JP2021005055A - 光学系、光学装置、および撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイの焦点距離ずれを補正可能な光学系、光学装置、および撮像システムを提供すること。【解決手段】光学系は、物体の第１及び第２の像を形成する第１及び第２の結像部の光路上に挿抜可能な第１及び第２の光学部を有し、第１の結像部の光軸上に第１の光学部が配置されたとき、第１波長における第１の結像部及び第１の光学部の合成焦点距離は、第１波長における第１の結像部の焦点距離よりも基準焦点距離に近く、第２の結像部の光軸上に第２の光学部が配置されたとき、第１波長よりも短い第２波長における第２の結像部及び第２の光学部の合成焦点距離は、第２波長における第２の結像部の焦点距離よりも基準焦点距離に近い。【選択図】図３

Description

本発明は、光学系、光学装置、および撮像システムに関する。

近年、人間の視覚特性に合わせたＲＧＢの３つのバンド（波長帯域）情報に加え、可視域や非可視域のバンド情報を取得可能なカメラを用いて、被写体の組成を分析したり、人間が視認しにくい物体を高精度に弁別したりする方法が提案されている。

特許文献１には、多数の小径レンズからなるレンズアレイと、レンズアレイとセンサとの間に着脱可能に配置された多数のフィルタからなる分光フィルタとを有する撮像装置が開示されている。

特開２０１７−２０８７７８号公報

特許文献１の撮像装置では、小径レンズの焦点距離は、結像しようとしている分光波長の光によって異なる。そのため、所定の小径レンズが集光する光束の光路上に第１フィルタが配置された場合にセンサ面上に焦点が合っていたとしても、第１フィルタとは異なる透過波長特性を有する第２フィルタが配置された場合に合焦面がセンサ面上からずれてしまう。このような場合、所定の小径レンズに対応する像からボケた画像が取得されるため、合成画像には色収差が発生し、画質が低下してしまう。

本発明は、レンズアレイの焦点距離ずれを補正可能な光学系、光学装置、および撮像システムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての光学系は、物体の第１及び第２の像を形成する第１及び第２の結像部の光路上に挿抜可能な第１及び第２の光学部を有し、第１の結像部の光軸上に第１の光学部が配置されたとき、第１波長における第１の結像部及び第１の光学部の合成焦点距離は、第１波長における第１の結像部の焦点距離よりも基準焦点距離に近く、第２の結像部の光軸上に第２の光学部が配置されたとき、第１波長よりも短い第２波長における第２の結像部及び第２の光学部の合成焦点距離は、第２波長における第２の結像部の焦点距離よりも基準焦点距離に近いことを特徴とする。

レンズアレイの焦点距離ずれを補正可能な光学系、光学装置、および撮像システムを提供することができる。

本発明の課題の説明図である。 本発明の課題の説明図である。 実施例１の光学装置の模式図である。 実施例２の光学装置の模式図である。 実施例３の光学装置の模式図である。 実施例４の光学装置の模式図である。 実施例５の撮像システムの模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１および図２を参照して、本発明が解決しようとしている課題について説明する。図１および図２は、本発明の課題の説明図である。

図１（ａ）は、レンズアレイ（レンズ部）ＬＡ０と結像面ＩＰとの関係を示している。レンズアレイＬＡ０には、小径レンズ（結像部）が２次元状に配置されている。本実施形態では、簡単のため、２つの小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２のみを用いて説明を行うが、レンズアレイＬＡ０はさらに多くの小径レンズを有していてもよい。同様に、後述するフィルタアレイや調整素子アレイ（光学系）においても２つの素子のみが示されるが、更に多くの素子を有していてもよい。本実施形態では、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２は同一の設計であるとし、焦点距離ＢＦ０も同一であるとする。この場合、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２を結像面ＩＰから焦点距離ＢＦ０だけ離れた同一平面上に配置すれば、結像面ＩＰに対しそれぞれ“フォーカスの合った”複製像を形成することができる。以降の説明では、各小径レンズによって形成される複製像を「タイル像」と呼ぶ。

なお、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２の焦点距離ＢＦ０が同一であるのは、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２の結像に寄与する光線が同じ特性であることを前提としている。一般に、屈折系のレンズでは、透過波長によって屈折率が異なる。この特性は、小径レンズごとに結像波長の異なるタイル像を形成しようとする場合に問題になる。

１つ目の問題は、画質とレンズアレイ構造の制約に関する。図１（ｂ）は、レンズアレイＬＡ０の前方（被写体側）にフィルタアレイＦＡ０を配置した状態を示している。フィルタアレイＦＡ０は、小径レンズＬＡＥ１の光軸上に配置されたフィルタ素子ＦＡＥ１と小径レンズＬＡＥ２の光軸上に配置されたフィルタ素子ＦＡＥ２を有する。フィルタ素子ＦＡＥ１，ＦＡＥ２は、互いに異なる透過特性を有するバンドパスフィルタである。ここでは、フィルタ素子ＦＡＥ１の透過波長が長波長、フィルタ素子ＦＡＥ２の透過波長が短波長であるとする。各フィルタ素子にフィルタリングされた光束は、対応する小径レンズによって集光され、分光されたタイル像を形成する。屈折系のレンズは透過波長によって屈折率が異なるため、同じ設計の小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２で集光しても、対応するフィルタ素子の種類によって焦点距離に差が生じてしまう。以降の説明では、フィルタ素子でフィルタリングされた光束によって決まる光学系の焦点距離を「実効焦点距離」と呼ぶ。

図１（ｂ）では、フィルタ素子ＦＡＥ１を透過した光束に対する小径レンズＬＡＥ１の実効焦点距離をＢＦ１、フィルタ素子ＦＡＥ２を透過した光束に対する小径レンズＬＡＥ２の実効焦点距離をＢＦ２とする。この場合、レンズアレイＬＡ０と結像面ＩＰとの相対位置を調整してもいずれかの結像面（焦点面）にしかフォーカスを合わすことができず、いずれかの波長の分光画像が低画質化してしまう。実効焦点距離ＢＦ１，ＢＦ２の中間位置に結像面ＩＰを配置すれば、タイル像の画質の差を抑えることは可能であるが、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２の結像性能を十分生かすことができない。

フィルタ素子ＦＡＥ１，ＦＡＥ２の配置が固定されている場合、図１（ｃ）に示されるように、各小径レンズの結像面が結像面ＩＰで一致するように、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２の光軸位置を調整してもよい。これにより、結像面ＩＰの位置に１枚の撮像センサを配置するだけで、すべてフォーカスの合ったタイル像の一括撮像が可能になる。しかしながら、このような構成では各小径レンズを光軸方向へシフト可能に配置する必要があるため、各小径レンズを完全に同一平面内に配置することができず、例えば、モールドで一括成型される板状のレンズアレイを用いることが困難になる。レンズアレイを構成するために、個別に小径レンズを加工し、組込み、調整する必要があるため、高コストになりやすい。

２つ目の問題は、画質と波長変更の制約に関する。本実施形態では、タイル像の取得波長を容易に変更できるようにするため、フィルタアレイを交換することができる。例えば、図２（ａ）に示されるフィルタアレイＦＡ０ａを、図２（ｂ）に示される、フィルタ素子ＦＡＥ１，ＦＡＥ２の配置がフィルタアレイＦＡ０ａとは逆であるフィルタアレイＦＡ０ｂに交換することができる。各小径レンズの光軸位置は、フィルタ素子の組み合わせに対応して調整される。フィルタアレイＦＡ０ｂに交換すると、フィルタ素子ＦＡＥ１に対応する実効焦点距離ＢＦ１と、フィルタ素子ＦＡＥ２に対応する実効焦点距離ＢＦ２とが入れ替わり、図２（ｂ）に示されるように個々の結像面が結像面ＩＰからずれてしまう。実効焦点距離ＢＦ１，ＢＦ２の中間位置に結像面ＩＰを配置すれば、タイル像の画質の差を抑えることは可能ではあるが、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２の結像性能を十分生かすことができない。さらに、小径レンズを増やすほど、または取得する波長範囲を広げるほど、各小径レンズが結像する全てのタイル像に対し同程度の画質を取得できる配置を見つけることは困難となる。

なお、フィルタアレイの交換によって発生する実効焦点距離の差を撮像センサの画素サイズに対して小さく設定できれば、取得画像に対する影響は小さくなる。しかしながら、フィルタ素子の配置が大きく変化したり、小径レンズをＦ値が明るいもので構成したりする場合、実効焦点距離の差は取得像のボケとして認識されるようになり、画質が明らかに低下してしまう。

図３は、本実施例の光学装置１００の模式図である。光学装置１００は、撮像装置に着脱可能に構成されている。

光学装置１００は、レンズアレイＬＡ、フィルタアレイＦＡ、および調整素子アレイＯＡを有する。レンズアレイＬＡは、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２を有する。小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２は、レンズアレイＬＡの同一面内に配置されている。フィルタアレイＦＡは、互いに異なる光学特性を備えるフィルタ素子ＦＡＥ１，ＦＡＥ２を有する。本実施例では、フィルタ素子ＦＡＥ１を透過し結像する光束の実効焦点距離は、フィルタ素子ＦＡＥ２を透過し結像する光束の実効焦点距離より長い。すなわち、フィルタ素子ＦＡＥ１および小径レンズＬＡＥ１により、第１波長帯域において第１実効焦点距離（第１焦点距離）を有する光学系が構成されている。また、フィルタ素子ＦＡＥ２および小径レンズＬＡＥ２により、第１波長帯域よりも短い第２波長帯域において第２実効焦点距離（第２焦点距離）を有する光学系が構成されている。

調整素子アレイＯＡは、小径レンズＬＡＥ１の光軸上に配置された調整素子（第１の光学部）ＯＡＥ１、および小径レンズＬＡＥ２の光軸上に配置された調整素子（第２の光学部）ＯＡＥ２を有し、レンズアレイの光路上に挿抜可能に構成されている。調整素子ＯＡＥ１，ＯＡＥ２は、厚みの異なる、ガラス材からなる光学平板である。調整素子ＯＡＥ１，ＯＡＥ２は、第１実効焦点距離と第２実効焦点距離との差を低減するフォーカス調整機能を有する。具体的には、調整素子ＯＡＥ１，ＯＡＥ２は厚みに差があり、光線の経路差を利用して焦点距離の差をキャンセルすることで各実効焦点距離を基準焦点距離に近づける作用を有する。基準焦点距離は、第１実効焦点距離、または第２実効焦点距離でもよい。なお、実際に使用する実効焦点距離は、各波長帯域の代表値（例えば、平均値）を使用すればよい。

一般に屈折型の光学系は透過波長が短い（長い）ほど光学系の実効焦点距離は短く（長く）なるため、調整素子は実効焦点距離が伸びる（縮む）ように機能させる必要がある。調整素子を光学平板で構成した場合、波長が短い（長い）ほど厚みを大きく（小さく）する必要があり、その値の制御は設計によっては０．１ｍｍ以下のオーダーになる場合がある。本実施例では、小径レンズＬＡＥ１の第１実効焦点距離は、小径レンズＬＡＥ２の第２実効焦点距離よりも長い。そのため、調整素子ＯＡＥ１の厚みは、調整素子ＯＡＥ２の厚みよりも薄い。

本発明は、小径レンズＬＡＥ１，ＬＡＥ２のＦ値が小さいほど、光学装置１００が装着可能な撮像装置に設けられた撮像素子の画素ピッチが小さいほど、効果を発揮する。第１波長帯域の第１波長の点像の許容スポット径をσ_１［ｍｍ］、小径レンズＬＡＥ１の第１波長のＦ値をＦ_１とするとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。また、第２波長帯域の第２波長の点像の許容スポット径をσ_２［ｍｍ］、小径レンズＬＡＥ２の第２波長のＦ値をＦ_２とするとき、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。

０．００１＜２＊σ_１＊Ｆ_１＜０．１８０ （１）
０．００１＜２＊σ_２＊Ｆ_２＜０．１８０ （２）
また、条件式（１），（２）の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式（１ａ），（２ａ）の範囲とすることが更に好ましい。

０．００５＜２＊σ_１＊Ｆ_１＜０．１６６ （１ａ）
０．００５＜２＊σ_２＊Ｆ_２＜０．１６６ （２ａ）
また、条件式（１），（２）の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式（１ｂ），（２ｂ）の範囲とすることが特に好ましい。

０．０１０＜２＊σ_１＊Ｆ_１＜０．１５２ （１ｂ）
０．０１０＜２＊σ_２＊Ｆ_２＜０．１５２ （２ｂ）
ここで、光学平板（本実施例ではガラス平板）は、厚みが薄すぎると脆くなり割れやすいため交換部品としての取り扱いが難しくなる。また、実効焦点距離の制御量が許容スポット径よりも小さくなり、得たい効果に対して製造コストが高くなってしまう。逆に、厚みが厚すぎると、重量が増し、取り扱いが煩わしくなる。また、ガラスの吸収率によっては光学平板を透過中に光量が減衰してしまい、タイル像が暗くなってしまう問題も発生しうる。

そこで、調整素子ＯＡＥ１の厚みｄ_１［ｍｍ］は、調整素子ＯＡＥ１の屈折率をｎ_１、第１波長帯域の第１波長の点像の許容スポット径をσ_１［ｍｍ］、小径レンズＬＡＥ１の第１波長のＦ値をＦ_１とするとき、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。また、調整素子ＯＡＥ２の厚みｄ_２［ｍｍ］は、調整素子ＯＡＥ２の屈折率をｎ_２、第２波長帯域の第２波長の点像の許容スポット径をσ_２［ｍｍ］、小径レンズＬＡＥ２の第１波長のＦ値をＦ_２とするとき、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。

なお、屈折率ｎ_１の調整素子ＯＡＥ１の厚みがｄ_１である場合の第１実効焦点距離の伸び量Ｄ_１、および屈折率ｎ_２の調整素子ＯＡＥ２の厚みがｄ_２である場合の第２実効焦点距離の伸び量をＤ_２はそれぞれ、以下の数式（５），（６）で表される。

また、第１および第２実効焦点距離の許容量Δｘ１，Δｘ２はそれぞれ、以下の数式（７），（８）で表される。

ここで、Ｄ≧Δｘとすれば条件式（３），（４）の左辺側の項が導かれる。

また、条件式（３），（４）の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式（３ａ），（４ａ）の範囲とすることが更に好ましい。

また、条件式（３），（４）の数値範囲をそれぞれ、以下の条件式（３ｂ），（４ｂ）の範囲とすることが特に好ましい。

調整素子アレイＯＡ、およびフィルタアレイＦＡは、光学装置１００に着脱可能に構成されている。このような構成では、フィルタアレイＦＡを交換する際、調整素子アレイＯＡは交換後のフィルタアレイＦＡに合わせて交換すればよい。これにより、レンズアレイＬＡ内の全ての小径レンズの実効焦点距離を結像面ＩＰに合わせこむことが可能である。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、実効焦点距離の補正は調整素子が担うため、レンズアレイ内の小径レンズの第１面について、光軸方向の位置を同じ面に揃えることが可能になる。小径レンズの光軸位置が揃えられるならば、レンズアレイは一枚の板状のレンズアレイに置き換えることができ、モールド成型で低コストに製造可能になる。また、フィルタアレイ内のフィルタ素子の配置の自由度が増した結果、撮像する波長帯域（フィルタアレイの透過波長）がアレイ内で大きく変動しても、レンズアレイは共通のままで対処可能である。また、透過波長によって変動する実効焦点距離を調整素子アレイが吸収するため、小径レンズの設計は全波長域の色消しである必要はなくなり、レンズの構成をより簡素化できる。

図４は、本実施例の光学装置２００の模式図である。本実施例では、実施例１と異なる構成について説明し、実施例１と同様の構成については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

実施例１では、フィルタ素子と調整素子を別体で扱い、セットで交換することでアレイごとの実効焦点距離を制御する。本発明の思想ではフィルタアレイ内の１つのフィルタ素子に対応する調整素子は決まっており、フィルタ素子はタイル像を形成する光束の光路上のどこに配置されても同じ効果が得られる。したがって、フィルタ素子を調整素子に近接して配置しても同様の効果が得られる。

本実施例では、光学装置２００は、フィルタ素子と、対応する調整素子とを複数備えるフィルタアレイユニットＦＯＡ１を有する。フィルタアレイユニットＦＯＡ１は、レンズアレイＬＡより結像面ＩＰ側に配置され、光学装置２００に着脱可能な１つの光学装置として機能する。このような構成であれば、ユーザーはフィルタアレイユニットを交換したことによる実効焦点距離の変化を意識せずに済み、１部品の交換だけでフォーカスずれの抑えられた波長変更が可能になる。

本実施例では、フィルタ素子と調整素子とを近接させているが、各素子を貼り合わせてもよい。１枚のガラス板で、フィルタ機能、およびフォーカス調整機能を有する素子を作製してもよい。例えば、調整素子として機能させる光学平板上にバンドパス機能をもつ薄膜を成膜することで、このような素子を作製することができる。その他にも調整素子の材質に分光作用のあるガラス材（例えば、色素配合）を用いたり、表面にナノ構造を設けることでも同様の機能を持たせることが可能である。このような素子を作製することで、部品点数が減るだけでなく、ガラスと空気との界面の数が減るため、界面で発生する迷光を抑制することもできる。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、１部品の交換だけで、分光波長を容易に変更できるとともに、実効焦点距離の差を補正することが可能である。

図５は、本実施例の光学装置３００の模式図である。本実施例では、実施例１と異なる構成について説明し、実施例１と同様の構成については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

光学装置３００は、フィルタ機能を有するＦＡＥ１，ＦＡＥ２、および、フォーカス調整機能を有する調整素子ＯＡＥ３，ＯＡＥ４を備えるフィルタアレイユニットＦＯＡ２を有する。フィルタ素子と調整素子を近接配置した点では実施例２と同様であるが、フィルタアレイユニットＦＯＡ２はレンズアレイＬＡより被写体側に配置されている。

各小径レンズの位置は光学瞳の位置でもあるため、遠方の被写体像を結像する場合、フィルタアレイユニットＦＯＡ２には光軸に対して略平行の光束が入射する。光束が光軸に対して略平行である領域に実施例１，２で説明したガラス平板を挿入しても、ガラス平板に入射する光束はほぼ垂直入射になり、屈折が発生しないため、実効焦点距離を制御することはできない。

そこで本実施例では、フォーカス調整機能を得るため、調整素子の面に曲率を設け、屈折力を持たせている。本実施例では、図５に示されるように、調整素子ＯＡＥ３の裏面に凸面を、調整素子ＯＡＥ４の裏面に凹面を設けて、調整素子間で屈折力に差を与えている。このような屈折による光線角の補正を入れることで、各小径レンズの結像面を結像面ＩＰに合わせこむことが可能になる。このような構成により、フィルタアレイユニットＦＯＡ２は、フィルタ機能とフォーカス調整機能を併せ持つことが可能となる。

なお、本実施例では、曲面を調整素子の裏面（結像面ＩＰ側）に設けたが、屈折力が与えられればどちらの面に曲面を設けてもよい。仮に、フィルタ素子が入射光の入射特性に強い場合、表面（被写体側）を平面に設定した方が光線の入射角を小さく抑えることができる。

また本実施例も実施例２と同様にフィルタ素子と調整素子とを一体化してもよい。方法は貼り合わせであっても、調整素子（例えば、レンズ）そのものにフィルタ機能を持たせてもよい。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、１部品の交換だけで、分光波長を容易に変更できるとともに、実効焦点距離の差を補正することが可能である。

図６は、本実施例４の光学装置４００の模式図である。本実施例では、実施例１と異なる構成について説明し、実施例１と同様の構成については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

光学装置４００は、フィルタ機能を有するフィルタ素子ＦＡＥ３，ＦＡＥ４、およびフォーカス調整機能を有する調整素子ＯＡＥ５，ＯＡＥ６を備えるフィルタアレイユニットＦＯＡ３を有する。フィルタアレイユニットＦＯＡ３は、実施例３と同様にレンズアレイＬＡより被写体側に配置されている。本実施例では、調整素子ＯＡＥ５，ＯＡＥ６に回折素子を配置することで、フォーカス調整機能を実現している。すなわち、実施例３では屈折の原理を用いることで各調整素子にフォーカス調整機能を持たせているが、本実施例では回折の原理を用いることで各調整素子にフォーカス調整機能を持たせている。実施例３では調整素子に異なる曲率の曲面を成型する必要があるが、本実施例では同一の回折格子設計で同様の効果が得られる場合もあるため、設計によっては部品の共通化が可能となる。結果として、低コストにフィルタアレイを作製可能である。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、１部品の交換だけで、分光波長を容易に変更できるとともに、実効焦点距離の差を補正することが可能である。

図７は、撮像システム５００の模式図である。撮像システム５００は、本実施例では、実施例１の光学装置１００を有するが、各実施例のいずれかの光学装置を有していてもよい。光学装置１００は、カメラＢに装着されている。図３の結像面ＩＰに対応する位置には、カメラＢ内の撮像センサＩＰＳが配置されている。レンズアレイＬＡより被写体側には、中間像面ＩＰ１の位置に中間像を生成するための対物レンズＯＬ、および中間像を平行光に変換するためのコリメートレンズＣＬが配置されている。中間像面ＩＰ１に結像された中間像は、撮像センサＩＰＳにレンズアレイの数だけ再結像される。このような構成により、レンズアレイＬＡ、フィルタアレイＦＡ、およびフォーカス調整素子アレイＯＡの系を変更しなくとも、対物レンズＯＬを交換するだけで画角変更が可能な撮像系を実現することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

なお、フィルタアレイが設けられていない場合でも、各小径レンズが結像しようとする光束がレンズアレイ内で異なる状況ならば、本発明が有効である。例えば、各小径レンズが結像する被写体が異なり、被写体を照らす照明か、または被写体距離が異なるような場合である。このような光学系は、３バンドより多い分光画像を取得できるマルチバンドカメラではなく、多数の物体を個別に同時撮像する多眼カメラに近い。異なる被写体からの光束を同一撮像面上に結像しようとする場合も、本発明のようにフォーカス機能を有する調整素子を導入してやれば、それぞれのタイル像のフォーカスを適切に調整することができる。この場合、本発明の「実効焦点距離」は、小径レンズと対応する調整素子の合成焦点距離になる。

また、各実施例では、フィルタ素子は、小径レンズの前方に配置されているが、結像面ＩＰへの結像に寄与する光線が、光路上のどこかでフィルタリングされていればよいので、必ずしも小径レンズの前方に配置されている必要はない。

また、各実施例では、小径レンズは同一の設計であるが、同一設計でなくともよい。例えば、図７の構成では、コリメートレンズＣＬの光軸から離れるほど、小径レンズは偏心収差の影響を大きく受ける。この影響を緩和するため、レンズアレイ内で異なるレンズ構成にしたり、小径レンズの光軸を傾けたりするなど、収差補正の強弱がついていてもよい。

また、各実施例では、各小径レンズは１枚の正レンズとして記載されているが、複数枚から成るレンズ群であってもよい。各小径レンズをレンズ群として構成する場合、各種収差補正の観点から、正レンズと負レンズの組み合わせであることが好ましい。フィルタ素子の組み合わせに変化があっても、実効焦点距離（軸上色収差）や像倍率（倍率色収差）の変動が小さくなるように、ダブレット以上の色消しレンズであることがより好ましい。

また、各実施例では、２種類のフィルタ素子が設けられているが、実効焦点距離の差が発生する状況なら同様である。例えば、一方の小径レンズだけに対応するように設けられていてもよい。

また、各実施例では、フィルタ素子は透過波長域がそれぞれ異なる光学バンドパスフィルタを用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、透過光線の性質を変化させ、実効焦点距離に差が生じる素子の組み合わせを用いてもよい。また、偏光方位によって屈折率が異なる偏光フィルタを用いてもよい。

ＬＡＥ１ 小径レンズ（第１の結像部）
ＬＡＥ２ 小径レンズ（第２の結像部）
ＯＡ 調整素子アレイ（光学系）
ＯＡＥ１，３，５ 調整素子（第１の光学部）
ＯＡＥ２，４，６ 調整素子（第２の光学部）
ＦＡＥ１ フィルタ素子（第１フィルタ素子）
ＦＡＥ２ フィルタ素子（第２フィルタ素子）

Claims (10)

1. 物体の第１及び第２の像を形成する第１及び第２の結像部の光路上に挿抜可能な第１及び第２の光学部を有し、
   前記第１の結像部の光軸上に前記第１の光学部が配置されたとき、第１波長における前記第１の結像部及び前記第１の光学部の合成焦点距離は、前記第１波長における前記第１の結像部の焦点距離よりも基準焦点距離に近く、
   前記第２の結像部の光軸上に前記第２の光学部が配置されたとき、前記第１波長よりも短い第２波長における前記第２の結像部及び前記第２の光学部の合成焦点距離は、前記第２波長における前記第２の結像部の焦点距離よりも前記基準焦点距離に近いことを特徴とする光学系。
2. 前記第１の結像部の光軸上に前記第１の光学部が配置されたとき、前記第１波長における前記第１の結像部及び前記第１の光学部の合成焦点距離は前記基準焦点距離となり、
   前記第２の結像部の光軸上に前記第２の光学部が配置されたとき、前記第２波長における前記第２の結像部及び前記第２の光学部の合成焦点距離は前記基準焦点距離となることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１の結像部の光軸上に前記第１の光学部が配置され、前記第２の結像部の光軸上に前記第２の光学部が配置されていないとき、前記第１波長における前記第１の結像部及び前記第１の光学部の合成焦点距離は、前記第２波長における前記第２の結像部の焦点距離となり、
   前記第２の結像部の光軸上に前記第２の光学部が配置され、前記第２の結像部の光軸上に前記第２の光学部が配置されていないとき、前記第２波長における前記第２の結像部及び前記第２の光学部の合成焦点距離は、前記第１波長における前記第１結像部の焦点距離となることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
4. 前記第１の光学部の厚さは、前記第２の光学部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光学系。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学系と、
   前記第１の結像部の光路上に配置され、第１光学特性を有する第１フィルタ素子、および前記第２の結像部の光路上に配置され、第２光学特性を有するフィルタアレイとを有することを特徴とする光学装置。
6. 第１及び第２の結像部を備えるレンズ部を更に有することを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 前記第１波長の点像の許容スポット径をσ_１［ｍｍ］、前記第１の結像部の前記第１波長のＦ値をＦ_１、前記第２波長の点像の許容スポット径をσ_２［ｍｍ］、前記第２の結像部の前記第２波長のＦ値をＦ_２とするとき、
   ０．００１＜２＊σ_１＊Ｆ_１＜０．１８０
   ０．００１＜２＊σ_２＊Ｆ_２＜０．１８０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
8. 前記第１の光学部の厚みをｄ_１［ｍｍ］、前記第１の光学部の屈折率をｎ_１、前記第１波長帯域の第１波長の点像の許容スポット径をσ_１［ｍｍ］、前記第１の結像部の前記第１波長のＦ値をＦ_１、前記第２の光学部の厚みをｄ_２［ｍｍ］、前記第２の光学部の屈折率をｎ_２、前記第２波長帯域の第２波長の点像の許容スポット径をσ_２［ｍｍ］、前記第１の結像部の前記第１波長のＦ値をＦ_２とするとき、
   
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項６又は７に記載の光学装置。
9. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学系と、
   該光学系が装着される撮像装置とを備えることを特徴とする撮像システム。
10. 請求項５乃至８の何れか１項に記載の光学装置と、
    該光学装置が装着される撮像装置とを備えることを特徴とする撮像システム。