左右に視野絞りを設けるとともに、左右独立した光学系（つまり、それぞれが光軸を有する光学系）を付加して、接眼鏡に光路を導くようになっているものである。すなわち、大きな対物レンズを通った入射光線が光軸を横切る前に、左右独立した光学系に導くようになっているものであり、本発明に係る立体視像撮像レンズとは異なるものである。
【００３２】
上述したような従来の技術によって撮影された２つの視野の画像は、何らの画像処理（信号処理）をせずにプリントしたとき、または、モニタにより観察したときには、右眼で認識されるべき右眼用画像は右側に、左眼で認識されるべき左眼用画像は左側に表示される。このとき、この画像を立体視する場合には、「平行法」で見ることになる。「平行法」においては、視点間距離が人の目の間隔より広い状態で撮影された画像は、適切な光学機器（例えば、ステレオアダプタと言われる左右にレンズがついた立体視補助器具）を使用しないと立体視が実現できない。
【００３３】
結像レンズ系の入射瞳で入射光線が光軸を横切らない光学系ができれば、右眼で認識されるべき右眼用画像は左側に、左眼で認識されるべき左眼用画像は右側に表示されることになり、立体視は、「交差法」で行うことができる。
【００３４】
「交差法」のメリットは、若干の訓練が必要ではあるが、比較的大きな画像でも、また、視点間距離が人の目の間隔より広い状態で撮影された画像でも、光学機器を使用せずに立体視が可能なことである。ＣＣＤ、または、Ｃ−ＭＯＳカメラで撮像した画像をモニター上で見る場合でも、同様に立体視が可能である。
【００３５】
このような、入射光線が結像レンズ系の光軸に交差しないようにレンズを設計する場合の大きな障害は、斜めから入射する光線が結像レンズ系の光軸に交差して、画像上に迷光、または、不要な２重像となって映りこむことである。
【００３６】
本発明においては、結像レンズ系の中に、光軸に沿って遮光板を配置することにより、このような迷光、または、２重像を防止している。本発明は、主に立体情報を記録、表示する場合において、従来にない有益な特徴を有する。
【００３７】
図３は、本発明に係る立体視像撮像レンズにおける遮光板の効果を示す正面図である。
【００３８】
入射ミラー４Ｌ，４Ｒ及び折返しミラー５Ｌ，５Ｒの角度の調整によって、図３中の（ａ）に示すように、左部分の光学系１Ｌ及び右部分の光学系１Ｒによって形成されるイメージサークルｉＬ，ｉＲの間の距離を離すようにすると、撮像手段３の中央部分には、両イメージサークルｉＬ，ｉＲの間に、画像がなにも結像されない領域が生じてしまう。
【００３９】
そこで、入射ミラー４Ｌ，４Ｒ及び折返しミラー５Ｌ，５Ｒの角度の調整によって、図３中の（ｂ）に示すように、左部分の光学系１Ｌ及び右部分の光学系１Ｒによって形成されるイメージサークルｉＬ，ｉＲの間の距離を縮めると、撮像手段３の中央部分には、両イメージサークルｉＬ，ｉＲが互いに重なった領域が生じてしまう。
【００４０】
そこで、本発明においては、遮光板２によって、図３中の（ｃ）に示すように、両イメージサークルｉＬ，ｉＲが互いに重なる領域への入射光線の片方（光軸を横切る光線）を遮断して、両イメージサークルｉＬ，ｉＲの重なりを防止している。
【００４１】
図４は、本発明に係る立体視像撮像レンズにおける絞り機構の位置を示す横断面図である。
【００４２】
図５は、本発明に係る立体視像撮像レンズにおける絞り機構の構成を示す横断面図である。
【００４３】
結像レンズ系１の中で入射光線が光軸に交差しないように設計するには、図４に示すように、開口絞り６は、結像レンズ系１の前方に配置することが望ましい。そして、本発明に係る立体視像撮像レンズにおいては、図５に示すように、左右片側ずつ独立した開口絞り７を用いる。
【００４４】
本発明に係る立体視像撮像レンズにおいては、前絞り光学系は、結像レンズ系１を構成する上で欠かせない要素である開口絞りの配置でも有利である。結像レンズ系の基本設計は、前絞り光学系で十分に収差補正することである。その後、左右それぞれの光学系、つまり、遮光板２で仕切られた半月状の光束において、円形の開口絞り７を追加することにより、撮像手段３の左右それぞれの領域において明るさの偏りが少ない画像を結像させることができる。また、開口絞り７が結像レンズ系１よりも前方に配置されていれば、左右で連動した二つの直線的開閉運動絞りを用いることができる。
【００４５】
図６は、本発明に係る立体視像撮像レンズにおける入射ミラー及び折返しミラーの構成を示す横断面図である。
【００４６】
そして、図６に示すように、結像レンズ系１の前方に配置した入射ミラー４Ｌ，４Ｒ及び折返しミラー５Ｌ，５Ｒの間隔及び角度の調整によって、左眼用画像と右眼用画像との視差を調整することができる。これら入射ミラー４Ｌ，４Ｒ及び折返しミラー５Ｌ，５Ｒは、開口絞り７よりも被写体Ａ側に配置する。入射ミラー４Ｌ，４Ｒ間の距離が、左眼用画像と右眼用画像との視差に相当する。入射ミラー４Ｌ，４Ｒ及び折返しミラー５Ｌ，５Ｒの角度の調整によって、左部分の光学系１Ｌ及び右部分の光学系１Ｒによって形成されるイメージサークルｉＬ，ｉＲの間の距離を調整することができる。
【００４７】
図７は、本発明に係る立体視像撮像レンズの構成を示す分解斜視図である。
【００４８】
この立体視像撮像レンズにおいては、図７に示すように、フォーカシング（焦点調整）及びズーミング（変倍）のために、結像レンズ系１が光軸方向に移動可能となっている。この移動は、結像レンズ系１を光軸回りに回転させない方式によって行われる。すなわち、結像レンズ系１は、直線移動機構により、レンズグループ（結像レンズ系１を構成する複数のレンズのうちの特定の一部のレンズ）毎に一体的に移動操作される。直線移動機構は、結像レンズ系１を保持するレンズ移動ステージ１０、このレンズ移動ステージ１０を移動可能に支持するリニアウェイ１１、特定のレンズグループを移動させるズームモータ９及び結像レンズ系１全体を移動させるフォーカシングモータによって構成される。
【００４９】
ズーミングは、焦点位置の移動を伴ういわゆるバリフォーカルでも構わず、各レンズグループを所定の位置に固定して焦点距離を変更した後で、フォーカシングを行う方式でもよい。
【００５０】
さらに、フォーカシング及びズーミングを電動化するには、ズームモータ及びフォーカシングモータとしてリニアモータを用いて、このリニアモータの複数コマに各レンズグループを固定し、エンコーダによる数値制御を行うこととすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、立体視像の撮影を可能とする立体視像撮像レンズに適用される。
【符号の説明】
【００５２】
１    結像レンズ系
１Ｌ  左側の光学系
１Ｒ  右側の光学系
２    遮光板
３    撮像手段
４Ｌ  入射ミラー
４Ｒ  入射ミラー
５Ｌ  折返しミラー
５Ｒ  折返しミラー
７    開口絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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