WO2015194287A1 - 光学ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

　有限距離被写体を各個眼光学系により撮像する際に、その撮像領域面積を確保することができる光学ユニット及び撮像装置を提供する。複数の個眼光学系の光軸群の中心を通り光軸に平行な線と有限距離被写体との交点を、有限距離被写体の中心としたとき、有限距離被写体は、中心に対して点対称であって個眼光学系の撮像領域と相似形であり、複数の個眼光学系の光軸群の中心から最も離れた光軸を有する個眼光学系を最端個眼光学系とし、有限距離被写体と複眼光学系を固体撮像素子に対して光軸方向に投影した状態で、最端個眼光学系の光軸から最も遠い有限距離被写体における点を最遠点としたときに、以下の条件を満たす。　０．１＜Ｙｏ²／Ｙｍ²＜１．０　（１） 但し、Ｙｍ：有限距離被写体の前記最遠点から最端個眼光学系の光軸までの距離 Ｙｏ：有限距離被写体の中心から有限距離被写体の前記最遠点までの距離

Description

光学ユニット及び撮像装置

　本発明は、光軸が平行な複数の個眼光学系を持つ光学ユニットと、かかる光学ユニットにより得られた複数の有限距離被写体の像に基づいて画像を再構成できる撮像装置に関する。

　近年、複眼光学系、又は複眼光学系とカラーフィルタや偏光フィルタ等各種フィルタとを組み合わせ、一度の撮影で異なる種類の画像を得る事で、各種センシング技術に応用しようとする試みがある。特に、顕微鏡の対物レンズのような光学系で一度結像された像を、複眼光学系で再結像させることで種々の情報を得ることができる為、医療分野などでの応用が期待されている。

　このような技術の例として、複眼光学系で再結像させる構造を持つマルチスペクトルカメラが、特許文献１に開示されている。

国際特許公開第２０１３／０６４５１１号パンフレット

　ところで、特許文献１のマルチスペクトルカメラにおいては、対物レンズで結像された像を複眼光学系で隙間なく固体撮像素子の撮像面上にコピーするとされているが、これを実現しようとすると、複眼光学系のＦナンバーが大きくなる傾向があり、これにより回折限界が低下することで十分な光学性能を得ることができないという問題がある。これに対し、十分な光学性能を得るためにレンズのＦナンバーを小さくしようとすると、固体撮像素子の撮像面上におけるコピー像にある程度の隙間を与える必要がある。しかし、この隙間が大き過ぎると、固体撮像素子の撮像面上での各コピー像に割り当てられる撮像領域が狭くなり、固体撮像素子の有効利用を図れない。

　本発明は、かかる問題点に鑑みてなされ、有限距離被写体を各個眼光学系で撮像する際に、その撮像領域面積を確保することができ、固体撮像素子の有効利用が図れる光学ユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。

　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光学ユニットは、光軸が平行な複数の個眼光学系により、有限距離被写体の像を複数形成する複眼光学系と、固体撮像素子とを有する光学ユニットであって、
　前記複数の個眼光学系の光軸群の中心を通り前記光軸に平行な線と前記有限距離被写体との交点を、前記有限距離被写体の中心としたとき、
　　前記有限距離被写体は、前記中心に対して点対称であって前記個眼光学系の撮像領域と相似形であり、
　　前記複数の個眼光学系の光軸群の中心から最も離れた光軸を有する個眼光学系を最端個眼光学系とし、
　前記有限距離被写体と前記複眼光学系を前記固体撮像素子に対して光軸方向に投影した状態で、前記最端個眼光学系の光軸から最も遠い前記有限距離被写体における点を最遠点としたときに、以下の条件を満たすことを特徴とする。　
　０．１＜Ｙｏ²／Ｙｍ²＜１．０　　　（１）
但し、
Ｙｍ：前記有限距離被写体の前記最遠点から前記最端個眼光学系の光軸までの距離
Ｙｏ：前記有限距離被写体の中心から前記有限距離被写体の前記最遠点までの距離

　図１は、本発明の原理を説明するために複眼光学系の一例を示す図である。図１においては、光軸が平行な個眼光学系が３行４列で並べられた複眼光学系を想定しており、Ｉは固体撮像素子の撮像面を示し、ＡＸ１は各個眼光学系の光軸を示す。ここで、撮影対象となる有限距離被写体（ここでは矩形枠で示す）をＳＵＢとする。有限距離被写体における４つの角を被写体高Ｐ１～Ｐ４と定義する。この複眼光学系が、遠距離の被写体の撮影に用いられる場合、微少なパララックスを有した被写体像が、それぞれ１２個の撮像領域ＡＲ１（図１の一点鎖線の領域）に形成される。ところが、同じ複眼光学系を用いて近距離の有限距離被写体を撮像しようとすると、各個眼における被写体高は各個眼の光軸からＰ１～Ｐ４までの距離となることからそれぞれ異なり、これに個眼光学系の倍率がかけあわされて像高が決まるため、撮像される有限距離被写体の像ＡＲ２（右下の４カ所のみ例示）は図１の実線で示すように、大きいパララックスを有するとともに撮像領域ＡＲ１に対して狭い範囲となる。この有限距離被写体の像ＡＲ２が小さくなるほど、得られる有限距離被写体の画像情報が少なくなるということになる。なお、本願でいう有限距離被写体とは、個眼光学系の撮影倍率をｍ、個眼光学系の最大像高をＹｉとしたとき、ｍ・Ｙｍ≦Ｙｉを満たすものである。また、フィールドレンズがある場合は、フィールドレンズと個眼光学系の合成系における倍率をｍとする。

　そこで、本発明者は、複数の個眼光学系の光軸群の中心から最も離れた光軸を有する被写体最端個眼光学系と最端個眼光学系の光軸から最も遠い有限距離被写体における最遠点に着目し、かかる問題を解消する為に（１）式の条件を見出したのである。具体的には、（１）式の値が下限を上回ることで、最端個眼光学系により結像する有限距離被写体像の面積が小さくなり過ぎないので、最端個眼光学系で取得できる画像の解像度を良好に保つことができ、高画素の情報を得ることができる。一方、（１）式の値が上限を下回ることで、最端個眼光学系により形成される有限距離被写体像が個眼の有効撮像領域からはみ出してしまうことがないので、有限距離被写体の像から的確な情報を得ることができる。

　図１を参照して、（１）式の意味を説明する。図１の例では、最端個眼光学系は、撮像面Ｉの角近傍に配置された４つの個眼光学系になるが、ここでは便宜上、右下にある個眼光学系（点線で示す）を最端個眼光学系ＦＯとし、その最大像高をＹｉとする。又、撮像面Ｉ及び有限距離被写体の形状を４：３の長方形とする。ここで、有限距離被写体ＳＵＢにおける最遠点Ｐ１から最端個眼光学系ＦＯの光軸ＡＸまでの距離をＹｍ、有限距離被写体ＳＵＢの中心Ｏから有限距離被写体の最遠点Ｐ１までの距離をＹｏとすると、有限距離被写体が最端個眼光学系により形成された像（ダブルハッチングで示す）の面積Ｓ”は、
　Ｓ”＝（Ｙｉ／Ｙｍ）²×αＹｏ²、（αは定数）、
で表わされる。一方、最端個眼光学系で撮像できる最大領域面積（ハッチングで示す）Ｓ’は、
　Ｓ’＝αＹｉ²
で表わされる。従って両者の比Ｓ”／Ｓ’＝Ｙｏ²／Ｙｍ²となり、この値が大きい方が個眼の撮像領域をより効率良く利用していると考えることができる。なお、図１に示すように、有限距離被写体ＳＵＢの中心Ｏは、個眼光学系の複数の光軸群の中心位置と重なる。すなわち、有限距離被写体ＳＵＢの中心Ｏは、複眼光学系を構成する複数の個眼光学系の光軸群の中心を通り光軸に平行な線と有限距離被写体ＳＵＢの交点ともいえる。

　なお、条件式（１）は、
　０．１＜Ｙｏ²／Ｙｍ²≦０．９０　　　（１）′
であれば、より好ましく、
　０．１＜Ｙｏ²／Ｙｍ²＜０．５　　　　（１）″
であれば、更に好ましい。

　本撮像装置は、前記光学ユニットと、前記光学ユニットの個眼光学系に応じて、複数の撮像領域にそれぞれ結像された前記有限距離被写体の像に対応する画像信号を出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力された画像信号に基づいて再構成画像を形成する画像処理部と、を有することを特徴とする。

　例えば個眼光学系毎に異なる波長透過特性を持たせたマルチスペクトル用カメラに適用すれば、一度の撮影で撮影画像と共に必要な情報が得られ、即時性のある有効な撮像装置を実現できる。

　本発明によれば、有限距離被写体を各個眼光学系で撮像する際に、その撮像領域面積を確保することができ、固体撮像素子の有効利用が図れる光学ユニット及び撮像装置を提供することができる。

本発明の原理を説明するために複眼光学系の一例を示す図である。 本実施形態にかかる撮像装置ＣＡを模式的に示す図である。 本実施形態にかかる光学ユニットＬＵの主要部を模式的に示す図である。 実施例１の個眼光学系のＹＺ方向断面図である。 実施例１の個眼光学系のＸＺ方向断面図である。 実施例２の個眼光学系のＹＺ方向断面図である。 実施例２の個眼光学系のＸＺ方向断面図である。 実施例３の個眼光学系のＹＺ方向断面図である。 実施例３の個眼光学系のＸＺ方向断面図である。 実施例１、２の撮像面を模式的に示す図である。 実施例３の撮像面を模式的に示す図である。

　以下、本実施形態に係る光学ユニットとそれを用いた撮像装置等を説明する。光学ユニットは、１つの撮像素子に対して複数のレンズ系がアレイ状に配置された光学系を含み、各レンズ系が同一被写体の撮像を行う超解像タイプと、各レンズ系が異なる視野の撮像を行う視野分割タイプと、に通常分けられる。本実施形態に係る光学ユニットは、同一被写体の複数の低解像度画像を画像処理にて合成し、1枚の高解像度画像を出力する超解像タイプに相当する。

　図２に、本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す。図２に示すように、撮像装置ＣＡは、光学ユニットＬＵ、演算部２を含む画像処理部１、メモリー３、画像表示部４等を有している。光学ユニットＬＵは、例えば顕微鏡等に取り付けられるように小型であることが好ましい。光学ユニットＬＵは、１つの撮像素子ＳＲと、その撮像素子ＳＲに対して同一被写体の複数の像を結像する複眼光学系ＬＨと、を有している。また、複眼光学系ＬＨの前方にフィールドレンズＦＬを有していてもよい。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサー、ＣＭＯＳ型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面Ｉ上に被写体の光学像が形成されるように、複眼光学系ＬＨが設けられているので、複眼光学系ＬＨによって形成された光学像は、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。ＯＢＪは、例えば顕微鏡の対物レンズ等の結像光学系である。

　図３は、本実施形態にかかる光学ユニットＬＵの主要部を模式的に示す図である。図３において、個眼光学系ＩＬの並びにおける行方向をＸ方向とし、個眼光学系ＩＬの並びにおける列方向をＹ方向とし、個眼光学系ＩＬの光軸方向をＺ方向とする。光学ユニットＬＵは、３行４列に配置された個眼光学系ＩＬからなる複眼光学系ＬＨと、固体撮像素子ＳＲと、個眼光学系ＩＬと光電変換領域Ｉａとの間に配置されたカラーフィルタＣＦと、を有する。カラーフィルタＣＦは、個眼光学系ＩＬに応じて１２個の所望の波長帯域のフィルタ素子ＣＦａに分割されていてもよいし、個々の画素上にそれぞれ赤色、緑色、青色のフィルタをベイヤ配列で配置したものであってもよい。

　図３では個眼光学系ＩＬを分離した形で示しているが、個眼光学系ＩＬを構成する複数の物体側のレンズＬ１をマトリクス状に配列した１枚のアレイレンズＬＡ１とすることが出来、また個眼光学系ＩＬを構成する複数の像側のレンズＬ２をマトリクス状に配列した１枚のアレイレンズＬＡ２とすることが出来る（図２参照）。アレイレンズＬＡ１，ＬＡ２を積層することで、精度の良い複眼光学系ＬＨを容易に形成できる。

　光学ユニットＬＵは、図２に示すように、例えば顕微鏡の対物レンズＯＢＪに、複眼光学系ＬＨと異なる光学系である対物レンズＯＢＪの間にフィールドレンズＦＬを配置することが好ましい。このとき、フィールドレンズＦＬは、対物レンズＯＢＪにより結像される１次結像位置の近傍に配置されることが望ましい。又、視野絞りを用いる場合、対物レンズＯＢＪにより結像される一次結像位置もしくはその近傍に配置されることが望ましい。

　撮像装置ＣＡの撮影により、複数の個眼光学系ＩＬを介して複数の被写体像が、撮像素子Ｉの光電変換領域Ｉａ上に各々結像する。結像した被写体像は、各光電変換領域Ｉａで光電変換されて画像信号に変換される。かかる画像信号は、画像合成部で合成され、１枚の高画素の画像ＭＬにかかる画像信号として出力される。

　以下、本実施形態の光学ユニットの好ましい態様をまとめて説明する。

　前記光学ユニットにおいて、前記有限距離被写体は、前記複眼光学系とは異なる結像光学系による空中像であることが好ましい。

　また、前記結像光学系と前記複眼光学系との間にフィールドレンズが配置されていることが好ましい。

　有限距離被写体が、例えば複眼光学系とは異なる結像光学系である顕微鏡の対物レンズにより１次結像された空中像である場合、空中像からの光束の広がりは、１次結像にかかわる光学系のＦナンバーやビグネッティングにより制限されるため、複眼光学系で被写体からの光束を効率よく取り込むためには、１次結像にかかわる光学系の射出瞳の像を複眼光学系の入射瞳位置になるべく近づけることができるよう、１次結像にかかわる光学系と複眼光学系との間に、フィールドレンズを配置することが好ましい。

　フィールドレンズは、１次結像位置付近に配置すると好ましい。これにより、画面周辺部の光量の低下をより抑制する事が出来る。

　また、前記結像光学系と前記複眼光学系との間に視野絞りが配置されていることが好ましい。

　有限距離被写体が、例えば複眼光学系とは異なる結像光学系である顕微鏡の対物レンズにより１次結像された空中像である場合、１次結像にかかわる光学系と複眼光学系との間に視野絞りを設けることにより、複眼光学系により撮像面上にリレー結像させる際、所望の被写体像以外の余計な情報を取り込みにくく、画像処理による切り出し等、後段の処理を簡素化できるため、処理時間を短縮できたり、消費電力を少なくすることが可能である。

　また、前記視野絞りは、前記空中像の位置に配置されていることが好ましい。これにより、複眼光学系によって撮像面上に形成された所望の被写体像以外の不要な情報を一層取り込みにくくなるので好ましい。

　次に、上述した実施形態に好適な実施例について説明する。以下に示す実施例において、個眼光学系は共通するので、１つのみ示して残りは省略する。
ｆ：全系の焦点距離（ｍｍ）
Ｒ：曲率半径（ｍｍ）
ｄ：軸上面間隔（ｍｍ）
ｎｄ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ：レンズ材料のｄ線に対するアッベ数

　各実施例において、＊が付された面番号の面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にＺ軸をとり、光軸と垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ　：基準曲率半径
Ｋ　：円錐定数
　実際のレンズ測定の場面においては、本願でいうレンズ面の曲率半径とは、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径の事を指す。また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径も含める。

（実施例１）
　実施例１のレンズデータを表１に示す。面番号１，２がフィールドレンズ、面番号３～８が個眼光学系、面番号９、１０が平行平板を示している。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０^-02）を、Ｅ（たとえば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。

［表１］
実施例1
 
面番号(非球面)    R(mm)    d(mm)    nd          νd 
被写体                     0.5 
1                11.5      2        1.51633     64.1  
2                -11.5     10.5    
3*               3.847     0.54     1.52640     59.4 
4*               0.853     0.16 
5(絞り）         ∞        0.05
６               ∞        0.05  
7*               53.935    0.67     1.52640     59.4 
8*               -0.578    1.08 
9               ∞         0.40     1.51633     64.1
10              ∞         0.25 
像  
 
非球面係数  
     第3面          第4面         第7面          第8面 
K:   -50.000         2.794          50.000        -0.865  
A4:  8.4095E-01     3.7275E+00     1.1129E+00    -4.5836E-02
A6:  -5.0702E-01    -1.2628E+00    6.7852E+00    -9.0472E-02
A8:  -2.2368E-01    6.2702E+02     4.5888E+01    1.0255E+01
A10: 4.1105E+00     -9.7143E+03    -5.9827E+02   -7.2750E+01
A12: -4.6716E+00    8.9154E+04     9.8736E+02    3.7902E+02
A14:                                             -4.0529E+02
 
フィールドレンズ 
焦点距離      11.44 
  
個眼光学系 
焦点距離      1.23  
Fナンバー     2.88  
半画角（°）  28.1  
像高          0.668 
レンズ全長    3.20 
バックフォーカス    1.59   
Yo            3 
Ym            6.06  
 
有限距離被写体の物体高の座標(mm) 
(ただし、有限距離被写体の中心を原点とし、位置は図１参照)
                 X         Y  
物体高P1        2.4       1.8 
物体高P2        2.4      -1.8  
物体高P3       -2.4       1.8  
物体高P4       -2.4      -1.8  
 
各個眼光学系により結像された有限距離被写体の像高の座標(mm)
(ただし、像高は各個眼光学系の光軸(=中心)基準とし、位置は図７参照)  
             個眼1         個眼2         個眼3          個眼4 
           X     Y       X     Y        X     Y        X     Y  
像高C1  -0.35  -0.20   -0.52  -0.20   -0.35  -0.37   -0.53  -0.37 
像高C2  -0.35   0.20   -0.52   0.20   -0.35   0.03   -0.52   0.04 
像高C3   0.18  -0.20    0.02  -0.20    0.19  -0.37    0.02  -0.37 
像高C4   0.18   0.20    0.02   0.20    0.18   0.03    0.02   0.04  

　図４Ａは、実施例１の光学ユニットのＹＺ断面図であり、図４Ｂは、実施例１の光学ユニットのＸＺ断面図である。実施例１の個眼光学系は１２個あり、それぞれ被写体側より順に、レンズＬ１と、開口絞りＳと、レンズＬ２と、から構成される。図中、ＳＵＢは有限距離被写体、ＦＳは視野絞りである。ＦＬは１枚のフィールドレンズ、Iは撮像面を示し、ＦはカラーフィルタやＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板を示す。

　実施例１の個眼光学系は、図７を参照して、有限距離被写体の中心Ｏを原点として、Ｘ方向に最大２．５５ｍｍ離れ且つＹ方向に最大１．７ｍｍ離れた位置に、最端個眼光学系(個眼４)の光軸ＡＸ４が存在し、個眼光学系はＸ方向に４つずつ、Ｙ方向に３つずつ配置され、最端個眼光学系の光軸ＡＸ４から、Ｘ方向、Ｙ方向ともに１．７ｍｍ間隔で他の個眼光学系の光軸が並んでいる。

（実施例２）
　実施例２のレンズデータを表２に示す。面番号１，２がフィールドレンズ、面番号３～８が個眼光学系、面番号９、１０が平行平板を示している。

［表２］
実施例2
  
面番号(非球面)    R(mm)    d(mm)    nd          νd 
被写体                     0.5  
1                25        1.5      1.51633     64.1 
2                -25       15.3  
3*               1.976     1.35     1.52640     59.4 
4*               0.935     0.27 
5(絞り）         ∞        0.05
６               ∞        0.11 
7*               -9.189    1.49     1.52640     59.4 
8*               -1.026    1.48  
9                ∞        0.75     1.51633     64.1 
10               ∞        1.32  
像    
 
非球面係数 
     第3面        第4面         第7面          第8面 
K:   -9.954        1.114         -35.806        -0.782 
A4:  1.7994E-01    1.7937E-01    -3.7846E-02    -3.0619E-02 
A6:  -1.1333E-01   -1.4396E-02   4.2808E-01     -1.8277E-02  
A8:  9.5434E-02    4.4188E+00    -1.5811E+00    -1.9428E-02 
A10: -4.4365E-02   -2.0932E+01   7.2314E+00     4.0438E-02 
A12: 1.0602E-02    6.0028E+01    -1.1699E+01    -5.0337E-02 
A14:                                            2.6002E-02 
 
フィールドレンズ  
焦点距離      24.39 
 
個眼光学系 
焦点距離      2.74 
Fナンバー     2.83 
半画角（°）  27.9 
像高          1.482 
レンズ全長    6.83 
バックフォーカス    3.29 
Yo            3 
Ym            8.66 
 
有限距離被写体の物体高の座標(mm) 
(ただし、有限距離被写体の中心を原点とし、位置は図１参照)
                 X         Y  
物体高P1        2.4       1.8  
物体高P2        2.4      -1.8 
物体高P3       -2.4       1.8 
物体高P4       -2.4      -1.8 
 
各個眼光学系により結像された有限距離被写体の像高の座標(mm)
(ただし、像高は各個眼光学系の光軸(=中心)基準とし、位置は図７参照)
            個眼1          個眼2         個眼3          個眼4 
           X     Y       X     Y        X     Y        X     Y  
像高C1  -0.66  -0.30   -1.17  -0.31   -0.66  -0.81   -1.18  -0.82 
像高C2  -0.66   0.30   -1.17   0.31   -0.65  -0.20   -1.17  -0.20 
像高C3   0.15  -0.30   -0.35  -0.30    0.15  -0.81   -0.35  -0.81 
像高C4   0.15   0.30   -0.35   0.30    0.15  -0.20   -0.35  -0.20 

　図５Ａは、実施例２の光学ユニットのＹＺ断面図であり、図５Ｂは、実施例２の光学ユニットのＸＺ断面図である。実施例２の個眼光学系は１２個あり、それぞれ被写体側より順に、レンズＬ１と、開口絞りＳと、レンズＬ２と、から構成される。図中、ＳＵＢは有限距離被写体、ＦＳは視野絞りである。ＦＬは１枚のフィールドレンズ、Iは撮像面を示し、ＦはカラーフィルタやＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板を示す。

　実施例２の個眼光学系は、図７を参照して、有限距離被写体の中心Ｏを原点として、Ｘ方向に最大４．７１ｍｍ離れ且つＹ方向に最大３．１４ｍｍ離れた位置に、最端個眼光学系(個眼４)の光軸ＡＸ４が存在し、個眼光学系はＸ方向に４つずつ、Ｙ方向に３つずつ配置され、最端個眼光学系の光軸ＡＸ４から、Ｘ方向、Ｙ方向ともに３．１４ｍｍ間隔で他の個眼光学系の光軸が並んでいる。

（実施例３）
　実施例３のレンズデータを表３に示す。面番号１，２がフィールドレンズ、面番号３～８が個眼光学系、面番号９、１０が平行平板を示している。

［表３］
実施例3
  
面番号(非球面)    R(mm)    d(mm)    nd         νd 
被写体                     0.5  
1                50        0.5      1.51633     64.1 
2                -50       4.5 
3*               0.133     0.09     1.52640     59.4 
4*               0.063     0.02 
5(絞り)          ∞        0.00 
6                ∞        0.01 
7*               -0.620    0.10     1.52640     59.4 
8*               -0.069    0.08 
９               ∞        0.05     1.51633     64.1
１０             ∞        0.09 
像 
 
非球面係数 
     第3面          第4面          第7面          第8面 
K:   -9.954         1.114           -35.806        -0.782 
A4:  5.8508E+02     5.8324E+02      -1.2306E+02    -9.9558E+01 
A6:  -8.0875E+04    -1.0274E+04     3.0549E+05     -1.3044E+04 
A8:  1.4948E+07     6.9211E+08      -2.4765E+08    -3.0430E+06 
A10: -1.5251E+09    -7.1956E+11     2.4859E+11     1.3901E+09 
A12: 7.9992E+10     4.5291E+14      -8.8269E+13    -3.7979E+11 
A14:                                                4.3059E+13 
 
フィールドレンズ 
焦点距離      48.36 
  
個眼光学系  
焦点距離      0.18 
Fナンバー     2.83  
半画角（°）  27.9  
像高          0.100    
レンズ全長    0.44 
バックフォーカス    0.20 
Yo            3 
Ym            3.16 
 
有限距離被写体の物体高の座標(mm) 
(ただし、有限距離被写体の中心を原点とし、位置は図１参照)
                 X         Y  
物体高P1        2.4       1.8 
物体高P2        2.4      -1.8 
物体高P3       -2.4       1.8 
物体高P4       -2.4      -1.8 
 
各個眼光学系により結像された有限距離被写体の像高の座標(mm)
(ただし、像高は各個眼光学系の光軸(=中心)基準とし、位置は図８参照)
            個眼1          個眼2         個眼3          個眼4
           X     Y       X     Y        X     Y        X     Y
像高C1  -0.08  -0.06   -0.08  -0.07   -0.09  -0.06   -0.09  -0.07
像高C2  -0.08   0.07   -0.08   0.06   -0.09   0.07   -0.09   0.06
像高C3   0.09  -0.06    0.09  -0.07    0.08  -0.06    0.08  -0.07
像高C4   0.09   0.07    0.09   0.06    0.08   0.07    0.08   0.06

　図６Ａは、実施例３の光学ユニットのＹＺ断面図であり、図６Ｂは、実施例２の光学ユニットのＸＺ断面図である。実施例３の個眼光学系は４個あり、それぞれ被写体側より順に、レンズＬ１と、開口絞りＳと、レンズＬ２と、から構成される。図中、ＳＵＢは有限距離被写体、ＦＳは視野絞りである。ＦＬは１枚のフィールドレンズ、Iは撮像面を示し、ＦはカラーフィルタやＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板を示す。

　実施例３の個眼光学系は、図８を参照して、有限距離被写体の中心Ｏを基準に、Ｘ方向に最大０．１１５ｍｍ離れ且つＹ方向に最大０．１１５ｍｍ離れた位置に、最端個眼光学系(個眼４)の光軸ＡＸ４が存在し、個眼光学系はＸ方向に２つずつ、Ｙ方向に２つずつ存在し、最端個眼光学系の光軸ＡＸ４から、Ｘ方向、Ｙ方向ともに０．２３ｍｍ間隔で他の個眼光学系の光軸が並んでいる。

　実施例に関し、（１）式の値を表４にまとめて示す。

　本発明は、本明細書に記載の実施形態・実施例に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例・実施例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や実施例や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、個眼光学系は１列に並べられていても良く、本発明の撮像装置を近距離被写体の撮影用途に用いることもできる。

１　　　　　　画像処理部
２　　　　　　レンズ
３　　　　　　メモリー
４　　　　　　画像表示部
ＣＦ　　　　　カラーフィルタ
ＣＡ　　　　　撮像装置
Ｆ　　　　　　ＩＲカットフィルタ
Ｉ　　　　　　撮像面
ＩＬ　　　　　個眼光学系
Ｉａ　　　　　光電変換領域
Ｌ１　　　　　レンズ
Ｌ２　　　　　レンズ
ＬＨ　　　　　複眼光学系
ＬＵ　　　　　光学ユニット
ＭＬ　　　　　合成画像
ＳＲ　　　　　固体撮像素子

Claims (6)

1. 　光軸が平行な複数の個眼光学系により、有限距離被写体の像を複数形成する複眼光学系と、固体撮像素子とを有する光学ユニットであって、
   　前記複数の個眼光学系の光軸群の中心を通り前記光軸に平行な線と前記有限距離被写体との交点を、前記有限距離被写体の中心としたとき、
   　前記有限距離被写体は、前記中心に対して点対称であって前記個眼光学系の撮像領域と相似形であり、
   前記複数の個眼光学系の光軸群の中心から最も離れた光軸を有する個眼光学系を最端個眼光学系とし、
   　前記有限距離被写体と前記複眼光学系を前記固体撮像素子に対して光軸方向に投影した状態で、前記最端個眼光学系の光軸から最も遠い前記有限距離被写体における点を最遠点としたときに、以下の条件を満たすことを特徴とする光学ユニット。
   　０．１＜Ｙｏ²／Ｙｍ²＜１．０　　　（１）
   但し、
   Ｙｍ：前記有限距離被写体の前記最遠点から前記最端個眼光学系の光軸までの距離
   Ｙｏ：前記有限距離被写体の中心から前記有限距離被写体の前記最遠点までの距離
2. 　前記有限距離被写体は、前記複眼光学系とは異なる結像光学系による空中像である請求項１に記載の光学ユニット。
3. 　前記結像光学系と前記複眼光学系との間にフィールドレンズが配置されている請求項２に記載の光学ユニット。
4. 　前記結像光学系と前記複眼光学系との間に視野絞りが配置されている請求項２又は３に記載の光学ユニット。
5. 　前記視野絞りは、前記空中像の位置に配置されている請求項４に記載の光学ユニット。
6. 　請求項１～５のいずれかに記載の光学ユニットと、
   　前記光学ユニットの個眼光学系に応じて、複数の撮像領域にそれぞれ結像された前記有
   限距離被写体の像に対応する画像信号を出力する固体撮像素子と、
   　前記固体撮像素子から出力された画像信号に基づいて再構成画像を形成する画像処理部
   と、を有することを特徴とする撮像装置。

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