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技術 複眼撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 井上智暁
出願日 2015年2月3日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-019321
公開日 2016年8月8日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-142947
状態 特許登録済
技術分野 写真撮影方法及び装置 カメラ一般 レンズ系 カメラ構造、機構 スタジオ装置
主要キーワード ズームアップ画像 基準画角 付加モード 同時取得 焦点深度範囲 長焦点レンズ 各撮像ユニット 光軸方向視
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

複眼撮像装置薄型化と正面視における小型化を図る。

解決手段

複眼撮像装置1は、互いに異なる焦点距離を有する複数の結像光学系と、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10とを有する。複数の結像光学系は、反射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110a〜110d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120a〜120dとを含む。複数の第2の結像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の結像光学系のそれぞれの焦点距離をfiとするとき、複数の第1の結像光学系は、1.4≧L/fiなる条件を満足する。

概要

背景

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。

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。

このような問題を解決するために、結像光学系の光軸反射部材を用いて折り曲げ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。

概要

複眼撮像装置の薄型化と正面視における小型化をる。複眼撮像装置1は、互いに異なる焦点距離を有する複数の結像光学系と、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10とを有する。複数の結像光学系は、反射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110a〜110d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120a〜120dとを含む。複数の第2の結像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の結像光学系のそれぞれの焦点距離をfiとするとき、複数の第1の結像光学系は、1.4≧L/fiなる条件を満足する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

互いに異なる焦点距離を有する複数の結像光学系と、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とを有する複眼撮像装置であって、前記複数の結像光学系は、反射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が、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が、前記第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または反対方向であ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を有する複数の結像光学系と、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とを有する複眼撮像装置であって、前記複数の結像光学系は、反射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、前記複数の第1の結像光学系のそれぞれの焦点距離をfiとするとき、前記複数の第1の結像光学系は、1.4≧L/fiなる条件を満足することを特徴とする複眼撮像装置。

請求項3

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が、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が、前記第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または反対方向であることを特徴とする請求項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3に記載の複眼撮像装置。

請求項5

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1,3および4のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。

請求項6

前記第1の領域内に光軸が配置された前記少なくとも1つの第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、前記光軸方向視において、前記第1の領域と前記複数の第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いることを特徴とする請求項1,3,4および5のうち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、前記第1の領域内に光軸が配置された前記少なくとも1つの第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、前記光軸方向視において、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いることを特徴とする請求項1,3,4および5のうちいずれか一項に記載の複眼撮像装置。

請求項8

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またはその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画像合成手段を有することを特徴とする請求項6または7のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。

請求項9

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8のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。

請求項10

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9のいずれか一項に記載の複眼撮像装置。

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、結像光学系の光軸反射部材を用いて折り曲げ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

0005

特開2005−303694号公報
特開2011−55246号公報
特開2011−257770号公報

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を有する複数の結像光学系と、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とを有する。複数の結像光学系は、反射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が、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が、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または反対方向であ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を有する複数の結像光学系と、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とを有する。複数の結像光学系は、反射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。複数の第2の結像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の結像光学系のそれぞれの焦点距離をfiとするとき、複数の第1の結像光学系は、
1.4≧L/fi
なる条件を満足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

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。
実施例1の複眼カメラを光軸方向から見た図。
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。
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4に示したワイド光学系およびテレ光学系の収差図。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
実施例2の複眼カメラのワイド光学系、ワイドドル光学系、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。
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。
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17に示したワイド光学系およびテレ光学系の収差図。
異なる視点からの撮像を説明する図。
画像内の被写体位置ずれを説明する図。

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。

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線の球面収差歪曲を示している。また、ΔMおよびΔSはメリディ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負レンズと、両凸形状アッベ数が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

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。

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。

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。

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。

実施例

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。

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

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