JP7328025B2

JP7328025B2 - 光学装置、およびそれを備える撮像システム

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Description

本発明は、光学装置、およびそれを備える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。

撮像素子として一般的に利用されるシリコンセンサーは、設計中心波長から離れた波長の光に対する信号感度が低下する特性を有する。そのため、それぞれが異なる波長成分の光から形成された複数の像を一つの撮像素子で同時に光電変換する場合、取得信号の強度に分布が発生し、低感度側の波長成分の光に対応する取得信号のダイナミックレンジが狭くなってしまう。

特許文献１では、バンドパスフィルタの透過率を調整することで、取得信号の強度を揃えるカメラが開示されている。

特許第６１２３２１３号公報

しかしながら、特許文献１のカメラでは、信号感度の高い可視域の光に対応するバンドパスフィルタの透過率を下げることで入射光の強度を低下させるため、入射光に対する光利用効率が低下してしまう。

本発明は、入射光の強度の低下を抑制しつつ波長ごとの取得信号のバランスを調整可能な光学装置、およびそれを備える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装置は、物体の第１及び第２の像を形成する第１及び第２の結像部を備えるレンズ部と、第１及び第２の結像部の少なくとも一方の光軸上に配置されたフィルタを備え、第１及び第２の像をなす光の特性を互いに異ならせるフィルタ部とを有し、第１及び第２の像は、共通の視野絞りに対応しており、第１及び第２の結像部の画角は、互いに等しく、第１及び第２の結像部の焦点距離は、互いに異なり、第１及び第２の結像部のＦ値は、互いに異なり、第１の結像部の焦点距離、開口の面積、および該開口の単位面積あたりの透過率をそれぞれｆ１、Ｓ１、およびＴｒ１、第２の結像部の焦点距離、開口の面積、および該開口の単位面積あたりの透過率をそれぞれｆ２、Ｓ２、およびＴｒ２とし、
Ｔｎｏ１＝ｆ１／√（４／π×Ｓ１×Ｔｒ１）
Ｔｎｏ２＝ｆ２／√（４／π×Ｓ２×Ｔｒ２）
とするとき、Ｔｎｏ１及びＴｎｏ２の値が互いに異なることを特徴とする。

本発明によれば、入射光の強度の低下を抑制可能であるとともに、波長ごとの取得信号のバランスを調整可能な光学装置、およびそれを備える撮像システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像システムの説明図である。一般的なレンズアレイ設計の課題の説明図である。実施例１のレンズアレイ設計の説明図である。実施例１の撮像面の正面図である。実施例２のレンズアレイ設計の説明図である。実施例３のレンズアレイ設計の説明図である。実施例４のレンズアレイ設計の説明図である。実施例５の撮像面を正面から見たときの図である。

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、本発明の基本構成について説明する。以下に説明する基本構成は、後述する各実施例においても共通の構成である。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像システム１００の説明図である。図１（ａ）は、撮像システム１００の断面図である。図１（ｂ）は、カメラ本体１の内部に設けられた撮像センサー２の撮像面を正面から見た図である。記号Ｃは、被写体像を示している。また、記号Ｃの周りを囲む矩形は、撮像面におけるレンズアレイ４が備える複数のレンズ群（結像部）により形成される像の区画（像区画）ＩＢを模式的に示している。

アレイユニット（光学装置）３は、レンズアレイ（レンズ部）４、およびフィルタアレイ（フィルタ部）５を有し、カメラ本体１に着脱可能に装着される。レンズアレイ４は、複数のレンズ群を有し、撮像センサー２の撮像面に複数の像（物体像）を形成する。フィルタアレイ５は、レンズアレイ４の物体側に配置され、それぞれが異なる光学特性を有する複数のフィルタを備える。光学特性とは、入射光の波長を変化させる特性や、入射光の偏光の状態を変化させる特性である。本実施形態では、フィルタアレイ５を設けることで、撮像センサー２の撮像面に同一被写体の可視域から近赤外域までの波長ごとの像が同時に形成される。本実施形態では、アレイユニット３を差し替えることで、取得バンドを容易に変更することができる。

撮像センサー２は、本実施形態では１枚の大判センサーで構成されているが、像区画ＩＢ程度の小型の撮像センサーを密に並べて構成されていてもよい。また、撮像センサー２の表面は平坦である必要はなく、滑らかさが確保されれば多少曲率を有していてもよい。また、撮像センサー２が小型の撮像センサーを並べて構成されている場合、小型の撮像センサーは光軸方向において微調整されていてもよい。これらの場合でも、レンズアレイ４が生成する複数の像がある程度滑らかな結像面を共有できるのであれば、それらは“連続した撮像面”とみなすことができる。

撮像センサー２の撮像面に同時に生成された波長ごとの像を３次元（波長軸）方向へ重畳することでマルチスペクトル画像を得ることができる。このとき、空間方向の情報がほぼ一致している必要があるため、レンズアレイ４によって生成される複数の像が同一のパース（画角）で生成されていることが好ましい。

視野絞り８は、対物レンズ９の結像面位置に配置され、各像の画角を決定する。すなわち、視野絞り８は、光学系全系における１次結像面として機能する。１次結像面から後方に射出された光は、コリメートユニット６内のコリメートレンズ（コリメート光学系）７により平行光化される。コリメートレンズ７から射出されたコリメート光束１０は、レンズアレイ４全体の有効径より大きい径を有する。図１では、対物レンズ９の軸上画角の光束のみ図示しているが、軸外画角の光束においてもコリメート光束１０はレンズアレイ４の有効径より大きい径を有する。レンズアレイ４が備える複数のレンズ群が前段の光学系が作る画角の光束を共通に受けることで、レンズアレイ４は空間情報が充分に一致した複数の像を生成することができる。

次に、レンズアレイ４が備える複数のレンズ群の設計について説明する。図２は、一般的なレンズアレイ設計の課題の説明図である。図２では、レンズ群と像区画との組み合わせを、区画ＡＢ（ｘ）で表す。なお、本実施形態では、レンズ群はそれぞれ、１枚のレンズから構成されているが、複数のレンズから構成されていてもよい。

図２（ａ）は、像区画を等分割した場合の模式図であり、最小単位として隣接する区画ＡＢ（１），ＡＢ（２）の組を示している。区画ＡＢ（１）は、バンドパスフィルタ５１、レンズ群４１、および撮像センサー２の分割領域２１を有する。区画ＡＢ（２）は、バンドパスフィルタ５２、レンズ群４２、および撮像センサー２の分割領域２２を有する。また、それぞれの像高の基準値をｙ、開口（レンズ群の最も物体側の面の有効範囲）の基準値をΦとしている。また、レンズ群４１の画角を規定する入射光の最外入射角ωとレンズ群４２の画角を規定する入射光の最外入射角ωは等しい。すなわち、レンズ群４１の画角とレンズ群４２の画角は等しい。なお、本実施形態において、画角とは、光学系のイメージサークルの最外周に到達する光の開角のことである。レンズアレイ４の断面長は撮像センサー２の断面長で規制されるので、各レンズ群の径も撮像センサー２を等分割した長さで拘束される。すなわち、Φ≦２ｙの関係式が成立する。

ここで、区画ＡＢ（２）が、撮像センサー２の感度が低い近赤外域の区画であるとする。図２（ｂ）は、取得信号を上げるために、区画ＡＢ（２）の開口Φをａ×Φに広げた場合の模式図である。区画ＡＢ（２）では、関係式Φ≦２ｙにより、開口の増加に比例して、像高ｙはａ×ｙとなる。焦点距離ｆと最外入射角ωの相関関係（ｙ＝ｆ×ｔａｎω）により、区画ＡＢ（ｘ）においては以下の式（１）に示されるように開口を広げてもレンズ群のＦ値は変化しない。

Ｆ＝ｆ／Φ＝ｙ／（Φ×ｔａｎω）≧１／（２×ｔａｎω）（１）
式（１）より最外入射角ωだけで、レンズ群のＦ値の最小値が決定される。例えば、バンドパスフィルタが多層膜を積層して構成される狭帯域フィルタである場合、透過波長の角度依存性を考えると最外入射角ωをあまり大きくできない。最外入射角ωが５［ｄｅｇ］程度と仮定すると、Ｆ値の最小値は５．７程度に制限される。このため、室内のような暗い撮影環境では、特にシリコンセンサーの感度の低い赤外波長の画像はノイズが多い画像となってしまう。

逆に、感度の高い波長のＦ値を大きく（暗く）してバランスを取るために、像高ｙを固定したまま開口Φを小さくすればＦ値を上げることはできる。しかしながら、バンドパスフィルタの透過率を下げる場合と同様に、光利用効率が低下してしまう。また、単純に開口Φを小さくするだけだと、回折現象により解像力が低下してしまう。

図３は、本実施例のレンズアレイ設計の説明図である。図３（ａ）、および図３（ｂ）はそれぞれ、区画の断面図、および被写体側から見た撮像面の正面図（透過図）である。

本実施例の構成では、レンズアレイ４内の各レンズ群の画角を規定する入射光の最外入射角ωが等しく、かつレンズ群のＦ値が異なる。区画ＡＢ（１）では、レンズ群４１の光軸から開口Φ（１）までの距離の最大値は、レンズ群４１の光軸から像区画ＩＢ（１）までの距離の最小値よりも小さい。また、区画ＡＢ（２）では、レンズ群４２の光軸から開口Φ（２）までの距離の最大値は、レンズ群４２の光軸から像区画ＩＢ（２）までの距離の最小値よりも大きい。区画ＡＢ（２）に関しては先述の関係式Φ≦２ｙに拘束されておらず、焦点距離ｆ２は焦点距離ｆ１より小さいため、入射光の最外入射角ωによって拘束されていたＦ値を大幅に小さくし、明るさを確保できる。区画ＡＢ（１）に関しては、Ｆ値は区画ＡＢ（２）のＦ値より大きく、像区画ＩＢ（１）のサイズは像区画ＩＢ（２）のサイズより大きいため、高解像の画像を得ることができる。したがって、分光撮像に利用する際は、区画ＡＢ（１）にシリコンセンサーの感度の高い可視域の光を、区画ＡＢ（２）に感度の低い赤外域の光を割り当てれば、取得信号のバランスを取ることができる。また、人間が見える情報である可視域の光に対して解像度を多めに割り当てることで、後段の合成処理の際により自然な解像感を得やすくなる。

また、区画ＡＢ（１），ＡＢ（２）の組み合わせを入れ子構造とすれば、レンズアレイ４への入射光の利用率をさらに上げることができる。図４は、レンズアレイ４を入れ子構造とした場合の撮像センサー２の撮像面を正面から見た図であり、図１（ｂ）の二点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。添え字（１，１），（２，２）の区画は図３の区画ＡＢ（２）に、添え字（１，２），（２，１）の区画は図３の区画ＡＢ（１）に対応している。

隣接する区画ＡＢ（１），ＡＢ（２）では、開口Φ（２）が像区画ＩＢ（１）にせり出すように配置しているため、レンズ群をより近接して配置することができる。つまり、レンズアレイ４内の単位面積当たりの開口密度を上げることができる。

また、コリメート光束１０は必ずしも撮像面の全域を通過する必要はなく、レンズアレイ４内の各開口を通過すればよい。したがって、本実施例のようにコリメート光束１０に合わせて略円形にレンズアレイ４内の各開口を配置すれば、撮像系（対物レンズ９）に入射した入射光の光利用効率をさらに向上させることができる。

なお、本実施例ではレンズ群の開口Φを円形で、像区画を矩形で表しているが、これらの形状に制限されることはない。例えば、開口Φは図示した円の径を１辺とした矩形であってもよく、このような形状とすることで開口面積をより確保できるので入射光の光利用効率を向上させることができる。像区画においても同様に、矩形対角を径とした円形や多角形にすることで、センサー面の利用効率を向上させることができる。

本実施例の構成によれば、レンズアレイ４内の各レンズ群についてＦ値を大きく変えることができるため、入射光の強度の低下を抑制可能であるとともに、波長ごとの取得信号のバランスを調整可能である。

図５は、本実施例のレンズアレイ設計の説明図である。図５（ａ）、および図５（ｂ）はそれぞれ、区画の断面図、および被写体側から見た撮像面の正面図（透過図）である。

実施例１の構成は、最外入射角ωが充分小さく、レンズ群間で焦点距離の差も充分小さい場合の構成である。本実施例の構成は、最外入射角ωが実施例１の最外入射角ωより大きい、またはレンズ群間で焦点距離の差が大きい（Ｆ値の差が大きい）場合の構成である。

区画ＡＢ（１），ＡＢ（２）の焦点距離の差を大きく取ると、各レンズ群の主点位置４１ａ，４２ａは光軸方向において大きく離れてしまう。仮に１枚レンズ系でレンズアレイを構成すると、主点位置はレンズの位置にほぼ一致するため、レンズ群の第１面について光軸方向の段差ができてしまう。被写体側から見ると区画ＡＢ（２）は窪んだ形になっており、軸外光が周辺の区画ＡＢ（１）に対応するレンズ群によってケラレてしまう。その度合いが大きいと軸外光は完全に遮蔽され、レンズ群間で同一画角の像が得られなくなる。これはレンズ群間の焦点距離の差、または最外入射角ωが大きいほど顕著になる。

そこで、本実施例では、主点位置を維持したまま、各区画のレンズのパワー配置を調整する。具体的には、区画ＡＢ（１）では、レンズ群４１Ｌは、被写体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有するレンズ群４１Ｐ、および負の屈折力を有するレンズ群４１Ｎを備える。また、区画ＡＢ（２）では、レンズ群４２Ｌは、被写体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有するレンズ群４２Ｎ、および正の屈折力を有するレンズ群４２Ｐを備える。

本実施例の構成によれば、各区画のレンズ群の第１面を揃え、入射光の欠損を抑制しながら、レンズアレイ４内の各レンズ群についてＦ値を大きく変えることができる。

図６は、本実施例のレンズアレイ設計の説明図である。図６（ａ）、および図６（ｂ）はそれぞれ、図６（ｂ）の撮像面の対角方向の区画の断面図、および被写体側から見た撮像面の正面図（透過図）である。

本実施例では、レンズアレイ４を３種類のレンズ群で構成し、各区画を密に配置している。区画ＡＢ（１，１）は、焦点距離が長くＦ値が大きい構成を有する。区画ＡＢ（２，２）は、焦点距離が短くＦ値が小さい構成を有する。区画ＡＢ（３，３）は、区画ＡＢ（１，１）と同じ構成を有する。

本実施例では、図６（ｂ）において、区画ＡＢ（２，２）を基準として図６（ａ）の断面の方向と逆の対角方向に隣接する区画も区画ＡＢ（１，１）と同じ構成を有する。また、図６（ｂ）において、区画ＡＢ（２，２）を基準として水平方向、および垂直方向に隣接する区画はＡＢ（１，２）と同じ構成を有する。すなわち、本実施例では、レンズアレイ４は、区画ＡＢ（１，１），ＡＢ（１，２），ＡＢ（２，２）に対応する３種類のレンズ群で構成されている。

本実施例の構成によれば、レンズアレイ４内のレンズ群のＦ値を、およそ２．０～５．１まで広い範囲で分布させることができる。

各レンズの具体的な設計値を、（数値実施例１）に示す。数値実施例１の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。

なお、数値実施例１において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆ値）、半画角（度）は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、光学系の最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。また、レンズアレイ４の各結像部が複数のレンズからなる場合、Ｆナンバーは、最も物体側のレンズのＦナンバーのことである。

また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各次数の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2＋Ａ４×ｈ⁴＋Ａ６×ｈ⁶
＋Ａ８×ｈ⁸
で表している。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±^ＸＸ」を意味している。

図７は、本実施例のレンズアレイ設計の説明図である。図７（ａ）、および図７（ｂ）はそれぞれ、図７（ｂ）の撮像面の対角方向の区画の断面図、および被写体側から見た撮像面の正面図（透過図）である。

本実施例では、区画ＡＢ（２，２）内のレンズ群４Ｇの外形を矩形にカットしている。これにより、図７（ｂ）に示されるように、区画ＡＢ（２，２）を基準として水平方向、および垂直方向に隣接する区画を図６（ｂ）の場合に比べて内側に寄せることができる。一般的な撮像センサーの形状は長方形であるので、このような配置とすることで撮像面内への各像区画の収まりがよくなり、撮像面の利用効率を向上させることができる。そのため、実施例３の撮像センサー２よりも面積が小さい撮像センサー２を使用することが可能となる。また、開口Φ（２，２）は外径のカットにより実施例３よりも面積が小さくなるので、実効的なＦ値はやや大きくなる。本実施例のように開口Φが円形でない光学系を他の光学系と比較する場合、有効径の面積を考慮した、Ｆ値相当の比較尺度を用いると便利である。例えば、以下の式（２）の比較尺度（指標）を用いると、Ｆ値と互換性があり比較しやすい。

Ｔｎｏｉ＝ｆｉ／√（４／π×Ｓｉ×Ｔｒｉ）（２）
ここで、ｉは光学系比較のための添え字、ｆｉは焦点距離、Ｓｉは開口の面積、およびＴｒｉは開口単位面積当たりの透過率である。

以降、式（２）の指標Ｔｎｏの値を「Ｔ値」と呼ぶ。区画ＡＢ（２，２）について透過率を１とした場合、実施例３のＴ値、および本実施例のＴ値はそれぞれ、１．９６、および２．４６である。区画ＡＢ（１，１）のＴ値は５．１であるため、本実施例の区画ＡＢ（２，２）の設計でも充分な明るさ（４倍以上）を得ることができる。逆に、区画ＡＢ（１，２）の開口Φ（１，２）の形状を、直径を辺の長さとした正方形とすることで、開口面積を広げることもできる。

実施例４では、レンズ群の開口形状と配置によってレンズアレイ全体の有効光束の分布を変化させる例について説明した。本実施例では、レンズアレイ全体の有効光束の分布の変化のバリエーション例を示す。

図８は、本実施例の撮像面を正面から見たときの図である。本実施例では、像区画ＩＢ（１）～ＩＢ（１２）の形状は矩形である。各像区画に被写体の像を展開するためには、像区画中心に光軸が通るようにレンズ群を配置すればよい。光軸は、各像区画内の２本の点線が交差する点を通るものとする。ピンホールモデルで考えた場合、結像関係は光軸、主点位置、および画角だけで決まるので、レンズ群の中心座標と像区分はこれらだけで決まり、焦点距離も像区分（像高ｙに相当）から自動的に決まる。明るさの因子であるＴ値は開口Φ（１）～Φ（１２）の形状（面積）で調整される。開口形状は隣接するレンズ群に干渉しない範囲で自由に設計できる。本実施例では、開口Φ（１），Φ（４），Φ（９），Φ（１２）のような半月型や、開口Φ（２），Φ（３），Φ（１０），Φ（１１）のような小判形を組み合わせてレンズ群を密に配置した。これらの区画では、開口の面積が像区画の面積よりも広く、比較的Ｔ値を明るくすることができる。一方、撮像センサー２の中心付近の開口Φ（５），Φ（６），Φ（７），Φ（８）に対応する像区画の面積よりも狭くし、撮像センサー２の中心領域にはあえて開口を設けていない。このような構成により、レンズアレイ４に入射するコリメート光束１０の中央部分１０ａを利用しなくても光学系として成り立つ。このような光学系は、対物レンズ９またはコリメートレンズ７がカタディオ光学系のようにドーナツ状の光束を射出する光学系に利用できる。一般にカタディオ光学系に代表される反射光学系は、焦点距離に対して全長を小さくでき、また色収差が極めて小さい。本実施例の構成と組み合わせることで、光学系全系の全長を短縮できるとともに、波長ごとの収差補正をより容易に行うことができる。

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。
（数値実施例１）
ＡＢ（１，１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 8.061 9.68 1.51633 64.1 5.00
2 -5.112 0.99 5.90
3 -4.179 4.55 1.85400 40.4 5.18
4 -30.577 10.26 7.60
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.44241e-004 A 6=-2.41737e-006 A 8=-4.06133e-007

焦点距離 25.61
Fナンバー 5.12
半画角（度） 10.00
像高 4.56
レンズ全長 25.49
BF 10.26

ＡＢ（２，２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 24.168 8.03 1.90270 31.0 8.29
2 24.843 1.71 9.48
3 -189.241 2.06 1.74100 52.6 10.25
4 -10.411 13.51 10.53
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.60985e-004 A 6=-5.13675e-008 A 8=-3.00333e-008

焦点距離 16.29
Fナンバー 1.96
半画角（度） 10.00
像高 2.86
レンズ全長 25.31
BF 13.51

ＡＢ（１，２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 8.821 9.32 1.51633 64.1 5.00
2 -4.884 0.50 5.28
3 -4.507 4.94 1.85400 40.4 5.05
4 -13.688 10.65 7.05
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.96824e-004 A 6= 4.74218e-005 A 8=-4.54054e-006

焦点距離 19.99
Fナンバー 4.00
半画角（度） 10.00
像高 3.52
レンズ全長 25.41
BF 10.65

３アレイユニット（光学装置）
４レンズアレイ（レンズ部）
５フィルタアレイ（フィルタ部）

Claims

物体の第１及び第２の像を形成する第１及び第２の結像部を備えるレンズ部と、
前記第１及び第２の結像部の少なくとも一方の光軸上に配置されたフィルタを備え、前記第１及び第２の像をなす光の特性を互いに異ならせるフィルタ部とを有し、
前記第１及び第２の像は、共通の視野絞りに対応しており、
前記第１及び第２の結像部の画角は、互いに等しく、
前記第１及び第２の結像部の焦点距離は、互いに異なり、
前記第１及び第２の結像部のＦ値は、互いに異なり、
前記第１の結像部の焦点距離、開口の面積、および該開口の単位面積あたりの透過率をそれぞれｆ１、Ｓ１、およびＴｒ１、前記第２の結像部の焦点距離、開口の面積、および該開口の単位面積あたりの透過率をそれぞれｆ２、Ｓ２、およびＴｒ２とし、
Ｔｎｏ１＝ｆ１／√（４／π×Ｓ１×Ｔｒ１）
Ｔｎｏ２＝ｆ２／√（４／π×Ｓ２×Ｔｒ２）
とするとき、Ｔｎｏ１及びＴｎｏ２の値が互いに異なることを特徴とする光学装置。
前記第１及び第２の結像部は、前記第１及び第２の像を同一の像面に形成することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記レンズ部に入射する光は平行光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
前記第１の結像部は、像面の第１の像区画に前記第１の像を形成し、
前記第２の結像部は、前記像面の前記第１の像区画に隣接する第２の像区画に前記第２の像を形成し、
前記第１の結像部の光軸から前記第１の結像部の最も物体側の面の有効範囲までの距離の最大値は、前記第１の結像部の光軸から前記第１の像区画までの距離の最小値よりも小さく、
前記第２の結像部の光軸から前記第２の結像部の最も物体側の面の有効範囲までの距離の最大値は、前記第２の結像部の光軸から前記第２の像区画までの距離の最小値よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光学装置。
前記レンズ部は、第３の像を形成する第３の結像部、および第４の像を形成する第４の結像部を備え、
前記フィルタ部は、前記第３の結像部、および前記第４の結像部のそれぞれの光軸上に配置されたフィルタを備え、前記第１から第４の像をなすそれぞれの光の特性を異ならせることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学装置。
前記フィルタ部が備えるフィルタは、入射光の波長を変化させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学装置。
前記フィルタ部が備えるフィルタは、入射光の偏光の状態を変化させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学装置。
前記レンズ部より物体側に配置され、前記第１及び第２の結像部に対して共通のコリメート光学系を更に有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光学装置。
前記コリメート光学系より物体側に配置された対物レンズを更に有することを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
前記レンズ部より物体側に配置され、前記第１及び第２の結像部に対して共通の対物レンズを更に有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光学装置。
前記第１の結像部は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群からなり、
前記第２の結像部は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光学装置。
撮像装置に着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光学装置。
前記フィルタは、対応する結像部を通過する全ての光を受光することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学装置。
請求項１乃至１３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。