WO2012017578A1 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

　３Ｄアダプタ（１００）は、左眼用光学系（ＯＬ）と、右眼用光学系（ＯＲ）と、を備えている。左眼用光学系（ＯＬ）は第１の視点から見た第１光学像を形成する。右眼用光学系（ＯＲ）は第１の視点とは異なる第２の視点から見た第２光学像を形成する。焦点距離を（ｆ）、焦点距離ｆの３５ｍｍ換算の焦点距離をｆ₃₅、左眼用光学系（ＯＬ）および右眼用光学系（ＯＲ）のステレオベースをＳＢ、左眼用光学系（ＯＬ）および右眼用光学系（ＯＲ）の３５ｍｍ換算のステレオベースをＳＢ₃₅とした場合に、ステレオベースＳＢ₃₅はＳＢ₃₅＝ＳＢ×ｆ₃₅／ｆを満たしている。換算ステレオベースＳＢ₃₅は、人間の眼球の焦点距離および人間の両目の間隔に基づいて、人間の視差に適した範囲に設定されている。

Description

レンズユニットおよび撮像装置

　本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関する。

　撮像装置としてデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラが知られている。デジタルカメラは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を有している。撮像素子は光学系で形成された光学像を画像信号に変換する。こうして、被写体の画像データを取得することができる。

特開平７－２７４２１４号公報

　近年、ステレオ画像を撮影する撮像装置の開発が進められている。ステレオ画像とは、３次元表示用の画像であり、視差を有する左眼用画像および右眼用画像を含んでいる。この種の撮像装置は、左右一対の光学系（以下、３次元光学系ともいう）を有するレンズユニットを備えている（例えば、特許文献１を参照）。
　ところで、３次元光学系の設計を行う場合、焦点距離およびステレオベースを決定する必要がある。ステレオ画像で再現される立体感は焦点距離およびステレオベースによって異なってくるので、３次元光学系の設計上、焦点距離およびステレオベースは非常に重要となる。
　しかし、実際には、焦点距離およびステレオベースをそれぞれ適正と思われる値に別々に設定していることが多いが、焦点距離およびステレオベースを別々に設定すると、両者のバランスをとるのが難しい。

　したがって、製品の試作を重ねて最終的に焦点距離およびステレオベースを決定しているのが実状である。
　しかし、製品の試作を重ねると設計費用が増大してしまい、製造コストの増大を招くので、３次元光学系の設計が容易となるレンズユニットが求められている。
　ここに開示される技術は、製造コストを低減しつつ適正なステレオ画像を取得できるレンズユニットおよび撮像装置を提供することを目的とする。
　ここに開示されるレンズユニットは、第１光学像および第２光学像を撮像素子上に形成するためのレンズユニットであって、第１光学系と、第２光学系と、を備えている。第１光学系は第１の視点から見た第１光学像を形成する。第２光学系は第１の視点とは異なる第２の視点から見た第２光学像を形成する。第１または第２光学系で定まる焦点距離をｆ、第１または第２光学系で定まる焦点距離の３５ｍｍ換算の焦点距離をｆ₃₅、第１および第２光学系のステレオベースをＳＢ、ステレオ画像により再現される立体感の指標となる、第１および第２光学系の３５ｍｍ換算のステレオベースをＳＢ₃₅とした場合に、換算ステレオベースＳＢ₃₅に基づいて焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのうち少なくとも一方が決定されている。第１および第２光学系の換算ステレオベースＳＢ₃₅は、以下の式を満たしている。

　ＳＢ₃₅＝ＳＢ×ｆ₃₅／ｆ
　換算ステレオベースＳＢ₃₅は、人間の眼球の焦点距離および人間の両目の間隔に基づいて、人間の視差に適した範囲に設定されている。
　このレンズユニットであれば、ステレオ画像により再現される立体感の指標となる換算ステレオベースＳＢ₃₅を上記の式で定義し、換算ステレオベースＳＢ₃₅を人間の視差に適した範囲に設定しているので、人間の視差に適した範囲内で、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのバランスをとりやすくなる。したがって、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを簡単に決定することができ、製造コストの低減が可能となる。さらに、人間の視差に適した範囲に換算ステレオベースＳＢ₃₅が設定されているので、人間の視差に適したステレオ画像を取得することができる。

　したがって、上記の技術であれば、製造コストを低減しつつ適正なステレオ画像を取得できるレンズユニットおよび撮像装置を提供することができる。

ビデオカメラユニットの斜視図 ビデオカメラユニットの分解斜視図 ビデオカメラユニットの光学系の構成図 有効画像範囲の説明図 輻輳角およびステレオベースの説明図 ステレオベースの決定方法を示す図

　〔ビデオカメラユニットの概要〕
　図１および図２に示すように、ビデオカメラユニット１（撮像装置の一例）は、ビデオカメラ２００と、３Ｄアダプタ１００（レンズユニットの一例）と、を備えている。
　図２に示すように、３次元撮影を行う際、３Ｄアダプタ１００はビデオカメラ２００の先端２９９に装着される。ビデオカメラ２００は光軸Ａ０を有する１軸光学系Ｖを有している。一方、３Ｄアダプタ１００は、左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲを有する２軸光学系を有している。ビデオカメラ２００は２次元撮影にも３次元撮影にも対応している。２次元撮影を行う場合は、ビデオカメラ２００のみで撮影を行い、３次元撮影を行う場合は、ビデオカメラ２００に３Ｄアダプタ１００を装着して撮影を行う。
　なお、説明の便宜のため、ビデオカメラユニット１の被写体側を前側、ビデオカメラユニット１の被写体と反対側を後側、ビデオカメラユニット１の通常姿勢（以下、横撮り姿勢ともいう）における鉛直上側を上側、鉛直下側を下側ともいう。これらの表現はビデオカメラユニット１の使用状態を限定するものではない。

　〔ビデオカメラ２００の構成〕
　図３に示すように、ビデオカメラ２００は光学系ＶおよびＣＭＯＳイメージセンサ１１０を有している。
　光学系Ｖ（本体光学系の一例）は、光軸Ａ０を有する１軸光学系であり、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を有している。
　第１レンズ群Ｇ１は光学系Ｖにおいて最も被写体に近い位置に配置されている。第２レンズ群Ｇ２はズーム調整用のレンズ群である。第３レンズ群Ｇ３は振れ補正用のレンズ群である。第４レンズ群Ｇ４はフォーカス調整用のレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２はズームモータ（図示せず）により光軸Ａ０に平行な方向に駆動する。これにより、光学系Ｖの焦点距離を調整することができる。

　ＣＭＯＳイメージセンサ１１０（撮像素子の一例）は、光学系Ｖにより形成される被写体の光学像（以下、被写体像ともいう）を画像信号に変換する。ＣＭＯＳイメージセンサ１１０で生成された画像信号は、画像処理部（図示せず）でデジタル化され画像データに変換される。ＣＭＯＳイメージセンサ１１０により静止画データおよび動画データを取得できる。
　図４に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は、光学系Ｖを透過した光を受ける受光面１１０ａ（図６参照）を有している。受光面１１０ａ上には被写体の光学像が形成される。受光面１１０ａは第１受光面１１０Ｌおよび第２受光面１１０を有している。ビデオカメラ本体２０２の背面側から見た場合、第１受光面１１０Ｌは受光面１１０ａの左半分、第２受光面１１０Ｒは受光面１１０ａの右半分を占めている。第１受光面１１０Ｌおよび第２受光面１１０Ｒの面積は同じである。３Ｄアダプタ１００をビデオカメラ２００に装着して撮影を行う場合は、第１受光面１１０Ｌには左眼用光学像ＱＬ１が形成され、第２受光面１１０Ｒには右眼用光学像ＱＲ１が形成される。

　なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は被写体の光学像を電気的な画像信号に変換する撮像素子の一例である。撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０やＣＣＤイメージセンサ等の光電変換素子を含む概念である。
　３次元撮影の場合、画像処理部はＣＭＯＳイメージセンサ１１０で生成された画像信号から左眼用画像データおよび右眼用画像データを抽出する。左眼用画像データは左眼用光学系ＯＬにより形成される左眼用光学像ＱＬ１の一部に対応している。右眼用画像データは右眼用光学系ＯＲにより形成される右眼用光学像ＱＲ１の一部に対応している。予め設定された第１抽出領域ＡＬ２および第２抽出領域ＡＲ２に基づいて、画像処理部は左眼用画像データおよび右眼用画像データを抽出する。抽出された左眼用画像データおよび右眼用画像データはＤＲＡＭ（図示せず）に一時的に格納され、補正処理および圧縮処理が左眼用画像データおよび右眼用画像データに対して施される。

　一方、画像処理部は、ステレオベースおよび輻輳角を含むメタデータを生成する。メタデータ生成後、圧縮された左眼用および右眼用画像データとメタデータとを組み合わせて、ＭＰＦ形式の画像ファイルが画像処理部により生成される。生成された画像ファイルは、例えばメモリーカードなどの記録媒体に記録される。
　〔３Ｄアダプタ１００の構成〕
　図２に示すように、３Ｄアダプタ１００は、ビデオカメラ２００により３次元撮影を行うためのコンバージョンレンズであり、ビデオカメラ２００の先端２９９に装着可能となっている。３Ｄアダプタ１００には、左右１対の光学系により１つの撮像素子上に２つの光学像が形成される並置撮影方式（サイド・バイ・サイド方式ともいう）が採用されている。３Ｄアダプタ１００をビデオカメラ２００に装着することで、１軸光学系Ｖを、３次元撮影が可能な２軸光学系に切り替えることができる。

　３Ｄアダプタ１００は、外装部１０１、左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲを有している。左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲは外装部１０１内に収容されている。
　ここで、左眼用光学系とは、左側の視点に対応した光学系であり、具体的には、最も被写体側（前側）に配置されている光学素子が被写体に向かって左側に配置されている光学系をいう。同様に、右眼用光学系とは、右側の視点に対応した光学系であり、具体的には、最も被写体側（前側）に配置されている光学素子が被写体に向かって右側に配置されている光学系をいう。
　なお、ここでいう光学素子は、正または負の屈折力を持った光学素子をいい、例えば、正や負の屈折力を持たない、単なる防塵用のガラスは含まない。

　図３に示すように、左眼用光学系ＯＬは、左側視点（第１の視点または第２の視点の一例）から見た左眼用光学像（第１光学像または第２光学像の一例）を形成するための光学系であり、左眼負レンズ群Ｇ１Ｌ、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌおよび左眼プリズム群Ｇ３Ｌを有している。左眼用光学系ＯＬは略アフォーカル光学系である。
　左眼負レンズ群Ｇ１Ｌは、全体として負の焦点距離（負の屈折力ともいう）を有しており、第１レンズＬ１Ｌ、第２レンズＬ２Ｌ、第３レンズＬ３Ｌおよび第４レンズＬ４Ｌを有している。左眼負レンズ群Ｇ１Ｌは左眼用光学系ＯＬにおいて最も被写体側に（被写体に最も近い位置に）配置されている。第１レンズＬ１Ｌは負の焦点距離を持っている。第２レンズＬ２Ｌは負の焦点距離を持っている。第３レンズＬ３Ｌは正の焦点距離（正の屈折力ともいう）を持っている。第４レンズＬ４Ｌは、負の焦点距離を持っており、第３レンズＬ３Ｌに接合されている。左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの合成焦点距離は負となっている。

　左眼正レンズ群Ｇ２Ｌは、左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの透過光を受けるレンズ群であり、左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの被写体と反対側に配置されている。左眼正レンズ群Ｇ２Ｌは左眼負レンズ群Ｇ１Ｌと左眼プリズム群Ｇ３Ｌとの間に配置されている。
　左眼正レンズ群Ｇ２Ｌは、第５レンズＬ５Ｌ、第６レンズＬ６Ｌおよび第７レンズＬ７Ｌを有している。第５レンズＬ５Ｌは正の焦点距離を持っている。第６レンズＬ６Ｌは正の焦点距離を持っている。第７レンズＬ７Ｌは、負の焦点距離を持っており、第６レンズＬ６Ｌに接合されている。
　左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの透過光は発散するので、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの入射面の光学的有効領域は左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの出射面の光学的有効領域よりも広い。このため、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの有効径は左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの有効径よりも大きくなっている。また、左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲを近づけるために、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌは概ね半円形状を有している。具体的には、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの内側は真っ直ぐカットされている。これにより、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌと右眼正レンズ群Ｇ２Ｒとを近づけて配置することができ、ステレオベース（図３および図５参照）を小さくすることができる。また、これに伴い、左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲにより形成される輻輳角（図５参照）を適正な値に設定しやすくなる。

　ここで、左眼光軸ＡＬは左眼負レンズ群Ｇ１Ｌおよび左眼正レンズ群Ｇ２Ｌにより定義される。具体的には、左眼光軸ＡＬは左眼負レンズ群Ｇ１Ｌの主点と左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの主点とを通るラインで定義される。左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲは被写体側からＣＭＯＳイメージセンサ１１０側へいくにしたがって互いに離れるように配置されている。
　左眼プリズム群Ｇ３Ｌは、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光を受けるレンズ群であり、第１前側プリズムＰ１Ｌおよび第１後側プリズムＰ２Ｌを有している。第１前側プリズムＰ１Ｌおよび第１後側プリズムＰ２Ｌは屈折方式のウェッジプリズムである。左眼プリズム群Ｇ３Ｌは、ビデオカメラ２００の光学系Ｖ（１軸光学系）に左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光が導入されるように左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光を屈折させる。具体的には、左眼プリズム群Ｇ３Ｌにより左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光は内側へ屈折される。第１前側プリズムＰ１Ｌは左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光を内側へ屈折させる。第１後側プリズムＰ２Ｌは第１前側プリズムＰ１Ｌの透過光を外側へ屈折させる。第１前側プリズムＰ１Ｌは主に、左眼正レンズ群Ｇ２Ｌの透過光を内側へ屈折させる機能を有しており、第１後側プリズムＰ２Ｌは主に、屈折による色分散を補正する機能を有している。

　図３に示すように、右眼用光学系ＯＲは、右側視点から見た右眼用光学像を形成するための光学系であり、右眼負レンズ群Ｇ１Ｒ、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒおよび右眼プリズム群Ｇ３Ｒを有している。右眼用光学系ＯＲは略アフォーカル光学系である。
　右眼負レンズ群Ｇ１Ｒは、全体として負の焦点距離（負の屈折力ともいう）を有しており、第２レンズＲ１Ｒ、第２レンズＲ２Ｒ、第３レンズＲ３Ｒおよび第４レンズＲ４Ｒを有している。右眼負レンズ群Ｇ１Ｒは右眼用光学系ＯＲにおいて最も被写体側に（被写体に最も近い位置に）配置されている。第２レンズＲ１Ｒは負の焦点距離を持っている。第２レンズＲ２Ｒは負の焦点距離を持っている。第３レンズＲ３Ｒは正の焦点距離（正の屈折力ともいう）を持っている。第４レンズＲ４Ｒは、負の焦点距離を持っており、第３レンズＲ３Ｒに接合されている。右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの合成焦点距離は負となっている。

　右眼正レンズ群Ｇ２Ｒは、右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの透過光を受けるレンズ群であり、右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの被写体と反対側に配置されている。右眼正レンズ群Ｇ２Ｒは右眼負レンズ群Ｇ１Ｒと右眼プリズム群Ｇ３Ｒとの間に配置されている。
　右眼正レンズ群Ｇ２Ｒは、第５レンズＲ５Ｒ、第６レンズＲ６Ｒおよび第７レンズＲ７Ｒを有している。第５レンズＲ５Ｒは正の焦点距離を持っている。第６レンズＲ６Ｒは正の焦点距離を持っている。第７レンズＲ７Ｒは、負の焦点距離を持っており、第６レンズＲ６Ｒに接合されている。
　右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの透過光は発散するので、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの入射面の光学的有効領域は右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの出射面の光学的有効領域よりも広い。このため、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの有効径は右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの有効径よりも大きくなっている。また、右眼光軸ＡＲおよび右眼光軸ＡＲを近づけるために、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒは概ね半円形状を有している。具体的には、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの内側は真っ直ぐカットされている。これにより、ステレオベース（図３および図５参照）を小さくすることができ、右眼光軸ＡＲおよび右眼光軸ＡＲにより形成される輻輳角（図５参照）を小さくすることができる。

　ここで、右眼光軸ＡＲは右眼負レンズ群Ｇ１Ｒおよび右眼正レンズ群Ｇ２Ｒにより定義される。具体的には、右眼光軸ＡＲは右眼負レンズ群Ｇ１Ｒの主点と右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの主点とを通るラインで定義される。左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲは被写体側からＣＭＯＳイメージセンサ１１０側へいくにしたがって互いに離れるように配置されている。
　右眼プリズム群Ｇ３Ｒは、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光を受けるレンズ群であり、第２前側プリズムＰ１Ｒおよび第２後側プリズムＰ２Ｒを有している。第２前側プリズムＰ１Ｒおよび第２後側プリズムＰ２Ｒは屈折方式のウェッジプリズムである。右眼プリズム群Ｇ３Ｒは、ビデオカメラ２００の光学系Ｖ（１軸光学系）に右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光が導入されるように右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光を屈折させる。具体的には、右眼プリズム群Ｇ３Ｒにより右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光は内側へ屈折される。第２前側プリズムＰ１Ｒは右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光を内側へ屈折させる。第２後側プリズムＰ２Ｒは第２前側プリズムＰ１Ｒの透過光を外側へ屈折させる。第２前側プリズムＰ１Ｒは主に、右眼正レンズ群Ｇ２Ｒの透過光を内側へ屈折させる機能を有しており、第２後側プリズムＰ２Ｒは主に、屈折による色分散を補正する機能を有している。

　〔焦点距離およびステレオベースの決定方法について〕
　ここで、３Ｄアダプタ１００の焦点距離およびステレオベースの決定方法について説明する。
　３次元光学系（左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲ）の設計を行う場合、焦点距離およびステレオベースを決定する必要がある。図３および図５に示すように、ステレオベースとは２つの光軸（左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲ）の間の距離をいう。
　例えば、左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲの場合、ステレオベースＳＢは、左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲが最も離れた位置での左眼光軸ＡＬおよび右眼光軸ＡＲの間の距離をいう。本実施形態では、図３に示すように、左眼プリズム群Ｇ３Ｌの入射面および右眼プリズム群Ｇ３Ｒの入射面を基準としてステレオベースＳＢが定義されている。

　ステレオ画像で再現される立体感は焦点距離およびステレオベースによって異なってくるので、３次元光学系の設計上、焦点距離およびステレオベースは非常に重要となる。
　しかし、実際には、焦点距離およびステレオベースをそれぞれ適正と思われる値に別々に設定していることが多いが、焦点距離およびステレオベースを別々に設定すると、両者のバランスをとるのが難しい。
　例えば、人間（より詳細には、成人）が視聴するためのステレオ画像を撮影する３次元光学系を設計する際、一般的には、３次元光学系のステレオベースＳＢは人間の両目の間の距離と一致させることが好ましいと考えられている。
　しかし、３次元光学系のステレオベースＳＢを単に人間の両目の間の距離と一致させるだけでは、焦点距離ｆによっては、快適な立体視をできる撮影距離の範囲がごく一部の範囲に限定されてしまう。この結果、その他の撮影距離では、例えば、スクリーンの手前に再現される像がスクリーンから飛び出しすぎたり、あるいは、スクリーンよりも奥に再現される像がスクリーンから異常に遠くに見えたりする。撮影距離とは、撮影する際の撮像装置から主被写体までの距離をいい、立体視の場合には視聴者からスクリーンまでの距離に相当する。

　したがって、製品の試作を重ねて最終的に焦点距離およびステレオベースを決定しているのが実状である。
　しかし、製品の試作を重ねると設計費用が増大してしまい、製造コストの増大を招くので、３次元光学系の設計が容易となる設計手法が求められている。
　そこで、本実施形態に係る３Ｄアダプタ１００では、新たに３５ｍｍ換算のステレオベースを定義している。
　具体的には、左眼用光学系ＯＬと光学系Ｖとで定まる、または、右眼用光学系ＯＲと光学系Ｖとで定まる、焦点距離をｆ、焦点距離ｆの３５ｍｍ換算の焦点距離をｆ₃₅、左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲのステレオベースをＳＢ、左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲの３５ｍｍ換算のステレオベースをＳＢ₃₅とした場合に、換算ステレオベースＳＢ₃₅を以下の式（１）で定義する。

　ＳＢ₃₅＝ＳＢ×ｆ₃₅／ｆ　・・・（１）
　この換算ステレオベースＳＢ₃₅は、ステレオ画像により再現される立体感の指標であり、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのバランスをとるための基準値と言うこともできる。換算ステレオベースＳＢ₃₅の導入により、ステレオ画像で再現される立体感をある一定の基準で管理することができる。例えば、換算ステレオベースＳＢ₃₅を決めておけば、ステレオ画像で再現される立体感をある一定の範囲内に収めつつ、式（１）を用いて焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを簡単に求めることができる。
　ここで、一例として、人間（より詳細には、成人）が視聴するためのステレオ画像を撮影する場合の焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢの算出方法について説明する。
　（Ａ）条件設定
　まず、人間の眼球の構成を基準として、人間の視差に適した焦点距離ｆ´、換算焦点距離ｆ₃₅´および両目の間隔ＳＢ´を決定する。

　例えば、人間の視野の範囲を基準とすると、人間の眼球の３５ｍｍ換算の焦点距離ｆ₃₅´は、以下の式（２）を満たすのが好ましい。
　３５ｍｍ≦ｆ₃₅´≦８５ｍｍ　・・・（２）
　また、人間（より詳細には、成人）が平常時に無限遠を見ているときの眼球の焦点距離ｆ´は、以下の式（３）を満たすのが一般的である。
　１６ｍｍ≦ｆ´≦１８ｍｍ　・・・（３）
　さらに、人間の右眼および左眼の間隔ＳＢ´は、以下の式（４）を満たすのが一般的である。
　５５ｍｍ≦ＳＢ´≦７５ｍｍ　・・・（４）
　上記の式（２）～（４）を満たすように条件を設定することで、人間にとって自然な視差をカバーすることができ、快適な立体視が可能なステレオ画像を取得しやすくなる。言い換えると、適正なステレオ画像を取得するためには、上記の条件に適合する範囲で左眼用光学系ＯＬおよび右眼用光学系ＯＲのステレオベースＳＢおよび焦点距離ｆを決定する必要がある。

　（Ｂ）換算ステレオベースＳＢ₃₅の算出
　そこで、上記の式（１）～（４）をもとに、人間の視差に適した換算ステレオベースＳＢ₃₅の範囲を算出する。式（１）の焦点距離ｆ、換算焦点距離ｆ₃₅およびステレオベースＳＢに、式（２）～（４）の焦点距離ｆ´、換算焦点距離ｆ₃₅´およびステレオベースＳＢ´を代入すると、換算ステレオベースＳＢ₃₅の最大値および最小値は、以下のようになる。
　ｆ₃₅＝ｆ₃₅´＝８５ｍｍ、ｆ＝ｆ´＝１６ｍｍ、ＳＢ＝ＳＢ´＝７５ｍｍのとき、ＳＢ₃₅＝３９８．４ｍｍ≒４００ｍｍとなる。
　また、ｆ₃₅＝ｆ₃₅´＝３５ｍｍ、ｆ＝ｆ´＝１８ｍｍ、ＳＢ＝ＳＢ´＝５５ｍｍのとき、ＳＢ₃₅＝１０７ｍｍとなる。

　したがって、人間の視差に適した換算ステレオベースＳＢ₃₅は、以下に示す式（５）を満たすことになる。
　１０７ｍｍ≦ＳＢ₃₅≦４００ｍｍ　・・・（５）
　また、より適正なステレオ画像を取得したい場合は、以下の式（６）を満たすことが好ましい。
　１５０ｍｍ≦ＳＢ₃₅≦３５０ｍｍ　・・・（６）
　さらに、より適正なステレオ画像を取得したい場合は、以下の式（７）を満たすことが好ましい。
　２００ｍｍ≦ＳＢ₃₅≦３００ｍｍ　・・・（７）
　（Ｃ）焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢの算出
　実際に３次元光学系の設計を行う場合には、例えば式（１）および（５）に基づいて最適なステレオベースＳＢおよび焦点距離ｆを決定することで、人間にとって自然な視差を有するステレオ画像を取得できる３次元光学系の仕様を簡単に決定することができる。

　具体的には、式（５）に示す範囲内で換算ステレオベースＳＢ₃₅を設定する。例えば、換算ステレオベースＳＢ₃₅が短いと、ステレオ画像で再現される立体感がより強調され、換算ステレオベースＳＢ₃₅が長いと、ステレオ画像で再現される立体感が抑制される。
　ここで、換算焦点距離ｆ₃₅は焦点距離ｆおよびＣＭＯＳイメージセンサ１１０の仕様に基づいて決まるので、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのうち一方を決定すると、もう一方の値を換算ステレオベースＳＢ₃₅および式（１）に基づいて算出することができる。
　例えば、焦点距離ｆは３次元撮影を行う光学系全体の仕様により決まってしまうことが多いので、焦点距離ｆが決まっていると仮定すると、３５ｍｍ換算の焦点距離ｆ₃₅は焦点距離ｆおよびＣＭＯＳイメージセンサ１１０の仕様に基づいて決まる。

　したがって、焦点距離ｆ、換算焦点距離ｆ₃₅、換算ステレオベースＳＢ₃₅を式（１）に代入すると、ある特定の焦点距離ｆと相性のよいステレオベースＳＢを算出することができる。
　なお、ステレオベースＳＢが製品の仕様上、決まっている場合でも、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の仕様、換算ステレオベースＳＢ₃₅、ステレオベースＳＢおよび式（１）に基づいて、焦点距離ｆを求めることができる。
　（Ｄ）焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢの算出方法のまとめ
　以上に説明した焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢの算出方法をまとめると図６に示す表のようになる。
　図６に示すように、まず、人間の眼球の構成を基準として焦点距離ｆ´、換算焦点距離ｆ₃₅´およびステレオベースＳＢ´を前述のように決定する。

　次に、各数値および式（１）を用いて、人間の視差に適した換算ステレオベースＳＢ₃₅の範囲を算出し、算出した範囲から、人間の視差に適した換算ステレオベースＳＢ₃₅を設定する。
　さらに、設定した換算ステレオベースＳＢ₃₅および式（１）に基づいて、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを算出する。前述の例では、焦点距離ｆ、換算焦点距離ｆ₃₅および換算ステレオベースＳＢ₃₅を式（１）に代入して、ステレオベースＳＢを算出している。
　このように、換算ステレオベースＳＢ₃₅を使って焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを決定することで、適正なステレオ画像を取得する上で相性のよい焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを簡単に決定することができる。

　逆に言えば、換算ステレオベースＳＢ₃₅および式（１）を用いると、レンズユニットが換算ステレオベースＳＢ₃₅を定義して設計されているか否かを判断することができる。例えば、あるレンズユニットの３次元光学系が、人間の視差に適した換算ステレオベースＳＢ₃₅を定義して設計されているかを調べたい場合は、その３次元光学系を調べて焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを特定する。３５ｍｍ換算の焦点距離ｆ₃₅も、カメラ本体側の撮像素子や光学系の仕様に基づいて特定することができる。したがって、そのレンズユニットの焦点距離ｆ、３５ｍｍ換算の焦点距離ｆ₃₅およびステレオベースＳＢを式（１）に代入して換算ステレオベースＳＢ₃₅を算出し、換算ステレオベースＳＢ₃₅が式（５）の条件を満たしているか否かを判定することで、換算ステレオベースＳＢ₃₅を定義して焦点距離ｆやステレオベースＳＢを決定しているか否かを判断することができる。

　〔３Ｄアダプタの特徴〕
　以上に説明したように、３Ｄアダプタ１００では、ステレオ画像で再現される立体感の指標となる換算ステレオベースＳＢ₃₅を式（１）で定義し、換算ステレオベースＳＢ₃₅が人間の視差に適した範囲に設定されているので、人間の視差に適した範囲内で、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのバランスをとりやすくなる。したがって、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを簡単に決定することができ、製造コストの低減が可能となる。さらに、人間の視差に適した範囲に換算ステレオベースＳＢ₃₅が設定されているので、人間の視差に適したステレオ画像を取得することができる。
　したがって、上記の技術であれば、製造コストを低減しつつ適正なステレオ画像を取得できるレンズユニットおよび撮像装置を提供することができる。

　また、換算ステレオベースＳＢ₃₅がＳＢ₃₅≦４００ｍｍを満たすので、より適正なステレオ画像を取得することができ、３Ｄアダプタ１００の品質をより安定化することができる。
　なお、ＳＢ₃₅≦３５０ｍｍ、ＳＢ₃₅≦３００ｍｍおよび１０７ｍｍ≦ＳＢ₃₅についても同様に、より適正なステレオ画像を取得することができ、３Ｄアダプタ１００の品質をさらに安定化することができる。
　〔他の実施形態〕
　本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。
　（Ａ）撮像装置は動画だけでなく静止画撮影が可能な装置であってもよい。例えば、レンズユニットは、３Ｄアダプタ１００に限定されず、例えば１眼カメラに用いられる交換レンズユニットであってもよい。さらに、レンズユニットは脱着式でなく撮像装置に内蔵されていてもよい。

　（Ｂ）換算ステレオベースＳＢ₃₅を用いて、焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢを算出する場合の他に、焦点距離ｆのみを算出する場合、あるいは、ステレオベースＳＢを算出する場合にも、換算ステレオベースＳＢ₃₅および式（１）を利用することができる。
　さらに、換算ステレオベースＳＢ₃₅を用いた計算式は前述の式（１）に限定されない。換算ステレオベースＳＢ₃₅に基づいて焦点距離ｆおよびステレオベースＳＢのうち少なくとも一方を決定しているのであれば、適正なステレオ画像を取得できる範囲内で式（１）が変更されてもよい。

　ここに開示されるレンズユニットであれば、製造コストを低減しつつ適正なステレオ画像を取得できる。したがって、上記の技術は、レンズユニットおよび撮像装置に適用可能である。

　　１　ビデオカメラユニット（撮像装置の一例）
１００　３Ｄアダプタ（レンズユニットの一例）
１１０　ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子の一例）
　　Ｖ　光学系（本体光学系の一例）
　ＯＬ　左眼用光学系（第１光学系または第２光学系の一例）
　ＯＲ　右眼用光学系（第１光学系または第２光学系の一例）
　　ｆ　焦点距離
　　ｆ₃₅　３５ｍｍ換算の焦点距離
　ＳＢ　ステレオベース
　ＳＢ₃₅　換算ステレオベース

Claims (9)

1. 　第１光学像および第２光学像を本体光学系を介して撮像素子上に形成するためのレンズユニットであって、
   　第１の視点から見た前記第１光学像を形成するための第１光学系と、
   　前記第１の視点とは異なる第２の視点から見た前記第２光学像を形成するための第２光学系と、を備え、
   　前記第１光学系と前記本体光学系とで定まる、または、前記第２光学系と前記本体光学系とで定まる、焦点距離をｆ、
   　前記焦点距離の３５ｍｍ換算の焦点距離をｆ₃₅、
   　前記第１および第２光学系のステレオベースをＳＢ、
   　ステレオ画像により再現される立体感の指標となる、前記第１および第２光学系の３５ｍｍ換算のステレオベースをＳＢ₃₅、
   とした場合に、前記第１および第２光学系の前記換算ステレオベースＳＢ₃₅は、以下の式を満たしており、
   　ＳＢ₃₅＝ＳＢ×ｆ₃₅／ｆ
   　前記換算ステレオベースＳＢ₃₅は、人間の眼球の焦点距離および人間の両目の間隔に基づいて、人間の視差に適した範囲に設定されている、
   レンズユニット。
2. 　前記換算ステレオベースＳＢ₃₅は、人間の眼球の焦点距離、人間の両目の間隔、および、人間の眼球の焦点距離の３５ｍｍ換算値に基づいて決定されている、
   請求項１に記載のレンズユニット。
3. 　ＳＢ₃₅≦４００ｍｍを満たす、
   請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 　ＳＢ₃₅≦３５０ｍｍを満たす、
   請求項３に記載のレンズユニット。
5. 　ＳＢ₃₅≦３００ｍｍを満たす、
   請求項４に記載のレンズユニット。
6. 　１０７ｍｍ≦ＳＢ₃₅を満たす、
   請求項１から５のいずれかに記載のレンズユニット。
7. 　１５０ｍｍ≦ＳＢ₃₅を満たす、
   請求項６に記載のレンズユニット。
8. 　２００ｍｍ≦ＳＢ₃₅を満たす、
   請求項７に記載のレンズユニット。
9. 　請求項１から８のいずれかに記載のレンズユニットと、
   　前記レンズユニットとともに第１光学像および第２光学像を形成する本体光学系と、
   　前記第１および第２光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   を備えた撮像装置。

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