CN108369369A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够调整两个光学系统的焦点位置的差从而能够获得良好的视差图像的摄像装置。本发明所涉及的摄像装置具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统(LNS1)及第二光学系统(LNS2)以及用于拍摄两个光学像的一个摄像元件(IMG)，该摄像装置的特征在于，第一光学系统(LNS1)、第二光学系统(LNS2)具有各不相同的焦点调整单元。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及一种摄像装置。
背景技术
以往，已知一种立体观察系统。立体观察系统使用以下方法：使为了立体观察而视差不同的两个图像成像于大致同一平面上、例如一个摄像元件的摄像面来进行拍摄(例如，参照专利文献1、2、3)。而且，在现有技术的结构中，为了获得视差不同的两个图像而具有两个不同的光学系统。
专利文献1：日本专利第5427323号公报
专利文献2：日本特开2014-160240号公报
专利文献3：日本特开2014-215336号公报
发明内容
发明要解决的问题
在两个不同的光学系统中，存在由于制造误差而产生焦点位置的差的情况。焦点位置的差使光学性能变差，因此是不理想的。在专利文献1、2、3的结构中，无法调整这样的两个光学系统的焦点位置的差。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种能够调整两个光学系统的焦点位置的差从而能够获得良好的视差图像的摄像装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题并达到目的，本发明的至少几个实施方式是一种摄像装置，具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统及第二光学系统以及用于拍摄两个光学像的一个摄像元件，该摄像装置的特征在于，第一光学系统、第二光学系统具有各不相同的焦点调整单元。
发明的效果
本发明起到如下效果：能够提供一种能够调整两个光学系统的焦点位置的差从而能够获得良好的视差图像的摄像装置。
附图说明
图1A是表示实施方式所涉及的摄像装置的概要结构的图。
图1B是表示实施方式所涉及的摄像装置的一部分的透镜的正面结构的图。
图2A是表示实施例1所涉及的摄像装置的概要结构的图。
图2B是表示实施例1所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
图2C是表示实施例1所涉及的摄像装置的一部分的透镜的正面结构的图。
图3A是表示实施例2所涉及的摄像装置的概要结构的图。
图3B是表示实施例2所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
图3C是表示实施例2所涉及的摄像装置的一部分的透镜的正面结构的图。
图4A是表示实施例3所涉及的摄像装置的概要结构的图。
图4B是表示实施例3所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
图5A是表示变形例所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
图5B是表示摄像元件的变形例的图。
图5C是表示摄像元件的变形例的其它的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明实施方式所涉及的摄像装置。此外，本发明并不限定于该实施方式。
图1A是表示实施方式所涉及的摄像装置的概要结构的图。
本实施方式是一种摄像装置，具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统LNS1及第二光学系统LNS2以及用于拍摄两个光学像的一个摄像元件IMG，在该摄像装置中，第一光学系统LNS1、第二光学系统LNS2具有各不相同的焦点调整单元即第一框LB1、第二框LB2、第三框LB3。
例如，第一光学系统LNS1用于成像出右眼用的图像，第二光学系统LNS2用于成像出左眼用的图像。
由此，能够分别调整两个光学系统LNS1、LNS2的焦点位置的差，从而能够获得良好的视差图像。
另外，根据本实施方式的优选的方式，期望的是，具有：第一框LB1，其用于保持第一光学系统LNS1的一部分的透镜L4、L5；第二框LB2，其用于保持摄像元件IMG；以及第三框LB3，其用于保持第一光学系统LNS1的透镜中的除了一部分的透镜L4、L5以外的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3以及第二光学系统LNS2的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3、L4、L5，其中，第一框LB1能够相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动，第二框LB2能够隔着第一框LB1而相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。
在以上的结构中，通过相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动第一框LB1，能够仅移动第一光学系统LNS1的透镜L4、L5。由此，能够调整第一光学系统LNS1的焦点位置。
另外，平行平板F2、平行平板(护罩玻璃)CG以及摄像元件IMG分别被接合。第二框LB2用于保持接合后的平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG。而且，通过相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动第二框LB2，能够调整第一光学系统LNS1、第二光学系统LNS2整体的焦点。
这样，根据本实施方式，能够调整第一光学系统LNS1、第二光学系统LNS2的焦点差。因此，即使在第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2中由于制造时的误差而产生了焦点差的情况下，也能够容易地调整焦点差。其结果，能够获得基于良好的左右视差图像得到的立体观察图像。
另外，根据本实施方式的优选的方式，期望的是，满足下述的条件式(1)。
3＜f2/f1＜12 (1)
其中，
f1为第一光学系统LNS1整体的焦距，
f2为一部分的透镜L4、L5的焦距。
当低于条件式(1)的下限值时，焦点调整用的透镜L4、L5的焦度过大。因此，导致产生了需要高精度的焦点调整的情形以及由于调整时的透镜偏心所致的周边分辨率的劣化变大的情形。其结果，摄像装置的制造性产生问题。
当超过条件式(1)的上限值时，虽然焦点调整的精度被放宽，但是需要取得较大的焦点调整幅度。因此，需要增大移动的透镜L4、L5的物体侧的空气间隔和像面侧的空气间隔。由此，由于光学系统的全长变长，因此导致透镜面上的光线高度变高。为了获得良好的立体观察图像，左右的视差、即光轴AX1与光轴AX2的间隔优选为1.1mm左右。当透镜面上的光线高度变高时，必须增大光轴AX1与光轴AX2的间隔，因此难以确保视差1.1mm。
另外，在本实施方式中，至少一部分的透镜的形状优选为用直线切下圆周的一部分后的形状、所谓的D形切割形状。图1B是表示从光轴AX1、AX2方向观察透镜L4、L5的结构的图。
将两个透镜的直线状的切割部分相向地配置。由此，能够减小两个光轴AX1、AX2的间隔。其结果，能够确保适当的视差量。
另外，亮度光圈S配置于平行平板F1与透镜L3之间。并且，遮杂光光圈FS靠近透镜L4与透镜L5的接合透镜的物体侧面地进行配置。遮杂光光圈FS的开口形状为D形切割形状。由此，不使不必要的光线入射至接合透镜的D形切割面，从而能够防止杂光。
优选的是，代替条件式(1)而满足以下的条件式(1’)。
5＜f2/f1＜11 (1’)
另外，根据本发明的优选的方式，期望的是，透镜L1由具有两个凹形状的一个光学构件形成。
由此，能够通过简单的结构将第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2的最靠物体侧的透镜L1固定。
(实施例1)
对实施例1所涉及的摄像装置进行说明。
图2A是表示本实施例所涉及的摄像装置的概要结构的图。图2B是表示本实施例所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
本实施例具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2。各个光学系统包括从物体侧起依次配置的使凹面朝向像侧的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2、平行平板F1、亮度光圈S、双凸正透镜L3、遮杂光光圈FS、双凸正透镜L4、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L5、平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG。
第一透镜L1是通过对于第一光学系统LNS1(例如，从光学系统)和第二光学系统LNS2(例如，主光学系统)而言一体的构件构成的。正透镜L4与负弯月透镜L5被接合。平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG被接合。
第一光学系统LNS1的透镜结构与第二光学系统LNS2的透镜结构是相同的。但是，在第一光学系统LNS1中，正透镜L4和负弯月透镜L5被构成为能够移动。
第一框LB1用于保持第一光学系统LNS1的一部分的透镜L4、L5。第二框LB2用于保持平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG。第三框LB3用于保持第一光学系统LNS1的透镜中的除了一部分的透镜L4、L5以外的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3以及第二光学系统LNS2的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3、L4、L5。而且，第一框LB1被构成为能够相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。第二框LB2被构成为能够隔着第一框LB1而相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。
另外，如图2C所示，透镜L4、L5、遮杂光光圈FS具有D形切割形状。
(实施例2)
对实施例2所涉及的摄像装置进行说明。
图3A是表示本实施例所涉及的摄像装置的概要结构的图。图3B是表示本实施例所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
本实施例具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2。各个光学系统包括从物体侧起依次配置的使凹面朝向像侧的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L2、平行平板F1、亮度光圈S、双凸正透镜L3、双凸正透镜L4、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L5、使凸面朝向物体侧的平凸正透镜L6、平行平板CG以及摄像元件IMG。
平凸正透镜L6是场透镜。由此，能够使焦点调整精度放宽。
第一透镜L1是通过对于第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2而言一体的构件构成的。正透镜L4与负弯月透镜L5被接合。平凸正透镜L6、平行平板CG以及摄像元件IMG被接合。
第一光学系统LNS1的透镜结构与第二光学系统LNS2的透镜结构是相同的。但是，在第一光学系统LNS1中，正透镜L4和负弯月透镜L5被构成为能够移动。
第一框LB1用于保持第一光学系统LNS1的一部分的透镜L4、L5。第二框LB2用于保持透镜L6、平行平板CG以及摄像元件IMG。第三框LB3用于保持第一光学系统LNS1的透镜中的除了一部分的透镜L4、L5以外的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3以及第二光学系统LNS2的透镜L1、L2、F1(平行平板)、L3、L4、L5。而且，第一框LB1构成为能够相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。第二框LB2构成为能够隔着第一框LB1而相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。
另外，如图3C所示，透镜L4、L5具有D形切割形状。
(实施例3)
对实施例3所涉及的摄像装置进行说明。
图4A是表示本实施例所涉及的摄像装置的概要结构的图。图4B是表示本实施例所涉及的摄像装置的透镜截面结构的图。
本实施例具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2。各个光学系统包括从物体侧起依次配置的使凹面朝向像侧的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L2、使凸面朝向物体侧的正弯月透镜L3、亮度光圈S、双凸正透镜L4、平行平板F1、双凸正透镜L5、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L6、平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG。
第一透镜L1是通过对于第一光学系统LNS1和第二光学系统LNS2而言一体的构件构成的。正透镜L5与负弯月透镜L6被接合。平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG被接合。
第一光学系统LNS1的透镜结构与第二光学系统LNS2的透镜结构是相同的。但是，在第一光学系统LNS1中，正弯月透镜L3被构成为能够移动。
第一框LB1用于保持第一光学系统LNS1的一部分的透镜L3。第二框LB2用于保持平行平板F2、平行平板CG以及摄像元件IMG。第三框LB3a、LB3b用于保持第一光学系统LNS1的透镜中的除了一部分的透镜L3以外的透镜L1、L2、L4、F1(平行平板)、L5、L6以及第二光学系统LNS2的透镜L1、L2、L3、L4、F1(平行平板)、L5、L6。而且，第一框LB1被构成为能够相对于第三框LB3沿光轴AX1、AX2方向移动。第二框LB2被构成为能够相对于第三框LB3a、LB3b沿光轴AX1、AX2方向移动。
以下示出上述各实施例的数值数据。关于记号，r为各透镜面的曲率半径，d为各透镜面间的间隔，nd为各透镜的针对d线的折射率，νd为各透镜的阿贝数。另外，S为亮度光圈，FS为遮杂光光圈。
数值实施例1
单位mm
面数据
数值实施例2
单位mm
面数据
数值实施例3
单位mm
面数据
以下示出各实施例的条件式对应值。
(变形例)
图5A是表示变形例所涉及的摄像装置的透镜截面的结构的图。包括共通光学系统LNSa、第一光学系统LNS1、第二光学系统LNS2、平行平板F1以及平行平板CG。
而且，构成为通过未图示的框能够使第一光学系统LNS1的透镜L9、透镜L10移动。由此，能够调整第一光学系统LNS1与第二光学系统LNS2的焦点差。
另外，在上述实施例中，还能够进行在透镜系统的像侧配置棱镜并使摄像元件横置之类的变形。
另外，在上述各实施例中，还能够对摄像元件进行变形。只要是拍摄第一光学系统的摄像面与拍摄第二光学系统的摄像面的相对位置被固定的摄像部件，就处于本发明的应用范围内。例如图5B、5C各自所示的那样，能够进行摄像面I1、I2不需要处于同一平面上而相互倾斜的结构、在光轴方向上错开的结构这样的变形。
另外，光学系统不仅仅限定于上述各实施例那样的固定焦点光学系统。还能够应用于变焦光学系统、焦点切换光学系统。此时，只要从通过变焦等来移动的透镜以外的透镜中选定在上述各实施例的焦点调整中使用的透镜(焦距f2)即可。
另外，光学系统的数量有三个以上且能够选择任意的两个光学系统的摄像结构也属于本发明的范畴。另外，只要是处于与焦点调整无关的范围内，就可以对框进行分割。例如，在图1A中，将LB3分割为两个框。一个框仅保持L1，另一个框保持余下的光学构件。分割后的两个框是在光轴方向上抵接的结构，并且能够在与光轴垂直的方向上进行调整。由此，能够通过两个框的调整来消除透镜L1的偏心误差。因此，起到降低成本这样的效果。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是本发明并不仅仅限于这些实施方式，在不脱离其宗旨的范围内将这些实施方式的结构适当地组合所构成的实施方式也属于本发明的范畴。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明对于能够调整两个光学系统的焦点位置的差从而能够获得良好的视差图像的摄像装置是有用的。
附图标记说明
LNS1：第一光学系统；LNS2：第二光学系统；LNSa：共通光学系统；LB1：第一框；LB2：第二框；LB3：第三框；AX1、AX2：光轴；IMG：摄像元件；I、I1、I2：像面(摄像面)；L1～L6：透镜；F1、F2、CG：平行平板；S：亮度光圈；FS：遮杂光光圈。

Claims (3)

1.一种摄像装置，具有生成相互具有视差的两个光学像的第一光学系统及第二光学系统以及用于拍摄所述两个光学像的一个摄像元件，该摄像装置的特征在于，
所述第一光学系统和所述第二光学系统具有各不相同的焦点调整单元。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，具有：
第一框，其用于保持所述第一光学系统的一部分的透镜；
第二框，其用于保持所述摄像元件；以及
第三框，其用于保持所述第一光学系统的透镜中的除了所述一部分的透镜以外的透镜以及所述第二光学系统的透镜，
其中，所述第一框能够相对于所述第三框沿光轴方向移动，
所述第二框能够相对于所述第三框沿光轴方向移动。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
满足下述的条件式(1)，
3＜f2/f1＜12 (1)
其中，
f1为所述第一光学系统整体的焦距，
f2为所述一部分的透镜的焦距。
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