JP5837805B2 - 撮像装置および望遠鏡 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置および望遠鏡に関する。

従来の電子写真用のレンズは、被写体と受光素子との間に設けられ、被写体からの光を受光素子に結像するものであり、被写界深度の如何に関らず、被写体の１つの点に焦点を合わせるものである。したがって、遠くの被写体を拡大して撮影するためには、焦点距離の長い望遠レンズを使用し、広角で撮影するためには、焦点距離が短い広角レンズを使用し、通常の撮影をするためには、標準レンズを使用する。

このために、被写体までの距離に応じて、標準レンズ、望遠レンズ、広角レンズを選択する。

一方、視野のある程度の範囲を自由に選択して、撮影するためには、ズームレンズを使用することができる（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−２５５４５３号公報

標準レンズ、望遠レンズ、広角レンズを使って撮影する場合、カメラ本体にセットされているレンズに適する被写体までの距離とは異なる距離に存在している被写体を撮影するためには、レンズ交換を必要とし、レンズ交換作業が煩雑である。

ズームレンズは、ある範囲における焦点距離を自由に調整することができるものの、撮影時における焦点は１つであるので、現在の焦点距離とは異なる焦点に変更するためには、焦点調整時間が必要であり、また、焦点調整作業が煩雑であるという問題がある。自動的に焦点調整するためには、自動合焦装置が必要であるという問題がある。

いずれにしても、従来の電子写真装置では、撮影時における焦点は１つであり、同一被写体に対して、複数の焦点距離で同時に撮影することができない。したがって、従来例では、比較的遠くに存在している被写体を拡大して撮影することと、上記被写体を含めた広い範囲を撮影することとを、同時に実現することができないという問題がある。

本発明は、比較的遠くに存在している被写体を拡大して撮影することと、上記被写体を含めた広い範囲を撮影することとを、同時に実現することができる撮像装置、そのレンズ、望遠鏡およびビデオカメラを提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、所定の焦点距離を具備する第１の前段結像レンズと、上記第１の前段結像レンズの焦点距離とは異なる焦点距離を具備し、上記第1の前段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の前段結像レンズと一体に形成されている第２の前段結像レンズと、上記第１の前段結像レンズを通過した光の像を結像する第１の後段結像レンズと、上記第２の前段結像レンズを通過した光の像を、上記第１の後段結像レンズが結像した結像面と同一の結像面に結像し、上記第１の後段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の後段結像レンズと一体に形成されている第２の後段結像レンズと、上記第１の前段結像レンズと上記第１の後段結像レンズとからなる第１光学系に設けられ、所定の色の光のみを通過させる第１のカラーフィルタと、上記第２の前段結像レンズと上記第２の後段結像レンズとからなる第２光学系に設けられ、上記第１のカラーフィルタの色とは異なる色の光のみを通過させる第２のカラーフィルタと、上記第１光学系を通過した光を結像するとともに、上記第２光学系を通過した光を結像する結像面を具備し、上記第１光学系を通過した光による結像に対応する第１結像信号と、上記第２光学系を通過した光による結像に対応する第２結像信号とを互いに分離して出力する１つのカラー撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置である。

本発明によれば、比較的遠くに存在している被写体を拡大して撮影することと、上記被写体を含めた広い範囲を撮影することとを、同時に実現することができるという効果を奏する。

本発明の実施例１である撮像装置１００を示す概略側面図である。 組合せレンズ（組レンズ）ＰＬ１を示す側面図である。 前段結像レンズ群Ｌ１を示す側面図である。 前段結像レンズ群Ｌ１からフィルタを除去した前段結像レンズ群Ｌ２を示す側面図である。 撮像装置１００において、ＣＣＤ１０が、第１結像信号Ｓ１、第２結像信号Ｓ２、第３結像信号Ｓ３を出力している状態を示す図である。 撮像装置１００において、ＣＣＤ１０以降の回路をも示すブロック図である。 撮像装置１００が撮影した画像の表示例を示す図である。 発明の実施例２である撮像装置２００を示すブロック図である。 撮像装置２００が撮影した画像を信号合成回路４０が合成した合成例を示す図である。 本発明の実施例３である撮像装置３００を示すブロック図である。 本発明の実施例４である撮像装置４００を示すブロック図である。 フィルタ退避手段６０の具体例を示す正面図である。 本発明の実施例５である撮像装置５００を示す図である。

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。

図１は、本発明の実施例１である撮像装置１００を示す概略側面図である。

撮像装置１００は、組合せレンズ（組レンズ）ＰＬ１と、ＣＣＤ１０とを有する。

組合せレンズＰＬ１は、前段結像レンズ群Ｌ１と、後段結像レンズ群Ｌ３とを有する。ＣＣＤ１０は、結像面１０Ｓを有する。

図２は、組合せレンズ（組レンズ）ＰＬ１を示す側面図である。

図３は、前段結像レンズ群Ｌ１を示す側面図である。

図４は、前段結像レンズ群Ｌ１からフィルタを除去した前段結像レンズ群Ｌ２を示す側面図である。

前段結像レンズ群Ｌ２は、互いに焦点距離が異なる前段レンズＬ１３、Ｌ１２、Ｌ１１によって構成され、前段レンズＬ１３、Ｌ１２、Ｌ１１が一体となっている。光軸ＯＡ１から近い順に、前段レンズＬ１３、Ｌ１２、Ｌ１１が設けられ、これらは全て凹レンズである。前段結像レンズ群Ｌ２を、図４の左から右に向かって見ると、前段レンズＬ１３は、円形であり、前段レンズＬ１２、前段レンズＬ１１は、それぞれ円環である。

また、レンズＬ１１は、第１の前段結像レンズであり、レンズＬ１２は，第２の前段結像レンズであり、レンズＬ１３は、第３の前段結像レンズである。

レンズＬ１３を中心部、レンズＬ１２，Ｌ１１を非中心部と表現すれば、非中心部は、第１の非中心部と、第２の非中心部とによって構成され、第１の非中心部の焦点距離は、上記中心部の焦点距離、上記第２の非中心部の焦点距離とは異なる焦点距離である。

なお、レンズＬ１３を円形で構成し、レンズＬ１１、Ｌ１２が、円環の半分で形成され、レンズＬ１１の形状が、レンズＬ１２の円環と同形状であり、レンズＬ１１、Ｌ１２とは焦点距離だけ異なるようにしてもよい。このようにすることによって、結像レンズの全体の形状を小さくすることができる。

また、円盤を中心から１２０度づつ、３等分した３つのレンズを作り、これら各レンズの焦点距離のみが異なるようにして、レンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３を構成するようにしてもよい。

実施例１では、光軸から近い順に、レンズＬ１３、Ｌ１２、Ｌ１１の順で配置されているが、この順とは異なる順で配置するようにしてもよい。たとえば、光軸から近い順に、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の順で配置するようにしてもよく、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１１等のようにしてもよい。

また、実施例１では、レンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の全てが凹レンズであるが、それらの少なくとも１つのレンズに、凸レンズを使用するようにしてもよい。たとえば、レンズＬ１１のみを凸レンズにするようにしてもよく、レンズＬ１２のみを凸レンズにしてもよく、また、Ｌ１３のみを凸レンズにするようにしてもよい。これらの場合、上記のように、光軸から見た配置を、他の配置にするようにしてもよい。

実施例１では、レンズが３つ設けられているが、２つのレンズまたは４つ以上のレンズで、１つの結像レンズ群を構成するようにしてもよい。

なお、前段結像レンズ群Ｌ１、後段結晶レンズ群Ｌ２における焦点距離は、中心部から周縁部に向かって、連続的に異なるのではなく、断続的に異なる。すなわち、レンズの中心を含めた中心部（ある範囲を有する領域）で、１つの焦点距離が設定され、レンズの周縁部の領域で、別の焦点距離が設定され、中心部と周縁部との間の領域で、さらに別の焦点距離が設定されている。

一方、非球面レンズは、レンズの中心の焦点距離と、レンズの周縁部の焦点距離とが異なるが、レンズの中心から周縁に向かって、焦点距離が段階的に異なるのではなく、連続的に異なる点で、実施例１、以下の実施例とは異なる。

前段結像レンズ群Ｌ１は、図３に示すように、前段結像レンズ群Ｌ２に、フィルタＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３がそれぞれ設けられたレンズ群である。

フィルタＦ１１は、Ｒ（赤）のフィルタであり、レンズＬ１１に設けられ、フィルタＦ１２は、Ｇ（緑）のフィルタであり、レンズＬ１２に設けられ、フィルタＦ１３は、Ｂ（青）のフィルタであり、レンズＬ１３に設けられている。

フィルタＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３は、レンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３に蒸着でコーティングされたフィルタである。蒸着の代わりに、カラーフィルムを使用するようにしてもよく、また、レンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３そのものを色ガラスで製造するようにしてもよい。以後の実施例におけるカラーフィルタについても、上記と同様である。

後段結像レンズ群Ｌ３は、全て凸レンズであり、互いに焦点距離が異なるレンズＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３であり、光軸ＯＡ１から近い順に、レンズＬ３３、Ｌ３２、Ｌ３１が設けられている。後段結像レンズ群Ｌ３を、図２の左から右に向かってみると、レンズＬ３３は、円形であり、Ｌ３２、Ｌ３１は、それぞれ円環である。

実施例１において、カラーフィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタであるが、これら以外の色のフィルタを使用するようにしてもよい。この場合には、後述する撮像素子が、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の光に反応する素子である必要がある。

次に、実施例１において、組合せレンズＰＬ１が、物体Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３の光を、結像面１０Ｓに結像される動作について説明ずる。

物体Ｏ１は、第１の前段レンズＬ１１と第１の後段レンズＬ３１とからなる第１光学系によって、像Ｏ１１が結像され、第２の前段レンズＬ１２と第２の後段レンズＬ３２とからなる第２光学系によって、像Ｏ１２が結像される。また、第３の前段光学系レンズＬ１３と第３の前段レンズＬ３１と第３の後段レンズＬ３３とからなる第３光学系によって、像Ｏ１３が結像される。像Ｏ１１、Ｏ１２、Ｏ１３の結像位置は、ＣＣＤの結像面１０Ｓであり、ＣＣＤの結像面１０Ｓは同一平面である。

ところで、像Ｏ１１、Ｏ１２、Ｏ１３の各縮小率は互いに異なる。像Ｏ１１は、広角レンズを使用して撮影された像であり、像Ｏ１２が、標準レンズを使って撮影した像であり、像Ｏ１３は、望遠レンズを使用して撮影された像である。

なお、像Ｏ１１、Ｏ１２、Ｏ１３は、後述する図７に示す写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３にそれぞれ対応している。

図５は、撮像装置１００において、ＣＣＤ１０が、第１結像信号Ｓ１、第２結像信号Ｓ２、第３結像信号Ｓ３を出力している状態を示す図である。

第１結像信号Ｓ１は、Ｒ信号に対応し、第２結像信号Ｓ２は、Ｇ信号に対応し、第３結像信号Ｓ３は、Ｂ信号に対応している。

つまり、組合せレンズＰＬ１において、凹レンズＬ１１と凸レンズＬ３１とからなる第１光学系と赤フィルタＦ１１とによって、組合せレンズＰＬ１の前に存在している物体Ｏ１の像が、ＣＣＤ１０の受光面１０Ｓに結像し、すなわち、赤の像である第１結像が形成される。

また、組合せレンズＰＬ１において、凹レンズＬ１２と凸レンズＬ３２とからなる第２光学系と緑フィルタＦ１２とによって、組合せレンズＰＬ１の前に存在している物体Ｏ２の像が、ＣＣＤ１０の受光面１０Ｓに結像し、すなわち、緑の像である第２結像が形成される。

さらに、組合せレンズＰＬ１において、凹レンズＬ１３と凸レンズＬ３３とからなる第３光学系と青フィルタＦ１３とによって、組合せレンズＰＬ１の前に存在している物体Ｏ３の像が、ＣＣＤ１０の受光面１０Ｓに結像し、すなわち、青の像である第３結像が形成される。

ただし、凹レンズＬ１１と凸レンズＬ３１とによる倍率、凹レンズＬ１２と凸レンズＬ３２とによる倍率、凹レンズＬ１２と凸レンズＬ３３とによる倍率の順で、倍率が大きくなっている。

ＣＣＤ１０は、赤の画像信号であるＲ信号Ｓ１と、緑の画像信号であるＧ信号Ｓ２と、青の画像信号であるＢ信号Ｓ３とを、別個に出力する。

図６は、撮像装置１００において、ＣＣＤ１０以降の回路をも示すブロック図である。

図６に示す例では、撮像装置１００は、前段結像レンズ群Ｌ１と、後段結像レンズ群Ｌ３と、ＣＣＤ１０と、信号処理回路２１、２２、２３と、信号選択回路３０と、表示装置Ｄ１とを有する。

信号処理回路２１、２２、２３は、それぞれ、Ｒ信号Ｓ１、Ｇ信号Ｓ２、Ｂ信号Ｓ３について、所定の画像処理を実行する回路である。

信号選択回路３０は、端子ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ０を有し、端子ｔ１、ｔ２、ｔ３がそれぞれ、信号処理回路２１、２２、２３の各出力端子に接続され、選択端子ｔ０が表示装置Ｄ１の入力端子に接続されている。

表示装置Ｄ１は、信号選択回路３０で選択された映像信号に応じた画像を表示する装置である。

図７は、撮像装置１００が撮影した画像の表示例を示す図である。

撮像装置１００が撮影した画像は、写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３である。

写真ＰＨ１は、登山中の人Ｈを遠くから広角レンズで撮影した写真であり、凹レンズＬ１１と凸レンズＬ３１とによって結像した像の信号Ｓ１を使用した像である。写真ＰＨ１は、ＲフィルタＦ１１を通過した赤の光のみで構成した像であり、実際には、白黒の画像で表示される。

写真ＰＨ２は、登山中の人Ｈを遠くから標準レンズで撮影した写真であり、凹レンズＬ１２と凸レンズＬ３２とによって結像した像の信号Ｓ２を使用した像である。写真ＰＨ２は、ＧフィルタＦ１２を通過した緑の光のみで構成した像であり、実際には、白黒の画像で表示される。

写真ＰＨ３は、登山中の人Ｈを遠くから望遠レンズで撮影した写真であり、凹レンズＬ１３と凸レンズＬ３３とによって結像した像の信号Ｓ３を使用した像である。写真ＰＨ３は、ＢフィルタＦ１３を通過した青の光のみで構成した像であり、実際には、白黒の画像で表示される。

撮像装置１００を使用すれば、レンズ交換せずに、信号選択回路３０を切換えるだけ（スイッチを切換えるだけ）で、広角レンズ、標準レンズ、望遠レンズのそれぞれで撮影した画像を表示することができる。レンズ交換せずに、３種類の倍率のそれぞれの画像を撮影することができるので、シャッターチャンスを逃すことなく、適切な画像をタイミング良く撮影することができる。

なお、信号処理回路２１、２２、２３の出力端子に、それぞれメモリを設ければ、広角画像（写真ＰＨ１）、標準画像（写真ＰＨ２）、望遠画像（写真ＰＨ３）の３つの画像を、同時に記憶することができる。

図８は、本発明の実施例２である撮像装置２００を示すブロック図である。

撮像装置２００は、撮像装置１００において、信号合成回路３０の代わりに、信号合成回路４０を使用し、表示装置Ｄ１の代わりに、表示装置Ｄ２を使用した装置である。

信号合成回路４０は、ＣＣＤ１０が出力した信号Ｓ１とＳ２とＳ３とを合成する回路である。

図９は、撮像装置２００が撮影した画像を信号合成回路４０が合成した合成例を示す図である。

図９（１）は、信号合成回路４０が合成して作った合成写真ＰＨ４を示す図である。合成写真ＰＨ４は、図７に示す写真ＰＨ１の上に、写真ＰＨ２を重ね、写真ＰＨ２の上に、写真ＰＨ３を重ねた写真である。この場合、合成写真ＰＨ４において、図７に示す写真ＰＨ３の外縁部を残し、図７に示す写真ＰＨ２を縮小した写真を重ね、この外縁部を残し、図７に示す写真１を縮小した写真を重ねてある。なお、合成写真ＰＨ４において、３つの写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３の中心を同じ位置に配置した写真である。

合成写真ＰＨ４によれば、広角の画像（写真ＰＨ１）と、要部を拡大した画像（写真ＰＨ３）と、その中間的な倍率の画像（写真ＰＨ２）とを、同時に見ることができる。また、広角の画像を比較的大きく見ることができ、中間的な画像をある程度大きくして見ることができる。

図９（２）は、信号合成回路４０が合成して作った合成写真ＰＨ５を示す図である。合成写真ＰＨ５は、図７に示す写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３を同じ縮尺で縮小し、縮小した写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３を並置した写真である。

合成写真ＰＨ５によれば、広角の画像と、要部を拡大した画像と、その中間的な倍率の画像とを、同時に見ることができる。しかも、図９（１）に示す写真と比較すると、広角の画像と、中間的な倍率の画像とを、画像の欠落が無く視認することができる。

図１０は、本発明の実施例３である撮像装置３００を示すブロック図である。

撮像装置３００は、撮像装置１００と撮像装置２００とを組み合わせた実施例であり、撮像装置１００において、信号選択回路３０の代わりに信号選択回路５０を設け、また、信号合成回路４０を付加した実施例である。

信号選択回路５０は、端子ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ０とを有する回路である。端子ｔ１、ｔ２、ｔ３がそれぞれ、信号処理回路２１、２２、２３の各出力端子に接続され、端子ｔ４が、信号合成回路４０の出力端子に接続され、選択端子ｔ０が表示装置Ｄ３の入力端子に接続されている。

撮像装置３００によれば、図７に示す３つの写真ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、図９に示す合成写真ＰＨ４またはＰＨ５のうちの１つの写真を選択し、表示装置Ｄ３に表示することができる。

図１１は、本発明の実施例４である撮像装置４００を示すブロック図である。

撮像装置４００は、図６に示す撮像装置１００において、フィルタ退避手段６０を設けた実施例である。

図１２は、フィルタ退避手段６０の具体例を示す正面図である。

フィルタ退避手段６０は、赤のフィルタＦ１１が、２つのフィルタＦ１１１とＦ１１２とによって構成され、フィルタＦ１１１、Ｆ１１２のそれぞれに突起６１、６２が設けられ、また、突起６１、６２を使って、フィルタＦ１１１、Ｆ１１２を光路から退避させる駆動手段（図示せず）を有する。

フィルタＦ１１１、Ｆ１１２を第１の前段結像レンズＬ１１から退避させる場合、駆動手段によって、図１２中、左右方向に、フィルタＦ１１１、Ｆ１１２をスライドさせることによって、第１の前段結像レンズＬ１１の光路から、フィルタＦ１１１、Ｆ１１２を退避させることができる。これによって、第１の前段結像レンズＬ１１には、赤の光のみならず、緑、青の光も通過するので、第１の前段結像レンズＬ１１、第１の後段結像レンズＬ３１を通過した光に基づいて、カラー画像を表示することができる。この場合、第２の前段結像レンズＬ１２、第３の前段結像レンズＬ１３を遮蔽しないと、これらの光によって、ノイズ成分が混入されるので、これを阻止するために、第２の前段結像レンズＬ１２、第３の前段結像レンズＬ１３を遮蔽する。

図１１、図１２に示す実施例において、レンズＬ１２、Ｌ１３を遮蔽したり、遮蔽しなかったりする手段として、液晶を設けるようにしてもよい。つまり、図１１において、レンズＬ１２の手前とレンズＬ１２との間に液晶を設け、レンズＬ１３の手前とレンズＬ１３との間に、液晶を設ける。そして、レンズＬ１２（前段結晶レンズ群Ｌ１中の中央と周縁との間のレンズ）、レンズＬ１３（前段結晶レンズ群Ｌ１中の中央のレンズ）を遮蔽する場合には、液晶に電圧を印加し、光を透過させないようにし、レンズＬ１２、Ｌ１３を遮蔽しない場合には、液晶に電圧を印加せずに、光を透過させる。なお、制御の仕方によっては、レンズＬ１２、Ｌ１３を遮蔽する場合に、液晶に電圧を印加せず、レンズＬ１２、Ｌ１３を遮蔽しない場合に、液晶に電圧を印加する。

図１３は、本発明の実施例５である撮像装置５００を示す図である。

撮像装置５００は、組合せレンズＰＬ２と、ＣＣＤ１１とを有する。

組合せレンズＰＬ２は、前段結像レンズ群Ｌ４と、後段結像レンズ群Ｌ５とを有する。

前段結像レンズ群Ｌ４は、第１の前段結像レンズＬ４１と、第２の前段結像レンズＬ５１と、第１の偏光フィルタＰＬ１１と、第２の偏光フィルタＰＬ１２とを有する。

第１の前段結像レンズＬ４１は、所定の焦点距離を具備するレンズである。第２の前段結像レンズＬ４２は、第１の前段結像レンズＬ４１の焦点距離とは異なる焦点距離を具備し、第１の前段結像レンズＬ４１と一体に形成されているレンズである。

後段結像レンズ群Ｌ５は、第１の後段結像レンズＬ５１と、第２の後段レンズＬ５２とを有する。

第１の後段結像レンズＬ５１は、第１の前段結像レンズＬ４１を通過した光の像を結像するレンズである。

第２の後段レンズＬ５２は、第２の前段結像レンズＬ４２を通過した光の像を、第１の後段結像レンズＬ５１が結像した結像面と同一の結像面に結像し、上記第１の後段結像レンズＬ５１と一体に形成されているレンズである。

第１の偏光フィルタＰＬ１１は、第１の前段結像レンズＬ４１と第１の後段結像レンズＬ５１とからなる第１光学系に設けられ、Ｐ波のみを通過させるフィルタである。なお、上記Ｐ波は、入射面に対して電界成分が平行な偏光成分である。

第２の偏光フィルタＰＬ１２は、第２の前段結像レンズＬ４２と第２の後段結像レンズＬ５２とからなる第２光学系に設けられ、Ｓ波のみを通過させるフィルタである。なお、上記Ｓ波は、入射面に対して電界成分が垂直な偏光成分である。

ＣＣＤ１１は、結像面１１Ｓを有し、結像面１１Ｓには、多数の受光素子が設けられ、光のうちでＰ波のみに反応する受光素子と、Ｓ波のみに反応する受光素子とが、交互に配列されている。そして、ＣＣＤ１１は、光のＰ波に対応するＰ波信号Ｓ４と、光のＳ波に対応するＳ波信号Ｓ５とを出力する。つまり、被写体である物体からの光のうちで、Ｐ波が、第１の偏光フィルタＰＬ１１を通過し、第１の前段結像レンズＬ４１、第１の後段結像レンズＬ５１を通過し、結像面１１Ｓで結像し、そのＰ波に反応する受光素子が、Ｐ波信号Ｓ４を出力する。

一方、被写体である物体からの光のうちで、Ｓ波が、第２の偏光フィルタＰＬ１２を通過し、第２の前段結像レンズＬ４２、第２の後段結像レンズＬ５２を通過し、結像面１１Ｓで結像し、そのＳ波に反応する受光素子が、Ｓ波信号Ｓ５を出力する。

また、広角レンズとして、第１の前段結像レンズＬ４１、第１の後段結像レンズＬ５１を使用し、望遠レンズとして、第２の前段結像レンズＬ４２、第２の後段結像レンズＬ５２を使用し、さらに、Ｐ波信号とＳ波信号とを切換える信号選択回路を使用すれば、広角画面、望遠画面を選択的に表示することができる。

この場合、Ｐ波信号とＳ波信号とを合成すれば、図９に示すように、広角画像（写真ＰＨ１に対応する画像）と、望遠画像（写真ＰＨ３に対応する画像）とを重ねて表示したり、両画像を並置して表示することができる。

また、上記実施例において、Ｐ波とＳ波とを置き換えるようにしてもよい。

なお、前段結像レンズ群Ｌ４として、凹レンズと凸レンズとの組合せで構成するようにしてもよく、凸レンズ同士の組み合わせで構成するようにしてもよい。また、後段結像レンズ群Ｌ５として、凸レンズと凹レンズとの組合せで構成するようにしてもよく、凹レンズ同士の組み合わせで構成するようにしてもよい。

さらに、第２の前段結像レンズＬ４２、第２の後段結像レンズＬ５２によって構成される第２の光路を遮蔽するようにしてもよい。このようにすれば、第１の前段結像レンズＬ４１、第１の後段結像レンズＬ５１を通過する光によって、広角のカラー画像を表示することができる。この場合、偏光フィルタＰＬ１１を光路から退避させるようにしもよい。

逆に、第１の前段結像レンズＬ４１、第１の後段結像レンズＬ５１によって構成される第１の光路を遮蔽するようにすれば、第２の前段結像レンズＬ４２、第２の後段結像レンズＬ５２を通過する光によって、望遠のカラー画像を表示することができる。この場合、第２の偏光フィルタＰＬ１２を光路から退避させるようにしてもよい。

実施例６は、上記各実施例をテレビカメラ、ビデオカメラ等の動画を撮影する装置に応用した実施例である。実施例１〜６は、いわばスチルカメラであるが、これを動画撮影に応用するようにしてもよい。

上記実施例１〜６は、撮像装置の実施例であるが、実施例７は、上記各実施例を望遠鏡に応用した実施例である。

実施例７において、野球を例にとれば、ピッチャーの動きが、拡大されて望遠鏡の画面の中央に表示され、望遠鏡の画面の周縁部に、１塁、３塁等、他の守備範囲が同時に表示される。したがって、ピッチャーに注目しているとすれば、注目しているピッチャーの動きを中央で拡大して見ることができ、同時にランナーの動きを、画面の周縁部で見ることができるので、観戦の楽しみが倍増する。野球に限らず、サッカー、ラグビー、バレーボール、陸上競技、水泳等のスポーツ観戦や、舞台、歌謡ショウ等の観劇等においても、注目している領域は勿論、その周辺またはそこから少し離れた領域の状態をも同時に見ることができる。

上記実施例において、カラーフィルタは、前段レンズと後段レンズとによって構成されている光学系のどこかに設ければよい。カラーフィルタを、前段レンズと後段レンズと間に設けても、後段レンズの後段に設けるようにしてもよい。

また、前段結像レンズ群と後段結像レンズ群との間に、他のレンズ、レンズ群を設けるようにしてもよい。

上記各実施例を使用すれば、上記のように、スポーツ観戦、観劇等で、注目している領域は勿論、その周辺またはそこから少し離れた領域の状態をも同時に見ることができるが、この他に、海難救助にも使用できる。つまり、海水浴または船の遭難によって、人が海で溺れそうになった場合、通常の望遠レンズをいきなり使用したのでは、遭難者を望遠鏡の視野に入れにくく、一方、通常の広角レンズを使用すれば、遭難者の位置を見つけやすいが、遭難者を拡大して表示することができない。そこで、上記実施例（望遠鏡、カメラ）を使用し、標準レンズまたは広角レンズを使用した画面（図７（１）または（２）に示す画面）で、遭難者を見つけ、その画面の中心に遭難者を表示させるように、カメラの方向をセットし、この状態で、望遠レンズに切換えると、図７（３）に示す画面のように、遭難者が拡大された状態で画面に表示される。

図９（１）に示すような合成画像で遭難者を探すには、まず、図９（１）に示す写真ＰＨ１のように、広角画面（画面の周縁部）で遭難者を見つけ、その遭難者を画面の左右方向の中心（または上下方向の中心）に表示させるように、カメラの方向をセットし、そして、カメラを上下（または左右）に方向移動すると、画面の中心に、遭難者が拡大された状態で表示される。したがって、上記実施例は、遭難者の方向の特定が容易でありしかも遭難者を迅速に拡大して表示することができる。これは、山の遭難者を救助する場合も同様である。

１００、２００、３００、４００、５００…撮像装置、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…結像レンズ、
ＰＬ１、ＰＬ２…組合せレンズ、
１０、１１…ＣＣＤ、
２１、２２、２３…信号処理回路、
３０、５０…信号選択回路、
４０…信号合成回路。

Claims (12)

1. 所定の焦点距離を具備する第１の前段結像レンズと；
   上記第１の前段結像レンズの焦点距離とは異なる焦点距離を具備し、上記第1の前段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の前段結像レンズと一体に形成されている第２の前段結像レンズと；
   上記第１の前段結像レンズを通過した光の像を結像する第１の後段結像レンズと；
   上記第２の前段結像レンズを通過した光の像を、上記第１の後段結像レンズが結像した結像面と同一の結像面に結像し、上記第１の後段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の後段結像レンズと一体に形成されている第２の後段結像レンズと；
   上記第１の前段結像レンズと上記第１の後段結像レンズとからなる第１光学系に設けられ、所定の色の光のみを通過させる第１のカラーフィルタと；
   上記第２の前段結像レンズと上記第２の後段結像レンズとからなる第２光学系に設けられ、上記第１のカラーフィルタの色とは異なる色の光のみを通過させる第２のカラーフィルタと；
   上記第１光学系を通過した光を結像するとともに、上記第２光学系を通過した光を結像する結像面を具備し、上記第１光学系を通過した光による結像に対応する第１結像信号と、上記第２光学系を通過した光による結像に対応する第２結像信号とを互いに分離して出力する１つのカラー撮像素子と；
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１において、
   上記第１結像信号、上記第２結像信号のうちの１つの信号を選択する選択手段を有することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１において、
   上記第１結像信号と上記第２結像信号とを合成する合成手段を有することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３において、
   上記合成手段は、上記第１結像信号に対応する画像である第１画像に対して、上記第２結像信号に対応する画像である第２画像を縮小し、上記第１結像信号の上に上記第２結像信号を重ねて表示するように、上記第１結像信号と上記第２結像信号とを合成する手段であることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項３において、
   上記合成手段は、上記第１結像信号に対応する画像である第１画像と、上記第２結像信号に対応する画像である第２画像とを併置して表示するように、上記第１結像信号と上記第２結像信号とを合成する手段であることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１において、
   上記カラー撮像素子が出力した信号に基づいて画像を表示する表示手段を有することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１において、
   上記第１光学系を通過する光の光路から、上記第１のフィルタを退避させる退避手段と；
   上記第１光学系を通過する光の光路から上記第１のフィルタを退避させたときに、上記第２光学系を通過する光を遮断する遮断手段と；
   を有することを特徴とする撮像装置。
8. 請求項７において、
   上記遮断手段は、液晶であることを特徴とする撮像装置。
9. 請求項１〜請求項８のうちの少なくとも１項において、
   上記撮像装置は、スチルカメラまたはビデオカメラであることを特徴とする撮像装置。
10. 所定の焦点距離を具備する第１の前段結像レンズと；
    上記第１の前段結像レンズの焦点距離とは異なる焦点距離を具備し、上記第1の前段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の前段結像レンズと一体に形成されている第２の前段結像レンズと；
    上記第１の前段結像レンズを通過した光の像を結像する第１の後段結像レンズと；
    上記第２の前段結像レンズを通過した光の像を、上記第１の後段結像レンズが結像した結像面と同一の結像面に結像し、上記第１の後段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１の後段結像レンズと一体に形成されている第２の後段結像レンズと；
    上記第１の前段結像レンズと上記第１の後段結像レンズとからなる第１光学系に設けられ、所定の色の光のみを通過させる第１のカラーフィルタと；
    上記第２の前段結像レンズと上記第２の後段結像レンズとからなる第２光学系に設けられ、上記第１のカラーフィルタの色とは異なる色の光のみを通過させる第２のカラーフィルタと；
    上記第１光学系を通過した光を結像するとともに、上記第２光学系を通過した光を結像する結像面を具備し、上記第１光学系を通過した光による結像に対応する第１結像信号と、上記第２光学系を通過した光による結像に対応する第２結像信号とを互いに分離して出力する１つのカラー撮像素子と；
    を有することを特徴とする望遠鏡。
11. 請求項１において、
    上記第１、２の前段結像レンズの焦点距離とは異なる焦点距離を具備し、上記第1の前段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１、２の前段結像レンズと一体に形成されている第３の前段結像レンズと；
    上記第３の前段結像レンズを通過した光の像を、上記第１、２の後段結像レンズが結像した結像面と同一の結像面に結像し、上記第１の後段結像レンズの光軸と同一の光軸を具備し、上記第１、２の後段結像レンズと一体に形成されている第３の後段結像レンズと；
    上記第３の前段結像レンズと上記第３の後段結像レンズとからなる第３光学系に設けられ、上記第１、２のカラーフィルタの色とは異なる色の光のみを通過させる第３のカラーフィルタと；
    を有し、
    上記結像面は、上記第１、２、３光学系を通過した光を結像する結像面であり、
    上記カラー撮像素子は、上記第１光学系を通過した光による結像に対応する第１結像信号と、上記第２光学系を通過した光による結像に対応する第２結像信号と、上記第３光学系を通過した光による結像に対応する第３結像信号とを互いに分離して出力する素子であることを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１１において、
    上記第１結像信号、上記第２結像信号、上記第３結像信号のうちの１つの信号を選択する選択手段を有することを特徴とする撮像装置。

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