(57)【要約】  視差の増大を抑制し、撮像素子への光線の斜入射を抑制し、鮮明な画像を取得することを目的として、本発明の撮像装置（１）は、視差を有する２つの像を形成する結像光学系（２）と、視差像を撮像する撮像素子（３）とを備え、結像光学系（２）が、負の屈折力を有する第１負レンズ群（４）と、正の屈折力を有する第１正レンズ群（５）と、正の屈折力を有する第２正レンズ群（６）とを備え、第１負レンズ群（４）が、視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの負レンズ群（７，８）を備え、第１正レンズ群（５）が、単一の中心軸を有し、各負レンズ群（７，８）から射出された光を通過させる共通レンズ群であり、第２正レンズ群（６）が、視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの正レンズ群（１３，１４）を備え、第１正レンズ群（５）が第１正レンズ群（５）の中心軸に沿って移動する移動レンズ群を備える。
2017033234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差を有する２つの像を形成する結像光学系と、
該結像光学系よりも像側に配置され視差像を撮像する撮像素子とを備え、
前記結像光学系が、物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１負レンズ群と、正の屈折力を有する第１正レンズ群と、正の屈折力を有する第２正レンズ群とを備え、
前記第１負レンズ群が、各前記視差像に対応して視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの負レンズ群を備え、
前記第１正レンズ群が、単一の中心軸を有し、前記第１負レンズ群の各前記負レンズ群から射出された光を通過させる共通レンズ群であり、
前記第２正レンズ群が、各前記視差像に対応して視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの正レンズ群を備え、
前記第１正レンズ群が、該第１正レンズ群の前記中心軸に沿って移動する移動レンズ群を備える撮像装置。
【請求項２】
前記移動レンズ群が、正の屈折力を有する正レンズおよび負の屈折力を有する負レンズの接合レンズ成分を備える請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１正レンズ群が、可変間隔を挟んで配置される複数のレンズ群を備える請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１正レンズ群が、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１正レンズ群中の前記正レンズ群と前記負レンズ群との間の距離が変化する請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１正レンズ群の前記正レンズ群が移動レンズ群であり、
前記負レンズ群が、前記正レンズ群よりも像側に配置され静止している請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記移動レンズ群が、条件（１）を満足する請求項１に記載の撮像装置。
（１）    ｆｍ＞（Ｄｋ×ΔＤ）／（ｉｈ×０．２）
ここで、
ｆｍは、前記移動レンズ群の焦点距離の絶対値、
ΔＤは、前記移動レンズ群の最大移動量、
ｉｈは、前記視差像の像高、
Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離
である。
【請求項８】
前記結像光学系が、各前記視差像に対応した開口を有する絞りを備え、
該絞りのいずれかの開口の中心が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸に対して偏芯している請求項１から請求項７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の開口の中心間距離が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸間距離よりも大きい請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の開口の中心間距離が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸間距離よりも小さい請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記結像光学系が、各前記視差像に対応した開口を有する絞りを備え、
前記第１正レンズ群が複数のレンズ群を有し、
前記開口が前記第１正レンズ群の前記複数のレンズ群の間に位置する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】
条件（２）を満足する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の撮像装置。
（２）      −１．６＜ｆＧＮ１／ｆＧＰ２＜−０．６
ここで、
ｆＧＮ１は、前記第１負レンズ群の焦点距離、
ｆＧＰ２は、前記第２正レンズ群の焦点距離
である。
【請求項１３】
条件（３）を満足する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の撮像装置。
（３）      ―１．５＜Ｄｋ／ｆＧＮ１＜０
ここで、
ｆＧＮ１は、前記第１負レンズ群の焦点距離、
Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離
である。
【請求項１４】
条件（４）を満足する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の撮像装置。
（４）      １＞Ｄｋ／ｆＧＰ２＞０
ここで、
ｆＧＰ２は、前記第２正レンズ群の焦点距離、
Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体視に必要な視差画像を獲得するために、先端に光軸の異なる２つのレンズ系が配置された立体撮像光学系が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この立体撮像光学系は、物体面の焦点位置を調整するために、１つのレンズ群を光軸方向に移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１４７８５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の立体撮像光学系は、複数のレンズ群の内の像面に近い位置のレンズ群を移動させる構成なので、移動するレンズ群には、像を結像させるために正の屈折力が必要であり、視差像に対応する２つの光学系の光軸間隔が大きくなってしまう。また、撮像素子に入射する主光線の角度が大きくなるため、撮像素子によっては、斜入射特性が保たれなくなる。さらに、レンズ群の移動に伴って、レンズ群の光軸が設計値からずれた場合には、収差の影響が大きくなり鮮明な画像を取得することができない。【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、視差の増大を抑制し、撮像素子への光線の入射角を小さくし、鮮明な画像を取得することができる撮像装置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】
本発明の一態様は、視差を有する２つの像を形成する結像光学系と、該結像光学系よりも像側に配置され視差像を撮像する撮像素子とを備え、前記結像光学系が、物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１負レンズ群と、正の屈折力を有する第１正レンズ群と、正の屈折力を有する第２正レンズ群とを備え、前記第１負レンズ群が、各前記視差像に対応して視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの負レンズ群を備え、前記第１正レンズ群が、単一の中心軸を有し、前記第１負レンズ群の各前記負レンズ群から射出された光を通過させる共通レンズ群であり、前記第２正レンズ群が、各前記視差像に対応して視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸を有する２つの正レンズ群を備え、前記第１正レンズ群が、該第１正レンズ群の前記中心軸に沿って移動する移動レンズ群を備える撮像装置である。【０００７】
本態様によれば、物体からの光が撮像装置に入射すると、結像光学系において視差を有する２つの像が形成されて、撮像素子により２つの視差像が撮像される。物体からの光は第１負レンズ群により集光されるので、広い画角を確保することができ、視差方向に並んで配置された２つの負レンズ群により視差像に対応して別々に集光された光束は、その後段の共通レンズ群からなる第１正レンズ群によって光束径を小さく維持される。そして、第１正レンズ群を通過した光は、再度、視差方向に並んで配置された２つの正レンズ群を備える第２正レンズ群に入射することにより、２つの視差像がそれぞれ撮像素子に結像され撮像される。【０００８】
この場合において、フォーカス位置を調節する際には、第１負レンズ群と第２正レンズ群との間に配置された、共通レンズ群である第１正レンズ群を共通中心軸に沿って移動させるので、撮像素子に近い第２正レンズ群を移動させる必要がなく、第２正レンズ群の２つの正レンズ群の中心軸間距離を近接させ、視差を小さく抑えることができる。また、第２正レンズ群を移動させる場合と比較して第１正レンズ群を共通中心軸に沿って移動させる際の駆動誤差による影響を低減することができ、撮像素子への入射角度を小さく抑えて検出感度の低下を抑制することができる。【０００９】
上記態様においては、前記移動レンズ群が、正の屈折力を有する正レンズおよび負の屈折力を有する負レンズの接合レンズ成分を備えていてもよい。
このようにすることで、接合レンズ成分を備える移動レンズ群の駆動によっても色収差を抑えることができる。【００１０】
また、上記態様においては、前記第１正レンズ群が、可変間隔を挟んで配置される複数のレンズ群を備えていてもよい。
また、上記態様においては、前記第１正レンズ群が、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを備えていてもよい。
このようにすることで、凹凸の組み合わせによって共通レンズの光軸のズレを抑えることができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記第１正レンズ群中の前記正レンズ群と前記負レンズ群との間の距離が変化してもよい。
また、上記態様においては、前記第１正レンズ群の前記正レンズ群が移動レンズ群であり、前記負レンズ群が、前記正レンズ群よりも像側に配置され静止していてもよい。【００１２】
また、上記態様においては、前記移動レンズ群が、条件（１）を満足してもよい。
（１）    ｆｍ＞（Ｄｋ×ΔＤ）／（ｉｈ×０．２）
ここで、ｆｍは、前記移動レンズ群の焦点距離の絶対値、ΔＤは、前記移動レンズ群の最大移動量、ｉｈは、前記視差像の像高、Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離である。
このようにすることで、レンズの駆動誤差によって発生する収差を抑えることができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記結像光学系が、各前記視差像に対応した開口を有する絞りを備え、該絞りのいずれかの開口の中心が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸に対して偏芯していてもよい。
このようにすることで、入射瞳位置を近づけたままでも視差像の結像位置をずらし、光束のケラレを小さくすることができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記複数の開口の中心間距離が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸間距離よりも大きくてもよい。
このようにすることで、撮像画角を大きくした際の視差像のクロストークを軽減することができる。【００１５】
また、上記態様においては、前記複数の開口の中心間距離が、前記第１負レンズ群の対応する負レンズ群の中心軸間距離よりも小さくてもよい。
このようにすることで、視差像間隔を小さくし、撮像素子の撮像面を小型化することができる。【００１６】
また、上記態様においては、前記結像光学系が、各前記視差像に対応した開口を有する絞りを備え、前記第１正レンズ群が複数のレンズ群を有し、前記開口が前記第１正レンズ群の前記複数のレンズ群の間に位置していてもよい。
このようにすることで、第１負レンズ群の有効径および第２正レンズ群の有効径の双方を抑えることができ、ケラレによる影響を低減することができる。第１負レンズ群のそれぞれの負レンズ群の瞳間距離を大きくしなくても広画角な視差像を得ることができ、小型化を図ることができる。【００１７】
また、上記態様においては、条件（２）を満足してもよい。
（２）      −１．６＜ｆＧＮ１／ｆＧＰ２＜−０．６
ここで、ｆＧＮ１は、前記第１負レンズ群の焦点距離、ｆＧＰ２は、前記第２正レンズ群の焦点距離である。
このようにすることで、第１負レンズ群の焦点距離と第２正レンズ群の焦点距離との比を−１近くに設定し、第１負レンズ群と第２正レンズ群との間に配置される共通レンズ群である第１正レンズ群での倍率を−１付近として、移動レンズ群の移動時の収差変動を低減することができる。【００１８】
また、上記態様においては、条件（３）を満足してもよい。
（３）      ―１．５＜Ｄｋ／ｆＧＮ１＜０
ここで、ｆＧＮ１は、前記第１負レンズ群の焦点距離、Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離である。
また、上記態様においては、条件（４）を満足してもよい。
（４）      １＞Ｄｋ／ｆＧＰ２＞０
ここで、ｆＧＰ２は、前記第２正レンズ群の焦点距離、Ｄｋは、前記第２正レンズ群の中心軸間の距離である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、視差の増大を抑制し、撮像素子への光線の入射角を小さくし、鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の移動レンズ群が遠点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図２】図１の撮像装置の移動レンズが近点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図３】図１の撮像装置の第１実施例に係る結像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図４】図３の結像光学系の移動レンズ群が図１に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図５】図３の結像光学系の移動レンズ群が図１に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図６】図３の結像光学系の移動レンズ群が図２に示される近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図７】図３の結像光学系の移動レンズ群が図２に示される近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図８】図１の撮像装置の第２実施例に係る結像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図９】図８の結像光学系の移動レンズ群が遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図１０】図８の結像光学系の移動レンズ群が遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図１１】図８の結像光学系の移動レンズ群が近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図１２】図８の結像光学系の移動レンズ群が近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の移動レンズ群が遠点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図１４】図１３の撮像装置の移動レンズが近点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図１５】図１３の撮像装置の第３実施例に係る結像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図１６】図１５の結像光学系の移動レンズ群が図１３に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図１７】図１５の結像光学系の移動レンズ群が図１３に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図１８】図１５の結像光学系の移動レンズ群が図１４に示される近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図１９】図１５の結像光学系の移動レンズ群が図１４に示される近点位置に配置されたときの、(ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の移動レンズ群が遠点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図２１】図２０の撮像装置の移動レンズが近点位置に配置されたときの主光線の光線追跡を示す図である。
【図２２】図２０の撮像装置の第４実施例に係る結像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図２３】図２２の結像光学系の移動レンズ群が図２０に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図２４】図２２の結像光学系の移動レンズ群が図２０に示される遠点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図２５】図２２の結像光学系の移動レンズ群が図２１に示される近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＹ方向の横収差を示す図である。
【図２６】図２２の結像光学系の移動レンズ群が図２１に示される近点位置に配置されたときの、（ａ）光線Ｌ７、（ｂ）光線Ｌ６、（ｃ）光線Ｌ５、（ｄ）光線Ｌ４、（ｅ）光線Ｌ３、（ｆ）光線Ｌ２、（ｇ）光線Ｌ１のＸ方向の横収差を示す図である。
【図２７】各実施形態に係る撮像装置を適用する硬性内視鏡の（ａ）全体図、（ｂ）先端部を示す斜視図である。
【図２８】各実施形態に係る撮像装置を適用する軟性電子内視鏡の全体図である。
【図２９】各実施形態に係る撮像装置を適用する自動車の（ａ）フロント部分の斜視図、（ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１は、例えば、内視鏡の挿入部の先端に備えられる撮像装置であって、図１および図２に示されるように、結像光学系２と撮像素子３とを備えている。
【００２２】
結像光学系２は、物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１負レンズ群４と、正の屈折力を有する第１正レンズ群５と、正の屈折力を有する第２正レンズ群６とを備え、２つの視差像を形成するようになっている。
第１負レンズ群４は、２つの視差像に対応して視差方向に並んで配置され、それぞれが中心軸Ａ，Ｂを有する２つの負レンズ群７，８を備えている。
【００２３】
第１負レンズ群４の各負レンズ群７，８は、物体側から順に、像側に凹面を備える平凹レンズ９と、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズ１０と、物体側に凹面を有する１つのメニスカスレンズ１１とを備えている。また、接合レンズ１０として、中心軸Ａ，Ｂ上において物体側面および像側面の２面のみが空気と接するレンズをレンズ成分とする。
【００２４】
第１正レンズ群５は、図３に示されるように、単一の中心軸（共通中心軸）Ｓを有し、第１負レンズ群４の各負レンズ群７，８から射出された光を通過させる共通レンズ群であり、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズ１２により構成されている。第１正レンズ群５は共通中心軸Ｓに沿って移動可能に設けられた移動レンズ群を構成している。
【００２５】
第２正レンズ群６は、各視差像に対応して視差方向に並んで配列され、それぞれが中心軸Ｘ，Ｙを有する２つの正レンズ群１３，１４を備えている。
第２正レンズ群６の各正レンズ群１３，１４は、物体側から順に、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズ１５と、両凸レンズ１６とを備えている。第１正レンズ群５と第２正レンズ群６との間には、視差像に対応する開口を有する明るさ絞り（絞り）１７が設けられている。
【００２６】
物体からの光は、第１負レンズ群４の２つの負レンズ群７，８によって、視差に応じて２つに分離された状態でそれぞれ集光された後、共通レンズ群である第１正レンズ群５を通過して第２正レンズ群６に入射する際に、再度、視差に応じて２つに分離され、第２正レンズ群６を構成する各正レンズ群１３，１４によって２つの視差像が結像されるようになっている。
撮像素子３は、第２正レンズ群６による視差像の結像位置に撮像面１８を配置したＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等によって構成されている。
【００２７】
本実施形態に係る撮像装置１は、以下の条件（１）から（４）を満足している。
（１）      ｆｍ＞（Ｄｋ×ΔＤ）／（ｉｈ×０．２）
（２）      −１．６＜ｆＧＮ１／ｆＧＰ２＜−０．６
（３）      ―１．５＜Ｄｋ／ｆＧＮ１＜０
（４）      １＞Ｄｋ／ｆＧＰ２＞０
【００２８】
ここで、
ｆｍは、移動レンズ群５の焦点距離の絶対値、
ΔＤは、移動レンズ群５の最大移動量、
ｉｈは、視差像の像高、
Ｄｋは、第２正レンズ群６を構成する２つの正レンズ群１３，１４の中心軸Ｘ，Ｙ間の距離、
ｆＧＮ１は、第１負レンズ群４焦点距離、
ｆＧＰ２は、第２正レンズ群６焦点距離
である。
【００２９】
接合レンズ１２の最大移動量ΔＤによる像高の変化量ΔＹは以下の関係式を満たす。
ΔＹ＝ΔＤ×（Ｄｋ／２）／ｆｍ
そして、像高の変化量ΔＹとして像高ｉｈの１０％より小さいこと、すなわち、
ΔＹ＜ｉｈ×０．１
を条件とすると、条件（１）が導かれる。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る撮像装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１によれば、物体からの光が撮像装置１に入射すると、結像光学系２において視差を有する２つの像が形成されて、撮像素子３により２つの視差像が撮像される。物体からの光は第１負レンズ群４を構成している２つの負レンズ群７，８により視差に応じて２つに分離されて集光されるので、広い画角を確保することができ、第１負レンズ群４により集光された光束の径は、その後段の第１正レンズ群５によって小さいままに維持される。そして、第１正レンズ群５を通過した光は、視差方向に並んで配置された２つの正レンズ群１３，１４を備える第２正レンズ群６に入射することにより、再度２つの視差像に分離され、撮像素子３によってそれぞれ撮像される。
【００３１】
フォーカス位置を調節する際には、第１正レンズ群５を構成する単一の接合レンズ１２を共通中心軸Ｓに沿って移動させるので、単純な移動機構によってフォーカス位置を調節することができる。これにより撮像装置１の細径化および長さの短縮を図ることができる。すなわち、本実施形態に係る撮像装置１によれば、構造を簡素化して大型化を防止し画角を十分に拡大することができるという利点がある。
【００３２】
また、この場合に、第１負レンズ群４と第２正レンズ群６との間に配置された、共通レンズ群である第１正レンズ群５を共通中心軸Ｓに沿って移動させるので、撮像素子３に近い第２正レンズ群６を移動させる必要がない。このため、第２正レンズ群６の２つの正レンズ群１３，１４の中心軸Ｘ，Ｙ間距離を近接させ、視差を小さく抑えることができるという利点がある。
【００３３】
また、第２正レンズ群６を移動させる場合と比較して第１正レンズ群５を共通中心軸Ｓに沿って移動させる際の駆動誤差による影響を低減することができる。さらに、撮像素子３への入射角度を小さく抑えて斜入射による検出感度の低下を防止することができるという利点がある。
また、第１正レンズ群５として、像側に凸面を備えるメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズ１２からなることとしたので、移動による色収差の変動を抑えることができる。
【００３４】
なお、明るさ絞り１７は、第２正レンズ群６の２つの正レンズ群１３，１４の各々の中心軸Ｘ，Ｙに対して偏芯して配置されていてもよい。このようにすることで、入射瞳位置を近づけたままでも視差像の結像位置をずらし、光束のケラレを小さくすることができるという利点がある。
また、２つの明るさ絞り１７の開口の中心間距離が、第２正レンズ群６中の２つの正レンズ群１３，１４の中心軸Ｘ，Ｙ間距離よりも大きくてもよい。このようにすることで、撮像画角を大きくした際の視差像のクロストークを軽減することができる。
【００３５】
また、２つの明るさ絞り１７の開口の中心間距離が、第２正レンズ群６中の２つの正レンズ群１３，１４の中心軸Ｘ，Ｙ間距離よりも小さくてもよい。このようにすることで、視差像間隔を小さくし、撮像素子３の撮像面１８を小型化することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る撮像装置１においては、条件（１）を満たしているので、移動レンズ群５の駆動誤差に伴って発生する収差を抑えることができるという利点がある。
また、本実施形態に係る撮像装置１においては、条件（２）を満たしているので、移動レンズ群５の移動時の収差変動を低減することができる。
また、本実施形態に係る撮像装置１においては、条件（３）、（４）を満足しているので、それぞれ収差を低減することができるという利点がある。
【００３７】
次に、本実施形態に係る撮像装置１の第１実施例について、図３から図７およびレンズデータを用いて以下に説明する。
図３は本実施例に係る撮像装置１の結像光学系２のレンズ配列を示している。また、図４から図７は本実施例に結像光学系２の各光線Ｌ１からＬ７に対応する収差図を示している。
【００３８】
本実施例においては、最大画角（遠点）は１２０°、像高は０．４ｍｍ、Ｆｎｏは４である。
以下のレンズデータにおいては、ｒは曲率半径（ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎｄはｄ線に対する屈折率、νはアッベ数を示している。また、ＯＢＪは被写体（物体）を示している。
【００３９】
面番号    r            d          Nd          ν
OBJ      ∞            16
1      ∞            0.3        1.74397    44.8496
2  0.682985    0.728907
3  −1.81916        0.3          1.744      44.7857
4    0.96296    0.564563      1.74179    28.1424
5  −3.04455    0.337757
6  −1.77654        0.35       1.58913    61.1341
7  −1.33214        0.3
8    24.5511        0.4         1.7552      27.5116
9    3.19977        0.5         1.72568    30.5685
10  −572.442      0.77725
11    ∞（絞り）      0.1
12    1.90494        0.3          1.75512    27.6565
13  0.766695     0.448757        1.58913    61.1341
14    −3.9825        0.1
15    3.85409    1.28188        1.48749    70.2353
16  −1.90788    0.715974
17        ∞          0.9          1.51633    64.1411
18    ∞（像面）
【００４０】
上記レンズデータにおける物点、面間隔７および面間隔１０は、移動レンズ群５が遠点位置に配置されている時の値を示しており、近点位置に配置されているときの値は、
ｄＯＢＪ（物体から第１面までの距離）＝６ｍｍ、ｄ７＝０．９７７２５ｍｍ、ｄ１０＝０．１ｍｍ
である。
【００４１】
また、第１１面は明るさ絞り１７を示し、第８面、第１１面および第１８面においては物体側直前の中心軸Ｓに対する偏芯量ｙｄｅは、それぞれ、
第８面：ｙｄｅ＝０．５５ｍｍ、
第１１面：ｙｄｅ＝−０．５５ｍｍ、
第１８面：ｙｄｅ＝０．０２ｍｍ
である。
【００４２】
次に、本実施形態に係る撮像装置１の第２実施例について、図８から図１２およびレンズデータを用いて以下に説明する。
図８は本実施例に係る撮像装置１の結像光学系２のレンズ配列を示している。また、図９から図１２は本実施例に結像光学系２の各光線Ｌ１からＬ７に対応する収差図を示している。
本実施例においては、最大画角（遠点）は１２２°、像高は０．４ｍｍ、Ｆｎｏは３．５である。
【００４３】
面番号      r            d          Nd            ν
OBJ       ∞            18
1        ∞          0.3        1.74397    44.8496
2    0.75403    0.667151
3     −1.94        0.3        1.74397    44.8496
4    1.24367    0.502807      1.7552    27.5116
5  −3.40025    0.276001
6  −1.81523        0.4      1.74077    27.7889
7  −1.61417        0.3
8     46.134        0.45      1.7552      27.579
9    15.8259        0.7        1.744      44.7857
10   −350.734    0.908629
11    ∞（絞り）      0.1
12    2.49423        0.3        1.7552     27.5116
13   0.901324      0.387        1.58913    61.1341
14  −2.83366        0.1
15    3.27814    1.58694        1.54498    65.0511
16  −2.22465    0.654218
17        ∞          0.9        1.51633     64.1411
18    ∞（像面）
【００４４】
上記レンズデータにおける物点、面間隔７および面間隔１０は、移動レンズ群５が遠点位置に配置されている時の値を示しており、近点位置に配置されているときの値は、
ｄＯＢＪ（物体から第１面までの距離）＝６ｍｍ、ｄ７＝１．１０８６３ｍｍ、ｄ１０＝０．１ｍｍ
である。
【００４５】
また、第１１面は明るさ絞り１７を示し、第８面、第１１面および第１８面においては物体側直前の中心軸Ｓに対する偏芯量ｙｄｅは、それぞれ、
第８面：ｙｄｅ＝０．６ｍｍ、
第１１面：ｙｄｅ＝−０．６ｍｍ、
第１８面：ｙｄｅ＝０．０１４０１２ｍｍ
である。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置２０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る撮像装置２０と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態においては、図１３および図１４に示されるように、第１負レンズ群２２の２つの負レンズ群２３，２４および第１正レンズ群２５において第１の実施形態に係る撮像装置１と相違している。
本実施形態においては、第１負レンズ群２２の２つの負レンズ群２３，２４が、両凹レンズと像側に凹面を有するメニスカスレンズとの接合レンズ２６と両凸レンズ２７とを備える点において、第１の実施形態に係る撮像装置１と相違している。
【００４８】
また、本実施形態においては、第１正レンズ群２５が、物体側から順に、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズ２８と、１つの両凹レンズ２９とを備え、接合レンズ２８が移動レンズ群を構成している点において第１の実施形態に係る撮像装置１と相違している。
さらに、第１正レンズ群２５を構成している接合レンズ２８と両凹レンズ２９との間に、各視差に対応する開口を有する明るさ絞り１７が設けられている点においても、第１の実施形態に係る撮像装置１と相違している。
【００４９】
本実施形態に係る撮像装置２０によれば、第１正レンズ群２５が、可変間隔を挟んで配置される複数のレンズ群を備え、複数のレンズ群が、正の屈折力を有する接合レンズ（正レンズ群）２８と、負の屈折力を有する両凹レンズ（負レンズ群）２９とを備えているので、凹凸の組み合わせによって共通レンズの光軸のズレを抑えることができるという利点がある。
【００５０】
さらに、本実施形態に係る撮像装置２０によれば、接合レンズ２８と両凹レンズ２９との間に、各視差に対応する開口を有する明るさ絞り１７が設けられているので、明るさ絞り１７の位置で光束の広がりを最も小さく抑え、明るさ絞り１７よりも像側および物体側における光束の広がりを抑えることができる。これにより、第１負レンズ群２２の有効径および第２正レンズ群６の有効径の双方を抑えることができ、ケラレによる影響を低減することができる。そして、第１負レンズ群２２のそれぞれの負レンズ群２３，２４の瞳間距離を大きくしなくても広画角な視差像を得ることができ、小型化を図ることができる。
【００５１】
次に、本実施形態に係る撮像装置２０の第３実施例について、図１５から図１９およびレンズデータを用いて以下に説明する。
図１５は本実施例に係る撮像装置２０の結像光学系２１のレンズ配列を示している。また、図１６から図１９は本実施例に結像光学系２１の各光線Ｌ１からＬ７に対応する収差図を示している。
本実施例においては、最大画角（遠点）は１４０°、像高は０．４ｍｍ、Ｆｎｏは４である。
【００５２】
面番号      r            d          Nd          ν
OBJ        ∞            16                              
1        ∞            0.3      1.74341    44.893
2    0.624603        0.35
3    −1.83849        0.3      1.65011    55.095
4        0.8        0.824461    1.7552      27.5116
5    3.19726         0.2
6    41.729           0.4       1.61717    52.3378
7    −1.68972    0.224506
8      55.6494        0.45     1.74077    27.7889
9      2.38544        0.7       1.73323    30.7671
10    −6.58301    0.231451
11      ∞（絞り）      0.2
12    −12.5835        0.45       1.6799     31.4352
13      17.4312         0.1
14      1.97593         0.3        1.7552     27.579
15    0.847122         0.5        1.58913    61.1341
16    −2.77896         0.1
17      2.58729    0.749325      1.62001     60.343
18      −4.8269    0.721822
19      ∞（仮想面）       0
20          ∞            0.9        1.51633     64.1411
21      ∞（像面）
【００５３】
上記レンズデータにおける物点、面間隔７および面間隔１０は、移動レンズ群２８が遠点位置に配置されている時の値を示しており、近点位置に配置されているときの値は、
ｄＯＢＪ（物体から第１面までの距離）＝６ｍｍ、ｄ７＝０．３５５９５７ｍｍ、ｄ１０＝０．１ｍｍ
である。
【００５４】
また、第１１面は明るさ絞り１７を示し、第８面、第１１面、第１２面、第１４面および第２１面においては物体側直前の中心軸Ｓに対する偏芯量ｙｄｅは、それぞれ、
第８面：ｙｄｅ＝０．５ｍｍ、
第１１面：ｙｄｅ＝−０．４５ｍｍ、
第１２面：ｙｄｅ＝０．４５ｍｍ、
第１４面：ｙｄｅ＝−０．５ｍｍ、
第２１面：ｙｄｅ＝０．００２６６ｍｍ
である。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る撮像装置２０と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
本実施形態においては、図２０および図２１に示されるように、第１負レンズ群３２および第１正レンズ群３３において第２の実施形態に係る撮像装置２０と相違している。
本実施形態においては、第１負レンズ群３２の２つの負レンズ群３４，３５が、両凹レンズと像側に凹面を有するメニスカスレンズとの接合レンズ３６と、物体側に凹面を向けた１つのメニスカスレンズ３７とを備える点において、第２の実施形態に係る撮像装置２０と相違している。
【００５７】
また、第１正レンズ群３３が、物体側から順に、物体側に凹面を向けた２つのメニスカスレンズの接合レンズ３８と、物体側に凹面を向けた１つのメニスカスレンズ３９とを備える点において第２の実施形態に係る撮像装置２０と相違している。
【００５８】
次に、本実施形態に係る撮像装置３０の第４実施例について、図２２から図２６およびレンズデータを用いて以下に説明する。
図２２は本実施例に係る撮像装置３０の結像光学系３１のレンズ配列を示している。また、図２３から図２６は本実施例に結像光学系３１の各光線Ｌ１からＬ７に対応する収差図を示している。
本実施例において、最大画角（遠点）は１４０°、像高は０．４ｍｍ、Ｆｎｏは３．５である。
【００５９】
面番号       r            d          Nd          ν
OBJ                    14
1         ∞          0.3        1.74397    44.8496
2        0.75        0.45
3    −2.50847        0.3        1.63854    55.3792
4         0.8        0.35        1.7552      27.579
5      1.99388      0.2
6    −2.85914      0.4         1.7432      49.3387
7    −1.30459    1.18951
8    −11.2391      0.45       1.74077    27.7889
9    −3.80255      0.7          1.62041    60.3227
10    −3.27754    0.279688
11      ∞（絞り）    0.2
12    −3.15044      0.45        1.74077    27.7889
13    −8.88625       0.1
14      3.0047        0.3          1.75377    28.9881
15      1.00432    0.884321    1.58913    61.1341
16    −2.43398       0.1
17      2.30107    0.817818    1.48749    70.2353
18    −4.51289    1.05205
19    ∞（仮想面）      0
20        ∞            0.9         1.51633    64.1411
21      ∞（像面）
【００６０】
上記レンズデータにおける物点、面間隔７および面間隔１０は、移動レンズ群３８が遠点位置に配置されている時の値を示しており、近点位置に配置されているときの値は、
ｄＯＢＪ（物体から第１面までの距離）＝４ｍｍ、ｄ７＝１．３６９２ｍｍ、ｄ１０＝０．１ｍｍ
である。
【００６１】
また、第１１面は明るさ絞り１７を示し、第８面、第１１面、第１２面、第１４面および第２１面においては物体側直前の中心軸Ｓに対する偏芯量ｙｄｅは、それぞれ、
第８面：ｙｄｅ＝０．６５ｍｍ、
第１１面：ｙｄｅ＝−０．６５ｍｍ、
第１２面：ｙｄｅ＝０．６５ｍｍ、
第１４面：ｙｄｅ＝−０．６５ｍｍ、
第２１面：ｙｄｅ＝０．０２４５６５ｍｍ
である。
【００６２】
上記４つの実施例における条件（１）から（４）の値を表１に示す。
表１によれば、４つの実施例はいずれも条件（１）から（４）を満たしている。
【表１】
2017033234.tif 000003
【００６３】
本発明の各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０の適用例について、以下に説明する。
図２７は、各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０を内視鏡に適用した例を示す図である。図２７（ａ）は硬性内視鏡１１０の全体図であり、図２７（ｂ）は硬性内視鏡１１０の先端に取り付けた各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０を示している。
【００６４】
また、図２８は、軟性電子内視鏡システムを示す全体図である。軟性電子内視鏡１１３の挿入部の先端に上記各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０を取り付けて、撮影された画像に画像処理を施して歪みを補正し、表示装置１１４に立体的に表示するようにしている。
図２７および図２８に示されるように、内視鏡に各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０を適用することにより、全方位の画像を立体的に撮影して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観察することができる。
【００６５】
また、図２９は、本発明の各実施形態に係る撮像装置１，２０，３０を自動車１３０に適用した例を示す図である。
図２９（ａ），（ｂ）に示されるように、撮像装置１，２０，３０を自動車１３０の各部に取り付けて、取得された画像に画像処理を施して歪みを補正し、車内の表示装置（図示略）に同時に立体的に表示するようにしている。
【符号の説明】
【００６６】
１，２０，３０  撮像装置
２，２１，３１  結像光学系
３  撮像素子
４，２２，３２  第１負レンズ群
５，２５，３３  第１正レンズ群（移動レンズ群）
６  第２正レンズ群
７，８，２３，２４，３４，３５  負レンズ群
１３，１４  正レンズ群
１７  明るさ絞り（絞り）
Ａ，Ｂ，Ｓ，Ｘ，Ｙ  中心軸
【図１】
2017033234.tif 000004
【図２】
2017033234.tif 000005
【図３】
2017033234.tif 000006
【図４】
2017033234.tif 000007
【図５】
2017033234.tif 000008
【図６】
2017033234.tif 000009
【図７】
2017033234.tif 000010
【図８】
2017033234.tif 000011
【図９】
2017033234.tif 000012
【図１０】
2017033234.tif 000013
【図１１】
2017033234.tif 000014
【図１２】
2017033234.tif 000015
【図１３】
2017033234.tif 000016
【図１４】
2017033234.tif 000017
【図１５】
2017033234.tif 000018
【図１６】
2017033234.tif 000019
【図１７】
2017033234.tif 000020
【図１８】
2017033234.tif 000021
【図１９】
2017033234.tif 000022
【図２０】
2017033234.tif 000023
【図２１】
2017033234.tif 000024
【図２２】
2017033234.tif 000025
【図２３】
2017033234.tif 000026
【図２４】
2017033234.tif 000027
【図２５】
2017033234.tif 000028
【図２６】
2017033234.tif 000029
【図２７】
2017033234.tif 000030
【図２８】
2017033234.tif 000031
【図２９】
2017033234.tif 000032
【国際調査報告】
2017033234.tif 000033
2017033234.tif 000034
2017033234.tif 000035
2017033234.tif 000036