(57)【要約】      （修正有）【課題】ボアスコープおよび内視鏡の分野における立体画像化システムを提供する。【解決手段】中心光軸（１１２）に沿った位置に配置され、光軸の第１の側に第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域（１１８）、および光軸の第２の別の側に第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域（１２０）を有し、中心光軸に沿って延びる光学配置（１２６〜１４２）を備え、第１の屋根型部分（１５０）と第２の屋根型部分（１５２）とを有する、屋根型プリズム（１２８）を備える。この配置は、第１の屋根型部分を通過する画像形成光線を第１の立体画像領域に伝達するように構成され、かつ第２の屋根型部分を通過する画像形成光線を第２の立体画像領域に伝達するように構成される。【選択図】図２
2017215586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心光軸（１１２）に沿った位置に配置され、前記光軸（１１２）の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域（１１８）を有し、かつ前記光軸（１１２）の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域（１２０）を有する、画像部材（１１６）と、
前記中心光軸（１１２）に沿って延び、かつ第１の屋根型部分（１５０）、および第２の屋根型部分（１５２）を有する屋根型プリズム（１２８）を含む、光学配置（１２６〜１４２）であって、前記光学配置（１２６〜１４２）は、第１の光路に沿って前記光学配置（１２６〜１４２）を通り、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過して前記第１の立体画像領域（１１８）へと、画像形成光線を伝達するように構成され、かつ第２の異なる光路に沿って前記光学配置（１２６〜１４２）を通り、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過して前記第２の立体画像領域（１２０）へと、画像形成光線を伝達するように構成される、光学配置（１２６〜１４２）とを備える、
立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項２】
前記光学配置（１２６〜１４２）が、前記中心光軸（１１２）に沿って配置された一連の光学素子（１２６〜１４２）を含み、かつ前記光学配置（１２６〜１４２）が、前記一連の光学素子（１２６〜１４２）内に配置された不透明な光学バリア（１７０）を有し、前記光学バリア（１７０）が平面であり、前記光学バリア（１７０）が前記中心光軸（１１２）と平行に延び、かつ前記光学バリア（１７０）が、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（１１８）に達するのを防止し、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（１２０）に達するのを防止するように構成される、請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項３】
前記中心光軸（１１２）が、前記バリア（１７０）の前記平面内に延びる、請求項２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項４】
前記一連の光学素子（１２６〜１４２）が、２つの部分（１６０、１６２）を有する分離ガラス窓（１３２）を有し、前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置される、請求項２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項５】
前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置された被膜である、請求項４に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項６】
前記光学バリア（１７０）が、バッフルである、請求項２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項７】
前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って離間された一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を含み、かつ前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）内に配置された、第１の開口（４１２）および第２の開口（４１４）を含み、前記第１の開口（４１２）および前記第２の開口（４１４）のそれぞれが、前記中心光軸（４２０）からずらされ、前記第１の開口（４１２）が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように構成され、前記第２の開口（４１４）が、前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように構成される、請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項８】
前記第１の開口（４１２）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に対して垂直な第１の方向にずらされ、前記第２の開口（４１４）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に対して垂直な第２の方向にずらされ、前記第２の方向が、前記第１の方向の反対側である、請求項７に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項９】
一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を備える前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って離間され、前記各光学素子（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記光学素子（４１６および４４０〜４５０）の少なくとも１つが、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する、請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１０】
一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を備える前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って離間され、前記各光学素子（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記光学素子（４１６および４４０〜４５０）の少なくともいくつかが、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する、請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１１】
前記光学配置（５２４〜５３６）が、前記中心光軸（５１２）に沿って配置された視野絞り（５６０）を含み、前記視野絞り（５６０）が、前記中心光軸（５１２）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記寸法が、前記第１の屋根型部分（５４０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（５１４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（５４２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（５１６）に到達するのを防止するように選択される、請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１２】
前記光学配置（１２６〜１４２）が、
前記中心光軸（１１０）に沿って離間された複数のレンズ（１３０、１３４、１４０、１４２）を有する、単レンズ配列であって、前記複数のレンズ（１３０、１３４、１４０、１４２）はそれぞれ、前記中心光軸（１１０）に位置する光心を有し、前記単レンズ配列は、第１の光路に沿って、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過して前記第１の立体画像領域（１１８）に至る、画像形成光線を伝達するように構成され、かつ第２の別の光路に沿って、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過して前記第２の立体画像領域（１２０）に至る、画像形成光線を伝達するように構成される、単レンズ配列と、
前記第１の屋根型部分（１５０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（１１８）に到達するのを防止し、かつ前記第２の屋根型部分（１５２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（１２０）に到達するのを防止するように構成された、少なくとも１つの素子（１７０）とを含む、
請求項１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの素子が、前記中心光軸（１１２）と平行に延びる、不透明な光学バリア（１７０）を含む、請求項１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１４】
前記光学配置（１２６〜１４２）が、２つの部分（１６０、１６２）を有する分離ガラス窓（１３２）を含み、前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置される、請求項１３に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【請求項１５】
前記各レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記少なくとも１つの素子が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する前記レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）のうちの少なくともいくつかを含む、請求項１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般にボアスコープおよび内視鏡の分野に関し、より詳細には、単一のカメラおよびレンズシステムで３Ｄ画像を提供することができる、ボアスコープ／内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋根型プリズム（バイプリズム）を含む現行の立体画像化システムは、画像収差の問題を有する場合がある。図１を参照すると、大量の光線が、屋根型プリズムの各屋根型部分を通って進行できることに留意されたい（図面が煩雑になるのを避けるために、２つの屋根型部分のうちの１つの光線のみが示されている）。このような光線の一部は、画像面で画像劣化を引き起こす。
【０００３】
図１は、立体光学システム１０の概略図である。まず始めに、既存の光学システム１０は、屋根型プリズム１２を有し得ることに留意されたい。しかしながら、既存の光学システム１０は、単一開口の光学設計であり、したがって、少なくともいくつかの問題および／または課題を有する場合がある。例えば、既存の光学システム１０は、画像収差の問題を有する可能性がある。第１の問題である画像収差には、屋根型プリズムの性質により補正が困難な、色分解、非点収差、および／または像面湾曲が含まれる場合がある。第２の問題は、プリズム角度、およびボアスコープまたは内視鏡カメラの外囲器の小型化によって、立体画像の分離が制限されることであり得る。第３の問題は、立体画像化が、光学部品の位置ずれ（すなわち公差）に対して非常に敏感なことであり得る。このようなずれは、軸の偏心および／または傾斜を含む場合があり、特に屋根型プリズムの位置に関する懸念がある。
【０００４】
図１に示すような光学システム１０は、中心光軸１６に沿った位置に配置された画像部材１４と、光軸の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域１８とを備えることができる。このシステムは、光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域２０を有することができる。図１では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能である。画像部材１４は、第１の画像領域１８と第２の画像領域２０とを含む画像面２２を有する、画像窓（これも参照符号１４で示される）であってもよく、あるいは少なくとも画像窓を含んでもよい。画像面２２は、図１に示すように、画像部材１４の最も右の面にあってもよい。画像部材１４は、電荷結合ディスプレイ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＣＤ）等の画像捕捉素子をさらに含むことができる。画像部材１４の詳細、およびこれに含まれる可能性のある構成部品等は、２つの立体画像領域１８、２０が画像面２２に存在し得ること以外は、理解のために必要ではない。
【０００５】
図１の光学システム１０は、中心光軸１６に沿って延びる光学配置２４を備えることができる。図１で左から右へ、光軸１６に沿って進むと、光学配置２４は全体に、第１の窓３０、屋根型プリズム１２、第１のレンズ３４、第２のレンズ３６、第２の窓３８、第３の窓４０、第３のレンズ４２、第４のレンズ４４、および第５のレンズ４６を含むことができる。第１の窓３０、屋根型プリズム１２、第１のレンズ３４、第２のレンズ３６、および第２の窓３８は、光学配置の第１の部分として、互いにグループ化されてもよい。第３の窓４０、第３のレンズ４２、および第４のレンズ４４、および第５のレンズ４６は、光学配置の第２の部分として、共にグループ化されてもよい。第１の部分は、第２の部分から取り外し可能であってもよく、複数の窓のうちの少なくとも一部（すなわち、第１の窓３０、第２の窓３８、および第３の窓４０）が、外部環境からの境界を設ける。このような境界は、光学配置（例えば、複数のレンズ）の係合部分からくる、外部からの影響（例えば、汚れ、湿気等）を防ぐバリアを提供することができる。さらに、第２の窓３８は、光軸１６を中心とする単一の開口４８を有し得ることを理解されたい。
【０００６】
屋根型プリズム１２は、第１の屋根型部分５０および第２の屋根型部分５２と、光軸１６に位置する頂点５４とを有することができる。図１では、図が煩雑になるのを避け、かつ第１の屋根型部分を通過する光線に関する問題および懸念についての検討および考察を容易にするために、第１の屋根型部分５０を通過する光線のみが示されている。異なる光線が第２の屋根型部分５２を通過する場合があり、同様の問題や懸念が存在することを理解されたい。
【０００７】
なお、第１の屋根型部分５０を通過する光線に着目すると、光軸１６を中心として配置される第２の窓３８の単一の開口４８を除く、システム１０の残りの部分を通って画像面２２に至る光線の通過に関して、限られた条件がある場合がある。少なくとも一部の光線は、画像の顕著な劣化を引き起こす。画像劣化の例には、望ましくない色分解、望ましくないコントラスト、望ましくないコントラスト歪みや画像サイズの変形、画像形状の変形、ケラレ等が含まれる。なお、光線は、レンズの様々な部分を通過することが可能であり、このことが画像劣化を引き起こす、あるいは画像劣化に影響を及ぼす。また、単一の開口４８が存在し得ることを想起されたい。したがって、画像領域１８、２０における２つの画像に対する２組の光線の両方が、単一の開口４８を通過しなければならない。背景技術を示す図１から分かるように、立体画像化システム、特に、ボアスコープおよび内視鏡内のこのような立体画像化システムに関する、改善の必要性が現在存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第９０６９１８１号明細書
【発明の概要】
【０００９】
以下の要約は、本明細書で論じるシステムおよび／または方法のいくつかの態様の基本的な理解を提供するための簡略化された要約を提示する。この概要は、本明細書で論じるシステムおよび／または方法の広範な概要ではない。主要な／重要な要素を特定すること、またはこのようなシステムおよび／または方法の範囲を詳述することは意図していない。この唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化した形で提示することである。他の実施形態は、開示されている主題の範囲内にある。
【００１０】
本主題は、屋根型プリズムと、２つの開口と、分離された光路とを有する立体光学システムに関し、これによって向上した立体画像を提供する。
【００１１】
一態様によれば、開示する内容は、中心光軸に沿った位置に配置され、光軸の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域を有し、かつ光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域を有する、画像部材を備える、立体光学システムを提供する。立体光学システムは、中心光軸に沿って延びる光学配置を備え、第１および第２の屋根型部分を有する、屋根型プリズムを備える。光学配置は、第１の屋根型部分を通過する画像形成光線を、第１の光路に沿って光学配置を通って、第１の立体画像領域に伝達するように構成され、かつ第２の屋根型部分を通過する画像形成光線を、第２の別の光路に沿って光学配置を通って、第２の立体画像領域に伝達するように構成される。
【００１２】
別の態様によれば、開示する内容は、中心光軸に沿った位置に配置され、光軸の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域を有し、かつ光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域を有する、画像部材を備える、立体光学システムを提供する。立体光学システムは、中心光軸に沿って延びる光学配置を備える。光学配置は、第１および第２の屋根型部分を有し、中心光軸に位置する頂点を有する、屋根型プリズムを含む。光学配置は、中心光軸に沿って離間された複数のレンズを有する、単レンズ配列を含み、複数のレンズはそれぞれ、中心光軸に位置する光心を有し、単レンズ配列は、第１の屋根型部分を通過する画像形成光線を、第１の光路に沿って第１の立体画像領域に伝達するように構成され、かつ第２の屋根型部分を通過する画像形成光線を、第２の別の光路に沿って第２の立体画像領域に伝達するように構成される。光学配置は、第１の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域に到達するのを防止し、かつ第２の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域に到達するのを防止するように構成された、少なくとも１つの素子を含む。
【００１３】
開示されている主題の上記その他の態様は、添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより、開示されている主題の技術分野の当業者に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】屋根型プリズムと、単一の中心開口とを含む立体画像化システムの、既存の立体光学設計の概略図である。
【図２】第１のタイプの、新しい設計の例の概略図であり、立体画像化システムの２つの立体画像のうちの１つの望ましい画像化経路を示す。
【図３】第１のタイプの、新しい設計の別の例の概略図であり、望ましくない画像化経路が実際には遮断されることを示している。
【図４】第１のタイプの、新しい設計のさらに別の例の概略図であり、可能なレンズ／窓の変形例を示し、かつ２つの立体画像のうちの１つの望ましい画像化経路を示す。
【図５】図４と同様の図であるが、実際には遮断される望ましくない画像化経路を示す。
【図６】第２のタイプの、新しい設計のさらなる例の概略図であり、２つの立体画像のうちの１つの望ましい画像化経路を示す。
【図７】第２のタイプの、新しい設計のさらに別の例の概略図であるが、素子の１つ以上の態様によって実際には遮断される、望ましくない画像化経路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
開示されている主題の１つ以上の態様を組み込んだ例示的な実施形態が、説明され図面に示される。これらの示されている例は、開示されている主題を限定するものではない。例えば、開示されている主題の１つ以上の態様は、他の実施形態、および他の種類の装置でも利用することができる。さらに、特定の用語は、便宜のためにのみ本明細書で使用されており、開示されている主題を限定するものではない。さらに、図面において、同じ要素を示す場合は、同じ参照番号を用いる。
【００１６】
本主題は、屋根型プリズムと、単レンズシステム内の２つの開口と、分離された光路とを有する立体光学システムに関し、これによって向上した立体画像を提供する。一部の光線が画像領域に進むのを選択的に防止することにより、より良好な画像を提供することができる。
【００１７】
屋根型プリズム（バイプリズム）を含む現行の立体画像化システムは、色分解、非点収差および像面湾曲等の、補正が困難な画像収差の問題を有する場合がある。また、ボアスコープまたは内視鏡内に屋根型プリズムを含むシステムの場合、屋根型プリズムの角度、ならびにボアスコープまたは内視鏡の外囲器の小型化に関して、制限がある場合がある。したがって、立体画像の分離もまた、そのようなプリズム角度、ならびにボアスコープまたは内視鏡の外囲器の小型化によって制限される場合がある。結果として生じる第３の問題は、立体画像化は、光学部品の位置ずれ（すなわち、位置公差）に対して非常に敏感であることに関連する。このような部品の位置公差は、組み立て中に生じ、偏心および傾きを含む可能性がある。このような問題は、屋根型プリズムの位置に関して、特に問題になる場合がある。したがって、立体画像化システム、特に、ボアスコープおよび内視鏡内のこのような立体画像化システムに関する、改善の必要性が現在存在している。本主題によって提供される改善は、ボアスコープまたは内視鏡のカメラ内で役立てることができる。しかしながら、ボアスコープまたは内視鏡のカメラ内でのこのような使用に、特に制限される必要はない。
【００１８】
開示される主題の一態様による、第１の例示的な立体光学システム１１０が、図２に示されている。立体光学システム１１０は、中心光軸１１２と、画像面１１４とを有することができ、画像面は、図２で見て右側にある。図２の立体光学システム１１０は、画像面１１４に配置された、画像部材１１６を備えてもよい。画像部材１１６は、画像窓（これも参照符号１１６で参照される）であってもよく、あるいは画像窓を含んでもよい。画像面１１４は、図２に示すように、図示されている例の画像窓１１６の、最も右の面に示されている。画像部材は、電荷結合ディスプレイ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＣＤ）等の画像捕捉素子をさらに含むことができる。画像部材１１６の図示されている素子は、そこに含まれる可能性のある構成部品であり、いくつかの実施形態では、変更されてもよく、あるいは含まれなくてもよい。
【００１９】
画像面１１４内には、光軸１１２の第１の側に、第１の立体画像を受けるための、第１の立体画像領域１１８と、光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための、第２の別の立体画像領域１２０とがあってもよい。図２では、第１の側は光軸１１２の上方にあってもよく、第２の側は光軸の下方にある。図２では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能であることを理解されたい。画像領域１１８および１２０で、それぞれ、２つの立体画像を画像面１１４に形成することができる。
【００２０】
図２で左から右へ、光軸１１２に沿って進むと、光学配置は全体に、第１の窓１２６、屋根型プリズム（またはバイプリズム）１２８、第１のレンズ１３０、第２の窓１３２、第２のレンズ１３４、第３の窓１３６、第４の窓１３８、第３のレンズ１４０、および／または第４のレンズ１４２を含むことができる。第１の窓１２６、屋根型プリズム１２８、第１のレンズ１３０、第２の窓１３２、第２のレンズ１３４、および第３の窓１３６は、光学システム１１０の第１の部分の一部として、互いにグループ化されてもよい。第４の窓１３８、第３のレンズ１４０、および第４のレンズ１４２は、光学システム１１０の第２の部分として、共にグループ化されてもよい。第１の部分は、第２の部分から取り外し可能であってもよく、複数の窓のうちの少なくとも一部（すなわち、第１、第３、および第４の窓１２６、１３６および１３８）が、外部環境からの境界を設ける。このような境界は、光学配置（例えば、複数のレンズ）の係合部分からくる、外部からの影響（例えば、汚れ、湿気等）を防ぐバリアを提供することができる。
【００２１】
第１の部分は、取り外し可能な立体視システムであるとみなし、第２の部分は、画像部材１１６と共に、主カメラとみなすことができる。取り外し可能な立体視システムは、立体画像を提供する目的で、主カメラに取り付けられてもよい。一連の光学素子１２６〜１４２の全てまたは一部は、光軸１１２に沿って延びる１つの光学配置とみなすことができる。第２の窓１３２の構成部品（例えば、部分１６０、１６２、およびバリア１７０）は、光学配置の一部とすることができる。
【００２２】
屋根型プリズム１２８は、第１の屋根型部分１５０および第２の屋根型部分１５２と、頂点１５４とを有することができる。示されている例では、頂点１５４は、光軸１１２に位置する。図２では、第１の屋根型部分１５０を通過する光線に関する問題および懸念についての検討および考察を容易にするために、第１の屋根型部分１５０を通過する光線のみが示されている。光線は、第２の屋根型部分１５２を通過する場合もあり、同様の光線進行が起こり得ることを理解されたい。なお、図２では、第１の屋根型部分１５０を通過する光線は、第１の立体画像領域１１８のみに進む場合がある。第２の屋根型部分１５２を通過する光線は、第２の立体画像領域１２０にのみ進み得るが、前述したように、このような光線は、分かりやすくするために図では省略されていることが理解されよう。
【００２３】
光学システム１１０内のレンズは、異なる構成、表面輪郭、光学材料等を有してもよい。例えば、第３のレンズ１４０、および第４のレンズ１４２は、ダブレットとして示されている。しかしながら、別の実施形態では、第３のレンズ１４０、および第４のレンズ１４２に対して、２つの単レンズが使用されてもよい。複数のレンズは、中心光軸１１２に位置する、それぞれの光心を有してもよい。レンズおよび屋根型プリズムは、任意の適切な光学材料製であってもよい。例えば、屋根型プリズムは、サファイア材料製であってもよい。窓もまた任意の適切な光学材料製であってもよく、１つの例示的な材料はサファイアである。
【００２４】
ここで第２の窓１３２を参照すると、第２の窓は、平面の分離ガラス窓であってもよい。したがって、窓１３２は、２つの別の部分または部品１６０、１６２として提供することができ、２つの部分の間に延びる分離面１６６を有する。分離面１６６は、平面であってもよく、光軸１１２と平行に延びることができる。具体的には、分離面１６６は、光軸１１２と結合させることができる。したがって、光軸１１２は、分離面１６６に延びることができる（すなわち、位置することができる）。言い換えれば、分離面１６６は光軸１１２に位置することができる。不透明な光学バリア１７０を、第２の窓１３２の分離面１６６に配置してもよい。したがって、光学バリア１７０は、一連の光学素子内にあってもよい。図２に示されている例では、光学バリア１７０は平面であり、かつ光学バリア１７０は、中心光軸１１２と平行に延びる。なお、光学バリア１７０は、厚さを持って示されている。厚さは、光学バリア１７０が確実に認識されるように、図では誇張されている場合がある。なお、光学バリア１７０の厚さは変化する場合がある。
【００２５】
光学バリア１７０は、光学バリアに当たる光線を遮断するように構成することができる。このように、光学バリア１７０は、光線がそこを通過するのを防止するように構成することができる。したがって、光学バリア１７０は、第１の屋根型部分１５０を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域１１８に到達するのを防止し、かつ第２の屋根型部分１５２を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域１２０に到達するのを防止することができる。
【００２６】
図２に示す例では、光学バリア１７０は、光学的に吸収性の材料、またはバッフルであってもよい。光学バリア１７０は被膜であってもよく、被膜は、分離ガラス窓１３２の２つの部分１６０と１６２との間にあり、かつ被膜は、中心光軸１１２を含む平面内に延びる。被膜は、塗布された（すなわち、分離ガラス窓の１つの部分、または両方の部分に塗布された）被膜であってもよい。あるいは、光学バリアは、分離ガラス窓の２つの部分の間に位置する、分離板（例えば、金属板）であってもよい。バリア（例えば、被膜／板）１７０の厚さは変更することができ、システムのタイプ、サイズ、構成等の様々な要因、および他の構成部品に基づいて選択されてもよい。
【００２７】
屋根型プリズム（またはバイプリズム）１２８の各屋根型部分１５０、１５２（すなわち、図で見て下方または上方にある）については、動作は基本的に同じであってもよい。したがって、図２は、屋根型プリズム１２８の第１の屋根型部分１５０の動作を示す。屋根型プリズム１２８の頂部の動作は、基本的には同じであるが、光線が屋根型プリズム（図で見て左側にある）の（上半分の）第２の屋根型部分１５２に最初に当たると、画像は、（図で見て右側にある）画像面１１４の下半分にくることが理解されよう。したがって、いくつかの実施形態では、２つの開口が設けられる。２つの開口の各々は、主軸である中心光軸を中心としていなくてもよい。なお、図２の例では、示されている光線は、光学バリア／被膜１７０によって遮断されることなく、平面の分離ガラス窓１３２を通過している。しかしながら、望ましくない光線（すなわち、画像劣化の一因となる光線）は、光学バリア１７０によって遮断することができる。
【００２８】
別の例示的な立体光学システム２１０を図３に示す。図３の例は、図２の例といくつかの類似点があるが、光学装置のいくつかの相違等の違いが示されている。具体的には、２つの例には、レンズの違いが存在する。図３は、異なる実施形態を図示することによって、本明細書で意図されかつ提供される、本主題の広い範囲内の変形例を示す。
【００２９】
図３の例を参照すると、立体光学システム２１０は、中心光軸２１２と、画像面２１４とを有することができ、画像面は、図で見て右側にある。図３の立体光学システム２１０は、画像面２１４に配置された、画像部材２１６を備えてもよい。画像部材２１６は、画像窓であってもよく、あるいは画像窓を含んでもよい（参照符号２１６が、画像窓にも使用されている）。画像面２１４は、図３に示すように、図示されている例の画像窓２１６の、最も右の面にある。画像部材２１６は、電荷結合ディスプレイ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＣＤ）等の画像捕捉素子をさらに含むことができる。画像部材２１６の図示されている素子は、そこに含まれる可能性のある構成部品であり、いくつかの実施形態では、変更されてもよく、あるいは含まれなくてもよい。画像面２１４内には、光軸２１２の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域２１８と、光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域２２０とがあってもよい。この図では、第１の側は光軸２１２の上方にあり、第２の側は光軸の下方にある。この図では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能であることを理解されたい。２つの立体画像を、画像面２１４に形成することができる。
【００３０】
図３で左から右へ、光軸に沿って進むと、光学配置は全体に、第１の窓２２６、屋根型プリズム（またはバイプリズム）２２８、第１のレンズ２３０、第２の窓２３２、第２のレンズ２３４、第３の窓２３６、第４の窓２３８、第３のレンズ２４０、および／または第４のレンズ２４２を含むことができる。第１の窓２２６、屋根型プリズム２２８、第１のレンズ２３０、第２の窓２３２、第２のレンズ２３４、および第３の窓２３６は、光学配置の第１の部分として、互いにグループ化されてもよい。第４の窓２３８、第３のレンズ２４０、および第４のレンズ２４２は、光学配置の第２の部分として、共にグループ化されてもよい。第１の部分は、第２の部分から取り外し可能であってもよく、複数の窓のうちの少なくとも一部（すなわち、第１、第３、および第４の窓２２６、２３６および２３８）が、外部環境からの境界を設ける。このような境界は、光学配置（例えば、複数のレンズ）の係合部分からくる、外部からの影響（例えば、汚れ、湿気等）を防ぐバリアを提供することができる。複数のレンズは、中心光軸２１２に位置する、それぞれの光心を有する。レンズおよび屋根型プリズムは、任意の適切な光学材料製であってもよい。例えば、屋根型プリズムは、サファイア材料製であってもよい。窓もまた任意の適切な光学材料製であってもよく、１つの例示的な材料はサファイアである。
【００３１】
第１の部分は、取り外し可能な立体視システムであってもよく、第２の部分は、画像部材と共に、主カメラとみなすことができる。取り外し可能な立体視システムは、立体画像を提供する目的で、主カメラに取り付けることができる。一連の光学素子２２６〜２４２の全てまたは一部は、光軸２１２に沿って延びる１つの光学配置とみなすことができる。第２の窓２３２の構成部品（例えば、部分２６０、２６２およびバリア２７０）は、光学配置の一部とすることができる。
【００３２】
屋根型プリズム２２８は、第１の屋根型部分２５０および第２の屋根型部分２５２と、頂点２５４とを有することができる。示されている例では、頂点２５４は、光軸２１２に位置する。図３では、図が煩雑になるのを避け、かつ第１の屋根型部分を通過する光線に関する問題および懸念についての検討および考察を容易にするために、第１の屋根型部分２５０を通過する光線のみが示されている。光線はまた、第２の屋根型部分２５２を通過し、同様の問題や懸念等が存在し得ることを理解されたい。なお、図３では、第１の屋根型部分２５０を通過する光線は、第１の立体画像領域２１８の方へ導かれる。しかしながら、図示されている例では、示されている光線は、実際には所望の画像を劣化させる光線でもあり、本明細書で説明するように、このような光線は、第１の立体画像領域２１８に到達するのを防止することができる。
【００３３】
ここで第２の窓２３２を参照すると、第２の窓は、平面の分離窓であってもよい。したがって、窓２３２は、２つの別の部分または部品２６０、２６２として提供することができ、２つの部分の間に延びる分離面２６６を有する。分離面２６６は、平面であってもよく、光軸２１２と平行に延びることができる。具体的には、分離面は、光軸２１２と結合させることができる。したがって、光軸２１２は、分離面２６６に延びることができる（すなわち、位置することができる）。言い換えれば、分離面２６６は光軸に位置することができる。不透明な光学バリア２７０を、第２の窓２３２の分離面２６６に配置してもよい。したがって、光学バリア２７０は、一連の光学素子内にあってもよい。図３に示されている例では、光学バリア２７０は平面であり、かつ光学バリアは、中心光軸２１２と平行に延びる。なお、光学バリア２７０は、厚さを持って示されている。厚さは、光学バリア２７０が確実に認識されるように、図では誇張されている場合がある。なお、光学バリア２７０の厚さは変化する場合がある。
【００３４】
図３に示されている例では、光学バリア２７０は平面であり、かつ光学バリア２７０は、中心光軸２１２と平行に延びてもよい。光学バリア２７０は、光学バリアに当たる光線を遮断するように構成することができる。このように、光学バリア２７０は、光線がそこを通過するのを防止するように構成することができる。したがって、光学バリア２７０は、第１の屋根型部分２５０を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域２１８に到達するのを防止し、かつ第２の屋根型部分２５２を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域２２０に到達するのを防止することができる。
【００３５】
図３に示す例では、光学バリア２７０は、光学的に吸収性の材料、またはバッフルであってもよい。また、図３に示す例では、光学バリア２７０は被膜であってもよく、被膜は、分離ガラス窓２３２の２つの部分２６０と２６２との間にあり、かつ被膜は、中心光軸２１２を含む平面に延びる。被膜は、塗布された（すなわち、分離ガラス窓の１つの部分、または両方の部分に塗布された）被膜であってもよい。あるいは、光学バリアは、分離ガラス窓２３２の２つの部分２６０、２６２の間に位置する、分離板（例えば、金属板）であってもよい。バリア（例えば、被膜／板）２７０の厚さは変更することができ、システムのサイズ、構成等の様々な要因、および他の構成部品に基づいて選択されてもよい。
【００３６】
屋根型プリズム（またはバイプリズム）２２８の各屋根型部分２５０、２５２（すなわち、図で見て下方または上方にある）については、動作は基本的に同じであってもよい。したがって、図３は、屋根型プリズム２２８の第１の屋根型部分２５０の動作状態を示す。屋根型プリズム２２８の第２の屋根型部分２５２の動作は、基本的には同じであってよいが、光線が屋根型プリズムの第２の部分に最初に当たると、画像は、画像面２１４の第２の立体画像領域２２０にくることが理解されよう。開口は２つ設けられる。２つの開口の各々は、主軸である中心光軸２１２の中心に配置されなくてもよい。なお、先に図２で示した例では、示されている光線は、バリア／被膜によって遮断されることなく、平面の分離窓を通過している。しかしながら、図３で説明している例に見られる、図示されている光線は仮想のものであり、論点を示すためにのみ提示されている。説明した実施形態が実施されるとき、これらの望ましくない光線（すなわち、画像劣化の一因となる光線）は、実際には光学バリア２７０によって遮断され、その結果、これらの特定の光線は、第１の立体画像領域２１８に到達することはない。図では、光線が実際には存在しないことを示すために、光学バリア２７０を越えた光線は破線で示されている。したがって、これらの光線は遮断されるので、これによって画像が劣化することはない。前述したように、図を明確にするために示されていない、第２の屋根型部分２５２を通って進む望ましくない光線（すなわち、画像劣化の一因となる光線）は、バリア２７０によって遮断することができ、その結果、このような特定の光線は、第２の立体画像領域２２０に到達することはない。したがって、立体光学システム２１０は、２つの立体画像２１８、２２０のそれぞれに対して、画像性能の向上をもたらすことができる。
【００３７】
図２および図３は、一連の光学素子内に配置された不透明な光学バリア（例えば、２７０）を使用する、立体光学システムの例（例えば、２１０）を提供する。図２および図３の例では、窓（例えば、２３２）の２つの部分（例えば、２６０、２６２）同士の間にある不透明な光学バリア（例えば、２７０）は、屋根型プリズム（例えば、２２８）から、少なくとも１つの光学素子によって離間された位置に配置されていることが理解されよう。具体的には、少なくとも１つのレンズ（例えば、２３０）が、屋根型プリズム（例えば２２８）と、光学バリア（例えば、２７０）が配置されている窓（例えば２３２）との間に挿入されてもよいが、光学バリア（例えば、２７０）のこのような位置は、変更することができる。光学バリア（例えば、２７０）は、立体光学システムの光学配置内で、一連の光学素子全体の中の異なる位置にあってもよい。図２および図３の例のそれぞれにおいては、少なくとも１つの素子が、第１の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域に到達するのを防止し、かつ第２の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域に到達するのを防止するように構成される。そのような別の例を以下に示す。
【００３８】
図４および図５は、中心光軸３１２に沿って画像面３１４に向かって延びる別の光学配置を含み得る、立体光学システム３１０の例を示す。なお、この光学配置は、光学配置の最初の素子、または最も左側の素子として、第１の屋根型部分３１８と第２の屋根型部分３２０とを有する、屋根型プリズム３１６を含むことができる。この光学配置は、屋根型プリズム３１６の隣に、またはそのすぐ隣に（すなわち、軸３１２に沿ってすぐ右に）配置された、第１の窓３２２を備えることができる。第１の窓３２２は、平面の分離ガラス窓であってもよい。したがって、窓３２２は、２つの別の部分または部品３２４、３２６として提供することができ、２つの部分の間に延びる分離面３２８を有する。分離面３２８は、平面であってもよく、光軸３１２と平行に延びることができる。具体的には、分離面３２８は、光軸３１２と結合させることができる。したがって、光軸３１２は、分離面３２８内に延びることができる（すなわち、位置することができる）。あるいは言い換えれば、分離面３２８は光軸３１２に位置することができる。不透明な光学バリア３３０を、第１の窓３２２の分離面３２８に配置してもよい。したがって、光学バリア３３０は、一連の光学素子内にあってもよい。図４および図５に示されている例では、光学バリア３３０は平面であり、かつ光学バリアは、中心光軸３１２と平行に延びる。光学バリア３３０は、光学バリアに当たる光線を遮断するように構成することができる。このように、光学バリア３３０は、光線がそこを通過するのを防止するように構成することができる。したがって、光学バリア３３０は、第１の屋根型部分３１８を通過する少なくとも一部の光線が、画像面３１４で第１の立体画像領域３４０に到達するのを防止し、かつ第２の屋根型部分３２０を通過する少なくとも一部の光線が、画像面で第２の立体画像領域３４２に到達するのを防止することができる。
【００３９】
この例では、光学バリア３３０は、光学的に吸収性の材料、またはバッフルであってもよい。また、この例では、光学バリア３３０は被膜であってもよく、被膜は、分離ガラス窓３２２の２つの部分３２４と３２６との間にあり、かつ被膜は、中心光軸３１２を含む平面に延びる。被膜は、塗布された（すなわち、分離ガラス窓の１つの部分、または両方の部分に塗布された）被膜であってもよい。あるいは、光学バリアは、分離ガラス窓の２つの部分の間に位置する、分離板（例えば、金属板）であってもよい。バリア（例えば、被膜／板）３３０の厚さは変更することができ、システムのタイプ、サイズ、構成等の様々な要因、および他の構成部品に基づいて選択されてもよい。
【００４０】
図４および図５で左から右に、第１の窓３２２から光軸３１２に沿って進むと、光学配置は全体に、第１のレンズ３５０、第２のレンズ３５２、第２の窓３５４、第３の窓３５６、第３のレンズ３５８、および／または第４のレンズ３６０を含むことができる。レンズは変更されてもよい。例えば、第１のレンズ３５０と第２のレンズ３５２とは、第１のダブレットとして示され、第３のレンズ３５８と第４のレンズ３６０とは、第２のダブレットとして示されていることに留意されたい。しかしながら、ダブレットは使用せず、単一の個別のレンズのみを用いることも可能である。複数のレンズは、中心光軸３１２に位置する、それぞれの光心を有する。レンズおよび屋根型プリズムは、任意の適切な光学材料製であってもよい。例えば、屋根型プリズムは、サファイア材料製であってもよい。窓もまた任意の適切な光学材料製であってもよく、１つの例示的な材料はサファイアである。
【００４１】
図４および図５に示すように、前述の例と同様に、中心光軸３１２は画像面３１４へと延び、画像面は右側にある。画像部材３６２は、画像窓（これも参照符号３６２で参照される）であってもよく、あるいは画像窓を含んでもよい。画像面３１４は、図４および図５に示すように、図示されている例の画像窓３６２の、最も右の面にある。画像部材３６２は、電荷結合ディスプレイ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＣＣＤ）等の画像捕捉素子をさらに含むことができる。画像部材３６２の図示されている素子は、そこに含まれる可能性のある構成部品であり、いくつかの実施形態では、変更されてもよく、あるいは含まれなくてもよい。前述したように、画像面３１４内には、光軸３１２の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域３４０と、光軸の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域３４２とがあってもよい。この図では、第１の側は光軸３１２の上方にあってもよく、第２の側は光軸の下方にあってもよい。この図では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能であることを理解されたい。２つの立体画像が、画像面に形成され得る。
【００４２】
また、光学素子は、２つのグループに分けられることが理解されよう。例えば、２つのグループは、第２の窓３５４と第３の窓３５６との間で分離することができる。第１の部分を取り外し可能な立体視システムとみなし、第２の部分を画像部材と共に、主カメラとみなすことが可能である。取り外し可能な立体視システムは、立体画像を提供する目的で、主カメラに取り付けられる。一連の光学素子３１６、３２２および３５０〜３６０の全てまたは一部は、光軸３１２に沿って延びる１つの光学配置とみなすことができる。第１の窓３２２の構成部品（例えば、部分３２４、３２６およびバリア３３０）は、光学配置の一部とすることができる。
【００４３】
なお、図４と図５とを比較すると、２つの図は２種類の光線を示している。これらの光線は、（ａ）図４に示すように、画像面３１４へと通過できる光線、および（ｂ）図５に示すように、画像面へと通過することを防止された光線である。なお、図４では、示されている光線は、バリア／被膜３３０によって遮断されることなく、平面の分離窓３２２を通過している。しかしながら、図５に示すように、望ましくない光線（すなわち、画像劣化の一因となる光線）は、バリア／被膜３３０によって遮断される。図５において、遮断された光線は、図内では破線で示されている。
【００４４】
図２〜図５に示す例は、第１のタイプの例示的な立体光学システムであることが理解されよう。具体的には、この第１のタイプは、少なくとも一部の望ましくない画像劣化光線が画像領域に到達するのを防止するために、一連の光学素子内に配置された光学バリア／バッフル、または類似の素子を含んでもよい。他のタイプの例示的な立体光学システムがあることが、さらに理解されよう。図６および図７は、本明細書において「第２のタイプ」と呼ばれる、少なくとももう１つのタイプの立体光学システムの例を示す。具体的には、第２のタイプの立体光学システムは、望ましくない画像劣化光線が、画像領域に到達するのを防止するように選択されたそれぞれの寸法を有する、少なくとも１つの光学素子を含むことができる。
【００４５】
図６を参照すると、この図は、第２のタイプの、新しい設計例の立体光学システム４１０の概略図である。この図は、２つの立体画像のうちの１つの、望ましい画像化経路を示していることが理解されよう。この第２のタイプは、各開口用に画像化経路を分離させるために、間に黒色光吸収バリア／バッフル／被膜を有する、バッフルまたは分離ガラス板／窓／プリズムを備える必要はない。その代わりに、第２のタイプは、画像化光線が「誤った」側の開口に進むのを遮断するために、システムの１つ以上のレンズの物理的サイズを用い、かつ場合によっては、ある位置で１つ以上の視野絞りを用いてもよい。
【００４６】
図６の図示されている例は一例に過ぎず、特定の制限を示す必要はない。異なるレンズおよび／または異なる窓を有し、かつ／あるいは異なる配置／配列等を有する、異なるシステムを利用できることが考えられ、かつ可能である。しかしながら、いくつかの実施形態では、２つではなく１つのみの光学システム（すなわち、（複数の）レンズおよび／または（複数の）窓、ならびに（複数の）画像化装置）のみが存在することに留意されたい。
【００４７】
なお、システム４１０内には、２つの開口４１２、４１４が図示されている。具体的には、図示されている例では、開口４１２、４１４は、屋根型プリズム（またはバイプリズム）４１６の後部、または遠い側に配置することができる。第１の開口４１２は、主軸／中心光軸４２０から、（図６の図示に照らして）下方にずらす／配置することができる。第２の開口４１４は、主軸／中心光軸４２０から、（図６の図示に照らして）上方にずらす／配置することができる。第１の開口４１２は、中心光軸４２０から、中心光軸に垂直な第１の方向（すなわち下方）にずらすことができ、第２の開口４１４は、中心光軸から、中心光軸に垂直な第２の方向（すなわち上方）にずらすことができる。第２の方向（すなわち上方向）は、第１の方向（すなわち、下方向）のほぼ反対側であってもよい。従来より知られている装置（図１）は、主軸／中心光軸を中心とする単一の開口を有していることを想起されたい。
【００４８】
図６に戻ると、屋根型プリズム４１６の各屋根型部分４２８、４３０、ならびに２つの開口４１２、４１４については、動作は基本的に同じであってもよい。したがって、図６は、第１の屋根型部分４２８の動作のみを示す。第２の屋根型部分４３０の動作は、基本的に同じになることが理解されよう。なお、図６に示すように、光線は、遮断されることなく、それぞれ開口４１２を通過することができる。
【００４９】
図６で左から右へ、光軸４２０に沿って進むと、光学システム４１０は全体に、屋根型プリズム（またはバイプリズム）４１６、第１のレンズ４４０、第２のレンズ４４２、第１の窓４４４、第２の窓４４６、第３のレンズ４４８、および／または第４のレンズ４５０を含むことができる。屋根型プリズム４１６、第１のレンズ４４０、第２のレンズ４４２、および第１の窓４４４は、光学配置の第１の部分として、互いにグループ化されてもよい。第２の窓４４６、第３のレンズ４４８、および第４のレンズ４５０は、光学配置の第２の部分として、共にグループ化されてもよい。第１の部分は、第２の部分から取り外し可能であってもよく、少なくとも窓４４４、４４６が、外部環境からの境界を設ける。このような境界は、光学配置（例えば、複数のレンズ）の係合部分からくる、外部からの影響（例えば、汚れ、湿気等）を防ぐバリアを提供することができる。複数のレンズは、中心光軸４２０に位置する、それぞれの光心を有することができる。レンズおよび屋根型プリズムは、任意の適切な光学材料製であってもよい。例えば、屋根型プリズムは、サファイア材料製であってもよい。窓もまた任意の適切な光学材料製であってもよく、１つの例示的な材料はサファイアである。一連の光学素子４１６および４４０〜４５０の全てまたは一部は、光軸４２０に沿って延びる１つの光学配置とみなすことができる。開口、例えば、第１のレンズ４４０の第１の開口４１２および第２の開口４１４は、光学配置の一部とすることができる。
【００５０】
２つの開口４１２、４１４に再度着目すると、各開口は少なくとも部分的に、第１のレンズ４４０のサイズを選択することによって設けることができ、第１のレンズ４４０は、中心光軸４２０に対して直角に延びる、個別の寸法（すなわち直径）を有し得ることが分かる。なお、この直径は、光軸に対して直角に取られた、すぐ隣にある屋根型プリズム４１６の寸法と比較して、比較的小さくてもよい。それぞれの寸法のこの差異により、少なくとも一部の光線が、画像化装置４６２で画像面４６０に到達するのを防止することができる。図示されている例では、第１の屋根型部分４２８を通過する所望の光線は、２つの立体画像領域４６４、４６６のうち、第１の立体画像領域４６４に到達することが示されている。この図では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能であることを理解されたい。以下の表１に、１つの特定の例示的なレンズ処方を示す。他の例に対しては他のレンズ処方が考えられ、このようなレンズ処方は例示的なものに過ぎず、本主題を限定するものとみなされるべきではない。
【００５１】
【表１】
2017215586.tif 000003
図６および表１は、例示的な光学配置を示しており、これは、中心光軸に沿って配置および／または離間された一連の光学素子を含むことができ、各光学素子は、中心光軸に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、光学素子の少なくとも１つは、第１の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域に到達するのを防止するように、かつ／あるいは第２の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域に到達するのを防止するように選択された、それぞれの寸法を有することが理解されよう。
【００５２】
図７を参照すると、立体光学システム５１０の例示的な概略図が示されている。光学システム５１０は、第２のタイプの新しい設計の例である。この図は、実際には素子の１つ以上の態様によって遮断される、望ましくない画像化経路を示していることが理解されよう。図示されているように、破線で示された光線は仮想のものであり、単にこれが存在しない／進行しないことを図示するために示されている。
【００５３】
光学システム５１０は、光軸５１２に沿って延び、画像面５１８で、２つの立体画像５１４、５１６を提供することができる。画像面５１８は、画像化装置５２０にあってもよい。この図では、これらは上下の方向で示されているが、左右の方向に変換可能であることを理解されたい。図７で左から右へ、光軸５１２に沿って進むと、光学システム５１０は全体に、１つの光学配置として、屋根型プリズム（またはバイプリズム）５２４、第１のレンズ５２６、第２のレンズ５２８、第１の窓５３０、第２の窓５３２、第３のレンズ５３４、および／または第４のレンズ５３６を含むことができる。複数のレンズは、中心光軸５１２に位置する、それぞれの光心を有してもよい。レンズおよび屋根型プリズムは、任意の適切な光学材料製であってもよい。窓もまた任意の適切な光学材料製であってもよく、１つの例示的な材料はサファイアである。一連の光学素子５２４〜５３６の全てまたは一部は、光軸５１２に沿って延びる１つの光学配置とみなすことができる。
【００５４】
図７の例では、（複数の）レンズおよび／または（複数の）窓、ならびに／あるいは他の構造の少なくともいくつかの物理的サイズによって、一部の光線を遮断する／終結させる（すなわち、光線が存在しないか、または画像面に到達する前に消滅する）。示されている例では、仮想の光線は、屋根型プリズム５２４の２つの屋根型部分５４０、５４２のうち、第１の屋根型部分５４０に関連して示されている。第２の屋根型部分５４２についても、同様に一部の光線の遮断／終結が生じ得ることが理解されよう。このような光線を遮断することが望まれるのは、少なくとも部分的に、これらの光線が、画像面５１８で立体画像を劣化させるという認識に基づいている。部分的には、このような光線は、屋根型プリズム５２４と第１のレンズ５２６との接合部において、２つの開口５４８、５５０のうちの誤った方を通って進む場合がある。
【００５５】
図７に示されている、遮断された／終結された光線、つまり仮想の光線を見ると、各光線は、１つ以上の理由によって遮断／終結される場合がある。例えば、図７の屋根型プリズム５２４における最上部の仮想の光線は、屋根型プリズム５２４の頂点５４４を越えて、もう一方の屋根型部分５４２（すなわち、図７に見られるように上側）に当たるため、存在することはない（または進行することはない）。なお次に、（複数の）レンズおよび／または（複数の）窓の少なくともいくつかの物理的サイズによって、さらに光線を遮断する／終結させてもよい（すなわち、光線が存在しないか、または画像面に到達する前に消滅させる）。具体的には、第２のレンズ５２８、および第４のレンズ５３６のそれぞれの直径サイズは、単に一部の光線が進行できないように選択できることが分かる。
【００５６】
さらに、不要な一部の光線を遮断する／終結させるために、中心光軸５１２に沿って配置された一連の光学素子に挿入された、１つ以上の視野絞り５６０を備えることが可能である。図示されている例では、視野絞り５６０は、第２の窓５３２と第３のレンズ５３４との間に配置することができる。視野絞り５６０は、光学配置の一部とすることができる。
【００５７】
図７は、例示的な光学配置を示しており、これは、中心光軸に沿って配置および／または離間された一連の光学素子を含み、各光学素子は、中心光軸に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、光学素子の少なくとも１つは、第１の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第１の立体画像領域に到達するのを防止するように、かつ第２の屋根型部分を通過する少なくとも一部の光線が、第２の立体画像領域に到達するのを防止するように選択された、それぞれの寸法を有することが理解されよう。
【００５８】
さらなる利点（すなわち、主題自体の（複数の）利点に加えて）は、この第２のタイプの設計の状況次第では、各開口用に画像化経路を分離させるために、間に黒色光吸収被膜を有する、バッフルまたは分離ガラス板／窓／プリズムを有する必要がないことであり得る。ある状況下における、この第２のタイプの設計の別の利点は、この設計によって機械的設計、および複雑な組み立てを簡素化することができ、また、黒色光吸収被膜を間に有する、複雑な分離ガラス板／窓／プリズムの費用を削減できることであり得る。
【００５９】
屋根型プリズムの傾斜した画像化光線経路面のそれぞれの側用に２つの開口を有する、新しい設計によって、前述の問題に関する大幅な改善をもたらすことができる。改善点には、以下の１つ以上が含まれる。
１．画像の中心の画質の向上（コントラスト、解像度、および公差による画像変化が少ない）。
２．より良好な整合による、対称性（例えば、図で見て左右、および上下）の向上。
３．被写界深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｉｅｌｄ、ＤＯＦ）（例えば、より大きいＤＯＦ）に関する、全体的な性能の向上。
４．特にベストフォーカス距離に対する、より優れた色分解補正。
５．より正確な測定、またはより良好な３Ｄ効果のための、より大きい画像分離。
６．ＤＯＦ全体に関する、公差の大幅な改善。
【００６０】
立体画像化光路の各側の偏移した位置に、２つの分離した開口をそれぞれ有することにより、中心位置にある単一の開口と比較して、より容易に最適化できることが、これで理解されたであろう。本明細書に開示された実施形態に照らすと、２つの開口間の不要な光路の一部を遮断することができる。いくつかの追加の態様が、以下の通り含まれる。屋根型プリズム（またはバイプリズム）を備える立体画像化光学設計は、各立体画像用に分離した２つの開口を有し、かつ単一のレンズ列内で２つの立体画像化経路を分離するために、バッフルその他の方法を用いる。本明細書に記載の目的および利点を達成するために、いくつかの設計が存在してもよく、例えば、図２〜５に第１のタイプが示され、第２のタイプが図６および図７に示されている。
【００６１】
既存の立体画像化光学素子を上回るいくつかの例示的な利点には、以下のものが含まれ得る。
１．二重カメラシステムではない、立体画像化用の単一カメラシステム。
２．以下のような、単一開口を有する従来の屋根型プリズム（またはバイプリズム）システムを上回る利点。
ａ．各側の立体画像の画質（コントラスト、解像度、色分解、被写界深度の拡大）の向上。
ｂ．より大きい立体画像分離による、より正確な測定、またはより良好な３Ｄ画像化効果。
ｃ．部品公差および組立公差に関する、より堅牢な光学性能。
【００６２】
前述した例示的な実施形態を参照して、開示した主題について提示した。本明細書を読んで理解すれば、修正および変更が可能であろう。本主題の１つ以上の態様を組み込んだ例示的な実施形態は、そのような修正および変更が、添付の特許請求の範囲内に入るものである限り、全て含まれることを意図している。
［実施態様１］
中心光軸（１１２）に沿った位置に配置され、前記光軸（１１２）の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域（１１８）を有し、かつ前記光軸（１１２）の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域（１２０）を有する、画像部材（１１６）と、
前記中心光軸（１１２）に沿って延び、かつ第１の屋根型部分（１５０）、および第２の屋根型部分（１５２）を有する屋根型プリズム（１２８）を含む、光学配置（１２６〜１４２）であって、前記光学配置（１２６〜１４２）は、第１の光路に沿って前記光学配置（１２６〜１４２）を通り、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過して前記第１の立体画像領域（１１８）へと、画像形成光線を伝達するように構成され、かつ第２の異なる光路に沿って前記光学配置（１２６〜１４２）を通り、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過して前記第２の立体画像領域（１２０）へと、画像形成光線を伝達するように構成される、光学配置（１２６〜１４２）とを備える、
立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様２］
前記光学配置（１２６〜１４２）が、前記中心光軸（１１２）に沿って配置された一連の光学素子（１２６〜１４２）を含み、かつ前記光学配置（１２６〜１４２）が、前記一連の光学素子（１２６〜１４２）内に配置された不透明な光学バリア（１７０）を有し、前記光学バリア（１７０）が平面であり、前記光学バリア（１７０）が前記中心光軸（１１２）と平行に延び、かつ前記光学バリア（１７０）が、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（１１８）に達するのを防止し、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（１２０）に達するのを防止するように構成される、実施態様１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様３］
前記中心光軸（１１２）が、前記バリア（１７０）の前記平面内に延びる、実施態様２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様４］
前記一連の光学素子（１２６〜１４２）が、２つの部分（１６０、１６２）を有する分離ガラス窓（１３２）を有し、前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置される、実施態様２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様５］
前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置された被膜である、実施態様４に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様６］
前記光学バリア（１７０）が、バッフルである、実施態様２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様７］
前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って離間された一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を含み、かつ前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）内に配置された、第１の開口（４１２）および第２の開口（４１４）を含み、（ｉ）前記第１の開口（４１２）および前記第２の開口（４１４）のそれぞれが、前記中心光軸（４２０）からずらされ、（ｉｉ）前記第１の開口（４１２）が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように構成され、前記第２の開口（４１４）が、前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように構成される、実施態様１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様８］
前記第１の開口（４１２）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に対して垂直な第１の方向にずらされ、前記第２の開口（４１４）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に対して垂直な第２の方向にずらされ、前記第２の方向が、前記第１の方向の反対側である、実施態様７に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様９］
一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を備える前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って離間され、前記各光学素子（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記光学素子（４１６および４４０〜４５０）の少なくとも１つが、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する、実施態様１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１０］
一連の光学素子（４１６および４４０〜４５０）を備える前記光学配置（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に沿って配置され、前記各光学素子（４１６および４４０〜４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記光学素子（４１６および４４０〜４５０）の少なくともいくつかが、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する、実施態様１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１１］
前記光学配置（５２４〜５３６）が、前記中心光軸（５１２）に沿って配置された視野絞り（５６０）を含み、前記視野絞り（５６０）が、前記中心光軸（５１２）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記寸法が、前記第１の屋根型部分（５４０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（５１４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（５４２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（５１６）に到達するのを防止するように選択される、実施態様１に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１２］
中心光軸（１１０）に沿った位置に配置され、前記光軸（１１０）の第１の側に、第１の立体画像を受けるための第１の立体画像領域（１１８）を有し、かつ前記光軸（１１０）の第２の別の側に、第２の別の立体画像を受けるための第２の別の立体画像領域（１２０）を有する、画像部材（１１６）と、
前記中心光軸（１１０）に沿って延びる光学配置（１２６〜１４２）とを備え、前記光学配置（１２６〜１４２）は、
第１の屋根型部分（１５０）、および第２の屋根型部分（１５２）を有し、かつ前記中心光軸（１１０）に位置する頂点（１５４）を有する屋根型プリズム（１２８）と、
前記中心光軸（１１０）に沿って離間された複数のレンズ（１３０、１３４、１４０、１４２）を有する、単レンズ配列であって、前記複数のレンズ（１３０、１３４、１４０、１４２）はそれぞれ、前記中心光軸（１１０）に位置する光心を有し、前記単レンズ配列は、第１の光路に沿って、前記第１の屋根型部分（１５０）を通過して前記第１の立体画像領域（１１８）に至る、画像形成光線を伝達するように構成され、かつ第２の別の光路に沿って、前記第２の屋根型部分（１５２）を通過して前記第２の立体画像領域（１２０）に至る、画像形成光線を伝達するように構成される、単レンズ配列と、
前記第１の屋根型部分（１５０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（１１８）に到達するのを防止し、かつ前記第２の屋根型部分（１５２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（１２０）に到達するのを防止するように構成された、少なくとも１つの素子（１７０）とを含む、
立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１３］
前記少なくとも１つの素子が、前記中心光軸（１１２）と平行に延びる、不透明な光学バリア（１７０）を含む、実施態様１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１４］
前記光学配置（１２６〜１４２）が、２つの部分（１６０、１６２）を有する分離ガラス窓（１３２）を含み、前記光学バリア（１７０）が、前記分離ガラス窓（１３２）の前記２つの部分（１６０、１６２）同士の間に配置される、実施態様１３に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１５］
前記光学バリア（１７０）が、バッフルである、実施態様１３に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１６］
前記少なくとも１つの素子が、前記第１の開口（４１２）および前記第２の開口（４１４）を有し、（ｉ）前記第１の開口（４１２）および第２の開口（４１４）のそれぞれが、前記中心光軸（４２０）からずらされ、（ｉｉ）前記第１の開口（４１２）が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように構成され、（ｉｉｉ）前記第２の開口（４１４）が、前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように構成される、実施態様１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１７］
前記第１の開口（４１２）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に垂直な第１の方向にずらされ、前記第２の開口（４１４）が、前記中心光軸（４２０）から、前記中心光軸（４２０）に垂直な第２の方向にずらされ、前記第２の方向が、前記第１の方向の反対側である、実施態様１６に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１８］
前記各レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記少なくとも１つの素子が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する前記レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）のうちの少なくともいくつかを含む、実施態様１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様１９］
前記各レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）が、前記中心光軸（４２０）に垂直に延びるそれぞれの寸法を有し、前記少なくとも１つの素子が、前記第１の屋根型部分（４２８）を通過する少なくとも一部の光線が前記第１の立体画像領域（４６４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（４３０）を通過する少なくとも一部の光線が前記第２の立体画像領域（４６６）に到達するのを防止するように選択された、前記それぞれの寸法を有する前記レンズ（４４０、４４２、４４８、４５０）のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
［実施態様２０］
前記少なくとも１つの素子が、前記中心光軸（５１２）に沿って配置された視野絞り（５６０）を含み、前記視野絞り（５６０）が、前記中心光軸（５１２）に垂直に延びる個別の寸法を有し、前記寸法が、前記第１の屋根型部分（５４０）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第１の立体画像領域（５１４）に到達するのを防止するように、かつ前記第２の屋根型部分（５４２）を通過する少なくとも一部の光線が、前記第２の立体画像領域（５１６）に到達するのを防止するように選択される、実施態様１２に記載の立体光学システム（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【符号の説明】
【００６３】
１０  立体光学システム
１２  屋根型プリズム
１４  画像部材、画像窓
１６  中心光軸
１８  第１の立体画像領域
２０  第２の立体画像領域
２２  画像面
２４  光学配置
３０  第１の窓
３４  第１のレンズ
３６  第２のレンズ
３８  第２の窓
４０  第３の窓
４２  第３のレンズ
４４  第４のレンズ
４６  第５のレンズ
４８  単一の開口
５０  第１の屋根型部分
５２  第２の屋根型部分
５４  頂点
１１０  立体光学システム
１１２  中心光軸
１１４  画像面
１１６  画像部材、画像窓
１１８  第１の立体画像領域
１２０  第２の立体画像領域
１２６  第１の窓
１２８  屋根型プリズム
１３０  第１のレンズ
１３２  第２の窓、分離ガラス窓
１３４  第２のレンズ
１３６  第３の窓
１３８  第４の窓
１４０  第３のレンズ
１４２  第４のレンズ
１５０  第１の屋根型部分
１５２  第２の屋根型部分
１５４  頂点
１６０  部分、部品
１６２  部分、部品
１６６  分離面
１７０  光学バリア、被膜
２１０  立体光学システム
２１２  中心光軸
２１４  画像面
２１６  画像部材、画像窓
２１８  第１の立体画像領域
２２０  第２の立体画像領域
２２６  第１の窓
２２８  屋根型プリズム
２３０  第１のレンズ
２３２  第２の窓、分離ガラス窓
２３４  第２のレンズ
２３６  第３の窓
２３８  第４の窓
２４０  第３のレンズ
２４２  第４のレンズ
２５０  第１の屋根型部分
２５２  第２の屋根型部分
２５４  頂点
２６０  部分、部品
２６２  部分、部品
２６６  分離面
２７０  光学バリア
３１０  立体光学システム
３１２  中心光軸
３１４  画像面
３１６  屋根型プリズム
３１８  第１の屋根型部分
３２０  第２の屋根型部分
３２２  第１の窓、分離ガラス窓
３２４  部分、部品
３２６  部分、部品
３２８  分離面
３３０  光学バリア、被膜
３４０  第１の立体画像領域
３４２  第２の立体画像領域
３５０  第１のレンズ
３５２  第２のレンズ
３５４  第２の窓
３５６  第３の窓
３５８  第３のレンズ
３６０  第４のレンズ
３６２  画像部材、画像窓
４１０  立体光学システム
４１２  第１の開口
４１４  第２の開口
４１６  屋根型プリズム
４２０  中心光軸
４２８  第１の屋根型部分
４３０  第２の屋根型部分
４４０  第１のレンズ
４４２  第２のレンズ
４４４  第１の窓
４４６  第２の窓
４４８  第３のレンズ
４５０  第４のレンズ
４６０  画像面
４６２  画像化装置
４６４  第１の立体画像領域
４６６  第２の立体画像領域
５１０  立体光学システム
５１２  中心光軸
５１４  立体画像
５１６  立体画像
５１８  画像面
５２０  画像化装置
５２４  屋根型プリズム
５２６  第１のレンズ
５２８  第２のレンズ
５３０  第１の窓
５３２  第２の窓
５３４  第３のレンズ
５３６  第４のレンズ
５４０  第１の屋根型部分
５４２  第２の屋根型部分
５４４  頂点
５４８  開口
５５０  開口
５６０  視野絞り
【図１】
2017215586.tif 000004
【図２】
2017215586.tif 000005
【図３】
2017215586.tif 000006
【図４】
2017215586.tif 000007
【図５】
2017215586.tif 000008
【図６】
2017215586.tif 000009
【図７】
2017215586.tif 000010
【外国語明細書】
2017215586000001.pdf