JP4943695B2 - 多焦点カメラの撮影光学系 - Google Patents

Description

本発明は、所定の撮影時空間内の撮影空間あるいは撮影領域内において、その撮影時間内に撮影された所定の撮影対象、すなわち被写体の画像を撮影対象との距離によらず、対象物の大きさを一定の大きさで撮影することができる多焦点カメラに関し、更に詳しくは、多焦点カメラの撮影光学系に関する。

現在、防犯等のための店舗内の監視、作物もしくは災害の観察、事故等の検証、またはスポーツイベントの撮影またはテレビ放送のための撮影などにおいて、広い視野を持つ広角レンズを搭載したカメラが用いられている。特に、従来から極めて広い視野を有するカメラとしては、超広角の魚眼レンズを用いたカメラが知られている。広角レンズまたは魚眼レンズは、広い範囲の領域内の撮影対象や被写体を撮影することができるので、広い範囲の撮影対象の全情報を記録することが可能である。

また、様々なスポーツイベントの撮影またはテレビ放送のための撮影などにおいては、個々の選手の決定的な瞬間のシーンを高い鮮明度で得るために、望遠レンズまたはズームレンズを用いるカメラでの撮影が行われている。望遠レンズおよび長い焦点距離を持つズームレンズの視野は狭いために、個々の選手などの撮影対象を追尾しながら、決定的な瞬間のシーン撮影が行われている。

しかし、広角レンズを用いるカメラで撮影された画像において、得られる個々の撮影対象の情報量は、それほど多くはなく、詳細な情報を得ることができず、画像情報としての鮮明度が低下するという問題がある。また、望遠レンズまたはズームレンズを用いるカメラで、個々の選手などの撮影対象を追尾しながら、決定的な瞬間を撮影する場合には、追尾対象となっている選手または被写体などの撮影対象は、鮮明な画像の情報が得られるが、望遠レンズまたはズームレンズの視野外で生じた場面の画像情報を得ることができないという問題がある。

そこで、視野が魚眼レンズまたは広角レンズ等ほど広くなく、また、視野が望遠レンズまたはズームレンズほど狭くないレンズを用いるカメラを用いて広い範囲の撮影対象を撮影するために、複数台のカメラを連続的に、または分散して配置することにより広い視野を撮影することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０９−１３９８７８号公報

複数台のカメラを設置して、防犯または観察もしくは観測のために監視する場合には、死角を減らすため、多くのカメラが必要であるという問題点がある。また、スポーツイベントの撮影または中継のために複数台のカメラを設置する場合には、各カメラにオペレータが必要である。また、選手の動きなどに、オペレータが追従できない場合には、シーンの情報が得られないという問題点がある。

上記問題を解決するために、本出願人は、焦点距離の異なる撮像ユニットを多数備えた多焦点カメラを含む撮影システムを発明している。しかし、撮影空間内のあらゆる位置で被写体にピントを合せて撮影することは、難しいという問題がある。また、撮影空間内の撮影位置により、同じ大きさの被写体を同じサイズで撮影することも、難しいという問題がある。

本発明は、上記問題点を解消するために、焦点距離が異なる複数台カメラの複数ピント面を、予め撮影空間内にあらゆる被写体のピントが合う撮影ができるように設置する。撮影時にピント調整が不要、かつ設置されたピント面位置に同じ大きさの被写体が同じサイズで撮影できる多焦点カメラの撮影光学系を提供する。

上記課題を解決するために本発明の多焦点カメラの撮影光学系は、所定の撮影空間を撮影する少なくとも２個の撮像ユニットを有する多焦点カメラであって、撮影空間に、多焦点カメラからの距離が異なる複数の焦点面を設定し、各撮像ユニットは、対応する焦点面にピントが合い、かつその焦点面から多焦点カメラ寄りの隣接する焦点面、または撮影空間の端部までの空間に前側被写界深度を有し、更に焦点面の位置に関わらず同じ大きさの被写体を同じサイズで撮影することができる撮影倍率を有するようにしたものである。

また、多焦点カメラから数えてｎ番目の焦点面と、この焦点面にピントが合う第ｎ撮像ユニットとの距離をＬｓｎ、第ｎ撮像ユニットの前側被写界深度の深さがＤｆｎ、撮影倍率をｍとしたときに、該第ｎ撮像ユニットの撮影光学系の焦点面設定が、下記数式１を満たすようにしたものである。
Ｌｓｎ−（Ｌｓｎ−１）≦Ｄｆｎ （ｎ≧２）・・・数式１

更に、第ｎ撮像ユニットの撮影光学系の焦点距離ｆｎが、下記数式２を満たすようにしたものである。
ｆｎ＝Ｌｓｎ・ｍ／（ｍ＋１）・・・数式２

本発明によれば、撮影空間内の全ての位置でピントが合い、設置されたピント面位置に同じ大きさの被写体を同じサイズで撮影することができる。特に、前側被写界深度の深さＤｆｎが、隣接する焦点面までの距離よりも大きくなるようにしたので、焦点面の間の空間も高精細に撮影することができる。

図１は、本発明を実施した撮影システムによる撮影領域を示す模式図である。撮影システム１０は、所定の撮影時空間、すなわち所定の撮影空間Ｓの全てを任意の撮影時間内において連続して撮影する多焦点カメラ１１と、この多焦点カメラ１１を制御し、撮影された画像を記録するカメラ制御・記録装置１２と、多焦点カメラ１１で撮影中の画像や、撮影済みの画像を表示するモニタ１３とから構成されている。

撮影空間Ｓは、例えば、奥行きＬ１＝４３．９ｍ、幅Ｗ１＝４ｍ、高さＨ１＝１．５ｍの奥行き方向に細長い空間を有している。多焦点カメラ１１は、例えば、撮影空間Ｓの幅Ｗ１を有する面からＬ２＝６ｍ離れた位置から、撮影空間Ｓの全領域を奥行き方向Ｌ１から撮影する。

多焦点カメラ１１の正面図である図２に示すように、多焦点カメラ１１は、略箱形状の筐体１６内に実際に撮影空間Ｓの撮影を行う第１〜第４の画層ユニット１７〜２０を備えている。第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、それぞれ水平方向に並んで設置された第１〜第８撮像ユニット２４〜３１を備えている。第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、それぞれ高さ方向にずらして配置されており、筐体１６の前面に形成された透明部２１から撮影空間Ｓを撮影する。

また、第１〜第４画層ユニット１７〜２０は、撮影空間Ｓの奥行きＬ１方向に配された第１〜第４焦点面Ｆ１〜Ｆ４にピント位置が設定されている。第１焦点面Ｆ１と第４焦点面Ｆ４との距離Ｌ３は、例えば３２．２ｍとされており、第２及び第３焦点面Ｆ２，Ｆ３は、この距離Ｌ３の間に等間隔で配されている。

各撮像ユニット２４〜３１は、第１〜第４焦点面Ｆ１〜Ｆ４が幅Ｗ１方向で分割された第１〜第８焦点エリアＦａ１〜Ｆａ８にピント位置が設定されている。第１〜第８焦点エリアＦａ１〜Ｆａ８は、略同面積とされており、各エリアに存在する同じサイズの被写体Ｋを同じサイズで撮影することができる。また、奥行き方向における各焦点エリアの間の空間は、各撮像ユニット２４〜３１が有する被写界深度によってカバーされているため、撮影空間Ｓの全域を撮影することができる。

多焦点カメラ１１は、撮影空間の広さや、被写体の数等に応じて任意に撮像ユニットの数を増減することができるようになっている。また、各画層ユニット１７〜２０の高さ位置は、本実施形態の配置に限定されるものではなく、任意に選択可能である。

図３は、第１撮像ユニット２４の構成を示す断面図である。第１撮像ユニット２４は、鏡筒３５と、この鏡筒３５の先端側に組み込まれる撮影レンズ３６と、鏡筒３５の後端側に取り付けられる撮像素子３７と、撮影レンズ３６と撮像素子３７との間に組み込まれるシャッタユニット３８とから構成されている。撮像素子３７には、例えばＣＣＤタイプやＣＭＯＳタイプのイメージセンサが用いられる。詳しくは図示しないが、第２〜第８撮像ユニット２５〜３１は、対応する焦点面までの距離に応じて撮影レンズや焦点距離が変えられているが、構成自体は第１撮像ユニット２４と共通である。

詳しくは図示しないが、各撮像ユニット２４〜３１は、垂直方向、水平方向、仰角、俯角、撮像素子３７の回転方向等を撮影空間Ｓに合せて調整できるように筐体１６に取り付けられている。また、撮影空間Ｓが、特定の競技のコートや競技場のように広さが決まっている場合には、その撮影空間に合せて各撮像ユニットが設置された多焦点カメラを予め用意することも可能である。また、本実施形態の多焦点カメラ１１は、８個の撮像ユニットを用いているが、撮影空間の大きさに合せて撮像ユニットの数を任意に増減できる構成にしてもよい。

図４は、撮影空間Ｓと第１〜第８撮像ユニット２４〜３１の撮影範囲との関係を示す模式図である。符号４１は、各撮像ユニット２４〜３１の撮影レンズを模式的に表しており、撮影空間Ｓから距離Ｌ２の位置に配置されている。前述したように、撮影空間Ｓの奥行き方向Ｌ１内には、第１〜第４焦点面Ｆ１〜Ｆ４が配されている。撮影レンズ４１からｎ番目の焦点面までの距離をＬｓｎ、ｎ番目の焦点面に対応する撮像ユニットの前側被写界深度をＤｆｎとし、撮影倍率をｍとしたとき、各撮像ユニットの焦点面設定は下記数式１を満足するように設定されている。また、ｎ番目の焦点面に対応する撮像ユニットの焦点距離ｆｎは、下記数式２を満足するように設定されている。
Ｌｓｎ−（Ｌｓｎ−１）≦Ｄｆｎ （ｎ≧２）・・・数式１
ｆｎ＝Ｌｓｎ・ｍ／（ｍ＋１）・・・数式２

第３〜第８撮像ユニット２４〜３１が上記数式１を満足することにより、前側被写界深度Ｄｆ３〜Ｄｆ８がカメラ側で隣接する焦点面を含む大きさを有することになるため、撮影空間Ｓ内の全域を高精細に撮影することができる。なお、第１撮像ユニット２４及び第２撮像ユニット２５の前側被写界深度Ｄｆ１，Ｄｆ２は、撮影空間Ｓの前側端部をカバーする深さに設定されているため、撮影空間Ｓの端でもピントを合せて撮影することができる。また、撮影空間Ｓの後ろ側のピントをカバーできるように、第７撮像ユニット３０及び第８撮像ユニット３１の後側被写界深度が設定されている。

また、上記数式２を満足することにより、撮影空間Ｓ内のどの位置にある同じ大きさＨ２の被写体Ｋであっても、同じサイズｈ１で撮影することができる。これにより、例えば、撮影範囲Ｓを競技場、被写体Ｋを競技者としたとき、競技者が競技場内を縦横に移動する姿を逃すことなく同じサイズで撮影することができる。

図５は、カメラ制御・記録装置１２の構成を示すブロック図である。カメラ制御・記録装置１２は、多焦点カメラ１１を制御して静止画撮影と動画撮影（３０ｆｐｓ）とを行う。また、撮像ユニット毎に露出量をコントロールすることもできる。更に、撮影した内容を記録しておき、この記録済みのデータを読み出してモニタ１３で再生を行うこともできる。この再生時には、再生画質の指定や、画像のトリミング、任意撮像ユニット間の画像リレー接合、動画像のシームレス接合、既存シーンとの合成、動画からの静止画の抽出等、簡易な編集作業を行う機能も備えている。

カメラ制御・記録装置１２は、カメラ制御部４５、エンコード部４６、記録部４７、操作部４８、同期信号発生部４９、再生処理部５０、表示制御部５１、画質調整部５２、サイズ調整部５３等から構成されている。なお、多焦点カメラ１１で動画撮影を行う際に同時に音声の録音を行う場合には、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１に対応する第１〜第８マイク５４ａ〜５４ｈが撮影空間Ｓの第１〜第８焦点面Ｆａ１〜Ｆａ８の近傍にセットされ、集音された音声信号は、エンコード部４６に入力される。

カメラ制御部４５は、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１を個々に制御する第１〜第８カメラ制御回路４５ａ〜４５ｈから構成されている。第１〜第８カメラ制御回路４５ａ〜４５ｈは、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１の各撮像素子から入力されるアナログの撮像信号のゲインを調整し、デジタルデータに変換し、ホワイトバランス等の画像調整を施してエンコード部４６及び表示制御部５１に入力する。

エンコード部４６は、第１〜第８カメラ制御回路４５ａ〜４５ｈに対応する第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈから構成されている。第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈは、第１〜第８カメラ制御回路４５ａ〜４５ｈから入力されたデジタルデータをエンコードし、例えば、静止画データの場合にはＪＰＥＧ形式の静止画ファイルに、動画データの場合にはＭＰＥＧ４形式の動画ファイルに変換する。第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈで生成された静止画ファイルまたは動画ファイルは、記録部４７に入力される他、Ｉ／Ｏを介して編集装置等に直接送信される。

記録部４７は、第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈに対応する第１〜第８記録ユニット４７ａ〜４７ｈから構成されている。第１〜第８記録ユニット４７ａ〜４７ｈは、例えば、メモリカードにデータを記録及び読出しを行うメモリカードリード／ライタであり、第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈから出力された静止画ファイル、または動画ファイルを記録する。

第１〜第８カメラ制御回路４５ａ〜４５ｈと、第１〜第８エンコーダ４６ａ〜４６ｈは、例えば１枚の基板上に形成された拡張ボードのような形態をしており、使用する多焦点カメラ１１の撮像ユニットの数に応じて容易に増減することができるようになっている。また、第１〜第８記録ユニット４７ａ〜４７ｈは、単体のメモリカードリード／ライタから構成されており、やはり撮像ユニットの数に合せて容易に増減できるようになっている。これにより、１つの撮影システムで様々な撮影空間や被写体に対応することができる。

上記カメラ制御・記録装置１２の操作は、操作部４８によって行われる。また、撮影開始、再生開始、停止等の操作時には、カメラ制御部４５、エンコード部４６、記録部４７を同期させる必要があるため、操作部４８とともに同期信号発生部４９が用いられる。

図６は、操作部４８と同期信号発生部４９の構成を示すブロック図である。操作部４８は、撮影開始時に操作されるＲＥＣボタン５７と、再生開始時に操作されるＰＬＡＹボタン５８と、撮影または操作の停止時に操作されるＳＴＯＰボタン５９とを備えている。同期信号発生部４９は、マイクロコンピュータ等からなる信号生成回路６０と、この信号生成回路６０にクロックを供給するＲＴＣ６１とから構成されている。

図７のタイミングチャートに示すように、多焦点カメラ１１及びカメラ制御・記録装置１２の稼働時には、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１で撮影された画像がビデオ信号に変換されてモニタ１３に供給され、いわゆるスルー画表示が行われる。操作部４８のＲＥＣボタン５７が操作されると、ＲＥＣ信号が生成されて信号生成回路６０に入力される。信号生成回路６０は、ＲＴＣ６１から供給されるクロックに同期してＲＥＣ同期信号を生成し、カメラ制御部４５、エンコード部４６、記録部４７の各ユニットに入力する。これにより、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１で撮影された画像が同時に記録を開始され、動画撮影時に記録されるＲＥＣ・タイムカウンタが同時にカウントされる。同様に、ＳＴＯＰボタン５９が操作されたときにも、ＳＴＯＰ同期信号によって同時に撮影が停止される。

このように、撮影、再生、停止を正確に同期させることができるので、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１で撮影された各画像のスタート位置が判別可能であり、各動画をつなぎあわせて編集を行う際にも時間軸のずれがない動画編集を行うことができる。

なお、より高い同期精度が要求される場合には、信号生成回路６０でＲＥＣ ＳＴＢＹ信号とＲＥＣ ＳＴＡＲＴ信号とを生成し、最初にＲＥＣ ＳＴＢＹ信号をカメラ制御部４５、エンコード部４６、記録部４７に入力して撮影準備を行わせ、次に送信されるＲＥＣ ＳＴＡＲＴ信号で撮影を開始するようにしてもよい。

図８は、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１の基本的な設定項目を表す基本設定メニューである。この基本設定メニューは、階層的に構成されている。これらの基本設定は、各撮像ユニットごと、あるいは全撮像ユニットを一括して設定することができる。

「再生モード」は、再生する画像ファイルの種類を選択するモードであり、動画ファイルを再生する「動画再生」、静止画ファイルを再生する「静止画再生」の２つモードを備えている。「録画モード」は、録画する画像の種類を選択するモードであり、動画を撮影する「動画録画」と、静止画を撮影する「静止画録画」の２つモードを備えている。「セットアップモード」は、撮影条件を設定するモードであり、撮影サイズをＣＩＦ，ＶＧＡ等から選択する「録画サイズ」と、エンコード時の圧縮率を普通、高精細、超高精細等から選択する「録画品質」とを備えている。「消去・初期化」は、記録ユニットにセットされたメモリカードに関するモードであり、任意のファイルを消去する「ファイル消去」と、メモリカードを初期化する「フォーマット」とを備えている。

図９は、撮影に関する各種設定を行うための撮影設定メニューである。この撮影設定メニューも、基本設定メニューと同様に、各撮像ユニットごと、あるいは全撮像ユニット一括で設定することができる。

シャッタスピード設定は、各撮像ユニットのシャッタユニットのシャッタスピードを設定するモードであり、被写体照度に合せて自動的に調整される「自動調整」と、１／６０〜１／１２０００ｓｅｃの中から段階的に選択する「手動調整」とを備えている。「同期設定」は、カメラ制御部４５、エンコード部４６、記録部４７の各ユニット間での同期信号を設定するモードである。「オプション設定」は、撮影時に簡易な画像編集を行うためのモードである。

測光エリア設定は、各撮像ユニット２４〜３１の撮像素子で測光を行う際の測光エリアを設定するモードである。図１０（Ａ）に示すように、例えば、第１撮像ユニット２４の撮像素子３７の受光部６５は１２×９の測光ブロック６５ａに分割されており、「任意ブロック選択」では、１０８の測光ブロック６５ａの中から、任意の測光ブロック（例えば、塗りつぶし部分等）を選択することができるモードである。このモードでは、例えば、モニタ１３上に受光部６５の模式図を表示させ、この模式図の中から使用する測光ブロック６５ａを任意に選択できるようにするとよい。

また、「設定済みブロックの選択」は、図１０（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、予め設定されている複数の測光パターン６６〜６９の中から任意のパターンを選択するモードである。このように、測光エリアを自由に設定できるようにすることで、各撮像ユニットが対応する焦点エリアをより高精細に撮影することができる。

ゲイン調整は、撮像素子から出力されたアナログ撮像信号の増幅率を調整するモードであり、被写体照度に合せて自動的に調整される「自動調整」と、複数段階から選択する「手動調整」とを備えている。また、ホワイトバランス調整は、照明の色温度に合せて白色のバランスを調整するモードであり、被写体照度に合せて自動的に調整される「自動調整」と、複数段階から選択する「手動調整」とを備えている。

第１〜第８撮像ユニット２４〜３１で撮影された画像を編集でつなぎ合わせる際に、ゲインやホワイトバランスが撮像ユニットごとに異なっていると違和感が生じてしまう。そこで、上述のゲイン調整及びホワイトバランス調整の自動調整では、撮像ユニット間でゲインとホワイトバランスとを合せる調整モードが設けられている。

上記ゲイン及びホワイトバランス調整には、画質調整部５２が用いられる。画質調整部５２は、複数用意された光量検知回路７５，７６と、比較演算回路７７とを備えている。例えば、第１撮像ユニット２４と第２撮像ユニット２５とのゲイン及びホワイトバランスを合せる場合には、両者の撮影範囲が部分的に重なるように撮影を行ない、図１１（Ａ）に示すような第１撮影画像７３、第２撮影画像７４を取得する。

次に、図１２に示すように、第１撮影画像７３と第２撮影画像７４の重なり部分７３ａ、７４ａの光量を第１光量検知回路７５、第２光量検知回路７６で検知する。そして、両者の光量を比較演算回路７７で比較し、画像の重なっていない部分の光量が等しくなるゲインとホワイトバランスとを算出する。算出されたゲイン及びホワイトバランスは、各カメラ制御回路のＷＢ，ゲイン制御回路７８，７９に入力され、第１撮像ユニット２４及び第２撮像ユニット２５が調整される。これにより、異なる撮像ユニットの画像をつなぎ合わせても違和感のない編集を行うことができる。

このゲイン及びホワイトバランス調整は、図１１（Ｂ）に示すように、３つの撮影画像８３〜８５を重ね合わせて調整することもできるし、同図（Ｃ）に示すように、マトリクス状に並んでいる４つの撮影画像８７〜９０を重ね合わせて調整することもできる。また同じ被写体を撮影することができる場合には、離れて配置されている撮像ユニット間の調整も可能である。

以上のように撮影された画像は、表示制御部５１によりＮＴＳＣ等のコンポジット信号に変換されてモニタ１３に入力されて表示される。また、記録部４７に記録された画像ファイルは、再生処理部５０に読み出されて伸長され、表示制御手段５１を介してモニタ１３に表示される。このモニタ１３での表示の際に、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１の画像を全て同じ大きさで並べて配置するだけでは、撮影時空間の把握が難しくなる。

そこで本実施形態では、図１４に示すように、同一焦点面の画像が横方向に、焦点面の奥行き方向の画像が縦方向に並ぶように、第１〜第８撮像ユニット２４〜３１の第１〜第８撮影画像１００〜１０７を配置し、下方には、第１〜第８撮影画像１００〜１０７から選択された画像、または編集中の画像等を拡大画像１０８，１０９として表示するようにした。これにより、各焦点面Ｆ１〜Ｆ４ごとの画像を確認できるため、撮影空間Ｓの把握が容易になる。また、各撮影画像１００〜１０９には、撮影時に記録されるＲＥＣカウンタが時間の経過とともに変位するカウンタバー１１０として表示されるので、撮影時間の把握が容易になる。これにより、撮影時空間の把握が容易になるため、任意的に時間軸のずれのない広視野動画や、一つの被写体を追跡する追跡動画、深い被写界深度を利用した動画、広いダイナミックレンジ動画等の編集・作成を行うことができる。

なお、上記実施形態では、４つの焦点面、８個の撮像ユニットが組み込み可能な撮影システムを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意の数の焦点面、撮像ユニットにも適用することができる。

本発明の撮影システムと、この撮影システムにより撮影される撮影空間を示す模式図である。 多焦点カメラの正面図である。 第１撮像ユニットの断面図である。 撮影空間と撮像ユニットの焦点面設定との関係を示す模式図である。 カメラ制御・記録装置の構成を示すブロック図である。 同期信号発生部の構成を示すブロック図である。 同期信号による撮影タイミングを表すタイミングチャートである。 基本設定メニューの構成を示す階層図である。 撮影設定メニューの構成を示す階層図である。 測光エリア設定の一例を示す説明図である。 ゲイン及びホワイトバランスの調整時に使用する撮影画像を示す説明図である。 画質調整部の構成を示すブロック図である。 撮影画像のモニタへの表示状態を示す説明図である。

符号の説明

１１ 多焦点カメラ
１２ カメラ制御・記録装置
１３ モニタ
１７〜２０ 第１〜第４画層ユニット
２４〜３１ 第１〜第８撮像ユニット
４５ カメラ制御部
４６ エンコード部
４７ 記録部
４８ 操作部
４９ 同期信号発生部
５２ 画質調整部
５３ サイズ調整部
７５，７６ 第１、第２光量検知回路
７７ 比較演算回路
Ｆ１〜Ｆ４ 第１〜第４焦点面
Ｆａ１〜Ｆａ８ 第１〜第８焦点エリア
Ｋ 被写体
Ｓ 撮影空間

Claims (3)

1. 所定の幅、高さ及び奥行きを有する撮影空間を、前記奥行き方向において前記撮影空間の外に設定された撮影位置から撮影する多焦点カメラであって、
   前記撮影位置からの距離が異なるように前記奥行き方向に沿って前記撮影空間内に設定された複数の焦点面をそれぞれ撮影する複数の画層ユニットを有し、
   前記各画層ユニットは、対応する焦点面を複数のエリアに分割した各焦点エリアをそれぞれ撮影する複数の撮像ユニットからなり、
   前記各撮像ユニットの撮影光学系は、対応する焦点面ごとに同じ焦点距離を有し、かつ対応する焦点面から前記多焦点カメラ側で隣接する焦点面、または前記撮影空間の前記多焦点カメラ側の端部までの空間に前側被写界深度を備え、更に対応する焦点エリアにおいて同じ大きさの被写体を撮影したときに、同じ大きさの被写体の画像が得られるように撮影する撮影倍率を有することを特徴とする多焦点カメラの撮影光学系。
2. 前記多焦点カメラから数えてｎ番目の焦点面と、この焦点面に対応する第ｎ画層ユニットの前記撮像ユニットとの距離をＬｓｎ、第ｎ画層ユニットを構成する前記撮像ユニットの前側被写界深度の深さをＤｆｎとしたときに、前記第ｎ画層ユニットを構成する前記撮像ユニットの撮影光学系の焦点面設定が、下記数式１を満たすことを特徴とする請求項１記載の多焦点カメラの撮影光学系。
   Ｌｓｎ−（Ｌｓｎ−１）≦Ｄｆｎ （ｎ≧２）・・・数式１
3. 前記第ｎ画層ユニットを構成する前記撮像ユニットの撮影光学系の焦点距離ｆｎは、前記撮影光学系の撮影倍率をｍとしたときに、下記数式２を満たすことを特徴とする請求項２記載の多焦点カメラの撮影光学系。
   ｆｎ＝Ｌｓｎ・ｍ／（ｍ＋１）・・・数式２

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