(57)【要約】      （修正有）【課題】立体撮像用光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供する。【解決手段】立体撮像用光学系１は、第１前群中心軸Ｃｆ１有する第１前群Ｇｆ１及び第１前群中心軸に平行な第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸に対して平行な後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂとを備え、後群Ｇｂは、物体側の後１群Ｇｂ１と、像側の後２群Ｇｂ２と、後１群と後２群の間で後群中心軸に対して偏向した第１開口中心ＣＳ１を中心とする第１開口Ｓ１と、第１前群中心軸、及び第２前群中心軸を含む面に直交し、後群中心軸を含む面に対して、第１開口中心とは面対称に配置される第２開口中心ＣＳ２を中心とする第２開口Ｓ２と、後１群と後２群の間に配置される第１偏向群Ｇｖ１と、第１偏向群とは面対称に配置される第２偏向群Ｇｖ２とを有する。【選択図】図１
2015210291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に平行な第２前群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸に対して平行な単一の後群中心軸を中心とする後群と、
を物体側から像面側へ順に備え、
前記後群は、
物体側の後１群と、
像側の後２群と、
前記後１群と前記後２群の間で前記後群中心軸に対して偏向した第１開口中心を中心とする第１開口と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む面に直交し、前記後群中心軸を含む面に対して、前記第１開口中心とは面対称に配置される第２開口中心を中心とする第２開口と、
前記後１群と前記後２群の間に配置される第１偏向群と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む面に直交し、前記後群中心軸を含む面に対して、前記第１偏向群とは面対称に配置される第２偏向群と、
を有し、
前記第１前群を通過した第１光束の第１中心主光線は、各前記後１群、前記第１開口中心及び前記第１偏向群、及び前記後２群の前記後群中心軸から離間した位置を通過して前記像面に到達し、
前記第２前群を通過した第２光束の第２中心主光線は、各前記後１群、前記第２開口中心及び前記第２偏向群、及び前記後２群の前記後群中心軸から離間した位置を通過して前記像面に到達する
ことを特徴とする立体撮像用光学系。
【請求項２】
前記第１開口と前記第１偏向群は、隣接して配置され、
前記第２開口と前記第２偏向群は、隣接して配置される
請求項１に記載の立体撮像用光学系。
【請求項３】
前記第１偏向群及び前記第２偏向群は、前記後群中心軸から離間するにつれて前記後群中心軸方向の厚みが増す光学素子からなる
請求項１又は２に記載の立体撮像用光学系。
【請求項４】
前記光学素子は、楔プリズム形状である
請求項３に記載の立体撮像用光学系。
【請求項５】
前記第１前群及び前記第２前群は、並列配置した同一形状の凹レンズからなる
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の立体撮像用光学系。
【請求項６】
並列配置した前記凹レンズは、一体に形成される
請求項５に記載の立体撮像用光学系。
【請求項７】
以下の条件式（１）を満足する
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の立体撮像用光学系。
３  ＜  ｆｌ／ｄ  ＜５                                  （１）
ただし、
ｆｌは、光学系の全長、
ｄは、光学系の最大外径、
である。
【請求項８】
前記第１前群中心軸と前記第２前群中心軸の間隔は、1.2mm以下である
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の立体撮像用光学系。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の立体撮像用光学系と、
撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする立体撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子の物体側に配置されるレンチキュラーレンズを備える
請求項９に記載の立体撮像装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の立体撮像装置を備える
ことを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体撮像用光学系、立体撮像装置、及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上に結像させて撮像する方法が開示されている（特許文献１乃至４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２６６５号公報
【特許文献２】特許４２４８７７１号公報
【特許文献３】特許４０９３５０３号公報
【特許文献４】特開２００１−１４７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１乃至３に記載された技術は、物体側が２光軸で、像側が１光軸の光学系で構成されている。また、特許文献４に記載された技術は、物体から像まで２光軸で構成されている。これらの技術は、どちらも近年の高解像化に対応することができていないものである。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能な立体撮像用光学系、立体撮像装置、及び内視鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系は、
第１前群中心軸を中心とする第１前群及び前記第１前群中心軸に平行な第２前群中心軸を中心とする第２前群を有する前群と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸に対して平行な単一の後群中心軸を中心とする後群と、
を物体側から像面側へ順に備え、
前記後群は、
物体側の後１群と、
像側の後２群と、
前記後１群と前記後２群の間で前記後群中心軸に対して偏向した第１開口中心を中心とする第１開口と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む面に直交し、前記後群中心軸を含む面に対して、前記第１開口中心とは面対称に配置される第２開口中心を中心とする第２開口と、
前記後１群と前記後２群の間に配置される第１偏向群と、
前記第１前群中心軸及び前記第２前群中心軸を含む面に直交し、前記後群中心軸を含む面に対して、前記第１偏向群とは面対称に配置される第２偏向群と、
を有し、
前記第１前群を通過した第１光束の第１中心主光線は、各前記後１群、前記第１開口中心及び前記第１偏向群、及び前記後２群の前記後群中心軸から離間した位置を通過して前記像面に到達し、
前記第２前群を通過した第２光束の第２中心主光線は、各前記後１群、前記第２開口中心及び前記第２偏向群、及び前記後２群の前記後群中心軸から離間した位置を通過して前記像面に到達する
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、
前記第１開口と前記第１偏向群は、隣接して配置され、
前記第２開口と前記第２偏向群は、隣接して配置される。
【０００８】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、前記第１偏向群及び前記第２偏向群は、前記後群中心軸から離間するにつれて前記後群中心軸方向の厚みが増す光学素子からなる。
【０００９】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、前記光学素子は、楔プリズム形状である。
【００１０】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、前記第１前群及び前記第２前群は、並列配置した同一形状の凹レンズからなる。
【００１１】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、並列配置した前記凹レンズは、一体に形成される。
【００１２】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系は、以下の条件式（１）を満足する。
３  ＜  ｆｌ／ｄ  ＜５                                  （１）
ただし、
ｆｌは、光学系の全長、
ｄは、光学系の最大外径、
である。
【００１３】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系では、前記第１前群中心軸と前記第２前群中心軸の間隔は、1.2mm以下である。
【００１４】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、
前記立体撮像用光学系と、
撮像素子と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施形態である立体撮像装置は、前記撮像素子の物体側に配置されるレンチキュラーレンズを備える。
【００１６】
本発明の一実施形態である内視鏡は、前記立体撮像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施形態である立体撮像用光学系、立体撮像装置、及び内視鏡によれば、小型で高解像な観察画角の広い立体像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系の中心軸に沿ってとった断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系の偏向群を楔プリズムとした一例を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系の偏向群を楔プリズムとした他の例を示す図である。
【図４】実施例１の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面の断面図である。
【図５】実施例１の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面に直交し、後群中心軸を含む面の断面図である。
【図６】実施例１の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図７】実施例１の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図８】実施例２の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面の断面図である。
【図９】実施例２の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面に直交し、後群中心軸を含む面の断面図である。
【図１０】実施例２の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図１１】実施例２の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図１２】実施例３の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面の断面図である。
【図１３】実施例３の立体撮像用光学系の第１前群中心軸及び第２前群中心軸を含む面に直交し、後群中心軸を含む面の断面図である。
【図１４】実施例３の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図１５】実施例３の立体撮像用光学系の横収差図である。
【図１６】本実施形態の立体撮像用光学系を立体撮像装置に用いた例を模式的に示す図である。
【図１７】本実施形態の立体撮像用光学系を内視鏡の先端に用いた例を示す図である。
【図１８】軟性電子内視鏡の先端に本実施形態にかかる立体撮像用光学系を用いた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本実施形態の立体撮像用光学系１について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系１の中心軸Ｃに沿ってとった断面図である。
【００２１】
本実施形態の立体撮像用光学系１は、第１前群中心軸Ｃｆ１を中心とする第１前群Ｇｆ１及び第１前群中心軸Ｃｆ１に平行な第２前群中心軸Ｃｆ２を中心とする第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、第１前群中心軸Ｃｆ１及び前記第２前群中心軸Ｃｆ２に対して平行な単一の後群中心軸Ｃｂを中心とする後群Ｇｂと、を物体側から像面Ｉ側へ順に備え、後群Ｇｂは、物体側の後１群Ｇｂ１と、像側の後２群Ｇｂ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間で後群中心軸Ｃｂに対して偏向した第１開口中心ＣＳ１を中心とする第１開口Ｓ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１開口中心ＣＳ１とは面対称に配置される第２開口中心ＣＳ２を中心とする第２開口Ｓ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間に配置される第１偏向群Ｇｖ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１偏向群Ｇｖ１とは面対称に配置される第２偏向群Ｇｖ２と、を有し、第１前群Ｇｆ１を通過した第１光束Ｌ１の第１中心主光線Ｌｃ１は、各後１群Ｇｂ１、第１開口中心ＣＳ１及び第１偏向群Ｇｖ１、及び後２群Ｇｂ２の後群中心軸Ｃｂから離間した位置を通過して像面Ｉに到達し、第２前群Ｇｆ２を通過した第２光束Ｌ２の第２中心主光線Ｌｃ２は、各後１群Ｇｂ１、第２開口中心ＣＳ２及び第２偏向群Ｇｖ２、及び後２群Ｇｂ２の後群中心軸Ｃｂから離間した位置を通過して像面Ｉに到達する。
【００２２】
なお、第１開口中心ＣＳ１は、第１前群中心軸Ｃｆ１の延長線上に含まれてもよく、第２開口中心ＣＳ２は、第２前群中心軸Ｃｆ２の延長線上に含まれてもよい。
【００２３】
本実施形態の立体撮像用光学系１は、後１群Ｇｂ１及び後２群Ｇｂ２を単一の後群中心軸Ｃｂに回転対称に形成することにより、第１前群中心軸Ｃｆ１と第２前群中心軸Ｃｆ２を接近させることが可能となる。そして、第１前群Ｇｆ１を通過した第１光束Ｌ１の第１中心主光線Ｌｃ１は、各後１群Ｇｂ１、第１開口中心ＣＳ１及び第１偏向群Ｇｖ１、及び後２群Ｇｂ２の後群中心軸Ｃｂから離間した位置を通過して像面Ｉに到達し、第２前群Ｇｆ２を通過した第２光束Ｌ２の第２中心主光線Ｌｃ２は、各後１群Ｇｂ１、第２開口中心ＣＳ２及び第２偏向群Ｇｖ２、及び後２群Ｇｂ２の後群中心軸Ｃｂから離間した位置を通過して像面Ｉに到達するので、後１群Ｇｂ１を通過する際に発生する収差を後２群Ｇｂ２で補正することが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態の立体撮像用光学系１では、第１開口Ｓ１と第１偏向群Ｇｖ１は、隣接して配置され、第２開口Ｓ２と第２偏向群Ｇｖ２は、隣接して配置される。
【００２５】
第１開口Ｓ１及び第２開口Ｓ２の付近は、それぞれ第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２が集まり、有効径が最も細くなる部分なので、第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２の有効径を小さくすることが可能となる。また、並列して配置される第１開口Ｓ１及び第２開口Ｓ２の間の距離も短くすることが可能となり、後１群Ｇｂ１及び後２群Ｇｂ２と共に小型の後群Ｇｂを形成することが可能となる。
【００２６】
図２は、本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系１の偏向群Ｇｖを楔プリズムとした一例を示す図である。図３は、本発明に係る一実施形態の立体撮像用光学系１の偏向群Ｇｖを楔プリズムとした他の例を示す図である。
【００２７】
本実施形態の立体撮像用光学系１では、第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２は、後群中心軸Ｃｂから離間するにつれて後群中心軸Ｃｂ方向の厚みが増す光学素子Ｌｖ１，Ｌｖ２からなる。
【００２８】
後２群Ｇｂ２の後群中心軸Ｃｂの周辺を第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２が通過するように構成することができ、後２群Ｇｂ２による収差補正能力を向上させることが可能となる。なお、光学素子Ｌｖ１，Ｌｖ２は、第１光学素子Ｌｖ１及び第２光学素子Ｌｖ２として別体に形成されてもよい。
【００２９】
また、本実施形態の立体撮像用光学系１では、光学素子Ｌｖ１，Ｌｖ２は、楔プリズム形状である。
【００３０】
光学素子Ｌｖ１，Ｌｖ２と楔プリズム形状とすることで、両面を平面で形成することができ、容易に加工することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態の立体撮像用光学系１では、第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２は、並列配置した同一形状の凹レンズからなる。
【００３２】
したがって、第１光束Ｌ１及び第２光束Ｌ２が通過するそれぞれの光路で異なる像歪みが発生することを抑えることが可能となる。さらに、第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２は、物体側の面が平面又は物体側に凸面で形成され、像面側の面を強い凹面で形成されるレンズを有することで、回転非対称な像歪みの発生を低減させることが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態の立体撮像用光学系１では、並列配置した凹レンズは、一体に形成される。
【００３４】
前群Ｇｆが一体に形成されることで、光軸間隔を狭めることができ、立体撮像用光学系１をさらに小型に形成することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態である立体撮像用光学系１は、以下の条件式（１）を満足する。
３  ＜  ｆｌ／ｄ  ＜５                                  （１）
ただし、
ｆｌは、光学系の全長、
ｄは、光学系の最大外径、
である。
【００３６】
条件式（１）の下限を下回ると、立体撮像用光学系１の最大外径が大きくなり、大型化してしまう。条件式（１）の上限を上回ると、全長が長くなり、大型化してしまう。
【００３７】
また、本実施形態の立体撮像用光学系１では、第１前群中心軸Ｃｆ１と第２前群中心軸Ｃｆ２の間隔は、1.2mm以下である。
【００３８】
通常、人間が立体観察可能な最短距離は約３０ｃｍである。これより短い距離では、眼球の調節が困難となり、焦点が合わなくなる。眼幅を６ｃｍと仮定すると、輻輳角は、６°である。輻輳角が６°以上で立体視する場合、大きさの恒常性からミニチュアの模型を見ているように感じたり、自分が巨人になったような違和感を持つ。
【００３９】
本実施形態のように物体に近寄って拡大観察する用途において、両眼の光軸間隔と物点距離は輻輳角で決まる。例えば、物点距離が１０ｍｍでは光軸間隔は２ｍｍ必要で、物点距離が６ｍｍでは光軸間隔は１．２ｍｍ必要である。すなわち、物点距離が６ｍｍまで近づいて拡大観察するためには、輻輳角６°以下となる光軸間隔１．２ｍｍが必要となる。
【００４０】
以下に、本実施形態にかかる立体撮像用光学系１の実施例１〜３を説明する。なお、実施例１〜３の数値データは、後述する。
【００４１】
図４は、実施例１の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面の断面図である。図５は、実施例１の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面の断面図である。図６は、実施例１の立体撮像用光学系１の横収差図である。図７は、実施例１の立体撮像用光学系１の横収差図である。
【００４２】
横収差図において、中央に示された角度は、（垂直方向の画角）を示し、その画角におけるＹ方向（メリジオナル方向）とＸ方向（サジタル方向）の横収差を示す。なお、マイナスの画角は、Ｘ軸正方向を向いて右回りの角度を意味する。以下、実施例１〜３の横収差図に関して同様である。
【００４３】
実施例１の立体撮像用光学系１は、図４に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【００４４】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【００４５】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する。第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する。第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２は、同一形状で一体に形成されることが好ましい。
【００４６】
後群Ｇｂは、両凹負レンズＬｂ１11と両凸正レンズＬｂ１12の接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を有する後１群Ｇｂ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ２11と両凸正レンズＬｂ２12の接合レンズＳＵｂ２1、及び、両凸正レンズＬｂ２21と両凹負レンズＬｂ２22の接合レンズＳＵｂ２2を有する後２群Ｇｂ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間で後群中心軸Ｃｂに対して偏向した第１開口中心ＣＳ１を中心とする第１開口Ｓ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１開口中心ＣＳ１とは面対称に配置される第２開口中心ＣＳ２を中心とする第２開口Ｓ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間に配置される第１偏向群Ｇｖ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１偏向群Ｇｖ１とは面対称に配置される第２偏向群Ｇｖ２と、を有する。
【００４７】
第１開口Ｓ１と第１偏向群Ｇｖ１は、隣接して配置され、第２開口Ｓ２と第２偏向群Ｇｖ２は、隣接して配置される。実施例１では、第１偏向群Ｇｖ１の物体側に第１開口Ｓ１が配置され、第２偏向群Ｇｖ２の物体側に第２開口Ｓ２が配置される。
【００４８】
実施例１の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２は、後群中心軸Ｃｂから離間するにつれて後群中心軸Ｃｂ方向の厚みが増す楔プリズム形状の光学素子からなる。また、実施例１の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２を形成する楔プリズム形状の光学素子は一体に形成される。実施例１の光学素子は、物体側が後群中心軸Ｃｂに直交する平面及び像面側が後群中心軸Ｃｂに対して傾斜した平面で形成される。
【００４９】
また、像面Ｉの手前には、フィルタＦとカバーガラスＣＧを配置する。
【００５０】
図示しない第１物体面から前群Ｇｆの第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、平凹負レンズＬｆ１11を通過して第１前群Ｇｆ１を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第１開口Ｓ１を通過する。第１開口Ｓ１を通過した第１光束Ｌ１は、第１偏向群Ｇｖ１を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、接合レンズＳＵｂ２2を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００５１】
図示しない第２物体面から前群Ｇｆの第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、平凹負レンズＬｆ２11を通過して第２前群Ｇｆ２を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第２開口Ｓ２を通過する。第２開口Ｓ２を通過した第２光束Ｌ２は、第２偏向群Ｇｖ２を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、接合レンズＳＵｂ２2を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００５２】
図８は、実施例２の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面の断面図である。図９は、実施例２の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面の断面図である。図１０は、実施例２の立体撮像用光学系１の横収差図である。図１１は、実施例２の立体撮像用光学系１の横収差図である。
【００５３】
実施例２の立体撮像用光学系１は、図８に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【００５４】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【００５５】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する。第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する。第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２は、同一形状で一体に形成されることが好ましい。
【００５６】
後群Ｇｂは、両凹負レンズＬｂ１11と両凸正レンズＬｂ１12の接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を有する後１群Ｇｂ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ２11と両凸正レンズＬｂ２12の接合レンズＳＵｂ２1、及び、両凸正レンズＬｂ２21と像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ２22の接合レンズＳＵｂ２2を有する後２群Ｇｂ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間に配置される第１偏向群Ｇｖ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１偏向群Ｇｖ１とは面対称に配置される第２偏向群Ｇｖ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間で後群中心軸Ｃｂに対して偏向した第１開口中心ＣＳ１を中心とする第１開口Ｓ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１開口中心ＣＳ１とは面対称に配置される第２開口中心ＣＳ２を中心とする第２開口Ｓ２と、を有する。
【００５７】
第１開口Ｓ１と第１偏向群Ｇｖ１は、隣接して配置され、第２開口Ｓ２と第２偏向群Ｇｖ２は、隣接して配置される。実施例２では、第１偏向群Ｇｖ１の像面側に第１開口Ｓ１が配置され、第２偏向群Ｇｖ２の像面側に第２開口Ｓ２が配置される。
【００５８】
実施例２の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２は、後群中心軸Ｃｂから離間するにつれて後群中心軸Ｃｂ方向の厚みが増す楔プリズム形状の光学素子からなる。また、実施例２の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２を形成する楔プリズム形状の光学素子は一体に形成される。実施例２の光学素子は、物体側が後群中心軸Ｃｂに直交する平面及び像面側が後群中心軸Ｃｂに対して傾斜した平面で形成される。
【００５９】
また、像面Ｉの手前には、フィルタＦとカバーガラスＣＧを配置する。
【００６０】
図示しない第１物体面から前群Ｇｆの第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、平凹負レンズＬｆ１11を通過して第１前群Ｇｆ１を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第１偏向群Ｇｖ１を通過する。第１偏向群Ｇｖ１を通過した第１光束Ｌ１は、第１開口Ｓ１を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、接合レンズＳＵｂ２2を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００６１】
図示しない第２物体面から前群Ｇｆの第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、平凹負レンズＬｆ２11を通過して第２前群Ｇｆ２を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、両凸正レンズＬｂ１21を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第２偏向群Ｇｖ２を通過する。第２偏向群Ｇｖ２を通過した第２光束Ｌ２は、第２開口Ｓ２を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、接合レンズＳＵｂ２2を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００６２】
図１２は、実施例３の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面の断面図である。図１３は、実施例３の立体撮像用光学系１の第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面の断面図である。図１４は、実施例３の立体撮像用光学系１の横収差図である。図１５は、実施例３の立体撮像用光学系１の横収差図である。
【００６３】
実施例３の立体撮像用光学系１は、図１２に示すように、物体側から像側へ順に、第１前群中心軸Ｃｆ１を有する第１前群Ｇｆ１、及び、第１前群中心軸Ｃｆ１と並列に配置された第２前群中心軸Ｃｆ２を有する第２前群Ｇｆ２を有する前群Ｇｆと、単一の後群中心軸Ｃｂを有する後群Ｇｂと、を備える。
【００６４】
第１前群Ｇｆ１及び第２前群Ｇｆ２を並列に配置することにより、立体観察が可能となる。
【００６５】
第１前群Ｇｆ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ１11を有する。第２前群Ｇｆ２は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬｆ２11を有する。第１前群Ｇｆ１と第２前群Ｇｆ２は、同一形状で一体に形成されることが好ましい。
【００６６】
後群Ｇｂは、像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ１11と両凹負レンズＬｂ１12と両凸正レンズＬｂ１13の接合レンズＳＵｂ１1、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ１21と両凸正レンズＬｂ１22の接合レンズＳＵｂ１2を有する後１群Ｇｂ１と、両凸正レンズＬｂ２11と像面Ｉ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｂ２12の接合レンズＳＵｂ２1、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｂ２21を有する後２群Ｇｂ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間で後群中心軸Ｃｂに対して偏向した第１開口中心ＣＳ１を中心とする第１開口Ｓ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１開口中心ＣＳ１とは面対称に配置される第２開口中心ＣＳ２を中心とする第２開口Ｓ２と、後１群Ｇｂ１と後２群Ｇｂ２の間に配置される第１偏向群Ｇｖ１と、第１前群中心軸Ｃｆ１及び第２前群中心軸Ｃｆ２を含む面に直交し、後群中心軸Ｃｂを含む面に対して、第１偏向群Ｇｖ１とは面対称に配置される第２偏向群Ｇｖ２と、を有する。
【００６７】
第１開口Ｓ１と第１偏向群Ｇｖ１は、隣接して配置され、第２開口Ｓ２と第２偏向群Ｇｖ２は、隣接して配置される。実施例３では、第１偏向群Ｇｖ１の物体側に第１開口Ｓ１が配置され、第２偏向群Ｇｖ２の物体側に第２開口Ｓ２が配置される。
【００６８】
実施例３の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２は、後群中心軸Ｃｂから離間するにつれて後群中心軸Ｃｂ方向の厚みが増す楔プリズム形状の光学素子からなる。また、実施例３の第１偏向群Ｇｖ１及び第２偏向群Ｇｖ２を形成する楔プリズム形状の光学素子は一体に形成される。実施例３の光学素子は、物体側及び像面側の両面が後群中心軸Ｃｂに対して傾斜した平面で形成される。
【００６９】
また、像面Ｉの手前には、フィルタＦとカバーガラスＣＧを配置する。
【００７０】
図示しない第１物体面から前群Ｇｆの第１前群Ｇｆ１に入射した第１光束Ｌ１は、平凹負レンズＬｆ１11を通過して第１前群Ｇｆ１を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、接合レンズＳＵｂ１2を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第１開口Ｓ１を通過する。第１開口Ｓ１を通過した第１光束Ｌ１は、第１偏向群Ｇｖ１を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第１光束Ｌ１は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、正メニスカスレンズＬｂ２21を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００７１】
図示しない第２物体面から前群Ｇｆの第２前群Ｇｆ２に入射した第２光束Ｌ２は、平凹負レンズＬｆ２11を通過して第２前群Ｇｆ２を射出し、後群Ｇｂに入射する。後群Ｇｂの後１群Ｇｂ１に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ１1、及び、接合レンズＳＵｂ１2を通過して後１群Ｇｂ１を射出し、第２開口Ｓ２を通過する。第２開口Ｓ２を通過した第２光束Ｌ２は、第２偏向群Ｇｖ２を通過して、後２群Ｇｂ２に入射する。後２群Ｇｂ２に入射した第２光束Ｌ２は、接合レンズＳＵｂ２1、及び、正メニスカスレンズＬｂ２21を通過して後２群Ｇｂ２を射出し、フィルタＦ及びカバーガラスＣＧを経て、像面Ｉに到達する。
【００７２】
以下に、上記実施例１〜実施例３の構成パラメータを示す。
【００７３】
座標系は、面ごとに定義される。その面が定義される座標系の原点Ｏから各中心軸で像面に向かう方向をＺ軸正方向とする。また、同じ面上で第２前群中心軸Ｃｆ２から第１前群中心軸Ｃｆ１へ向かう方向をＸ軸正方向とする。さらに、Ｙ軸正方向は、右手系の座標系で定義する。
【００７４】
各実施例の立体撮像用光学系１を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【００７５】
偏心面については、その面が定義される座標系の原点Ｏからの偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、原点Ｏに定義される座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【００７６】
屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。
【００７７】
本実施例で用いられる非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、ｚを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると以下の式（ａ）にて表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10…  （ａ）
【００７８】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。なお、記号“ｅ”は、それに続く数値が１０を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「１．０ｅ−５」は「１．０×１０-5」であることを意味している。
【００７９】
実施例１
面番号  曲率半径                  面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    5.000 
1        ∞                    0.400             1.8830    40.7
2    非球面[1]                 0.400 
3        ∞（仮想面）          0.000   偏心(1) 
4      -12.178                 0.500             1.8830    40.7
5        1.935                 1.200             1.7847    25.7
6       -2.622                 0.050 
7        5.891                 0.700             1.8830    40.7
8       -5.975                 0.301 
9    絞り面                    0.050   偏心(2) 
10        ∞                    0.400   偏心(2)   1.6477    33.8
11        ∞                    0.150   偏心(3) 
12       14.172                 0.400             1.9229    18.9
13        1.800                 1.500             1.6516    58.5
14       -2.747                 0.207 
15        1.987                 1.300             1.8830    40.7
16       -2.004                 0.400             1.9229    18.9
17       57.910                 0.129 
18        ∞                    0.400             1.5163    64.1
19        ∞                    0.400             1.5163    64.1
20        ∞                    0.000 
像  面      ∞
非球面[1]
曲率半径      0.536
k  -7.2906e-001
偏心[1] 
Ｘ    0.500  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ   -0.450  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ   -0.450  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β  -19.101  γ    0.000 
仕様
基線長（入射瞳間隔）      1.0mm
画角（対角）            130°
絞り径                  φ0.55mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
焦点距離                  0.472mm
有効Fno                   3.030
【００８０】
実施例２
面番号  曲率半径                  面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    5.000 
1        ∞                    0.500             1.8830    40.7
2    非球面[1]                 0.350 
3        ∞（仮想面）          0.000   偏心(1) 
4       -7.102                 0.400             1.8830    40.7
5        2.200                 1.500             1.7618    26.5
6       -2.430                 0.578 
7        6.072                 0.800             1.4875    70.2
8       -3.094                 0.050 
9        ∞                    0.500   偏心(2)   1.8830    40.7
10        ∞                    0.200   偏心(3) 
11    絞り面                    0.100   偏心(2) 
12        5.538                 0.500             1.9229    18.9
13        1.900                 1.400             1.7440    44.8
14       -5.283                 0.197 
15        2.752                 1.600             1.7847    25.7
16       -2.200                 0.400             1.9229    18.9
17       -6.900                 0.125 
18        ∞                    0.400   偏心(4)   1.5163    64.1
19        ∞                    0.400   偏心(4)   1.5163    64.1
20        ∞                    0.000   偏心(4) 
像  面      ∞                            偏心(4) 
非球面[1]
曲率半径      0.413
k  -9.9488e-001
偏心[1] 
Ｘ    0.500  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ   -0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ   -0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β  -22.841  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ   -0.400  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
仕様
基線長（入射瞳間隔）      1.0mm
画角（対角）            130°
絞り径                  φ0.60mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
焦点距離                  0.394mm
有効Fno                   3.339
【００８１】
実施例３
面番号  曲率半径                  面間隔  偏心    屈折率  アッベ数
物体面      ∞                    5.400 
1        ∞                    0.400           1.8830    40.7
2    非球面[1]                 0.325 
3        ∞（仮想面）          0.000   偏心(1) 
4       -9.943                 1.000           1.9229    18.9
5       -1.908                 0.400           1.8830    40.7
6        2.100                 1.400           1.5927    35.3
7       -3.604                 0.050 
8        3.582                 0.500           1.8830    40.7
9        2.109                 1.600           1.6516    58.5
10       -2.974                 0.000 
11    絞り面                    0.100 偏心(2) 
12        ∞                    0.400 偏心(3)   1.6516    58.5
13        ∞                    0.200 偏心(4) 
14        2.947                 1.500           1.5831    59.4
15       -2.000                 0.500           1.9229    18.9
16       -9.018                 0.617 
17        2.347                 1.000           1.8830    40.7
18       31.144                 0.133 
19        ∞                    0.400 偏心(5)   1.5163    64.1
20        ∞                    0.400 偏心(5)   1.5163    64.1
21        ∞                    0.000 偏心(5) 
像  面      ∞                          偏心(5) 
非球面[1]
曲率半径      0.575
k  -6.6917e-001
偏心[1] 
Ｘ    0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[2] 
Ｘ   -0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
偏心[3] 
Ｘ   -0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β   11.188  γ    0.000 
偏心[4] 
Ｘ   -0.550  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β  -16.902  γ    0.000 
偏心[5] 
Ｘ   -0.400  Ｙ    0.000  Ｚ    0.000 
α    0.000  β    0.000  γ    0.000 
仕様
基線長（入射瞳間隔）      1.1mm
画角（対角）            130°
絞り径                  φ0.80mm
像の大きさ              φ1.41mm(1.00×1.00)
焦点距離                  0.468mm
有効Fno                   3.020
【００８２】
上記実施例１〜３について、要素及び条件式（１）の値を下記に示しておく。
【００８３】
実施例１      実施例２      実施例３
要素ｄ                           2.13          2.41          2.45 
要素Ｌｂ                         8.89         10.00         10.93 
条件式（１）Ｌｂ／ｆ             4.17          4.15          4.46 
【００８４】
以下に、本実施形態の立体撮像用光学系１の適用例を説明する。
【００８５】
図１６は、本実施形態の立体撮像用光学系１を立体撮像装置１０として用いた例を模式的に示す図である。
【００８６】
本実施形態の立体撮像装置１０は、立体撮像用光学系１と、撮像素子１１と、を備える。撮像素子１１は、立体撮像用光学系１の像面Ｉに配置される。そして、立体撮像用光学系１を通過した光束は、撮像素子１で結像する。したがって、的確に立体撮像することが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態の立体撮像装置１０は、撮像素子１１の物体側にレンチキュラーレンズ１２を備えてもよい。レンチキュラーレンズ１２を備えることで、さらに的確に立体撮像することが可能となる。
【００８８】
図１７は、本実施形態の立体撮像用光学系１を内視鏡先端の立体撮像用光学系１として用いた例を示す図である。
【００８９】
図１７に示すように、内視鏡１１０の先端の立体撮像用光学系１として本実施形態にかかる立体撮像用光学系１を用いた例を示すための図である。図１７（ａ）は、硬性内視鏡１１０の先端に本実施形態にかかる立体撮像用光学系１を取り付けて３６０°全方位の画像を立体的に撮像観察する例である。図１７（ｂ）にその先端の概略の構成を示す。
【００９０】
図１８は、軟性電子内視鏡１１３の先端に本実施形態にかかる光学系１を同様に取り付けて、撮影された画像を、表示装置１１４に画像処理を施して歪みを補正して立体的に表示するようにした例である。
【００９１】
図１８に示すように、内視鏡１１３に、本実施形態の立体撮像用光学系１を用いることにより、全方位の画像を立体的に撮像観察することができ、従来と異なる角度から様々な部位を立体的に撮像観察することができる。
【００９２】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１…立体撮像用光学系
Ｇｆ…前群
Ｇｆ１…第１前群
Ｃｆ１…第１前群中心軸
Ｇｆ２…第２前群
Ｃｆ２…第２前群中心軸
Ｇｂ…後群
Ｃｂ…後群中心軸
Ｇｂ１…後１群
Ｇｂ２…後２群
Ｇｖ１…第１偏向群
Ｇｖ２…第２偏向群
Ｓ１…第１開口
ＣＳ１…第１開口中心
Ｓ２…第２開口
ＣＳ２…第２開口中心
Ｉ…像面
【図１】
2015210291.tif 000003
【図２】
2015210291.tif 000004
【図３】
2015210291.tif 000005
【図４】
2015210291.tif 000006
【図５】
2015210291.tif 000007
【図６】
2015210291.tif 000008
【図７】
2015210291.tif 000009
【図８】
2015210291.tif 000010
【図９】
2015210291.tif 000011
【図１０】
2015210291.tif 000012
【図１１】
2015210291.tif 000013
【図１２】
2015210291.tif 000014
【図１３】
2015210291.tif 000015
【図１４】
2015210291.tif 000016
【図１５】
2015210291.tif 000017
【図１６】
2015210291.tif 000018
【図１７】
2015210291.tif 000019
【図１８】
2015210291.tif 000020