WO2017029846A1 - レンズ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a lens apparatus, and more particularly to a lens apparatus configured by concentrically combining a first optical system and a second optical system.
- the first diaphragm for adjusting the light amount of the first optical system and the light amount of the second optical system are set.
- a second aperture for adjustment is provided.
- the first optical system driving unit that moves the first optical system along the optical axis and the second optical system driving unit that moves the second optical system along the optical axis are provided. .
- the diaphragm is moved integrally, so that the amount of light can be adjusted at the optimum position of each optical system.
- the first diaphragm includes the annular first light-shielding portion whose inner diameter can be expanded and contracted, and the inner diameter of the first light-shielding portion expands and contracts, so that the light-shielded region expands inward and the first optical The amount of light in the system is adjusted.
- the second diaphragm includes an annular second light-shielding portion whose outer diameter can be expanded and contracted, and the outer diameter of the second light-shielding portion expands and contracts, so that the light-shielded region expands outward and the second optical system The amount of light is adjusted.
- the second diaphragm blade drive unit is disposed coaxially with the second light shielding unit, and has an annular second diaphragm blade swing drive member that can swing in the circumferential direction.
- a second cam groove provided on one of the second diaphragm blade swing drive member and the second diaphragm blade, and a second cam pin provided on the other.
- the second diaphragm is constituted by a liquid crystal element.
- a liquid crystal element for example, an annular light shielding region is formed of liquid crystal, and the outer diameter of the light shielding region is enlarged and reduced to adjust the amount of light passing through the second optical system.
- the second optical system is adjusted so that the light shielding area is expanded from the inside toward the outside, and the amount of light passing therethrough is reduced.
- the annular first light shielding portion is configured by arranging a plurality of first diaphragm blades in a stacked manner.
- the first diaphragm expands or contracts the inner diameter of the first light-shielding portion by swinging the plurality of first diaphragm blades in synchronization.
- the first diaphragm blade drive unit is configured by a so-called cam mechanism.
- the first diaphragm can be driven with a simple configuration.
- the common diaphragm is shared by a plurality of fulcrums arranged at regular intervals on the same circumference, and supported by the fulcrum so as to be swingable, and arranged in an overlapping manner.
- a plurality of diaphragm blades constituting the light shielding portion, and a diaphragm blade driving unit that causes the diaphragm blades to swing in synchronization, and the diaphragm blades are synchronously swung by the diaphragm blade driving unit, thereby providing a common light shielding unit.
- the inner diameter is reduced in conjunction with the increase in the outer diameter of the lens, and the inner diameter is increased in conjunction with the reduction in the outer diameter, thereby adjusting the amount of light passing through the first optical system and the second optical system.
- the diaphragm blade drive unit is configured by a so-called cam mechanism.
- the common diaphragm can be driven with a simple configuration.
- the second optical system driving unit moves the second optical system and the common diaphragm integrally along the optical axis.
- the first optical system and the second optical system have different imaging characteristics.
- the first optical system and the second optical system are configured by optical systems having different focal lengths.
- the first optical system is configured with an optical system having a shorter focal length than the second optical system, a wide-angle image with a wide field angle can be captured through the first optical system, and a telephoto image with a narrow field angle can be captured through the second optical system.
- the lens device 10 is mainly shared by the first optical system 20, the annular second optical system 30 disposed concentrically with the first optical system 20, and the first optical system 20 and the second optical system 30.
- a first lens 50 that adjusts the amount of light that passes through the first optical system 20, a second aperture 60 that adjusts the amount of light that passes through the second optical system 30, and the first optical system 20.
- a first optical system driving unit 70 that integrally moves the first diaphragm 50 along the optical axis L
- a second optical system 30 that integrally moves the second optical system 30 and the second diaphragm 60 along the optical axis L.
- an optical system driving unit 80 Each component is disposed in a lens barrel (not shown).
- the first optical system 20 is configured by combining a plurality of lenses.
- the wide-angle lens group constituting the first optical system 20 includes a first wide-angle lens 20a, a second wide-angle lens 20b, a third wide-angle lens 20c, and a fourth wide-angle lens 20d.
- the first wide-angle lens 20a, the second wide-angle lens 20b, the third wide-angle lens 20c, and the fourth wide-angle lens 20d are the first wide-angle lens 20a, the second wide-angle lens 20b, the third wide-angle lens 20d from the subject side.
- the wide-angle lens 20c and the fourth wide-angle lens 20d are arranged in this order, and are arranged along the optical axis L, respectively.
- FIG. 2 is a diagram showing a ray trajectory of light passing through the first optical system. As shown in the figure, the light incident on the first optical system 20 passes through the first wide-angle lens 20a, the second wide-angle lens 20b, the third wide-angle lens 20c, and the fourth wide-angle lens 20d in this order. , Enters the common lens 40.
- FIG. 3 is a diagram showing a ray trajectory of light passing through the second optical system. As shown in the figure, the light incident on the second optical system 30 is transmitted through the first telephoto lens 30a, reflected by the first telephoto mirror 30b, and further reflected by the second telephoto mirror 30c. The light enters the common lens 40.
- the first diaphragm blade support member 54 is formed of an annular plate material as shown in FIG.
- the first diaphragm blade support member 54 is disposed coaxially with the annular first light shielding portion 58.
- the first diaphragm blade support member 54 is provided with a plurality of bearing holes 54A.
- the bearing holes 54A are arranged at a constant interval on the same circumference.
- the bearing hole 54A constitutes a first fulcrum.
- FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the first diaphragm.
- the first screw rod 76A is arranged in parallel with the optical axis L.
- the lens barrel 12 is provided with a support portion that rotatably supports the first guide shaft 74A.
- the first screw rod 76A is arranged in parallel with the optical axis L, with both ends supported by the support portion.
- the first nut 76B is provided to be movable along the first screw rod 76A by being fitted to the first screw rod 76A. Since the first screw rod 76A is disposed along the optical axis L, the first nut 76B moves along the optical axis L.
- the first drive arm 76C connects the first nut 76B and the first optical system holding member 72. Thereby, the 1st optical system holding member 72 moves with the 1st nut 76B.
- the first optical system drive motor 76D is provided in the lens barrel 12 and rotationally drives the first screw rod 76A.
- the first optical system driving unit 70 configured as described above, when the first optical system driving motor 76D is driven, the first screw rod 76A rotates. When the first screw rod 76A rotates, the first nut 76B moves along the first screw rod 76A. As a result, the first optical system holding member 72 connected to the first nut 76B moves along the optical axis L, and the first optical system 20 and the first diaphragm held by the first optical system holding member 72 are moved. 50 moves along the optical axis L.
- FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an image sensor.
- FIG. 16 is a conceptual diagram of a configuration in which a light beam incident through the first optical system and the second optical system is divided into pupils and selectively received by each pixel.
- FIG. 18B shows the light receiving state of each pixel when there is a diaphragm.
- the second diaphragm 220 has a disk-like outer shape.
- the second diaphragm 220 includes a central light-transmitting region 222 in a circular shape in the central portion, and an annular outer light-transmitting region 224 in the outer peripheral portion.
- An annular light transmitting / shielding variable region 226 is provided between the central light transmitting region 222 and the outer peripheral light transmitting region 224.
- the central light-transmitting region 222 and the outer peripheral light-transmitting region 224 are light-transmitting regions that can always transmit light.
- FIG. 24 is an exploded perspective view of the common diaphragm.
- FIG. 25 is a front view of the diaphragm blades constituting the common diaphragm
- FIG. 26 is a front view showing the arrangement configuration of the diaphragm blades.
- Each aperture blade 302 is provided with a cam groove 302D.
- a cam pin 306B is fitted in each cam groove 302D.
- the inner diameter and the outer diameter of the common light shielding portion 308 are expanded and contracted.
- the inner diameter of the common light-shielding portion 308 is reduced in conjunction with the increase in the outer diameter, and the inner diameter is increased in conjunction with the reduction in the outer diameter.
- the common diaphragm 300 is disposed between the second wide-angle lens 20b and the third wide-angle lens 20c constituting the first optical system 20.
- the common diaphragm 300 is arranged such that the common light shielding unit 308 shields the boundary between the pupil regions of the first optical system 20 and the second optical system 30. More specifically, the common light shielding unit 308 is disposed so as to shield the boundary between the pupil regions of the first optical system 20 and the second optical system 30 in the aperture release state.
- FIG. 31 is an operation explanatory diagram of the first optical system driven by the second optical system driving unit.
- the opening amount of the common diaphragm 320 configured as described above is adjusted by individually controlling the states of the annular regions 326A to 326G constituting the light transmission / light shielding variable region 326.
- the annular region 326D located at the center of the light transmitting / shielding variable region 326 is set in a light shielding state, and the other annular regions 326A to 326C, 326E to 326G are set.
- a light-transmitting state is assumed.
- FIG. 33 is a block diagram illustrating a system configuration of the imaging apparatus.
- the lens device 10 includes a first optical system 20, a second optical system 30, a common lens 40, a first diaphragm 50, and a second diaphragm 60.
- the image sensor 100 includes a first pixel 110A that selectively receives light that has passed through the first optical system 20, and a second pixel 110B that selectively receives light that has passed through the second optical system 30, and includes a first optical sensor.
- a light beam incident through the system 20 and the second optical system 30 is divided into pupils and selectively received by each pixel.
- the system control unit 408 controls the first diaphragm 50 and the second diaphragm 60 via the lens drive control unit 401, and the first diaphragm 50 and the second diaphragm 60 are measured by photometry. Set the obtained aperture value. Then, the image sensor 100 is exposed at a shutter speed obtained by photometry, and an image for recording is taken.
- 1st drive mechanism 76A ... 1st screw rod, 76B ... 1st nut, 76C ... 1st drive arm, 76D ... 1st DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 optical system drive motor, 78D ... 2nd optical system drive motor, 80 ... 2nd optical system drive part, 82 ... 2nd optical system holding member, 84 ... 2nd guide mechanism, 84A ... 2nd guide shaft, 84B ... 1st 2 guide sleeves, 84C ... second guide arm, 86 ... second drive mechanism, 86A ... second screw rod, 86B ... second nut, 86C ... second drive arm, 86D ... second optical system drive motor, 100 ... image Sensor, 110A ...
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Abstract
本発明は、第1光学系及び第2光学系を同心状に組み合わせて構成されるレンズ装置において、各光学系の光量を個別に調整でき、かつ、各光学系を個別に焦点調整できるレンズ装置を提供することを目的とする。第1光学系(20)及び第2光学系(30)を同心状に組み合わせて構成されるレンズ装置(10)において、第1光学系の光量を調整する第1絞り(50)、及び、第2光学系の光量を調整する第2絞り(60)が備えられる。これにより、第1光学系及び第2光学系の光量を個別に調整できる。また、第1光学系は第1絞りと共に光軸Lに沿って移動可能に設けられ、第2光学系は、第2絞りと共に光軸Lに沿って移動可能に設けられる。これにより、第1光学系及び第2光学系を個別に焦点調整できる。
Description
本発明は、レンズ装置に係り、特に第1光学系及び第2光学系を同心状に組み合わせて構成されるレンズ装置に関する。
第1光学系及び第2光学系を同心状に組み合せて構成されるレンズ装置と、そのレンズ装置の第1光学系及び第2光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して各画素で選択的に受光するイメージセンサと、を使用して、2枚の画像を同時に撮像する撮像装置が知られている(たとえば、特許文献1)。この撮像装置を用いれば、たとえば、第1光学系を広角、第2光学系を望遠の光学系で構成することにより、広角画像及び望遠画像を同時に撮像できる。
しかしながら、従来、この種の撮像装置に用いられるレンズ装置は、絞りが備えられていないため、光量調整ができない、という問題があった。
また、焦点調節についても、各光学系に共通のレンズを光軸方向に前後移動させて行う構成、又は、イメージセンサを光軸方向に前後移動させて行う構成のため、個別に調整できない、という欠点があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各光学系の光量を個別に調整でき、かつ、各光学系を個別に焦点調整できるレンズ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段は、次のとおりである。
(1)第1光学系と、第1光学系と同心状に配置される環状の第2光学系と、第1光学系を通過する光の光量を調整する第1絞りと、第2光学系を通過する光の光量を調整する第2絞りと、第1光学系及び第1絞りを光軸に沿って一体的に移動させる第1光学系駆動部と、第2光学系及び第2絞りを光軸に沿って一体的に移動させる第2光学系駆動部と、を備えたレンズ装置。
本態様によれば、第1光学系及び第2光学系を同心状に組み合わせて構成されるレンズ装置において、第1光学系の光量を調整する第1絞り、及び、第2光学系の光量を調整する第2絞りが備えられる。これにより、第1光学系及び第2光学系の光量を個別に調整できる。また、本態様によれば、第1光学系を光軸に沿って移動させる第1光学系駆動部、及び、第2光学系を光軸に沿って移動させる第2光学系駆動部が備えられる。これにより、第1光学系及び第2光学系を個別に焦点調整できる。更に、各光学系を移動させる際、絞りを一体的に移動させるので、各光学系の最適な位置で光量を調整できる。
(2)上記(1)のレンズ装置において、第1絞りは、内径が拡縮可能な環状の第1遮光部を備え、第2絞りは、外径が拡縮可能な環状の第2遮光部を備える、レンズ装置。
本態様によれば、第1絞りは、内径が拡縮可能な環状の第1遮光部を備え、その第1遮光部の内径が拡縮することにより、遮光される領域が内側に拡がって第1光学系の光量が調整される。また、第2絞りは、外径が拡縮可能な環状の第2遮光部を備え、その第2遮光部の外径が拡縮することにより、遮光される領域が外側に拡がって第2光学系の光量が調整される。
(3)上記(2)のレンズ装置において、第2絞りは、同一円周上に一定の間隔において配置される複数の第2支点と、第2支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて第2遮光部を構成する複数枚の第2絞り羽根と、第2絞り羽根を同期して揺動させる第2絞り羽根駆動部と、を備え、第2絞り羽根駆動部によって第2絞り羽根を同期して揺動させることにより、第2遮光部の外径が拡縮して、第2光学系を通過する光の光量を調整する。
本態様によれば、環状の第2遮光部が、複数枚の第2絞り羽根を重ねて配置することにより構成される。第2絞りは、この複数枚の第2絞り羽根を同期して揺動させることにより、第2遮光部の外径が拡縮する。
(4)上記(3)のレンズ装置において、第2絞り羽根駆動部は、第2遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の第2絞り羽根揺動駆動部材と、第2絞り羽根揺動駆動部材及び第2絞り羽根のいずれか一方に設けられる第2カム溝と、他方に設けられる第2カムピンと、を備える。
本態様によれば、第2絞り羽根駆動部が、いわゆるカム機構で構成される。これにより、簡素な構成で第2絞りを駆動できる。
(5)上記(4)のレンズ装置において、透明な第2絞り羽根支持部材を更に備え、第2絞り羽根支持部材に第2支点が備えられる。
本態様によれば、透明な第2絞り羽根支持部材に第2支点が備えられる。これにより、光が通過する領域において、光の通過を遮ることなく第2絞りを支持できる。
(6)上記(2)のレンズ装置において、第2絞りは、液晶素子によって構成される。
本態様によれば、第2絞りが液晶素子によって構成される。この場合、たとえば、環状の遮光領域を液晶によって形成し、その遮光領域の外径を拡縮させて、第2光学系を通過する光の光量を調整する。第2光学系は、内側から外側に向かって遮光する領域が拡がり、通過する光量が減少するように調整される。
(7)上記(2)から(6)のレンズ装置において、第1絞りは、同一円周上に一定の間隔において配置される複数の第1支点と、第1支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて第1遮光部を構成する複数枚の第1絞り羽根と、第1絞り羽根を同期して揺動させる第1絞り羽根駆動部と、を備え、第1絞り羽根駆動部によって第1絞り羽根を同期して揺動させることにより、第1遮光部の内径が拡縮して、第1光学系を通過する光の光量を調整する。
本態様によれば、環状の第1遮光部が、複数枚の第1絞り羽根を重ねて配置することにより構成される。第1絞りは、この複数枚の第1絞り羽根を同期して揺動させることにより、第1遮光部の内径が拡縮する。
(8)上記(7)のレンズ装置において、第1絞り羽根駆動部は、第1遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の第1絞り羽根揺動駆動部材と、第1絞り羽根揺動駆動部材及び第1絞り羽根のいずれか一方に設けられる第1カム溝と、他方に設けられる第1カムピンと、を備える。
本態様によれば、第1絞り羽根駆動部が、いわゆるカム機構で構成される。これにより、簡素な構成で第1絞りを駆動できる。
(9)上記(8)のレンズ装置において、透明な第1絞り羽根支持部材を更に備え、第1絞り羽根支持部材に第1支点が備えられる。
本態様によれば、透明な第1絞り羽根支持部材に第1支点が備えられる。これにより、光が通過する領域において、光の通過を遮ることなく第1絞りを支持できる。
(10)上記(2)から(6)のレンズ装置において、第1絞りは、液晶素子によって構成される。
本態様によれば、第1絞りが液晶素子によって構成される。この場合、たとえば、環状の遮光領域を液晶によって形成し、その遮光領域の内径を拡縮させて、第1光学系を通過する光の光量を調整する。第1光学系は、外側から内側に向かって遮光する領域が拡がり、通過する光量が減少するように調整される。
(11)第1光学系と、第1光学系と同心状に配置される環状の第2光学系と、第1光学系を光軸に沿って移動させる第1光学系駆動部と、第2光学系を光軸に沿って移動させる第2光学系駆動部と、第1光学系及び第2光学系の境界を遮光し、内径及び外径が拡縮可能な環状の共通遮光部を備え、共通遮光部の内径及び外径を拡縮させて、第1光学系及び第2光学系を通過する光の光量を調整する共通絞りと、を備えたレンズ装置。
本態様によれば、第1光学系を光軸に沿って移動させる第1光学系駆動部、及び、第2光学系を光軸に沿って移動させる第2光学系駆動部が備えられる。これにより、第1光学系及び第2光学系を個別に焦点調整できる。また、本態様によれば、第1光学系及び第2光学系を同心状に組み合わせて構成されるレンズ装置において、第1光学系及び第2光学系の光量を同時に調整する共通絞りが備えられる。これにより、レンズ装置をコンパクト化できる。
なお、第1光学系及び第2光学系の境界とは、第1光学系及び第2光学系の瞳領域の境界を意味する。
(12)上記(11)のレンズ装置において、共通絞りは、同一円周上に一定の間隔において配置される複数の支点と、支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて共通遮光部を構成する複数枚の絞り羽根と、絞り羽根を同期して揺動させる絞り羽根駆動部と、を備え、絞り羽根駆動部によって絞り羽根を同期して揺動させることにより、共通遮光部の外径の拡大に連動して内径を縮小し、かつ、外径の縮小に連動して内径を拡大して、第1光学系及び第2光学系を通過する光の光量を調整する。
本態様によれば、共通絞りが、環状の共通遮光部を備え、その共通遮光部の外径及び内径を拡縮させて、第1光学系及び第2光学系の光量を同時に調整する。この際、共通遮光部は外径の拡大に連動して内径が縮小し、かつ、外径の縮小に連動して内径が拡大する。共通遮光部の外径が拡大すると、第2光学系の遮光領域が内側から外側に向かって拡がり、第2光学系を通過する光量が減少するように調整される。また、共通遮光部の内径が縮小すると、第1光学系の遮光領域が外側から内側に向かって拡がり、第1光学系を通過する光量が減少するように調整される。したがって、第1光学系及び第2光学系は同時に絞られ、かつ、同時に開口される。共通遮光部は、複数枚の絞り羽根を重ねて配置することにより構成され、この複数枚の絞り羽根を同期して揺動させることにより、外径及び内径が互いに連動して拡縮する。
(13)上記(12)のレンズ装置において、絞り羽根駆動部は、共通遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の絞り羽根揺動駆動部材と、絞り羽根揺動駆動部材及び絞り羽根のいずれか一方に設けられるカム溝と、他方に設けられるカムピンと、を備える。
本態様によれば、絞り羽根駆動部が、いわゆるカム機構で構成される。これにより、簡素な構成で共通絞りを駆動できる。
(14)上記(13)のレンズ装置において、透明な絞り羽根支持部材を更に備え、絞り羽根支持部材に支点が備えられる。
本態様によれば、透明な絞り羽根支持部材に支点が備えられる。これにより、光が通過する領域において、光の通過を遮ることなく共通絞りを支持できる。
(15)上記(11)のレンズ装置において、共通絞りは、液晶素子によって構成される。
本態様によれば、共通絞りが液晶素子によって構成される。この場合、たとえば、環状の遮光領域を液晶によって形成し、その遮光領域の外径及び内径を拡縮させて、第1光学系及び第2光学系を通過する光の光量を調整する。
(16)上記(11)から(15)のレンズ装置において、第1光学系駆動部は、第1光学系及び共通絞りを光軸に沿って一体的に移動させる。
本態様によれば、共通絞りが第1光学系と一体となって移動する。
(17)上記(11)から(15)のレンズ装置において、第2光学系駆動部は、第2光学系及び共通絞りを光軸に沿って一体的に移動させる。
本態様によれば、共通絞りが第2光学系と一体となって移動する。
(18)上記(11)から(15)のレンズ装置において、共通絞りは、一定位置に固定される。
本態様によれば、共通絞りが一定位置に固定されて設置される。
(19)上記(1)から(18)のレンズ装置において、共通絞りを光軸に沿って移動させる共通絞り移動部を更に備えた、レンズ装置。
本態様によれば、共通絞りが光軸に沿って移動可能に設けられる。これにより、第1光学系及び第2光学系の位置に応じて、共通絞りを最適な位置に設置できる。
(20)第1光学系及び第2光学系は、互いに異なる撮像特性を有する。
本態様によれば、第1光学系及び第2光学系の撮像特性が互いに異なる。これにより、撮像特性の異なる画像を同時に撮像できる。
(21)上記(20)のレンズ装置において、第1光学系及び第2光学系は、互いに焦点距離が異なる。
本態様によれば、互いに焦点距離の異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系が構成される。たとえば、第2光学系より焦点距離の短い光学系で第1光学系が構成される場合、第1光学系を通して画角の広い広角画像、第2光学系を通して画角の狭い望遠画像を撮像できる。
(22)上記(20)のレンズ装置において、第1光学系及び第2光学系は、互いに合焦距離が異なる。
本態様によれば、互いに合焦距離が異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系が構成される。たとえば、第2光学系よりも近距離で合焦する光学系で第1光学系が構成される場合、第1光学系を通して近距離の画像、第2光学系を通して遠距離の画像を撮像できる。
(23)上記(20)のレンズ装置において、第1光学系及び第2光学系は、互いに透過波長特性が異なる。
本態様によれば、互いに透過波長特性の異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系が構成される。たとえば、第1光学系は可視光による撮影に適した透過波長特性を有する光学系で構成し、第2光学系は赤外光による撮影に適した透過波長特性を有する光学系で構成することにより、第1光学系を通して可視光画像、第2光学系を通して赤外線画像を撮像できる。
本発明によれば、各光学系の光量を個別に調整でき、かつ、各光学系を個別に焦点調整できる。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
[第1の実施の形態]
《撮像ユニット》
図1は、レンズ装置及びイメージセンサで構成される撮像ユニットの概略構成図である。
《撮像ユニット》
図1は、レンズ装置及びイメージセンサで構成される撮像ユニットの概略構成図である。
撮像ユニット1は、レンズ装置10及びイメージセンサ100で構成され、レンズ装置10を通った光をイメージセンサ100で受け、電気信号に変換して出力する。
レンズ装置10は、第1光学系20及び第2光学系30を同心状に組み合わせて構成される。第1光学系20及び第2光学系30は、互いに撮像特性が異なる光学系で構成される。本実施の形態のレンズ装置10では、互いに焦点距離が異なる光学系によって第1光学系20及び第2光学系30が構成される。特に、本実施の形態のレンズ装置10では、第1光学系20が第2光学系30より焦点距離が短い光学系で構成される。したがって、本実施の形態のレンズ装置10では、第1光学系20を通して画角の広い広角画像が撮像され、第2光学系30を通して画角の狭い望遠画像が撮像される。レンズ装置10の詳細については、後に詳述する。
イメージセンサ100は、いわゆる指向性センサで構成され、第1光学系20及び第2光学系30を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して、二次元配列された各画素で選択的に受光し、電気信号に変換する。したがって、第1光学系20を通過した光を受光する画素の電気信号を取得することにより、第1光学系20を介して得られる画像の画像信号を取得でき、第2光学系30を通過した光を受光する画素の電気信号を取得することにより、第2光学系30を介して得られる画像の画像信号を取得できる。イメージセンサ100の詳細については、後に詳述する。
《レンズ装置の詳細》
上記のように、レンズ装置10は、互いに焦点距離の異なる第1光学系20及び第2光学系30を同心状に組み合わせて構成される。
上記のように、レンズ装置10は、互いに焦点距離の異なる第1光学系20及び第2光学系30を同心状に組み合わせて構成される。
レンズ装置10は、主として、第1光学系20と、第1光学系20と同心状に配置される環状の第2光学系30と、第1光学系20及び第2光学系30で共用される共通レンズ40と、第1光学系20を通過する光の光量を調整する第1絞り50と、第2光学系30を通過する光の光量を調整する第2絞り60と、第1光学系20及び第1絞り50を光軸Lに沿って一体的に移動させる第1光学系駆動部70と、第2光学系30及び第2絞り60を光軸Lに沿って一体的に移動させる第2光学系駆動部80と、を備えて構成される。各構成要素は、図示しないレンズ鏡胴内に配置される。
〈第1光学系〉
第1光学系20は、複数枚のレンズを組み合わせて構成される。第1光学系20を構成する広角用のレンズ群は、第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dで構成される。第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dは、被写体側から第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、第4広角用レンズ20dの順で配置され、それぞれ光軸Lに沿って配置される。
第1光学系20は、複数枚のレンズを組み合わせて構成される。第1光学系20を構成する広角用のレンズ群は、第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dで構成される。第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dは、被写体側から第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、第4広角用レンズ20dの順で配置され、それぞれ光軸Lに沿って配置される。
図2は、第1光学系を通る光の光線軌跡を示す図である。同図に示すように、第1光学系20に入射した光は、第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、第4広角用レンズ20dの順に通過して、共通レンズ40に入射する。
第1光学系20は、光軸Lに沿って前後移動可能に設けられる。第1光学系20を構成する第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dは、その位置関係を一定に保ちながら、光軸Lに沿って移動する。
〈第2光学系〉
第2光学系30は、第1光学系20と同心状に配置される。したがって、その光軸は、第1光学系20と共通である。
第2光学系30は、第1光学系20と同心状に配置される。したがって、その光軸は、第1光学系20と共通である。
第2光学系30は、いわゆる反射望遠型の光学系で構成され、円環状のレンズ及び円環状のミラーを組み合わせて構成される。第2光学系30を構成する望遠用のレンズ群は、第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30cで構成される。第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30cは、被写体側から共通レンズ40への光路に沿って第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、第2望遠用ミラー30cの順で配置され、それぞれ光軸Lに沿って配置される。
図3は、第2光学系を通る光の光線軌跡を示す図である。同図に示すように、第2光学系30に入射した光は、第1望遠用レンズ30aを透過し、第1望遠用ミラー30bで反射し、更に第2望遠用ミラー30cで反射して、共通レンズ40に入射する。
第2光学系30は、光軸Lに沿って前後移動可能に設けられる。第2光学系30を構成する第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30cは、その位置関係を一定に保ちながら、光軸Lに沿って移動する。
〈共通レンズ〉
共通レンズ40は、第1光学系20及び第2光学系30で共用されるレンズであり、光軸L上の一定位置に固定して配置される。共通レンズ40は、イメージセンサ100への光の入射角度を調整する。第1光学系20及び第2光学系30を通過した光は、それぞれ共通レンズ40を介してイメージセンサ100に入射する。
共通レンズ40は、第1光学系20及び第2光学系30で共用されるレンズであり、光軸L上の一定位置に固定して配置される。共通レンズ40は、イメージセンサ100への光の入射角度を調整する。第1光学系20及び第2光学系30を通過した光は、それぞれ共通レンズ40を介してイメージセンサ100に入射する。
〈第1絞り〉
第1絞り50は、第1光学系20を通過する光の光量を調整する。第1絞り50は、光軸L上に配置され、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。
第1絞り50は、第1光学系20を通過する光の光量を調整する。第1絞り50は、光軸L上に配置され、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。
図4は、第1絞りの分解斜視図である。また、図5は、第1絞り羽根の配置構成を示す正面図である。
第1絞り50は、主として、複数枚の第1絞り羽根52と、複数枚の第1絞り羽根52を揺動可能に支持する第1絞り羽根支持部材54と、複数枚の第1絞り羽根52を同期して揺動させる第1絞り羽根揺動駆動部材56と、第1絞り羽根揺動駆動部材56を動作させる第1アクチュエータ(不図示)と、を備えて構成される。
複数枚の第1絞り羽根52は、すべて同一形状を有する。各第1絞り羽根52は、同一円周上に一定の間隔をもって配置され、かつ、隣り合う第1絞り羽根52が互いに重なるように配置される。このように配置された第1絞り羽根52は、図5に示すように、全体として円環状の第1遮光部58を形成する。なお、図5は、第1絞り50を解放した状態、すなわち、第1絞り50を最も開いた状態を示している。この場合、円環状の第1遮光部58の内径は最大となる。
第1絞り羽根支持部材54は、図4に示すように、円環状の板材で構成される。第1絞り羽根支持部材54は、円環状の第1遮光部58と同軸上に配置される。第1絞り羽根支持部材54には、複数の軸受穴54Aが備えられる。軸受穴54Aは、同一円周上に一定の間隔で配置される。軸受穴54Aは、第1支点を構成する。
各第1絞り羽根52には、軸受穴54Aに嵌合可能な第1揺動軸52Aが備えられる。各第1絞り羽根52は、軸受穴54Aに第1揺動軸52Aが嵌入されることにより、第1絞り羽根支持部材54に対して、揺動自在に支持される。
第1絞り羽根揺動駆動部材56は、図4に示すように、円環状の板材で構成される。第1絞り羽根揺動駆動部材56は、第1遮光部58と同軸上に配置され、図示しない支持部材に支持されて、周方向に揺動可能に設けられる。第1絞り羽根52は、この第1絞り羽根揺動駆動部材56と第1絞り羽根支持部材54との間に挟まれた状態で配置される。
第1絞り羽根揺動駆動部材56には、複数の第1カム溝56Aが備えられる。複数の第1カム溝56Aは、すべて同じ形状を有し、同一円周上に一定の間隔で配置される。
各第1絞り羽根52には、第1カムピン52Bが備えられる。各第1カムピン52Bは、第1カム溝56Aに嵌入される。第1カム溝56Aに第1カムピン52Bが嵌入されることにより、第1絞り羽根揺動駆動部材56を揺動させると、その第1絞り羽根揺動駆動部材56の動きに連動して第1絞り羽根52が揺動する。
第1カムピン52B、第1カム溝56A、及び、第1絞り羽根揺動駆動部材56は、第1絞り羽根52を同期して揺動させるための第1絞り羽根駆動部を構成する。
図示しない第1アクチュエータは、たとえば、モータで構成され、第1絞り羽根揺動駆動部材56を周方向に揺動させる。
第1絞り50は、以上のように構成される。
図6は、第1絞りの動作説明図である。
第1絞り羽根揺動駆動部材56を揺動させると、第1カム溝56A及び第1カムピン52Bの作用によって、全ての第1絞り羽根52が、第1支点である軸受穴54Aを中心に同期して揺動する。この結果、第1絞り羽根52によって構成される第1遮光部58の内径が拡縮する。
上記のように、第1絞り50は、第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。第1光学系20に入射した光は、第1絞り50の内側を通って、イメージセンサ100に入射する(図2参照)。より具体的には、第1絞り羽根52によって構成される第1遮光部58の内側を通って、イメージセンサ100に入射する。第1絞り50は、第1絞り羽根52を揺動させると、第1遮光部58の内径が拡縮するので、第1遮光部58の内径を拡縮させることにより、第1光学系20を通る光の光量を調整できる。
なお、第1絞り50の外側は、第2光学系30を通過する光の光路となるので、第1絞り50は、第2光学系30の光路を考慮して設置される。好ましくは、絞り解放状態において、第1遮光部58が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように設置する。これにより、第1光学系20を通してイメージセンサ100に入射する光と第2光学系30を通してイメージセンサ100に入射する光の分離性を向上でき、混信を効果的に抑制できる。
〈第2絞り〉
第2絞り60は、第2光学系30を通過する光の光量を調整する。第2絞り60は、光軸L上に配置され、第2光学系30を構成する第2望遠用ミラー30cの直後に配置される。
第2絞り60は、第2光学系30を通過する光の光量を調整する。第2絞り60は、光軸L上に配置され、第2光学系30を構成する第2望遠用ミラー30cの直後に配置される。
図7は、第2絞りの分解斜視図である。また、図8は、第2絞りを構成する第2絞り羽根の正面図であり、図9は、第2絞り羽根の配置構成を示す正面図である。
図7に示すように、第2絞り60は、主として、複数枚の第2絞り羽根62と、複数枚の第2絞り羽根62を揺動可能に支持する第2絞り羽根支持部材64と、複数枚の第2絞り羽根62を同期して揺動させる第2絞り羽根揺動駆動部材66と、第2絞り羽根揺動駆動部材66を動作させる第2アクチュエータ(不図示)と、を備えて構成される。
第2絞り羽根62は、すべて同じ形状であり、図8に示すように、円弧状の外形を有する。各第2絞り羽根62は、図9に示すように、同一円周上に一定の間隔をもって配置され、かつ、隣り合う第2絞り羽根62が互いに重なるように配置される。このように配置された第2絞り羽根62は、全体として円環状の第2遮光部68を形成する。なお、図9は、第2絞り60を解放した状態、すなわち、第2絞り60を最も開いた状態を示している。この場合、第2遮光部68の外径は最小となる。
第2絞り羽根支持部材64は、第2遮光部68と同軸上に配置される。第2絞り羽根支持部材64は、図7に示すように、内枠64Aと、外枠64Bと、3本の支持アーム64Cと、軸受64Dとを備えて構成される。内枠64A及び外枠64Bは、共に円環状の枠体で構成され、同心状に配置される。3本の支持アーム64Cは、放射状に配置され、内枠64A及び外枠64Bを互いに連結する。軸受64Dは、内枠64Aに備えられ、周方向に一定の間隔で配置される。軸受64Dは、第2支点を構成する。
各第2絞り羽根62の基端部には、軸受64Dに嵌入可能な第2揺動軸62Aが備えられる。各第2絞り羽根62は、第2揺動軸62Aが軸受64Dに嵌入されることにより、第2絞り羽根支持部材64に揺動自在に支持される。
第2絞り羽根揺動駆動部材66は、第2遮光部68と同軸上に配置される。第2絞り羽根揺動駆動部材66は、図7に示すように、円環状の板材で構成され、内周部に円環状の嵌合部66Aが備えられる。第2絞り羽根揺動駆動部材66は、嵌合部66Aが、第2絞り羽根支持部材64の内周部に嵌合されることにより、第2絞り羽根支持部材64及び第2遮光部68と同軸上に配置され、かつ、周方向に揺動可能に支持される。
第2絞り羽根揺動駆動部材66には、複数の第2カムピン66Bが備えられる。第2カムピン66Bは、同一円周上に一定の間隔で配置される。
各第2絞り羽根62には、第2カム溝62Bが備えられる。各第2カム溝62Bには、第2カムピン66Bが嵌入される。各第2カム溝62Bに第2カムピン66Bが嵌入されることにより、第2絞り羽根揺動駆動部材66を揺動させると、その第2絞り羽根揺動駆動部材66の動きに連動して第2絞り羽根62が揺動する。
第2カム溝62B、第2カムピン66B、及び、第2絞り羽根揺動駆動部材66は、第2絞り羽根62を同期して揺動させるための第2絞り羽根駆動部を構成する。
図示しない第2アクチュエータは、たとえば、モータで構成され、第2絞り羽根揺動駆動部材66を周方向に揺動させる。
図10は、第2絞りの動作説明図である。
第2絞り羽根揺動駆動部材66を揺動させると、第2カムピン66B及び第2カム溝62Bの作用によって、全ての第2絞り羽根62が第2支点を構成する軸受64Dを中心に同期して揺動する。この結果、第2絞り羽根62によって構成される第2遮光部68の外径が拡縮する。
上記のように、第2絞り60は、第2望遠用ミラー30cの直後に配置される。第2光学系30に入射した光は、第2絞り60の外側を通って、イメージセンサ100に入射する(図3参照)。より具体的には、第2絞り羽根62によって構成される第2遮光部68の外側を通って、イメージセンサ100に入射する。第2絞り60は、第2絞り羽根62を揺動させると、第2遮光部68の外径が拡縮するので、第2遮光部68の外径を拡縮させることにより、第2光学系30を通る光の光量を調整できる。
なお、第2絞り60の内側は、第1光学系20を通過する光の光路となるので、第2絞り60は、第2光学系30の光路を考慮して設置される。好ましくは、絞り解放状態において、第2遮光部68が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように設置する。これにより、第1光学系20を通してイメージセンサ100に入射する光と第2光学系30を通してイメージセンサ100に入射する光の分離性を向上でき、混信を効果的に抑制できる。
〈第1光学系駆動部〉
第1光学系駆動部70は、第1光学系20及び第1絞り50を光軸Lに沿って一体的に移動させる。
第1光学系駆動部70は、第1光学系20及び第1絞り50を光軸Lに沿って一体的に移動させる。
図11は、第1光学系駆動部の概略構成を示す断面図である。
第1光学系駆動部70は、第1光学系20を構成するレンズ群及び第1絞り50を保持する第1光学系保持部材72と、第1光学系保持部材72を光軸Lに沿ってガイドする第1ガイド機構74と、第1光学系保持部材72を光軸Lに沿って移動させる第1駆動機構76と、を備えて構成される。
第1光学系保持部材72は、全体として筒形状を有し、その内側にレンズ保持部を備える。第1光学系20を構成する第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20dは、このレンズ保持部に保持される。
また、第1光学系保持部材72は、第2広角用レンズ20bのレンズ保持部と第3広角用レンズ20cのレンズ保持部との間に絞り保持部を備える。第1絞り50は、この絞り保持部に保持されて、第1光学系20と一体化される。
第1ガイド機構74は、第1ガイド軸74Aと、第1ガイド軸74Aに沿って摺動する第1ガイドスリーブ74Bと、第1ガイドスリーブ74B及び第1光学系保持部材72を連結する第1ガイドアーム74Cと、を備えて構成される。
第1ガイド軸74Aは、棒形状を有し、光軸Lと平行に配置される。レンズ鏡胴12には、この第1ガイド軸74Aを支持する支持部が備えられる。第1ガイド軸74Aは、両端を支持部に支持されて、光軸Lと平行に配置される。
第1ガイドスリーブ74Bは、第1ガイド軸74Aに嵌められることにより、第1ガイド軸74Aに沿って摺動可能に設けられる。第1ガイド軸74Aは、光軸Lに沿って配置されるので、第1ガイドスリーブ74Bは、光軸Lに沿って摺動する。
第1ガイドアーム74Cは、第1ガイドスリーブ74B及び第1光学系保持部材72を連結する。これにより、第1光学系保持部材72が、光軸Lに沿って移動可能に支持される。
第1駆動機構76は、いわゆる送りネジ機構で構成され、第1ネジ棒76Aと、第1ナット76Bと、第1ナット76B及び第1光学系保持部材72を連結する第1駆動アーム76Cと、第1光学系駆動モータ76Dと、を備えて構成される。
第1ネジ棒76Aは、光軸Lと平行に配置される。レンズ鏡胴12には、この第1ガイド軸74Aを回動自在に支持する支持部が備えられる。第1ネジ棒76Aは、両端を支持部に支持されて、光軸Lと平行に配置される。
第1ナット76Bは、第1ネジ棒76Aに嵌められることにより、第1ネジ棒76Aに沿って移動可能に設けられる。第1ネジ棒76Aは、光軸Lに沿って配置されるので、第1ナット76Bは、光軸Lに沿って移動する。
第1駆動アーム76Cは、第1ナット76B及び第1光学系保持部材72を連結する。これにより、第1光学系保持部材72が、第1ナット76Bと共に移動する。
第1光学系駆動モータ76Dは、レンズ鏡胴12に備えられ、第1ネジ棒76Aを回転駆動する。
以上のように構成される第1光学系駆動部70は、第1光学系駆動モータ76Dを駆動すると、第1ネジ棒76Aが回転する。第1ネジ棒76Aが回転すると、第1ナット76Bが第1ネジ棒76Aに沿って移動する。この結果、第1ナット76Bに連結された第1光学系保持部材72が、光軸Lに沿って移動し、その第1光学系保持部材72に保持された第1光学系20及び第1絞り50が光軸Lに沿って移動する。
図12は、第1光学系駆動部によって駆動される第1光学系の動作説明図である。
同図に示すように、第1光学系20及び第1絞り50は、一体となって光軸L上を前後移動する。この際、第1光学系20及び第1絞り50は、第2光学系30及び第2絞り60とは独立して光軸L上を移動する。
〈第2光学系駆動部〉
第2光学系駆動部80は、第2光学系30及び第2絞り60を光軸Lに沿って一体的に移動させる。
第2光学系駆動部80は、第2光学系30及び第2絞り60を光軸Lに沿って一体的に移動させる。
図13は、第2光学系駆動部の概略構成を示す断面図である。
第2光学系駆動部80は、第2光学系30を構成するレンズ群及び第2絞り60を保持する第2光学系保持部材82と、第2光学系保持部材82を光軸Lに沿ってガイドする第2ガイド機構84と、第2光学系保持部材82を光軸Lに沿って移動させる第2駆動機構86と、を備えて構成される。
第2光学系保持部材82は、全体として筒形状を有し、その内側にレンズ保持部及びミラー保持部を備える。第2光学系30を構成する第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30cは、このレンズ保持部及びミラー保持部に保持される。
また、第2光学系保持部材82は、その内側に絞り保持部を備える。第2絞り60は、この絞り保持部に外枠64Bを保持されて、第2光学系30と一体化される。
第2ガイド機構84は、第2ガイド軸84Aと、第2ガイド軸84Aに沿って摺動する第2ガイドスリーブ84Bと、第2ガイドスリーブ84B及び第2光学系保持部材82を連結する第2ガイドアーム84Cと、を備えて構成される。
第2ガイド軸84Aは、棒形状を有し、光軸Lと平行に配置される。レンズ鏡胴12には、この第2ガイド軸84Aを支持する支持部が備えられる。第2ガイド軸84Aは、両端を支持部に支持されて、光軸Lと平行に配置される。
第2ガイドスリーブ84Bは、第2ガイド軸84Aに嵌められることにより、第2ガイド軸84Aに沿って摺動可能に設けられる。第2ガイド軸84Aは、光軸Lに沿って配置されるので、第2ガイドスリーブ84Bは、光軸Lに沿って摺動する。
第2ガイドアーム84Cは、第2ガイドスリーブ84B及び第2光学系保持部材82を連結する。これにより、第2光学系保持部材82が、光軸Lに沿って移動可能に支持される。
第2駆動機構86は、いわゆる送りネジ機構で構成され、第2ネジ棒86Aと、第2ナット86Bと、第2ナット86B及び第2光学系保持部材82を連結する第2駆動アーム86Cと、第2光学系駆動モータ86Dと、を備えて構成される。
第2ネジ棒86Aは、光軸Lと平行に配置される。レンズ鏡胴12には、この第2ガイド軸84Aを回動自在に支持する支持部が備えられる。第2ネジ棒86Aは、両端を支持部に支持されて、光軸Lと平行に配置される。
第2ナット86Bは、第2ネジ棒86Aに嵌められることにより、第2ネジ棒86Aに沿って移動可能に設けられる。第2ネジ棒86Aは、光軸Lに沿って配置されるので、第2ナット86Bは、光軸Lに沿って移動する。
第2駆動アーム86Cは、第2ナット86B及び第2光学系保持部材82を連結する。これにより、第2光学系保持部材82が、第2ナット86Bと共に移動する。
第2光学系駆動モータ86Dは、レンズ鏡胴12に備えられ、第2ネジ棒86Aを回転駆動する。
以上のように構成される第2光学系駆動部80は、第2光学系駆動モータ86Dを駆動すると、第2ネジ棒86Aが回転する。第2ネジ棒86Aが回転すると、第2ナット86Bが第2ネジ棒86Aに沿って移動する。この結果、第2ナット86Bに連結された第2光学系保持部材82が、光軸Lに沿って移動し、その第2光学系保持部材82に保持された第2光学系30及び第2絞り60が光軸Lに沿って移動する。
図14は、第2光学系駆動部によって駆動される第2光学系の動作説明図である。
同図に示すように、第2光学系30及び第2絞り60は、一体となって光軸L上を前後移動する。この際、第2光学系30及び第2絞り60は、第1光学系20及び第1絞り50とは独立して、光軸L上を移動する。
《イメージセンサの詳細》
図15は、イメージセンサの概略構成図である。
図15は、イメージセンサの概略構成図である。
イメージセンサ100は、ニ次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を備え、第1光学系20及び第2光学系30を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して各画素で選択的に受光する。したがって、イメージセンサ100を構成する画素には、第1光学系20を通過した光を選択的に受光する第1画素110A及び第2光学系30を通過した光を選択的に受光する第2画素110Bが存在する。第1画素110A及び第2画素110Bは、交互に配置される。
図16は、第1光学系及び第2光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して各画素で選択的に受光する構成の概念図である。
イメージセンサ100は、画素ごとマイクロレンズ112及び遮光マスク114を備える。
マイクロレンズ112は、光電変換素子の前方に配置される。マイクロレンズ112は、第1光学系20及び第2光学系30の瞳像を光電変換素子に結像させる。
遮光マスク114は、マイクロレンズ112と光電変換素子との間に配置される。遮光マスク114は、マイクロレンズ112を通過した光の一部を遮光する。第1画素110Aの遮光マスク114は、円環形状を有し、第2光学系30を通過した光を遮光する。また、第2画素110Bの遮光マスク114は、円形状を有し、第1光学系20を通過した光を遮光する。
以上のように構成されるイメージセンサ100は、各画素が光の入射角に応じて異なる感度をもって構成される。すなわち、各画素が角度指向性をもって構成される。そして、第1画素110Aは、第1光学系20を通過した光を選択的に受光し、第2画素110Bは第2光学系30を通過した光を選択的に受光する。したがって、第1画素110Aの画像信号を取得することにより、第1光学系20を介して得られる画像の画像信号を取得でき、第2画素110Bの画像信号を取得することにより、第2光学系30を介して得られる画像の画像信号を取得できる。
なお、カラー画像を取得する場合には、第1画素110A及び第2画素110Bにカラーフィルタが備えられる。カラーフィルタは規定の配列で配置される。たとえば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなるカラーフィルタがベイヤー配列で配置される。これにより、カラー画像を取得できる。
《撮像ユニットの作用》
以上のように構成される本実施の形態の撮像ユニット1の作用は、次のとおりである。
以上のように構成される本実施の形態の撮像ユニット1の作用は、次のとおりである。
〈焦点調整〉
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して焦点調整される。
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して焦点調整される。
〔第1光学系の焦点調整〕
第1光学系20は、第1光学系駆動モータ76Dに駆動されて、焦点調整される。
第1光学系20は、第1光学系駆動モータ76Dに駆動されて、焦点調整される。
第1光学系駆動モータ76Dを駆動すると、第1光学系保持部材72が光軸Lに沿って前後移動する。第1光学系保持部材72には、第1光学系20を構成する広角用のレンズ群(第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20d)、及び、第1絞り50が保持されている。したがって、第1光学系保持部材72を光軸Lに沿って前後移動させることにより、図12に示すように、第1光学系20を構成する広角用のレンズ群、及び、第1絞り50が、一体的に光軸Lに沿って前後移動する。これにより、第1光学系20が焦点調整される。
〔第2光学系の焦点調整〕
第2光学系30は、第2光学系駆動モータ86Dに駆動されて、焦点調整される。
第2光学系30は、第2光学系駆動モータ86Dに駆動されて、焦点調整される。
第2光学系駆動モータ78Dを駆動すると、第2光学系保持部材82が光軸Lに沿って前後移動する。第2光学系保持部材82には、第2光学系30を構成する望遠用のレンズ群(第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30c)、及び、第2絞り60が保持されている。したがって、第2光学系保持部材82を光軸Lに沿って前後移動させることにより、図14に示すように、第2光学系30を構成する広角用のレンズ群、及び、第2絞り60が、一体的に光軸Lに沿って前後移動する。これにより、第2光学系30が焦点調整される。
〈光量調整〉
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して光量が調整される。
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して光量が調整される。
〔第1光学系の光量調整〕
第1光学系20は、第1絞り50の開口量を調整することにより、通過する光量が調整される。
第1光学系20は、第1絞り50の開口量を調整することにより、通過する光量が調整される。
第1絞り50の開口量は、第1絞り羽根揺動駆動部材56を揺動させることにより調整される。図示しない第1アクチュエータを駆動して、第1絞り羽根揺動駆動部材56を揺動させると、第1遮光部58を構成する各第1絞り羽根52が同期して揺動する。この結果、円環状の第1遮光部58の内径が拡縮し、第1絞り50の開口量が調整される。この際、第1絞り50は、遮光する領域が外側から内側に拡がって、開口量が調整される。
〔第2光学系の光量調整〕
第2光学系30は、第2絞り60の開口量を調整することにより、通過する光量が調整される。
第2光学系30は、第2絞り60の開口量を調整することにより、通過する光量が調整される。
第2絞り60の開口量は、第2絞り羽根揺動駆動部材66を揺動させることにより調整される。図示しない第2アクチュエータを駆動して、第2絞り羽根揺動駆動部材66を揺動させると、第1遮光部58を構成する各第2絞り羽根62が同期して揺動する。この結果、円環状の第2遮光部68の外径が拡縮し、第2絞り60の開口量が調整される。この際、第2絞り60は、遮光する領域が内側から外側に拡がって、開口量が調整される。
〈撮像〉
レンズ装置10の第1光学系20及び第2光学系30を通過した光は、イメージセンサ100に入射する。イメージセンサ100は、第1光学系20を通過した光を第1画素110Aで選択的に受光し、第2光学系30を通過した光を第2画素110Bで選択的に受光する。したがって、第1画素110Aの画像信号を取得することにより、第1光学系20を介して得られる画像の画像信号を取得でき、第2画素110Bの画像信号を取得することにより、第2光学系30を介して得られる画像の画像信号を取得できる。
レンズ装置10の第1光学系20及び第2光学系30を通過した光は、イメージセンサ100に入射する。イメージセンサ100は、第1光学系20を通過した光を第1画素110Aで選択的に受光し、第2光学系30を通過した光を第2画素110Bで選択的に受光する。したがって、第1画素110Aの画像信号を取得することにより、第1光学系20を介して得られる画像の画像信号を取得でき、第2画素110Bの画像信号を取得することにより、第2光学系30を介して得られる画像の画像信号を取得できる。
以上説明したように、本実施の形態の撮像ユニット1によれば、撮像特性の異なる2つの画像を同時に撮像できる。
また、本実施の形態のレンズ装置10によれば、第1光学系20及び第2光学系30が、互いに独立して焦点調整できる。これにより、第1光学系20及び第2光学系30の双方で正確に焦点合わせした画像を撮像できる。
また、本実施の形態のレンズ装置10によれば、第1光学系20及び第2光学系30に絞りが備えられ、互いに独立して光量調整できる。これにより、第1光学系20及び第2光学系30の双方で適正な露出の画像を撮像できる。
更に、本実施の形態のレンズ装置10によれば、絞りによって第1光学系20及び第2光学系30の光量を調整する際、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界が遮光されて、光量が調整される。これにより、イメージセンサ100で受光する際、第1画素110A及び第2画素110Bで受光する光の分離性を向上できる。これにより、混信を防止できる。
なお、混信とは、第1光学系20及び第2光学系30からの光信号成分が混ざって、各画素で受光される状態をいう。混信が生じると、第1画素110Aでは、第2光学系30からの光信号成分が混ざって受光され、第2画素110Bでは、第1光学系20からの光信号成分が混ざって受光される。そして、この混信が生じると、第1画素110Aから読み出した画像には、第2光学系30の画像が重なって現れ、第2画素110Bから読み出した画像には、第1光学系20の画像が重なって現れる。
本実施の形態のレンズ装置10のように、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光することにより、第1画素110A及び第2画素110Bで受光する光の分離性を向上でき、混信を効果的に防止できる。この点について、詳述する。
図17は、隣接する第1画素及び第2画素の入射角感度特性を示す図である。
図17において、横軸は光の入射角を示しており、縦軸は画素を構成する光電変換素子の感度を示している。入射角は、画素に垂直に入射する光を0°としている。
図17において、符号S1が第1画素110Aの入射角感度特性のグラフであり、符号S2が第2画素110Bの入射角感度特性のグラフである。この場合、互いのグラフが重なり合う入射角の領域Zで混信が生じる。
図18は、絞りによる混信防止効果を説明する図である。
図18(A)は、絞りがない場合の各画素の受光状態を示している。いま、第1光学系20を介して第1画素110A及び第2画素110Bに入射する光束をLx1として右斜線で示し、第2光学系30を介して第1画素110A及び第2画素110Bに入射する光束をLx2として左斜線で示す。この場合、両者が交差する入射角の領域Sxで混信が生じる。
図18(B)は、絞りがある場合の各画素の受光状態を示している。第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界に絞りを設置して、当該領域を遮光することにより、混信が生じる入射角の光を遮ることができる。
図18(C)は、図18(B)に示す状態から更に絞った場合、すなわち、遮光領域を更に拡大させた場合の各画素の受光状態を示している。同図に示すように、遮光領域が拡大することにより、混信が生じる入射角の光を更に遮ることができる。すなわち、絞りを絞るほど、光の分離性を向上させることができ、より効果的に混信を防止できる。
このように、本実施の形態のレンズ装置10によれば、絞りを備えることにより、任意に光量を調整できることに加えて、混信の影響も除去できる。
《第1の実施の形態の変形例》
〈第1絞り及び第2絞りの他の例〉
第1絞り及び第2絞りを構成する絞りは、液晶素子で構成することもできる。
〈第1絞り及び第2絞りの他の例〉
第1絞り及び第2絞りを構成する絞りは、液晶素子で構成することもできる。
〔液晶素子で構成される第1絞り〕
図19は、液晶素子で構成される第1絞りの一例を示す正面図である。
図19は、液晶素子で構成される第1絞りの一例を示す正面図である。
本例の第1絞り210は、たとえば、STN液晶(STN:Super Twisted Nematic)やDSTN液晶(DSTN:Dual scan Super Twisted Nematic)、TFT液晶(TFT:Thin Film Transistor)等の液晶素子で構成される。
第1絞り210は、円板状の外形を有する。第1絞り210は、中央部分に円形状の透光領域212を備え、かつ、外周部分に円環状の透光/遮光可変領域214を備える。
透光領域212は、透光性を有し、常に光が透過可能な領域である。
透光/遮光可変領域214は、光を透過する透光状態と、光を遮蔽する遮光状態とを任意に切り替え可能な領域である。透光/遮光可変領域214は、遮光状態となることにより第1遮光部を構成する。透光/遮光可変領域214は、複数の環状領域214A~214Fを同心状に組み合わせて構成される。各環状領域214A~214Fは、個別に透光状態と遮光状態とを切り替え可能に構成される。
透光/遮光可変領域214を構成する各環状領域214A~214Fは、液晶ドライバ216によって、それぞれ独立して制御され、透光状態又は遮光状態に設定される。
以上のように構成される第1絞り210は、透光/遮光可変領域214を構成する各環状領域214A~214Fの状態を個別に制御することにより、開口量が調整される。
図20は、液晶素子で構成される第1絞りの動作説明図である。同図(A)は、絞りを1段絞った状態を示しており、同図(B)は、絞りを最も絞った状態を示している。
図20(A)に示すように、絞りを1段絞る場合は、透光/遮光可変領域214の最も側に位置する環状領域214Aを遮光状態とし、他の環状領域214B~214Fを透光状態とする。
図20(B)に示すように、絞りを最も絞る場合は、透光/遮光可変領域214を構成する全ての環状領域214A~214Fを遮光状態とする。
このように、第1絞り210を絞る場合は、透光/遮光可変領域214を構成する環状領域214A~214Fを外側から順に遮光状態とする。これにより、遮光される領域が内側に向かって拡がる。
〔液晶素子で構成される第2絞り〕
図21は、液晶素子で構成される第2絞りの一例を示す正面図である。
図21は、液晶素子で構成される第2絞りの一例を示す正面図である。
本例の第2絞り220も、STN液晶やDSTN液晶、TFT液晶等の液晶素子で構成される。
第2絞り220は、円板状の外形を有する。第2絞り220は、中央部分に円形状に中央透光領域222を備え、かつ、外周部分に円環状の外周透光領域224を備える。そして、その中央透光領域222及び外周透光領域224の間に円環状の透光/遮光可変領域226を備える。
中央透光領域222及び外周透光領域224は、透光性を有し、常に光が透過可能な領域である。
透光/遮光可変領域226は、透光状態と遮光状態とを任意に切り替え可能な領域である。透光/遮光可変領域226は、遮光状態となることにより第2遮光部を構成する。透光/遮光可変領域226は、複数の環状領域226A~226Fを同心状に組み合わせて構成される。各環状領域226A~226Fは、個別に透光状態と遮光状態とを切り替え可能に構成される。
透光/遮光可変領域226を構成する各環状領域226A~226Fは、液晶ドライバ228によって、それぞれ独立して制御され、透光状態又は遮光状態に設定される。
以上のように構成される第2絞り220は、透光/遮光可変領域226を構成する各環状領域226A~226Fの状態を個別に制御することにより、開口量が調整される。
図22は、液晶素子で構成される第2絞りの動作説明図である。同図(A)は、絞りを1段絞った状態を示しており、同図(B)は、絞りを最も絞った状態を示している。
図22(A)に示すように、絞りを1段絞る場合は、透光/遮光可変領域226の最も内側に位置する環状領域226Aを遮光状態とし、他の環状領域226B~226Fを透光状態とする。
図22(B)に示すように、絞りを最も絞る場合は、透光/遮光可変領域226を構成する全ての環状領域226A~226Fを遮光状態とする。
このように、第2絞り220を絞る場合は、透光/遮光可変領域226を構成する環状領域226A~226Fを内側から順に遮光状態とする。これにより、遮光される領域が外側に向かって拡がる。
〈第1絞り及び第2絞りのその他の例〉
上記実施の形態では、第1絞り及び第2絞りをアクチュエータで動作させる構成としているが、手動で動作させる構成とすることもできる。たとえば、第1絞りについては、第1絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。同様に、第2絞りについては、第2絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。
上記実施の形態では、第1絞り及び第2絞りをアクチュエータで動作させる構成としているが、手動で動作させる構成とすることもできる。たとえば、第1絞りについては、第1絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。同様に、第2絞りについては、第2絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。
また、第1絞りを構成する第1絞り羽根支持部材が、第2光学系を通過する光を遮光する場合や、第2絞り羽根を構成する第2絞り羽根支持部材が、第1光学系を通過する光を遮光する場合は、これらの部材を透明な素材で構成することが好ましい。これにより、支持部材による遮光の影響を低減できる。
また、上記実施の形態では、第1絞りについて、第1絞り羽根揺動駆動部材側に第1カム溝、第1絞り羽根側に第1カムピンを設ける構成としているが、第1絞り羽根揺動駆動部材側に第1カムピン、第1絞り羽根側に第1カム溝を設ける構成とすることもできる。同様に、第2絞りについては、第2絞り羽根揺動駆動部材側に第2カム溝、第2絞り羽根側に第2カムピンを設ける構成とすることもできる。
[第2の実施の形態]
《撮像ユニット》
図23は、撮像ユニットの第2の実施の形態の概略構成図である。
《撮像ユニット》
図23は、撮像ユニットの第2の実施の形態の概略構成図である。
本実施の形態の撮像ユニットは、レンズ装置の構成が上記第1の実施の形態の撮像ユニットと相違する。本実施の形態の撮像ユニットに備えられたレンズ装置は、1つの共通絞りで第1光学系及び第2光学系の光量を調整する点で上記第1の実施の形態の撮像ユニットに備えられたレンズ装置と相違する。したがって、以下においては、相違点である絞り(共通絞り)についてのみ説明する。
〈共通絞りの構成〉
共通絞り300は、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。共通絞り300は、第1光学系保持部材72(図11参照)に保持され、第1光学系20と共に移動する。
共通絞り300は、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。共通絞り300は、第1光学系保持部材72(図11参照)に保持され、第1光学系20と共に移動する。
図24は、共通絞りの分解斜視図である。図25は、共通絞りを構成する絞り羽根の正面図であり、図26は、絞り羽根の配置構成を示す正面図である。
図24に示すように、共通絞り300は、主として、複数枚の絞り羽根302と、複数枚の絞り羽根302を揺動可能に支持する絞り羽根支持部材304と、複数枚の絞り羽根302を同期して揺動させる絞り羽根揺動駆動部材306と、絞り羽根揺動駆動部材30
6を動作させるアクチュエータ(不図示)と、を備えて構成される。
6を動作させるアクチュエータ(不図示)と、を備えて構成される。
絞り羽根302は、すべて同じ形状である。絞り羽根302は、図25に示すように、全体として円弧形状を有し、一端に第1羽根部302A、他端に第2羽根部302Bを備える。後述するように、第1羽根部302Aは、共通遮光部308の内径を拡縮させる機能を有し、第2羽根部302Bは、共通遮光部308の外径を拡縮させる機能を有する。
各絞り羽根302は、図26に示すように、同一円周上に一定の間隔をもって配置され、かつ、隣り合う絞り羽根302が互いに重なるように配置される。このように配置された絞り羽根302は、全体として円環状の共通遮光部308を形成する。なお、図26は、共通絞り300を解放した状態、すなわち、共通絞り300を最も開いた状態を示している。この場合、共通遮光部308の外径は最小となり、内径は最大となる。
絞り羽根支持部材304は、共通遮光部308と同軸上に配置される。絞り羽根支持部材304は、図24に示すように、内枠304Aと、外枠304Bと、3本の支持アーム304Cと、軸受304Dとを備えて構成される。内枠304A及び外枠304Bは、共に円環状の枠体で構成され、同心状に配置される。3本の支持アーム304Cは、放射状に配置され、内枠304A及び外枠304Bを互いに連結する。軸受304Dは、内枠304Aに備えられ、周方向に一定の間隔で配置される。軸受304Dは、支点を構成する。
各絞り羽根302には、軸受304Dに嵌入可能な揺動軸302Cが備えられる。揺動軸302Cは、第1羽根部302A及び第2羽根部302Bの間に配置される。各絞り羽根302は、揺動軸302Cが軸受304Dに嵌入されることにより、絞り羽根支持部材304に揺動自在に支持される。
絞り羽根揺動駆動部材306は、共通遮光部308と同軸上に配置される。絞り羽根揺動駆動部材306は、図24に示すように、円環状の板材で構成され、内周部に円環状の嵌合部306Aが備えられる。絞り羽根揺動駆動部材306は、嵌合部306Aが、絞り羽根支持部材304の内周部に嵌合されることにより、絞り羽根支持部材304及び共通遮光部308と同軸上に配置され、かつ、周方向に揺動可能に支持される。
絞り羽根揺動駆動部材306には、複数のカムピン306Bが備えられる。カムピン306Bは、同一円周上に一定の間隔で配置される。
各絞り羽根302には、カム溝302Dが備えられる。各カム溝302Dには、カムピン306Bが嵌入される。各カム溝302Dにカムピン306Bが嵌入されることにより、絞り羽根揺動駆動部材306を揺動させると、その絞り羽根揺動駆動部材306の動きに連動して絞り羽根302が揺動する。
カム溝302D、カムピン306B、及び、絞り羽根揺動駆動部材306は、絞り羽根302を同期して揺動させるための絞り羽根駆動部を構成する。
図示しないアクチュエータは、たとえば、モータで構成され、絞り羽根揺動駆動部材306を周方向に揺動させる。
〈共通絞りの動作〉
図27は、共通絞りの動作説明図である。
図27は、共通絞りの動作説明図である。
絞り羽根揺動駆動部材306を揺動させると、カムピン306B及びカム溝302Dの作用によって、全ての絞り羽根302が支点を構成する軸受304Dを中心に同期して揺動する。
ここで、図26に示す開放状態から絞り羽根302を揺動させると、図27に示すように、各絞り羽根302の第1羽根部302Aが内径方向に張り出する。同時に各絞り羽根302の第2羽根部302Bが外径方向に張り出す。この結果、共通遮光部308の内径が縮小し、かつ、外径が拡大する。
このように、共通絞り300は、絞り羽根302を揺動させると、共通遮光部308の内径及び外径が拡縮する。この際、共通遮光部308は、外径の拡大に連動して内径が縮小し、かつ、外径の縮小に連動して内径が拡大する。これにより、共通遮光部308の内側の領域については、共通絞り300を絞り込むことにより、外側から内側に向かって遮光領域が拡がり、外側の領域については、内側から外側に向かって遮光領域が拡がって遮光される。
〈レンズ装置への組み込み〉
上記のように、共通絞り300は、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。この際、共通絞り300は、共通遮光部308が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように配置される。より具体的には、絞り解放状態において、共通遮光部308が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように配置される。これにより、共通絞り300を動作させると、第1光学系20は、外側から内側に向かって光束が絞られ、第2光学系30は、内側から外側に向かって光束が絞られる。
上記のように、共通絞り300は、第1光学系20を構成する第2広角用レンズ20bと第3広角用レンズ20cとの間に配置される。この際、共通絞り300は、共通遮光部308が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように配置される。より具体的には、絞り解放状態において、共通遮光部308が、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように配置される。これにより、共通絞り300を動作させると、第1光学系20は、外側から内側に向かって光束が絞られ、第2光学系30は、内側から外側に向かって光束が絞られる。
〈焦点調整〉
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して焦点調整される。
レンズ装置10を構成する第1光学系20及び第2光学系30は、それぞれ独立して焦点調整される。
〔第1光学系の焦点調整〕
図30は、第1光学系駆動部によって駆動される第1光学系の動作説明図である。
図30は、第1光学系駆動部によって駆動される第1光学系の動作説明図である。
第1光学系20は、第1光学系駆動モータ76Dに駆動されて、焦点調整される。
第1光学系駆動モータ76Dを駆動すると、第1光学系保持部材72が光軸Lに沿って前後移動する。第1光学系保持部材72には、第1光学系20を構成する広角用のレンズ群(第1広角用レンズ20a、第2広角用レンズ20b、第3広角用レンズ20c、及び、第4広角用レンズ20d)、及び、共通絞り300が保持されている。したがって、第1光学系保持部材72を光軸Lに沿って前後移動させることにより、図30に示すように、第1光学系20を構成する広角用のレンズ群、及び、共通絞り300が、一体的に光軸Lに沿って前後移動する。これにより、第1光学系20が焦点調整される。
〔第2光学系の焦点調整〕
図31は、第2光学系駆動部によって駆動される第1光学系の動作説明図である。
図31は、第2光学系駆動部によって駆動される第1光学系の動作説明図である。
第2光学系30は、第2光学系駆動モータ86Dに駆動されて、焦点調整される。
第2光学系駆動モータ78Dを駆動すると、第2光学系保持部材82が光軸Lに沿って前後移動する。第2光学系保持部材82には、第2光学系30を構成する望遠用のレンズ群(第1望遠用レンズ30a、第1望遠用ミラー30b、及び、第2望遠用ミラー30c)が保持されている。したがって、第2光学系保持部材82を光軸Lに沿って前後移動させることにより、図31に示すように、第2光学系30を構成する広角用のレンズ群が光軸Lに沿って前後移動する。これにより、第2光学系30が焦点調整される。
なお、上記のように、共通絞り300は、第1光学系保持部材72に備えられているので、第2光学系30を移動させても、共通絞り300は移動しない。
以上説明したように、本実施の形態のレンズ装置によれば、1つの共通絞りで第1光学系20及び第2光学系30の光量を調整できる。これにより、構成を簡素化できる。
また、共通絞り300は、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光して光量を調整するので、指向性センサで撮像する場合でも混信を防止できる。
《第2の実施の形態の変形例》
〈共通絞りの他の例〉
共通絞りは、液晶素子で構成することもできる。
〈共通絞りの他の例〉
共通絞りは、液晶素子で構成することもできる。
図28は、液晶素子で構成される第2絞りの一例を示す正面図である。
本例の共通絞り320は、STN液晶やDSTN液晶、TFT液晶等の液晶素子で構成される。
共通絞り320は、円板状の外形を有する。共通絞り320は、中央部分に円形状に中央透光領域322を備え、かつ、外周部分に円環状の外周透光領域324を備える。そして、その中央透光領域322及び外周透光領域324の間に円環状の透光/遮光可変領域326を備える。
中央透光領域322及び外周透光領域324は、透光性を有し、常に光が透過可能な領域である。
透光/遮光可変領域326は、透光状態と遮光状態とを任意に切り替え可能な領域である。透光/遮光可変領域326は、遮光状態となることにより共通遮光部を構成する。透光/遮光可変領域326は、複数の環状領域326A~326Gを同心状に組み合わせて構成される。各環状領域326A~326Gは、個別に透光状態と遮光状態とを切り替え可能に構成される。
透光/遮光可変領域326を構成する各環状領域326A~326Gは、液晶ドライバ328によって、それぞれ独立して制御され、透光状態又は遮光状態に設定される。
以上のように構成される共通絞り320は、透光/遮光可変領域326を構成する各環状領域326A~326Gの状態を個別に制御することにより、開口量が調整される。
図29は、液晶素子で構成される共通絞りの動作説明図である。同図(A)は、絞りを1段絞った状態を示しており、同図(B)は、絞りを最も絞った状態を示している。
図29(A)に示すように、絞りを1段絞る場合は、透光/遮光可変領域326の中央に位置する環状領域326Dを遮光状態とし、他の環状領域326A~326C、326E~326Gを透光状態とする。
図29(B)に示すように、絞りを最も絞る場合は、透光/遮光可変領域326を構成する全ての環状領域326A~326Gを遮光状態とする。
このように、共通絞り320を絞る場合は、中央の環状領域326Dを基準にして、各環状領域326A~326Gの透光/遮光状態を切り替える。これにより、中央透光領域322を通過する光束については、外側から内側に向かって遮光領域が拡大して遮光され、外周透光領域324を通過する光束については、内側から外側に向かって遮光領域が拡大して遮光される。
〈共通絞りのその他の例〉
上記実施の形態では、共通絞りをアクチュエータで動作させる構成としているが、手動で動作させる構成とすることもできる。たとえば、絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。
上記実施の形態では、共通絞りをアクチュエータで動作させる構成としているが、手動で動作させる構成とすることもできる。たとえば、絞り羽根揺動駆動部材にレバーを設け、そのレバーを手動で揺動させる構成とすることもできる。
また、絞り羽根支持部材については、透明な素材で構成してもよい。これにより、支持部材による遮光の影響を低減できる。
また、上記実施の形態では、絞り羽根揺動駆動部材側にカムピン、絞り羽根側にカム溝を設ける構成としているが、絞り羽根揺動駆動部材側にカム溝、絞り羽根側にカムピンを設ける構成とすることもできる。
〈共通絞りの他の設置例〉
〔共通絞りが第2光学系と共に移動する構成〕
上記実施の形態では、共通絞りが第1光学系保持部材に保持され、第1光学系と共に移動する構成とされているが、第2光学系と共に移動する構成とすることもできる。この場合、共通絞りは、第2光学系保持部材に保持される。
〔共通絞りが第2光学系と共に移動する構成〕
上記実施の形態では、共通絞りが第1光学系保持部材に保持され、第1光学系と共に移動する構成とされているが、第2光学系と共に移動する構成とすることもできる。この場合、共通絞りは、第2光学系保持部材に保持される。
図32は、第2光学系と共に移動する共通絞りの動作説明図である。
同図に示すように、第2光学系30を移動させると、第2光学系30及び共通絞り300が一体となって光軸L上を前後移動する。この場合、第1光学系20を移動させても、共通絞り300は移動しない。
〔共通絞りが移動する構成〕
共通絞りを光軸Lに沿って移動させる機構(共通絞り移動部)を別に設けて、共通絞りの設置位置を変更できるように構成してもよい。
共通絞りを光軸Lに沿って移動させる機構(共通絞り移動部)を別に設けて、共通絞りの設置位置を変更できるように構成してもよい。
この場合、共通絞りの設置位置を手動で変える構成としてもよいし、また、アクチュエータで動かす構成としてもよい。
また、第1光学系及び第2光学系の位置に応じて、最適な位置に共通絞りが自動で移動する構成としてもよい。
〔共通絞りを固定〕
共通絞りは、レンズ鏡胴内の一定位置に固定して設置することもできる。
共通絞りは、レンズ鏡胴内の一定位置に固定して設置することもできる。
[撮像装置]
次に、撮像ユニットを備えた撮像装置について説明する。
次に、撮像ユニットを備えた撮像装置について説明する。
《撮像装置の構成》
図33は、撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。
図33は、撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。
撮像装置400は、主として、撮像ユニット1と、レンズ駆動制御部401と、イメージセンサ駆動制御部402と、アナログ信号処理部403と、デジタル信号処理部404と、表示部405と、内部メモリ406と、メディアインターフェース407と、システム制御部408と、操作部409と、を備えて構成される。
撮像ユニット1は、上記のように、レンズ装置10及びイメージセンサ100を備えて構成される。
レンズ装置10は、第1光学系20、第2光学系30、共通レンズ40、第1絞り50、及び、第2絞り60を備えて構成される。
イメージセンサ100は、第1光学系20を通過した光を選択的に受光する第1画素110A及び第2光学系30を通過した光を選択的に受光する第2画素110Bを備え、第1光学系20及び第2光学系30を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して各画素で選択的に受光する。
レンズ駆動制御部401は、システム制御部408からの指令に基づき、レンズ装置10の駆動を制御する。レンズ駆動制御部401は、第1光学系20の駆動を制御する第1光学系駆動制御部と、第2光学系30の駆動を制御する第2光学系駆動制御部と、第1絞り50の駆動を制御する第絞り駆動制御部と、第2絞り60の駆動を制御する第2絞り駆動制御部と、を備える。第1光学系駆動制御部は、システム制御部408からの指令に基づいて、第1光学系20の駆動を制御し、第1光学系20を光軸Lに沿って前後移動させる。第2光学系駆動制御部は、システム制御部408からの指令に基づいて、第2光学系30の駆動を制御し、第2光学系30を光軸Lに沿って前後移動させる。第1絞り駆動制御部は、システム制御部408からの指令に基づいて、第1絞り50の駆動を制御し、第1絞り50の第1遮光部を拡縮させる。第2絞り駆動制御部は、システム制御部408からの指令に基づいて、第2絞り60の駆動を制御し、第2絞り60の第2遮光部を拡縮させる。
イメージセンサ駆動制御部402は、システム制御部408からの指令に基づき、イメージセンサ100の駆動を制御する。すなわち、イメージセンサ100からの画像信号の読み出しを制御する。
アナログ信号処理部403は、イメージセンサ100から出力される画素ごとのアナログの画像信号を取り込み、所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力する。
デジタル信号処理部404は、デジタル信号に変換された画素ごとの画像信号を取り込み、所定の信号処理を施して、画像データを生成する。この際、デジタル信号処理部404は、イメージセンサ100の第1画素110Aの画像信号に基づいて、第1画像データを生成し、第2画素110Bの画像信号に基づいて、第2画像データを生成する。第1画像データは、第1光学系20を介して撮像される広角画像の画像データであり、第2画像データは、第2光学系30を介して撮像される望遠画像の画像データである。
表示部405は、たとえば、液晶モニタで構成され、撮像済みの画像や撮像中の画像(いわゆるライブビュー画像)を表示する。また、表示部405は、必要に応じてGUI(GUI: Graphical User Interface)として機能する。
内部メモリ406は、たとえば、RAM(RAM: Random Access Memory)で構成され、ワークメモリとして機能する。
メディアインターフェース407は、システム制御部408から指令に基づいて、メモリーカード等の外部メモリ410に対して、データの読み書きを行う。
システム制御部408は、撮像装置全体の動作を統括制御する。システム制御部408は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Member)、RAMを備えたマイクロコンピュータで構成され、所定の制御プログラムを実行して、撮像装置400の全体を制御する。制御に必要なプログラム及び各種データは、ROMに格納される。
操作部409は、電源ボタンやシャッターボタン等の各種操作ボタン、及び、その駆動回路を備えて構成される。操作部409の操作情報は、システム制御部408に入力される。システム制御部408は、操作部409からの操作情報に基づいて、各部を制御する。
《撮像装置の作用》
本実施の形態の撮像装置400において、焦点合わせは手動で行われる。撮影者は、操作部409を介して、第1光学系20及び第2光学系30を個別に移動させ、所望の被写体に焦点を合わせる。
本実施の形態の撮像装置400において、焦点合わせは手動で行われる。撮影者は、操作部409を介して、第1光学系20及び第2光学系30を個別に移動させ、所望の被写体に焦点を合わせる。
画像を記録するための撮像は、測光後に行われる。測光の指示は、シャッターボタンの半押しで行われる。測光が指示されると、システム制御部408は、イメージセンサ100から得られる画像信号に基づいて、EV値(exposure value)を求め、露出を決定する。すなわち、撮像時における絞り値及びシャッター速度を決定する。絞り値については、光学系ごとに決定する。
測光後、画像を記録するための撮像が実施される。画像を記録するための撮像の指示は、シャッターボタンの全押しで行われる。
記録用の撮像が指示されると、システム制御部408は、レンズ駆動制御部401を介して、第1絞り50及び第2絞り60を制御し、第1絞り50及び第2絞り60を測光により求めた絞り値に設定する。そして、測光により求めたシャッター速度でイメージセンサ100を露光させ、記録用の画像を撮像する。
撮像により得られた画素ごとの画像信号は、イメージセンサ100からアナログ信号処理部403に出力される。アナログ信号処理部403は、イメージセンサ100から出力された画素ごとの画像信号を取り込み、所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力する。
アナログ信号処理部403から出力された画素ごとの画像信号は、内部メモリ406に取り込まれ、その後、デジタル信号処理部404に送られる。デジタル信号処理部404は、得られた画像信号に所定の信号処理を施して、第1画像データ及び第2画像データを生成する。すなわち、イメージセンサ100の第1画素110Aの画像信号に基づいて第1画像データを生成し、第2画素110Bの画像信号に基づいて第2画像データを生成する。生成された第1画像データ及び第2画像データは、メディアインターフェース407を介して外部メモリ410に記録される。
このように、本実施の形態の撮像装置400によれば、一回の撮像で広角及び望遠の2つの画像を撮像できる。
《撮像装置の変形例》
上記実施の形態の撮像装置400では、第1光学系20及び第2光学系30の焦点合わせを手動で行う構成としているが、自動で行う構成とすることもできる。たとえば、測距手段を設け、その測距手段の測距結果に基づいて、自動で第1光学系20及び第2光学系30の焦点合わせを行う構成とすることもできる。
上記実施の形態の撮像装置400では、第1光学系20及び第2光学系30の焦点合わせを手動で行う構成としているが、自動で行う構成とすることもできる。たとえば、測距手段を設け、その測距手段の測距結果に基づいて、自動で第1光学系20及び第2光学系30の焦点合わせを行う構成とすることもできる。
また、上記実施の形態の撮像装置400では、第1絞り50及び第2絞り60を自動で調整する構成としているが、手動で調整する構成とすることもできる。
なお、撮像装置は、単体のカメラとして構成することもできるが、他の機器に組み込むこともできる。たとえば、スマートフォンやタブレット型コンピュータ、ノート型コンピュータに組み込むこともできる。
また、撮像装置としての用途も特に限定されず、通常のカメラ用途の他、監視カメラや車載カメラなどの用途に用いることもできる。
[レンズ装置のその他の実施の形態]
上記実施の形態のレンズ装置では、互いに焦点距離の異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系を構成しているが、第1光学系及び第2光学系を構成する光学系は、これに限定されるものではない。ただし、同時に2画像を撮像できる、という特性から、第1光学系及び第2光学系は、互いに異なる撮像特性を有する光学系で構成することが好ましい。
上記実施の形態のレンズ装置では、互いに焦点距離の異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系を構成しているが、第1光学系及び第2光学系を構成する光学系は、これに限定されるものではない。ただし、同時に2画像を撮像できる、という特性から、第1光学系及び第2光学系は、互いに異なる撮像特性を有する光学系で構成することが好ましい。
図34は、レンズ装置のその他の実施の形態の一例を示す概略構成図である。
本例のレンズ装置10は、互いに合焦距離が異なる光学系によって第1光学系20及び第2光学系30を構成している。
なお、図34では、各光学系を1枚のレンズで表わしているが、各光学系は複数枚のレンズを組み合わせて構成することができる。
本例のレンズ装置10では、第1光学系20が、第2光学系30よりも近距離で合焦する光学系で構成される。この場合、第1光学系20で近距離の画像、第2光学系30で遠距離の画像を撮像できる。
第1光学系20及び第2光学系30は、同心状に配置され、かつ、それぞれ光軸Lに沿って個別に移動可能に設けられる。すなわち、第1光学系20は、図示しない第1光学系駆動部によって光軸Lに沿って前後移動可能に設けられ、第2光学系30は、図示しない第2光学系駆動部によって、光軸Lに沿って前後移動可能に設けられる。
レンズ装置10には、共通絞り300が備えられる。共通絞り300は、第1光学系20及び第2光学系30の瞳領域の境界を遮光するように配置され、その共通遮光部の外径及び内径を拡縮させて、第1光学系20及び第2光学系30の光量を調整する。
この他、たとえば、互いに透過波長特性の異なる光学系によって第1光学系及び第2光学系を構成することもできる。たとえば、第1光学系は可視光による撮影に適した透過波長特性を有する光学系で構成し、第2光学系は赤外光による撮影に適した透過波長特性を有する光学系で構成する。これにより、第1光学系で可視光画像、第2光学系で赤外線画像を撮像できる。
また、上記実施の形態では、第1光学系及び第2光学系を光軸に沿って前後移動させるための機構は、カム機構を利用して構成することもできる。また、第1光学系及び第2光学系は、手動で移動させる構成とすることもできる。
1…撮像ユニット、10…レンズ装置、12…レンズ鏡胴、20…第1光学系、20a…第1広角用レンズ、20b…第2広角用レンズ、20c…第3広角用レンズ、20d…第4広角用レンズ、30…第2光学系、30a…第1望遠用レンズ、30b…第1望遠用ミラー、30c…第2望遠用ミラー、40…共通レンズ、50…第1絞り、52…第1絞り羽根、52A…第1揺動軸、52B…第1カムピン、54…第1絞り羽根支持部材、54A…軸受穴、56…第1絞り羽根揺動駆動部材、56A…第1カム溝、58…第1遮光部、60…第2絞り、62…第2絞り羽根、62A…第2揺動軸、62B…第2カム溝、64…第2絞り羽根支持部材、64A…内枠、64B…外枠、64C…支持アーム、64D…軸受、66…第2絞り羽根揺動駆動部材、66A…嵌合部、66B…第2カムピン、68…第2遮光部、70…第1光学系駆動部、72…第1光学系保持部材、74…第1ガイド機構、74A…第1ガイド軸、74B…第1ガイドスリーブ、74C…第1ガイドアーム、76…第1駆動機構、76A…第1ネジ棒、76B…第1ナット、76C…第1駆動アーム、76D…第1光学系駆動モータ、78D…第2光学系駆動モータ、80…第2光学系駆動部、82…第2光学系保持部材、84…第2ガイド機構、84A…第2ガイド軸、84B…第2ガイドスリーブ、84C…第2ガイドアーム、86…第2駆動機構、86A…第2ネジ棒、86B…第2ナット、86C…第2駆動アーム、86D…第2光学系駆動モータ、100…イメージセンサ、110A…第1画素、110B…第2画素、112…マイクロレンズ、114…遮光マスク、210…第1絞り、212…透光領域、214…透光/遮光可変領域、214A~214F…環状領域、216…液晶ドライバ、220…第2絞り、222…中央透光領域、224…外周透光領域、226…透光/遮光可変領域、226A~226F…環状領域、228…液晶ドライバ、300…共通絞り、302…絞り羽根、302A…第1羽根部、302B…第2羽根部、302C…揺動軸、302D…カム溝、304…絞り羽根支持部材、304A…内枠、304B…外枠、304C…支持アーム、304D…軸受、306…絞り羽根揺動駆動部材、306A…嵌合部、306B…カムピン、308…共通遮光部、320…共通絞り、322…中央透光領域、324…外周透光領域、326…透光/遮光可変領域、326A~326G…環状領域、328…液晶ドライバ、400…撮像装置、401…レンズ駆動制御部、402…イメージセンサ駆動制御部、403…アナログ信号処理部、404…デジタル信号処理部、405…表示部、406…内部メモリ、407…メディアインターフェース、408…システム制御部、409…操作部、410…外部メモリ、L…光軸
Claims (23)
- 第1光学系と、
前記第1光学系と同心状に配置される環状の第2光学系と、
前記第1光学系を通過する光の光量を調整する第1絞りと、
前記第2光学系を通過する光の光量を調整する第2絞りと、
前記第1光学系及び前記第1絞りを光軸に沿って一体的に移動させる第1光学系駆動部と、
前記第2光学系及び前記第2絞りを光軸に沿って一体的に移動させる第2光学系駆動部と、
を備えたレンズ装置。 - 前記第1絞りは、内径が拡縮可能な環状の第1遮光部を備え、
前記第2絞りは、外径が拡縮可能な環状の第2遮光部を備える、
請求項1に記載のレンズ装置。 - 前記第2絞りは、
同一円周上に一定の間隔において配置される複数の第2支点と、
前記第2支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて前記第2遮光部を構成する複数枚の第2絞り羽根と、
前記第2絞り羽根を同期して揺動させる第2絞り羽根駆動部と、
を備え、前記第2絞り羽根駆動部によって前記第2絞り羽根を同期して揺動させることにより、前記第2遮光部の外径が拡縮して、前記第2光学系を通過する光の光量を調整する、
請求項2に記載のレンズ装置。 - 前記第2絞り羽根駆動部は、
前記第2遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の第2絞り羽根揺動駆動部材と、
前記第2絞り羽根揺動駆動部材及び前記第2絞り羽根のいずれか一方に設けられる第2カム溝と、
他方に設けられる第2カムピンと、
を備える請求項3に記載のレンズ装置。 - 透明な第2絞り羽根支持部材を更に備え、
前記第2絞り羽根支持部材に前記第2支点が備えられる、
請求項4に記載のレンズ装置。 - 前記第2絞りは、液晶素子によって構成される、
請求項2に記載のレンズ装置。 - 前記第1絞りは、
同一円周上に一定の間隔において配置される複数の第1支点と、
前記第1支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて前記第1遮光部を構成する複数枚の第1絞り羽根と、
前記第1絞り羽根を同期して揺動させる第1絞り羽根駆動部と、
を備え、前記第1絞り羽根駆動部によって前記第1絞り羽根を同期して揺動させることにより、前記第1遮光部の内径が拡縮して、前記第1光学系を通過する光の光量を調整する、
請求項2から6のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記第1絞り羽根駆動部は、
前記第1遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の第1絞り羽根揺動駆動部材と、
前記第1絞り羽根揺動駆動部材及び前記第1絞り羽根のいずれか一方に設けられる第1カム溝と、
他方に設けられる第1カムピンと、
を備える請求項7に記載のレンズ装置。 - 透明な第1絞り羽根支持部材を更に備え、
前記第1絞り羽根支持部材に前記第1支点が備えられる、
請求項8に記載のレンズ装置。 - 前記第1絞りは、液晶素子によって構成される、
請求項2から6のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 第1光学系と、
前記第1光学系と同心状に配置される環状の第2光学系と、
前記第1光学系を光軸に沿って移動させる第1光学系駆動部と、
前記第2光学系を光軸に沿って移動させる第2光学系駆動部と、
前記第1光学系及び前記第2光学系の境界を遮光し、内径及び外径が拡縮可能な環状の共通遮光部を備え、前記共通遮光部の内径及び外径を拡縮させて、前記第1光学系及び第2光学系を通過する光の光量を調整する共通絞りと、
を備えたレンズ装置。 - 前記共通絞りは、
同一円周上に一定の間隔において配置される複数の支点と、
前記支点に揺動可能に支持され、かつ、重ねて配置されて前記共通遮光部を構成する複数枚の絞り羽根と、
前記絞り羽根を同期して揺動させる絞り羽根駆動部と、
を備え、前記絞り羽根駆動部によって前記絞り羽根を同期して揺動させることにより、前記共通遮光部の外径の拡大に連動して内径を縮小し、かつ、外径の縮小に連動して内径を拡大して、前記第1光学系及び前記第2光学系を通過する光の光量を調整する、
請求項11に記載のレンズ装置。 - 前記絞り羽根駆動部は、
前記共通遮光部と同軸上に配置され、周方向に揺動可能な環状の絞り羽根揺動駆動部材と、
前記絞り羽根揺動駆動部材及び前記絞り羽根のいずれか一方に設けられるカム溝と、
他方に設けられるカムピンと、
を備える請求項12に記載のレンズ装置。 - 透明な絞り羽根支持部材を更に備え、
前記絞り羽根支持部材に前記支点が備えられる、
請求項13に記載のレンズ装置。 - 前記共通絞りは、液晶素子によって構成される、
請求項11に記載のレンズ装置。 - 前記第1光学系駆動部は、前記第1光学系及び前記共通絞りを前記光軸に沿って一体的に移動させる、
請求項11から15のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記第2光学系駆動部は、前記第2光学系及び前記共通絞りを前記光軸に沿って一体的に移動させる、
請求項11から15のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記共通絞りは、一定位置に固定される、
請求項11から15のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記共通絞りを光軸に沿って移動させる共通絞り移動部を更に備えた、
請求項11から15のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、互いに異なる撮像特性を有する、
請求項1から19のいずれか1項に記載のレンズ装置。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、互いに焦点距離が異なる、
請求項20に記載のレンズ装置。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、互いに合焦距離が異なる、
請求項20に記載のレンズ装置。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、互いに透過波長特性が異なる、
請求項20に記載のレンズ装置。
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