(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる焦点距離の結像光学系を含む複数の結像光学系と、
前記結像光学系を通した撮像により得られた画像を合成する画像合成手段を有し、
前記複数の結像光学系は、反射部材によって光路が折り曲げられた複数の第１の結像光学系と、光路が折り曲げられていない複数の第２の結像光学系とを含み、
前記複数の結像光学系の物体側からの光軸方向視において、
前記複数の第２の結像光学系のうち少なくとも１つの第２の結像光学系の光軸は、前記複数の第１の結像光学系の光軸の位置を結ぶ線により囲まれた第１の領域内に配置され、前記各第１の結像光学系における前記光路の折り曲げ方向は、前記第１の領域の外側に向かう方向であり、
前記第１の領域内に光軸が配置された前記複数の第２の結像光学系のうち１つを特定の第２の結像光学系というとき、前記複数の第２の結像光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第２の領域と前記第１の領域が重なる領域内に前記特定の第２の結像光学系の光軸が配置されており、
前記画像合成手段は、前記特定の第２の結像光学系を通した撮像により得られた画像の少なくとも一部を基準画像として、前記複数の結像光学系のそれぞれを通した撮像により得られた画像を合成することを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項２】
互いに異なる焦点距離の結像光学系を含む複数の結像光学系と、
前記結像光学系を通した撮像により得られた画像を合成する画像合成手段を有し、
前記複数の結像光学系は、反射部材によって光路が折り曲げられた複数の第１の結像光学系と、光路が折り曲げられていない複数の第２の結像光学系とを含み、
前記複数の第２の結像光学系は、前記第１の結像光学系の画角よりも広い画角を有する複数の広角光学系と、前記第１の結像光学系の画角と前記広角光学系の画角との間の中間画角を有する複数の中間画角光学系とを有し、
前記複数の結像光学系の物体側からの光軸方向視において、
前記複数の第２の結像光学系のうち少なくとも１つの第２の結像光学系の光軸は、前記複数の第１の結像光学系の光軸の位置を結ぶ線により囲まれた第１の領域内に配置され、前記各第１の結像光学系における前記光路の折り曲げ方向は、前記第１の領域の外側に向かう方向であり、
前記第１の領域内に光軸が配置された前記複数の第２の結像光学系の１つである前記広角光学系を特定の第２の結像光学系というとき、前記第１の領域と、前記複数の広角光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第２の領域と、前記複数の中間画角光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第３の領域とが重なる領域内に、前記特定の第２の結像光学系の光軸が配置されており、
前記画像合成手段は、前記特定の第２の結像光学系を通した撮像により得られた画像の少なくとも一部を基準画像として、前記複数の結像光学系のそれぞれを通した撮像により得られた画像を合成することを特徴とする複眼撮像装置。
【請求項３】
前記光軸方向視において、前記各第１の結像光学系における前記光路の折り曲げ方向が、該第１の結像光学系に隣り合う前記第２の結像光学系の側とは異なる方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の複眼撮像装置。
【請求項４】
前記光軸方向視において、前記複数の第２の結像光学系の光軸が全て前記第１の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。
【請求項５】
前記複数の結像光学系のうち互いに異なる画角を有する２つの結像光学系を通した撮像により得られる２つの画像に基づいて、該２つの結像光学系の画角の間の画角に対応する画像を生成する画像生成手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。
【請求項６】
前記複数の結像光学系を通した撮像により得られる互いに視差を有する複数の画像から被写体までの距離を算出する距離算出手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。
【請求項７】
前記複数の結像光学系により形成された複数の物体像をそれぞれ撮像する複数の撮像領域を含む撮像手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。
【請求項８】
前記撮像手段は、前記複数の結像光学系ごとに設けられ、前記複数の結像光学系のうちの１つによって形成された光学像を撮像する撮像領域を備える複数の撮像素子を有することを特徴とする請求項７に記載の複眼撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに焦点距離（画角）が異なる複数の結像光学系を有する複眼撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような複眼撮像装置として、特許文献１には、短い焦点距離の結像光学系（短焦点レンズ）と長い焦点距離の結像光学系（長焦点レンズ）とを備え、これらのレンズを通して被写体の同じ部分を含むように撮像する複眼撮像装置が開示されている。この複眼撮像装置では、短焦点レンズにより形成された被写体像を撮像して得られたワイド画像の一部に、長焦点レンズにより形成された被写体像を撮像して得られたズームアップ画像を嵌め込む。これにより、広い画角を有しつつも、ズームアップ画像部分が高い解像度を有する合成画像を得ることができる。
【０００３】
また、このような複眼撮像装置において複数の結像光学系により光学的に得られる画角の間の画角に対応する画像をデジタルズーム等の画像処理技術によって生成することで、疑似的な連続ズーム機能を得る方法が知られている。ただし、特許文献１にて開示された複眼撮像装置で用いられている長焦点レンズは光路が直線的に延びるストレート光学系である。このため、撮像倍率を上げるために長焦点レンズの焦点距離を長くするほど撮像装置の厚みが増加する。
【０００４】
このような問題を解決するために、結像光学系の光軸を反射部材を用いて折り曲げる屈曲光学系を用いた撮像装置が知られている。特許文献２には、長焦点距離の結像光学系と短焦点距離の結像光学系とを有する複眼撮像装置の厚みを低減して薄型化するために、長焦点距離の結像光学系を屈曲光学系とする構成が開示されている。また、特許文献３には、複数（２から４）の結像光学系の全てを屈曲光学系とした複眼撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０３６９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−５５２４６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した合成画像として様々な画角の画像を生成したり、疑似的な連続ズーム機能による撮像倍率を広い範囲で可変としたりする等のために、複眼撮像装置に特許文献２，３の装置よりも多数（例えば、８や１６）の結像光学系を設ける場合がある。このような複眼撮像装置において、単純に全ての結像光学系または短焦点距離以外の結像光学系を屈曲光学系とすると、隣り合う結像光学系同士の干渉を避けるために、これら結像光学系の入射面間の間隔を広げる必要が生ずる。この結果、複眼撮像装置の正面視(結像光学系の物体側からの光軸方向視)のサイズが増大したり、結像光学系間での視差が大きくなりすぎて撮像に使用する結像光学系の変更により画像内での被写体の位置が大きくずれたりする。
【０００７】
本発明は、互いに焦点距離が異なる複数の結像光学系を含む多数の結像光学系を有しつつ、薄型化だけでなく正面視における小型化も図れ、さらには結像光学系間での視差を適切な範囲に収められるようにした複眼撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての複眼撮像装置は、互いに異なる焦点距離の結像光学系を含む複数の結像光学系と、該結像光学系を通した撮像により得られた画像を合成する画像合成手段を有する。複数の結像光学系は、反射部材によって光路が折り曲げられた複数の第１の結像光学系と、光路が折り曲げられていない複数の第２の結像光学系とを含む。複数の結像光学系の物体側からの光軸方向視において、複数の第２の結像光学系のうち少なくとも１つの第２の結像光学系の光軸は、複数の第１の結像光学系の光軸の位置を結ぶ線により囲まれた第１の領域内に配置され、各第１の結像光学系における光路の折り曲げ方向は、第１の領域の外側に向かう方向であり、第１の領域内に光軸が配置された複数の第２の結像光学系のうち１つを特定の第２の結像光学系というとき、複数の第２の結像光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第２の領域と第１の領域が重なる領域内に特定の第２の結像光学系の光軸が配置されており、画像合成手段は、特定の第２の結像光学系を通した撮像により得られた画像の少なくとも一部を基準画像として、複数の結像光学系のそれぞれを通した撮像により得られた画像を合成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての複眼撮像装置は、互いに異なる焦点距離の結像光学系を含む複数の結像光学系と、該結像光学系を通した撮像により得られた画像を合成する画像合成手段を有する。複数の結像光学系は、反射部材によって光路が折り曲げられた複数の第１の結像光学系と、光路が折り曲げられていない複数の第２の結像光学系とを含み、複数の第２の結像光学系は、第１の結像光学系の画角よりも広い画角を有する複数の広角光学系と、第１の結像光学系の画角と広角光学系の画角との間の中間画角を有する複数の中間画角光学系とを有し、複数の結像光学系の物体側からの光軸方向視において、複数の第２の結像光学系のうち少なくとも１つの第２の結像光学系の光軸は、複数の第１の結像光学系の光軸の位置を結ぶ線により囲まれた第１の領域内に配置され、各第１の結像光学系における光路の折り曲げ方向は、第１の領域の外側に向かう方向であり、第１の領域内に光軸が配置された複数の第２の結像光学系の１つである広角光学系を特定の第２の結像光学系というとき、第１の領域と、複数の広角光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第２の領域と、複数の中間画角光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第３の領域とが重なる領域内に、特定の第２の結像光学系の光軸が配置されており、画像合成手段は、特定の第２の結像光学系を通した撮像により得られた画像の少なくとも一部を基準画像として、複数の結像光学系のそれぞれを通した撮像により得られた画像を合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、互いに焦点距離が異なる複数の結像光学系を含む多数の結像光学系を有する複眼撮像装置において、薄型化および光軸方向視（正面視）における小型化を図れるとともに、結像光学系間での視差を適切な範囲に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である複眼カメラの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１の複眼カメラを光軸方向から見た図。
【図３】実施例１の複眼カメラによる撮像により得られた画像を示す図。
【図４】実施例１の複眼カメラのワイド光学系およびテレ光学系の断面図。
【図５】図４に示したワイド光学系およびテレ光学系の収差図。
【図６】実施例１の複眼カメラで行われる画像合成処理を示すフローチャート。
【図７】実施例１の複眼カメラでの広画角側画像合成に用いる画像を示す図。
【図８】実施例１の複眼カメラで用いられる対応領域抽出手法を説明する図。
【図９】実施例１の複眼カメラでの望遠側画像合成に用いる画像を示す図。
【図１０】実施例１の複眼カメラで行われる中間画角画像生成処理を示すフローチャート。
【図１１】実施例１の複眼カメラにおける距離情報算出処理を示すフローチャート。
【図１２】本発明の実施例２である複眼カメラを光軸方向から見た図。
【図１３】実施例２の複眼カメラのワイド光学系、ワイドミドル光学系、テレミドル光学系およびテレ光学系の断面図。
【図１４】図１３に示したワイド光学系、ワイドミドル光学系、テレミドル光学系およびテレ光学系の収差図。
【図１５】本発明の実施例３の複眼カメラのワイド光学系、ワイドミドル光学系、テレミドル光学系およびテレ光学系の断面図。
【図１６】図１５に示した複眼カメラのワイド光学系、ワイドミドル光学系、テレミドル光学系およびテレ光学系の収差図。
【図１７】本発明の実施例４である複眼カメラのワイド光学系およびテレ光学系の断面図。
【図１８】図１７に示したワイド光学系およびテレ光学系の収差図。
【図１９】異なる視点からの撮像を説明する図。
【図２０】画像内の被写体位置ずれを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
具体的な実施例の説明に先立って、本発明の実施例において共通する事項について説明する。実施例の複眼撮像装置（以下、複眼カメラという）は、焦点距離（画角）が離散的に異なる複数の単焦点結像光学系を用いて連続的なズーム効果を実現する。具体的には、複数の結像光学系のそれぞれを通した撮像により得られた複数の撮像画像間の中間画角の画像を、その中間画角に近い画角の撮像画像の一部をトリミングして拡大するデジタルズーム処理により補間することで、擬似的な連続ズーム効果を得る。単焦点結像光学系のみを用いて連続ズーム効果を得ることができるので、ズーム駆動機構を必要せず、薄型の複眼カメラを構成することができる。実施例では、このデジタルズーム処理を、中間画角画像生成処理ともいう。
【００１４】
また、実施例の複眼カメラでは、デジタルズーム処理により得られた中間画角の画像の一部に、その中間画角よりも狭い画角（長い焦点距離）の結像光学系を通して得られた撮像画像を嵌め込む異画角画像合成処理も行う。これにより、嵌め込んだ画像部分の解像度が高く、他の画像部分の解像度は低いものの広い画角を有する中間画角画像を得ることができる。
【００１５】
これら中間画角画像生成処理や異画角画像合成処理では、得たい画角の画像の合成に用いる画像をその画角に近い画角を有する結像光学系を通して取得する。このため、１つの画角の結像光学系を通して得られた画像から単純にデジタルズームのみによって画角を変化させる場合に比べて高いズーム比を得つつも高画質の画像を生成することができる。
【００１６】
さらに、実施例の複眼カメラでは、焦点距離が長い結像光学系（以下、テレ光学系ともいう）内に光路を折り曲げるための反射部材を配置することで、テレ光学系を屈曲光学系としている。これにより、複眼カメラの厚みの低減、すなわち薄型化を図っている。
【００１７】
ただし、実施例の複眼カメラは、４より多い複数（実施例１では８、実施例２では１６）の結像光学系を有する。この場合に、単純に全ての結像光学系を屈曲光学系とすると、隣り合う結像光学系同士の干渉を避けるために、これら結像光学系の入射面間の間隔を広げる必要がある。また、実施例では、３種類以上の焦点距離の結像光学系を多数有する場合がある（実施例２では４種類の焦点距離の結像光学系を１６有する）。この場合に単純に最も焦点距離が短い結像光学系以外の結像光学系を全て屈曲光学系としても、同様に結像光学系の入射面間の間隔を広げる必要が生ずる可能性が高い。この結果、複眼カメラの正面視（結像光学系の物体側からの光軸方向視）のサイズが増大する。
【００１８】
さらに、結像光学系の入射面間の間隔が広がると、結像光学系間での視差が大きくなりすぎて、撮像に使用する結像光学系の変更により画像内での被写体の位置が大きくずれ、中間画角画像生成処理や異画角画像合成処理を良好に行えなくなる。このことについて、図１９および図２０を用いて説明する。
【００１９】
図１９には、被写体Ａと、被写体Ｂと、これら被写体Ａ，Ｂを撮像する撮像ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを示している。各撮像ユニットは、結像光学系とこの結像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と含む。被写体Ａは各撮像ユニットから被写体距離Ｌａだけ離れており、被写体Ｂは各撮像ユニットから被写体距離Ｌｂ（＞Ｌａ）だけ離れている。撮像ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ３はそれらの結像光学系の光軸に直交する方向に互いにある距離（基線長）だけ離間して配置されている。このため、これら撮像ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ３により得られる画像間には視差がある。
【００２０】
図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）にはそれぞれ、撮像ユニットＣ１，Ｃ２，Ｃ３による撮像により得られる画像を示している。これらの図から分かるように、基線長と被写体距離とに応じた幾何学的な関係により、画像内での被写体Ａ，Ｂの位置がそれぞれ異なる量ずつずれる。つまり、視点に応じて画像上の被写体の位置が移動する。
【００２１】
このため、実施例の複眼カメラでは、画角と視点が異なる結像光学系を用いて画像内での被写体位置のずれを低減しつつ画角の変更を行えるように、以下の構成を有する。
【００２２】
実施例の複眼カメラは、互いに異なる画角を有する複数の結像光学系として、第１の画角を有する複数の第１の結像光学系と、第１の画角よりも広い第２の画角を有する複数の第２の結像光学系とを含む。言い換えれば、複数の第１の結像光学系は第１の焦点距離を有し、複数の第２の結像光学系は第１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離を有する。そして、物体側からの光軸方向視（以下、正面視ともいう）において、複数の第１の結像光学系のそれぞれの光軸の位置を結ぶ線によって囲まれた第１の領域内に複数の第２の結像光学系のうち少なくとも１つの第２の結像光学系の光軸が配置されている。この構成によれば、第１の領域内に光軸が配置された第２の結像光学系を通して得られた画像を基準として、複数の第１の結像光学系を通して得られた画像のそれぞれの視点位置を精度良く変更することができる。このため、画角の変更に伴う画像上での被写体の位置ずれ（被写体位置ずれ）を容易に低減することができる。
【００２３】
また、実施例では、上記複数の第１の結像光学系を、反射部材による反射により光路が折り曲げられた屈曲光学系としている。一方、上記複数の第２の結像光学系を、光路が折り曲げられておらず直線状に延びるストレート光学系としている。そして、各第１の結像光学系（屈曲光学系）における光路の折り曲げ方向を、第１の領域の外側に向かう方向であって、かつ互いに同じ方向きまたは反対方向としている。さらに言えば、各第１の結像光学系における光路の折り曲げ方向を、該第１の結像光学系に隣り合う第２の結像光学系の側とは異なる方向としている。これにより、多数（例えば、４より多い数）の結像光学系を有しつつ、薄型化だけでなく正面視における小型化も図れ、さらには結像光学系間での視差を適切な範囲に収めることができる。
【００２４】
また、この効果をより確実に得るために、実施例では、複数の第１の結像光学系を以下の条件を満足する光学系としている。すなわち、複数の第２の結像光学系（ストレート光学系）のうち光学系全長が最も長い第２の結像光学系の光学系全長をＬとし、複数の第１の結像光学系（屈折光学系）のそれぞれの焦点距離をｆｉとする。このとき、複数の第１の結像光学系は、
１．４≧Ｌ／ｆｉ    （１）
なる条件を満足する。
【００２５】
式（１）の条件は、カメラ全体としての高倍率化を実現する際に、屈曲光学系とすることで結像性能とカメラの薄型化とを両立するために効果的な結像光学系を選定するための条件である。式（１）の条件を満足する結像光学系がストレート光学系として構成された場合、長い焦点距離を有する結像光学系の光学系全長（レンズ全長）が長くなるため、複眼カメラの厚みが増大する。ここで、光学系全長は、最も物体側のレンズ面から最終レンズ面までの距離に、最終レンズ面から近軸像面までの距離を空気換算した値（バックフォーカス）を加えた値と定義する。
【００２６】
長い焦点距離を有する結像光学系を構成するレンズの屈折力を強くすれば、光学系全長を短縮することは可能であるが、色収差、コマ収差および像面彎曲などの諸収差の補正が困難となり、結像性能が低下する。また、式（１）の条件を満足しない結像光学系を反射部材を含む屈曲光学系とすると、結像光学系自体が大型化してしまい複眼カメラの厚みの低減効果を得ることが難しい。特に短い焦点距離を有する結像光学系では、最も物体側のレンズの径や反射部材の近傍に配置されたレンズの径が増大するため、屈曲光学系として構成した場合に複眼カメラの厚みを増加させる。
【００２７】
なお、式（１）の数値範囲を次のように設定するとさらに良い。
１．２≧Ｌ／ｆｉ    （１ａ）
１．０≧Ｌ／ｆｉ    （１ｂ）
０．８≧Ｌ／ｆｉ    （１ｃ）
以上の構成を有する実施例の複眼カメラでは、互いに焦点距離が異なる複数の結像光学系を含む多数の結像光学系を有しつつ、カメラ全体としての高倍率化と、各結像光学系の良好な結像性能と、カメラの薄型化とを実現することができる。
【００２８】
以下、具体的な実施例１〜４について説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１には、本実施例の複眼カメラ１の全体構成を示している。複眼カメラ１は、結像光学部１００と、撮像ユニット（撮像手段）１０と、Ａ／Ｄ変換器１１と、画像処理部１２と、情報入力部１６と、撮像制御部１７と、画像記録媒体１８と、システムコントローラ１９と、表示部（表示手段）２０とを有する。さらに、複眼カメラ１は、距離情報算出部（距離算出手段）２１も有する。
【００３０】
複眼カメラ１は、結像光学部１００が一体に設けられた結像光学系一体型のカメラであってもよいし、結像光学部１００がカメラ本体に対して着脱（交換）が可能な結像光学系交換型のカメラであってもよい。本実施例の複眼カメラ１は、結像光学系一体型のカメラとする。また、図１の結像光学部１００には、後述する結像光学系を光軸に直交する方向から見た構成を簡略化して図示している。
【００３１】
図２には、本実施例における結像光学部１００を正面視（物体側からの光軸方向視）にて示している。結像光学部１００は、複数(本実施例では８）の結像光学系１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄを有する。これら複数の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄ，１２０ａ〜１２０ｄは、それぞれの光軸に直交する２次元方向に互いに離間して配置されている。また、これら結像光学系１１０ａ〜１１０ｄ，１２０ａ〜１２０ｄの光軸は物体側に互いに平行に延びている。
【００３２】
第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄは、第１の焦点距離に対応する第１の画角θ１を有する。以下の説明では、これら第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄをまとめて第１の結像光学系群ともいう。第１の画角θ１は、本実施例の複眼カメラにおいて最も狭い画角である望遠端画角に相当する。また、第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄは、第１の焦点距離よりも短い第２の焦点距離に対応した、第１の画角θよりも広い第２の画角θ２を有する。以下の説明では、これら第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄをまとめて第２の結像光学系群ともいう。第２の画角θ２は、本実施例の複眼カメラにおいて最も広い画角である広角端画角に相当する。
【００３３】
本実施例では、垂直方向に並んだ２つの第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄと垂直方向に並んだ２つの第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄとが水平方向に（図２中の左から右に）交互に配置されている。これにより、結像光学系群が水平４眼×垂直２眼のマトリックス状に配置された複眼を構成している。
【００３４】
さらに、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄはそれぞれ、図２中に点線で示される方向に光路が折り曲げられた屈曲光学系として構成されている。このように望遠端画角を有する第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを屈曲光学系とすることで、複眼カメラ１の厚みを低減することができる。
【００３５】
しかも、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを水平４眼×垂直２眼の結像光学系群の外周部に配置し、それらの光路の折り曲げ方向をこれらに隣り合う第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄの側とは異なる方向としている。これにより、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄの光路を折り曲げるための空間を確保しつつ、全ての結像光学系１１０ａ〜１１０ｄ, １２０ａ〜１２０ｄを高密度に配置することが可能となる。この結果、複眼カメラ１の水平方向のサイズ(横幅)を小さくすることができるだけでなく、異なる画角での撮像における被写体位置ずれや被写体の変形を低減することができる。被写体位置ずれや被写体の変形を低減することにより、後述する画像合成処理を容易に行うことが可能となる。
【００３６】
撮像ユニット１０は、８つの結像光学系１１０ａ〜１１０ｄ，１２０ａ〜１２０ｄのそれぞれに対応する（すなわち、結像光学系ごとに設けられた）撮像領域を構成する８つの撮像素子１０ａ〜１０ｈを有する。各撮像素子は、対応する結像光学系により形成された光学像としての被写体像（物体像）を光電変換してアナログ撮像信号を出力する。アナログ撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１１によってデジタル撮像信号に変換され、該デジタル撮像信号は画像処理部１２に入力される。
【００３７】
画像処理部１２は、デジタル撮像信号に対して画素補間処理や色変換処理等の各種画像処理を行って画像を生成する。これにより、８つの結像光学系１１０ａ〜１１０ｄ，１２０ａ〜１２０ｄのそれぞれを通した撮像により８つの画像を生成することができる。画像処理部１２は、生成した画像に対するデジタルズーム処理等も行う。画像処理部１２にて処理された画像は、システムコントローラ１９に送られる。
【００３８】
画像処理部１２には、画像合成部（画像合成手段）１３と、中間画角画像生成部（画像生成手段）１４と、プレビュー画像生成部１５とが設けられている。
【００３９】
画像合成部１３は、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄのそれぞれを通した撮像により得られた４つの画像を互いの画素をずらして合成し、図３に示す第１の合成画像（画素ずらし合成画像）１１０を生成する。また、画像合成部１３は、第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄのそれぞれを通した撮像により得られた４つの画像を互いの画素をずらして合成し、図３に示す第１の合成画像１１０よりも広い撮像画角の第２の合成画像（画素ずらし合成画像）１２０を生成する。以下の説明において、「結像光学系を通した撮像により得られた」を、単に「結像光学系を通して得られた」という。
【００４０】
ここで、図２には、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄの光軸の位置を垂直方向と水平方向に延びる実線（直線）で結んでおり、この実線で囲まれた領域を第１の領域とする。また、第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄの光軸の位置を垂直方向と水平方向に延びる破線（直線）で結んでおり、この破線で囲まれた領域を第２の領域とする。なお、図２では、実線と破線が見やすいように、破線を第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄの光軸の位置から若干ずらして示している。
【００４１】
この図から分かるように、本実施例では、第１の領域内に複数の第２の結像光学系１２０ａ〜１２０ｄのうち１つの第２の結像光学系（特定の第２の結像光学系）１２０ｃの光軸が配置されている。以下、この第２の結像光学系１２０ｃからの視点を基準視点ＲＰとし、第２の結像光学系１２０ｃを基準光学系ともいう。このような配置関係を持つことで、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを通して得られた４つの画像を合成して第１の合成画像を生成する際に、基準視点ＲＰとなる基準光学系１２０ｃを通して得られた画像を合成の基準（基準画像）として使用することができる。
【００４２】
画像合成部１３は、この基準画像を用いた後述するブロックマッチング法等の対応点探索手法を用いて、同一画角を有する結像光学系を通して得られた画像同士または互いに異なる画角を有する結像光学系を通して得られた画像同士を合成する。これにより、全ての撮像画角に対応する合成画像を仮想的に基準視点ＲＰからの撮像により得られた画像として生成することができる。この結果、第２の結像光学系群を通した第２の合成画像１２０の撮像状態から第１の結像光学系群を通した第１の合成画像１１０への撮像状態へと撮像画角の変更（ズーミング）を行った際の合成画像１１０，１２０間での被写体位置ずれを低減することができる。
【００４３】
中間画角画像生成部１４は、第１および第２の結像光学系群が離散的に有する異なる画角の間の画角（中間画角）を補間するための中間画角画像を生成する。中間画角画像の生成方法としては、複数画像を用いた高解像度化処理を行う超解像処理を用いることができる。超解像処理には、ＭＬ(Maximum-Likelihood)法、ＭＡＰ(Maximum A Posterior)法、ＰＯＣＳ(Projection Onto Convex Set)法、ＩＢＰ(Iterative Back Projection)法、ＬＲ(Lucy-Richardson)法等を用いることができる。さらに本実施例では、デジタルズームによって得られる画像の一部領域に望遠レンズに相当する第１の結像光学系群を通して得られる望遠画像を合成する（嵌め込む）。これにより、該一部領域の解像度が高く、かつその他の領域の解像度は低いが中間画角の画像を得ることができる異画角画像合成処理を行う。
【００４４】
プレビュー画像生成部１５は、基準光学系１２０ｃを通して得られた基準画像からプレビュー画像を生成する。ユーザから画角の変更が指示された場合、基準視点ＲＰとなる基準光学系１２０ｃを通して得られた画像をトリミングして表示部２０に拡大表示することで、常に同一視点からの画像をプレビュー画像として表示することができる。
【００４５】
情報入力部１６は、ユーザが所望の撮像条件（絞り値や露出時間等）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１９にそのデータを供給する。撮像制御部１７は、システムコントローラからの情報に基づいて、各結像光学系に含まれるフォーカスレンズ（図示せず）を光軸方向に移動させ、また各結像光学系の絞り値を制御し、さらに撮像ユニット１０での露出時間を制御することで必要な画像を取得する。
【００４６】
画像記録媒体１８は、複数の静止画や動画を格納したり、画像ファイルを構成する場合にはファイルヘッダを格納したりする。
【００４７】
表示部２０は、前述したようにプレビュー画像を表示したり、撮像により得られた画像や、メニュー画面や、現在選択されている画角（焦点距離）の情報等を表示したりする。表示部２０は、液晶パネル等の表示素子を含む。
【００４８】
距離情報算出部２１は、基準画像選択部２２と、対応点抽出部２３と、視差量算出部２４とを含む。
【００４９】
基準画像選択部２２は、複数の結像光学系を通して得られた互いに視差を有する複数の画像（視差画像）の中から被写体距離算出用の基準画像を選択する。
【００５０】
対応点抽出部２３は、被写体距離算出用の基準画像と他の視差画像(参照画像)との間において互いに対応する対応画素(対応点)を抽出する。
【００５１】
視差量算出部２４は、対応点抽出部２３で抽出された全ての対応画素の視差量をそれぞれ算出する。距離情報算出部２１は、その算出された視差量から画像内の被写体までの距離(被写体距離情報)を算出する。
【００５２】
次に、本実施例における詳細な結像光学系の構成について図４を用いて説明する。図４（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、第２の結像光学系（広角光学系：以下、ワイド光学系ともいう）１２０ａと第１の結像光学系（望遠光学系：以下、テレ光学系ともいう）１１０ａの光軸に沿った断面を示している。他の第１の結像光学系１１０ｂ〜１１０ｄおよび第２の結像光学系２１０ｂ〜２１０ｄはそれぞれ、第１の結像光学系１１０ａと第２の結像光学系１２０ａと同じ構成を有する。
【００５３】
図４（Ａ），（Ｂ）において、左側が被写体側（物体側）であり、前側ともいう。また、右側が像側であり、後側ともいう。Ｆはフォーカス群、Ｒは像側群（後群）、Ｍは光路を折り曲げるための反射部材である。また、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。これらは他の実施例の結像光学系の断面図においても同じである。
【００５４】
図５（Ａ），（Ｂ）は、ワイドおよびテレ光学系の収差図である。収差図において、ｄ−ｌｉｎｅおよびｇ−ｌｉｎｅはそれぞれ、ｄ線およびｇ線の球面収差と歪曲を示している。また、ΔＭおよびΔＳはメリディオナル像面およびサッジタル像面での非点収差を示している。倍率色収差はｇ線によって示している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。これらは他の実施例における収差図についても同じである。
【００５５】
ワイド光学系およびテレ光学系は、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は物体側に移動し、像側群Ｒは不動（固定）である前玉フォーカス式の光学系である。以下の説明において、各レンズ群を構成するレンズは物体側から像側の順で配置されているものとする。
【００５６】
図４（Ａ）に示すワイド光学系において、フォーカス群Ｆは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、歪曲収差および色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、両凸形状の正レンズと、正レンズと、負レンズとにより構成されている。
【００５７】
図４（Ｂ）に示すテレ光学系において、フォーカス群Ｆは、正レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。テレ光学系には、光路中の絞りＳＰと像側群Ｒとの間に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍが配置されている。
【００５８】
ここで、本実施例の複眼カメラ１において光路が折り曲げられずに直線的に延びるストレート光学系であって最もレンズ全長が長い第２の結像光学系のレンズ全長Ｌは１７．９ｍｍである。また、屈曲光学系である第１の結像光学系の焦点距離ｆは２３ｍｍである。この場合、
Ｌ／ｆ＝１７．９／２３＝０．７７８≦１．４
であり、式（１）の条件を満足している。
【００５９】
式（１）の条件を満足する第１の結像光学系の光路上に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍを配置することで、複眼カメラ１の厚みを低減することができる。光路を折り曲げない場合の第１の結像光学系のレンズ全長は２０．９ｍｍであり、第２の結像光学系のレンズ全長よりも長い。このため、第１の結像光学系を光路を折り曲げないストレート光学系として構成すると、複眼カメラ１の厚みが増大することは明らかである。なお、第１の結像光学系を構成する各レンズの屈折力を強くすればレンズ全長を短縮することはできるが、色収差、コマ収差および像面彎曲等の諸収差の補正が困難となり、結像性能が劣化する。
【００６０】
また、本実施例では、第１の結像光学系内に配置された反射部材Ｍの像側（後側）に屈折力の強い負レンズを配置することで、反射部材Ｍのサイズを小型化している。これにより、反射部材Ｍのサイズによって複眼カメラ１の厚みが増大することを回避している。さらに、第１および第２の結像光学系のフォーカス群が第１の結像光学系内の反射部材Ｍよりも物体側に配置されている。
【００６１】
ここで、全ての結像光学系のうち任意の結像光学系ｉ，ｈがそれぞれ有するフォーカス群の焦点距離をｆＦｉ，ｆＦｈとするとき、これらｆＦｉ，ｆＦｈは、
０．８＜ｆＦｈ２／ｆＦｉ２＜１．２      （２）
なる条件を満足する。
【００６２】
式（２）の条件は、前玉フォーカスタイプの任意の結像光学系のフォーカス群に関し、異なる焦点距離の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満足すべき条件である。式（２）の上限を超えると、結像光学系ｈでピントが合うようにフォーカス群を移動させた量と同じ量だけ結像光学系ｉにてフォーカス群を移動させたときに、結像光学系ｉではピントずれ量が焦点深度範囲を物体側に超えてしまい、ピンぼけとなってしまう。また、式（２）の下限を下回ると、結像光学系ｈでピントが合うようにフォーカス群を移動させた量と同じ量だけ結像光学系ｉにてフォーカス群を移動させたときに、結像光学系ｉではピントずれ量が焦点深度範囲を像側に超えてしまい、ピンぼけとなってしまう。つまり、式（２）の条件を満足することで、各結像光学系の焦点深度内でピントずれ量が収まり、同一のフォーカス群の移動量で同時に互いに異なる画角の合焦画像の取得が可能となる。
【００６３】
本実施例では、第１の結像光学系のフォーカス群の焦点距離ｆＦｉは９．３０ｍｍで、第２の結像光学系のフォーカス群の焦点距離ｆＦｈは−９．３０ｍｍである。ｆＦｈ２／ｆＦｉ２の値は１となるので、式（２）の条件を満足している。
【００６４】
上記のようなフォーカス群の配置と式（２）の条件を満足することとにより、互いに異なる焦点距離を有する結像光学系のフォーカス群の移動量を同じとすることができる。このため、本実施例のように屈曲光学系を有する複眼カメラにおいて、互いに異なる画角の合焦画像の同時取得とフォーカシング駆動機構の簡素化とを両立させることができる。
【００６５】
次に、主としてシステムコントローラ１９および画像合成部１３がコンピュータプログラムとしての第１の画像処理プログラムに従って実行する撮像画角切り替えのための画像合成処理を、図６のフローチャートを用いて説明する。
【００６６】
まず、ステップＳ１００では、システムコントローラ１９は、情報入力部１６によりユーザからの撮像条件および撮像の準備を指示する信号（撮像準備信号）が入力されると、撮像制御部１７に対して撮像条件の情報および撮像準備信号を転送する。撮像制御部１７は、入力された撮像条件に基づいて、第１および第２の結像光学系群の絞り値や撮像ユニット１０での露光時間（シャッタスピード）等を設定する。なお、このステップでは、ユーザが第１の結像光学系群の画角と第２の結像光学系群の画角間のいずれかの画角を入力するものとする。
【００６７】
次に、ステップＳ１０１では、システムコントローラ１９は、情報入力部１６によりユーザからの撮像の開始を指示する信号（撮像開始信号）が入力されると、撮像制御部１７に、撮像ユニット１０（撮像素子１０ａ〜１０ｈ）の露光を開始させる。撮像素子１０ａ〜１０ｈからそれぞれ出力されるアナログ撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１１によりデジタル撮像信号に変換された後、画像処理部１２に送られる。画像処理部１２は、該デジタル撮像信号から撮像素子１０ａ〜１０ｈ上にそれぞれ形成された被写体像に対応する画像を生成する。この際、画像処理部１２において、それぞれの画像の輝度レベルやホワイトバランスを互いに一致させる処理を行うことが好ましい。この処理により、後段で行う画像合成処理における輝度むらや色むらといった弊害を低減することができる。
【００６８】
次に、ステップＳ１０２では、システムコントローラ１９は、ユーザが入力した画角が基準光学系１２０ｃを含む第２の結像光学系群の画角（基準画角）と同一か否かを判定する。基準画角としては、複眼カメラ１が有する複数の結像光学系群の画角のうち最も広い画角であることが好ましい。図３から分かるように、狭い画角の画像１１０には広い画角の画像１２０の周辺領域の情報が存在しない。このため、狭い画角の結像光学系群によって得られる画像を基準として広い画角の結像光学系群を通して得られる複数の画像の位置合わせを行うことは困難だからである。ユーザ入力画角が基準画角と同じである場合はＳ１０３に移行し、そうでない場合はＳ１０４に移行する。
【００６９】
ステップＳ１０３では、画像合成部１３は、基準光学系１２０ｃを通して得られる基準画像に対して他の第２の結像光学系１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｄを通して得られた画像を合成する。
【００７０】
ここで、基準光学系１２０ｃと同一画角を有する第２の結像光学系１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｄを通して得られる画像の合成方法について説明する。図７（ａ），（ｂ）にはそれぞれ、被写体Ａ，Ｂを、複眼カメラ１を用いて撮像した場合に第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄを通して得られる画像を示している。第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄから得られる画像上では、第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄ間の光軸間の距離である基線長と被写体Ａ，Ｂまでの距離である被写体距離とに応じた幾何学的な関係により被写体Ａ，Ｂの位置がそれぞれ異なる量ずれる。また、両視差画像の視点が異なることに起因して、同一の被写体においても画像上に写る部分とそうでない部分とが生じる。例えば、第２の結像光学系１２０ｃを通して得られる画像（図７（ａ））では、被写体Ａの面Ａ３と被写体Ｂの面Ｂ３が写っているが、第２の結像光学系１２０ｄを通して得られる画像（図７（ｂ））にはこれらの面が写っていない。逆に、第２の結像光学系１２０ｄを通して得られる画像（図７（ｂ））には、第２の結像光学系１２０ｃを通して得られる画像（図７（ａ））には写っていない被写体Ｂの面Ｂ４が写っている。このように、視点の違いによって一方の画像には写っている被写体領域が他方の画像には写っていないことを、オクルージョンと称する。
【００７１】
本実施例における画像合成処理では、基準光学系１２０ｃを通して得られる画像（図７（ａ））を基準画像とする。そして、基準光学系１２０ｃではない第２の結像光学系を通して得られる画像のうち基準画像に写っている被写体領域に対応する被写体領域（対応点）を抽出して、これを基準画像上の被写体領域に合成する。
【００７２】
対応点の抽出手法について、図８を用いて説明する。図８の左側には図７（ａ）に示した基準画像５０１を、右側には該基準画像５０１に合成される図７（ｂ）に示した画像としての参照画像５０２を示している。ここでは、画像上の水平方向および垂直方向での位置を示す画像座標（Ｘ，Ｙ）を用いる。画像座標（Ｘ，Ｙ）は、図８に示す各画像の左上を原点として定義する。また、基準画像５０１における画像座標（Ｘ，Ｙ）の輝度をＦ１（Ｘ，Ｙ）とし、参照画像５０２における画像座標（Ｘ，Ｙ）の輝度をＦ２（Ｘ，Ｙ）とする。
【００７３】
基準画像５０１における任意の座標（Ｘ，Ｙ）の画素（ハッチングして示す）に対応する参照画像５０２中の画素（ハッチングして示す）は、参照画像５０２のうち基準画像５０１中の輝度Ｆ１（Ｘ，Ｙ）と最も類似した輝度を有する画素を探すことで求められる。ただし、任意の画素の輝度と最も類似する輝度を有する画素を単純に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たブロックマッチング法にて輝度が類似した画素を探索する。
【００７４】
例えば、ブロックサイズが３である場合のブロックマッチング処理について説明する。基準画像５０１中の任意の座標（Ｘ，Ｙ）の画素と、その前後（Ｘ−１，Ｙ），（Ｘ＋１，Ｙ）の２つの画素の計３つの画素の輝度値はそれぞれ、
Ｆ１（Ｘ，Ｙ），Ｆ１（Ｘ−１，Ｙ），Ｆ１（Ｘ＋１，Ｙ）
となる。
【００７５】
これに対し、座標（Ｘ，Ｙ），（Ｘ−１，Ｙ），（Ｘ＋１，Ｙ）からＸ方向にｋだけずれた参照画像５０２中の画素の輝度値はそれぞれ、
Ｆ２（Ｘ＋ｋ，Ｙ），Ｆ２（Ｘ＋ｋ−１，Ｙ），Ｆ２（Ｘ＋ｋ＋１，Ｙ）
となる。
【００７６】
このとき、基準画像５０１中の座標（Ｘ，Ｙ）の画素との類似度Ｅを以下の式（３）で定義する。
【００７７】
【数１】
0006576046.tif 000002
【００７８】
この式（３）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、参照画像５０２のうち基準画像５０１中の座標（Ｘ，Ｙ）に対応する画素（対応点）である。ここでは、水方向に視差を有する画像間での対応点抽出方法について説明したが、同様にして垂直方向や斜め方向に視差を有する場合の対応点を抽出することもできる。
【００７９】
このようにして得られた対応点としての被写体領域を画素単位で基準画像に合成することで、基準画像内のノイズレベルを低減させることができ、出力される合成画像の画質を向上させることができる。
【００８０】
図７（ａ）に示した被写体Ａの面Ａ３と被写体Ｂの面Ｂ３は、図７（ｂ）においてはオクルージョン領域として対応する被写体領域が存在しないため、第２の結像光学系１２０ｄを通して得られる画像からは合成されない。また、図７（ｂ）にのみ写っている被写体Ｂの面Ｂ４も基準画像上には写っていないため、合成には使用されない。このように、オクルージョン領域は合成することができないが、その他の大部分については、基準視点ＲＰとは異なる視点からの撮像により得られた画像を基準画像に合成することができるため、合成画像全体としてのノイズレベルを低減することができる。
【００８１】
なお、そのままではブロックマッチング法では対応できないほど視差が大きく基準画像と参照画像間で被写体領域の形状が大きく異なる場合には、参照画像に対してアフィン変換等の幾何変換を行った後に、ブロックマッチング法を用いて合成処理を行ってもよい。以上説明した画像合成方法と同様にして、他の第２の結像光学系１２０ａ，１２０ｂを通して得られた画像も基準画像に合成することができる。
【００８２】
一方、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５において、システムコントローラ１９は、ユーザ入力画角が基準画角と異なる場合の画像合成処理である異画角画像合成処理を行う。
【００８３】
ここで、異画角画像合成処理について、図９を用いて説明する。図９（ａ），（ｂ）にはそれぞれ、被写体Ａ，Ｂを、複眼カメラ１を用いて撮像した場合に第１の結像光学系１１０ｃ，１１０ｄを通して得られる画像を示している。また、図９（ｃ）には、同様の被写体Ａ，Ｂを複眼カメラ１を用いて撮像した場合の基準光学系１２０ｃを通して得られる基準画像を示している。
【００８４】
第１の結像光学系１１０ｃ，１１０ｄを通して得られる画像は、基準光学系１２０ｃを通して得られる基準画像よりも画角が狭い。このため、画像上での被写体Ａ，Ｂのサイズが異なり、このままではこれらの画像を合成することができない。このため、まずステップＳ１０４において、画像合成部１３は、基準光学系１２０ｃを通して得られる基準画像をユーザ入力画角（ここでは、第１の結像光学系群の画角）に合わせるために、基準画像の一部のトリミングと拡大処理を行う。図９（ｄ）には、図９（ｃ）に示した基準画像の一部（中心領域）をトリミングし、そのトリミングした部分が第１の結像光学系１１０ｃ，１１０ｄの画角に対応する画角の画像となるように拡大処理した画像を示している。トリミングおよび拡大処理によって画像の解像度は劣化するが、第１の結像光学系１１０ｃ，１１０ｄを通して得られる画像上での被写体と同等のサイズの被写体が写った新たな基準画像（以下、拡大基準画像という）を得ることができる。
【００８５】
そして、ステップＳ１０５では、画像合成部１３は、ステップＳ１０４で得られた拡大基準画像を用いて、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを通して得られた画像を合成する。ここでの画像合成方法は、ステップＳ１０３にて説明した画像合成方法と同様に、図９（ｄ）に示す拡大基準画像に対して、第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを通して得られた画像中の被写体領域を画素単位で合成することも可能である。また、上述したように拡大処理によって図９（ｄ）に示す基準画像の解像度が劣化している。このため、拡大基準画像を用いて第１の結像光学系１１０ａ〜１１０ｄを通して得られた画像における相互に対応する被写体領域を決定し、これらの位置を合わせるようにして、拡大基準画像以外の画像同士を合成する（拡大基準画像は合成しない）ようにしてもよい。
【００８６】
ここで、本実施例では、基準光学系１２０ｃが図２に示した第１の結像光学系群の光軸が含まれる第１の領域内に配置されている。しかも、これらの結像光学系は、それぞれの光軸が平行になるように２次元的に配置されている。これにより、図９に示すように、基準視点ＲＰに配置された基準光学系１２０ｃを通して得られる画像に写っている被写体領域のすべてが、第１の結像光学系群を通して得られる複数の画像のうちいずれかに写る。すなわち、基準画像中の被写体領域についてはオクルージョンが生じない。
【００８７】
例えば、図９（ｄ）に示す拡大基準画像に写っている面Ａ１〜Ａ３および面Ｂ１〜Ｂ３は、図９（ａ）示す画像においては面Ａ１，Ａ３，Ｂ１，Ｂ３が写っており、図９（ｂ）に示す画像には面Ａ２，Ｂ２が写っている。このため、拡大基準画像に写っている全ての被写体領域は、図９（ａ），（ｂ）の画像のいずれかから得られる。また、拡大基準画像は、トリミングおよび拡大処理後の画像ではあるが、基準視点ＲＰからの被写体位置情報が明確に判定できるため、ブロックマッチング法による位置合わせ精度も向上させることができる。さらに、距離情報を用いた視点補間処理等を行う必要がないため、演算処理の負荷を大幅に低減することができる。また、上記のように異なる画角の画像の合成においても、常に基準視点ＲＰとしての基準光学系１２０ｃを通して得られる画像を基準として合成が行われるため、撮像画角を切り替えた際の被写体位置ずれを少なくすることができる。
【００８８】
ステップＳ１０３およびステップＳ１０５からステップＳ１０６に移行すると、システムコントローラ１９は、合成された画像を記録媒体１８に保存して、画像合成処理を終了する。
【００８９】
次に、主としてシステムコントローラ１９、画像合成部１３および中間画角画像生成部１４によって行われる連続ズーム効果を得るための中間画角画像生成処理を、図１０のフローチャートを用いて説明する。この中間画角画像生成処理は、コンピュータプログラムとしての第２の画像処理プログラムに従って実行される。
【００９０】
まず、ステップＳ２００では、システムコントローラ１９は、情報入力部１６からユーザにより指定された撮像条件や画角が入力されると、撮像制御部１７に対してこれら撮像条件や画角の情報を転送する。ここでは、ユーザによって第１の結像光学系群の画角と第２の結像光学系群の画角との間の中間画角が入力されたものとする。
【００９１】
次に、ステップＳ２０１では、撮像制御部１７は、ユーザにより入力された画角に応じて撮像を行う結像光学系を選択する。ここでは、中間画角が入力されたので、第１の結像光学系群と第２の結像光学系群の全てを撮像に用いる結像光学系として選択する。
【００９２】
次に、ステップＳ２０２では、撮像制御部１７は、撮像ユニット１０のうち選択した結像光学系に対応する撮像素子の露光を開始する。そして、画像処理部１２は、該撮像素子からＡ／Ｄ変換器１１を介して入力されたデジタル撮像信号から画像を生成する。これにより、第１の結像光学系群を通して得られる同一画角の画像群と、第２の結像光学系群を通して得られる同一画角の画像群とが生成される。
【００９３】
この際、画像処理部１２において、それぞれの画像の輝度レベルやホワイトバランスを互いに一致させる処理を行うことが好ましい。この処理により、後段で行う画像合成処理における輝度むらや色むらといった弊害を低減することができる。
【００９４】
次に、ステップＳ２０３では、画像合成部１３は、第１の結像光学系群を通して得られた画像群に対して画像合成処理を行って第１の合成画像を生成し、また第２の結像光学系群を通して得られた画像群に対して画像合成処理を行って第２の合成画像を生成する。画像合成処理は、図６のステップＳ１０３およびステップＳ１０４，Ｓ１０５で行った処理である。この時点で、互いに画角が異なる第１および第２の合成画像はいずれも、基準視点ＲＰから撮像された画像に相当する同一視点画像となる。
【００９５】
次に、ステップＳ２０４では、中間画角画像生成部１４は、第２の結像光学系群を通して得られた広角合成画像である第２の合成画像からユーザ入力画角に応じた領域をトリミングし、該領域を拡大処理する。さらに、中間画角画像生成部１４は、第１の結像光学系群を通して得られた望遠合成画像である第１の合成画像を、ユーザ入力画角に応じて縮小処理する。
【００９６】
次に、ステップＳ２０５では、中間画角画像生成部１４は、上述した異画角画像合成処理によって、第２の合成画像からトリミングおよび拡大処理により得られた拡大画像と第１の合成画像の縮小処理により得られた縮小画像とを合成して中間画角画像を生成する。そして、本処理を終了する。
【００９７】
このような中間画角画像生成処理によれば、基準視点ＲＰからの撮像により得られた画像に相当する中間画角画像が生成される。このため、連続ズームによって中間画角が選択された場合でも被写体位置ずれが少ない中間画角画像を生成することができる。
【００９８】
さらに、プレビュー画像生成部１５は、基準視点ＲＰとなる基準光学系１２０ｃを通して得られた基準画像からプレビュー画像を生成して表示部２０に表示する。このため、ユーザが画角変更（ズーミング）を指示した場合も、基準画像をトリミングして拡大表示することで、常に同一視点からの画像としてのプレビュー画像を生成および表示することができる。これにより、プレビュー画像から画角変更時の最終画角画像までが全て同一の基準視点ＲＰからの撮像により得られる画像として生成されるため、ユーザは被写体位置ずれによる違和感の少ない画像を見ることができる。
【００９９】
次に、主としてシステムコントローラ１９および距離情報算出部２１によって行われる被写体距離情報記録処理を、図１１のフローチャートを用いて説明する。この被写体距離情報記録処理は、コンピュータプログラムとしての第３の画像処理プログラムに従って実行される。ここでは、まず、最も広い被写体空間を撮像する第２の結像光学系群（第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄ）によって得られる視差画像を用いた被写体距離情報記録処理について説明する。
【０１００】
まず、ステップＳ３００では、システムコントローラ１９は、情報入力部１６からユーザにより入力された撮像準備信号を受ける。これに応じて、撮像ユニット１０のうち第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄに対応する撮像素子からの撮像信号をＡ／Ｄ変換器１１を介して画像処理部１２に転送する。画像処理部１２は、該撮像信号から、第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄを通して得られる２つの視差画像を生成する。
【０１０１】
次に、ステップＳ３０１では、基準画像選択部２２は、生成された２つの視差画像のうち一方を視差量算出（つまりは被写体距離算出）のための基準画像として選択する。本実施例では、第２の結像光学系１２０ｃによって得られる画像を基準画像として選択する。
【０１０２】
次に、ステップＳ３０２では、対応点抽出部２３は、第２の結像光学系１２０ｄを通して得られる画像を参照画像として、上記基準画像と参照画像との対応画素（対応点）を検出する。対応画素とは、例えば、被写体Ａを撮像して得られた２つの視差画像において、該被写体Ａの同一点が写っている画素同士である。対応画素の検出方法は、先の画像合成処理で説明した対応点抽出方法を用いることができる。
【０１０３】
次に、ステップＳ３０３では、視差量算出部２４は、抽出された対応点間での視差量を算出する。具体的には、視差量を、基準画像と参照画像の対応画素間での画素位置の差分として算出する。
【０１０４】
次に、ステップＳ３０４では、距離情報算出部２１は、ステップＳ３０３で算出された視差量と、既知の情報である第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄの焦点距離および基線長とから、被写体距離を算出する。なお、ここでは、第２の結像光学系１２０ｃ，１２０ｄを用いた場合の被写体距離の算出について説明しているが、同様の原理によって、他の結像光学系の対（例えば、第２の結像光学系１２０ａ，１２０ｂの対）を用いても被写体距離を算出することが可能である。また、画角が異なる視差画像に対して上記手法を用いる場合は、広い画角の視差画像から、狭い画角の視差画像に対応する部分を切り出して、その切り出した部分から対応画素を抽出することが望ましい。
【０１０５】
本実施例によれば、異なる焦点距離を持つ複数の結像光学系を有する複眼カメラにおいて、カメラ全体としての高倍率化を実現した際の良好な結像性能とカメラの厚みの低減とを両立することができる。また、ズーム機構を設けることなく連続ズーム効果を得ることができる。さらに、ズーミングに伴う画像上での被写体位置ずれを低減することができる。
【０１０６】
また、本実施例によれば、様々な撮像モードを実現することができる。例えば、ハイダイナミックレンジモードでは、複眼を構成するそれぞれの結像光学系およびこれに対応する撮像素子の露出条件を変えながら複数回の撮像を行う。そして、複数回の撮像によって得られた複数の画像を合成することによって、ダイナミックレンジの広い画像を取得することができる。また、ぼけ付加モードでは、算出した被写体距離の情報に基づいて背景にぼけを付加することにより、主たる被写体を強調する画像を得ることができる。また、背景除去モードでは、上記のように算出した被写体距離に基づいて主たる被写体以外の背景を除去した画像を得ることができる。さらに、立体撮像モードでは、水平方向に配列された複眼を構成するそれぞれの結像光学系および対応する撮像素子によって左右の視差画像を取得する。そして、狭い画角の画像とそれに対応する他方の広い画角の画像の一部とを用いて立体画像として画像を保存することもできる。
【実施例２】
【０１０７】
次に、本発明の実施例２である複眼カメラについて説明する。図１２には、本実施例の複眼カメラの結像光学部２００を正面視にて示している。結像光学部２００には、第１の結像光学系２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄと、第２の結像光学系２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄとが設けられている。さらに、結像光学部２００には、第３の結像光学系２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄと、第４の結像光学系２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄとが設けられている。これら複数の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄ，２２０ａ〜２２０ｄ，２３０ａ〜２３０ｄ，２４０ａ〜２４０ｄは、それぞれの光軸に直交する２次元方向に互いに離間して配置されている。また、これら結像光学系２１０ａ〜２１０ｄ，２２０ａ〜２２０ｄ，２３０ａ〜２３０ｄ，２４０ａ〜２４０ｄの光軸は物体側に互いに平行に延びている。
【０１０８】
第１の結像光学系（以下、まとめて第１の結像光学系群ともいう）２１０ａ〜２１０ｄは、第１の焦点距離に対応する第１の画角θ１を有する。第１の画角θ１は、本実施例の複眼カメラにおいて最も狭い画角である望遠端画角に相当する。また、第２の結像光学系（以下、まとめて第２の結像光学系群ともいう）２２０ａ〜２２０ｄは、第１の焦点距離より短い第２の焦点距離に対応した、第１の画角θ１よりも広い第２の画角θ２を有する。第２の画角は、本実施例の複眼カメラにおいて最も広い画角である広角端画角に相当する。第３の結像光学系（以下、まとめて第３の結像光学系群ともいう）２３０ａ〜２３０ｄは、第１の焦点距離よりも短く第２の焦点距離よりも長い第３の焦点距離に対応した、第１の画角より広く第２の画角より狭い中間画角としての第３の画角θ３を有する。第４の結像光学系（以下、まとめて第４の結像光学系群ともいう）２４０ａ〜２４０ｄは、第１の焦点距離よりも短く第３の焦点距離よりも長い第４の焦点距離に対応した、第１の画角より広く第３の画角より狭い中間画角としての第４の画角θ４を有する。なお、第１の画角より広い中間画角を有する第３および第４の結像光学系（中間画角光学系）２３０ａ〜２３０ｄ，２４０ａ〜２４０ｄは、広角光学系としての第２の結像光学系２２０ａ〜２２０ｄとは別の第２の結像光学系ということができる。
【０１０９】
本実施例では、上記第１〜第４の結像光学系群が水平４眼×垂直４眼のマトリックス状に配置されて複眼を構成している。具体的には、垂直方向における第１列には、第１の結像光学系２１０ａ、第３の結像光学系２３０ａ、第４の結像光学系２４０ｂおよび第１の結像光学系２１０ｂがこの順で水平方向に（図１２中の左から右に、以下同じ）配置されている。また、第２列には、第４の結像光学系２４０ａ、第２の結像光学系２２０ａ、第２の結像光学系２２０ｂおよび第３の結像光学系２３０ｂがこの順で水平方向に配置されている。また、第３列には、第３の結像光学系２３０ｃ、第２の結像光学系２２０ｃ、第２の結像光学系２２０ｄおよび第４の結像光学系２４０ｄがこの順で水平方向に配置されている。また、第４列には、第１の結像光学系２１０ｃ、第４の結像光学系２４０ｃ、第３の結像光学系２３０ｄおよび第１の結像光学系２１０ｄがこの順で水平方向に配置されている。
【０１１０】
さらに、第１の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄは、図１２の点線で示される方向に光路が折り曲げられた屈曲光学系として構成されている。このように望遠端画角を有する第１の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄを屈曲光学系とすることで、複眼カメラの厚みを低減することができる。
【０１１１】
しかも、第１の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄを水平４眼×垂直４眼の結像光学系群の外周部に配置し、それらの光路の折り曲げ方向をこれらに隣り合う他の結像光学系（第２〜第４の結像光学系）が配置された側とは異なる方向としている。これにより、第１の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄの光路を折り曲げるための空間を確保しつつ、全ての結像光学系２１０ａ〜２１０ｄ, ２２０ａ〜２２０ｄ，２３０ａ〜２３０ｄ, ２４０ａ〜２４０ｄを高密度に配置することが可能となる。この結果、複眼カメラの水平方向のサイズ(横幅)を小さくすることができるだけでなく、異なる画角で撮像する際の被写体位置ずれや被写体の変形を低減することができる。被写体位置ずれや被写体の変形を低減することにより、画像合成処理を容易に行うことが可能となる。
【０１１２】
なお、図示はしないが、本実施例の複眼カメラの撮像ユニットは、上述した１６の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄ，２２０ａ〜２２０ｄ，２３０ａ〜２３０ｄ，２４０ａ〜２４０ｄのそれぞれに対応する撮像領域を構成する１６の撮像素子を有する。また、カメラ本体の構成と各種処理については実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。
【０１１３】
図１２には、第１の結像光学系２１０ａ〜２１０ｄの光軸の位置を垂直方向と水平方向に延びる実線（直線）で結んでおり、この実線で囲まれた領域を第１の領域とする。また、第２の結像光学系２２０ａ〜２２０ｄの光軸の位置を垂直方向と水平方向に延びる破線（直線）で結んでおり、この破線で囲まれた領域を第２の領域とする。さらに、第３の結像光学系２３０ａ〜２３０ｄの光軸の位置を斜め方向に延びる一点鎖線（直線）で結んでおり、この一点鎖線で囲まれた領域を第３の領域とする。また、第４の結像光学系２４０ａ〜２４０ｄの光軸の位置を斜め方向に延びる二点鎖線（直線）で結んでおり、この二点鎖線で囲まれた領域を第４の領域とする。なお、第４の領域は、第３の結像光学系２３０ａ〜２３０ｄと同じく中間画角光学系である第４の結像光学系２４０ａ〜２４０ｄの光軸の位置を結ぶ線により囲まれた領域として、第３の領域ともいうこともできる。また、図１２では、実線、破線、一点鎖線および二点鎖線のそれぞれが見やすいように、実線を第１の結像光学系群の光軸の位置から若干ずらして示している。
【０１１４】
第１〜第４の結像光学系群は、第１〜第４の領域の全てが重なる領域（結像光学部２００の中央にて第２の結像光学系２２０ａ〜２２０ｄの光軸が位置する領域）が存在するように配置されている。本実施例では、第１〜第４の領域の全てが重なる領域に光軸が配置された最も広画角である第２の結像光学系群の１つである第２の結像光学系（特定の第２の結像光学系）２２０ｃを基準光学系とし、その配置位置を基準視点ＲＰとする。本実施例の複眼カメラの他の構成は、実施例１と同じであり、その説明は省略する。
【０１１５】
本実施例でも、実施例１と同様にして、基準視点ＲＰとなる基準光学系２２０ｃを通して得られる画像を基準画像として画像合成処理および中間画角画像生成処理を行う（これら処理の流れの説明は省略する）。これにより、第２の結像光学群の画角から第１、第３および第４の結像光学系群の画角へと撮像画角の切り替えを行った場合に、それぞれの結像光学系群を通して得られる合成画像上での被写体位置ずれを少なくすることができる。また、第１〜第４の領域が全て重なる領域内に基準視点ＲＰとなる基準光学系２２０ｃの光軸を配置しているため、基準光学系２２０ｃを通して得られる基準画像に写っている被写体領域は、他の結像光学系を通して得られる画像のいずれかに必ず含まれている。このため、基準画像を用いた画像合成におけるオクルージョンの影響をなくすることができる。
【０１１６】
次に、本実施例における詳細な結像光学系の構成について図１３を用いて説明する。  図１３（Ａ），（Ｂ）には、本実施例における第２の結像光学系（広角光学系：以下、ワイド光学系ともいう）２２０ａと第３の結像光学系（中間画角光学系のうちワイドミドル光学系）２３０ａの光軸に沿った断面を示している。また、図１３（Ｃ），（Ｄ）には、第４の結像光学系（中間画角光学系のうちテレミドル光学系）２４０ａと第１の結像光学系（望遠光学系：以下、テレ光学系ともいう）２１０ａの光軸に沿った断面を示している。他の第１〜第４の結像光学系２１０ｂ〜２１０ｄ，２２０ｂ〜２２０ｄ，２３０ｂ〜２３０ｄ，２４０ｂ〜２４０ｄはそれぞれ、第１〜第４の結像光学系２１０ａ，２２０ａ，２３０ａ，２４０ａと同じ構成を有する。
【０１１７】
図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ、ワイド、ワイドミドル、テレミドルおよびテレ光学系の収差図である。
【０１１８】
ワイド、ワイドミドル、テレミドルおよびテレ光学系は、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は物体側に移動し、像側群Ｒは不動（固定）である前玉フォーカス式の光学系である。以下の説明において、各レンズ群を構成するレンズは物体側から像側の順で配置されているものとする。
【０１１９】
図１３（Ａ）に示すワイド光学系において、フォーカス群Ｆは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、歪曲収差および色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、両凸形状の正レンズと、正レンズと、負レンズとにより構成されている。
【０１２０】
図１３（Ｂ）に示すワイドミドル光学系において、フォーカス群Ｆは、両凹形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。
【０１２１】
図１３（Ｃ）に示すテレミドル光学系において、フォーカス群Ｆは、正レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。
【０１２２】
図１３（Ｄ）に示すテレ光学系において、フォーカス群Ｆは、負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズとにより構成されている。テレ光学系には、光路中の絞りＳＰと像側群Ｒとの間に、光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍが配置されている。
【０１２３】
ここで、本実施例の複眼カメラにおいて光路が折り曲げられずに直線的に延びるストレート光学系であって最もレンズ全長が長い第４の結像光学系のレンズ全長Ｌは１７．９ｍｍである。また、屈曲光学系である第１の結像光学系の焦点距離ｆは２７．５ｍｍである。この場合、
Ｌ／ｆ＝１７．９／２７．５＝０．６５１≦１．４
であり、式（１）の条件を満足している。
【０１２４】
式（１）の条件を満足する第１の結像光学系の光路上に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍを配置することで、複眼カメラの厚みを低減することができる。光路を折り曲げない場合の第１の結像光学系のレンズ全長は２６．２ｍｍであり、第４の結像光学系のレンズ全長よりも長い。このため、第１の結像光学系を光路を折り曲げないストレート光学系として構成すると、複眼カメラの厚みが増大することは明らかである。なお、第１の結像光学系を構成する各レンズの屈折力を強くすればレンズ全長を短縮することはできるが、色収差、コマ収差および像面彎曲等の諸収差の補正が困難となり、結像性能が劣化する。
【０１２５】
また、本実施例では、第１の結像光学系内に配置された反射部材Ｍの像側（後側）に屈折力の強い負レンズを配置することで、反射部材Ｍのサイズを小型化している。これにより、反射部材Ｍのサイズによって複眼カメラの厚みが増大することを回避している。
【０１２６】
本実施例によれば、実施例１と同様に、異なる焦点距離を持つ複数の結像光学系を有する複眼カメラにおいて、カメラ全体としての高倍率化を実現した際の良好な結像性能とカメラの厚みの低減とを両立することができる。また、ズーム機構を設けることなく連続ズーム効果を得ることができる。さらに、ズーミングに伴う画像上での被写体位置ずれを低減することができる。
【０１２７】
さらに、本実施例では、実施例１に比べて互いに画角が異なる結像光学系の数が多いため、より高いズーム比を容易に得ることができる。
【実施例３】
【０１２８】
次に、本発明の実施例３である複眼カメラについて説明する。本実施例の複眼カメラにおける結像光学部での結像光学系の配置については実施例２と同じであり、同じ結像光学系（ただし、光学構成は異なる）については実施例２と同符号を付す。また、カメラ本体の構成と各種処理については実施例１と同じであるため、それらの説明を省略する。
【０１２９】
図１５（Ａ），（Ｂ）には、本実施例における第２の結像光学系（広角光学系：以下、ワイド光学系ともいう）２２０ａと第３の結像光学系（中間画角光学系のうちワイドミドル光学系）２３０ａの光軸に沿った断面を示している。また、図１５（Ｃ），（Ｄ）には、第４の結像光学系（中間画角光学系のうちテレミドル光学系）２４０ａと第１の結像光学系（望遠光学系：以下、テレ光学系ともいう）２１０ａの光軸に沿った断面を示している。他の第１〜第４の結像光学系２１０ｂ〜２１０ｄ，２２０ｂ〜２２０ｄ，２３０ｂ〜２３０ｄ，２４０ｂ〜２４０ｄはそれぞれ、第１〜第４の結像光学系２１０ａ，２２０ａ，２３０ａ，２４０ａと同じ構成を有する。
【０１３０】
図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ、ワイド、ワイドミドル、テレミドルおよびテレ光学系の収差図である。
【０１３１】
ワイド、ワイドミドル、テレミドルおよびテレ光学系は、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は物体側に移動し、像側群Ｒは不動（固定）である前玉フォーカス式の光学系である。以下の説明において、各レンズ群を構成するレンズは物体側から像側の順で配置されているものとする。
【０１３２】
図１５（Ａ）に示すワイド光学系において、フォーカス群Ｆは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、歪曲収差および色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、両凸形状の正レンズと、正レンズと、負レンズとにより構成されている。
【０１３３】
図１５（Ｂ）に示すワイドミドル光学系において、フォーカス群Ｆは、両凹形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。
【０１３４】
図１５（Ｃ）に示すテレミドル光学系において、フォーカス群Ｆは、正レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。
【０１３５】
図１５（Ｄ）に示すテレ光学系において、フォーカス群Ｆは、負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズとにより構成されている。テレ光学系には、光路中の絞りＳＰと像側群Ｒとの間に、光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍが配置されている。
【０１３６】
ここで、本実施例の複眼カメラにおいて光路が折り曲げられずに直線的に延びるストレート光学系であって最もレンズ全長が長い第４の結像光学系のレンズ全長Ｌは１７．９ｍｍである。また、屈曲光学系である第１の結像光学系の焦点距離ｆは３２．０ｍｍである。この場合、
Ｌ／ｆ＝１７．９／３２．０＝０．５６０≦１．４
であり、式（１）の条件を満足している。
【０１３７】
式（１）の条件を満足する第１の結像光学系の光路上に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍを配置することで、複眼カメラの厚みを低減することができる。光路を折り曲げない場合の第１の結像光学系のレンズ全長は２８．６ｍｍであり、第４の結像光学系のレンズ全長よりも長い。このため、第１の結像光学系を光路を折り曲げないストレート光学系として構成すると、複眼カメラの厚みが増大することは明らかである。なお、第１の結像光学系を構成する各レンズの屈折力を強くすればレンズ全長を短縮することはできるが、色収差、コマ収差および像面彎曲等の諸収差の補正が困難となり、結像性能が劣化する。
【０１３８】
また、本実施例では、第１の結像光学系内に配置された反射部材Ｍの像側（後側）に屈折力の強い負レンズを配置することで、反射部材Ｍのサイズを小型化している。これにより、反射部材Ｍのサイズによって複眼カメラの厚みが増大することを回避している。
【０１３９】
本実施例によれば、実施例１と同様に、異なる焦点距離を持つ複数の結像光学系を有する複眼カメラにおいて、カメラ全体としての高倍率化を実現した際の良好な結像性能とカメラの厚みの低減とを両立することができる。また、ズーム機構を設けることなく連続ズーム効果を得ることができる。さらに、ズーミングに伴う画像上での被写体位置ずれを低減することができる。
【０１４０】
さらに、本実施例では、実施例１に比べて互いに画角が異なる結像光学系の数が多いため、より高いズーム比を容易に得ることができる。
【実施例４】
【０１４１】
次に、本発明の実施例４である複眼カメラについて説明する。本実施例の複眼カメラにおける結像光学部での結像光学系の配置については実施例１と同じであり、同じ結像光学系（ただし、光学構成は異なる）については実施例１と同符号を付す。また、カメラ本体の構成と各種処理については実施例１と同じであるため、それらの説明を省略する。
【０１４２】
図１７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、第２の結像光学系（広角光学系：以下、ワイド光学系という）１２０ａと第１の結像光学系（望遠光学系：以下、テレ光学系という）１１０ａの光軸に沿った断面を示している。他の第１の結像光学系１１０ｂ〜１１０ｄおよび第２の結像光学系２１０ｂ〜２１０ｄはそれぞれ、第１の結像光学系１１０ａと第２の結像光学系１２０ａと同じ構成を有する。図１８（Ａ），（Ｂ）は、ワイドおよびテレ光学系の収差図である。
【０１４３】
ワイド光学系およびテレ光学系は、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は物体側に移動し、像側群Ｒは不動（固定）である前玉フォーカス式の光学系である。以下の説明において、各レンズ群を構成するレンズは物体側から像側の順で配置されているものとする。
【０１４４】
図１７（Ａ）に示すワイド光学系において、フォーカス群Ｆは、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、歪曲収差および色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、両凸形状の正レンズと、正レンズと、負レンズとにより構成されている。
【０１４５】
図１７（Ｂ）に示すテレ光学系において、フォーカス群Ｆは、負レンズと、両凸形状でアッベ数が６８．３の正レンズと、負レンズとにより構成されている。これにより、光学系の小型化を図るとともに、色収差を効果的に補正している。像側群Ｒは、負レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとにより構成されている。テレ光学系には、光路中の絞りＳＰと像側群Ｒとの間に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍが配置されている。
【０１４６】
ここで、本実施例の複眼カメラにおいて光路が折り曲げられずに直線的に延びるストレート光学系であって最もレンズ全長が長い第２の結像光学系のレンズ全長Ｌは１７．９ｍｍである。また、屈曲光学系である第１の結像光学系の焦点距離ｆは１３ｍｍである。この場合、
Ｌ／ｆ＝１７．９／１３＝１．３７７≦１．４
であり、式（１）の条件を満足している。
【０１４７】
式（１）の条件を満足する第１の結像光学系の光路上に光路を９０°折り曲げるための反射部材Ｍを配置することで、複眼カメラの厚みを低減することができる。光路を折り曲げない場合の第１の結像光学系のレンズ全長は１９．８ｍｍであり、第２の結像光学系のレンズ全長よりも長い。このため、第１の結像光学系を光路を折り曲げないストレート光学系として構成すると、複眼カメラの厚みが増大することは明らかである。なお、第１の結像光学系を構成する各レンズの屈折力を強くすればレンズ全長を短縮することはできるが、色収差、コマ収差および像面彎曲等の諸収差の補正が困難となり、結像性能が劣化する。
【０１４８】
また、本実施例では、第１の結像光学系内に配置された反射部材Ｍの像側（後側）に屈折力の強い負レンズを配置することで、反射部材Ｍのサイズを小型化している。これにより、反射部材Ｍのサイズによって複眼カメラ１の厚みが増大することを回避している。さらに、第１および第２の結像光学系のフォーカス群が第１の結像光学系内の反射部材Ｍよりも物体側に配置されている。
【０１４９】
ここで、第１の結像光学系のフォーカス群の焦点距離ｆＦｉは９．３０ｍｍであり、第２の結像光学系のフォーカス群の焦点距離ｆＦｈは−９．３０ｍｍである。ｆＦｈ２／ｆＦｉ２の値は１となるので、式（２）の条件を満足している。
【０１５０】
上記のようなフォーカス群の配置と式（２）の条件を満足することとにより、互いに異なる焦点距離を有する結像光学系のフォーカス群の移動量を同じとすることができる。このため、本実施例のように屈曲光学系を有する複眼カメラにおいて、互いに異なる画角の合焦画像の同時取得とフォーカシング駆動機構の簡素化とを両立させることができる。
【０１５１】
なお、上記各実施例では、最も広画角の第２の結像光学系を複数設けた場合について説明したが、第２の結像光学系は少なくとも１つ設けられ、これが基準光学系とされればよい。
【０１５２】
以下、実施例１〜４に対応する数値例１〜４の具体的数値を示す。各数値例において、ｉは物体側から数えた面の順番を示す。ｒｉは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ｉ番目の光学部材の材料の屈折率とアッベ数である。ｆは焦点距離であり、ＦｎｏはＦナンバーである。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。
【０１５３】
各実施例では反射部材Ｍとして反射ミラーを用いており、そのミラー面により光路を９０度折り曲げている。ただし、各数値例では便宜上、光路を展開した状態で示している。数値例上のミラー面を４５度傾けて反射させることで、各実施例での光学断面図に示した構成と同様の構成となる。
【０１５４】
また、面番号に「＊」を付した面は非球面であり、その非球面の形状は、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。
【０１５５】
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
なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。また、焦点距離、Ｆナンバーおよび画角はそれぞれ、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。
（数値例１）
ワイド光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレ光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1*       885.216    1.30   1.62041    60.3        5.12
2*      -184.277    0.65                          4.98
3*         9.703    1.40   1.59240    68.3        4.74
4*        -6.989    0.10                          4.45
5*        -8.737    0.80   1.80518    25.4        4.25
6*       -15.025    0.10                          3.94
7(絞り)    ∞       2.00                          3.72
8(ミラー)  ∞       2.00                          5.14
9*       -32.646    1.20   1.64000    60.1        3.39
10*         3.695    3.80                          3.29
11*        16.114    1.80   1.59240    68.3        6.70
12*        79.301    2.72                          6.88
13*        16.680    1.00   1.84666    23.8        7.23
14*        38.339   (可変)                         7.37
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-9.00000e+001  A 4=-1.32156e-003  A 6=-6.69651e-005  
第2面
K = 9.00000e+001  A 4= 6.48865e-005  A 6=-6.70297e-005  
第3面
K =-2.82672e+000  A 4= 1.76947e-003  A 6= 6.79069e-005  
第4面
K =-2.58096e+000  A 4= 5.82121e-004  A 6=-7.48352e-006  
第5面
K = 3.68342e+000  A 4= 5.46659e-004  A 6= 1.24159e-004  
第6面
K = 1.19614e+001  A 4=-3.47191e-004  A 6= 2.28721e-004  
第9面
K =-9.00000e+001  A 4= 3.62343e-003  A 6=-2.20092e-004  
第10面
K =-9.40279e-001  A 4= 1.02356e-002  A 6=-2.24717e-004  
第11面
K = 3.99141e+000  A 4= 1.58063e-003  A 6=-2.04097e-005  
第12面
K = 9.00000e+001  A 4=-5.32774e-004  A 6=-1.92859e-005  
第13面
K = 2.27812e+000  A 4=-2.12327e-003  A 6= 1.15833e-005  
第14面
K = 9.00000e+001  A 4=-2.60011e-003  A 6= 4.60592e-005  
各種データ
焦点距離      23.00  
Fナンバー      5.60  
半画角         9.56  
像高           3.88  
レンズ全長    20.86  
BF             2.00  
入射瞳位置     3.16  
射出瞳位置   -17.26  
前側主点位置  -1.30  
後側主点位置 -21.00  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    245.96
2       3      7.08
3       5    -27.49
4       9     -5.12
5      11     33.78
6      13     34.15
（数値例２）
ワイド光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
ワイドミドル光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレミドル光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレ光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1*      -136.617    1.30   1.62041    60.3        5.80
2*       166.610    0.82                          5.76
3*        11.949    1.40   1.59240    68.3        5.61
4*        -8.122    0.35                          5.42
5*        -9.020    0.80   1.80518    25.4        5.00
6*       -13.933    0.10                          4.74
7(絞り)    ∞       2.81                          4.57
8(ミラー)  ∞       2.50                          6.06
9*       -22.559    1.20   1.64000    60.1        3.96
10*         5.319    3.80                          3.88
11*        15.712    1.80   1.59240    68.3        6.46
12*       -77.951    3.30                          6.53
13*        27.213    1.00   1.84666    23.8        6.93
14*        37.408  (可変)                          6.98
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 9.00000e+001  A 4=-1.31577e-003  A 6=-2.70364e-005  
第2面
K =-7.12696e+001  A 4=-1.53371e-004  A 6=-4.74331e-005  
第3面
K =-2.89414e+000  A 4= 1.68174e-003  A 6=-1.14849e-005  
第4面
K =-1.79124e+000  A 4= 4.99910e-004  A 6= 2.67567e-005  
第5面
K = 3.96323e+000  A 4= 5.06661e-004  A 6= 1.78272e-004  
第6面
K = 9.11081e+000  A 4= 1.36805e-004  A 6= 1.67056e-004  
第9面
K =-9.00000e+001  A 4= 1.63734e-003  A 6=-9.65418e-005  
第10面
K =-3.67967e+000  A 4= 8.25410e-003  A 6=-2.83572e-004  
第11面
K = 9.32341e+000  A 4= 1.83248e-003  A 6=-4.41940e-005  
第12面
K =-9.00000e+001  A 4= 8.22363e-004  A 6=-1.88270e-005  
第13面
K = 2.46513e+001  A 4=-1.18899e-003  A 6= 1.50333e-005  
第14面
K = 7.53470e+001  A 4=-1.20633e-003  A 6= 2.52815e-005  
各種データ
焦点距離      27.50  
Fナンバー      5.60  
半画角         8.02  
像高           3.88  
レンズ全長    26.19  
BF             5.00  
入射瞳位置     3.53  
射出瞳位置   -17.38  
前側主点位置  -2.76  
後側主点位置 -22.50  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -120.79
2       3      8.38
3       5    -34.26
4       9     -6.61
5      11     22.23
6      13    112.86
（数値例３）
ワイド光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
ワイドミドル光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレミドル光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレ光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1*       -83.016    1.30   1.62041    60.3        6.60
2*        77.515    0.40                          6.65
3*        13.866    1.40   1.59240    68.3        6.63
4*        -9.207    1.01                          6.53
5*        -9.074    0.80   1.80518    25.4        5.54
6*       -13.922    0.10                          5.30
7(絞り)    ∞       3.47                          5.14
8(ミラー)  ∞       4.00                          7.14
9*       -15.071    1.20   1.64000    60.1        4.39
10*         9.484    3.80                          4.27
11*        19.105    1.80   1.59240    68.3        6.51
12*        93.087    3.30                          6.58
13*        22.556    1.00   1.84666    23.8        7.15
14*        40.505  (可変)                          7.18
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-9.00000e+001  A 4=-1.36080e-003  A 6=-1.81288e-006  
第2面
K = 9.00000e+001  A 4=-8.37079e-005  A 6=-4.20703e-005  
第3面
K =-3.96761e+000  A 4= 1.58446e-003  A 6=-4.47001e-005  
第4面
K =-7.35258e-001  A 4= 3.24889e-004  A 6= 1.97069e-005  
第5面
K = 3.75533e+000  A 4= 5.11130e-004  A 6= 1.76543e-004  
第6面
K = 9.73367e+000  A 4= 2.91420e-004  A 6= 1.53699e-004  
第9面
K =-3.19918e+001  A 4= 3.56789e-003  A 6=-9.40553e-005  
第10面
K =-8.30308e+000  A 4= 8.33940e-003  A 6=-9.52007e-005  
第11面
K = 1.41230e+001  A 4= 2.24798e-003  A 6=-7.06352e-005  
第12面
K =-9.00000e+001  A 4= 1.64927e-003  A 6=-8.06813e-005  
第13面
K = 3.60799e+000  A 4= 3.81929e-004  A 6=-5.12132e-005  
第14面
K = 8.84921e+001  A 4= 1.07239e-004  A 6=-4.31916e-005  
各種データ
焦点距離      32.00  
Fナンバー      5.60  
半画角         6.90  
像高           3.88  
レンズ全長    28.58  
BF             5.00  
入射瞳位置     3.89  
射出瞳位置   -19.59  
前側主点位置  -5.75  
後側主点位置 -27.00  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -64.41
2       3      9.56
3       5    -34.94
4       9     -8.93
5      11     40.22
6      13     58.62
（数値例４）
ワイド光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       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  
半画角        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
テレ光学系
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1*       -35.774    1.30   1.62041    60.3        5.05
2*        37.734    3.51                          4.66
3*         7.617    1.40   1.59240    68.3        3.64
4*        -6.725    0.10                          3.24
5*       -10.615    0.80   1.80518    25.4        3.06
6*       -21.488    0.10                          2.72
7(絞り)    ∞       2.00                          2.41
8(ミラー)  ∞       2.00                          3.11
9*        12.088    1.20   1.64000    60.1        3.73
10*         3.111    0.46                          4.03
11*         5.480    1.80   1.59240    68.3        4.80
12*        21.689    0.10                          4.86
13*         9.258    1.00   1.84666    23.8        4.95
14*         7.403   (可変)                         4.96
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-4.22016e+001  A 4=-6.65129e-004  A 6=-1.78770e-005  
第2面
K =-1.82578e+001  A 4= 1.13022e-003  A 6=-1.17892e-006  
第3面
K = 1.84236e+000  A 4= 3.02517e-003  A 6= 3.51517e-005  
第4面
K =-6.86464e+000  A 4= 1.47445e-003  A 6=-1.36656e-004  
第5面
K = 1.42942e+001  A 4= 2.21892e-003  A 6= 3.37252e-004  
第6面
K = 5.94880e+001  A 4= 1.39009e-003  A 6= 6.28247e-004  
第9面
K = 6.41798e+000  A 4=-8.18004e-003  A 6= 3.83328e-004  
第10面
K =-1.19651e+000  A 4=-3.85366e-003  A 6= 1.29776e-004  
第11面
K = 1.90082e+000  A 4= 3.75224e-003  A 6=-3.67655e-004  
第12面
K = 5.72213e+001  A 4= 1.34360e-003  A 6=-4.64626e-006  
第13面
K = 6.43548e+000  A 4=-3.74427e-004  A 6=-2.32107e-004  
第14面
K = 4.83740e+000  A 4=-1.09159e-003  A 6=-2.12345e-004  
各種データ
焦点距離      13.00  
Fナンバー      5.60  
半画角        16.60  
像高           3.88  
レンズ全長    19.82  
BF             4.05  
入射瞳位置     5.14  
射出瞳位置    -4.70  
前側主点位置  -1.19  
後側主点位置  -8.95  
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -29.40
2       3      6.26
3       5    -26.94
4       9     -6.91
5      11     11.89
6      13    -57.94
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０１５６】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  複眼撮像装置
１１０ａ〜１１０ｄ，２１０ａ〜２１０ｄ  第１の結像光学系
１２０ａ〜１２０ｄ，２２０ａ〜２２０ｄ  第２の結像光学系
２３０ａ〜２３０ｄ  第３の結像光学系
２４０ａ〜２４０ｄ  第４の結像光学系
１０  撮像ユニット
【図１】
0006576046.tif 000003
【図２】
0006576046.tif 000004
【図３】
0006576046.tif 000005
【図４】
0006576046.tif 000006
【図５】
0006576046.tif 000007
【図６】
0006576046.tif 000008
【図７】
0006576046.tif 000009
【図８】
0006576046.tif 000010
【図９】
0006576046.tif 000011
【図１０】
0006576046.tif 000012
【図１１】
0006576046.tif 000013
【図１２】
0006576046.tif 000014
【図１３】
0006576046.tif 000015
【図１４】
0006576046.tif 000016
【図１５】
0006576046.tif 000017
【図１６】
0006576046.tif 000018
【図１７】
0006576046.tif 000019
【図１８】
0006576046.tif 000020
【図１９】
0006576046.tif 000021
【図２０】
0006576046.tif 000022