JP2012093534A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効果的な立体像を得るために充分な基線長を確保しながらも、装置の小型化や低コスト化が図れる撮像装置。
【解決手段】第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群内に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、最も像側のレンズ群と前記撮像素子との間に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、３Ｄカメラ、ステレオカメラ若しくはモーションキャプチャーカメラ等に用いられ、立体撮影が可能な撮像装置に関する。

従来より、２つの光学系により左右の視差像を得て立体撮影を行う各種の撮像装置が特許公報に開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開昭６２−２０８７８９号公報 特開２００５−２４１７９１号公報

しかし、特許文献１においては、視差を得るために十分な基線長を確保しようとすると、光学系の径・全長とも比較的大型化してしまう。

また、特許文献２においては、撮像素子を上下分割した領域に左右像を取り込むため、垂直方向の解像度が低くなってしまう。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、効果的な立体像を得るために充分な基線長を確保しながらも、装置の小型化や低コスト化が図れる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群内に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、最も像側のレンズ群と前記撮像素子との間に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。

２．第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群内に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、前記最も物体側のレンズ群と最も像側のレンズ群との間に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。

３．第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群より像側に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、前記第１の反射光学素子よりも像側に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。

４．前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系はズームレンズであり、所定のレンズ群が移動することにより変倍を行うことを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。

５．前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系はシャッタを有し、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系を光束が交互に通過するように制御することを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。

６．前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は開口絞りを有し、前記シャッタは前記開口絞りの近傍に配置されていることを特徴とする前記５に記載の撮像装置。

７．前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は開口絞りを有し、前記第１の反射光学素子と第２の反射光学素子の何れか一方が前記開口絞り近傍に配置されていることを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載の撮像装置。

８．前記光路合成素子は前記第２の反射光学素子と同一であることを特徴とする前記１〜７の何れか１項に記載の撮像装置。

９．前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は共通の光学素子から構成されていることを特徴とする前記１〜８の何れか１項に記載の撮像装置。

請求項１の効果
各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的長く取れるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的長くすることができ、視差の大きい効果的な立体像を撮像することができる。

請求項２の効果
各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的短くできるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的短くすることができて基線長方向の装置寸法を抑えることができ、且つ、第２の反射光学素子以降の光学部品を共通化して、光学系の簡略化や小型化、ひいては低コスト化を図ることができる。

請求項３の効果
比較的高変倍で最も物体側の群が比較的大径であるレンズタイプに有効で、最も物体側のレンズ群より像側で光路屈曲を行うことにより、大径の反射光学素子を用いる必要がないので、大型化、重量増及び原価高を避けることができ、立体像を得るために十分な視差を確保することができる。

請求項４の効果
第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系をズームレンズにすることにより、画角の異なる像を連続して得ることができる。

請求項５の効果
視差を持った第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系からの光束を同時に撮像素子に結像させることなく、時分割で撮像素子全領域に結像させることができるため、サイドバイサイド方式等に比べて解像度の高い立体画像を得ることができる。

請求項６の効果
シャッタを光学系の中で比較的口径の小さい開口絞り付近に配置することにより、シャッタを小型化することができ、その結果、光学系全体を小型化し、低コスト化を図ることができる。

請求項７の効果
反射光学素子を光学系の中で比較的径の小さい開口絞り付近に配置することにより、反射光学素子を小型化することができ、その結果、光学系全体を小型化し、低コスト化を図ることができる。

請求項８の効果
最少回数の光路屈曲で光路の合成ができ、光学系を小型化し、低コスト化を図ることができる。

請求項９の効果
第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系がそれぞれ非共通であるときに比べ、部品の種類が比較的少なくて済み、低コスト化を図ることができる。

第１の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第２の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第３の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第４の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第５の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第６の実施の形態における撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置に関し、以下に５種の実施の形態を図を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
撮像装置の第１の実施の形態を図１の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ１１、第２の屈曲光学系Ｌ１２、第１の反射光学素子１１、開口絞り１２、シャッタ１３、第２の反射光学素子１５、撮像素子用封止ガラス１６、撮像素子１７及び筐体１８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ１１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ１１１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ１１２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ１１３、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ１１４、及び正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｌ１１５から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２は共通のレンズ群から構成され、第２の屈曲光学系Ｌ１２も同一の第１レンズ群Ｌ１１１、第２レンズ群Ｌ１１２、第３レンズ群Ｌ１１３、第４レンズ群Ｌ１１４、及び第５レンズ群Ｌ１１５から構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２とに、同一の第１の反射光学素子１１、開口絞り１２及びシャッタ１３がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子１１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ１１１の中に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子１５は、クロスプリズムであり、最も像側に位置する第５レンズ群Ｌ１１５と撮像素子１７との間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第５レンズ群Ｌ１１５からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ１１１に入射すると、その光軸は第１の反射光学素子１１で直角に屈曲され、第２レンズ群Ｌ１１２、第３レンズ群Ｌ１１３、開口絞り１２、シャッタ１３、第４レンズ群Ｌ１１４及び第５レンズ群Ｌ１１５を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２とによる二つの第５レンズ群Ｌ１１５からのそれぞれの光束が単一の第２の反射光学素子１５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は撮像素子用封止ガラス１６を介して撮像素子１７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２はズームレンズであり、第１レンズ群Ｌ１１１、第３レンズ群Ｌ１１３及び第５レンズ群Ｌ１１５は筐体１８に固定され、第２レンズ群Ｌ１１２はレンズ枠１８１に保持され、第４レンズ群Ｌ１１４はレンズ枠１８２に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第２レンズ群Ｌ１１２はレンズ枠１８１により第３レンズ群Ｌ１１３の側へ移動し、第４レンズ群Ｌ１１４はレンズ枠１８２により第３レンズ群Ｌ１１３の側へ移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第４レンズ群Ｌ１１４はレンズ枠１８２により第３レンズ群Ｌ１１３の側へ移動する。

開口絞り１２は第３レンズ群Ｌ１１３の近傍に配置され、シャッタ１３は比較的口径の小さい開口絞り１２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２の光束が交互に撮像素子１７に結像するように、シャッタ１３を時分割制御する。

筐体１８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的長く取れるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的長くすることができ、視差の大きい効果的な立体像を撮像することができる。
［第２の実施の形態］
撮像装置の第２の実施の形態を図２の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ２１、第２の屈曲光学系Ｌ２２、第１の反射光学素子２１、開口絞り２２、シャッタ２３、赤外カットフィルタ２４、第２の反射光学素子２５、撮像素子用封止ガラス２６、撮像素子２７及び筐体２８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ２１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ２１１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ２１２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ２１３、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ２１４、及び負の屈折力を持つ第５レンズ群Ｌ２１５から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２は共通のレンズ群から構成され、第２の屈曲光学系Ｌ２２も同一の第１レンズ群Ｌ２１１、第２レンズ群Ｌ２１２、第３レンズ群Ｌ２１３、第４レンズ群Ｌ２１４、及び第５レンズ群Ｌ２１５から構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２とに、同一の第１の反射光学素子２１、開口絞り２２、シャッタ２３及び赤外カットフィルタ２４がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子２１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ２１１の中に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子２５は、クロスミラーであり、最も像側に位置する第５レンズ群Ｌ２１５と撮像素子２７との間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第５レンズ群Ｌ２１５からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ２１１に入射すると、その光軸は第１の反射光学素子２１で直角に屈曲され、第２レンズ群Ｌ２１２、第３レンズ群Ｌ２１３、開口絞り２２、シャッタ２３、第４レンズ群Ｌ２１４、第５レンズ群Ｌ２１５及び赤外カットフィルタ２４を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２とによる二つの第５レンズ群Ｌ２１５からのそれぞれの光束が単一の第２の反射光学素子２５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は撮像素子用封止ガラス２６を介して撮像素子２７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２はズームレンズであり、第１レンズ群Ｌ２１１、第３レンズ群Ｌ２１３及び第５レンズ群Ｌ２１５は筐体２８に固定され、第２レンズ群Ｌ２１２はレンズ枠２８１に保持され、第４レンズ群Ｌ２１４はレンズ枠２８２に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第２レンズ群Ｌ２１２はレンズ枠２８１により第３レンズ群Ｌ２１３の側へ移動し、第４レンズ群Ｌ２１４はレンズ枠２８２により第３レンズ群Ｌ２１３の側へ移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第４レンズ群Ｌ２１４はレンズ枠２８２により第３レンズ群Ｌ２１３の側へ移動する。

開口絞り２２は第３レンズ群Ｌ２１３の近傍に配置され、シャッタ２３は比較的口径の小さい開口絞り２２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ２１と第２の屈曲光学系Ｌ２２の光束が交互に撮像素子２７に結像するように、シャッタ２３を時分割制御する。

筐体２８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的長く取れるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的長くすることができ、視差の大きい効果的な立体像を撮像することができる。
［第３の実施の形態］
撮像装置の第３の実施の形態を図３の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ３１、第２の屈曲光学系Ｌ３２、第１の反射光学素子３１、シャッタ３３、開口絞り３２、第２の反射光学素子３５、撮像素子用封止ガラス３６、撮像素子３７及び筐体３８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ３１は、物体側より順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ３１１、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ３１２、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ３１３、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ３１４から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２は共通のレンズ群から構成され、第２の屈曲光学系Ｌ３２も同一の第１レンズ群Ｌ３１１、第２レンズ群Ｌ３１２、第３レンズ群Ｌ３１３、及び第４レンズ群Ｌ３１４から構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２とに、同一の第１の反射光学素子３１、シャッタ３３及び開口絞り３２がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子３１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ３１１の中に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子３５は、クロスプリズムであり、最も像側に位置する第４レンズ群Ｌ３１４と撮像素子３７との間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第４レンズ群Ｌ３１４からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ３１１に入射すると、その光軸は第１の反射光学素子３１で直角に屈曲され、シャッタ３３、開口絞り３２、第２レンズ群Ｌ３１２、第３レンズ群Ｌ３１３及び第４レンズ群Ｌ３１４を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２とによる二つの第４レンズ群Ｌ３１４からのそれぞれの光束が単一の第２の反射光学素子３５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は撮像素子用封止ガラス３６を介して撮像素子３７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２はズームレンズであり、第１レンズ群Ｌ３１１及び第４レンズ群Ｌ３１４は筐体３８に固定され、第２レンズ群Ｌ３１２はシャッタ３３及び開口絞り３２と共にレンズ枠３８１に保持され、第３レンズ群Ｌ３１３はレンズ枠３８２に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第２レンズ群Ｌ３１２はレンズ枠３８１により第１レンズ群Ｌ３１１の側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３１３はレンズ枠３８２により第２レンズ群Ｌ３１２の側へ移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第３レンズ群Ｌ３１３はレンズ枠３８２により第２レンズ群Ｌ３１２の側へ移動する。

開口絞り３２は第２レンズ群Ｌ３１２の近傍に配置され、シャッタ３３は比較的口径の小さい開口絞り３２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ３１と第２の屈曲光学系Ｌ３２の光束が交互に撮像素子３７に結像するように、シャッタ３３を時分割制御する。

筐体３８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的長く取れるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的長くすることができ、視差の大きい効果的な立体像を撮像することができる。
［第４の実施の形態］
撮像装置の第４の実施の形態を図４の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ４１、第２の屈曲光学系Ｌ４２、第１の反射光学素子４１、シャッタ４３、開口絞り４２、第２の反射光学素子４５、赤外カットフィルタ４４、撮像素子用封止ガラス４６、撮像素子４７及び筐体４８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ４１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ４１１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ４１２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ４１３、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ４１４、正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｌ４１５、及び正の屈折力を持つ第６レンズ群Ｌ４１６から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２は異なる光路上にあるが同一に形成された第１レンズ群Ｌ４１１及び第２レンズ群Ｌ４１２と、同じ光路上にある共通の第３レンズ群Ｌ４１３、第４レンズ群Ｌ４１４、第５レンズ群Ｌ４１５及び第６レンズ群Ｌ４１６とから構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ４１と第２の屈曲光学系Ｌ４２とに、同一の第１の反射光学素子４１、シャッタ４３及び開口絞り４２がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子４１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ４１１の中に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子４５は、クロスプリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ４１１と最も像側に位置する第６レンズ群Ｌ４１６の間に配置され、詳しくは第２レンズ群Ｌ４１２と第３レンズ群Ｌ４１３の間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第２レンズ群Ｌ４１２からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ４１と第２の屈曲光学系Ｌ４２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ４１１に入射すると、その光軸は第１の反射光学素子４１で直角に屈曲され、第２レンズ群Ｌ４１２、シャッタ４３及び開口絞り４２を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ４１と第２の屈曲光学系Ｌ４２とによる二つの光束が単一の第２の反射光学素子４５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は第３レンズ群Ｌ４１３、第４レンズ群Ｌ４１４、第５レンズ群Ｌ４１５及び第６レンズ群Ｌ４１６を透過し、撮像素子用封止ガラス４６を介して撮像素子４７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ４１と第２の屈曲光学系Ｌ４２はズームレンズであり、第１レンズ群Ｌ４１１、第３レンズ群Ｌ４１３、第５レンズ群Ｌ４１５及び第６レンズ群Ｌ４１６は筐体４８に固定され、第２レンズ群Ｌ４１２はレンズ枠４８１に保持され、第４レンズ群Ｌ４１４はレンズ枠４８２に保持され、第５レンズ群Ｌ４１５はレンズ枠４８３に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第２レンズ群Ｌ１１２はレンズ枠４８１により第３レンズ群Ｌ４１３の側へ移動し、第４レンズ群Ｌ４１４はレンズ枠４８２により第３レンズ群Ｌ４１３の側へ移動し、第５レンズ群Ｌ４１５はレンズ枠４８３により第４レンズ群Ｌ４１４の側へ移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第４レンズ群Ｌ４１４はレンズ枠４８２により第３レンズ群Ｌ４１３の側へ移動する。

開口絞り４２は第３レンズ群Ｌ４１３の近傍に配置され、シャッタ４３は比較的口径の小さい開口絞り４２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ４１と第２の屈曲光学系Ｌ４２の光束が交互に撮像素子４７に結像するように、シャッタ４３を時分割制御する。

筐体４８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、各屈曲光学系における１回目の光路屈曲位置と２回目の光路屈曲位置との距離を比較的短くできるため、２つの屈曲光学系間の基線長を比較的短くすることができて基線長方向の装置寸法を抑えることができ、且つ、第２の反射光学素子以降の光学部品を共通化して、光学系の簡略化や小型化、ひいては低コスト化を図ることができる。

なお、以上の形態では、２回目の光路屈曲時に１回目の光路屈曲における光軸を含む平面に対し平行な方向に光路を屈曲させているが、これを垂直方向（紙面垂直方向）に屈曲させれば、第３レンズ群Ｌ４１３以降の各素子は第１レンズ群Ｌ４１１及び第２レンズ群Ｌ４１２の光軸に対し垂直方向に配置されることとなり、撮像装置の厚み（奥行き）を薄くすることができる。
［第５の実施の形態］
撮像装置の第５の実施の形態を図５の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ５１、第２の屈曲光学系Ｌ５２、第１の反射光学素子５１、シャッタ５３、開口絞り５２、第２の反射光学素子５５、赤外カットフィルタ５４、撮像素子用封止ガラス５６、撮像素子５７及び筐体５８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ５１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ５１１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ５１２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ５１３、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ５１４から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ５１と第２の屈曲光学系Ｌ５２は共通のレンズ群から構成され、第２の屈曲光学系Ｌ５２も同一の第１レンズ群Ｌ５１１、第２レンズ群Ｌ５１２、第３レンズ群Ｌ５１３及び第４レンズ群Ｌ５１４から構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ５１と第２の屈曲光学系Ｌ５２とに、同一のシャッタ５３、第１の反射光学素子５１及び開口絞り５２がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子５１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ５１１より像側に配置され、詳しくは第２レンズ群Ｌ５１２と第３レンズ群Ｌ５１３との間に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子５５は、クロスプリズムであり、最も像側に位置する第４レンズ群Ｌ５１４と撮像素子５７との間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第４レンズ群Ｌ５１４からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ１１と第２の屈曲光学系Ｌ１２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ５１１に入射し、第２レンズ群Ｌ５１２及びシャッタ５３を透過した後、その光軸は第１の反射光学素子５１で直角に屈曲され、開口絞り５２、第３レンズ群Ｌ５１３及び第４レンズ群Ｌ５１４を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ５１と第２の屈曲光学系Ｌ５２とによる二つの第４レンズ群Ｌ５１４からのそれぞれの光束が単一の第２の反射光学素子５５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は赤外カットフィルタ５４及び撮像素子用封止ガラス５６を介して撮像素子５７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ５１と第２の屈曲光学系Ｌ５２はズームレンズであり、第１レンズ群Ｌ５１１及び第３レンズ群Ｌ５１３は筐体５８に固定され、第２レンズ群Ｌ５１２はレンズ枠５８１に保持され、第４レンズ群Ｌ５１４はレンズ枠５８２に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第２レンズ群Ｌ５１２はレンズ枠５８１により第３レンズ群Ｌ５１３の側へ移動し、第４レンズ群Ｌ５１４はレンズ枠５８２により当初は第３レンズ群Ｌ５１３の側へ移動し、中間焦点距離で反対側に移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第４レンズ群Ｌ５１４はレンズ枠５８２により第３レンズ群Ｌ５１３の側へ移動する。

開口絞り５２は第３レンズ群Ｌ５１３の近傍に配置され、シャッタ５３は比較的口径の小さい開口絞り５２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ５１と第２の屈曲光学系Ｌ５２の光束が交互に撮像素子５７に結像するように、シャッタ５３を時分割制御する。

筐体５８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、比較的高変倍で最も物体側の群が比較的大径であるレンズタイプに有効で、最も物体側のレンズ群より像側で光路屈曲を行うことにより、大径の反射光学素子を用いる必要がないので、大型化、重量増及び原価高を避けることができ、立体像を得るために十分な視差を確保することができる。
［第６の実施の形態］
撮像装置の第６の実施の形態を図６の断面図を参照して説明する。

本撮像装置は、第１の屈曲光学系Ｌ６１、第２の屈曲光学系Ｌ６２、第１の反射光学素子６１、シャッタ６３、開口絞り６２、第２の反射光学素子６５、撮像素子用封止ガラス６６、撮像素子６７及び筐体６８から主として構成される。

第１の屈曲光学系Ｌ６１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ６１１、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｌ６１２、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｌ６１３、及び正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｌ６１４から構成される。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２は共通のレンズ群から構成され、第２の屈曲光学系Ｌ６２も同一の第１レンズ群Ｌ６１１、第２レンズ群Ｌ６１２、第３レンズ群Ｌ６１３及び第４レンズ群Ｌ６１４から構成される。

また、第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２とに、同一の第１の反射光学素子６１、シャッタ６３及び開口絞り６２がそれぞれ配置されている。

第１の反射光学素子６１は、三角プリズムであり、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｌ６１１より像側に配置され、詳しくは第２レンズ群Ｌ６１２の中に配置されて１回目の光路屈曲のために設けられ、物体からの光軸を直角に屈曲させる。

第２の反射光学素子６５は、クロスプリズムであり、最も像側に位置する第４レンズ群Ｌ６１４と撮像素子６７との間に配置されて２回目の光路屈曲のために設けられ、第４レンズ群Ｌ６１４からの光軸を直角に屈曲させる。

以上の基本構成により、単一の物体からの光束が第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２のそれぞれの第１レンズ群Ｌ６１１に入射し、その光軸は第２レンズ群Ｌ６１２の中に位置する第１の反射光学素子６１で直角に屈曲され、シャッタ６３、開口絞り６２、第３レンズ群Ｌ６１３及び第４レンズ群Ｌ６１４を透過する。その後、第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２とによる二つの第４レンズ群Ｌ６１４からのそれぞれの光束が単一の第２の反射光学素子６５に入射し、二つの光束が一つの光束に合成される。そして、合成された光束は撮像素子用封止ガラス６６を介して撮像素子６７に結像する。

なお、第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２はズームレンズであり、第２レンズ群Ｌ６１２は第１の反射光学素子６１と共に筐体６８に固定され、第１レンズ群Ｌ６１１はレンズ枠６８１に保持され、第３レンズ群Ｌ６１３はシャッタ６３及び開口絞り６２と共にレンズ枠６８２に保持され、第４レンズ群Ｌ６１４はレンズ枠６８３に保持される。そして、広角端から望遠端へのズーミング時に、第１レンズ群Ｌ６１１はレンズ枠６８１により物体側へ移動し、第３レンズ群Ｌ６１３はレンズ枠６８２により第２レンズ群Ｌ６１２の側へ移動し、第４レンズ群Ｌ６１４はレンズ枠６８３により当初は第３レンズ群Ｌ６１３の側へ移動し、中間焦点距離で反対側に移動する。また、近距離物体へのフォーカシング時に、第４レンズ群Ｌ６１４はレンズ枠６８３により第３レンズ群Ｌ６１３の側へ移動する。

開口絞り６２は第３レンズ群Ｌ６１３の近傍に配置され、シャッタ６３は比較的口径の小さい開口絞り６２の近傍に配置されている。そして、第１の屈曲光学系Ｌ６１と第２の屈曲光学系Ｌ６２の光束が交互に撮像素子６７に結像するように、シャッタ６３を時分割制御する。

筐体６８は以上の各素子を保持する。

以上の構成により、比較的高変倍で最も物体側の群が比較的大径であるレンズタイプに有効で、最も物体側のレンズ群より像側で光路屈曲を行うことにより、大径の反射光学素子を用いる必要がないので、大型化、重量増及び原価高を避けることができ、立体像を得るために十分な視差を確保することができる。

なお、以上の各実施の形態における構成は前述に限定されるものではなく、下記の様に変形させることが可能である。

即ち、各実施の形態における屈折光学系は必ずしもズームレンズである必要はなく、単焦点レンズであってもよい。

各実施の形態における第１の反射光学素子は必ずしもプリズムである必要はなく、反射鏡であってもよい。

実施の形態１，３〜６の第２の反射光学素子は必ずしもクロスプリズムである必要はなく、クロスミラーであってもよい。

各実施の形態における第２の反射光学素子は二つの光束を一つの光束に合成する光路合成素子である。しかし、第２の反射光学素子をクロスプリズム等でなく三角プリズムとして二つ設けると共に、第２の反射光学素子からの光束を反射させる三角プリズムである第３の反射光学素子を二つ設けて３回目の光路屈曲を行い、クロスプリズム等から成る光路合成素子で４回目の光路屈曲を行って第３の反射光学素子からの二つの光束を一つの光束に合成するようにしてもよい。

各実施の形態における第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系は共通の光学素子から構成されていることが望ましいが、光学性能に影響を及ぼさない範囲であれば非共通の光学素子から構成されていてもよい。

各実施の形態における筐体は一部品として描かれているが、実際の生産時には適宜分割された形状になる。

Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ５１，Ｌ６１ 第１の屈曲光学系
Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２，Ｌ５２，Ｌ６２ 第２の屈曲光学系
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 第１の反射光学素子
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 開口絞り
１３，２３，３３，４３，５３，６３ シャッタ
２４，４４，５４ 赤外カットフィルタ
１５，２５，３５，４５，５５，６５ 第２の反射光学素子
１６，２６，３６，４６，５６，６６ 撮像素子用封止ガラス
１７，２７，３７，４７，５７，６７ 撮像素子
１８，２８，３８，４８，５８，６８ 筐体

Claims (9)

1. 第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
   前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群内に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、最も像側のレンズ群と前記撮像素子との間に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
   前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群内に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、前記最も物体側のレンズ群と最も像側のレンズ群との間に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。
3. 第１の屈曲光学系と第２の屈曲光学系を有し、単一の物体からの光束を前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系とにより単一の撮像素子上に結像すべく、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系の光軸を１つに合成するための光路合成素子を有する撮像装置において、
   前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は複数のレンズ群から構成され、最も物体側のレンズ群より像側に１回目の光路屈曲のための第１の反射光学素子を設け、前記第１の反射光学素子よりも像側に２回目の光路屈曲のための第２の反射光学素子を設けたことを特徴とする撮像装置。
4. 前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系はズームレンズであり、所定のレンズ群が移動することにより変倍を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系はシャッタを有し、前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系を光束が交互に通過するように制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は開口絞りを有し、前記シャッタは前記開口絞りの近傍に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は開口絞りを有し、前記第１の反射光学素子と第２の反射光学素子の何れか一方が前記開口絞り近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の撮像装置。
8. 前記光路合成素子は前記第２の反射光学素子と同一であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の撮像装置。
9. 前記第１の屈曲光学系と前記第２の屈曲光学系は共通の光学素子から構成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の撮像装置。

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