(57)【要約】【課題】単眼方式を採用しつつも左右画像又は映像の同時記録が可能な立体撮像装置を提供する。【解決手段】複数のレンズＧＲ１−ＧＲ４と、開口絞りＳＴＯの近傍に、開口エリアを分割する２つのエリアの内一方でｐ偏光成分を透過し、他方でｓ偏光成分を透過する偏光フィルタを配置する偏光板ユニットＰＬと、偏光板ユニットＰＬと撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬとの間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタＰＢＳとを備える。偏光ビームスプリッタが撮像レンズを構成する最も像側のレンズと撮像面との間に配置されるようにすれば、左右映像のズーミングとフォーカシングの完全同期が可能となる。【選択図】図２
2011145343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズと、
開口絞りの近傍に、開口エリアを分割する２つのエリアの内一方でｐ偏光成分を透過し、他方でｓ偏光成分を透過する偏光フィルタを配置する偏光板ユニットと、
前記偏光板ユニットと撮像面との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタと
を備える鏡筒装置。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタが撮像レンズを構成する最も像側のレンズと撮像面との間に配置されている
請求項１記載の鏡筒装置。
【請求項３】
前記偏光板ユニットは、光路上を挿入退避する
請求項１又は請求項２記載の鏡筒装置。
【請求項４】
前記偏光板ユニットが光路上から退避する際に透明部材が光路上に挿入され、
前記偏光板ユニットが光路上に挿入される際に前記透明部材が光路上から退避する
請求項３記載の鏡筒装置。
【請求項５】
前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面が、ワイヤーグリッドで構成されている
請求項１記載の鏡筒装置。
【請求項６】
前記偏光板ユニットを構成する偏光フィルタの直前には、１／４波長板が配置されている
請求項１記載の鏡筒装置。
【請求項７】
前記１／４波長板の光学軸が、ｐ偏光成分透過エリアとｓ偏光成分透過エリアで直交している
請求項６記載の鏡筒装置。
【請求項８】
前記１／４波長板が、前記偏光板ユニットと一体になって光路上を挿入退避する
請求項６又は請求項７記載の鏡筒装置。
【請求項９】
複数のレンズと、開口絞りの近傍に、開口エリアを分割する２つのエリアの内一方でｐ偏光成分を透過し、他方でｓ偏光成分を透過する偏光フィルタを配置する偏光板ユニットと、前記偏光板ユニットと撮像面との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタとを有する鏡筒と、
前記鏡筒で形成された光学像を電気的な信号に変換する少なくとも２つの撮像素子と
を備える立体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像や立体映像を撮像する複数のレンズを保持する鏡筒装置に関する。また、この鏡筒装置を備え、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子に光学像を結像し、電気信号に変換する立体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体映像を撮像するための方法として、２台の撮像装置で右眼用映像と左眼用映像を撮像する２眼方式と、１台の撮像装置で右眼用映像と左眼用映像を撮像する単眼方式が提案されている。
【０００３】
２眼方式では、２つ撮像装置を一定の距離を離して設置し、これら２台の撮像装置から得られる２つの撮像データの視差情報を利用して、立体映像を形成する。一方、単眼方式では、１つの撮像レンズ内で瞳を分割し、それぞれの光路から得られる２つの映像の視差情報を利用して立体映像を形成する。
【０００４】
以上のような２眼方式や単眼方式の撮像装置としては、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−１１２５４号公報
【特許文献２】特開２００１−６１１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１は、２台の撮像装置を使用して立体映像を撮像する２眼方式の立体撮像装置であり、それぞれの撮像装置で右眼用映像と左眼用映像を撮像し、立体映像を形成する一般的な撮像方式である。
【０００７】
しかしながら、２眼方式の立体撮像装置は、２台の撮像装置が必要となり、装置としての大きさが大型化してしまう。このため、携帯性が求められる民生用途のビデオカメラやディジタルスチルカメラで使用する場合には、不向きである。また、２台の撮像装置の間隔（基線長）や撮像方向（輻輳角）の細かな調整が必要であり、簡単な設定で立体映像を撮像することが困難である。
【０００８】
特許文献２は、１つの撮像レンズ内で瞳を分割して立体映像を撮像する単眼方式の立体撮像装置であり、開口絞り近傍に用意した電子式光シャッタを、所定の左右パターンに制御し、右眼用映像と左眼用映像を撮像し、立体映像を形成する撮像方式である。この方式は、左側に開口を有するパターンと右側に開口を有するパターンを液晶シャッタ等の電子式光シャッタで高速に切り替え、左右の映像を時分割で撮像する。この方式は、従来の二次元映像を撮像する撮像装置とほぼ同等の大きさで立体映像を撮像することができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の立体撮像装置では、左右の映像を時分割で撮像するため、左右映像の同時性を確保することが原理的に困難であり、高速で動く被写体を記録する際には、立体映像が破綻する可能性がある。具体的には、高速で動く被写体を、特許文献２の方式で撮像する場合は、右眼用映像と左眼用映像の時間的なずれが発生し、これに起因したフリッカの発生を抑制することが困難である。
【００１０】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、単眼方式を採用しつつも左右画像又は映像の同時記録が可能な鏡筒装置及びこの鏡筒装置を用いた立体撮像装置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】
【００１１】
本発明に係る鏡筒装置は、複数のレンズと、開口絞りの近傍に、開口エリアを分割する２つのエリアの内一方でｐ偏光成分を透過し、他方でｓ偏光成分を透過する偏光フィルタを配置する偏光板ユニットと、前記偏光板ユニットと撮像面との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタとを備える。
【００１２】
これによれば、単眼方式を採用しつつも左右映像の同時記録が可能な小型の鏡筒装置を実現できる。
【００１３】
また、本発明に係る鏡筒装置は、前記偏光ビームスプリッタが撮像レンズを構成する最も像側のレンズと撮像面との間に配置されるようにしても良い。
【００１４】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記偏光板ユニットは、光路上を挿入退避するようにしても良い。
【００１５】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記偏光板ユニットが光路上から退避する際に透明部材が光路上に挿入され、前記偏光板ユニットが光路上に挿入される際に前記透明部材が光路上から退避するようにしても良い。
【００１６】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面が、ワイヤーグリッドで構成されるようにしても良い。
【００１７】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記偏光板ユニットを構成する偏光フィルタの直前には、１／４波長板が配置されるようにしても良い。
【００１８】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記１／４波長板の光学軸が、ｐ偏光成分透過エリアとｓ偏光成分透過エリアで直交するようにしても良い。
【００１９】
更に、本発明に係る鏡筒装置は、前記１／４波長板が、前記偏光板ユニットと一体になって光路上を挿入退避するようにしても良い。
【００２０】
更に、本発明に係る立体撮像装置は、複数のレンズと、開口絞りの近傍に、開口エリアを分割する２つのエリアの内一方でｐ偏光成分を透過し、他方でｓ偏光成分を透過する偏光フィルタを配置する偏光板ユニットと、前記偏光板ユニットと撮像面との間に配置され、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離する偏光ビームスプリッタとを有する鏡筒と、前記鏡筒で形成された光学像を電気的な信号に変換する少なくとも２つの撮像素子とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、単眼方式を採用しつつも左右映像の同時記録が可能な小型の鏡筒装置及びこの鏡筒装置を用いた立体撮像装置を実現できる。そして、偏光ビームスプリッタが撮像レンズを構成する最も像側のレンズと撮像面との間に配置されるようにすれば、左右映像のズーミングとフォーカシングの完全同期が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用されたビデオカメラの斜視図である。
【図２】鏡筒装置の基本的構成を示す図である。
【図３】鏡筒装置の基本的構成を示す図であり、偏光ビームスプリッタＰＢＳが図２と異なっている。
【図４】偏光板ユニットの概略構成図である。
【図５】図２の変形例であり、偏光板ユニットＰＬが光路上に挿入待避が可能な鏡筒装置を示す図である。
【図６】図３の変形例であり、偏光板ユニットＰＬが光路上に挿入待避が可能な鏡筒装置を示す図である。
【図７】図５の変形例であり、偏光板ユニットＰＬの直前に１／４波長板を設けた鏡筒装置を示す図である。
【図８】図６の変形例であり、偏光板ユニットＰＬの直前に１／４波長板を設けた鏡筒装置を示す図である。
【図９】偏光板ユニットと１／４波長板を組み合わせた図である。
【図１０】偏光板ユニットと１／４波長板の組合の変形例を示す図である。
【図１１】数値実施例１に対応する光学系の構成図である。
【図１２】数値実施例１に対応する広角端の収差図である。
【図１３】数値実施例１に対応する中間焦点距離の収差図である。
【図１４】数値実施例１に対応する望遠端の収差図である。
【図１５】数値実施例２に対応する光学系の構成図である。
【図１６】数値実施例２に対応する広角端の収差図である。
【図１７】数値実施例２に対応する中間焦点距離の収差図である。
【図１８】数値実施例２に対応する望遠端の収差図である。
【図１９】ビデオカメラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明が適用されたビデオカメラ及びこのビデオカメラの鏡筒装置について図面を参照して説明する。なお、発明を実施するための形態の欄では、本発明の適用例を、以下の順に従って説明する。
【００２４】
（１）ディジタルビデオカメラの説明
（２）鏡筒装置の説明
（３）鏡筒装置の変形例１
（４）鏡筒装置の変形例２
（５）鏡筒装置のその他の変形例
（６）鏡筒装置の実施例
（７）立体画像の視認方法
（８）ビデオカメラのブロック図
【００２５】
（１）ディジタルビデオカメラの説明
図１に示すように、本発明が適用されたビデオカメラ１は、片手で把持して操作可能なビデオカメラであり、機器本体２と、機器本体２に回動可能に連結された表示パネル３とを備える。ビデオカメラ１は、記録媒体として、機器本体２に内蔵されたハードディスク、メモリカードと言ったＩＣカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）と言った光ディスク等が用いられる。機器本体２は、前面の撮像部４の撮像レンズを介して取り込まれた光学的な画像をＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子で電気的な信号に変換した後、上述した記録媒体に記録する。また、この機器本体２の表示パネル３では、記録媒体に記録された動画データ、撮像中の動画データ等を再生して表示する。また、記録媒体に記録された動画データ、撮像中の動画データ等のデータは、機器本体２の背面に設けられたビューファインダ５に表示される。また、機器本体２には、ユーザの手を固定するグリップベルト６が形成されている。
【００２６】
機器本体２の一方の側面に取り付けられた表示パネル３は、ヒンジ機構によって回動可能に取り付けられている。表示パネル３は、例えばタッチパネルが重畳された液晶表示パネルが用いられ、画像を表示する表示部となると共に、操作パネルとしても機能する。表示パネル３は、液晶パネルの他、有機ＥＬ（Electroluminescence）パネルを用いても良い。
【００２７】
（２）撮像部の説明
機器本体２の前面側の上方に設けられた撮像部４は、図２及び図３に示す鏡筒装置１０が内蔵されている。この鏡筒装置１０は、物体側より順に、第１レンズ群ＧＲ１と、第２レンズ群ＧＲ２と、絞りＳＴＯと、偏光板ユニットＰＬと、第３レンズ群ＧＲ３と、第４レンズ群ＧＲ４と、偏光ビームスプリッタＰＢＳとを備える。ここで、第１レンズ群ＧＲ１は、正の屈折力を有し、第２レンズ群ＧＲ２は、負の屈折力を有し、第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し、第４レンズ群ＧＲ４は、正の屈折力を有している。このような構成によって、鏡筒装置１０では、小型化を図りつつ単眼方式を採用して左右映像の同時記録が可能となる。
【００２８】
第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４は、レンズ移動機構１２に光軸方向によって移動されることでズーミングを行う。また、第４レンズ群ＧＲ４は、レンズ移動機構１２によって光軸方向に移動されることでフォーカシングを行う。
【００２９】
なお、第１レンズ群ＧＲ１、第３レンズ群ＧＲ３、絞りＳＴＯ、偏光板ユニットＰＬ及び偏光ビームスプリッタＰＢＳは、ズーミングに際し固定されている。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳと２つの撮像面ＩＭＧの間には、撮像素子に起因するモアレ・色偽を解消するための光学ローパスフィルタや撮像素子の撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬを保護するためのシールガラス等のバック挿入ガラスＢＩＧが配置されている。
【００３０】
偏光板ユニットＰＬは、撮像レンズの開口絞りＳＴＯ近傍に配置されている。画面周辺での光線ケラレを最小限に抑制し、かつ解像度の高い立体映像を得るためには、左右映像の光束を撮像レンズの入射瞳面近傍で分離することが必要となる。このため、偏光板ユニットＰＬは、左右映像に対応した光束を分離するため撮像レンズの開口絞りＳＴＯ近傍に配置される。
【００３１】
偏光板ユニットＰＬは、図４に示すように、光路の中心を境にして左右の映像に対応する２つのエリアに別れており、撮像面側から見て右側のエリアＰＬＲをｐ偏光成分が透過し、左側のエリアＰＬＬをｓ偏光成分が透過するように偏光フィルタが配置されている。これにより、偏光板ユニットＰＬは、透過するｐ偏光成分を右眼用映像として、ｓ偏光成分を左眼用映像として利用できるようにする。
【００３２】
撮像レンズ群ＧＲ１―ＧＲ４の後段に配置した偏光ビームスプリッタＰＢＳは、右眼用映像に対応するｐ偏光成分と左眼用映像に対応するｓ偏光成分を分離し、それぞれの映像を方向が異なる２つの撮像素子の撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧ２に結像させる。この２つの撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬには、それぞれ撮像素子を配置することで、左右映像を同時に記録することができる。
【００３３】
偏光ビームスプリッタＰＢＳは、撮像レンズを構成する最も像側の第４レンズＧＲ４と撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬとの間に配置している。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、偏光板ユニットＰＬと撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬとの間の任意の位置に配置することが可能である。ただし、左右映像を結像するための撮像光学系をできる限り共通で使用するためには、撮像面ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬの直前に配置するのが良い。ここでは、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４を光軸方向に移動させることでズーミングを行い、第４レンズ群ＧＲ４を光軸方向に移動させることでフォーカシングを行う。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、第４レンズ群ＧＲ４の次に配置されることで、左右映像のズーミングとフォーカシングの完全同期が可能となる。
【００３４】
ここで、図２と図３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳの構成が異なる。図２の偏光ビームスプリッタＰＢＳは、略矩形をなし、対角線方向に偏光分離面Ｐが形成されている。そして、偏光分離面Ｐは、ｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を９０°反射する。そして、ｐ偏光成分の結像面は、撮像素子の撮像面ＩＭＧＲとなっており、ｓ偏光成分の結像面は、撮像素子の撮像面ＩＭＧＬとなっている。
【００３５】
図３の偏光ビームスプリッタＰＢＳは、２つの光学ブロックを光学的に結合してなり、入射面Ｐ１と偏光分離面Ｐ２とを有する。入射面Ｐ１は、第４レンズ群ＧＲ４から入射した光を透過すると共に、偏光分離面Ｐ２で反射されたｓ偏光成分を反射する。また、偏光分離面Ｐ２は、入射面Ｐ１を透過したｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を反射する。そして、ｐ偏光成分の結像面は、撮像素子の撮像面ＩＭＧＲとなっており、ｓ偏光成分の結像面は、撮像素子の撮像面ＩＭＧＬとなっている。
【００３６】
なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面は、ワイヤーグリッドで構成しても良い。偏光ビームスプリッタＰＢＳには、撮像に必要な可視光全域にてｐ偏光とｓ偏光を高消光比で分離することが要求される。そして、ここで用いる偏光ビームスプリッタＰＢＳの場合、明るいレンズに対応するためには、主光線入射角を中心とした広い範囲の入射角光線に対してもｐ偏光とｓ偏光を高消光比で分離することが要求される。
【００３７】
通常、偏光分離面は、誘電体多層膜で構成されることが一般的であるが、誘電体多層膜を用いた偏光ビームスプリッタでは、ブリュースター角を利用して偏光分離を行うため、広い範囲の入射角で高消光比の偏光分離を行うことが原理的に難しい。
【００３８】
これを解決するために、ここでの偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面には、ワイヤーグリッドを使用することが好ましい。透明基板上に金属などの細線が光の波長よりも十分小さいピッチで格子状に配列したワイヤーグリッドを使用した場合には、入射光線のうち金属などの細線に直交する電場ベクトルを有する成分（ｐ偏光成分）は透過し、金属などの細線に平行な電場ベクトルを有する成分（ｓ偏光成分）を反射する。このため、ワイヤーグリッドは、偏光ビームスプリッタＰＢＳの偏光分離面として使用することが可能であり、誘電体多層膜の偏光分離面と比較して広い範囲の入射角に対応することが可能となる。
【００３９】
以上のように構成された鏡筒装置１０では、撮像光が第１レンズ群ＧＲ１より入射されると、偏光板ユニットＰＬで、右眼用映像としてｐ偏光成分を分離し、左眼用映像としてｓ偏光成分を分離する。そして、右眼用映像のｐ偏光成分と左眼用映像のｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射される。そして、右眼用映像のｐ偏光成分は、撮像面ＩＭＧＲに入射され、左眼用映像のｓ偏光成分は、撮像面ＩＭＧＬに入射される。かくして、撮像面ＩＭＧＲの撮像素子では、右眼用映像を撮像し、撮像面ＩＭＧＬでは、左眼用映像を撮像することができる。
【００４０】
以上のような鏡筒装置１０では、小型化を図りつつ単眼方式を採用して左右映像の同時記録が可能となる。そして、偏光ビームスプリッタＰＢＳが、第４レンズ群ＧＲ４の次に配置されているので、左右映像のズーミングとフォーカシングの完全同期が可能となる。更に、左右映像に対応した光束を分離するための偏光板ユニットＰＬは、撮像レンズの開口絞りＳＴＯ近傍に配置されているので、画面周辺での光線ケラレを最小限に抑制し、かつ解像度の高い立体映像を得ることができる。
【００４１】
（３）鏡筒装置の変形例１
図５及び図６は、図２及び図３の変形例である。図５及び図６において、偏光板ユニットＰＬは、光路上に挿入退避するようになっている。立体映像を形成するための左右映像を作り出す偏光板ユニットＰＬは、立体映像を撮像する際に必須となるが、通常の二次元映像を撮像する際は不要で、むしろ光量低下を招く。このため、図５及び図６の例では、挿脱部１１を備えている。挿脱部１１は、二次元映像を撮像する際、偏光板ユニットＰＬを、光路上から退避させる。
【００４２】
これによって、通常の二次元映像撮像用の鏡筒装置と同等の感度で二次元映像を撮像することができる。また、偏光板ユニットＰＬは、光路上から退避させることで、絞りの開口を通過する全光束を結像に寄与させることが可能となり、二次元映像を撮像する際の光学的な解像性能も向上する。そして、挿脱部１１は、立体映像を撮像する際、改めて偏光板ユニットＰＬを撮像レンズの光路上へ挿入する。
【００４３】
図５及び図６の例においては、更に、挿脱部１１によって、偏光板ユニットＰＬが光路上から退避する際、透明部材ＣＧが光路上に挿入され、偏光板ユニットＰＬが光路上に挿入される際には、透明部材ＣＧが光路上から退避するようにしても良い。偏光板ユニットＰＬを構成する偏光板には、一定の厚みがある。このため、偏光板ユニットＰＬを光路上から退避させると光路長が変化する。使用する偏光板の厚みが比較的薄い場合は、フォーカシング制御を行うことで、光路長の変化を吸収することが可能である。
【００４４】
しかし、使用する偏光板の厚みが厚い場合は、光路長の変化が大きく、光学性能（画質）を維持することが困難となる。そこで、図５及び図６の例では、偏光板ユニットＰＬと交互に光路上に挿入退避する透明部材ＣＧを設けている。この結果、光路長が一定となり二次元映像を撮像する際の光学性能を確保することができる。
【００４５】
なお、挿脱部１１は、手動で偏光板ユニットＰＬや偏光板ユニットＰＬと透明部材ＣＧの交換を行うようにしても良く、また、モータ等を用いて、電動で、偏光板ユニットＰＬや偏光板ユニットＰＬと透明部材ＣＧの交換を行うようにしても良い。
【００４６】
（４）鏡筒装置の変形例２
図７及び図８は、図５及び図６の変形例である。図７及び図８において、偏光板ユニットＰＬを構成する偏光フィルタの直前には、１／４波長板ＷＰを配置している。図７及び図８の例では、右眼用映像としてｐ偏光成分を、左眼用映像としてｓ偏光成分を使用している。このため、上述の例では、被写体によっては左右の映像の見え方が異なることが予想される。具体的には、ガラス表面や水面等を含む被写体を撮像する際、被写体での反射光は特定の偏光成分を多く含んでいるため、右眼用映像に含まれる被写体の反射光成分と左眼用映像に含まれる被写体の反射光成分は完全には一致しない。この結果、立体映像を形成する際には、フリッカが発生し、立体映像の画質が著しく低下してしまう。
【００４７】
このため、図７及び図８の例では、偏光板ユニットＰＬを構成する偏光フィルタの直前に１／４波長板ＷＰを配置している。この場合、１／４波長板ＷＰは、図９及び図１０に示すように、円偏光を直線偏光に変換する役割を果たす。これによって、撮像レンズの結像に寄与する入射光線が円偏光成分ＣＲおよびＣＬとなるため、被写体での反射による見え方の差異を比較的減らすことが可能となる。
【００４８】
更に、図１０に示すように、１／４波長板ＷＰの光学軸がｐ偏光成分透過エリアとｓ偏光成分透過エリアで直交するように２つの１／４波長板ＷＰ１、ＷＰ２を配置するようにしても良い。この配置によれば、撮像レンズの結像に寄与する入射円偏光成分ＣＲ，ＣＬの偏光方向を、左右の映像で同一方向に合わせることが可能となり、被写体での反射による見え方の差異をほぼゼロにすることができる。
【００４９】
以上のような１／４波長板ＷＰ、ＷＰ１、ＷＰ２は、偏光板ユニットＰＬと別体であってもよいが、偏光板ユニットＰＬと一体となって光路上から挿入退避しても良い。この結果、通常の二次元映像を撮像する際の光量低下を抑制し、通常の二次元映像を撮像する鏡筒装置と同等の感度で二次元映像を撮像することができる。
【００５０】
なお、１／４波長板ＷＰ、ＷＰ１、ＷＰ２は、図２及び図３の鏡筒装置に用いるようにしても良い。
【００５１】
（５）鏡筒装置のその他の変形例
なお、本発明を適用した鏡筒装置では、ｐ偏光成分を右眼用映像として、ｓ偏光成分を左眼用映像として利用しているが、ｓ偏光成分を右眼用映像として、ｐ偏光成分を左眼用映像として利用しても良い。また、本発明では、左右映像に対する偏光方向の選択は任意である。
【００５２】
また、この鏡筒装置１０には、レンズ群の一部或いは全体を光軸に対して平行でない方向へ移動させることによって像面上の像を移動させることができ、この効果を用いて、光学的な手振れ補正を実現しても良い。この場合、パン方向とヨー方向に変位する補正レンズを、例えば第４レンズ群ＧＲ４の次に配置する。この結果、単眼方式を採用する本発明の鏡筒装置１０では、左右画像の手振れ補正を同期させることが可能となり、立体映像の手振れ補正を実現できる。
【００５３】
更に、本発明の鏡筒装置では、撮像レンズとして４つの群から構成されるレンズを用いて構成しているが、偏光板ユニットＰＬと偏光ビームスプリッタＰＢＳを撮像レンズの所定の位置に配置さえすれば、どのようなレンズ構成であっても良い。本発明では、撮像レンズの群構成や撮像画角を規定するものではない。
【００５４】
（６）鏡筒装置の実施例
以下に本発明の数値実施例１〜２について記載する。数値実施例において使用する記号の意味は次のとおりである。
【００５５】
FNo        Ｆナンバー
ｆ        レンズ系全体の焦点距離
2ω        対角の全画角
Ｓｉ      物体側から数えてｉ番目の面
Ｒｉ      上記面Ｓｉの曲率半径
ｄｉ      物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔
ｎｉ      第ｉレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率
νｉ      第ｉレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数
非球面形状は、非球面の深さをＺ、光軸からの高さをＹとすると、
【００５６】
【数１】
2011145343.tif 000003
【００５７】
によって定義される。
【００５８】
なお、Ｒは曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【００５９】
以下、実施例１のデータを示す。表１は光学系の構成を示すデータであり、表２は各ズームポジションでの焦点距離、Ｆナンバー、対角の全画角、および可変面間隔であり、表３は非球面係数を示すデータである。
【００６０】
【表１】
2011145343.tif 000004
【００６１】
【表２】
2011145343.tif 000005
【００６２】
【表３】
2011145343.tif 000006
【００６３】
本実施例１に係るズームレンズは、図１１に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、絞りＳＴＯと、偏光板ユニットＰＬと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、偏光ビームスプリッタＰＢＳからなる。第２レンズ群ＧＲ２と前記第４レンズ群ＧＲ４は、光軸方向に移動させることによりズーミングを行い、第４レンズ群ＧＲ４は、光軸方向に移動させることでフォーカシングを行う。
【００６４】
なお、第１レンズ群ＧＲ１、第３レンズ群ＧＲ３、絞りＳＴＯ、偏光板ユニットＰＬ、及び偏光ビームスプリッタＰＢＳは、ズーミングに際し固定されている。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳと撮像面ＩＭＧの間には、バック挿入ガラスＢＩＧが配置されている。
【００６５】
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合レンズ、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ３から構成されている。
【００６６】
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に負レンズＧ４と、両凹形状の負レンズＧ５と正レンズＧ６との接合レンズから構成されている。
【００６７】
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より順に正レンズＧ７の単一レンズから構成されている。
【００６８】
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側より順に両凸形状の正レンズＧ８と、凹レンズＧ９と正レンズＧ１０との接合レンズから構成されている。
【００６９】
ここで、図１２に、数値実施例１に対応する広角端の収差図を示し、図１３に、数値実施例１に対応する中間焦点距離の収差図を示し、図１４に、数値実施例１に対応する望遠端の収差図を示す。
【００７０】
また、以下に、実施例２のデータを示す。表４は光学系の構成を示すデータであり、表５は各ズームポジションでの焦点距離、Ｆナンバー、対角の全画角、および可変面間隔であり、表６は非球面係数を示すデータである。
【００７１】
【表４】
2011145343.tif 000007
【００７２】
【表５】
2011145343.tif 000008
【００７３】
【表６】
2011145343.tif 000009
【００７４】
本実施例２に係るズームレンズは、図１５に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、絞りＳＴＯと、偏光板ユニットＰＬと、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、偏光ビームスプリッタＰＢＳからなる。第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４は、光軸方向に移動させることによりズーミングを行う。第４レンズ群ＧＲ４は、光軸方向に移動させることでフォーカシングを行う。
【００７５】
なお、第１レンズ群ＧＲ１、第３レンズ群ＧＲ３、絞りＳＴＯ、偏光板ユニットＰＬ、及び偏光ビームスプリッタＰＢＳは、ズーミングに際し固定されている。また、偏光ビームスプリッタＰＢＳと撮像面ＩＭＧの間には、バック挿入ガラスＢＩＧが配置されている。
【００７６】
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合レンズ、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズＧ３からから構成されている。
【００７７】
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に負レンズＧ４と、両凹形状の負レンズＧ５と正レンズＧ６との接合レンズから構成されている。
【００７８】
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より順に正レンズＧ７の単一レンズから構成されている。
【００７９】
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側より順に凹レンズＧ８と正レンズＧ９との接合レンズと、両凸形状の正レンズＧ１０から構成されている。
【００８０】
ここで、図１６に、数値実施例２に対応する広角端の収差図を示し、図１７に、数値実施例２に対応する中間焦点距離の収差図を示し、図１８に、数値実施例２に対応する望遠端の収差図を示す。
【００８１】
（７）立体映像の視認方法
人間等の左右の眼がそれぞれ取得する網膜像の空間的ずれ（両眼視差）を利用して、２次元の映像を立体的に視認させる方法（以下、立体視の方法。）には、次のようなものがある。なお、視差について、特に記載がない場合、水平方向における視差を示すものとする。
【００８２】
例えば、特殊なメガネを利用するアナグリフ方式、カラーアナグリフ方式、偏光フィルタ方式、時分割立体テレビジョン方式等と、特殊なメガネを利用しないレンチキュラ方式等がある。このような立体視の方法を実現するためには、左眼用映像と、右眼用映像を取得する必要がある。Ｌ映像とＲ映像を取得するためには、上述した鏡筒装置１０が用いられる。
【００８３】
（８）ビデオカメラのブロック図
ディジタルカメラ２の鏡筒装置１０には、図１９に示すように、右眼用映像用の撮像素子２１Ｒと左眼用映像用の撮像素子２１Ｌが設けられている。そして、右眼用映像用の撮像素子２１Ｒには、信号処理部２２Ｒが接続され、左眼用映像用の撮像素子２１Ｌには、信号処理部２２Ｌが接続されている。信号処理部２２Ｒ、２２Ｌでは、撮像素子２１Ｒ、２１Ｌで光電変換により電気信号となった右眼用及び左眼用の撮像データからノイズを除去し、アナログ信号をディジタル信号に変換する等の処理を行い、合成部２３に出力する。
【００８４】
合成部２３は、信号処理部２２Ｒ、２２Ｌから入力された右眼用及び左眼用の撮像データを合成し、結合撮像データを生成する。例えば、合成部２３では、フレーム単位で、右眼用及び左眼用の撮像データを左右又は上下に並べ１つのファイルで構成した結合撮像データを生成する。
【００８５】
また、制御情報生成部２４は、結合撮像データから立体映像に変換等するためのタグ情報（以下、制御情報という。）を生成する。例えば、制御情報生成部２４は、撮像時の露出、日時、フラッシュの有無等の撮像情報や、表示画面上の１ラインごとに左右の撮像データを立体表示するための視差情報等の情報を生成する。
【００８６】
データ多重化部２５は、合成部２３からの結合撮像データと制御情報生成部２４からの制御情報とを多重化する。多重化された多重化データは、記録媒体２６に記録される。記録媒体２６は、データを読書き可能な記憶デバイスで、ビデオカメラ１に内蔵されたもの又はインタフェースを介して接続された外部記憶媒体やネットワークを介して接続されたサーバである。記録媒体２６としては、ＨＤＤ装置（ハードディスクドライブ装置）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（DVD-Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、メモリスティック（登録商標）等のＩＣカード等がある。結合撮像データや制御情報は、記録媒体２６の所定の場所（フォルダなど。）に記録される。
【００８７】
なお、記録媒体２６には、ＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group）等の方式で圧縮して結合撮像データを格納するようにしても良い。圧縮されて保存されている場合、結合撮像データは、伸長されてから読み出される。
【００８８】
分離部２７は、記録媒体２６に記録された結合撮像データ及び制御情報をそれぞれ取得する。分離部２７は、制御情報に基づき、制御情報に指定された結合撮像データを取得し、映像を構成するフレームを右眼用撮像データと左眼用撮像データに分離する。そして、分離部２７は、右眼用撮像データと左眼用撮像データをデコーダ２８に出力する。デコーダ２８では、エンコードされた結合撮像データをデコードし、変換部２８に出力する。また、制御情報を変換部２９に出力する。
【００８９】
なお、分離部２７は、再生する右眼用撮像データと左眼用撮像データの有効領域を切り出し、所定角度回転または拡大／縮小処理してもよい。また、分離部２７は、分離した右眼用データと左眼用データの向きが同じになるように処理を行っても良い。
【００９０】
変換部２９は、分離部２７から伝送された右眼用データと左眼用データを、視差情報を参照して、重ね合わせ、立体映像データに変換する。変換部２９は、例えば、水平方向の偶数番目のラインを右眼用撮像データとし、奇数番目のラインを左眼用撮像データとし、偶数ラインの右眼用撮像データと奇数ラインの左眼用撮像データとを交互に若しくは同時に又は右眼用撮像データと左眼用撮像データを合成した撮像データを、視差情報分ずらして表示部３０で表示できるようにする。
【００９１】
また、変換部２７には、信号処理部２２Ｒ、２２Ｌから入力された右眼用及び左眼用の撮像データが入力される。撮像部４は、記録媒体２６に撮像中の撮像データを記録せず、動作中、常に取り込んでいる撮像データを表示部３０に表示するようにしている。変換部２７では、現在取り込んでいる撮像データを立体表示できるように、信号処理部２２Ｒ、２２Ｌから入力された右眼用及び左眼用の撮像データを立体映像データに変換する。
【００９２】
ここで、立体映像データは、アナグリフ方式、カラーアナグリフ方式、偏光フィルタ方式、時分割立体テレビジョン方式、レンチキュラ方式等各方式に従って生成される。携帯可能な小型のビデオカメラ１においては、特殊なメガネを利用するアナグリフ方式、カラーアナグリフ方式、偏光フィルタ方式、時分割立体テレビジョン方式等でも良いが、特殊なメガネを利用しないレンチキュラ方式等が好ましい。特殊なメガネを利用する場合において、メガネの左右のレンズに設けた液晶シャッタ等のシャッタを右眼用及び左眼用の撮像データの表示に同期させて制御する必要がある場合には、当該メガネを、ビデオカメラのメガネ制御部に接続して、当該メガネを制御するようにすればよい。また、レンチキュラ方式の場合には、表示部３０の表面にレンチキュラーシートを設ければよい。
【００９３】
表示部３０は、上述のビューファインダ５や表示パネル３である。表示部３０には、変換部２９で生成された立体映像データが表示されることになる。例えば、表示部３０には、視差情報に示された視差分だけずらされて右眼用データと左眼用データとが交互に表示される。
【００９４】
操作部３１は、ビデオカメラ１を操作するための押しボタン、タッチパネルに表示されたボタン、ダイヤル等であり、各種操作信号を生成する。例えば、記録釦は、映像や画像の記録を行い、停止ボタンを、撮像動作を停止する。更に、操作部３１は、立体映像を撮像するモードと通常の２次元映像を撮像するモードを切り換える切換釦を有する。立体映像を撮像するモードが選択されたときには、例えば、偏光板ユニットＰＬを光路上に挿入する動作を行い、２次元映像を撮像するモードが選択されたときには、透明部材ＣＧを光路上に挿入する動作を行う。
【００９５】
なお、本発明では、ビデオカメラ１の他に、ディジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用しても良い。
【符号の説明】
【００９６】
ＧＲ１    第１レンズ群、ＧＲ２    第２レンズ群、ＧＲ３  第３レンズ群、ＧＲ４  第４レンズ群、Ｇ１  第１レンズ、Ｇ２  第２レンズ、Ｇ３  第３レンズ、Ｇ４  第４レンズ、Ｇ５  第５レンズ、Ｇ６  第６レンズ、Ｇ７  第７レンズ、Ｇ８  第８レンズ、Ｇ９  第９レンズ、Ｇ１０  第１０レンズ、ＳＴＯ  開口絞り、ＰＬ  偏光板ユニット、ＣＧ  透明部材、ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ、ＢＩＧ  バック挿入ガラス、ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬ  撮像面、ＰＲ  ｐ偏光成分の光線、ＳＬ  ｓ偏光成分の光線、ＰＬＲ  右眼用映像の撮像に寄与する（ｐ偏光成分が透過する）偏光フィルタ、ＰＬＬ  左眼用映像の撮像に寄与する（ｓ偏光成分が透過する）偏光フィルタ、ＣＲ  右眼用映像の撮像に寄与する入射円偏光成分、ＣＬ  左眼用映像の撮像に寄与する入射円偏光成分、ＷＰ  １／４波長板、ＷＰ１  右眼用映像の撮像に寄与する１／４波長板、ＷＰ２  左眼用映像の撮像に寄与する１／４波長板
【図１】
2011145343.tif 000010
【図２】
2011145343.tif 000011
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011145343.tif 000020
【図１２】
2011145343.tif 000021
【図１３】
2011145343.tif 000022
【図１４】
2011145343.tif 000023
【図１５】
2011145343.tif 000024
【図１６】
2011145343.tif 000025
【図１７】
2011145343.tif 000026
【図１８】
2011145343.tif 000027
【図１９】
2011145343.tif 000028