WO2017199666A1 - 撮像装置 - Google Patents

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optical
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parallax
image
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菅武志
富岡誠
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus.
  • the stereoscopic observation system uses a method of imaging two images with different parallaxes for stereoscopic viewing by forming images on substantially the same plane, for example, on the imaging surface of one imaging element. And in the structure of a prior art, in order to obtain two images with different parallax, it has two different optical systems.
  • Such a stereoscopic observation system uses an optical system for the left eye and the right eye. An image with parallax is captured by the left-eye optical system and the right-eye optical system. When a human recognizes an image with parallax in his / her head, a sense of distance is obtained and the image is observed three-dimensionally.
  • a stereoscopic observation system particularly a stereoscopic observation system for an endoscope, is proposed in Patent Documents 1, 2, and 3.
  • Patent Documents 1 and 2 it is difficult to effectively reduce the deviation between the left eye image and the right eye image due to such play.
  • Patent Document 3 a difference in magnification between the left eye image and the right eye image is detected and corrected. With this configuration, there is a problem that the apparatus becomes large.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that is small and can perform good stereoscopic observation.
  • an imaging apparatus includes two optical systems in parallel that generate two optical images having parallax with each other, two optical systems An image pickup device that picks up an optical image by an optical system, and is disposed in each of the two optical systems and moves in the optical axis direction to change a focal position, and two A holding frame for holding the movable lens and a driving unit for moving the holding frame in the optical axis direction, and the outer shape when the holding frame is viewed from the optical axis direction is
  • the circular shape and the non-circular shape are characterized in that the length of the parallax direction of the two optical systems is longer than the length of the direction orthogonal to the parallax direction.
  • the present invention is advantageous in that it can provide an imaging device that is small and can perform good stereoscopic observation.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the imaging device which concerns on 2nd Embodiment.
  • 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a holding frame and a drive unit of the imaging apparatus according to the embodiment.
  • 1 is a schematic configuration of a holding frame and a drive unit of an imaging apparatus according to an embodiment as viewed from an optical axis direction. It is a figure which shows the vertical shift of the left-right image in an image pick-up element surface. It is a figure which shows the rotation by the play of a holding frame.
  • 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a lens cross-sectional configuration of an imaging apparatus according to Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to a second embodiment.
  • 6 is a diagram illustrating a lens cross-sectional configuration of an imaging apparatus according to Example 2.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the imaging apparatus 10 includes two parallel optical systems LNS1 and LNS2 that generate two optical images having parallax with each other, and an imaging element IMG that captures an optical image by the two optical systems LNS1 and LNS2.
  • the movable lenses L31 and L32 that are arranged in the two optical systems LNS1 and LNS2, respectively, move in the optical axis AX1 and AX2 directions and change the focal position, and the two movable lenses L31 and L32.
  • the holding frame LB2 is viewed from the directions of the optical axes AX1 and AX2.
  • the outer shape is a non-circular shape, and the non-circular shape is a direction in which the length dy in the parallax direction (y direction in FIG. 3) of the two optical systems LNS1 and LNS2 is orthogonal to the parallax direction ( 3, wherein the x-direction) of a long shape than the length dx.
  • the holding frame LB1 holds the lenses L1 and L2.
  • the holding frame LB2 holds the lenses L31 and L32.
  • the holding frame LB3 holds the aperture stop S, the lens L4, the parallel plate F1, and the lenses L5 and L6.
  • the parallel flat plate F2, the parallel flat plate (cover glass) CG, and the image sensor IMG are joined.
  • the holding frame LB4 holds the joined parallel plate F2, the parallel plate CG, and the imaging element IMG.
  • the holding frames LB1, LB3, and LB4 are fixed.
  • the holding frame LB2 has a fitting clearance so as to be movable in the arrow A direction with respect to the holding frame LB1.
  • FIG. 1 the position which arrange
  • the position where the driving unit 100 is disposed will be described later with reference to FIGS.
  • the optical system LNS1 forms an image for the right eye
  • the optical system LNS2 forms an image for the left eye.
  • the optical image by the two optical systems LNS1 and LNS2 can be captured by the imaging element IMG.
  • the optical system LNS1 has a movable lens L31 for moving in the direction of the optical axis AX1 to change the focal position.
  • the optical system LNS2 includes a movable lens L32 that moves in the direction of the optical axis AX2 to change the focal position. This optical system can switch the object distance in focus without greatly changing the focal length. This makes it possible to perform close-up observation while maintaining a wide angle of view without greatly changing the angle of view.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the holding frame LB2 and the drive unit 100 of the imaging device 10.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration of the holding frame LB2 and the driving unit 100 of the imaging device 10 as viewed from the optical axes AX1 and AX2.
  • One holding frame LB2 holds two movable lenses L31 and L32.
  • one drive unit 100 moves the holding frame LB2 in the direction of the optical axes AX1 and AX2 via the drive frame LB5.
  • the image pickup apparatus can be downsized by one drive unit 100.
  • the movable lenses L31 and L32 are driven by the single holding frame LB2, the positional variation in the optical axes AX1 and AX2 directions of the two movable lenses L31 and L32 can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the rotation of the holding frame LB2 due to backlash.
  • the holding frame LB2 rotates in the direction of arrow B in the yz plane in FIGS. 2 and 3 due to the fitting clearance.
  • the movable lenses L31 and L32 are displaced in the positions of the optical axes AX1 and AX2. Therefore, in the two optical systems LNS1 and LNS2, a magnification shift between the left and right images occurs.
  • the movable lenses L31 and L32 are held by one holding frame LB2. For this reason, it is possible to reduce the magnification shift between the left and right images.
  • the holding frame LB2 is moved in the optical axis AX1, AX2 direction, that is, the arrow A direction by one driving unit 100. Since only one driving unit 100 is required, the apparatus can be reduced in size.
  • the drive unit 100 can be configured by, for example, a voice coil motor.
  • FIG. 4 is a diagram showing the vertical shift of the left and right images in the image sensor IMG.
  • the right eye image R ′ and the left eye image L ′ are shifted in the vertical direction with respect to the right eye image R and the left eye image L without vertical displacement.
  • the outer shape is a non-circular shape
  • the non-circular shape is the parallax direction of the two optical systems LNS1 and LNS2 (FIG. 3, y direction).
  • the non-circular shape of the holding frame LB2 is a rectangular shape.
  • the outer diameter of the holding frame LB2 is, for example, a circular shape
  • rotation in the direction of arrow C in FIGS. 2 and 3
  • positions the drive part 100 mentioned later is securable by making holding frame LB2 non-circular shape.
  • FIG. 2 there are at least two position sensors provided in the vicinity of the two movable lenses L31 and L32 and for detecting the position of the holding frame LB2. Based on the positional information in the optical axis AX1 and AX2 directions of the holding frame LB2 detected by the Hall elements H1 and H2 and the Hall elements H1 and H2, two optical images having parallax by the two optical systems LNS1 and LNS2 are obtained. And an image processing unit 102 for electrical correction.
  • a hall element H1 is provided in the vicinity of the lens L31 of the holding frame LB2.
  • a permanent magnet MG1 is provided at a position facing the hall element H1.
  • the permanent magnet MG1 is fixed similarly to the fixed holding frames LB1, LB3, LB4. Thereby, the movement amount of the Hall element H1 can be detected based on the Hall output from the Hall element H1.
  • a Hall element H2 is provided in the vicinity of the lens L32 of the holding frame LB2.
  • a permanent magnet MG2 is provided at a position facing the hall element H2.
  • the permanent magnet MG2 is fixed similarly to the fixed holding frames LB1, LB3, and LB4. Thereby, the movement amount of the Hall element H2 can be detected based on the Hall output from the Hall element H2.
  • the position of the holding frame LB2 may fluctuate when the lenses L31 and L32 are driven due to the influence of the fitting clearance (backlash) between the holding frame LB1 and the holding frame LB2.
  • deviation occurs in the directions of the optical axes AX1 and AX2 of the two Hall elements H1 and H2.
  • the output signal from the image sensor IMG is input to the image processing unit 102 via the A / D conversion unit 101.
  • the image processing unit 102 calculates such a shift amount based on the Hall output from the Hall element H1 and the Hall output from the Hall element H2. Then, the image processing unit 102 performs image processing for electrically correcting the magnification shift between the left and right images based on the calculated value.
  • the display unit 103 displays the corrected image.
  • one driving unit 100 is disposed in a direction (x direction) orthogonal to the parallax direction (y direction) of the two optical systems LNS1 and LNS2.
  • the apparatus can be downsized.
  • the space margin in the x direction of the holding frame LB2 can be effectively used, and thus the apparatus can be downsized.
  • the drive unit when the drive unit is provided in the y direction of the parallax, the size of the imaging device in the y direction only becomes larger, so when the imaging device is arranged at the endoscope tip, the outer diameter of the endoscope tip is reduced. It becomes difficult.
  • the drive unit if the drive unit is arranged between the two optical systems in the y direction, the parallax becomes large, and it is difficult to perform good stereoscopic observation.
  • the above-described problem can be solved by arranging the driving unit 100 in a direction (x direction) orthogonal to the parallax direction.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus 20 according to the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the optical system LNS1 includes a movable lens CL1 that moves in the direction of the optical axis AX1 to change the focal length.
  • the lens CL1 is configured by joining a lens L5 and a lens L6.
  • the optical system LNS2 has a movable lens CL2 that moves in the direction of the optical axis AX2 to change the focal length.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a lens cross-sectional configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • This example includes two optical systems LNS1 and LNS2 that generate two optical images having parallax with each other.
  • Each optical system includes, in order from the object side, a plano-concave negative lens L1 having a concave surface facing the image side, a negative meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a positive meniscus lens L31 (with a convex surface facing the object side).
  • L32) aperture stop S, biconvex positive lens L4, parallel flat plate F1, biconvex positive lens L5, negative meniscus lens L6 with a convex surface facing the image side, parallel flat plate F2, and parallel flat plate CG.
  • the image sensor IMG the image sensor IMG.
  • the negative lens L1 is composed of an integral member with respect to the optical system LNS1 and the optical system LNS2.
  • the positive lens L5 and the negative meniscus lens L6 are cemented.
  • the parallel plate F2, the parallel plate CG, and the image sensor IMG are joined.
  • the holding frame LB1 holds the negative lens L1 and the negative meniscus lens L2.
  • the holding frame LB2 holds the positive meniscus lenses L31 and L32.
  • the holding frame LB3 holds the aperture stop S, the positive lens L4, the parallel flat plate F1, the positive lens L5, and the negative meniscus lens L6.
  • the holding frame LB4 holds the parallel flat plate F2, the parallel flat plate CG, and the image sensor IMG.
  • the holding frames LB1, LB3, and LB4 are fixed.
  • the holding frame LB2 has a fitting clearance so as to be movable with respect to the holding frame LB1.
  • the optical system LNS1 forms an image for the right eye
  • the optical system LNS2 forms an image for the left eye.
  • the optical image by the two optical systems LNS1 and LNS2 can be captured by the imaging element IMG.
  • the optical system LNS1 has a movable lens L31 that moves in the direction of the optical axis AX1 to change the focal position.
  • the optical system LNS2 includes a movable lens L32 that moves in the direction of the optical axis AX2 to change the focal position.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a lens cross-sectional configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment.
  • This example includes two optical systems LNS1 and LNS2 that generate two optical images having parallax with each other.
  • Each optical system includes, in order from the object side, a plano-concave negative lens L1 having a concave surface facing the image side, a parallel flat plate F1, a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, a biconvex positive lens L3, A negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side, an aperture stop S, a plano-concave negative lens L5 having a concave surface facing the image side, a positive meniscus lens L6 having a convex surface facing the object side, and a biconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, a negative meniscus lens L9 having a convex surface facing the image side, a parallel plate F2, two parallel plates CG, and an image sensor IMG.
  • the negative lens L1 is composed of an integral member with respect to the optical system LNS1 and the optical system LNS2.
  • the positive lens L3 and the negative meniscus lens L4 are cemented.
  • the negative lens L5 and the positive meniscus lens L6 are cemented to form a lens CL1 (CL2).
  • the positive lens L8 and the negative meniscus lens L9 are cemented.
  • Two parallel flat plates CG and the image sensor IMG are joined.
  • the holding frame LB1 holds the negative lens L1, the parallel plate F1, the positive meniscus lens L2, the positive lens L3, and the negative meniscus lens L4.
  • the holding frame LB2 holds the negative lens L5 and the positive meniscus lens L6.
  • the holding frame LB3 holds the positive lens L7, the positive lens L8, and the negative meniscus lens L9.
  • the holding frame LB4 holds the parallel flat plate F2, the two parallel flat plates CG, and the image sensor IMG.
  • the holding frames LB1, LB3, and LB4 are fixed.
  • the holding frame LB2 has a fitting clearance so as to be movable with respect to the holding frame LB1.
  • the optical system LNS1 forms an image for the right eye
  • the optical system LNS2 forms an image for the left eye.
  • the optical image by the two optical systems LNS1 and LNS2 can be captured by the imaging element IMG.
  • the optical system LNS1 has a movable lens CL1 that moves in the direction of the optical axis AX1 to change the focal length.
  • the lens CL1 is configured by joining a lens L5 and a lens L6.
  • the optical system LNS2 has a movable lens CL2 that moves in the direction of the optical axis AX2 to change the focal length.
  • the present invention is useful for an imaging apparatus that is small and can perform good stereoscopic observation.
  • the present invention can be modified.
  • the image processing unit that electrically corrects the optical image may correct the vertical shift of the images by correcting the positions of the two images based on the values of the two position sensors.
  • the optical system is not limited to two independent optical systems as in the above-described embodiments.
  • L1 may have a concave shape instead of two concave shapes, and may be configured to be shared by two optical systems.

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Abstract

小型で、良好な立体観察を行うことができる撮像装置を提供すること。　互いに視差を有する２つの光学像を生成する並列する２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２と、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による光学像を撮像する撮像素子ＩＭＧと、を有する撮像装置１０であって、２つ光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２のそれぞれに配置され、光軸方向ＡＸ１、ＡＸ２に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３１、Ｌ３２と、２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を保持するための１つの保持枠ＬＢ２と、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向に移動するための１つの駆動部１００と、を有し、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向から見た時の外形は、非円形形状であり、非円形形状は、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２の視差方向（図３、ｙ方向）の長さが、視差方向（図３、ｘ方向）に直交する方向の長さｄｘよりも長い形状であることを特徴とする。

Description

撮像装置
　本発明は、撮像装置に関するものである。
　従来、立体観察システムが知られている。立体観察システムは、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上、例えば１つの撮像素子の撮像面に結像させて撮像する方法を用いる。そして、従来技術の構成では、視差の異なる２つの画像を得るために、２つの異なる光学系を有している。
　このような立体観察システムは、左目用、右目用の光学系を用いている。左目用光学系と、右目用光学系とで視差のある画像を撮像する。視差のある画像を人間が頭の中で認識することで、距離感が得られ、立体的に観察されることとなる。立体観察システム、特に内視鏡用の立体観察システムが特許文献１、２、３に提案されている。
特開２００５－０５８３７４号公報 特開平０９－１２７４３５号公報 特開２００２－８５３３０号公報
　立体観察システムにおいては、光学系を構成するレンズのうち、一部のレンズを光軸に沿って移動することで焦点距離を可変とすることが望ましい。このため、移動するレンズの保持枠と、他の固定しているレンズの保持枠との間に、嵌合クリアランスを設けている。
　嵌合クリアランスにより、移動するレンズの保持枠において、ガタが発生する場合がある。ガタが発生すると、左眼用画像と、右目用画像との間において、倍率のズレ、上下方向のズレ、左右方向のズレを生じるため、良好な立体観察を行うことが困難となる。
　特許文献１、２の構成では、このようなガタによる左目画像と右目画像のズレを効果的に低減することは困難である。また、特許文献３では、左目画像と右目画像の倍率の差を検出して、補正している。この構成では、装置が大型化してしまうという問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、良好な立体観察を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る撮像装置は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する並列する２つの光学系と、２つの光学系による光学像を撮像する撮像素子と、を有する撮像装置であって、２つ光学系のそれぞれに配置され、光軸方向に移動して焦点位置を変更するための可動レンズと、２つの可動なレンズを保持するための１つの保持枠と、保持枠を光軸方向に移動するための１つの駆動部と、を有し、保持枠を光軸方向から見た時の外形は、非円形形状であり、非円形形状は、２つの光学系の視差方向の長さが、視差方向に直交する方向の長さよりも長い形状であることを特徴とする。
　本発明には、小型で、良好な立体観察を行うことができる撮像装置を提供できるという効果を奏する。
第１実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 実施形態に係る撮像装置の保持枠と駆動部との概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係る撮像装置の保持枠と駆動部とを光軸方向から見た概略構成を示すである。 撮像素子面における左右画像の上下ズレを示す図である。 保持枠のガタによる回転を示す図である。 実施例１に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 実施例１に係る撮像装置のレンズ断面構成を示す図である。 実施例２に係る撮像装置の概略構成を示す図である。 実施例２に係る撮像装置のレンズ断面構成を示す図である。
　以下に、実施形態に係る撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
　図１Ａは、第１実施形態に係る撮像装置１０の概略構成を示す図である。本実施形態は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する並列する２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２と、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による光学像を撮像する撮像素子ＩＭＧと、を有する撮像装置１０であって、２つ光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２のそれぞれに配置され、光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３１、Ｌ３２と、２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を保持するための１つの保持枠ＬＢ２と、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向に移動するための１つの駆動部１００と、を有し、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向から見た時の外形は、非円形形状であり、非円形形状は、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２の視差方向（図３、ｙ方向）の長さｄｙが、視差方向に直交する方向（図３、ｘ方向）の長さｄｘよりも長い形状であることを特徴とする。
　保持枠ＬＢ１は、レンズＬ１、Ｌ２を保持する。保持枠ＬＢ２は、レンズＬ３１、Ｌ３２を保持する。保持枠ＬＢ３は、明るさ絞りＳと、レンズＬ４と、平行平板Ｆ１と、レンズＬ５、Ｌ６と、を保持する。平行平板Ｆ２と、平行平板（カバーガラス）ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、は接合されている。保持枠ＬＢ４は、接合された平行平板Ｆ２と、平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、を保持する。保持枠ＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ４は、それぞれ固定している。保持枠ＬＢ２は、保持枠ＬＢ１に対して矢印Ａ方向に移動可能なように嵌合クリアランスを有している。
　なお、図１において、駆動部１００を配置する位置は、模式的に示している。駆動部１００を配置する位置は、図２、図３を用いて後述する。
　例えば、光学系ＬＮＳ１は右眼用の画像を結像し、光学系ＬＮＳ２は左眼用の画像を結像する。これにより、撮像素子ＩＭＧにより、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による光学像を撮像できる。
　光学系ＬＮＳ１は、光軸ＡＸ１方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３１を有する。光学系ＬＮＳ２は、光軸ＡＸ２方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３２を有する。この光学系は、焦点距離を大きく変化させることなく、ピントが合う物点距離を切り替えることができる。これにより、画角を大きく変化させずに、広い画角のままで、近接観察が可能となる。
　図２は、撮像装置１０の保持枠ＬＢ２と駆動部１００との概略構成を示す斜視図である。図３は、撮像装置１０の保持枠ＬＢ２と駆動部１００とを光軸ＡＸ１、ＡＸ２から見た概略構成を示すである。１つの保持枠ＬＢ２は、２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を保持している。また、１つの駆動部１００は、駆動枠ＬＢ５を介して、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向に移動する。このように、１つの駆動部１００により、撮像装置を小型化できる。また、１つの保持枠ＬＢ２で、可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を駆動しているため、２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２の光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向の位置バラツキを低減できる。
　左右画像の倍率ズレについて説明する。図５は、保持枠ＬＢ２のガタによる回転を示す図である。
　嵌合クリアランスにより、保持枠ＬＢ２が、図２、図３におけるｙ－ｚ面内において矢印Ｂ方向に回転する場合を考える。この場合、可動レンズＬ３１とＬ３２は、光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向の位置がずれる。よって、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２において、左右画像の倍率ズレが生ずる。
　本実施形態では、１つの保持枠ＬＢ２で可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を保持している。このため、左右画像の倍率ズレを低減できる。
　また、１つの駆動部１００により、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向、即ち矢印Ａ方向に移動する。駆動部１００が１つで良いため、装置を小型化できる。駆動部１００は、例えばボイスコイルモータで構成できる。
　次に、左右画像の上下ズレについて説明する。図２におけるｘ－ｙ面内において矢印Ｃ方向に回転する場合を考える。この場合、可動レンズＬ３１とＬ３２は、光軸に対して垂直な方向に偏芯する。よって、撮像素子ＩＭＧにおいて、右目画像と左目画像に関して、上下ズレが生ずる。
　図４は、撮像素子ＩＭＧにおける左右画像の上下ズレを示す図である。上下ズレの無い右目画像Ｒ、左目画像Ｌに対して、右目画像Ｒ’、左目画像Ｌ’はそれぞれ上下方向にシフトしている。
　本実施形態は、保持枠ＬＢ２を光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向から見た時の外形は、非円形形状であり、非円形形状は、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２の視差方向（図３、ｙ方向）の長さｄｙが、視差方向に直交する方向（図３、ｘ方向）の長さｄｘよりも長い形状である。本実施形態では、保持枠ＬＢ２の非円形形状は、矩形形状である。なお、この形状に限られるものではなく、楕円形状、多角形形状でも良い。
　保持枠ＬＢ２の外径が、例えば円形形状である場合、機械的な制約が少ないため、保持枠が光軸回りに回転しやすくなってしまう。本実施形態では、保持枠ＬＢ２の外径の長さｄｙ＞ｄｘとしている。例えば、長さｄｙの面を、対向する部材（不図示）で受けることにより、上下ズレの原因となる回転（図２、図３の矢印Ｃ方向）を低減できる。また、保持枠ＬＢ２を非円形形状とすることで、後述する駆動部１００を配置する空間的領域を確保することができる。
　なお、保持枠ＬＢ２に２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２を固定しているために、勘合クリアランス（ガタ）があっても、左右画像の左右ズレは原理的に発生しない。
　また、本実施形態の好ましい態様によれば、図２に示すように、２つの可動なレンズＬ３１、Ｌ３２の近傍に設けられ、保持枠ＬＢ２の位置を検出するための少なくとも２つの位置センサーであるホール素子Ｈ１、Ｈ２と、ホール素子Ｈ１、Ｈ２により検出された保持枠ＬＢ２の光軸ＡＸ１、ＡＸ２方向の位置情報に基づいて、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による互いに視差を有する２つの光学像を電気的に補正する画像処理部１０２と、を有する。
　図２、図３に示すように、保持枠ＬＢ２のレンズＬ３１近傍にホール素子Ｈ１が設けられている。ホール素子Ｈ１に対向する位置に永久磁石ＭＧ１が設けられている。永久磁石ＭＧ１は、固定された保持枠ＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ４と同様に、固定されている。これにより、ホール素子Ｈ１からのホール出力に基づいて、ホール素子Ｈ１の移動量を検出できる。
　また、保持枠ＬＢ２のレンズＬ３２近傍にホール素子Ｈ２が設けられている。ホール素子Ｈ２に対向する位置に永久磁石ＭＧ２が設けられている。永久磁石ＭＧ２は、固定された保持枠ＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ４と同様に、固定されている。これにより、ホール素子Ｈ２からのホール出力に基づいて、ホール素子Ｈ２の移動量を検出できる。
　保持枠ＬＢ１と保持枠ＬＢ２との間の勘合クリアランス（ガタ）の影響で、レンズＬ３１、Ｌ３２の駆動時に、保持枠ＬＢ２の位置が変動する場合がある。特に、上述したような倍率ズレが発生する回転モードでは、２つのホール素子Ｈ１、Ｈ２の光軸ＡＸ１、ＡＸ２の方向にズレが生じる。
　撮像素子ＩＭＧからの出力信号は、Ａ／Ｄ変換部１０１を介して、画像処理部１０２に入力する。画像処理部１０２は、ホール素子Ｈ１からのホール出力と、ホール素子Ｈ２からのホール出力に基づいて、このようなズレ量を算出する。そして、画像処理部１０２は、算出値を元に、左右画像の倍率ズレを電気的に補正する画像処理を行う。そして、表示部１０３は、補正された画像を表示する。
　また、本実施形態の好ましい態様によれば、一つの駆動部１００は、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２の視差方向（ｙ方向）に直交する方向（ｘ方向）に配置されていることが望ましい。まず、駆動部１００が１つであることで装置の小型が可能である。また、駆動部１００を視差方向と直交する方向（ｘ方向）に配置することにより、保持枠ＬＢ２のｘ方向の空間的余裕を効果的に利用できるため、装置の小型化が可能となる。例えば、視差のｙ方向に駆動部を有すると、ｙ方向のみの撮像装置サイズがより大きくなるため、内視鏡先端に撮像装置を配置する際に、内視鏡先端外径を小型化することが困難となる。また、ｙ方向で２つの光学系の間に駆動部を配置すると、視差が大きくなってしまうため、良好な立体観察が困難となる。以上により、本実施形態では、駆動部１００を視差方向と直交する方向（ｘ方向）に配置することで、上述の課題を解決することができる。尚、本実施例では、ｘ＝０の位置に配置しているが、ｙ方向の撮像サイズが変化しない範囲で、駆動部のｘの位置を変更しても良い。
　（第２実施形態）
　図１Ｂは、第２実施形態に係る撮像装置２０の概略構成を示す図である。第１実施形態と同様の構成には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
　第１実施形態と異なり、本実施形態では、光学系ＬＮＳ１は、光軸ＡＸ１方向に移動して焦点距離を変更するための可動なレンズＣＬ１を有する。レンズＣＬ１は、レンズＬ５とレンズＬ６とを接合して構成される。光学系ＬＮＳ２は、光軸ＡＸ２方向に移動して焦点距離を変更するための可動なレンズＣＬ２を有する。これにより、拡大観察時には、焦点距離を長く（画角を狭く）、ピントが合う物点距離を短く設定できるため、より拡大した観察が可能となる。
　このような、ズーム光学系においても、上記第１実施形態で述べた構成を有することで、第１実施形態に係る撮像装置１０と同じ効果を奏することができる。
（実施例１）
　実施例１に係る撮像装置について説明する。図６Ａは、本実施例に係る撮像装置の概略構成を示す図である。図６Ｂは、本実施例に係る撮像装置のレンズ断面構成を示す図である。
　本実施例は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する、２つの光学系ＬＮＳ１、光学系ＬＮＳ２を有する。それぞれの光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１（Ｌ３２）と、明るさ絞りＳと、両凸正レンズＬ４と、平行平板Ｆ１と、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、平行平板Ｆ２と、平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、から構成される。
　負レンズＬ１は、光学系ＬＮＳ１と光学系ＬＮＳ２とに対して一体の部材で構成されている。正レンズＬ５と、負メニスカスレンズＬ６と、は接合されている。平行平板Ｆ２と、平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、は接合されている。
　保持枠ＬＢ１は、負レンズＬ１と、負メニスカスレンズＬ２と、を保持する。保持枠ＬＢ２は、正メニスカスレンズＬ３１、Ｌ３２を保持する。保持枠ＬＢ３は、明るさ絞りＳと、正レンズＬ４と、平行平板Ｆ１と、正レンズＬ５と、負メニスカスレンズＬ６と、を保持する。保持枠ＬＢ４は、平行平板Ｆ２と、平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、を保持する。保持枠ＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ４は、それぞれ固定している。保持枠ＬＢ２は、保持枠ＬＢ１に対して移動可能であるように嵌合クリアランスを有している。
　例えば、光学系ＬＮＳ１は右眼用の画像を結像し、光学系ＬＮＳ２は左眼用の画像を結像する。これにより、撮像素子ＩＭＧにより、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による光学像を撮像できる。
　また、光学系ＬＮＳ１は、光軸ＡＸ１方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３１を有する。光学系ＬＮＳ２は、光軸ＡＸ２方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズＬ３２を有する。これにより、画角の変化が少ない状態で、ピントが合う物点距離を切替えることができる。
（実施例２）
　実施例２に係る撮像装置について説明する。図７Ａは、本実施例に係る撮像装置の概略構成を示す図である。図７Ｂは、本実施例に係る撮像装置のレンズ断面構成を示す図である。
　本実施例は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する、２つの光学系ＬＮＳ１、光学系ＬＮＳ２を有する。それぞれの光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、明るさ絞りＳと、像側に凹面を向けた平凹負レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、平行平板Ｆ２と、２枚の平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、から構成される。
　負レンズＬ１は、光学系ＬＮＳ１と光学系ＬＮＳ２とに対して一体の部材で構成されている。正レンズＬ３と、負メニスカスレンズＬ４と、は接合されている。負レンズＬ５と、正メニスカスレンズＬ６と、は接合されて、レンズＣＬ１（ＣＬ２）を構成する。正レンズＬ８と、負メニスカスレンズＬ９と、は接合されている。２枚の平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、は接合されている。
　保持枠ＬＢ１は、負レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、正メニスカスレンズＬ２と、正レンズＬ３と、負メニスカスレンズＬ４と、を保持する。保持枠ＬＢ２は、負レンズＬ５と、正メニスカスレンズＬ６と、を保持する。保持枠ＬＢ３は、正レンズＬ７と、正レンズＬ８と、負メニスカスレンズＬ９と、を保持する。保持枠ＬＢ４は、平行平板Ｆ２と、２枚の平行平板ＣＧと、撮像素子ＩＭＧと、を保持する。保持枠ＬＢ１、ＬＢ３、ＬＢ４は、それぞれ固定している。保持枠ＬＢ２は、保持枠ＬＢ１に対して移動可能であるように嵌合クリアランスを有している。
　例えば、光学系ＬＮＳ１は右眼用の画像を結像し、光学系ＬＮＳ２は左眼用の画像を結像する。これにより、撮像素子ＩＭＧにより、２つの光学系ＬＮＳ１、ＬＮＳ２による光学像を撮像できる。
　実施例１と異なり、本実施例では、光学系ＬＮＳ１は、光軸ＡＸ１方向に移動して焦点距離を変更するための可動なレンズＣＬ１を有する。レンズＣＬ１は、レンズＬ５とレンズＬ６とを接合して構成される。光学系ＬＮＳ２は、光軸ＡＸ２方向に移動して焦点距離を変更するための可動なレンズＣＬ２を有する。これにより、画角を変化させて、焦点距離を可変とするズーム光学系とすることができる。
　以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率（数値実施例１）、ｎｅは各レンズのｅ線の屈折率（数値実施例２）、νｄは各レンズのアッベ数である。また、Ｓは明るさ絞りである。
数値実施例１
単位  ｍｍ
 
面データ
  面番号            r         d          nd       νd
    1               ∞       0.2500    1.88815    40.76    
    2              0.592     0.6331            
    3             -0.9641    0.4900    1.85504    23.78    
    4             -1.1345    可変            
    5              2.11      0.3917    1.58482    40.75    
    6             12.2107    可変            
    7(S）           ∞       0.0610           
    8             22.4495    0.5905    1.57124    56.36    
    9             -1.9442    0.0500            
    10              ∞       0.4000    1.49557    75.00    
    11              ∞       0.0656            
    12             1.3335    0.7598    1.69979    55.53    
    13            -0.8346    0.2798    1.93429    18.90    
    14            -3.6567    0.2520 
    15              ∞       0.5000    1.51825    64.14    
    16              ∞       0.3500    1.50700    63.26    
撮像面              ∞ 
 
  各種データ     通常観察   拡大観察
  焦点距離         0.426      0.396
  Ｆｎｏ           3.04       3.09
  物点距離         9.3        1.6
  ｄ4              0.39       0.69
  ｄ6              0.36       0.06
 
数値実施例２
単位  ｍｍ
 
  面番号          ｒ          ｄ         ne        νd
    1             ∞         0.38      1.88815    40.76
    2            1.363       0.85      
    3             ∞         0.31      1.51564    75.00
    4             ∞         1.45
    5           -5.355       1.05      1.65222    33.79
    6           -2.355       0.03
    7            4.019       0.98      1.77621    49.60
    8           -3.296       0.30      1.93429    18.90
    9          -19.843       可変
    10(S)         ∞         0.01
    11            ∞         0.28      1.48915    70.23
    12           1.455       0.38      1.59667    35.31
    13           1.912       可変
    14           3.915       1.52      1.48915    70.23
    15          -3.915       0.04
    16          13.704       1.54      1.48915    70.23
    17          -2.584       0.42      1.93429    18.90
    18          -6.244       0.52
    19            ∞         0.40      1.52498    59.89
    20            ∞         0.65
    21            ∞         0.80      1.51825    64.14
    22            ∞         0.80      1.50801    60.00
    23(撮像面)    ∞
  
  各種データ    通常観察    中間    拡大観察
  焦点距離        1.70      1.8       1.85
  Ｆｎｏ          7.09      8.09      8.15
  物点距離       18.0       4.0       2.0
  ｄ9             0.32      0.85      1.38
  ｄ13            1.64      1.11      0.58
 　　　
　以上のように、本発明は、小型で、良好な立体観察を行うことができる撮像装置に有用である。また、本発明は変形が可能である。例えば、光学像を電気的に補正する画像処理部は、２つの位置センサーの値を元に、２つの画像の位置補正を行い、画像の上下ズレを対策してもよい。さらに、光学系は上述の実施例のように２つの独立した光学系だけに限らない。例えば、Ｌ１は２つの凹面形状ではなく、１つの凹面形状とし、２つの光学系で共有する構成としても良い。
　ＬＮＳ１　光学系
　ＬＮＳ２　光学系
　ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３、ＬＢ４　保持枠
　Ｌ３１、Ｌ３２、ＣＬ１、ＣＬ２　可動なレンズ
　ＬＢ５　駆動枠
　ＩＭＧ　撮像素子
　Ｉ　像面（撮像面）
　Ｌ１～Ｌ９　レンズ
　Ｆ１、Ｆ２、ＣＧ　平行平板
　Ｓ　明るさ絞り
　Ｈ１、Ｈ２　ホール素子
　ＭＧ１、ＭＧ２　永久磁石
　１０、２０　撮像装置
　１００　駆動部
　１０１　Ａ／Ｄ変換部
　１０２　画像処理部
　１０３　表示部

Claims (3)

  1. 　互いに視差を有する２つの光学像を生成する並列する２つの光学系と、前記２つの光学系による光学像を撮像する撮像素子と、を有する撮像装置であって、
    　前記２つ光学系のそれぞれに配置され、光軸方向に移動して焦点位置を変更するための可動なレンズと、
    　前記２つの可動なレンズを保持するための１つの保持枠と、
    　前記保持枠を光軸方向に移動するための１つの駆動部と、を有し、
    　前記保持枠を光軸方向から見た時の外形は、非円形形状であり、
    　前記非円形形状は、前記２つの光学系の視差方向の長さが、前記視差方向に直交する方向の長さよりも長い形状であることを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記２つの可動なレンズの近傍に設けられ、前記保持枠の位置を検出するための少なくとも２つの位置センサーと、
    　前記位置センサーにより検出された前記保持枠の光軸方向の位置情報に基づいて、前記２つの光学系による前記互いに視差を有する２つの光学像を電気的に補正する画像処理部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記一つの駆動部は、前記２つの光学系の視差方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
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