(57)【要約】【課題】光学系を移動する際に発生する光軸ズレを低減できるレンズユニットを提供する。【解決手段】第１の撮像光と第２の撮像光に分離するプリズム１０５と、被写体からの光を結像する屈曲光学系１０１と屈曲光学系１０２とを備え、プリズム１０５は、被写体からの光が入射する入射面と、入射面と平行な面であって、プリズム内を透過した光が出射する第１の出射面と、入射面と垂直な面のうち長方形の長辺を含む一方の面であって、プリズム内で反射した光が出射する第２の出射面と、を備え、屈曲光学系１０１は、第１の出射面から出射される第１の撮像光を結像するように取り付けられ、屈曲光学系１０２は、第２の出射面から出射される第２の撮像光を結像するように取り付けられ、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２のうちいずれか一方は、取り付けられている面に沿って、その長手方向に移動可能に取り付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の撮像光と第２の撮像光に分離する直方体形状のプリズムと、
光路中に光路を略９０度折り曲げる第１の屈曲手段を有し、被写体からの光を第１撮像素子上に結像する第１光学系と、
光路中に光路を略９０度折り曲げる第２の屈曲手段を有し、被写体からの光を第２撮像素子上に結像する第２光学系と、を備え、
前記プリズムは、
被写体からの光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した撮像光のうち前記第１の撮像光を透過させ、前記第２の撮像光を反射させるビームスプリッターと、
前記入射面と平行な面であって、前記第１の撮像光が出射する第１の出射面と、
前記入射面と垂直な面のうち前記長方形の長辺を含む一方の面であって、前記第２の撮像光が出射する第２の出射面と、を備え、
前記第１光学系は、前記第１の出射面から出射される前記第１の撮像光を結像するように取り付けられ、
前記第２光学系は、前記第２の出射面から出射される前記第２の撮像光を結像するように取り付けられ、
前記第１光学系および前記第２光学系のうちいずれか一方は、取り付けられている面に沿って、その長手方向に移動可能に取り付けられる、レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、立体映像を撮影する撮像装置に取り付けられるレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１におけるステレオ画像撮影装置を説明するための図である。
【０００３】
特許文献１は、図６に示すマクロ撮影の可能なデジタル立体カメラを開示する。このデジタル立体カメラは、カメラ筐体の幅方向中央側に対物レンズが位置するように、レンズブロックの長手方向に２つのレンズブロックを配置したことを特徴とする。これにより、被写体までの撮影距離が短くなるに応じて、対物レンズ同士の距離も短くなるようにできる。このようにすれば、被写体距離に応じたレンズ間距離を設定できる。これにより、撮影にて得られる立体映像を自然な立体感で視聴することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０４７８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、光学系を移動した際に発生する光軸ズレを低減できるレンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示にかかるレンズユニットは、第１の撮像光と第２の撮像光に分離する直方体形状のプリズムと、光路中に光路を略９０度折り曲げる第１の屈曲手段を有し、被写体からの光を第１撮像素子上に結像する第１光学系と、光路中に光路を略９０度折り曲げる第２の屈曲手段を有し、被写体からの光を第２撮像素子上に結像する第２光学系と、を備え、プリズムは、被写体からの光が入射する入射面と、入射面から入射した撮像光のうち第１の撮像光を透過させ、第２の撮像光を反射させるビームスプリッターと、入射面と平行な面であって、第１の撮像光が出射する第１の出射面と、入射面と垂直な面のうち長方形の長辺を含む一方の面であって、第２の撮像光が出射する第２の出射面と、を備え、第１光学系は、第１の出射面から出射される第１の撮像光を結像するように取り付けられ、第２光学系は、第２の出射面から出射される第２の撮像光を結像するように取り付けられ、第１光学系および第２光学系のうちいずれか一方は、取り付けられている面に沿って、その長手方向に移動可能に取り付けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示にかかるレンズユニットは、光学系を移動した際に発生する光軸ズレを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態におけるレンズユニットの構成を説明するための図
【図２】レンズユニットに取り付けられる屈曲光学系を説明するための図
【図３】本実施形態におけるレンズユニットの動作を説明するための図
【図４】本実施形態におけるレンズユニットの構成を説明するための図
【図５】本実施形態におけるレンズユニットの動作を説明するための図
【図６】特許文献１におけるステレオ画像撮影装置を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
（実施形態１）
以下、図１〜３を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態におけるレンズユニットの構成を説明するための図である。
【００１３】
図１（ａ）は、レンズユニットの斜視図である。また、図１（ｂ）は、レンズユニットの分解斜視図である。
【００１４】
本実施形態におけるレンズユニットは、屈曲光学系１０１、屈曲光学系１０２、プリズムホルダー１０３、移動部材１０４およびプリズム１０５を備える。
【００１５】
屈曲光学系１０１は、光路中に光路を略９０度折り曲げる第１の屈曲手段を有し、被写体からの光を第１撮像素子上に結像する。本実施形態の場合、屈曲光学系１０１の長手方向と、プリズム１０５またはプリズムホルダー１０３の長手方向とが一致するように、屈曲光学系１０１はプリズムホルダー１０３に取り付けられる。このようにすれば、レンズユニットをステレオ画像撮影装置に搭載した際、当該ステレオ画像撮影装置内の空間占有率を低減させることができ、当該ステレオ画像撮影装置を小型化することができる。
【００１６】
屈曲光学系１０１は、被写体から発せられる光のうち、プリズム１０５で反射した光を結像する。
【００１７】
屈曲光学系１０２は、光路中に光路を略９０度折り曲げる第２の屈曲手段を有し、被写体からの光を第２撮像素子上に結像する。本実施形態の場合、屈曲光学系１０２の長手方向と、プリズム１０５またはプリズムホルダー１０３の長手方向とが一致するように、屈曲光学系１０２はプリズムホルダー１０３に取り付けられる。
【００１８】
屈曲光学系１０２は、被写体から発せられる光のうち、プリズム１０５を透過する光を結像する。
【００１９】
なお、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２の具体的な構成については後述する。
【００２０】
プリズムホルダー１０３は、プリズム１０５を把持する。さらに、プリズムホルダー１０３には、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２が取り付けられる。なお、プリズムホルダー１０３はレールを備える。プリズムホルダー１０３がプリズムと当接していることから、プリズムホルダー１０３に備えられるレールはプリズムの出射面（後述）に対して高精度に位置決めして配置することが可能である。
【００２１】
屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２のうち少なくともいずれか一方は、当該レールを摺動することにより、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２の光軸間距離を調整することができる。また、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２は、レールに沿って摺動するため、移動時に発生する光軸ズレを低減することができる。
【００２２】
移動部材１０４は、屈曲光学系１０２をレールに沿って移動させる。移動部材１０４は、屈曲光学系１０２およびプリズムホルダー１０３と接合している。プリズムホルダー１０３におけるレールの長手方向に移動することにより、屈曲光学系１０２を当該レールに沿って移動させる。
【００２３】
プリズム１０５は、被写体からの光のうち、一部の光を透過させ、他の一部を反射させる。具体的に、被写体からの光はプリズム１０５の入射面から入射される。そして、被写体からの光のうち、一部の光は当該入射面と並行に位置する出射面から出射される。出射された光は屈曲光学系１０２によって結像され、例えば第１視点における画像が生成される。
【００２４】
さらに、他の一部の光は、プリズム１０５におけるビームスプリッターによって反射され、当該入射面と直行する出射面から出射される。出射された光は、屈曲光学系１０１に入射され、例えば第２視点における画像が生成される。
【００２５】
ユーザは、上記のように生成された第１視点および第２視点における画像を視聴することで、ステレオ映像を視聴することができる。
【００２６】
図２は、レンズユニットに取り付けられる屈曲光学系を説明するための図である。
【００２７】
屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２の屈曲光学系は、第１レンズ群１１１、反射プリズム１１２、第２レンズ群１１３、第３レンズ群１１４およびＣＣＤイメージセンサ１１５から構成させる。
【００２８】
第１レンズ群１１１は、外部からの光を入射し、入射した光を反射プリズム１１２に出射する。
【００２９】
反射プリズム１１２は、第１レンズ群１１１から入射される光を略９０度折り曲げる。反射プリズム１１２は、折り曲げた光を第２レンズ群１１３に出射する。
【００３０】
第２レンズ群１１３は、反射プリズム１１２から入射される光を第３レンズ群１１４に出射する。
【００３１】
さらに、第３レンズ群１１４は、第２レンズ群１１３から入射される光を第３レンズ群１１４に出射する。
【００３２】
なお、ユーザは第２レンズ群１１３および第３レンズ群１１４を光軸に沿って動かすことにより、被写体にフォーカスを合わせる動作および被写体にズームまたはパンする動作を実現することができる。
【００３３】
ＣＣＤイメージセンサ１１５は、第３レンズ群１１４から入射される光を結像し、デジタル信号を生成する。生成したデジタル信号は、レンズユニットが組み込まれるステレオ画像撮影装置の信号処理部に出力される。
【００３４】
次に図面を参照しながら本実施形態におけるレンズユニットの動作を説明する。
【００３５】
図３は、本実施形態におけるレンズユニットの動作を説明するための図である。
【００３６】
図３（ａ）は、屈曲光学系１０２がレール１２１に沿って摺動する前の状態を示す図である。
【００３７】
また、図３（ｂ）は、屈曲光学系１０２がレール１２１に沿って摺動した後の状態を示す図である。
【００３８】
図３に示すように、屈曲光学系１０２は、移動部材１０４がレール１２１に沿って動くことにより、プリズム１０５の長手方向に摺動する。
（まとめ）
以上のように、本実施の形態において、レンズユニットは、第１の撮像光と第２の撮像光に分離する直方体形状のプリズム１０５と、光路中に光路を略９０度折り曲げる反射プリズム１１２を有し、被写体からの光をＣＣＤイメージセンサ１１５上に結像する屈曲光学系１０１と、屈曲光学系１０２と、を備え、プリズム１０５は、被写体からの光が入射する入射面と、入射面から入射した撮像光のうち第１の撮像光を透過させ、第２の撮像光を反射させるビームスプリッターと、入射面と平行な面であって、第１の撮像光が出射する第１の出射面と、入射面と垂直な面のうち長方形の長辺を含む一方の面であって、第２の撮像光が出射する第２の出射面と、を備え、屈曲光学系１０１は、第１の出射面から出射される第１の撮像光を結像するように取り付けられ、屈曲光学系１０２は、第２の出射面から出射される第２の撮像光を結像するように取り付けられ、屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２のうちいずれか一方は、取り付けられている面に沿って、その長手方向に移動可能に取り付けられる。
【００３９】
これにより、屈曲光学系１０２はプリズム１０５の長手方向に対して変更に移動することができる。そのため、屈曲光学系１０２を移動した際の光軸ズレを低減することができるため、歪の少ないステレオ画像を生成することができる。
【００４０】
（実施形態２）
以下、図４〜５を用いて、他の実施形態におけるレンズユニットを説明する。
【００４１】
図４は、本実施形態におけるレンズユニットの構成を説明するための図である。
【００４２】
本実施形態におけるレンズユニットは、屈曲光学系２０１、屈曲光学系２０２、プリズムホルダー２０３および移動部材２０４を備える。
【００４３】
屈曲光学系２０１は、被写体から発せられる光のうち、プリズム１０５を透過する光を結像する。
【００４４】
屈曲光学系２０２は、被写体から発せられる光のうち、プリズム１０５で反射した光を結像する。
【００４５】
屈曲光学系２０２は、光路中に光路を略９０度折り曲げる第２の屈曲手段を有し、被写体からの光を第２撮像素子上に結像する。本実施形態の場合、屈曲光学系２０２の長手方向と、プリズム１０５またはプリズムホルダー２０３の長手方向とが一致するように、屈曲光学系２０２はプリズムホルダー２０３に取り付けられる。
【００４６】
なお、屈曲光学系２０１および屈曲光学系２０２の具体的な構成については屈曲光学系１０１および屈曲光学系１０２と基本的機能は同じものとなる。
【００４７】
プリズムホルダー２０３は、プリズム１０５を把持する。さらに、プリズムホルダー２０３には、屈曲光学系２０１および屈曲光学系２０２が取り付けられる。なお、プリズムホルダー２０３はレールを備える。屈曲光学系２０１および屈曲光学系２０２のうち少なくともいずれか一方は、当該レールを摺動することにより、屈曲光学系２０１および屈曲光学系２０２の光軸間距離を調整することができる。また、屈曲光学系２０１および屈曲光学系２０２は、レールに沿って摺動するため、移動時に発生する光軸ズレを低減することができる。
【００４８】
移動部材２０４は、屈曲光学系２０２をレールに沿って移動させる。移動部材２０４は、屈曲光学系２０２およびプリズムホルダー２０３と接合している。プリズムホルダー２０３におけるレールの長手方向に移動することにより、屈曲光学系２０２を当該レールに沿って移動させる。
【００４９】
図５は、本実施形態におけるレンズユニットの動作を説明するための図である。
【００５０】
図５（ａ）は、屈曲光学系２０２がレール２１１に沿って摺動する前の状態を示す図である。
【００５１】
また、図５（ｂ）は、屈曲光学系２０２がレール２１１に沿って摺動した後の状態を示す図である。
【００５２】
図５に示すように、屈曲光学系２０２は、移動部材２０４がレール２１１に沿って動くことにより、プリズム１０５の長手方向に摺動する。
【００５３】
（他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示として、実施の形態１〜５を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜５で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００５４】
そこで、以下、他の実施の形態をまとめて説明する。
【００５５】
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本開示は、光学系がレールに沿って摺動するレンズユニットに適用可能である。具体的には、コンパクトデジタルカメラ、業務用３D撮影装置などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  屈曲光学系
１０２  屈曲光学系
１０３  プリズムホルダー
１０４  移動部材
１０５  プリズム
１１１  第１レンズ群
１１２  反射プリズム
１１３  第２レンズ群
１１４  第３レンズ群
１１５  ＣＣＤイメージセンサ
１２１  レール
２０１  屈曲光学系
２０２  屈曲光学系
２０３  プリズムホルダー
２０４  移動部材
２１１  レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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