JP2012203274A - 撮像装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】立体視画像を生成することができる機器を小型化する。
【解決手段】撮像装置は、第１レンズ群と、第２レンズ群と、画像処理部とを備える。
第１レンズ群は、被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する。第２レンズ群は、絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する。画像処理部は、第１レンズ群および第２レンズ群を介して撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する。そして、第２レンズ群は正の屈折力を備え、第１レンズ群および第２レンズによる特性が一定条件を満たす。
【選択図】図４

Description

本技術は、撮像装置に関する。詳しくは、立体視画像を生成する撮像装置および電子機器に関する。

従来、左右眼の視差を利用して立体的な視覚を得ることができる立体視画像を表示するための画像データを生成するデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ（カメラ一体型レコーダ）等の撮像装置が提案されている。

例えば、２つのレンズと１つの撮像素子とを備え、立体視画像を表示するための２つの画像（左眼視用画像および右眼視用画像）を生成する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−３０９８６８号公報

上述の従来技術によれば、２つのレンズと１つの撮像素子とを用いて２つの画像（左眼視用画像および右眼視用画像）を生成することができる。しかしながら、２つのレンズを設けているため、光学系が複雑になる。そこで、１つのレンズユニットにおいて左右に被写体光を分離するための偏光フィルタを設け、この偏光フィルタを用いて立体視画像を生成する撮像装置が考えられる。しかしながら、携帯電話などの小型情報端末に撮像装置が備えられる場合には、撮像装置のスペースが限られていることが多い。そこで、このような撮像装置に偏光フィルタを備える場合には、撮像装置を小型化して偏光フィルタのスペースを確保することが重要となる。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、立体視画像を生成することができる機器を小型化することを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する第１レンズ群と、前記絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する第２レンズ群と、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を介して前記撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する画像処理部とを具備し、前記第２レンズ群は正の屈折力を備え、前記第１レンズ群および前記第２レンズによる特性が一定条件を満たす撮像装置および電子機器である。これにより、第１レンズ群と第２レンズ群との間に偏光子が配置されるレンズであって、第２レンズ群が正の屈折力を備えるレンズを用いて立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記一定条件として、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の焦点距離が、以下の条件式（１）を満たすようにしてもよい。
３．３ ≦ ｆ ≦ １００ ・・・（１）
ただし、ｆは、撮像装置の光学系全体の焦点距離とする。これにより、撮像装置の光学系全体の焦点距離が「３．３ ≦ ｆ ≦ １００」となるレンズにより立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この場合において、前記第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタが、以下の条件式（２）を満たすようにしてもよい。
０．６６ ≦ ｑＬ１ ≦ １００ ・・・（２）
ただし、ｑＬ１は、第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタとする。これにより、第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタが「０．６６ ≦ ｑＬ１ ≦ １００」となるレンズにより立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記第１レンズ群の焦点距離および前記第２レンズ群の焦点距離が、以下の条件式（３）および（４）を満たすようにしてもよい。
−∞ ≦ ｆｇ１／ｆ ≦ −０．３ ・・・（３）
０．３ ≦ ｆｇ２／ｆ ≦ １０ ・・・（４）
ただし、ｆｇ１は第１レンズ群の焦点距離とし、ｆｇ２は、第２レンズ群の焦点距離とする。これにより、第１レンズ群の焦点距離が「−∞ ≦ ｆｇ１／ｆ ≦ −０．３」であり、第２レンズ群の焦点距離が「０．３ ≦ ｆｇ２／ｆ ≦ １０」であるレンズにより立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記第２レンズ群は、２枚以上のレンズから構成され、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記被写体側に位置する第１レンズの焦点距離と、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記撮像素子側に位置する第２レンズの焦点距離とが、以下の条件式（５）および（６）を満たすようにしてもよい。
０．３ ≦ ｆＬ１／ｆ ≦ ２ ・・・（５）
０．５ ≦ ｆＬ２／ｆ ≦ ２ ・・・（６）
ただし、ｆＬ１は第１レンズの焦点距離とし、ｆＬ２は第２レンズの焦点距離とする。これにより、第１レンズの焦点距離が「０．３ ≦ ｆＬ２／ｆ ≦ ２」であり、第２レンズの焦点距離が「０．５ ≦ ｆＬ３／ｆ ≦ ２」であるレンズにより立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の水平画角が、以下の条件式（７）を満たすようにしてもよい。
６ ≦ θｈ ≦ ５０ ・・・（７）
ただし、θｈは撮像装置の光学系全体の水平画角とする。これにより、光学系全体の水平画角が「６ ≦ θｈ ≦ ５０」であるレンズにより立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記第１偏光子および前記第２偏光子が隣接して配置され、前記第１偏光子および前記第２偏光子を結ぶ方向を第１方向とし、前記撮像素子は、前記撮像素子の受光面において前記第１方向に直行する方向である第２方向と前記第１方向とにより特定されるマトリクス状に画素が配置され、前記第３偏光子および前記第４偏光子は、前記撮像素子における前記第１方向の画素のラインを配列単位として１または複数の配列単位毎に交互に配置されるようにしてもよい。これにより、第３偏光子および第４偏光子が１または複数の配列単位毎に交互に配置される撮像素子を用いて立体視画像を生成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記第１偏光子および前記第２偏光子は、前記第２方向を境界として隣接して配置されるようにしてもよい。これにより、第１偏光子および前記第２偏光子が隣接して配置されるという作用をもたらす。

本技術によれば、立体視画像を生成することができる機器を小型化することができるという優れた効果を奏し得る。

本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における瞳偏光部２１０および撮像素子偏光部１５０を模式的に示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子偏光部１５０を構成する第３偏光子１５１および第４偏光子１５２と、撮像素子１４０における各画素との位置関係を模式的に示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の構成の一例を示す模式図である。 本技術の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の各収差を示す収差図である。なお同図では、図４において示した数値実施例１の各収差を示す。 本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。 本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。 本技術の第３の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。 本技術の第３の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。 本技術の第４の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。 本技術の第４の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（立体視画像撮像レンズ：数値実施例１）
２．第２の実施の形態（立体視画像撮像レンズ：数値実施例２）
３．第３の実施の形態（立体視画像撮像レンズ：数値実施例３）
４．第４の実施の形態（立体視画像撮像レンズ：数値実施例４）

＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の機能構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１００は、単眼で３Ｄの画像を生成する撮像装置である。この撮像装置１００として、例えば、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラ、または、携帯電話やスマートフォンなどの小型情報端末に搭載されるカメラなどが考えられる。本技術の第１の実施の形態では、特に、小型情報端末に搭載されるカメラを想定して説明する。

この撮像装置１００は、被写体を撮像して画像データ（撮像画像）を生成し、生成された画像データを２Ｄまたは３Ｄの画像コンテンツ（静止画コンテンツまたは動画コンテンツ）として記録する撮像装置である。なお、以下では、画像コンテンツ（画像ファイル）として静止画コンテンツ（静止画ファイル）を記録する例を主に示す。

撮像装置１００は、レンズ部２００と、操作受付部１２０と、制御部１３０と、撮像素子１４０と、撮像素子偏光部１５０と、画像処理部１６０と、記憶部１８１と、表示部１８２と、駆動部１７０とを備える。

操作受付部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるものである。この操作受付部１２０は、例えば、シャッターボタン（図示せず）が押下された場合には、その押下に関する信号を、操作信号として制御部１３０に供給する。

制御部１３０は、撮像装置１００における各部動作を制御するものである。なお、図１では、主要な信号線のみを示し、他は省略する。例えば、この制御部１３０は、シャッターボタンが押下されて、静止画像の記録を開始するための操作信号を受け付けた場合には、静止画像の記録実行に関する信号を、撮像素子１４０および画像処理部１６０に供給する。

レンズ部２００は、被写体からの光（被写体光）を集光するためのものである。本技術の実施の形態では、レンズ部２００は、単焦点レンズであることを想定する。このレンズ部２００は、第１レンズ群２３０と、瞳偏光部２１０と、絞り２２０と、第２レンズ群２４０とを備える。なお、レンズ部２００の詳細については、図４を参照して説明するため、ここでは詳細な説明を省略する。

第１レンズ群２３０は、瞳偏光部２１０および絞り２２０に対して物体側（被写体側）に備えられ、被写体から瞳偏光部２１０および絞り２２０に入射する被写体光を集光するためのレンズ群である。

瞳偏光部２１０は、立体画像を生成するために、射出瞳（撮像素子側から見た絞りの像）を通過する被写体光を、方向が直交する２つの被写体光に偏光させるものである。立体画像は、水平方向（左右）に像の位置が異なる２つの画像（左眼画像、右眼画像）により構成されるため、瞳偏光部２１０は、射出瞳（撮像素子側から見た絞りの像）を左右に２分割するように、偏光方向が直交する２枚の偏光子を備える。また、瞳偏光部２１０は、射出瞳を効率的に左右に２分割できるように、絞り２２０に近接した位置に配置されている。

なお、瞳偏光部２１０に備えられる偏光子は、例えば、周知の構成の偏光子（例えば、偏光板、偏光フィルタ）を用いることができる。なお、瞳偏光部２１０については、図２（ａ）を参照して説明するため、ここでの詳細な説明を省略する。

絞り２２０は、駆動部１７０の駆動により開口の度合いを変化させて、撮像素子１４０に入射する被写体光の光量を調整するための遮蔽物である。また、絞り２２０は、例えば、複数枚の板状の羽根の組合せにより構成される。

第２レンズ群２４０は、瞳偏光部２１０および絞り２２０に対して像面側（撮像素子１４０側）に備えられ、瞳偏光部２１０および絞り２２０を通過した被写体光を撮像素子１４０上に結像するためのレンズ群である。この第２レンズ群２４０は、例えば、第１レンズ群２３０および第２レンズ群２４０を通過した被写体光における各収差（レンズ部２００の全体としての収差）が、できる限り修正されるように考慮されたレンズの組み合わせで形成される。また、フォーカスが制御できるように、第２レンズ群２４０に属する所定のレンズが光軸方向に駆動できるように構成される。

撮像素子偏光部１５０は、瞳偏光部２１０により方向が直交する２つの被写体光に偏光された被写体光のうちのどちらか一方を撮像素子１４０における画素が受光できるように、撮像素子１４０上に形成される偏光フィルタの層である。この撮像素子偏光部１５０は、例えば、瞳偏光部２１０の偏光フィルタと同方向の２種類の偏光フィルタが、２行の画素ごとに交互に配置されている。この撮像素子偏光部１５０については、図２（ｂ）を参照して説明するため、ここでの詳細な説明を省略する。

撮像素子１４０は、受光した被写体光を電気信号に光電変換するイメージセンサである。この撮像素子１４０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどのｘ−ｙアドレス型のセンサや、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどにより実現される。また、撮像素子１４０には、光入射側に撮像素子偏光部１５０が配置されている。すなわち、撮像素子偏光部１５０および撮像素子１４０により偏光イメージセンサが構成される。撮像素子１４０は、瞳偏光部２１０により分離された光（左眼視用画像および右眼視用画像に対応する光）をそれぞれ同時刻に左右独立して撮像する。このように、撮像素子１４０により変換された電気信号に基づいて、左眼視用画像データおよび右眼視用画像データが生成される。

画像処理部１６０は、撮像素子１４０から出力された電気信号について各種画像処理を行うものである。この画像処理部１６０は、例えば、撮像素子１４０から供給された電気信号をデジタルの電気信号（画素値）に変換した後に、黒レベル補正、欠陥補正、シェーディング補正、混色補正等を行う。また、画像処理部１６０は、例えば、撮像素子１４０から出力された電気信号（画像データ）を、左眼視用画像データおよび右眼視用画像データに変換する（いわゆる、３Ｄ画像処理）。そして、画像処理部１６０は、その変換された左眼視用画像データおよび右眼視用画像データを立体視画像コンテンツとして記憶部１８１に記憶させる。また、画像処理部１６０は、その変換された左眼視用画像データおよび右眼視用画像データを立体画像コンテンツとして表示部１８２に出力して表示させる。

記憶部１８１は、画像処理部１６０から供給された立体画像コンテンツを記録するものである。例えば、この記憶部１８１として、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスクやメモリカード等の半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体（１または複数の記録媒体）を用いることができる。なお、これらの記録媒体は、撮像装置１００に内蔵するようにしてもよく、撮像装置１００から着脱可能とするようにしてもよい。

表示部１８２は、画像処理部１６０から供給された立体画像コンテンツに基づいて、画像を表示するものである。この表示部１８２は、例えば、カラー液晶パネルにより実現される。

駆動部１７０は、レンズ部２００における可動式の部材を駆動させるものである。例えば、駆動部１７０は、第２レンズ群２４０における複数のレンズのうちのフォーカスを調整するために移動可能なレンズを駆動して、フォーカスを調整する。また、駆動部１７０は、瞳偏光部２１０が光路上から挿脱可能である場合には、瞳偏光部２１０の挿脱を調整する。

［瞳偏光部および撮像素子偏光部の関係例］
図２は、本技術の第１の実施の形態における瞳偏光部２１０および撮像素子偏光部１５０を模式的に示す図である。

図２（ａ）には、瞳偏光部２１０を構成する２種類の偏光素子（第１偏光子２１１および第２偏光子２１２）が示されている。なお、同図（ａ）では、第１偏光子２１１および第２偏光子２１２のそれぞれの偏光方向（それぞれの偏光子を通過した光の電場の方向）が、グレーを付した矢印によりそれぞれ示されている。すなわち、第１偏光子２１１は、第１偏光子２１１を通過した光の電場の向きがＹ軸方向（上下方向）となる偏光素子であり、第２偏光子２１２は、第２偏光子２１２を通過した光の電場の向きがＸ軸方向（左右方向）となる偏光子である。

瞳偏光部２１０は、例えば、外形形状はレンズの形状と同様の円形であり、第１偏光子２１１および第２偏光子２１２のそれぞれは、瞳偏光部２１０の半分を占める半月状の外形形状である。また、第１偏光子２１１と第２偏光子２１２との境界線は、垂直方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。すなわち、瞳偏光部２１０では、偏光方向が直交する２枚の偏光子（第１偏光子２１１および第２偏光子２１２）が、射出瞳を左右に２等分するように配置される。これにより、瞳偏光部２１０は、射出瞳における通過する領域（左半分か右半分か）に応じて被写体光を偏光させる。

また、同図（ａ）には、第１偏光子２１１の重心位置（重心点ＢＣ２）と、第２偏光子２１２の重心位置（重心点ＢＣ１）とが示されている。そして、同図（ａ）には、重心点ＢＣ２と重心点ＢＣ１との間の距離を示す矢印（基線長ＢＬ１）が示されている。この重心間の距離（基線長：Base line）は、立体画像の立体感に係わる距離であり、この距離が大きい（基線長が長い）ほど、左眼画像と右眼画像との間の差が大きくなり、これにより、立体感が大きくなる。

図２（ｂ）には、撮像素子偏光部１５０を構成する２種類の偏光素子（第３偏光子１５１および第４偏光子１５２）が示されている。なお、同図（ｂ）には、説明の便宜上、撮像素子１４０を構成する画素を覆う撮像素子偏光部１５０のうちの一部の領域を用いて説明する。すなわち、撮像素子偏光部１５０は、同図（ｂ）において示す領域が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に繰り返される配置である。

なお、同図（ｂ）では、同図（ａ）と同様に、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２のそれぞれの偏光方向が、グレーを付した矢印によりそれぞれ示されている。すなわち、第３偏光子１５１は、同図（ａ）において示した第１偏光子２１１と偏光方向が同じ偏光子である。また、第４偏光子１５２は、同図（ａ）において示した第２偏光子２１２と偏光方向が同じ偏光子である。

第３偏光子１５１および第４偏光子１５２は、それぞれの偏光子の偏光方向と同一方向に偏光している光のみを通過させて、それぞれの偏光子により覆われている画素の受光素子にその通過させた光を受光させるための偏光子である。すなわち、第３偏光子１５１は、第１偏光子２１１を通過した光を通過させ、第２偏光子２１２を通過した光を遮光する。また、第４偏光子１５２は、第２偏光子２１２を通過した光を通過させ、第１偏光子２１１を通過した光を遮光する。

すなわち、第１偏光子２１１が射出瞳の右側（人間の右眼に対応）に位置する場合には、第３偏光子１５１は右眼画像となる光を第３偏光子１５１により覆われている画素に受光させる。また、この場合には、第２偏光子２１２は射出瞳の左側（人間の左眼に対応）に位置し、第４偏光子１５２は左眼画像となる光を第４偏光子１５２により覆われている画素に受光させる。

次に、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２と、撮像素子１４０における画素との位置関係について、図３を参照して説明する。

［撮像素子における偏光子の配置例］
図３は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子偏光部１５０を構成する第３偏光子１５１および第４偏光子１５２と、撮像素子１４０における各画素との位置関係を模式的に示す図である。

同図では、撮像素子１４０における画素配列がベイヤー配列である場合を例にして説明する。また、同図では、撮像素子１４０における各画素のうちの一部を拡大して示す。また、図３では、各画素を覆う第３偏光子１５１および第４偏光子１５２が、各図における左側に示す文字および各画素に付されている細い線の方向により表されている。

ここで、ベイヤー配列は、２画素（水平方向）×２画素（垂直方向）を基本ブロック（画素群）とし、この基本ブロックが周期的に配置されている画素配列である。図３では、その基本ブロックに対応する領域を太線の矩形で示し、その基本ブロックにおける各画素の境界を点線で示す。また、その基本ブロックにおいて、２つのＧ（Green：緑）画素が一方の対角上に配置され、Ｒ（Red：赤）画素とＢ（Blue：青）画素とが残りの対角上に配置される。なお、Ｇ画素は緑色（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタにより緑色の光を受光する画素であり、Ｒ画素は赤色（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタにより赤色の光を受光する画素であり、青色（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタにより青色の光を受光する画素（Ｂ画素）である。なお、図３では、各画素を矩形により模式的に示し、その矩形内に画素の種類（Ｇ、Ｒ、Ｂ）を表す文字を付して示す。

図３に示すように、水平方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されている１列の画素群（水平方向２画素分）に対して第３偏光子１５１が配置されている。また、その画素群に垂直方向（Ｙ軸方向）に隣接し、水平方向に沿って配列されている１列の画素群（水平方向２画素分）に対して第４偏光子１５２が配置されている。このような撮像素子と画素との位置関係が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に繰り返される。

このように、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２は、垂直方向に沿って交互に配置されている。なお、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２は、全体として水平方向に延びているが、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２の水平方向の長さは、撮像素子１４０の水平方向の長さと略同一とすることができる。また、第３偏光子１５１および第４偏光子１５２の垂直方向の長さは、撮像素子１４０における垂直方向２画素分の長さと略同一とすることができる。

このように、撮像装置１００において、偏光方向が直交する瞳偏光部２１０（第１偏光子２１１、第２偏光子２１２）が絞り２２０に近接した位置に配置されている。そして、レンズ部２００に入射する光は、瞳偏光部２１０（第１偏光子２１１、第２偏光子２１２）により瞳右側と瞳左側に分割される。そして、瞳右側と瞳左側を透過する光の領域（透過図形）の重心距離を両眼視差の基線長として、撮像素子１４０に配置されている撮像素子偏光部１５０（第３偏光子１５１、第４偏光子１５２）により右眼視用画像、左眼視用画像が分離されて同時に撮像される。

このように、レンズ部２００および撮像素子１４０に偏光素子を配置することにより、立体視画像を生成する撮像装置を実現することができる。なお、撮像素子１４０に配置される偏光子（撮像素子偏光部１５０）は、撮像素子１４０の製造過程において形成される。また、レンズ部２００の偏光子（瞳偏光部２１０）は、レンズ部２００（レンズユニット）の製造過程において絞り２２０の近傍に組み込まれる。しかしながら、従来のレンズユニットは偏光素子を備えていないために、偏光子を配置するスペースが確保されたレンズユニットが必要となる。

特に、レンズ部２００の偏光子（瞳偏光部２１０）を挿脱可能にする場合には、偏光子の前後に挿脱可能なぐらいの比較的広いスペースが必要になる。なお、携帯電話やモバイルＰＣなどの小型情報端末機器に搭載する場合には、これらの小型情報端末機器に搭載されるレンズユニットは非常に小型であるため、偏光子のスペースの確保は非常に重要になる。

ここで、撮像装置１００が小型情報端末機器（例えば、携帯電話やモバイルＰＣ）などに搭載される場合におけるレンズ部２００に関する必要条件について説明する。

小型情報端末機器に撮像装置１００を搭載するために、レンズ部２００は、次の（ａ）乃至（ｄ）に挙げる点を満たすことが望ましい。
（ａ）基線長が長い。
（ｂ）絞り前後にある程度のスペースが確保できる。必須は、絞りに近接する位置（絞り部分）に偏光素子を入れることができる。望ましくは、この偏光子が挿脱可能である。
（ｃ）撮像素子に入射する光が、像高が高くてもなるべく直角に近い角度で入射する。
（ｄ）オートフォーカスのためにレンズが移動するスペースが確保されている。

上述の（ａ）乃至（ｄ）に挙げる点を満たすことにより、立体視用途に最適なレンズを形成することができる。

次に、本技術の第１の実施の形態におけるレンズ部２００（レンズユニット）の構成について説明する。

［レンズ部の構成例］
図４は、本技術の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の構成の一例を示す模式図である。

なお、同図では、画素が１．５５μｍピッチで配置されている１／２．３インチ１２メガピクセルＣＭＯＳセンサに備えられるレンズユニット（レンズ部２００）の設計例を示す。なお、このＣＭＯＳセンサのサイズは、後に説明する本技術の第２乃至第４の実施の形態においても同じこととする。

また、本技術の実施の形態で示す非球面のレンズの非球面形状は、次の式１によって定義されているものとする。

ここで、Ｘは、非球面上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離を示す。また、ｙは、光軸からの高さを示す。また、ｃは、非球面頂点の曲率（１／ｒ）を示す。なお、Ｋは、円錐定数である。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、非球面係数を示す。

同図には、レンズ部２００の構成として、物体側（同図の左側）より順に、第１レンズ群２３０と、瞳偏光部２１０と、絞り２２０と、第２レンズ群２４０とが示されている。また、同図には、撮像素子１４０をゴミなどから保護するカバーガラス２５０と、撮像素子１４０の撮像素子面１４１とが示されている。なお、瞳偏光部２１０および絞り２２０は、図１乃至図３において説明したため、ここでは、第１レンズ群２３０および第２レンズ群２４０について説明する。

第１レンズ群２３０は、瞳偏光部２１０および絞り２２０に入射する光を集光するレンズ群であり、瞳偏光部２１０の物体側にあるレンズ群である。なお、本技術の第１の実施の形態では、第１レンズ群２３０のレンズは１枚のみ（レンズ２３１）から構成される。

第２レンズ群２４０は、瞳偏光部２１０および絞り２２０を通過した被写体光を撮像素子１４０上に結像するためのレンズ群であり、絞り２２０の撮像素子側にあるレンズ群である。なお、本技術の第１の実施の形態では、第２レンズ群２４０は、絞り２２０側から順に、第２群第１レンズ２４１と、第２群第２レンズ２４２と、第２群第３レンズ２４３との３枚のレンズから構成される。

同図に示す本技術の第１の実施の形態の第１レンズ群２３０および第２レンズ群２４０は、次の式２乃至式７を充足するように構成される。
３．３ ≦ ｆ ≦ １００ ・・・式２
−∞ ≦ ｆ_{Ｌｇ２３０}／ｆ ≦ −０．３ ・・・式３
０．３ ≦ ｆ_{Ｌｇ２４０}／ｆ ≦ １０ ・・・式４
６ ≦ θｈ ≦ ５０ ・・・式５
０．３ ≦ ｆ_Ｌ２４１／ｆ ≦ ２ ・・・式６
０．５ ≦ ｆ_Ｌ２４３／ｆ ≦ ２ ・・・式７
ここで、ｆは、レンズ部２００の光学系全体の焦点距離である。また、ｆ_{Ｌｇ２３０}は、第１レンズ群２３０の焦点距離である。また、ｆ_{Ｌｇ２４０}は第２レンズ群２４０の焦点距離であり、ｆ_Ｌ２４１は第２群第１レンズ２４１の焦点距離であり、ｆ_Ｌ２４３は第２群第３レンズ２４３の焦点距離である。また、θｈは、水平画角である。なお、焦点距離ｆ_Ｌ２４１は、特許請求の範囲に記載の第１レンズの焦点距離の一例である。また、焦点距離ｆ_Ｌ２４３は、特許請求の範囲に記載の第２レンズの焦点距離の一例である。

ここで、式２乃至式７により定められる光学系の条件について説明する。

上述の式２は、立体視画像を生成するために必要な条件である。視差が大きい（立体感が強い）立体視画像を生成するためには、図２（ａ）において説明した基線長（図２のＢＬ１を参照）を大きくする必要がある。この基線長ＢＬは、次の式８により求められる。
ＢＬ＝８ｒ／３π ・・・式８
ここで、ｒは、瞳半径である。また、ＢＬは、基線長である。なお、瞳半径ｒは、光学系全体の焦点距離（ｆ）およびＦ値（Ｆ）と、次の式９に示す関係がある。
２ｒ＝ｆ／Ｆ ・・・式９
すなわち、式８および式９より、基線長ＢＬと、光学系全体の焦点距離ｆと、Ｆ値Ｆとの間には、次の式１０に示す関係がある。
ＢＬ＝４ｆ／３πＦ ・・・式１０

なお、基線長ＢＬは、小型情報端末機器のレンズユニットを用いて立体視画像を生成するためには、「１．０ｍｍ」を超える（以上の値になる）ことが経験的に望ましい。

例えば、Ｆ値が１．４のレンズユニットを用いて基線長を「１．０」以上にする場合には、焦点距離は「３．３ｍｍ」以上となる。現状、小型情報端末に搭載されるカメラのレンズユニットにおける実用的なＦ値として想定される最も低いＦ値が「１．４」であるため、「３．３ｍｍ」が光学系全体の焦点距離の下限となる（式２参照）。

また、焦点距離が大きくなると、遠点を見ることを目的とする望遠レンズに近づく。望遠レンズは、近くの被写体と遠くの被写体との間の大きさの変化が少なくなる（遠近感に乏しくなる）ため、立体視画像の生成に適さない。すなわち、焦点距離は程々に長いものがよく、また、立体視画像の生成に必要な遠近感（望遠）を生成できる焦点距離の目安が、光学系全体の焦点距離の上限となる。本技術の実施の形態で示すレンズでは、焦点距離の上限は、「１００ｍｍ」となる（式２参照）。

上述の式３は、第１レンズ群２３０の条件を示す。この条件は、立体視画像の生成に適切なレトロフォーカス型のレンズに必要な条件である。本技術の第１の実施の形態では、第１レンズ群２３０が負群のレトロフォーカス型のレンズ（これに類似するレンズを含む）を想定する。レンズ部２００をレトロフォーカス型のレンズとすることにより、射出瞳の位置を物体側に移動させることができ、これにより、大きな瞳径を得ることができる。大きな瞳径とすることにより、基線長を大きくしている。また、射出瞳の位置が物体側に移動することにより、撮像素子の像高が高い位置の画素に入射する被写体光の入射角を小さくする（軸上の画素の入射角に近づける）ことや、絞りに対する被写体光の入射角も低く抑えることができる。さらに、レンズ部２００をレトロフォーカス型のレンズとすることにより、バックフォーカスを長くすることや、周辺光量の減少を抑制することができる。すなわち、これらの利点により、図３において示した（ａ）乃至（ｄ）に挙げる点を満たすことができ、立体視画像の生成に適切なレンズを生成することができる。

上述の式３で示す下限を超えると、第１レンズ群２３０の負のパワー（屈折力）が小さくなりすぎて、上述したレトロフォーカス型のレンズの利点が得られなくなる。また、上述の式３で示す上限を超えると負のパワー（屈折力）が強くなりすぎて、第２レンズ群２４０の正のパワーも強くする必要が生じる（収差の補正等の理由）。その結果、精度が高いレンズを組み合わせる必要が生じて（製造公差が小さくなって）現実的に製造できなくなる。従って、上述の式３の第１レンズ群２３０の条件が、立体視画像の生成に適切なレトロフォーカス型のレンズに必要となる。

上述の式４は、第２レンズ群２４０の条件を示す。この条件は、光学ディストーションや非対称収差などの補正のために必要な条件である。第１レンズ群２３０を強い負のパワー（屈折力）のレンズとすると、光学ディストーションや非対称収差などが発生する。これらを補正するために、第２レンズ群２４０は、正のパワーにすることが必要となる。上述の式４で示す下限を超えると正のパワーが強くなりすぎて、製造公差が非常に小さくなり現実的に製造できなくなる。また、上述の式４で示す上限を超えると正のパワーが弱くなりすぎて、光学ディストーションや非対称収差を補正できなくなり、望ましいカメラ特性が得られなくなる。従って、上述の式４の第２レンズ群２４０の条件が、立体視画像の生成に適切なレトロフォーカス型のレンズに必要となる。

上述の式５は、レンズ部２００における水平画角（フレームの左端から右端まで）の条件を示す。この条件は、上述の式２における条件をより限定して、レンズ部２００を望遠レンズではないレトロフォーカス型のレンズとするために必要な条件である。上述の式５で示す下限は、式２において説明した程々に長い焦点距離に相当する水平画角（６度）となる。また、上述の式５で示す上限は、１／２．３３サイズの撮像素子において基線長を１．０ｍｍに設定する場合において、できる限り焦点距離を小さくした場合の水平画角（５０度）となる。

上述の式６は、第２群第１レンズ２４１の条件を示す。この条件は、光学ディストーションや非対称収差などを適切に補正するために必要な条件である。上述の式４に示すように第２レンズ群２４０は正のパワーになるが、この正のパワーの設定は、特に、第１レンズ群２３０に最も近い第２レンズ群のレンズ（第２群第１レンズ２４１）において必要となる。第２群第１レンズ２４１の正のパワーが上述の式６で示す下限を超えると、正のパワーが強くなりすぎて非常に製造公差が小さくなり、その結果、現実的に製造できなくなる。また、上述の式６で示す上限を超えると、正のパワーが小さくなりすぎて光学ディストーションや非対称収差を補正できなくなり、望ましいカメラ特性が得られなくなる。従って、上述の式６の第２群第１レンズ２４１の条件が、立体視画像の生成に適切なレトロフォーカス型のレンズに必要となる。

上述の式７は、第２群第３レンズ２４３の条件を示す。第２レンズ群２４０は、正負正のトリプレット構造をしている。この場合において、第２群第３レンズ２４３は、主に、被写体光を像面に結像する役割を果たす。この第２群第３レンズ２４３の焦点距離（焦点距離ｆ_Ｌ２４３）は、光学系全体の焦点距離（焦点距離ｆ）と等しくなることが理想的な第２群第３レンズ２４３の条件である。

上述の式７で示す下限の値は、光学系全体の光路長を短くして第１レンズ群２３０の負のパワーが弱くなった場合の値である。この場合には、第１レンズ群２３０の負のパワーが弱くなるに伴って、第２群第１レンズ２４１の正のパワーが弱くなる。この弱くなった第２群第１レンズ２４１の正のパワーによってディストーションは補正されるが、非点収差は補正されなくなる。このような場合には、第２群第３レンズ２４３のパワーを強くすることにより非点収差を補正することができる。上述の式７で示す下限は、第１レンズ群２３０の負のパワーが最小の条件である場合であり、式３の下限の「-∞」に近くなったときである。この場合に設けられる第２群第３レンズ２４３の条件が式７の下限となる。

また、上述の式７における上限の値は、第１レンズ群２３０のレンズによりディストーションが十分補正されている場合の値である。この場合には、第２レンズ群２４０は、なるべく偏芯精度が良くなるように、第２レンズ群２４０のすべてのレンズのパワーが弱くなるように設計される。このような場合に設けられる第２群第３レンズ２４３の条件が、式７の上限となる。

次に、本技術の第１の実施の形態について、具体的な数値を適用した例（数値実施例１）について説明する。

数値実施例１では、上述の式２乃至式７の条件のパラメータを次に示す値に設定する。
ｆ ＝ １０．３ｍｍ
ｆ_{Ｌｇ２３０}／ｆ ＝ −４．２
ｆ_{Ｌｇ２４０}／ｆ ＝ ０．８２
θｈ ＝ ３４°
ｆ_Ｌ２４１／ｆ ＝ ０．６７
ｆ_Ｌ２４３／ｆ ＝ ０．６５

ここで、表１に、本技術の第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の各レンズデータを示す。なお、表１および他のレンズデータを示す表において、「面番号」は、その面の物体側からの順番を示す。また、Ｒは、各面の曲率半径（ｍｍ）を示し、Ｄは、その面番号の面と次の面番号の面との間の軸正面の間隔（ｍｍ）を示す。また、ｎｄはその面番号が示す面を有する物体のｄ線（波長が５８７．５６ｎｍの光）での屈折率を示し、νｄはその面番号が示す面を有する物体のｄ線に対するアッベ数を示す。

なお、レンズ２３１の像面側の面、第２群第１レンズ２４１の両面（物体側および像面側の面）、第２群第２レンズ２４２の両面、および、第２群第３レンズ２４３の両面は、上述の式１によって定義される非球面である。そこで、表１の第２面、第５面乃至第１０面の円錐定数（Ｋ）および各非球面係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）を表２に示す。なお、表２及び以下の非球面係数を示す表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数（１０^−ｉ）を表現している。例えば、「−０．７４９Ｅ−０３」は、「−０．７４９×１０^−３」を表している。

表１および表２に示す数値実施例１において、レンズ部２００のレンズ２３１は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ２３１が「−４３．５ｍｍ」の非球面プラレンズ（プラスチックレンズ）により構成される。また、第２群第１レンズ２４１は、アッベ数νｄが「５５．８」、焦点距離ｆ_Ｌ２４１が「６．９ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成され、第２群第２レンズ２４２は、アッベ数νｄが「２７．０」、焦点距離ｆ_Ｌ２４２が「−５．６ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。第２群第３レンズ２４３は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ２４３が「６．７ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。これにより、レンズ部２００は、焦点距離ｆが「１０．３ｍｍ」、Ｆ値Ｆが「２．８」、半画角が「２０．８°」、レンズ全長が「２０．０ｍｍ」のレンズとなる。

次に、この数値実施例１のレンズ部２００における各収差（球面収差、非点収差、歪曲収差）について、図５を参照して説明する。

［レンズ部の収差例］
図５は、本技術の第１の実施の形態におけるレンズ部２００の各収差を示す収差図である。なお同図では、図４において示した数値実施例１の各収差を示す。

図５（ａ）には、レンズ部２００の球面収差が示されている。同図（ａ）では、Ｆ線（波長が４８６．１３ｎｍの光）における球面収差が鎖線（線Ｌ１）により示され、ｅ線（波長が５４６．０７ｎｍの光）における球面収差が実線（線Ｌ２）により示され、ｄ線における球面収差が破線（線Ｌ３）により示されている。

同図（ｂ）には、レンズ部２００の非点収差が示されている。同図（ｂ）では、サジタル面の方向における非点収差が実線（線Ｌ４）により示され、メリディオナル面の方向における非点収差が点線（線Ｌ５）により示されている。

同図（ｃ）には、レンズ部２００の歪曲収差が実線（線Ｌ６）により示されている。

同図（ａ）乃至（ｂ）に示すように、数値実施例１により実現されるレンズ部２００は、各収差が良好に補正されている。すなわち、数値実施例１により実現されるレンズ部２００は、レンズ全長が「２０．０ｍｍ」である立体視画像の撮像に適した小型のレンズユニットであるとともに、各収差が良好に補正されたレンズユニットである。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、偏光子のスペースが確保された小型でコンパクトなレンズユニットを製造することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
本技術の第１の実施の形態では、上述（図４参照）の式２乃至式７の条件を充足するレンズ部２００の一例として、表１および表２の数値を用いた数値実施例１を説明した。この数値実施例１は、式２乃至式７を充足するレンズ部２００の一例であり、他にも種々の例が考えられる。

そこで、本技術の第２および第３の実施の形態では、数値実施例２および数値実施例３を示す。

［レンズ部の構成例］
図６は、本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。

なお、同図において示す本技術の第２の実施の形態でも、図４において示した式２乃至式７の条件を満たすことを想定する。

同図には、本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部の構成として、物体側（同図の左側）より順に、第１レンズ群３３０と、瞳偏光部２１０と、絞り２２０と、第２レンズ群３４０と、カバーガラス２５０と、撮像素子面１４１とが示されている。なお、瞳偏光部２１０、絞り２２０、カバーガラス２５０および撮像素子面１４１は、図４において示したものと同じものであるため、ここでは、第１レンズ群３３０および第２レンズ群３４０について説明する。

第１レンズ群３３０は、図４の第１レンズ群２３０と同様に、瞳偏光部２１０の物体側にあるレンズ群である。この第１レンズ群３３０は、１枚のレンズ（レンズ３３１）から構成される。

第２レンズ群３４０は、図４の第２レンズ群２４０と同様に、絞り２２０の像面側（撮像素子側）にあるレンズ群である。この第２レンズ群３４０は、絞り２２０側から順に、第２群第１レンズ３４１と、第２群第２レンズ３４２と、第２群第３レンズ３４３との３枚のレンズから構成される。

次に、本技術の第２の実施の形態について、具体的な数値を適用した例（数値実施例２）について説明する。

数値実施例２では、上述の式２乃至式７の条件のパラメータを次に示す値に設定する。
ｆ ＝ １０．３ｍｍ
ｆ_{Ｌｇ３３０}／ｆ ＝ −０．８３
ｆ_{Ｌｇ３４０}／ｆ ＝ ０．８３
θｈ ＝ ３４°
ｆ_Ｌ３４１／ｆ ＝ ０．６９
ｆ_Ｌ３４３／ｆ ＝ １．０４

ここで、表３に、本技術の第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の各レンズデータを示す。

次に、図４において示した表２と同様に、各レンズの各非球面の円錐定数（Ｋ）および各非球面係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）を表４に示す。なお、本技術の第２の実施の形態では、レンズ３３１の像面側の面、第２群第１レンズ３４１の両面、第２群第２レンズ３４２の両面、および、第２群第３レンズ３４３の両面が、上述の式１によって定義される非球面である。

表３および表４に示す数値実施例２において、レンズ３３１は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ３３１が「−８．８ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。また、第２群第１レンズ３４１は、アッベ数νｄが「５５．８」、焦点距離ｆ_Ｌ３４１が「７．２ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成され、第２群第２レンズ３４２は、アッベ数νｄが「２４．０」、焦点距離ｆ_Ｌ３４２が「−９．０ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。第２群第３レンズ３４３は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ３４３が「１０．９ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。

これにより、数値実施例２によるレンズ部は、焦点距離ｆが「１０．５ｍｍ」、Ｆ値Ｆが「２．８」、半画角が「２０．９°」、レンズ全長が「２６．５ｍｍ」のレンズとなる。

次に、この数値実施例２のレンズ部における各収差（球面収差、非点収差、歪曲収差）について、図７を参照して説明する。

［レンズ部の収差例］
図７は、本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。

なお、同図（ａ）乃至（ｃ）は、図５（ａ）乃至（ｃ）にそれぞれ対応するため、ここでの詳細な説明を省略する。

図７（ａ）乃至（ｂ）に示すように、数値実施例２により実現される本技術の第２の実施の形態におけるレンズ部は、各収差が良好に補正されている。

このように、本技術の第２の実施の形態においても、偏光子のスペースが確保された小型でコンパクトなレンズユニットを製造することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、本技術の第３の実施の形態として、数値実施例３を説明する。

［レンズ部の構成例］
図８は、本技術の第３の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。

なお、同図において示す本技術の第３の実施の形態においても、図４において示した式２乃至式７の条件を満たすことを想定する。

同図において示す本技術の第３の実施の形態のレンズ部は、図４において示した第１レンズ群２３０および第２レンズ群２４０に代えて、第１レンズ群４３０および第２レンズ群４４０を備える。なお、第１レンズ群４３０および第２レンズ群４４０以外の構成は、図４において示したものと同じものであるため、ここでは、第１レンズ群４３０および第２レンズ群４４０について説明する。

第１レンズ群４３０は、図４の第１レンズ群２３０と同様に、瞳偏光部２１０の物体側にあるレンズ群である。この第１レンズ群４３０は、物体側から順に、第１群第１レンズ４３１と、第１群第２レンズ４３２との２枚のレンズから構成される。

第２レンズ群４４０は、図４の第２レンズ群２４０と同様に、絞り２２０の像面側にあるレンズ群である。この第２レンズ群４４０は、絞り２２０側から順に、第２群第１レンズ４４１と、第２群第２レンズ４４２と、第２群第３レンズ４４３との３枚のレンズから構成される。

次に、本技術の第３の実施の形態の具体的な数値を適用した例（数値実施例３）について説明する。

数値実施例３では、上述の式２乃至式７の条件のパラメータを次に示す値に設定する。
ｆ ＝ １０．５ｍｍ
ｆ_{Ｌｇ４３０}／ｆ ＝ −２．７６
ｆ_{Ｌｇ４４０}／ｆ ＝ １．１５
θｈ ＝ ３４°
ｆ_Ｌ４４１／ｆ ＝ ０．５５
ｆ_Ｌ４４３／ｆ ＝ １．４１

ここで、表５に、本技術の第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の各レンズデータを示す。

次に、図４において示した表２と同様に、各レンズの各非球面の円錐定数（Ｋ）および各非球面係数（Ａ、Ｂ）を表６に示す。なお、本技術の第３の実施の形態では、第１群第２レンズ４３２の両面、第２群第１レンズ４４１の両面、第２群第２レンズ４４２の両面の両面、および、第２群第３レンズ４４３の両面が、上述の式１によって定義される非球面である。

表５および表６に示す数値実施例３において、第１群第１レンズ４３１は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ４３１が「−１３．６ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。また、第１群第２レンズ４３２は、アッベ数νｄが「２７．０」で、焦点距離ｆ_Ｌ４３２が「３９．０ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。そして、第２群第１レンズ４４１は、アッベ数νｄが「５５．８」、焦点距離ｆ_Ｌ４４１が「５．８ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成され、第２群第２レンズ４４２は、アッベ数νｄが「２７．０」、焦点距離ｆ_Ｌ４４２が「−５．４ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。第２群第３レンズ４４３は、アッベ数νｄが「５５．８」で、焦点距離ｆ_Ｌ４４３が「１４．８ｍｍ」の非球面プラレンズにより構成される。

これにより、本技術の第３の実施の形態のレンズ部は、焦点距離ｆが「１０．５ｍｍ」、Ｆ値Ｆが「２．８」、半画角が「２０．９°」、レンズ全長が「２６．５ｍｍ」のレンズとなる。

次に、この数値実施例３のレンズ部における各収差（球面収差、非点収差、歪曲収差）について、図９を参照して説明する。

［レンズ部の収差例］
図９は、本技術の第３の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。

なお、同図（ａ）乃至（ｃ）は、図５（ａ）乃至（ｃ）にそれぞれ対応するため、ここでの詳細な説明を省略する。

図９（ａ）乃至（ｂ）に示すように、数値実施例３により実現されるレンズ部は、立体視画像の撮像に適した小型のレンズユニットであるとともに、各収差が良好に補正される。

このように、本技術の第３の実施の形態においても、偏光子のスペースが確保された小型でコンパクトなレンズユニットを製造することができる。

本技術の第１乃至第３の実施の形態によれば、瞳径を大きく取ることができ、これにより、基線長を長くすることができる。すなわち、立体感が大きい立体視画像（３Ｄ画像）を撮像することができる。

また、本技術の第１乃至第３の実施の形態によれば、絞り近傍で大きなスペースを取ることができ、これにより、瞳偏光部２１０を挿脱可能にすることができる。すなわち、平面画像（２Ｄ画像）を撮像する場合には瞳偏光部２１０を抜き出し、３Ｄ画像を撮像する場合には瞳偏光部２１０を入れるように制御することができ、２Ｄ画像と３Ｄ画像とを両方とも撮像できる撮像装置を生成することができる。

また、本技術の第１乃至第３の実施の形態によれば、主光線の絞り２２０への入射角を小さく押さえることや、主光線の撮像素子１４０への入射角を小さく押さえることができる。すなわち、瞳偏光部２１０および撮像素子偏光部１５０への入射角を小さくすることにより、偏光素子の設計を容易にする（製造公差を大きくする）ことができる。

また、本技術の第１乃至第３の実施の形態によれば、第２レンズ群における所定のレンズを駆動することによりオートフォーカスをすることができる。また、オートフォーカスの際に駆動されるレンズと、瞳偏光部２１０とが別々の部材であるため、瞳偏光部２１０の抜き差し機構とオートフォーカス機構を別体することができ、これにより、メカ機構を簡素化することができる。

＜４．第４の実施の形態＞
本技術の第１乃至第３の実施の形態では、第１レンズ群が負のパワーである例について説明した。この第１レンズ群を負のパワーとすることにより、特に、瞳偏光部２１０への被写体光の入射角を小さくすることができ、これにより、瞳偏光部２１０に設けられる偏光子の設計が容易になる。しかしながら、瞳偏光部２１０に設けられる偏光子が高性能であり、入射角が大きくても問題が生じない場合には、第１レンズ群を正のパワーとすることができる。この第１レンズ群を正のパワーとすると、例えば、よりコンパクトなレンズユニットの設計を容易にすることができる。

そこで、本技術の第４の実施の形態では、第１レンズ群が正のパワーである例について、図１０および図１１を参照して説明する。

［レンズ部の構成例］
図１０は、本技術の第４の実施の形態におけるレンズ部の構成の一例を示す模式図である。

なお、同図において示す本技術の第４の実施の形態においては、図４において示した式２乃至式７の条件のうちの式２を満たすことを想定する。

同図において示す本技術の第４の実施の形態のレンズ部は、図４において示した第１レンズ群２３０および第２レンズ群２４０に代えて、第１レンズ群５３０および第２レンズ群５４０を備える。また、同図において示す本技術の第４の実施の形態のレンズ部では、絞り２２０の像面側（撮像素子側）に、瞳偏光部２１０を備える。なお、この瞳偏光部２１０と絞り２２０との間の位置関係や、第１レンズ群５３０および第２レンズ群５４０以外の構成は、図４において示したものと同じものであるため、ここでは、第１レンズ群５３０および第２レンズ群５４０について説明する。

第１レンズ群５３０は、図４の第１レンズ群２３０と同様に、瞳偏光部２１０の物体側（被写体側）にあるレンズ群である。この第１レンズ群５３０は、１枚のレンズ（レンズ５３１）から構成される。

第２レンズ群４４０は、図４の第２レンズ群２４０と同様に、絞り２２０の像面側にあるレンズ群である。この第２レンズ群４４０は、絞り２２０（瞳偏光部２１０）側から順に、第２群第１レンズ５４１と、第２群第２レンズ５４２と、第２群第３レンズ５４３と、第２群第４レンズ５４４との４枚のレンズから構成される。

同図に示す本技術の第４の実施の形態の第１レンズ群５３０および第２レンズ群５４０は、図４において示した式２と、レンズ５３１の条件を示す次の式１１とを充足するように構成される。
３．３ ≦ ｆ ≦ １００ ・・・式２
０．６６ ≦ ｑＬ_５３１ ≦ １００ ・・・式１１
ここで、ｑＬ_５３１は、レンズ５３１のベンディングファクタである。このベンディングファクタｑＬ_５３１は、次の式１２により求められる。
ｑＬ_５３１ ＝ （Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ２}＋Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ１}）／（Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ２}−Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ１}）
・・・式１２
ここで、Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ２}は、レンズ５３１の像面側の面における曲率半径を示す。また、Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ１}は、レンズ５３１の物体側の面における曲率半径を示す。すなわち、後に示す表７における第１面の曲率半径Ｒは、Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ１}の数値例を示す。同様に、後に示す表７における第２面の曲率半径Ｒは、Ｒ_{Ｌ５３１Ｓ２}の数値例を示す。

上述の式２は、図４において説明したように、基線長を長くして立体視画像における立体感を得るために必要となる。

上述の式１１は、レンズ５３１のベンディングに関する条件式である。この式１１を満たすレンズ５３１は、図１０に示すように、凸を物体側に向けた正のメニスカスレンズとなる。すなわち、レンズ５３１は、物体側の面（後に示す表７における第１面）および像面側の面（後に示す表７における第２面）の曲率半径の中心が絞り側に来るようになる。これにより、軸外のコマ収差と非点収差を打ち消すことができる。なお、式１１の下限を越えると、ベンディングしなくなり、その結果、軸外のコマ収差と非点収差を打ち消すことができなくなる（収差が悪化する）。また、式１１の上限を超えると、凸のパワーが弱くなり、レトロフォーカスの形に近くなり特性は良くなるものの、レンズ５３１をベンディングさせている場合と比較して、レンズ全長が長くなってしまう。なお、レトロフォーカスの形に近くする場合（式１１の上限を超える場合）には、本技術の第１乃至第３の実施の形態において示した条件（図４の式２乃至式７）を用いる構成が立体視画像の撮像に最適となる。

次に、本技術の第４の実施の形態について、具体的な数値を適用した例（数値実施例４）について説明する。

数値実施例４では、上述の式２および式１１の条件のパラメータを次に示す値に設定する。
ｆ ＝ ７．１ｍｍ
ｑＬ_５３１ ＝ ３．０

ここで、表７に、本技術の第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例４の各レンズデータを示す。

次に、図４において示した表２と同様に、各レンズの各非球面の円錐定数（Ｋ）および各非球面係数（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）を表８に示す。なお、本技術の第４の実施の形態では、レンズ５３１の両面、第２群第１レンズ５４１の両面、第２群第２レンズ５４２の両面、第２群第３レンズ５４３の両面、および、第２群第４レンズ５４４の両面が、上述の式１によって定義される非球面である。

表７および表８に示す数値実施例４において、レンズ部は、物体側から順に、物体側に凸形状を向けた正のメニスカスレンズ（レンズ５３１)、絞り２２０と瞳偏光部２１０、正のパワーのレンズ（第２群第１レンズ５４１)となる。そして、第２群第１レンズ５４１に続いて、負のパワーのレンズ（第２群第２レンズ５４２)、正のパワーレンズ（第２群第３レンズ５４３)、負のパワーのレンズ（第２群第４レンズ５４４)となる。レンズ５３１は、メニスカス形状になることにより、曲率半径が絞り方向に来て、これにより、軸外のコマ収差と非点収差を減らすことができる。そして、レンズ５３１の次に絞り２２０が来ることにより、瞳位置を前方（被写体の方向）に持ってくるのに最適な構成を取る。このようにして瞳位置を前方に持ってきた効果で、撮像素子に入射する光線の入射角を小さく抑えることができる。また、第１レンズ群５３０と第２レンズ群５４０との間に絞り２２０がある中絞り構造であることで、レンズ全体の収差補正（レンズ部において発生する収差の補正）に有利になる。

数値実施例４では、正のパワーであってさらにアッベ数が大きい第２群第１レンズ５４１と、負のパワーであってさらにアッベ数が小さい第２群第２レンズ５４２との組み合わせて色収差を精度よく補正する。さらに、この組み合わせにより、レンズの有効径を広げるとともに、第２群第３レンズ５４３および第２群第４レンズ５４４の光学上の位置を、絞り２２０に近づけることができる。

また、数値実施例４では、第２群第３レンズ５４３の像面側の面の光学上の位置と、第２群第４レンズ５４４の物体側の面の光学上の位置とが絞り２２０に近づく。これにより、軸外のコマ収差と非点収差とを減らすことができる。

これらの作用により、大きな収差の補正能力を有するレンズ部とすることができ、良好なカメラ特性を実現することができる。また、すべてのレンズにプラスチックレンズを用いることができるため、安価に製造することができる。

数値実施例４によるレンズ部は、焦点距離ｆが「７．１ｍｍ」、Ｆ値Ｆが「２．８」、半画角が「２９．０°」、レンズ全長が「９．０ｍｍ」のレンズとなる。すなわち、数値実施例１乃至３において示したレンズ部の全長「２６．５ｍｍ」と比較して、とても小型な立体視画像撮像用カメラ（３Ｄカメラ）を製造することができる。

次に、この数値実施例４のレンズ部における各収差（球面収差、非点収差、歪曲収差）について、図１１を参照して説明する。

［レンズ部の収差例］
図１１は、本技術の第４の実施の形態におけるレンズ部の各収差を示す収差図である。

なお、同図（ａ）乃至（ｃ）は、図５（ａ）乃至（ｃ）にそれぞれ対応するため、ここでの詳細な説明を省略する。

図１１（ａ）乃至（ｂ）に示すように、数値実施例４により実現されるレンズ部は、立体視画像の撮像に適した小型のレンズユニットであるとともに、各収差が良好に補正される。

このように、本技術の第４の実施の形態においても、偏光子のスペースが確保された小型でコンパクトなレンズユニットを製造することができる。

このように、本技術の第４の実施の形態によれば、第１群レンズが正のパワーとなることにより、光路長が非常に短いレンズ部を実現することができる。また、本技術の第４の実施の形態は、本技術の第１乃至第３の実施の形態と同様に、瞳径を大きく取ることができ、これにより、基線長を長くすることができる。また、瞳偏光部２１０を挿脱可能とすることにより、立体視画像と平面画像とを両方とも撮像できる撮像装置を生成することができる。

このように、本技術の実施の形態によれば、小型の立体視用のレンズ部（レンズユニット）を実現することができる。また、本技術の実施の形態によれば、現在複雑で大きい、立体視用カメラ装置を、従来の平面画像（２Ｄ）用カメラ装置とほぼ同等の構成で構成できるようになり、信頼性、コストに優れた立体視カメラを量産することができる。

なお、本技術の第１乃至第４の実施の形態では、第二群レンズと撮像素子との間には、ガラスで構成されるカバーガラスのみが配置される例について想定したが、これに限定されるものではなく、他の光学部材（例えば、減光フィルタ、赤外カットフィルタ、ローパスフィルタ）が配置されるようにしてもよい。

なお、本技術の第１の実施の形態では、撮像素子１４０の配列としてベイヤー配列を例にして説明したが、他の配列とする場合についても適用することができる。例えば、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列に適用することができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
〈１〉 被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する第１レンズ群と、
前記絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する第２レンズ群と、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を介して前記撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する画像処理部と
を具備し、
前記第２レンズ群は正の屈折力を備え、前記第１レンズ群および前記第２レンズによる特性が一定条件を満たす
撮像装置。
〈２〉 前記一定条件として、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の焦点距離が、以下の条件式（１）を満たす前記〈１〉に記載の撮像装置。
３．３ ≦ ｆ ≦ １００ ・・・（１）
ただし、
ｆ ： 撮像装置の光学系全体の焦点距離
とする。
〈３〉 前記第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタが、以下の条件式（２）を満たす前記〈２〉に記載の撮像装置。
０．６６ ≦ ｑＬ１ ≦ １００ ・・・（２）
ただし、
ｑＬ１ ： 第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタ
とする。
〈４〉 前記第１レンズ群の焦点距離および前記第２レンズ群の焦点距離が、以下の条件式（３）および（４）を満たす前記〈２〉または〈３〉に記載の撮像装置。
−∞ ≦ ｆｇ１／ｆ ≦ −０．３ ・・・（３）
０．３ ≦ ｆｇ２／ｆ ≦ １０ ・・・（４）
ただし、
ｆｇ１ ： 第１レンズ群の焦点距離
ｆｇ２ ： 第２レンズ群の焦点距離
とする。
〈５〉 前記第２レンズ群は、２枚以上のレンズから構成され、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記被写体側に位置する第１レンズの焦点距離と、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記撮像素子側に位置する第２レンズの焦点距離とが、以下の条件式（５）および（６）を満たす前記〈４〉に記載の撮像装置。
０．３ ≦ ｆＬ１／ｆ ≦ ２ ・・・（５）
０．５ ≦ ｆＬ２／ｆ ≦ ２ ・・・（６）
ただし、
ｆＬ１ ： 第１レンズの焦点距離
ｆＬ２ ： 第２レンズの焦点距離
とする。
〈６〉 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の水平画角が、以下の条件式（７）を満たす前記〈２〉から〈５〉のいずれかに記載の撮像装置。
６ ≦ θｈ ≦ ５０ ・・・（７）
ただし、
θｈ ： 撮像装置の光学系全体の水平画角
とする。
〈７〉 前記第１偏光子および前記第２偏光子が隣接して配置され、前記第１偏光子および前記第２偏光子を結ぶ方向を第１方向とし、
前記撮像素子は、前記撮像素子の受光面において前記第１方向に直行する方向である第２方向と前記第１方向とにより特定されるマトリクス状に画素が配置され、
前記第３偏光子および前記第４偏光子は、前記撮像素子における前記第１方向の画素のラインを配列単位として１または複数の配列単位毎に交互に配置される
前記〈１〉から〈６〉のいずれかに記載の撮像装置。
〈８〉 前記第１偏光子および前記第２偏光子は、前記第２方向を境界として隣接して配置される前記〈７〉に記載の撮像装置。
〈９〉 被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する第１レンズ群と、
前記絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する第２レンズ群と、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を介して前記撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する画像処理部と
を具備し、
前記第２レンズ群は正の屈折力を備え、前記第１レンズ群および前記第２レンズによる特性が一定条件を満たす
電子機器。

１００ 撮像装置
１２０ 操作受付部
１３０ 制御部
１４０ 撮像素子
１５０ 撮像素子偏光部
１６０ 画像処理部
１７０ 駆動部
１８１ 記憶部
１８２ 表示部
２００ レンズ部
２１０ 瞳偏光部

Claims (9)

1. 被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する第１レンズ群と、
   前記絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する第２レンズ群と、
   前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を介して前記撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する画像処理部と
   を具備し、
   前記第２レンズ群は正の屈折力を備え、前記第１レンズ群および前記第２レンズによる特性が一定条件を満たす
   撮像装置。
2. 前記一定条件として、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の焦点距離が、以下の条件式（１）を満たす請求項１記載の撮像装置。
   ３．３ ≦ ｆ ≦ １００ ・・・（１）
   ただし、
   ｆ ： 撮像装置の光学系全体の焦点距離
   とする。
3. 前記第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタが、以下の条件式（２）を満たす請求項２記載の撮像装置。
   ０．６６ ≦ ｑＬ１ ≦ １００ ・・・（２）
   ただし、
   ｑＬ１ ： 第１レンズ群を構成する１つのレンズのベンディングファクタ
   とする。
4. 前記第１レンズ群の焦点距離および前記第２レンズ群の焦点距離が、以下の条件式（３）および（４）を満たす請求項２記載の撮像装置。
   −∞ ≦ ｆｇ１／ｆ ≦ −０．３ ・・・（３）
   ０．３ ≦ ｆｇ２／ｆ ≦ １０ ・・・（４）
   ただし、
   ｆｇ１ ： 第１レンズ群の焦点距離
   ｆｇ２ ： 第２レンズ群の焦点距離
   とする。
5. 前記第２レンズ群は、２枚以上のレンズから構成され、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記被写体側に位置する第１レンズの焦点距離と、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち最も前記撮像素子側に位置する第２レンズの焦点距離とが、以下の条件式（５）および（６）を満たす請求項４記載の撮像装置。
   ０．３ ≦ ｆＬ１／ｆ ≦ ２ ・・・（５）
   ０．５ ≦ ｆＬ２／ｆ ≦ ２ ・・・（６）
   ただし、
   ｆＬ１ ： 第１レンズの焦点距離
   ｆＬ２ ： 第２レンズの焦点距離
   とする。
6. 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を含む前記撮像装置の光学系全体の水平画角が、以下の条件式（７）を満たす請求項２記載の撮像装置。
   ６ ≦ θｈ ≦ ５０ ・・・（７）
   ただし、
   θｈ ： 撮像装置の光学系全体の水平画角
   とする。
7. 前記第１偏光子および前記第２偏光子が隣接して配置され、前記第１偏光子および前記第２偏光子を結ぶ方向を第１方向とし、
   前記撮像素子は、前記撮像素子の受光面において前記第１方向に直行する方向である第２方向と前記第１方向とにより特定されるマトリクス状に画素が配置され、
   前記第３偏光子および前記第４偏光子は、前記撮像素子における前記第１方向の画素のラインを配列単位として１または複数の配列単位毎に交互に配置される
   請求項１記載の撮像装置。
8. 前記第１偏光子および前記第２偏光子は、前記第２方向を境界として隣接して配置される請求項７記載の撮像装置。
9. 被写体からの光を偏光させる２つの偏光子であって偏光方向が互いに直行する第１偏光子および第２偏光子が近傍に配置される絞りに対して、被写体側に位置する第１レンズ群と、
   前記絞りに対して、偏光方向が前記第１偏光子と平行である第３偏光子と、偏光方向が前記第２偏光子と平行である第４偏光子とが受光面において配置される撮像素子側に位置する第２レンズ群と、
   前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を介して前記撮像素子に入射される光の変換により生成される画像データに基づいて立体視画像を生成する画像処理部と
   を具備し、
   前記第２レンズ群は正の屈折力を備え、前記第１レンズ群および前記第２レンズによる特性が一定条件を満たす
   電子機器。

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