(57)【要約】【課題】ステレオベースの調整機能を有する立体撮像光学系、該立体撮像光学系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えたカメラを提供する。【解決手段】立体撮像光学系は、並列する２つの撮像レンズ系と、撮像レンズ系のそれぞれの中に配置される２つの絞りと、絞りの位置を駆動するための絞り位置駆動手段と、を備え、絞りのうち少なくとも１つが、光軸に対して偏心することにより、ステレオベースを調整し、条件（１．８  ≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ４５）（ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値、ｆＴ：望遠端における光学系の焦点距離、ωＴ：望遠端における半画角（°））を満足する。【選択図】図２
2012113281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学的な像を形成する立体撮影可能な立体撮像光学系であって、
並列する２つの撮像レンズ系と、
前記２つの撮像レンズ系のそれぞれの中に配置される２つの絞りと、
前記絞りのうち少なくとも１つが、光軸に対して偏心することにより、ステレオベースを調整し、以下の条件（１）を満足する立体撮像光学系：
１．８  ≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ４５  ・・・（１）
ここで、
ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値、
ｆＴ：望遠端における光学系の焦点距離、
ωＴ：望遠端における半画角（°）
である。
【請求項２】
以下の条件（２）および（３）を満足する、請求項１に記載の立体撮像光学系：
ΔＳＢｗ／ΔＳＢｔ  ≦  １  ・・・（２）
ΔＳＢｔ／ＳＢｍａｘ  ＞  ０．０８  ・・・（３）
ここで、
ΔＳＢｗ：広角端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値、
ΔＳＢｔ：望遠端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値、
ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値
である。
【請求項３】
少なくとも１つの前記絞りを、前記撮像レンズ系の光軸に対して垂直方向、かつ、前記並列する２つの撮像レンズ系の光軸を含む平面に平行な方向に移動させる、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項４】
前記並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔が可変である、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項５】
前記並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔の最小値よりもステレオベースが短くなるように少なくとも１つの前記絞りを移動させる、請求項４に記載の立体撮像光学系。
【請求項６】
前記並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔の最大値よりもステレオベースが長くなるように少なくとも１つの前記絞りを移動させる、請求項４に記載の立体撮像光学系。
【請求項７】
前記絞りの位置を移動させるための絞り位置駆動機構を更に備える、請求項１に記載の立体撮像光学系。
【請求項８】
被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能な撮像装置であって、
被写体の光学的な像を形成する、請求項１に記載の立体撮像光学系と、
前記立体撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備える、撮像装置。
【請求項９】
前記並列する撮像レンズ系から得られる画像より視差情報を計算し、前記視差情報に基づいて、最適ステレオベースを算出する算出部と、
前記絞りの位置を移動させるための絞り位置駆動機構と、
前記絞り位置駆動機構を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記算出手段が算出した前記最適ステレオベースに基づいて、前記絞り位置駆動機構を介して、前記絞り位置を制御する、請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うカメラであって、
物体の光学的な像を形成する、請求項１に記載の立体撮像光学系と、前記立体撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備える、カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体撮像光学系、撮像装置及びカメラに関するものであり、特に２つの撮像レンズ系を用いたステレオベース可変型の立体撮像光学系並びにこれを用いた撮像装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビと映画コンテンツの３Ｄ化に伴い、３Ｄ（立体）映像を一般ユーザーが簡単に視聴できる環境が整いつつある。これに連動して、撮像装置に関しても３Ｄ撮影が可能なカメラが提案されている。
【０００３】
３Ｄ画像は、右目用と左目用の画像を適切な間隔（ステレオベース）を開けて配置した一対の光学系を用いて撮影することができる。また、ひとつのレンズを透過する光束であっても、瞳面の右側を透過する光束が生成する画像と瞳面の左側を透過する光束が生成する画像とをそれぞれ別に取得することによって左右の眼に応じた３Ｄ画像を生成できることが知られている。
【０００４】
特許文献１には、瞳面に左右で透過波長の異なるカラーフィルターを配置して画像を取得する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ひとつのレンズで右側画像と左側画像とを時差をつけて撮影する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、瞳面で分割した光束をリレー光学系により撮像素子に導く手法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、光学ユニット全体を、脱着機構により移動させてステレオベースを調整するカメラが開示されている。
【０００８】
特許文献５には、光学ユニット全体を、移動機構により移動させてステレオベースを調整するカメラが開示されている。
【０００９】
特許文献６には、内視鏡において絞りを光軸方向に移動させて立体感を調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５４−１０９４３２公報
【特許文献２】特開平１０−４２３１４号公報
【特許文献３】特開２００６−２０８４０７号公報
【特許文献４】特開２００９−４８１８１号公報
【特許文献５】特開２００９−２１０９５７号公報
【特許文献６】特許第３５８０８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、カラーフィルターを用いるためカラー画像の撮影には適さない。特許文献２に開示の技術は、時分割撮影であるため動きのある被写体を撮影することができず、撮影条件が限定されてしまう。特許文献３に開示の技術は、リレー光学系を用いているため、いわゆる一般にスナップ写真などを撮るようなコンパクトカメラに適用した場合に、カメラが大型化してしまう。またこれら特許文献１〜３の方法はいずれも、ステレオベースが短いため人物のスナップ撮影などに適用するには十分な立体感を得ることが困難である。特許文献４に開示の技術は、ステレオベース値が離散値でしか選択できない。特許文献５に開示の技術は、ステレオベースの最小値が鏡筒の外枠のサイズで制限を受けるため近接物体を撮影したいというニーズに対しては不十分である。特許文献６に開示の技術は、立体感を調整可能であるが、ここで開示された方法はいわゆる輻輳点の調整によって観察画像の再生位置を前後させることであって、ステレオベースの調整によって再生画像の奥行き感そのものを調整することはできない。また特許文献６に開示の技術は、内視鏡に適した設計条件であって、それらに開示された条件からはコンパクトカメラに好適な光学系を得ることはできない。
【００１２】
本願は上記のような問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ステレオベースの調整機能を有する立体撮像光学系、該立体撮像光学系を含む撮像装置、及び該撮像装置を備えたカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的の一つは、以下の撮像光学系により達成される。本発明に係る立体撮像光学系は、被写体の光学的な像を形成する立体撮影可能なものであって、並列する２つの撮像レンズ系と、２つの撮像レンズ系のそれぞれの中に配置される２つの絞りとを備える。絞りのうち少なくとも１つが、光軸に対して偏心することにより、ステレオベースを調整する。更に、以下の条件（１）が満足される。
１．８  ≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ４５  ・・・（１）
ここで、
ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値、
ｆＴ：望遠端における光学系の焦点距離、
ωＴ：望遠端における半画角（°）
である。
【００１４】
上記目的の一つは、以下の撮像装置により達成される。本発明に係る撮像装置は、被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力可能なものであって、被写体の光学的な像を形成する上記の立体撮像光学系と、立体撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備える。
【００１５】
上記目的の一つは、以下のカメラにより達成される。本発明に係るカメラは、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換し、変換された画像信号の表示及び記憶の少なくとも一方を行うものであって、物体の光学的な像を形成する、請求項１に記載の立体撮像光学系と、立体撮像光学系により形成された光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カメラ用に最適なステレオベースが可変の２眼式光学系を構成することができる。またこの光学系を搭載したカメラは、撮影条件に応じてステレオベースを変えることができるため、快適な立体視が可能な立体画像を容易に取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の立体撮像光学系を備える係るカメラの外観図
【図２】本発明の立体撮像光学系を備えるカメラの断面図
【図３】本発明の絞りの概略構成図
【図４】実施の形態１（数値実施例１）に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図
【図５】実施の形態２（数値実施例２）に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図
【図６】実施の形態３（数値実施例３）に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図
【図７】実施の形態４（数値実施例４）に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（撮像装置・カメラ）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカメラの外観図である。
【００１９】
図１に示したカメラ１００は、２つの撮像レンズ系１０１Ｒ（被写体に向かって右側）及び１０１Ｌ（被写体に向かって左側）と、ステレオベース調整レバー１０２と、シャッターボタン１０３と、モード切替スイッチ１０４と、ズームレバー１０５と、ストロボ１０６とを備える。
【００２０】
カメラ１００は、２つの撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌを介して得られた左右方向に視差のある２つの映像を撮影する。なお、カメラ１００は、２つの撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌのいずれか一方だけを用いて２Ｄ映像を撮影することも可能である。
【００２１】
モード切替スイッチ１０４は、２Ｄ撮影と３Ｄ撮影、動画撮影と静止画撮影等の撮影モードを切り替える。シャッターボタン１０３は、映像の撮影を指示するための入力装置である。静止画撮影モードでは、シャッターボタン１０３の押下により、静止画像が撮影される。動画撮影モードでは、シャッターボタン１０３は、録画ＯＮ／ＯＦＦスイッチとなる。より詳細には、動画撮影モード時に、シャッターボタン１０３が一旦押下されると動画記録が開始され、再度押下されると録画が停止する。ズームレバー１０５は、２つの撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌの焦点距離の変更を指示する。ストロボ１０６は暗い被写体を撮影する際に、被写体を照明するために使用する。
【００２２】
ステレオベース調整レバー１０２をスライドさせることにより、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌの絞りを移動させることが可能である。これにより、立体撮影時のステレオベースの微調整が可能となる。また、後述するように、撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌも光軸と直交する方向に平行移動可能に構成されている場合には、ステレオベース調整レバー１０２の操作に応じて、撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌの一方または両方を移動させれば良い。この場合、撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌを、絞りと同時に移動させても良いし、絞りとは独立して移動させても良い。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態に係るカメラの断面図である。
【００２４】
カメラ１００は、並列する撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌと、画像信号を表示する液晶画面２０１と、画像信号を記録するメモリ２０２と、ステレオベースを算出するステレオベース算出部２０３と、絞り位置駆動部２０４とを備える。撮像レンズ系１０１Ｒは、複数のレンズ素子と絞り２０６Ｒとを含む。同様に、撮像レンズ系１０１Ｌは、複数のレンズ素子と絞り２０６Ｌとを含む。また、カメラ１００は、撮像レンズ系１０１Ｒ及び１０１Ｌのそれぞれに対応する撮像素子２０５Ｒ及び２０５Ｌを備える。
【００２５】
撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸２０７Ｌと２０７Ｒが互いに平行となるように並列に配置されている。光軸２０７の定義については、後述する。
【００２６】
絞り位置駆動部２０４は、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌの光軸２０７Ｌと２０７Ｒに対して偏心させることができる。
【００２７】
ステレオベース算出部２０３は、シャッターボタン１０３を半押しした状態の時に、２つの撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌによって取得される画像から視差量を計算して、その値に基づいて立体感が適切となるステレオベースを算出し、絞り位置駆動部２０４に情報を伝送する。絞り位置駆動部２０４は、ステレオベースが最適となるように絞りの開口位置を２つの撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌのそれぞれの光軸２０７Ｌと２０７Ｒの位置から偏心させることにより、ステレオベースを調整する。
【００２８】
その後、シャッターを押下すれば、好適な立体感の立体画像を容易に撮影することができる。このカメラ構成により、撮影者はステレオベース調整を意識しなくてもよく、自動的にステレオベースを調整するカメラを実現できる。
【００２９】
なお、上記説明においては、ステレオベースの自動調整をシャッターボタン操作で行うものとして説明したが、ステレオベース調整レバー１０２により調整を行うなど、撮影者がカメラにステレオベース調整の指示を出す方法で行ってもよい。
【００３０】
また、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有するとしたが、これに限るものではなく、別々のレンズ構成を有してもよい。
【００３１】
（絞りユニット）
図３に立体撮像光学系に搭載される絞りの概略構成図を示す。
【００３２】
絞りは、枠体３０１と、第１の羽根３０２と、第２の羽根３０３とを備える。枠体３０１と、第１の羽根３０２と、第２の羽根３０３とはそれぞれ、絞り位置駆動部２０４により、撮像レンズ系の光軸２０７に対して偏心することができる。
【００３３】
図３（ａ）は、撮像レンズ系の光軸２０７に対して、絞りが偏心しておらず、かつ、第１の羽根３０２及び第２の羽根３０３が開放した状態を示す。
【００３４】
図３（ｂ）は、撮像レンズ系の光軸２０７に対して、絞りが偏心しておらず、かつ、第１の羽根３０２及び第２の羽根３０３を絞り込んだ状態を示す。
【００３５】
図３（ｃ）は、第１の羽根３０２及び第２の羽根３０３を絞り込み、かつ、撮像レンズ系の光軸２０７に対して、枠体３０１全体を偏心させることにより絞りを偏心させた状態を示す。
【００３６】
図３（ｄ）は、図３（ｂ）の状態からさらに、第１の羽根３０２と第２の羽根３０３を枠体に対して非対称になるよう偏心させた状態を示す。
【００３７】
なお、本実施例においては、２枚羽根で説明したが、これに限るものではなく、３枚以上の羽根であっても同様の動作が可能なことは言うまでもない。
【００３８】
デジタルスチルカメラに以下の実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系を用いることにより、立体撮影可能で、ステレオベースが可変のデジタルスチルカメラを提供することができる。
【００３９】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸２０７Ｒと２０７Ｌが互いに平行となるように並列に配置されている。また、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、それぞれ絞り２０６Ｒと２０６Ｌを備える。
【００４０】
実施の形態１に係る撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に撮像レンズ系の全長が変化しない固定長のズーム光学系である。図４（ａ）及び（ｂ）はいずれも２つの撮像レンズ系の間隔を２０ｍｍで配置したときの望遠端における光路図を示す。この実施の形態１においては、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心駆動できるように構成している。
【００４１】
なお本明細書において、２つの撮像レンズ系の間隔は、物体側のレンズの中心の間隔と定義する。また、ステレオベースは、２つの撮像レンズ系がそれぞれに対応する撮像素子中心に結像する光束の主光線の、最も物体側のレンズ面上における間隔と定義する。ここでいう主光線は、光束の上光線と下光線の中心を通る光線と定義する。また、光軸は、絞り開放時の撮像素子中心に結像する光束の主光線と定義する。
【００４２】
図４（ａ）は、撮像レンズ系に対して絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させていない場合の光路図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態から、撮像レンズ系の配置は変えずに、２つの絞り２０６Ｒ及び２０６Ｌの各々を、間隔が狭まる方向に１ｍｍずつ偏心させたときの光路図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌの光軸２０７Ｒと２０７Ｌに対し、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させることで、ステレオベース１３．５ｍｍに変化させている。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸２０７Ｒと２０７Ｌが互いに平行となるように並列に配置されている。また、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、それぞれ絞り２０６Ｒと２０６Ｌを備える。
【００４４】
実施の形態２に係る撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に、撮像レンズ系の全長が可変のズーム光学系である。図５（ａ）〜（ｃ）はいずれも撮像レンズ系の間隔を２０ｍｍで配置したときの望遠端における光路図を示す。この実施の形態２においては、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心駆動できるように構成している。
【００４５】
図５（ａ）は、撮像レンズ系に対して絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させていない場合の光路図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から、撮像レンズ系の配置は変えずに、２つの絞り２０６Ｒ及び２０６Ｌの各々を、間隔が狭まる方向に１．８ｍｍずつ偏心させたときの光路図である。絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させることで、ステレオベースを１５．４ｍｍに変化させている。図５（ｃ）は、図５（ａ）の状態から、レンズの配置は変えずに、２つの絞り２０６Ｒ及び２０６Ｌの各々を、間隔が広がる方向に１．８ｍｍずつ偏心させたときの光路図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌの光軸２０７Ｒと２０７Ｌに対し、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させることで、ステレオベースを２４．６ｍｍに変化させている。
【００４６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸２０７Ｒと２０７Ｌが互いに平行となるように並列に配置されている。また、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、それぞれ絞り２０６Ｒと２０６Ｌを備える。
【００４７】
実施の形態３に係る撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、単焦点の光学系である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、いずれも撮像レンズ系の間隔を１０ｍｍで配置したときの光路図である。この実施の形態３においては、絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心駆動できるように構成している。
【００４８】
図６（ａ）は、撮像レンズ系に対して絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させていない場合の光路図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から、撮像レンズ系の配置は変えずに、ＦナンバーをＦ６．８５に絞り、２つの絞り２０６Ｒ及び２０６Ｌの各々を、間隔が狭まる方向へ０．９ｍｍずつ偏心させたときの光路図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）の状態から、撮像レンズ系の配置は変えずに、ＦナンバーをＦ１０．９５に絞り、２つの絞り２０６Ｒ及び２０６Ｌの各々を、間隔が狭まる方向へ１．２ｍｍずつ偏心させたときの光路図である。このように、より絞り値を大きくして、偏心量を大きくすることで、ステレオベースの変化量を大きくすることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る立体撮像光学系を示すレンズ配置図である。撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、同一のレンズ構成を有し、各々の光軸２０７Ｒと２０７Ｌが互いに平行となるように並列に配置されている。また、撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、それぞれ絞り２０６Ｒと２０６Ｌを備える。
【００５０】
実施の形態４に係る撮像レンズ系１０１Ｒと１０１Ｌは、光路折り曲げ用のプリズムを含み、撮像時の広角端から望遠端へのズーミングの際に撮像レンズ系の全長が変化しない固定長のズーム光学系である。この実施の形態４においては、絞り２０６Ｒと２０６Ｌの偏心駆動に加えて、撮像レンズ系全体も光軸と直交する方向に移動できるように構成している。
【００５１】
図７（ａ）は、撮像レンズ系の間隔が最大の場合に、さらに絞り２０６Ｒと２０６Ｌの偏心によりステレオベースを拡大した状態の光路図である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、それぞれ撮像レンズ系の間隔が最大及び最小の場合であり、レンズに対して絞り２０６Ｒと２０６Ｌを偏心させていない状態の光路図である。図７（ｄ）は、撮像レンズ系の間隔が最小の場合に、さらに絞り２０６Ｒと２０６Ｌの偏心によりステレオベースを短縮した状態の光路図である。
【００５２】
撮像レンズ系全体の移動量は２０ｍｍであり、撮像レンズ系の移動だけの場合にはステレオベースはその最大値の場合（ｂ）で３６ｍｍ、最小値の場合（ｃ）で１６ｍｍとなる。それに加えて、絞りを１．５ｍｍ偏心させることによるステレオベースの変化量は４ｍｍであるため、ステレオベースは、図７（ａ）の場合で４０ｍｍ、図７（ｄ）の場合では１２ｍｍとすることができる。
【００５３】
これにより、ステレオベース可変の範囲が広がり、適切な立体感を得ることができる被写体の距離範囲が広がる。
【００５４】
なお、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系は、絞りと偏心量を適切に変えることでステレオベースを連続的に変化することができる。
【００５５】
また、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系は、撮像レンズ系と絞りに加えて、絞りの位置を変化させるための絞り位置駆動部を含んだ構成としても良い。
【００５６】
なお、図２に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系のいずれを用いてもよい。また、図２に示したデジタルスチルカメラの立体撮像光学系は、動画像を対象とするデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。
【００５７】
以下、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、各実施の形態に係る立体撮像光学系に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する立体撮像光学系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。
【００５８】
例えば実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系は、以下の条件（１）を満足することが好ましい。
１．８  ≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ４５  ・・・（１）
ここで、
ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値、
ｆＴ：望遠端における光学系の焦点距離、
ωＴ：望遠端における半画角（°）
である。
【００５９】
前記条件（１）は、ステレオベースの最大値と、望遠端における焦点距離及び望遠端における半画角の関係を規定する条件である。条件（１）の下限値を超えて小さくなると、人物の撮影時に満足な立体感の３Ｄ画像を得ることができない。逆に条件（１）の上限値を超えて大きくなると、ステレオベースが広くなりすぎるため、カメラ全体のサイズが大きくなりすぎる。
【００６０】
なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
３．０≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ・・・（１）’
ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ３０  ・・・（１）’’
【００６１】
なお、さらに以下の条件（１）’’’及び（１）’’’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
４．５≦  ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ・・・（１）’’’
ＳＢｍａｘ／（ｆＴ×ｔａｎ（ωＴ））  ≦  ２０  ・・・（１）’’’’
【００６２】
実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系は、以下の条件（２）及び（３）を満足することが好ましい。
【００６３】
ΔＳＢｗ／ΔＳＢｔ≦  １  ・・・（２）
ΔＳＢｔ／ＳＢｍａｘ  ＞  ０．０８  ・・・（３）
ここで、
ΔＳＢｗ：広角端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値、
ΔＳＢｔ：望遠端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値、
ＳＢｍａｘ：ステレオベースの最大値
である。
【００６４】
条件（２）は、立体撮像光学系の広角端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値と、望遠端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値との関係を規定する条件である。条件（３）は、望遠端における絞り移動によるステレオベースの変化量の絶対値と、ステレオベースの最大値との関係を規定する条件である。条件（２）及び（３）を満足することで、画角に応じた、効果の高い立体感の調整ができる。
【００６５】
望遠端では広角端よりも視差が拡大されて画像に記録される。そのため、ステレオベースを調節して視差を調整するためには、条件（２）に規定するように、望遠端側では、広角端よりもステレオベースの変化量が大きいことが好ましい。また、近接物体撮影時には、視差量が大きくなり、画像が飛び出しすぎるため、視聴者に違和感を与える。条件式（３）の下限を超えて小さくなると、視差を調整できる範囲が小さくなり、画像の飛び出しすぎを抑制する効果が十分に得られない。
【００６６】
なお、さらに以下の条件（２）’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
ΔＳＢｗ／ΔＳＢｔ  ＜  ０．３３  ・・・（２）’
【００６７】
なお、さらに以下の条件（２）’’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
ΔＳＢｗ／ΔＳＢｔ  ＜  ０．２５  ・・・（２）’’
【００６８】
実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系においては、少なくとも１つの絞りを、撮像レンズ系の光軸に対して垂直方向、かつ、並列する２つの撮像レンズ系の光軸を含む平面に平行な方向に移動させることができる。したがって、ステレオベースの変化量に対する絞りの移動量を抑えられ、鏡筒の小型化ができる。
【００６９】
実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系において、並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔を可変にした場合、ステレオベースの可変範囲を広くすることができるので、適切な立体感で撮影ができる被写体距離範囲が更に広げることができる。
【００７０】
実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系において、並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔の最小値よりもステレオベースが短くなるように少なくとも１つの絞りを移動させることができるので、近接物体を適切な立体感で撮影できる。
【００７１】
実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系において、並列する２つの撮像レンズ系の光軸間隔の最大値よりもステレオベースが長くなるように少なくとも１つの絞りを移動させることができるので、より遠い物体の立体感が向上する。
【００７２】
さらに、本発明に係る立体撮像光学系には、実施の形態１〜４に示した撮像レンズ系に代えて、例えば、いわゆる沈胴構成の撮像レンズ系を適用してもよい。さらに、撮像レンズ系を構成している一部のレンズ群またはレンズ素子を、沈胴時に光軸上から退避させる、いわゆるスライディング鏡筒の撮像レンズ系を適用してもよい。
【００７３】
また、以上説明した実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とから構成される撮像装置を、携帯電話機器、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。なお、絞り偏心方向に照度分布の傾きが発生する場合は、左右で個別（非対称に）に補正する方法も考えられる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例にお  以下、実施の形態１〜４に係る立体撮像光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【数１】
2012113281.tif 000003
ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離
ｈ：光軸からの高さ
ｒ：頂点曲率半径
κ：円錐定数
Ａn：ｎ次の非球面係数
である。
【００７５】
各縦収差図において、（ａ）図は広角端、（ｂ）図は中間位置、（ｃ）図は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表す。絞り偏心量及び、絞り偏心によるステレオベースの変化量の符号は、ステレオベースが狭まる方向をマイナスとする。
【００７６】
（数値実施例１）
数値実施例１の立体撮像光学系は、図４に示した実施の形態１に対応する。数値実施例１の立体撮像光学系の面データを表１に、非球面データを表２に、各種データを表３に、ステレオベースデータを表４に示す。
表１（面データ）
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞
1         46.06590     0.61000     1.92286    20.9
2         20.52670     3.00000     1.69680    55.5
3        -71.19790     0.10000
4         12.70290     2.00000     1.72916    54.7
5         24.22800        可変
6         24.22800     0.40000     1.49306    80.8
7          3.97950     1.35000
8*        -7.28210     0.50000     1.85135    40.1
9*         8.02000     0.66300
10         11.33970     1.00000     1.94595    18.0
11       -143.69900        可変
12(絞り)         ∞     0.50000
13*         4.32230     2.50000     1.60602    57.4
14*       -12.80700     0.69000
15          7.15770     0.40000     1.94595    18.0
16          3.67000        可変
17*         5.18070     1.35000     1.51835    70.3
18        -49.45100        可変
19               ∞     0.50000     1.51680    64.2
20               ∞     0.37000
21               ∞          BF
像面             ∞
表２（非球面データ）
第8面
K=-6.72000E+00, A4=-3.48417E-03, A6= 3.16937E-04, A8=-7.03550E-06
第9面
K=-6.72000E+00, A4= 4.80960E-05, A6= 1.76141E-04, A8= 0.00000E+00
第13面
K=-1.09000E+00, A4= 1.94760E-04, A6= 7.01422E-06, A8=-5.80881E-07
第14面
K= 1.89000E+00, A4= 1.15409E-03, A6=-2.77558E-05, A8= 0.00000E+00
第17面
K=-1.50000E+00, A4= 9.61776E-04, A6=-3.34242E-05, A8=-2.15916E-06
表３（各種データ）
ズーム比     9.65676
広角      中間      望遠
焦点距離       3.0347   12.1822   29.3057
開放Ｆナンバー 1.86510   2.31315   2.50037
画角        28.6448    7.0952    2.9262
像高         1.5160    1.5160    1.5160
レンズ全長     35.6156   35.6306   35.6389
ＢＦ       -0.01158   0.00339   0.01174
d5           0.5000   8.8620    12.2589
d11         12.2589   3.8968     0.5000
d16          3.4455   1.6346     3.8029
d18          3.4898   5.3008     3.1324
【００７７】
表４（ステレオベースデータ）
【表４】
2012113281.tif 000004
【００７８】
（数値実施例２）
数値実施例２の立体撮像光学系は、図５に示した実施の形態２に対応する。数値実施例２の立体撮像光学系の面データを表５に、非球面データを表６に、各種データを表７に、ステレオベースデータを表８に示す。
表５（面データ）
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞
1        397.54520     0.70000     2.00272    19.3
2         70.22760     0.15000
3*        17.18750     3.50000     1.58332    59.1
4*       -50.95470        可変
5*       -44.64090     0.50000     1.84973    40.6
6*         5.87890     3.17170
7         -8.61680     0.50000     1.80470    41.0
8*       -13.93450     0.15000
9         61.22400     1.13480     2.00272    19.3
10        -26.71530        可変
11(絞り)         ∞     0.10000
12*         5.22530     3.80000     1.54541    67.3
13*       -21.31750     0.29230
14*        12.30520     2.19090     1.82302    44.4
15         -4.58930     0.30000     1.86306    32.2
16          5.34390        可変
17*        14.99140     1.58480     1.58332    59.1
18*       -59.23900        可変
19               ∞     0.78000     1.51680    64.2
20               ∞     0.37000
21               ∞          BF
像面             ∞
表６（非球面データ）
第3面
K= 0.00000E+00, A4=-3.04772E-05, A6= 0.00000E+00, A8= 0.00000E+00
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-4.33743E-06, A6= 1.43625E-07, A8= 6.93626E-10
A10=-3.30761E-11, A12=-2.09418E-13, A14= 1.50665E-14, A16=-1.28346E-16
第5面
K= 0.00000E+00, A4=-1.20167E-04, A6= 9.79203E-06, A8=-2.99132E-07
A10= 2.72302E-09, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第6面
K= 0.00000E+00, A4=-4.40908E-04, A6=-5.84805E-06, A8= 1.36916E-06
A10=-5.92952E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第8面
K= 0.00000E+00, A4=-8.28305E-05, A6=-2.82436E-06, A8=-5.71474E-08
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第12面
K=-8.94821E-02, A4=-1.03225E-04, A6=-3.72448E-07, A8= 1.79677E-07
A10=-2.19691E-08, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 3.76470E-04, A6=-1.45382E-05, A8=-3.43014E-06
A10= 1.36999E-07, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第14面
K= 0.00000E+00, A4=-8.25065E-04, A6=-4.17989E-05, A8=-4.91949E-06
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第17面
K= 0.00000E+00, A4= 1.21630E-03, A6=-1.66912E-04, A8= 1.01499E-05
A10=-2.50992E-07, A12= 9.34704E-10, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
第18面
K= 0.00000E+00, A4= 1.66898E-03, A6=-2.42600E-04, A8= 1.40857E-05
A10=-3.31456E-07, A12= 1.14559E-09, A14= 0.00000E+00, A16= 0.00000E+00
表７（各種データ）
ズーム比     6.99168
広角      中間      望遠
焦点距離       5.1606   14.2136   36.0812
Ｆナンバー     2.90355   4.10461   4.70017
画角        40.7564   14.9580    6.0553
像高         3.6700    3.8700    3.8700
レンズ全長     45.3152   47.4432   52.0685
ＢＦ        0.02673   0.02385   0.05011
d4           0.4942    7.9168   12.6669
d10         17.4154    7.2164    0.3000
d16          4.8891   10.0369   17.4270
d18          3.2653    3.0248    2.4000
【００７９】
表８（ステレオベースデータ）
【表８】
2012113281.tif 000005
【００８０】
（数値実施例３）
数値実施例３の立体撮像光学系は、図６に示した実施の形態３に対応する。数値実施例３の立体撮像光学系の面データを表９に、非球面データを表１０に、各種データを表１１に、ステレオベースデータを表１２に示す。なお、固定焦点距離のレンズについては、その焦点距離をｆとするとき、ｆＴ＝ｆ、また、絞りの移動によるステレオベースの変化量をΔＳＢとするとき、ΔＳＢｗ＝ΔＳＢｔ＝ΔＳＢとして、本発明の数式を適用するものとする。
表９（面データ）
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞
1*         9.52270     2.20000     1.82750    30.3
2         78.67260     0.30000
3        171.97800     0.80000     1.56493    43.1
4          5.00000     3.91000
5(絞り)         ∞     0.50000
6*       -12.75210     0.60000     1.77819    25.8
7          6.09380     6.03300     1.79140    47.6
8*        -6.16400    10.43400
9               ∞     4.20000     1.51680    64.2
10               ∞     1.00000
11               ∞          BF
像面             ∞
表１０（非球面データ）
第1面
K= 0.00000E+00, A4= 7.25909E-06, A6= 5.44199E-07, A8=-5.66749E-10
第6面
K= 0.00000E+00, A4=-1.57977E-03, A6=-7.14301E-05, A8=-4.29782E-06
第8面
K= 0.00000E+00, A4= 7.46013E-05, A6=-5.85231E-07, A8= 5.81409E-08
表１１（各種データ）
焦点距離      12.5170
Ｆナンバー     3.24377
画角        22.5720
像高         5.0000
レンズ全長     29.9914
ＢＦ        0.01443
【００８１】
表１２（ステレオベースデータ）
【表１２】
2012113281.tif 000006
【００８２】
（数値実施例４）
数値実施例４の立体撮像光学系は、図７に示した実施の形態４に対応する。数値実施例４の立体撮像光学系の面データを表１３に、非球面データを表１４に、各種データを表１５に、ステレオベースデータを表１６に示す。
表１３（面データ）
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞
1        387.21360     0.49500     1.92286    20.9
2         27.81070     0.75170
3               ∞     8.99000     1.90366    31.3
4               ∞     0.25000
5*        13.52820     2.30700     1.69350    53.2
6*       -62.04010        可変
7*       -22.71180     0.45900     1.86400    40.6
8*        15.08460     0.57000
9        -72.22610     0.41000     1.88300    40.8
10          6.76700     1.28490     1.94595    18.0
11         18.16000        可変
12*         8.28490     1.34000     1.58313    59.5
13*        59.35340     0.50000
14(絞り)         ∞        可変
15*        11.66800     2.06430     1.62262    58.2
16         -5.66650     0.39200     1.80518    25.5
17        -10.15950        可変
18        -40.42150     1.36260     1.84666    23.8
19         40.42150     1.36670
20*       131.42260     1.00000     1.52996    55.8
21*         9.04210     1.91000
22*         5.18210     1.00000     1.58313    59.5
23          7.67560     3.67000
24               ∞     0.50000     1.51680    64.2
25               ∞     0.99000
26               ∞          BF
像面             ∞
表１４（非球面データ）
第5面
K= 0.00000E+00, A4=-3.08030E-05, A6= 7.89795E-07, A8=-3.65115E-09
A10=-1.00059E-10
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 2.37721E-05, A6= 1.21316E-06, A8=-1.71059E-08
A10= 2.01720E-11
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 8.93503E-04, A6=-3.78202E-05, A8= 2.64081E-07
A10= 3.24794E-08
第8面
K= 0.00000E+00, A4= 7.31531E-04, A6=-1.79591E-06, A8=-3.67304E-06
A10= 2.06739E-07
第12面
K= 0.00000E+00, A4=-2.76245E-04, A6= 6.36008E-05, A8=-4.65579E-06
A10= 2.26975E-07
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 5.15529E-05, A6= 5.92025E-05, A8=-3.74298E-06
A10= 2.03181E-07
第15面
K= 0.00000E+00, A4=-3.85036E-04, A6= 3.77635E-06, A8=-1.91902E-08
A10=-3.60381E-09
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 1.63333E-03, A6= 4.48215E-06, A8=-3.40363E-06
A10= 8.41806E-09
第21面
K= 0.00000E+00, A4= 1.65005E-03, A6= 7.61212E-05, A8=-1.01974E-06
A10=-3.66504E-07
第22面
K= 0.00000E+00, A4=-7.30864E-04, A6= 3.06568E-05, A8=-2.44701E-07
A10=-4.61571E-08
表１５（各種データ）
ズーム比     3.72034
広角      中間      望遠
焦点距離       6.4373   12.4176   23.9488
Ｆナンバー     3.29850   3.30008   3.30020
画角        34.1974   17.0791    8.6464
像高         3.6000    3.6000    3.6000
レンズ全長     48.9094   48.9635   48.9530
ＢＦ       -0.01204   0.04225   0.03158
d6           0.5000    5.7305    9.3227
d11          9.3227    4.0921    0.5000
d14          5.4855    3.6214    1.2400
d17          2.0000    3.8641    6.2455
【００８３】
表１６（ステレオベースデータ）
【表１６】
2012113281.tif 000007
【００８４】
以下の表１７に、各数値実施例のズームレンズ系における各条件の対応値を示す。
表１７（条件の対応値）
【表１７】
2012113281.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る立体撮像光学系は、デジタルカメラ、携帯電話機器、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等のデジタル入力装置に適用可能であり、特にデジタルカメラ等の高画質な立体撮影が要求される撮影光学系に好適である。
【符号の説明】
【００８６】
１００  カメラ
１０１Ｒ、１０１Ｌ  撮像レンズ系
１０２  ステレオベース調整レバー
２０１  液晶
２０２  メモリ
２０３  ステレオベース算出部
２０４  絞り位置駆動部
２０５Ｒ、２０６Ｌ  撮像素子
２０６Ｒ、２０６Ｌ  絞り
２０７、２０７Ｒ、２０７Ｌ  光軸
３０１  枠体
３０２  第１の絞り羽根
３０３  第２の絞り羽根
【図１】
2012113281.tif 000009
【図２】
2012113281.tif 000010
【図３】
2012113281.tif 000011
【図４】
2012113281.tif 000012
【図５】
2012113281.tif 000013
【図６】
2012113281.tif 000014
【図７】
2012113281.tif 000015