JP2001124991A

JP2001124991A - 立体撮影用光学系及びそれを用いた立体撮像装置

Info

Publication number: JP2001124991A
Application number: JP30684199A
Authority: JP
Inventors: Saburo Sugawara; 三郎菅原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11
Also published as: US6686988B1

Abstract

(57)【要約】【課題】立体画像観察用の複数の視差画像を簡易な構
成で容易にしかも高性能で得ることができる立体撮影用
光学系及びそれに用いた立体撮影装置を得ること。【解決手段】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の前側レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される少なくとも２つのレンズ群を有す
る後側レンズ群とを含み、該後側レンズ群のうちの最も
被写体側のレンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の
変動にともなう焦点ずれを補正すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体撮影用光学系
及びそれに用いた立体撮影装置に関し、ひとつの撮像素
子にシャッター手段を用いて、左右の視差を有した画像
（視差画像）を時系列的に交互に導き、立体画像を得る
際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】立体画像を観察する為には複数の視差画
像が必要となる。従来より、複数の視差画像を得る為の
立体画像撮影用の光学装置や撮影光学系が、種々と提案
されている。

【０００３】このうち液晶シャッターを利用して、左右
の視差のある画像を時系列的にひとつの撮像素子の同一
領域に交互に導く立体画像撮影装置が、例えば特開平６
−３２７０３６号公報で提案されている。特開平６−３
２７０３６号公報における図１では、左右それぞれ２枚
の反射ミラーと、面積的に分割駆動可能な液晶シャッタ
ーと、撮影レンズより構成され、前記液晶シャッター
を、撮影レンズより被写体側の前記撮影レンズの入射瞳
近傍に配置することにより、左右の視差を有した画像を
ひとつの撮像素子に交互に入力することができるよう構
成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−３２７０３
６号公報では立体画像撮影用に適したズームレンズにつ
いて開示していない。また、被写体の距離変動にたいし
ての像面補正の具体的方法についても開示していない。

【０００５】立体画像撮影用の光学系では左右眼用の視
差画像を高い光学性能で得ることが立体画像を良好に観
察するうえで重要となってくる。

【０００６】本発明は、撮影レンズの瞳又はその近傍で
左右の異なる視差を有した画像を合成し、該視差画像を
交互にひとつの撮像素子に時系列的に交互に導いて、異
なる視差画像を得るとき、視差画像の撮影時の変倍が可
能で、かつ手動および自動での被写体距離の変動に伴う
焦点調節が容易に行え、光学性能の良好な視差画像が得
られる立体撮影光学系及び立体撮影装置の提供を目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体撮
影用光学系は、左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の前側レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される少なくとも２つのレンズ群を有す
る後側レンズ群とを含み、該後側レンズ群のうちの最も
被写体側のレンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の
変動にともなう焦点ずれを補正することを特徴としてい
る。

【０００８】請求項２の発明の立体撮影用光学系は、左
右眼用の２つの異なる視差を有した画像を時系列的に交
互にひとつの撮像素子に形成する立体撮影用光学系にお
いて、反射機能を有した左右眼用の２つの光学素子と、
異なる視差を有した画像からの光束を時系列的に交互に
該撮像素子に入射するための左右眼用の２つの光量制御
手段と、該異なる視差を有した画像を同一光軸上に位置
させる画像合成手段と、該画像合成手段より被写体側に
配置される左右眼用の２つの負の屈折力の前側レンズ群
と、画像合成手段と撮像素子との間の光軸上に配置され
る少なくとも３つのレンズ群を有する後側レンズ群とを
含み、該後側レンズ群のうちの最も被写体側のレンズ群
を光軸方向に移動して被写体距離の変動にともなう焦点
ずれを補正し、それ以外の少なくとも２つのレンズ群を
光軸方向に移動して変倍およびそれに伴う像面位置の補
正を行うことを特徴としている。

【０００９】請求項３の発明の立体撮影用光学系は、左
右眼用の２つの異なる視差を有した画像を時系列的に交
互にひとつの撮像素子に形成する立体撮影用光学系にお
いて、反射機能を有した左右眼用の２つの光学素子と、
異なる視差を有した画像からの光束を時系列的に交互に
該撮像素子に入射するための左右眼用の２つの光量制御
手段と、該異なる視差を有した画像を同一光軸上に位置
させる画像合成手段と、該画像合成手段より被写体側に
配置される左右眼用の２つの負の屈折力の前側レンズ群
と、該画像合成手段と撮像素子との間の光軸上に配置さ
れる少なくとも４つのレンズ群を有する後側レンズ群と
を含み、該後側レンズ群のうちの最も被写体側のレンズ
群を光軸方向に移動して被写体距離の変動にともなう焦
点ずれを補正し、それ以外の少なくとも２つのレンズ群
を光軸方向に移動して変倍およびそれに伴う像面位置の
補正を行い、該変倍作用を有するレンズ群より撮像素子
側のレンズ群を光軸方向に移動して、組み立て調整時の
バックフォーカスのバラツキを補正することを特徴とし
ている。

【００１０】請求項４の発明は請求項１から３のいずれ
か１項の発明において、前記左右眼用の前側レンズ群を
組み立て調整時に光軸方向に独立に移動可能とすること
を特徴としている。

【００１１】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記前側レンズ群は、少なくと
も１面の非球面を有していることを特徴としている。

【００１２】請求項６の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記前側レンズ群は被写体側か
ら順に、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹
面の負レンズを接合した１枚の負の接合レンズより構成
されることを特徴としている。

【００１３】請求項７の発明の立体撮影用光学系は、左
右眼用の２つの異なる視差を有した画像を時系列的に交
互にひとつの撮像素子に形成する立体撮影用光学系にお
いて、反射機能を有した左右眼用の２つの光学素子と、
異なる視差を有した画像からの光束を時系列的に交互に
該撮像素子に入射するための左右眼用の２つの光量制御
手段と、該異なる視差を有した画像を同一光軸上に位置
させる画像合成手段と、該画像合成手段より被写体側に
配置される左右眼用の２つの負の屈折力の第１レンズ群
と、該画像合成手段と撮像素子との間の光軸上に配置さ
れる被写体側から順に第２レンズ群と、正の屈折力の第
３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折
力の第５レンズ群とを含み、該第２レンズ群を光軸方向
に移動して被写体距離の変動に伴う焦点位置のずれを補
正し、該第３レンズ群と第４レンズ群を光軸方向に移動
して、変倍および変倍に伴う焦点位置のずれを補正する
ことを特徴としている。

【００１４】請求項８の発明の立体撮影用光学系は、左
右眼用の２つの異なる視差を有した画像を時系列的に交
互にひとつの撮像素子に形成する立体撮影用光学系にお
いて、反射機能を有した左右眼用の２つの光学素子と、
異なる視差を有した画像からの光束を時系列的に交互に
該撮像素子に入射するための左右眼用の２つの光量制御
手段と、該異なる視差を有した画像を同一光軸上に位置
させる画像合成手段と、該画像合成手段より被写体側に
配置される左右眼用の２つの負の屈折力の第１レンズ群
と、該画像合成手段と撮像素子との間の光軸上に配置さ
れる被写体側から順に第２レンズ群と、正の屈折力の第
３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折
力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群を少なく
とも含み、該第２レンズ群を光軸方向に移動して被写体
距離の変動に伴う焦点位置のずれを補正し、該第３レン
ズ群と第４レンズ群を光軸方向に移動して、変倍および
変倍に伴う焦点位置のずれを補正することを特徴として
いる。

【００１５】請求項９の発明は請求項７又は８の発明に
おいて、前記左右眼用の第１レンズ群を組み立て調整時
に光軸方向に独立に移動可能とすることを特徴としてい
る。

【００１６】請求項１０の発明は請求項７，８又は９の
発明において、前記第５レンズ群を組み立て調整時に光
軸方向に移動してバックフォーカスのバラツキの調整を
行うことを特微としている。

【００１７】請求項１１の発明は請求項７から１０のい
ずれか１項の発明において、前記第３レンズ群および第
４レンズ群を広角端から望遠端への変倍に際して撮像素
子側から被写体側に移動して変倍および変倍に伴う像面
補正を行うことを特徴としている。

【００１８】請求項１２の発明は請求項７から１１のい
ずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は少なく
とも１面の非球面を有していることを特徴としている。

【００１９】請求項１３の発明は請求項７から１２のい
ずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は被写体
側から順に両レンズ面が凸面の正レンズと、両レンズ面
が凹面の負レンズを接合した１つの負の接合レンズより
構成されることを特徴としている。

【００２０】請求項１４の発明は請求項７から１３のい
ずれか１項の発明において、前記第２レンズ群は、被写
体側に凹面を向けたメニスカス状のレンズと被写体側に
凹面を向けたメニスカス状の負レンズを接合した、全体
として被写体側に凹面を向けたメニスカス状の接合レン
ズより構成されることを特徴としている。

【００２１】請求項１５の発明は請求項７から１４のい
ずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は被写体
側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズと２枚の正レ
ンズより構成されることを特徴としている。

【００２２】請求項１６の発明は請求項７から１５のい
ずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は少なく
ともひとつの接合レンズを有し、該接合レンズの接合面
は、発散作用を有することを特徴としている。

【００２３】請求項１７の発明の立体撮影用光学系は、
左右眼用の２つの異なる視差を有した画像を時系列的に
交互にひとつの撮像素子に形成する立体撮影用光学系に
おいて、反射機能を有した左右眼用の２つの光学素子
と、異なる視差を有した画像からの光束を時系列的に交
互に該撮像素子に入射するための左右眼用の２つの光量
制御手段と、該異なる視差を有した画像を同一光軸上に
位置させる画像合成手段と、該画像合成手段と撮像素子
との間の光軸上に配置される後側レンズ群とを含み、該
前側レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することを
特徴としている。

【００２４】請求項１８の発明の立体撮影装置は請求項
１から１７のいずれか１項の立体撮影用光学系を使用し
たことを特徴としている。

【００２５】請求項１９の発明のズームレンズは、被写
体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と、第２レン
ズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第
４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群を少なくとも
含み、該第２レンズ群を光軸方向に移動して被写体距離
の変動に伴う焦点位置のずれを補正し、該第３レンズ群
と第４レンズ群を光軸方向に移動して、変倍および変倍
に伴う焦点位置のずれを補正することを特徴としてい
る。

【００２６】請求項２０の発明のズームレンズは、被写
体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と、第２レン
ズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第
４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群と、負の屈折
力の第６レンズ群を少なくとも含み、該第２レンズ群を
光軸方向に移動して被写体距離の変動に伴う焦点位置の
ずれを補正し、該第３レンズ群と第４レンズ群を光軸方
向に移動して、変倍および変倍に伴う焦点位置のずれを
補正することを特徴としている。

【００２７】請求項２１の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記第１レンズ群を組み立て調整時に光
軸方向に移動可能とすることを特徴としている。

【００２８】請求項２２の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記第５レンズ群を組み立て調整時に光
軸方向に移動してバックフォーカスのバラツキの調整を
行うことを特徴としている。

【００２９】請求項２３の発明は請求項１９から２２の
いずれか１項の発明において、前記第３レンズ群および
第４レンズ群を広角端から望遠端への変倍に際して撮像
素子側から被写体側に移動して変倍および変倍に伴う像
面補正を行うことを特徴としている。

【００３０】請求項２４の発明は請求項１９から２３の
いずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は、少
なくとも１面の非球面を有していることを特徴としてい
る。

【００３１】請求項２５の発明は請求項１９から２４の
いずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は被写
体側から順に、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ
面が凹面の負レンズを接合した１枚の負の接合レンズよ
り構成されることを特徴としている。

【００３２】請求項２６の発明は請求項１９から２５の
いずれか１項の発明において、前記第２レンズ群は、被
写体側に凹面を向けたメニスカス状のレンズと被写体側
に凹面を向けたメニスカス状の負レンズを接合した、全
体として被写体側に凹面を向けたメニスカス状の接合レ
ンズより構成されることを特徴としている。

【００３３】請求項２７の発明は請求項１９から２６の
いずれか１項の発明において、前記第３レンズ群は被写
体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズと２枚の正
レンズより構成されることを特徴としている。

【００３４】請求項２８の発明は請求項１９から２７の
いずれか１項の発明において、前記第４レンズ群は少な
くともひとつの接合レンズを有し、該接合レンズの接合
面は、発散作用を有することを特徴としている。

【００３５】請求項２９の発明は請求項１９から２８の
いずれか１項の発明において、ズームレンズ全系の広角
端の焦点距離をｆｗ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２と
したとき、 −０．１＜ｆｗ／ｆ２＜０．１の条件式を満足することを特徴としている。

【００３６】請求項３０の発明は請求項１９から２９の
いずれか１項の発明において、前記第１レンズ群の焦点
距離をｆ１、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４
レンズ群の焦点距離をｆ４、第５レンズ群の焦点距離を
ｆ５としたとき、 −０．８＜ｆｗ／ｆ１＜−０．３０．０３＜ｆｗ／ｆ３＜０．１３０．０５＜ｆｗ／ｆ４＜０．１６０．０２＜ｆｗ／ｆ５＜０．１５の条件式を満足することを特徴としている。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の立体
撮影用光学系を用いた立体撮影装置の光学断面図であ
る。図１の立体撮影光学系（撮影光学系）はズームレン
ズより成り２つの視差画像を時系列に得る場合を示して
いる。

【００３８】図１の撮影光学系は、人間の眼幅の幅にほ
ぼ等しい間隔で略平行に配置される左右の光軸ＡＸＬ、
ＡＸＲをそれぞれ内向きに偏向させる左右２つの反射ミ
ラーＭＬ，ＭＲと、左右２つの同じ構成の負の屈折力の
第１レンズ群１ＧＬ，１ＧＲと、光量制御手段としての
左右２つの液晶シャッターＳＬ，ＳＲと、撮影光学系の
絞り位置又はその近傍に配置される左右の光軸ＡＸＬ，
ＡＸＲを重ね合わせるため面ＨＬ，ＨＲに反射コート
（高反射膜）が施された三角柱プリズム（合成光学素
子）Ｐと、光量調節のための絞りＳＰと、フォーカス用
の全体として弱い屈折力の第２レンズ群２Ｇと、広角端
から望遠端への変倍時に像側から物体側へ光軸上を移動
可能な、全体として正の屈折力の第３レンズ群３Ｇと、
広角端から望遠端への変倍に伴う像面位置の補正のため
に光軸上を移動可能な、全体として正の屈折力の第４レ
ンズ群４Ｇと、バックフォーカスのバラツキを補正する
為、光軸上を移動可能な、全体として正の屈折力の第４
レンズ群４Ｇと、バックフォーカスのバラツキを補正す
る為光軸上を移動可能な全体として正の屈折力の第５レ
ンズ群５Ｇと、負の屈折力の第６レンズ群６Ｇと、光学
ローパスフィルターＬＰＦを含む、色分解プリズムＰＧ
より構成している。色分解プリズムＰＧは、物体からの
光をＲＧＢ３つの色光に分解する役割を担っている。し
たがって、像面ＦＰは各色光の光路に応じて３つの撮像
素子（ＣＣＤ）が配されることになるが、図１では簡単
化のため省略している。

【００３９】本実施形態では、第２レンズ群２Ｇを光軸
方向に移動して被写体距離の変動に伴う像面位置のずれ
の補正を行い、広角端から望遠端ヘの変倍に際して第３
レンズ群３Ｇおよび第４レンズ群４Ｇを撮像素子側から
被写体側に移動して変倍と変倍に伴う像面位置の補正を
行っている。

【００４０】また、レンズ組み立て調整時には、第１レ
ンズ群１ＧＬ，１ＧＲを左右独立に光軸方向に移動して
変倍時の広角端と望遠端の像面位置のずれの補正を行っ
ている。

【００４１】また、レンズ組み立て調整時には、第５レ
ンズ群５Ｇ光軸方向に移動して、バックフォーカスのバ
ラツキを補正している。

【００４２】尚、第１レンズ群１ＧＲ，１ＧＬは前側レ
ンズ群を構成し、第２レンズ群２Ｇから第６レンズ群６
Ｇまでで後側レンズ群を構成している。前側レンズ群１
ＧＲ又は１ＧＬと後側レンズ群とでズームレンズを構成
している。

【００４３】前記左右２つの液晶シャッター（光量制御
手段）ＳＬ，ＳＲを交互の開閉させることにより、撮像
素子ＣＣＤ上に左右の視差を有する画像を交互に時系列
的に導いている。

【００４４】図１４は図１の液晶シャッターＳＬ（Ｓ
Ｒ）の要部断面図である。左右の液晶シャッターＳＬ
（ＳＲ）は図１４に示すように、それぞれ被写体側か
ら、１／４波長板Ｐ１、偏光板Ｈ１、カバーガラスＣＧ
１、液晶層ＬＣ、カバーガラスＣＧ２、偏光板Ｈ２、そ
して１／４波長板Ｐ２より構成される。液晶層ＬＣに対
向する面には透明電極が付けられている。

【００４５】左右の液晶シャッターＳＬ，ＳＲを左右の
負の屈折力の第１レンズ群１ＧＬ，１ＧＲと三角柱プリ
ズムＰの間に配置することにより、左右の液晶シャッタ
ーＳＬ，ＳＲへの軸外主光線の入射角度を小さくして、
撮像素子ＣＣＤ１の受光面全域における、液晶シャッタ
ー遮断時の光もれを小さくしている。本実施例において
は、第１レンズ群１ＧＬ，１ＧＲより被写体側に液晶シ
ャッターＳＬ，ＳＲを配置した場合と比較して、光束の
液晶シャッターへの最大入射角を半分以下にしている。

【００４６】本実施形態のように、画像合成手段（合成
光学素子）である三角柱プリズムＰより被写体側に負の
レンズ群１ＧＲ，１ＧＬを配置することにより、撮影光
学系全体としてレトロフォーカスの構成とし、十分なバ
ックフォーカスが得られ易く、また広角化も容易として
いる。また広角化に伴う液晶シャッターＳＬ，ＳＲ面の
軸外主光線の入射角度の増大に対しても、第１レンズ群
１ＧＲ，１ＧＬを負の屈折力とすることで、絞りＳＰ位
置近傍の液晶シャッター面に対する軸外主光線角度を小
さくしている。

【００４７】また、液晶ＬＣと２枚の偏光板Ｈ１，Ｈ２
で構成される液晶シャッターＳＬ（ＳＲ）の被写体側お
よび撮像素子側の両方に１／４波長板Ｐ１，Ｐ２を配置
することにより、被写体の偏光による光沢の変化や、偏
光による水晶ローパスフィルターＬＰＦの効果の減少に
よるモアレの発生を防ぎ、自然な画像を撮影することが
できるようにしている。

【００４８】液晶シャッターＳＬ（ＳＲ）の両側に１／
４波長板Ｐ１，Ｐ２を配置することにより、液晶シャッ
ターＳＬ（ＳＲ）を通過する直線偏光光は、被写体側お
よび撮像側で円偏光となるので、偏光特性を有する被写
体の影響や、複屈折を利用して光線を分離する水晶ロー
パスフィルターの効果の減少を少なくしている。

【００４９】図１において広角端から望遠端の変倍時に
第３レンズ群３Ｇ，第４レンズ群４Ｇは図１に示す軌跡
３Ａ，４Ａのように光軸上を移動して変倍と変倍に伴う
像面補正を行っている。第２レンズ群２Ｇは被写体距離
が無限遠物体から至近物体へ変化するとき、被写体側か
ら撮像素子側に光軸上で移動させてフォーカスを行って
いる。

【００５０】第２レンズ群は変倍群（第３群および第４
群）より被写体側に位置するので、どの変倍位置でも、
被写体距離の変動に対する繰り出し量を一定にでき、特
に手動で焦点調節を行うときの操作性が良好となってい
る。また被写体距離の変動に伴う焦点ずれの補正を不図
示の測距装置からの情報より作動させる場合、変倍位置
によって繰り出し量を変化させる必要がないので、簡単
な回路構成で焦点調節の自動化が可能としている。

【００５１】図１に示すように、撮影光学系の内部の物
体側に撮影光学系の入射瞳（絞り）ＳＰを設け、入射瞳
ＳＰにおいて左右の画像（視差画像）を第２レンズ群２
Ｇ側へ導光するよう三角柱プリズムＰを設けている。

【００５２】本実施形態では絞りＳＰに設けた三角柱プ
リズム（合成光学素子）で絞り開口を二分している。三
角柱プリズムＰの頂角を含む稜線上で一対の前側レンズ
群の光軸と後側レンズ群の光軸が交差するようにしてい
る。そして左右のシャッターＳＬ，ＳＲを交互に切り換
えて、左右の視差画像を時系列的に像面ＦＰに配置した
撮像素子で得ている。

【００５３】本実施形態は以上のような構成により撮影
光学系の前玉径を小さくし、物体側の軸外光束の広がり
を押さえている。これによって、左右２つの反射ミラー
ＭＬ，ＭＲや左右２つのシャッターＳＬ，ＳＲを小型化
でき、全体として小型な立体撮影用光学系を実現してい
る。

【００５４】特に本実施形態ではシャッターＳＬ，ＳＲ
を小型化にする為にシャッターＳＬ，ＳＲを反射ミラー
ＭＬ，ＭＲと合成光学素子Ｐの間に配置している。シャ
ッターＳＬ，ＳＲには、機械的なシャッターを用いても
いいし、液晶シャッターを用いても良い。

【００５５】また、三角柱プリズムＰの２つの反射面Ｈ
Ｌ，ＨＲを挟む角度（頂角）は絞りＳＰによる有効光束
のケラレや反射ミラーの小型化を考慮して、図１の実施
例では７５度に設定している。

【００５６】また、本実施形態の構成では変倍光学系が
ひとつなので、変倍時の左右の倍率誤差や光軸のずれが
発生しない利点がある。

【００５７】図１の実施形態では、物体距離の変動に対
する像面位置の補正（フォーカス）を第２レンズ群で行
っているが、第１群以外のレンズ群であれば他のレンズ
群（例えば第５レンズ群）でも物体距離の変動に対する
像面位置の補正が可能である。

【００５８】また、さらなる光量調節のために、絞りＳ
Ｐの開口を変化させる方法の他に光量減衰フィルターを
第１レンズ群と反射ミラーの間や、第１レンズ群と合成
プリズムＰの間に、被写体の明るさに応じて、出し入れ
可能としても良い。

【００５９】さらに、反射ミラーＭＬ，ＭＲを回転可動
とし、左右の光軸ＡＸＬ，ＡＸＲの物体側で交差する距
離を、不図示の測距装置から得られた距離情報に応じて
可変にすることにより、視差画像を得ても良い。これに
よれば、より見やすい立体画像を得ることができる。

【００６０】また、三角柱プリズムＰは２枚の平面ミラ
ーで構成しても良い。また、反射ミラーＭＬ，ＭＲを反
射プリズムにて構成しても良い。これによれば軸外光線
の広がりを抑えて、さらなる小型化を実現することがで
きる。

【００６１】図２は本発明の立体撮像用光学系のズーム
レンズの数値実施例１の光学断面図である。図１に示す
画像合成用プリズムＰおよび反射ミラーＭＬ，ＭＲを省
略し、光路を展開した撮影レンズの左眼用又は右眼用の
一方のレンズ系そのものの実施例を示している。図２に
示すレンズ形状は図１と同一である。

【００６２】本実施例のズームレンズは、被写体側から
順に、負の屈折力の第１レンズ群と、弱いパワーの第２
レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力
の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群と、負の
屈折力の第６レンズ群を少なくとも含み、前記第２レン
ズ群を光軸方向に移動して被写体距離の変動に伴う焦点
位置のずれを補正し、前記第３レンズ群と第４レンズ群
を光軸方向に移動して、変倍および変倍に伴う焦点位置
のずれを補正することを特徴としている。

【００６３】図２において第１レンズ群１Ｇは、被写体
側から順に、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面
が凹面の負レンズを接合した被写体側に凸面を向けたメ
ニスカス状の負レンズより形成されている。また、第１
レンズ群１Ｇの最も被写体側のレンズ面は非球面となっ
ており、負の屈折力の大きい第１レンズ群で大きく発生
する非点収差および歪曲収差を良好に補正している。ま
た、非球面を使用することで、第１レンズ群のレンズ枚
数を少ない枚数で構成可能とし、左右の光軸間隔を小さ
く設定し、装置全体を小型化している。また第１レンズ
群を被写体側から前述の形状の２つのレンズの接合レン
ズとして、非球面レンズの製造誤差に対する収差の変化
の敏感度を小さくしている。又、通常成型で作られるこ
との多い非球面レンズの接合面側の設計値からのずれを
接着剤で両凸レンズ（非球面レンズ）と両凹レンズの間
を埋めることにより敏感度を低くしている。また、非球
面は第１レンズ群のなかで、最も軸外主光線の光軸から
の高さが高い最も被写体側のレンズ面に使用するのが歪
曲の補正効果の点から好ましい。また、非球面は収斂作
用を生じる面に使用する場合は正のパワーが周辺になる
ほど強くなる非球面であり、発散作用を生じる面に使用
する場合は負のパワーが周辺になるほど弱くなる非球面
とするのが好ましい。

【００６４】第２レンズ群２Ｇは、被写体側から順に、
被写体側に凹面を向けたメニスカス状のレンズと、被写
体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズを接合した
全体として弱いパワーを有する被写体側に凹面を向けた
メニスカス状のレンズより構成している。第２レンズ群
２Ｇを全体として被写体側に凹面を向けたメニスカス形
状となっているのは、全体のパワーは弱いが、被写体側
が発散作用、撮像素子側が収斂作用を持つため第２レン
ズ群全体として、ワイドアフォーカルコンバーターの作
用を持たせるためであり、これによって撮影レンズ全体
の広角化を実現している。また、接合面は強い収斂作用
を有しており、第１レンズ群で発生する発散系の収差を
補正している。

【００６５】また、第２レンズ群は全体として弱いパワ
ーであるが、被写体側に凹面を向けたメニスカス形状な
ので、第２レンズ群がフォーカスの際に被写体側から撮
像素子側に移動することにより、第１レンズ群と第２レ
ンズ群が合成されたレンズ群の撮像素子側の主点を被写
体側に移動することができるので、第２レンズ群を移動
して焦点調節が可能となる。尚、第１レンズ群を光軸方
向に移動して焦点調節を行うことも可能であるが、左右
二つあるためにその連動機構等が難しく、左右の光軸ず
れ等の原因となるので、好ましくない。

【００６６】第３レンズ群３Ｇは、バックフォーカスを
大きく確保するために第３レンズ群全体として被写体側
に発散作用、撮像素子側に収斂作用を有するよう被写体
側から順に、被写体側に凹面を向けたメニスカス状の負
レンズと、２枚の正レンズより構成している。

【００６７】第４レンズ群４Ｇは、広角端において撮影
レンズの射出瞳位置が撮像素子に近くなりすぎないよう
にするため、被写体側に収斂作用、撮像素子側に発散作
用を有するよう、被写体側から順に、被写体側に凸面を
向けた２枚のメニスカス状の正レンズと、撮像素子側に
強いパワーを有する正レンズと、被写体側に凸面を向け
たメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レン
ズと被写体側に強いパワーを有する負レンズを接合した
全体として負の屈折力の３枚接合レンズより構成されて
いる。

【００６８】一般に射出瞳が撮像素子に近くなりすぎる
と、３色分解プリズムに入射する角度が画面の位置で異
なり色むらが生じてくるので良くない。上記３枚接合レ
ンズは真ん中の両レンズ面が凸面の正レンズを屈折率の
低いガラスで構成し、両レンズ面が凸面の正レンズを挟
む負レンズの屈折率を高くして接合面で発散系の収差が
発生するよう構成して、第３レンズ群および第４レンズ
群の正レンズで発生する収斂系の収差を補正している。

【００６９】第５レンズ群５Ｇは、組み立て調整時のバ
ックフォーカスのバラツキを調整するために、被写体側
に強いパワーを有する１枚の正レンズより構成され、組
み立て調整時に光軸上を移動可能な構成となっている。
また、温度変化による鏡等の伸縮に応じて、第５レンズ
群を光軸上で移動して、変倍時に生じるピントずれを補
正しても良い。

【００７０】第６レンズ群６Ｇは、広角端において撮影
レンズの射出瞳位置が撮像素子に近くなりすぎないよう
にするため、１枚の負レンズより構成されている。

【００７１】変倍時には、第３レンズ群３Ｇと第４レン
ズ群４Ｇを広角端から望遠端への変倍に際して、撮像素
子側から被写体側に図中の３Ａ、４Ａに示すように光軸
上を移動している。

【００７２】図３は、本発明の立体撮影用光学系の数値
実施例２の光学断面図である。数値実施例２の基本構成
は図２と同様である。

【００７３】本実施例のズームレンズは、被写体側から
順に、負の屈折力の第１レンズ群と、弱いパワーの第２
レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力
の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群を少なく
とも含み、前記第２レンズ群を光軸方向に移動して被写
体距離の変動に伴う焦点位置のずれを補正し、前記第３
レンズ群と第４レンズ群を光軸方向に移動して、変倍お
よび変倍に伴う焦点位置のずれを補正することを特徴と
している。

【００７４】図３の数値実施例２は、負の屈折力の第１
レンズ群１Ｇ、液晶シャッターＳＴ、弱いパワーの第２
レンズ群２Ｇ、正の屈折力の第３レンズ群３Ｇ、正の屈
折力の第４レンズ群４Ｇ、正の屈折力の第５レンズ群５
Ｇ、カバーガラスＣＧ、３色分解プリズムを展開し簡略
化したプリズムＰＧより構成されている。第２レンズ群
２Ｇを光軸方向に移動して距離変動に対する像面位置の
ずれを補正し（フォーカスを行い）、第３レンズ群３Ｇ
および第４レンズ群４Ｇを広角端から望遠端への変倍に
際し図中の３Ａおよび４Ａの軌跡に示すよう、撮像素子
側から被写体側に移動することにより広角端から望遠端
への変倍と変倍に伴う像面位置の補正を行っている。

【００７５】また、第５レンズ群５Ｇを光軸方向に移動
して、組み立て調整時のバックフォーカスのバラツキを
補正している。

【００７６】図４は、本発明の立体撮影用光学系の数値
実施例３の光学断面図である。数値実施例３の基本構成
は図２と同様である。

【００７７】図４の数値実施例３は、負の屈折力の第１
レンズ群１Ｇ、液晶シャッターＳＴ、弱いパワーの第２
レンズ群２Ｇ、正の屈折力の第３レンズ群３Ｇ、正の屈
折力の第４レンズ群４Ｇ、正の屈折力の第５レンズ群５
Ｇ、カバーガラスＣＧ、３色分解プリズムを展開し簡略
化したプリズムＰＧより構成されている。第５レンズ群
５Ｇを光軸方向に移動して距離変動に対する像面位置の
ずれを補正している（フォーカスを行っている）。

【００７８】第５レンズ群５Ｇは物体距離が無限遠のと
きは軌跡５Ａのごとく像面に対し固定であるが、物体距
離の変動に応じて、例えば至近距離物体のときは点線の
軌跡５Ｂのように物体側に繰り出しを行って物体距離の
変動に対する像面位置の補正（フォーカス）を行ってい
る。

【００７９】矢印５Ｃは望遠端において無限遠物体から
至近物体へのフォーカス（合焦）を行うときの第５群５
Ｇの絞り出しを示している。

【００８０】第３レンズ群３Ｇおよび第４レンズ群４Ｇ
を広角端から望遠端への変倍に際し図中の３Ａおよび４
Ａの軌跡に示すよう、撮像素子側から被写体側に移動す
ることにより変倍と変倍に伴う像面位置の補正を行って
いる。

【００８１】また、第５レンズ群５Ｇを光軸方向に移動
して、組み立て調整時のバックフォーカスのバラツキを
補正している。本発明では第２レンズ群２Ｇを固定とす
ることで、鏡筒構造の簡素化を実現している。

【００８２】尚、本発明の立体撮影用光学系をズームレ
ンズより構成したときの全変倍範囲及び物体距離全般に
わたり高い光学性能を得るには次の諸条件のうちの少な
くとも１つを満足させるのが良い。

【００８３】(ア-1)ズームレンズ全系の広角端の焦点距
離をｆｗ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、 −０．１＜ｆｗ／ｆ２＜０．１…（１）の条件式を満足することである。

【００８４】条件式（１）はズームレンズの広角端の全
系の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離の比について限
定したもので、条件式（１）の下限値を超える領域で
は、第２レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎるため、
第１レンズ群と第２レンズ群の合成パワーが強くなり過
ぎ、像面湾曲がオーバーとなり、条件式（１）の上限値
を超える領域では、第２レンズ群の正のパワーが強くな
り過ぎるため、第１レンズ群と第２レンズ群の合成パワ
ーが弱くなり、広角端の全系の焦点距離を小さくするこ
とが困難となるため好ましくない。

【００８５】さらに望ましくは条件式（１）を −０．０５＜ｆｗ／ｆ２＜０．０５…（１Ａ）とするのが良い。

【００８６】(ア-2)第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第
３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点
距離をｆ４、第５レンズ群の焦点距離をｆ５としたと
き、 −０．８＜ｆｗ／ｆ１＜−０．３…（２）０．０３＜ｆｗ／ｆ３＜０．１３…（３）０．０５＜ｆｗ／ｆ４＜０．１６…（４）０．０２＜ｆｗ／ｆ５＜０．１５…（５）の条件式を満足することである。

【００８７】条件式（２）は撮影レンズの広角端の全系
の焦点距離と第１レンズ群の焦点距離の比について限定
したもので、条件式（２）の下限値を超える領域では、
第１レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎるため、像面
湾曲がオーバーとなり、条件式（２）の上限値を超える
領域では、第１レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎる
ため、広角端の全系の焦点距離を小さくすることが困難
となるため好ましくない。

【００８８】条件式（３）は撮影レンズの広角端の全系
の焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比について限定
したもので、条件式（３）の下限値を超える領域では、
第３レンズ群の正のパワーが弱くなり過ぎるため、第４
レンズ群のレンズ有効径が大きくなり、条件式（３）の
上限値を超える領域では、第３レンズ群のパワーが大き
くなり過ぎるため、バックフォーカスを十分とることが
困難となるため好ましくない。

【００８９】条件式（４）は撮影レンズの広角端の全系
の焦点距離と第４レンズ群の焦点距離の比について限定
したもので、条件式（４）の下限値を超える領域では、
第４レンズ群の正のパワーが弱くなり過ぎるため、第３
レンズ群より撮像素子側のレンズ群による第１レンズ群
の虚像の縮小が困難となり、その結果、広角端の短焦点
化が困難となり、条件式（４）の上限値を超える領域で
は、第４レンズ群のパワーが大きくなり過ぎるため、バ
ックフォーカスを十分とることが困難となるため好まし
くない。

【００９０】条件式（５）は撮影レンズの広角端の全系
の焦点距離と第５レンズ群の焦点距離の比について限定
したもので、条件式（５）の下限値を超える領域では、
第１レンズ群の正のパワーが弱くなり過ぎるため、バッ
クフォーカスのバラツキの調整のための第５レンズ群の
移動量が大きくなり、条件式（５）の上限値を超える領
域では、第５レンズ群のパワーが大きくなり過ぎるた
め、移動量は小さくできるが、調整後に収差が発生して
くるため好ましくない。

【００９１】尚、数値実施例１から３に示したズームレ
ンズは、第１レンズ群がひとつで左右の画像を合成する
三角柱プリズムおよび液晶シャッターを省略した状態で
使用することもでき、被写体側のレンズ有効径が小さ
く、変倍時に入射瞳の位置が変化しない利点を生かし
て、監視用カメラや、望遠鏡や顕微鏡の接眼レンズ部に
取り付けての撮影に使用した場合、変倍域全域でケラレ
がない状態で使用可能となるなどの利点がある。

【００９２】以下に本発明の数値実施例を記載する。

【００９３】各数値実施例においてＲｉは物体側より順
に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ
番目の面と第（ｉ＋１）番目の面の間隔、Ｎｉとνｉは
各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材のガラスの屈折
率とアッベ数である。

【００９４】非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂
直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半
径、各非球面係数をＫ，Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀，Ａ₁₂と
したとき、

【００９５】

【数１】

【００９６】なる式で表している。

【００９７】また、例えば「Ｄ−Ｚ」の表示は「１
０^-Z」を意味する。又、前述の各条件式と数値実施例１
〜３との関係を表−１に示す。

【００９８】図５，図６，図７は数値実施例１の広角
端，中間，望遠端の収差図である。図８，図９，図１０
は数値実施例２の広角端，中間，望遠端の収差図であ
る。図１１，図１２，図１３は数値実施例３の広角端，
中間，望遠端の収差図である。数値実施例１ f=7.70790 fno=1:1.8〜4.5 2ω=42.6°〜15.6° R 1= 39.072 D 1=2.70 N 1=1.68893 ν 1=31.1 R 2= -15.519 D 2=0.50 N 2=1.88300 ν 2=40.8 R 3= 11.150 D 3=2.80 R 4= ∞ D 4=4.60 N 3=1.51633 ν 3=64.1 R 5= ∞ D 5=16.60 R 6= 絞り D 6=可変 R 7= -13.791 D 7=4.45 N 4=1.83400 ν 4=37.2 R 8= -13.184 D 8=1.63 N 5=1.48749 ν 5=70.2 R 9= -18.944 D 9=可変 R10= -21.826 D10=1.50 N 6=1.83400 ν 6=37.2 R11= -24.450 D11=0.15 R12=1409.744 D12=3.05 N 7=1.49700 ν 7=81.5 R13= -66.290 D13=0.15 R14= 377.774 D14=2.70 N 8=1.49700 ν 8=81.5 R15=-119.314 D15=可変 R16= 26.752 D16=3.50 N 9=1.49700 ν 9=81.5 R17= 42.583 D17=0.15 R18= 22.200 D18=5.10 N10=1.49700 ν10=81.5 R19= 60.682 D19=2.36 R20=-153.621 D20=7.94 N11=1.51633 ν11=64.1 R21= -57.594 D21=0.15 R22= 45.062 D22=1.10 N12=1.80400 ν12=46.6 R23= 12.280 D23=10.66 N13=1.48749 ν13=70.2 R24= -14.149 D24=0.90 N14=1.83400 ν14=37.2 R25= -82.817 D25=可変 R26= 49.544 D26=2.05 N15=1.48749 ν15=70.2 R27= -181.148 D27=可変 R28= -212.449 D28=1.00 N16=1.83400 ν16=37.2 R29= ∞ D29=3.80 R30= ∞ D30=0.81 N17=1.55000 ν17=60.0 R31= ∞ D31=1.60 N18=1.52000 ν18=69.0 R32= ∞ D32=0.57 N19=1.55000 ν19=60.0 R33= ∞ D33=20.00 N20=1.58913 ν20=61.2 R34= ∞ D34=0.80 N21=1.51633 ν21=64.2 R35= ∞

【００９９】

【外１】

【０１００】第１面は非球面；R=3.90723D+01 K=1.01670D+01 A₄=-1.91702D-04 A₆=-2.76982D-05 A₈=4.99103D-07 A₁₀=-5.39796D-09 A₃=1.72941D-04 A₅=1.35519D-04 数値実施例２ f=7.71222 fno=1:1.8〜4.5 2ω=42.6°〜15.6° R 1= 36.673 D 1=2.76 N 1=1.68893 ν 1=31.1 R 2= -15.177 D 2=0.55 N 2=1.88300 ν 2=40.8 R 3= 10.971 D 3=2.80 R 4= ∞ D 4=4.60 N 3=1.51633 ν 3=64.1 R 5= ∞ D 5=16.60 R 6= 絞り D 6=可変 R 7= -13.222 D 7=4.41 N 4=1.83400 ν 4=37.2 R 8= -12.690 D 8=1.10 N 5=1.48749 ν 5=70.2 R 9= -18.313 D 9=可変 R10= -22.816 D10=1.50 N 6=1.83400 ν 6=37.2 R11= -26.988 D11=0.15 R12=-221.682 D12=3.03 N 7=1.49700 ν 7=81.5 R13= -48.660 D13=0.15 R14= 784.072 D14=2.96 N 8=1.49700 ν 8=81.5 R15= -79.880 D15=可変 R16= 27.687 D16=3.83 N 9=1.49700 ν 9=81.5 R17= 56.167 D17=0.15 R18= 22.534 D18=4.63 N10=1.49700 ν10=81.5 R19= 53.242 D19=1.93 R20=-1588.369 D20=9.09 N11=1.51633 ν11=64.1 R21= -71.717 D21=0.15 R22= 53.929 D22=1.10 N12=1.80400 ν12=46.6 R23= 11.985 D23=10.12 N13=1.48749 ν13=70.2 R24= -14.479 D24=0.90 N14=1.83400 ν14=37.2 R25= -72.344 D25=可変 R26= 59.227 D26=1.60 N15=1.48749 ν15=70.2 R27= ∞ D27=1.00 R28= ∞ D28=1.00 N16=1.51633 ν16=64.1 R29= ∞ D29=3.78 R30= ∞ D30=0.81 N17=1.55000 ν17=60.0 R31= ∞ D31=1.60 N18=1.52000 ν18=69.0 R32= ∞ D32=0.57 N19=1.55000 ν19=60.0 R33= ∞ D33=20.00 N20=1.58913 ν20=61.2 R34= ∞ D34=0.80 N21=1.51633 ν21=64.2 R35= ∞

【０１０１】

【外２】

【０１０２】第１面は非球面；R=3.66727D+01 K=1.46925D+01 A₄=-1.74115D-04 A₆=-2.33498D-05 A₈=4.11769D-07 A₁₀=-4.42050D-09 A₃=1.60254D-04 A₅=1.15093D-04 数値実施例３ f=7.70906 fno=1:1.8〜4.5 2ω=42.6°〜15.6° R 1= 34.841 D 1=2.70 N 1=1.68893 ν 1=31.1 R 2= -16.116 D 2=0.55 N 2=1.88300 ν 2=40.8 R 3= 10.730 D 3=2.80 R 4= ∞ D 4=4.60 N 3=1.51633 ν 3=64.1 R 5= ∞ D 5=16.60 R 6= 絞り D 6=可変 R 7= -14.223 D 7=3.58 N 4=1.83400 ν 4=37.2 R 8= -12.202 D 8=0.90 N 5=1.48749 ν 5=70.2 R 9= -21.130 D 9=可変 R10= -21.524 D10=1.50 N 6=1.83400 ν 6=37.2 R11= -25.989 D11=0.15 R12=-173.302 D12=3.15 N 7=1.49700 ν 7=81.5 R13= -43.208 D13=0.15 R14=2215.061 D14=3.15 N 8=1.49700 ν 8=81.5 R15= -65.813 D15=可変 R16= 27.765 D16=3.75 N 9=1.49700 ν 9=81.5 R17= 56.939 D17=0.15 R18= 21.529 D18=4.45 N10=1.49700 ν10=81.5 R19= 46.164 D19=2.20 R20=-690.015 D20=7.80 N11=1.51633 ν11=64.1 R21= -70.736 D21=0.15 R22= 47.180 D22=1.10 N12=1.80400 ν12=46.6 R23= 11.804 D23=10.15 N13=1.48749 ν13=70.2 R24= -14.664 D24=0.90 N14=1.83400 ν14=37.2 R25= -67.042 D25=可変 R26= 80.160 D26=1.60 N15=1.48749 ν15=70.2 R27= ∞ D27=1.00 R28= ∞ D28=1.00 N16=1.51633 ν16=64.1 R29= ∞ D29=3.78 R30= ∞ D30=0.81 N17=1.55000 ν17=60.0 R31= ∞ D31=1.60 N18=1.52000 ν18=69.0 R32= ∞ D32=0.57 N19=1.55000 ν19=60.0 R33= ∞ D33=20.00 N20=1.58913 ν20=61.2 R34= ∞ D34=0.80 N21=1.51633 ν21=64.2 R35= ∞

【０１０３】

【外３】

【０１０４】第１面は非球面；R=3.48415D+01 K=8.20034D+00 A₄=-1.86414D-04 A₆=-2.43306D-05 A₈=4.19525D-07 A₁₀=-4.41508D-09 A₃=1.77080D-04 A₅=1.23899D-04

【０１０５】

【表１】

【０１０６】

【発明の効果】本発明によれば、撮影レンズの瞳又はそ
の近傍で左右の異なる視差を有した画像を合成し、該視
差画像を交互にひとつの撮像素子に時系列的に交互に導
いて、異なる視差画像を得るとき、視差画像の撮影時の
変倍が可能で、かつ手動および自動での被写体距離の変
動に伴う焦点調節が容易に行え、光学性能の良好な視差
画像が得られる立体撮影光学系及び立体撮影装置を達成
することができる。

【０１０７】この他、本発明によれば、距離変動に対す
る像面位置補正が容易であり、特に手動で焦点調節を行
う場合、どの変倍位置でも焦点調節用レンズ群の繰り出
し量が一定にできるので操作性が良い。また、第１レン
ズ群に非球面を使用して第１レンズ群で発生する非点収
差および歪曲収差を低減して全体として良好な光学性能
が得られる立体撮影光学系およびそれを用いた立体撮像
装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体撮影光学系を用いた立体撮影装置
の要部概略図

【図２】本発明の立体撮影光学系の数値実施例１のレン
ズ断面図

【図３】本発明の立体撮影光学系の数値実施例２のレン
ズ断面図

【図４】本発明の立体撮影光学系の数値実施例３のレン
ズ断面図

【図５】本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図６】本発明の数値実施例１の中間位置の収差図

【図７】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図８】本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図９】本発明の数値実施例２の中間位置の収差図

【図１０】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図

【図１１】本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１２】本発明の数値実施例３の中間位置の収差図

【図１３】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【図１４】本発明に係る液晶シャッターの要部断面図

【符号の説明】

ＳＲ，ＳＬ，ＳＴ；光量制御装置ＳＰ；絞り１ＧＬ，１ＧＲ；第１レンズ群２Ｇ；第２レンズ群３Ｇ；第３レンズ群４Ｇ；第４レンズ群５Ｇ；第５レンズ群６Ｇ；第６レンズ群ＭＲ，ＭＬ；反射ミラーＰ；三角柱プリズムＰＧ；色分解プリズムＦＰ；撮像面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の前側レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される少なくとも２つのレンズ群を有す
る後側レンズ群とを含み、該後側レンズ群のうちの最も
被写体側のレンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の
変動にともなう焦点ずれを補正することを特徴とする立
体撮影用光学系。
【請求項２】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の前側レンズ群と、画像合成手段と撮像素子との間の
光軸上に配置される少なくとも３つのレンズ群を有する
後側レンズ群とを含み、該後側レンズ群のうちの最も被
写体側のレンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の変
動にともなう焦点ずれを補正し、それ以外の少なくとも
２つのレンズ群を光軸方向に移動して変倍およびそれに
伴う像面位置の補正を行うことを特徴とする立体撮影用
光学系。
【請求項３】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の前側レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される少なくとも４つのレンズ群を有す
る後側レンズ群とを含み、該後側レンズ群のうちの最も
被写体側のレンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の
変動にともなう焦点ずれを補正し、それ以外の少なくと
も２つのレンズ群を光軸方向に移動して変倍およびそれ
に伴う像面位置の補正を行い、該変倍作用を有するレン
ズ群より撮像素子側のレンズ群を光軸方向に移動して、
組み立て調整時のバックフォーカスのバラツキを補正す
ることを特徴とする立体撮影用光学系。
【請求項４】前記左右眼用の前側レンズ群を組み立て
調整時に光軸方向に独立に移動可能とすることを特徴と
する請求項１から３のいずれか１項の立体撮影用光学
系。
【請求項５】前記前側レンズ群は、少なくとも１面の
非球面を有していることを特徴とする請求項１から４の
いずれか１項の立体撮影用光学系。
【請求項６】前記前側レンズ群は被写体側から順に、
両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の負レ
ンズを接合した１枚の負の接合レンズより構成されるこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の立体撮
影用光学系。
【請求項７】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の第１レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される被写体側から順に第２レンズ群
と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レ
ンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群とを含み、該第２
レンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の変動に伴う
焦点位置のずれを補正し、該第３レンズ群と第４レンズ
群を光軸方向に移動して、変倍および変倍に伴う焦点位
置のずれを補正することを特徴とする立体撮影用光学
系。
【請求項８】左右眼用の２つの異なる視差を有した画
像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立体
撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の２
つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束を
時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼用
の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像を
同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成手
段より被写体側に配置される左右眼用の２つの負の屈折
力の第１レンズ群と、該画像合成手段と撮像素子との間
の光軸上に配置される被写体側から順に第２レンズ群
と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レ
ンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第
６レンズ群を少なくとも含み、該第２レンズ群を光軸方
向に移動して被写体距離の変動に伴う焦点位置のずれを
補正し、該第３レンズ群と第４レンズ群を光軸方向に移
動して、変倍および変倍に伴う焦点位置のずれを補正す
ることを特徴とする立体撮影用光学系。
【請求項９】前記左右眼用の第１レンズ群を組み立て
調整時に光軸方向に独立に移動可能とすることを特徴と
する請求項７又は８の立体撮影用光学系。
【請求項１０】前記第５レンズ群を組み立て調整時に
光軸方向に移動してバックフォーカスのバラツキの調整
を行うことを特微とする請求項７，８又は９の立体撮影
用光学系。
【請求項１１】前記第３レンズ群および第４レンズ群
を広角端から望遠端への変倍に際して撮像素子側から被
写体側に移動して変倍および変倍に伴う像面補正を行う
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項の立
体撮影用光学系。
【請求項１２】前記第１レンズ群は少なくとも１面の
非球面を有していることを特徴とする請求項７から１１
のいずれか１項の立体撮影用光学系。
【請求項１３】前記第１レンズ群は被写体側から順に
両レンズ面が凸面の正レンズと、両レンズ面が凹面の負
レンズを接合した１つの負の接合レンズより構成される
ことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項の立
体撮影用光学系。
【請求項１４】前記第２レンズ群は、被写体側に凹面
を向けたメニスカス状のレンズと被写体側に凹面を向け
たメニスカス状の負レンズを接合した、全体として被写
体側に凹面を向けたメニスカス状の接合レンズより構成
されることを特徴とする請求項７から１３のいずれか１
項の立体撮影用光学系。
【請求項１５】前記第３レンズ群は被写体側に凹面を
向けたメニスカス状の負レンズと２枚の正レンズより構
成されることを特徴とする請求項７から１４のいずれか
１項の立体撮影用光学系。
【請求項１６】前記第４レンズ群は少なくともひとつ
の接合レンズを有し、該接合レンズの接合面は、発散作
用を有することを特徴とする請求項７から１５のいずれ
か１項の立体撮影用光学系。
【請求項１７】左右眼用の２つの異なる視差を有した
画像を時系列的に交互にひとつの撮像素子に形成する立
体撮影用光学系において、反射機能を有した左右眼用の
２つの光学素子と、異なる視差を有した画像からの光束
を時系列的に交互に該撮像素子に入射するための左右眼
用の２つの光量制御手段と、該異なる視差を有した画像
を同一光軸上に位置させる画像合成手段と、該画像合成
手段と撮像素子との間の光軸上に配置される後側レンズ
群とを含み、該前側レンズ群は少なくとも１面の非球面
を有することを特徴とする立体撮影用光学系。
【請求項１８】請求項１から１７のいずれか１項の立
体撮影用光学系を使用したことを特徴とする立体撮像装
置。
【請求項１９】被写体側から順に、負の屈折力の第１
レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ
群と、正の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５
レンズ群を少なくとも含み、該第２レンズ群を光軸方向
に移動して被写体距離の変動に伴う焦点位置のずれを補
正し、該第３レンズ群と第４レンズ群を光軸方向に移動
して、変倍および変倍に伴う焦点位置のずれを補正する
ことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２０】被写体側から順に、負の屈折力の第１
レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ
群と、正の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５
レンズ群と、負の屈折力の第６レンズ群を少なくとも含
み、該第２レンズ群を光軸方向に移動して被写体距離の
変動に伴う焦点位置のずれを補正し、該第３レンズ群と
第４レンズ群を光軸方向に移動して、変倍および変倍に
伴う焦点位置のずれを補正することを特徴とするズーム
レンズ。
【請求項２１】前記第１レンズ群を組み立て調整時に
光軸方向に移動可能とすることを特徴とする請求項１９
又は２０のズームレンズ。
【請求項２２】前記第５レンズ群を組み立て調整時に
光軸方向に移動してバックフォーカスのバラツキの調整
を行うことを特徴とする請求項１９又は２０のズームレ
ンズ。
【請求項２３】前記第３レンズ群および第４レンズ群
を広角端から望遠端への変倍に際して撮像素子側から被
写体側に移動して変倍および変倍に伴う像面補正を行う
ことを特徴とする請求項１９から２２のいずれか１項の
ズームレンズ。
【請求項２４】前記第１レンズ群は、少なくとも１面
の非球面を有していることを特徴とする請求項１９から
２３のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項２５】前記第１レンズ群は被写体側から順
に、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の
負レンズを接合した１枚の負の接合レンズより構成され
ることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか１項
のズームレンズ。
【請求項２６】前記第２レンズ群は、被写体側に凹面
を向けたメニスカス状のレンズと被写体側に凹面を向け
たメニスカス状の負レンズを接合した、全体として被写
体側に凹面を向けたメニスカス状の接合レンズより構成
されることを特徴とする請求項１９から２５のいずれか
１項のズームレンズ。
【請求項２７】前記第３レンズ群は被写体側に凹面を
向けたメニスカス状の負レンズと２枚の正レンズより構
成されることを特徴とする請求項１９から２６のいずれ
か１項のズームレンズ。
【請求項２８】前記第４レンズ群は少なくともひとつ
の接合レンズを有し、該接合レンズの接合面は、発散作
用を有することを特徴とする請求項１９から２７のいず
れか１項のズームレンズ。
【請求項２９】ズームレンズ全系の広角端の焦点距離
をｆｗ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、 −０．１＜ｆｗ／ｆ２＜０．１の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
８のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項３０】前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦
点距離をｆ４、第５レンズ群の焦点距離をｆ５としたと
き、 −０．８＜ｆｗ／ｆ１＜−０．３０．０３＜ｆｗ／ｆ３＜０．１３０．０５＜ｆｗ／ｆ４＜０．１６０．０２＜ｆｗ／ｆ５＜０．１５の条件式を満足することを特徴とする請求項１９から２
９のいずれか１項のズームレンズ。