JPWO2014147856A1 - 立体撮像光学系、立体撮像装置及び内視鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
物体側から像面側へ順に、少なくとも、負レンズと、開口と、を有し、第1中心軸に対して回転対称な第1光学系と、
前記第1中心軸に平行な第2中心軸に対して回転対称であって、前記第1光学系と同一構成で並列に配置される第2光学系と、
前記第1光学系及び前記第2光学系のそれぞれの光路に交差するように配置される可変光学系と、
を備え、
前記可変光学系は、少なくともフォーカス及び輻輳のどちらか1つを変化させる少なくとも1つの可変光学素子を有する
ことを特徴とする。
前記可変光学素子は、
前記第1光学系及び前記第2光学系について、少なくともフォーカス及び輻輳のどちらか1つを同時に変化させる。
前記可変光学素子は、
透過面を有し、
前記第1光学系及び前記第2光学系に等しい屈折作用を与える。
前記第1光学系及び前記第2光学系は、それぞれ、物体側から像面側へ順に、負レンズを有する前群と、開口と、後群と、を有し、
前記可変光学系は、前記前群よりも像面側に配置される。
前記可変光学系は、前記前群と前記後群の間に配置される。
前記可変光学系は、前記後群よりも像面側に配置される。
前記可変光学素子は、単一の回転中心軸の周りに回転可能である。
前記可変光学素子は、前記回転中心軸を対称軸とする回転対称な形状である。
前記可変光学素子は、
第1面部と、
前記第1面部と同一構成で前記第1面部に対して前記回転中心軸を中心に所定角度回転した位置に配置される第2面部と、
を少なくとも1組有する。
前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ、少なくとも、
前記回転中心軸に直交する平面からなる第1平面部と、
前記回転中心軸に直交する平面からなり、前記第1平面部とは前記回転中心軸方向の厚さが異なる前記第2平面部と、
を有する。
前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ所定の傾斜角で傾斜する少なくとも1つの傾斜面からなる。
前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ前記回転中心軸を中心とする円の周方向に傾斜する少なくとも1つの螺旋面からなる。
前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ前記円の周方向に連続して前記回転中心軸に対する放射方向の角度が変化する少なくとも1つの放射方向傾斜面からなる。
前記可変光学素子は、
部分的曲率が変化している少なくとも1つの曲面を有する。
前記曲面は、自由曲面である。
前記可変光学素子は、中心軸方向に移動可能な少なくとも1つの正又は負のレンズを有する。
前記可変光学系は、
前記第1中心軸と前記第2中心軸の中間に光学系中心軸が配置され、
前記光学系中心軸に対して回転対称な正と負の2枚のレンズからなり、
前記正と負の2枚のレンズのうち少なくとも1枚のレンズは、前記光学系中心軸方向に移動可能な前記可変光学素子である。
前記可変光学系は、
前記第1中心軸と前記第2中心軸の中間に光学系中心軸が配置され、
前記光学系中心軸に対して回転対称な正又は負の1枚のレンズからなり、
前記正又は負の1枚のレンズは、前記光学系中心軸方向に移動可能な前記可変光学素子である。
前記第1中心軸と前記第2中心軸の間隔は、10mm以下である。
物体側観察画角が60°以上である。
前記可変光学系は、後群の単一の中心軸を有する正と負又はどちらか一方の光学系全体の焦点距離をfb、光学系全体の焦点距離をfとするとき、以下の条件式(2)を満足する。
10 < |fb/f| (2)
前記可変光学系は、後群の単一の中心軸を有する正と負又はどちらか一方の光学系全体の焦点距離をfb、光学系全体の焦点距離をfとするとき、以下の条件式(2)を満足する。
50 < |fb/f| (2’)
前記可変光学系は、後群の単一の中心軸を有する正と負又はどちらか一方の可変光学素子の移動量をdv、光学系全体の焦点距離をfとするとき、以下の条件式(3)を満足する。
0.3 < dv/f (3)
前記立体撮像光学系と、
前記像面に配置され、複数の画素を有する撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする。
前記立体撮像装置を備える
ことを特徴とする。
1.完全に独立した2つの中心軸からなる光学系で撮像する。
2.全体は1つの中心軸で瞳分割により視差を得る光学系で撮像する。
3.物体側から2つの中心軸の前群と1つの中心軸の後群からなる光学系で撮像する。
d/f < 0.5 (1)
ただし、
dは、可変光学系Gvと開口Sとの距離、
fは、光学系全系の焦点距離、
である。
10 < fb/f (2)
ただし、
fbは、可変光学系Gvの焦点距離、
fは、光学系全系の焦点距離、
である。
50 < |fb/f| (2’)
ただし、
fbは、可変光学系Gvの焦点距離、
fは、光学系全系の焦点距離、
である。
0.3 < dv/f (3)
ただし、
dvは、可変光学素子Gvの移動量
fは、光学系全系の焦点距離、
である。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)・(y/r)2}1/2]
+ay4+by6+cy8+dy10…
66
+Σ Cj Xm Yn ・・・(a)
j=1
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。
また、球面項中、
R:頂点の曲率半径
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2 )
である。
66
Σ Cj Xm Yn
j=1
=C1
+C2 X+C3 Y
+C4 X2 +C5 XY+C6 Y2
+C7 X3 +C8 X2 Y+C9 XY2 +C10Y3
+C11X4 +C12X3 Y+C13X2 Y2 +C14XY3 +C15Y4
+C16X5 +C17X4 Y+C18X3 Y2 +C19X2 Y3 +C20XY4
+C21Y5
+C22X6 +C23X5 Y+C24X4 Y2 +C25X3 Y3 +C26X2 Y4
+C27XY5 +C28Y6
+C29X7 +C30X6 Y+C31X5 Y2 +C32X4 Y3 +C33X3 Y4
+C34X2 Y5 +C35XY6 +C36Y7
・・・・・・
ただし、Cj (jは1以上の整数)は係数である。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 50.000
1 非球面[1] 0.500 1.8830 40.7
2 非球面[2] 0.383
3 -10.595 0.750 1.9229 18.9
4 -2.377 4.782
5 絞り面 0.125
6 -15.941 0.375 1.9229 18.9
7 1.546 0.750 1.8830 40.7
8 -4.136 0.063
9 3.390 0.625 1.9229 18.9
10 336.258 1.875
11 ∞ 0.000 偏心(1)
12 ∞ 0.710 偏心(2) 1.8830 40.7
13 ∞ 0.065
14 ∞ 0.500 1.5163 64.1
15 ∞ 0.050
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 -1.516
k 0.0000e+000
a 1.9351e-001 b -2.7113e-002
非球面[2]
曲率半径 4.199
k 1.1576e+001
a 4.2146e-002 b 1.0304e-001 c -8.9984e-002
偏心[1]
X 1.500 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心[2]
X 0.000 Y 0.000 Z 0.000
α 2.467 β 0.000 γ 0.000
仕様
画角 90°
焦点距離 0.915
絞り径 φ1.250mm
像の大きさ φ1.000
有効Fno 2.171
実施例1と同じ
実施例1と同じ
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 50.000
1 非球面[1] 0.500 1.8830 40.7
2 非球面[2] 0.383
3 -10.595 0.750 1.9229 18.9
4 -2.377 4.782
5 絞り面 0.125
6 -15.941 0.375 1.9229 18.9
7 1.546 0.750 1.8830 40.7
8 -4.136 0.063
9 3.390 0.625 1.9229 18.9
10 336.258 0.125
11 ∞ 0.000 偏心(1)
12 スロープ面 0.820 1.8830 40.7
13 FFS[1] 1.727
14 ∞ 0.500 1.5163 64.1
15 ∞ 0.050
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 -1.516
k 0.0000e+000
a 1.9351e-001 b -2.7113e-002
非球面[2]
曲率半径 4.199
k 1.1576e+001
a 4.2146e-002 b 1.0304e-001 c -8.9984e-002
FFS[1]
C4 1.9534e-003 C6 -4.9348e-005 C11 -1.9028e-004
C13 -5.4524e-005 C15 3.4418e-004 C22 9.5229e-006
C24 5.2482e-005 C26 -7.9299e-005 C28 -1.0146e-005
C67 2.7000e+001
偏心[1]
X 1.500 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
実施例4と同じ
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ *1 33.000
1 ∞ 0.400 1.8830 40.7
2 非球面[1] 2.445
3 6.597 0.400 1.8040 46.6
4 1.473 0.800 1.8081 22.8
5 -7.655 0.845
6 絞り面 0.100
7 2.036 0.400 1.9229 18.9
8 0.746 0.800 1.8040 46.6
9 -3.412 0.000
10 ∞ *2 0.155 偏心(1)
11 -26.019 0.600 1.8830 40.7
12 -10.000 *3 0.256
13 -4.690 0.600 1.9229 18.9
14 -5.194 0.100
15 ∞ 1.000 1.5163 64.1
16 ∞ 0.100
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 0.611
k -6.7809e-001
a -1.1758e-001
偏心[1]
X 1.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
*1 33.000 16.000 10.000
*2 0.155 0.129 0.102
*3 0.256 0.282 0.309
仕様
画角 140°
焦点距離 0.423
絞り径 φ0.900mm
像の大きさ φ1.000
有効Fno 2.566
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ *1 33.000
1 ∞ 0.400 1.8830 40.7
2 非球面[1] 1.196
3 5.944 0.600 1.9229 18.9
4 -8.831 1.773
5 -1.584 0.400 1.8830 40.7
6 1.025 0.800 1.6330 31.4
7 -1.316 0.100
8 絞り面 0.233
9 3.699 0.400 1.9229 18.9
10 1.137 0.800 1.8830 40.7
11 -2.440 0.000
12 ∞ 0.150 偏心(1)
13 -10.480 0.400 1.6938 36.2
14 3.843 0.000
15 ∞ *2 0.303
16 3.644 1.200 1.8830 40.7
17 -12.577 *3 0.546
18 ∞ 2.049
19 ∞ 0.500 1.5163 64.1
20 ∞ 0.100
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 0.840
k -1.0098e+000
a 2.3338e-002
偏心[1]
X 1.000 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
*1 33.000 10.000 0.000
*2 0.303 0.291 0.100
*3 0.546 0.558 0.749
仕様
画角 140°
焦点距離 0.412
絞り径 φ1.000mm
像の大きさ φ1.000
有効Fno 2.204
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ *1 62.500
1 非球面[1] 0.500 1.8830 40.7
2 非球面[2] 0.231
3 3.513 0.750 1.9229 18.9
4 -3.835 4.081
5 絞り面 0.125
6 -32.785 0.375 1.9229 18.9
7 1.650 0.750 1.8830 40.7
8 -4.644 0.063
9 3.688 0.625 1.9229 18.9
10 -28.330 0.188
11 ∞ 0.000 偏心(1)
12 -54.603 0.750 1.9229 18.9
13 -71.025 *2 0.125
14 18.604 0.750 1.6180 63.3
15 6.554 *3 0.755
17 6.696 0.750 1.8830 40.7
18 20.976 0.152
19 ∞ 0.500 1.5163 64.1
20 ∞ 0.050
21 ∞ 0.000
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 -1.864
k 0.0000e+000
a 1.5065e-001 b -4.7179e-002
非球面[2]
曲率半径 1.446
k -1.5475e+001
a 4.2102e-001 b -3.1830e-001 c 7.7613e-002
偏心[1]
X 1.875 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
*1 62.500 18.750
*2 0.125 0.637
*3 0.755 0.243
仕様
画角 90°
焦点距離 0.867
絞り径 φ1.250mm
像の大きさ φ1.000
有効Fno 2.185
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ *1 50.000
1 非球面[1] 0.500 1.8830 40.7
2 非球面[2] 0.345
3 -125.536 0.750 1.9229 18.9
4 -2.482 2.945
5 FFS[1] 0.625 偏心(1) 1.8830 40.7
6 螺旋面 0.063
7 絞り面 0.125 偏心(2)
8 -7.332 0.375 1.9229 18.9
9 1.136 0.750 1.8830 40.7
10 -3.433 0.063
11 2.450 0.625 1.9229 18.9
12 773.483 0.188
13 ∞ 1.467
14 ∞ 0.500 1.5163 64.1
15 ∞ 0.050
像 面 ∞
非球面[1]
曲率半径 -3.129
k 0.0000e+000
a 1.5225e-002 b -8.7392e-004
非球面[2]
曲率半径 2.002
k -1.1136e+001
a 1.2832e-001 b -6.0868e-002 c 1.1736e-002
偏心[1]
X 1.500 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心[2]
X -1.500 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
FFS[1]
C4 7.4954e-003 C6 9.2849e-004 C11 -7.3163e-004
C13 1.4209e-004 C15 9.7045e-004 C22 4.9732e-005
C24 2.8193e-005 C26 -2.2641e-004 C28 -9.9491e-005
C67 2.7000e+001
*1 50 33 15
仕様
画角 90°
焦点距離 0.953
絞り径 φ1.250mm
像の大きさ φ1.000
有効Fno 1.664
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ *1 83.330
1 ∞ 0.500 1.8830 40.7
2 非球面[1] 1.542
3 10.745 0.400 1.8830 40.7
4 1.978 1.500 1.9229 18.9
5 -8.755 0.050
6 5.086 0.600 1.5174 52.4
7 75.034 0.050
8 3.689 1.000 1.4875 70.2
9 -1.998 0.400 1.9229 18.9
10 5.108 0.050
11 絞り面 0.180
12 -7.317 0.600 1.8830 40.7
13 -2.848 0.050
14 8.261 0.400 1.9229 18.9
15 2.533 1.300 1.6398 34.5
16 -3.967 0.050
17 3.484 1.000 1.8830 40.7
18 -17.964 0.100
19 ∞ 0.000 偏心(1)
20 ∞ 0.500 1.8830 40.7
21 -48.782 *2 0.070
22 -40.376 0.400 1.8830 40.7
23 ∞ *3 0.657
24 ∞ 0.500 1.5163 64.1
25 ∞ 0.100
像 面 ∞ 偏心(2)
非球面[1]
曲率半径 1.232
k -9.2269e-001
偏心[1]
X 2.250 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
偏心[2]
X -2.258 Y 0.000 Z 0.000
α 0.000 β 0.000 γ 0.000
*1 88.330 41.670 25.000
*2 0.070 0.184 0.340
*3 0.657 0.543 0.387
仕様
画角 140°
焦点距離 0.816
絞り径 φ1.400mm
像の大きさ φ2.000
有効Fno 1.474
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
19 ∞ 0.000 偏心(1)
20 ∞ 0.400 1.8830 40.7
21 36.987 *2 0.336
22 30.471 0.500 1.8830 40.7
23 ∞ *3 0.390
*1 88.330 41.670 25.000
*2 0.335 0.211 0.080
*3 0.390 0.514 0.645
仕様
実施例10と同じ
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
19 ∞ *2 0.060
20 ∞ 0.400 1.8830 40.7
21 55.300 *3 0.654
22 29.140 0.500 1.8830 40.7
23 ∞ 0.100
*1 88.330 41.670 25.000
*2 0.060 0.243 0.500
*3 0.655 0.472 0.215
仕様
実施例10と同じ
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
19 ∞ *2 0.533
20 ∞ 0.400 1.8830 40.7
21 36.987 *3 0.200
22 30.471 0.500 1.8830 40.7
23 ∞ 0.100
*1 88.330 41.670 25.000
*2 0.533 0.304 0.050
*3 0.200 0.429 0.683
仕様
実施例10と同じ
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
19 ∞ *2 0.218
20 -33.491 0.300 1.8978 28.2
21 -35.533 *3 0.832
*1 88.330 41.670 25.000
*2 0.218 0.456 0.950
*3 0.832 0.594 0.100
仕様
実施例10と同じ
(1)d/f 0.082
f 0.423 0.412 0.867
fb 22.670 10.942 32.555
(2)fb/f 53.522 26.558 37.549
f 0.816 0.815 0.812 0.817
fb -267.332 187.376 68.254 -111.459
dv 0.270 0.255 0.440 0.483
(2)fb/f -352.113 229.909 84.057 -136.425
(3)dv/f 0.331 0.313 0.542 0.591
f 1.335
fb -697.476
dv 0.732
(2)fb/f -522.454
(3)dv/f 0.548
Claims (24)
- 物体側から像面側へ順に、少なくとも、負レンズと、開口と、を有し、第1中心軸に対して回転対称な第1光学系と、
前記第1中心軸に平行な第2中心軸に対して回転対称であって、前記第1光学系と同一構成で並列に配置される第2光学系と、
前記第1光学系及び前記第2光学系のそれぞれの光路に交差するように配置される可変光学系と、
を備え、
前記可変光学系は、少なくともフォーカス及び輻輳のどちらか1つを変化させる少なくとも1つの可変光学素子を有する
ことを特徴とする立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、
前記第1光学系及び前記第2光学系について、少なくともフォーカス及び輻輳のどちらか1つを同時に変化させる
請求項1に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、
透過面を有し、
前記第1光学系及び前記第2光学系に等しい屈折作用を与える
請求項1又は2に記載の立体撮像光学系。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、それぞれ、物体側から像面側へ順に、負レンズを有する前群と、開口と、後群と、を有し、
前記可変光学系は、前記前群よりも像面側に配置される
請求項1乃至3のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学系は、前記前群と前記後群の間に配置される
請求項4に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学系は、前記後群よりも像面側に配置される
請求項4に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、単一の回転中心軸の周りに回転可能である
請求項5又は6に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、前記回転中心軸を対称軸とする回転対称な形状である
請求項7に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、
第1面部と、
前記第1面部と同一構成で前記第1面部に対して前記回転中心軸を中心に所定角度回転した位置に配置される第2面部と、
を少なくとも1組有する
請求項5又は6に記載の立体撮像光学系。 - 前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ、少なくとも、
前記回転中心軸に直交する平面からなる第1平面部と、
前記回転中心軸に直交する平面からなり、前記第1平面部とは前記回転中心軸方向の厚さが異なる前記第2平面部と、
を有する
請求項9に記載の立体撮像光学系。 - 前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ所定の傾斜角で傾斜する少なくとも1つの傾斜面からなる
請求項9又は10に記載の立体撮像光学系。 - 前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ前記回転中心軸を中心とする円の周方向に傾斜する少なくとも1つの螺旋面からなる
請求項9乃至11のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。 - 前記第1面部及び前記第2面部は、それぞれ前記回転中心軸を中心とする円の周方向に連続して前記回転中心軸に対する放射方向の角度が変化する少なくとも1つの放射方向傾斜面からなる
請求項9乃至12のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、
部分的曲率が変化している少なくとも1つの曲面を有する
請求項7又は8に記載の立体撮像光学系。 - 前記曲面は、自由曲面である
請求項14に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学素子は、中心軸方向に移動可能な少なくとも1つの正又は負のレンズを有する
請求項6に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学系は、
前記第1中心軸と前記第2中心軸の中間に光学系中心軸が配置され、
前記光学系中心軸に対して回転対称な正と負の2枚のレンズからなり、
前記正と負の2枚のレンズのうち少なくとも1枚のレンズは、前記光学系中心軸方向に移動可能な前記可変光学素子である
請求項16に記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学系は、
前記第1中心軸と前記第2中心軸の中間に光学系中心軸が配置され、
前記光学系中心軸に対して回転対称な正又は負の1枚のレンズからなり、
前記正又は負の1枚のレンズは、前記光学系中心軸方向に移動可能な前記可変光学素子である
請求項16に記載の立体撮像光学系。 - 前記第1中心軸と前記第2中心軸の間隔は、10mm以下である
請求項1乃至18のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。 - 物体側観察画角が60°以上である
請求項1乃至19のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。 - 前記可変光学系は、後群の単一の中心軸を有する正と負又はどちらか一方の光学系全体の焦点距離をfb、光学系全体の焦点距離をfとするとき、以下の条件式(2)を満足する
請求項1乃至20のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。
10 < |fb/f| (2) - 前記可変光学系は、後群の単一の中心軸を有する正と負又はどちらか一方の可変光学素子の移動量をdv、光学系全体の焦点距離をfとするとき、以下の条件式(3)を満足する請求項1乃至21のいずれか1つに記載の立体撮像光学系。
0.3 < dv/f (3) - 請求項1乃至22のいずれか1つに記載の立体撮像光学系と、
前記像面に配置され、複数の画素を有する撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする立体撮像装置。 - 請求項23に記載の立体撮像装置を備える
ことを特徴とする内視鏡。
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