JP6818537B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の撮像光学系を備えた複眼撮像装置に関する。
被写体の光学像(被写体像)を撮像素子上に結像させる撮像光学系を複数備えた複眼撮像装置として、特許文献1には、互いに焦点距離が異なる複数の単焦点撮像光学系を通じて互いに異なる画角の複数の合焦画像を同時に取得する装置が開示されている。この複眼撮像装置では、広角画像の一部をトリミングして拡大した画像と縮小した望遠画像とを合成して複数の単焦点撮像光学系の画角とは異なる画角の画像を生成することで、擬似的なズーミングを実現している。
特開2014−010401号公報
特許文献1にて開示された複眼撮像装置では、複数の単焦点撮像光学系のそれぞれの入射瞳面の位置のずれが大きいために、これら単焦点撮像光学系を通じた撮像により取得された複数の画像のパースペクティブは互いに異なっている。
複数の撮像光学系の光軸に直交する平面上の被写体を撮像する場合には、取得されたそれぞれの画像の縮小および拡大といった簡易な画像処理によって、画像全域において被写体倍率が等しい複数の画像を生成または合成することが可能である。「被写体倍率が等しい」とは、複数の画像上において被写体像の領域の大きさが互いに等しい状態を示す。一方、撮像するシーンが奥行きを持っている場合には、それぞれの画像でパースペクティブが異なるために、それぞれの画像の縮小および拡大といった画像処理だけでは画像全域の被写体倍率が等しい画像を生成することができない。このような場合には、画角内の高精度な奥行き情報を用いた画像処理が必要となる。
本発明は、互いに画角が異なる複数の画像を同時に取得できるとともに、簡易な画像処理で該複数の画像から画像全域において被写体倍率が等しい複数の画像を取得可能な撮像装置を提供する。
本発明の一側面としての撮像装置は、互いに焦点距離が異なる複数の撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像部を有する。複数の撮像光学系のそれぞれの像面のうち最も被写体側から遠い像面を基準像面とし、該基準像面から複数の撮像光学系のそれぞれの入射瞳面までの距離のうち最も長い距離をEPmaxとし、最も短い距離をEPminとし、複数の撮像光学系のうち最も長い焦点距離を有する撮像光学系の35mm判換算焦点距離をftele35とする。このとき、後述する式(7)の条件を満足することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての撮像装置は、上記複数の撮像光学系のうち最も長い焦点距離を有する撮像光学系の焦点距離をfteleとするとき、後述する式(8)の条件を満足することを特徴とする。
本発明によれば、互いに画角が異なる複数の画像を同時に取得できるとともに、簡易な画像処理で該複数の画像から画像全域において被写体倍率が等しい複数の画像を取得可能な撮像装置を実現することができる。
本発明の実施例1〜5の複眼撮像装置の構成を示すブロック図。 互いに画角が異なる複数の画像を用いて中間画角画像を生成する処理を説明する図。 対応点抽出処理を説明する図。 画像領域の嵌め込み処理を説明する図。 上記中間画角画像を生成する処理におけるパースペクティブずれの影響を説明する図。 上記中間画角画像を生成する処理におけるパースペクティブずれの影響を定量的に説明する図。 視差を有する複数の画像を用いて被写体の奥行き情報を求める処理を説明する。 図1に示す複眼撮像装置の斜視図および正面図。 実施例1に対応する数値例1のワイド個眼、ミドル個眼およびテレ個眼のレンズ断面図。 数値例1のワイド個眼、ミドル個眼およびテレ個眼の収差図。 実施例2に対応する数値例2のワイド個眼およびテレ個眼のレンズ断面図。 数値例2のワイド個眼およびテレ個眼の収差図。 実施例3に対応する数値例3のワイド個眼およびテレ個眼のレンズ断面図。 数値例3のワイド個眼およびテレ個眼の収差図。 実施例4に対応する数値例4のワイド個眼およびテレ個眼のレンズ断面図。 数値例4のワイド個眼およびテレ個眼の収差図。 実施例5に対応する数値例5のワイド個眼およびテレ個眼のレンズ断面図。 数値例5のワイド個眼およびテレ個眼の収差図。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
後述する各実施例の撮像装置は、撮像光学系として焦点距離が互いに異なる複数の単焦点撮像光学系を備えるとともに、それぞれの単焦点光学系に対応する複数の撮像領域を有する撮像部を備えることによって連続的なズーミングを実現する。撮像部は、それぞれの単焦点光学系に対応する複数の撮像素子(撮像領域)により構成されてもよいし、1つの撮像素子を複数の撮像領域に分割することで構成されてもよい。
また、各実施例の撮像装置は、連続的なズーミングを実現するために、互いに画角が異なる複数の画像を同時に撮像する。この際、撮像により取得された画像の一部をトリミングして、該トリミング範囲を拡大することによって擬似的にズーミングと同一の効果を得るデジタルズームにより、複数の単焦点撮像光学系の画角の間の画角を補間する。すなわち、撮像部が生成する互いに異なる画角を有する複数の第1の画像を用いて、該複数の第1の画像の画角とは異なる画角を有する第2の画像を生成する。
また、各実施例では、デジタルズームにより得られる画像の一部に、望遠側の撮像光学系を通じて取得された望遠画像を合成することにより、一部の解像度が高くて他の部分の解像度が低い中間画角の画像を得る。すなわち、第2の画像を、複数の第1の画像のうち第2の画像の画角より広い画角を有する第1の画像の一部をトリミングした画像と第2の画像の画角よりも狭い画角を有する第1の画像を縮小した画像とを合成することで生成する。
さらに、各実施例では、互いに画角が異なる複数の画像を用いて被写体の奥行きに関する情報(以下、奥行き情報という)を算出する。
以下、簡易な処理で中間画角画像を得る処理の詳細を図2を用いて説明する。ここでは、図2(a)に示す焦点距離が互いに異なる3つの撮像光学系を備えた複眼撮像装置が行う処理を例として説明する。図2(a)におけるCW,CM,CTは互いに焦点距離の異なる撮像光学系を示しており、CWが最も短い焦点距離を持つ撮像光学系、CTが最も長い焦点距離を持つ撮像光学系、CMがそれらの間の焦点距離を持つ撮像光学系である。また、撮像光学系CW,CM,CTの光軸は互いに平行である。
図2(b)、図2(c)および図2(d)はそれぞれ、撮像光学系CW、CM,CTを用いて被写体MANを含むシーンを撮像することで取得された画像を示しており、それぞれの画像をIMGw,IMGmおよびIMGtという。ここで、画像の縦方向が図2(a)におけるY方向に対応し、横方向がX方向に対応している。また、これらの画像は全て同じ画素数Nを有する。これらの画像では、撮像光学系CW,CM,CTの焦点距離が異なるために、画角および被写体倍率が異なっている。また、画像IMGwにおいては、被写体MANが画像の中心に位置しているが、撮像光学系CW,CM,CTが互いに異なる位置に配置されているため、画像IMGm,IMGtにおいて被写体MANは画像の中心に位置しない。さらに、ここでは説明のため、これら3つの画像内の被写体像に対応する被写体は全て撮像装置から同一距離に位置し、同じ解像度を持つ理想状態を想定している。以下では、これら3つの画像を用いて、撮像光学系CWの画角と撮像光学系CMの画角との間の中間画角の画像IMGimを生成する。
まず、撮像により取得された画像の一部をトリミングすることで中間画角画像を生成する処理について説明する。図2(e)は、図2(b)と同じく画像IMGwを示しており、破線は生成する中間画角に対応する画像上の領域を示している。画像IMGw上の破線領域を切り出して画像IMGwと同じ大きさに拡大することで、図2(f)に示す画素数Nの中間画角画像IMGimを生成することができる。画素数がNよりも少ない切り出し画像から画素数Nの画像を生成する際には、バイリニア補間等の公知の画素補間処理を用いる。画像IMGimは画素数がNより少ない画像から生成されているために、解像度の低い画像である。
次に、中間画角よりも望遠側画角の画像を用いて中間画角画像の一部を高解像度化する処理について説明する。図2(g)は、画像IMGmを、縮小後の画像上の被写体倍率が画像IMGimと同一となるよう縮小した画像IMGmRであり、この画像の画素数はNである。画像上の黒領域は画像IMGmの画角外であるために情報が存在しない画素領域を示しており、例えば画素値を0とする。図2(h)は画像IMGimを示しており、図中の破線RMにより囲まれた領域は、画像IMGmの画角領域に相当する画像領域を示している。
画像IMGmRのうち黒領域より内側の画像領域は、画素数Nの画像を用いて生成された画素数がNより少ない領域であるため、画像IMGim上の破線RMで囲まれた画像領域に比べて解像度が高い。このため、画像IMGmRのうち黒領域より内側の画像領域を画像IMGim上の破線RMで囲まれた画像領域に嵌め込む処理を行うことにより、該画像IMGim上の破線RMで囲まれた画像領域の解像度を向上させることができる。この嵌め込み処理の詳細については後述する。
図2(i)は、画像IMGtを、縮小後の画像上の被写体倍率が画像IMGimと同一になるよう縮小した画像IMGtRを示している。図2(h)に示す画像IMGim上における破線RTで囲まれた領域は、該画像IMGim上における画像IMGtに相当する画像領域を示している。画像IMGmを用いて画像IMGimの一部の解像度を向上させたように、画像IMGtRのうち黒領域より内側の画像領域を、画像IMGim上の破線RTで囲まれた画像領域に嵌め込む処理を行う。これにより、画像IMGim上の破線RTで囲まれた画像領域の解像度をさらに向上させることができる。
以上の処理により、互いに画角が異なる複数の画像を用いて、一部の解像度が高くて他の部分の解像度が低い中間画角画像を簡易な処理で生成することができる。
次に、上述した画素領域の嵌め込み処理について詳細を説明する。まず、図3を用いて、一般的な画像IMG1と画像IMG2間の対応する被写体領域の抽出手法の例を説明する。ここでの説明で用いられる画像座標(X,Y)は、図3におけるそれぞれの画素群の左上を原点として定義し、水平方向をX方向とし、垂直方向をY方向とする。また、画像IMG1の画像座標の(X,Y)の画素値をF1(X,Y)とし、視差画像IMG2の画素値をF2(X,Y)として説明する。
画像IMG1における任意の座標(X,Y)に対応する視差画像IMG2の画素は、座標(X,Y)における画像IMG1の画素値F1(X,Y)と最も類似したIMG2の画素値を探すことで求めることができる。図3における画像IMG1,IMG2上のハッチング画素が互いに対応する画素である。ただし、一般的に任意の画素と最も類似した画素を探すことは難しいため、画像座標(X,Y)の近傍の画素も用いてブロックマッチングと呼ばれる手法で類似画素を探索する。
例として、ブロックサイズが3である場合のブロックマッチングについて説明する。画像IMG1上の任意の座標(X,Y)の画素と、その前後の座標(X−1,Y)、(X+1,Y)の2つの画素の計3画素の画素値はそれぞれ、F1(X,Y)、F1(X−1,Y)やよびF1(X+1,Y)となる。
これに対して、画像IMG2上において座標(X,Y)(X−1,Y)、(X+1,Y)からX方向にkだけシフトした画素の画素値はそれぞれ、F2(X+k,Y),F2(X+k−1,Y),F2(X+k+1,Y)となる。この場合、画像IMG1上の座標(X,Y)の画素との類似度Eを以下の式(1)で定義する。
この式(1)において逐次kの値を変えて類似度Eの値を計算し、最も小さい類似度Eを与える(X+k,Y)が、画像IMG1上の座標(X,Y)に対する画像IMG2上の対応画素(対応点)である。
次に、嵌め込み処理を具体的に説明する。図4(a)および図4(b)はそれぞれ、画像IMGmRおよび画像IMGimを示しており、前述したブロックマッチングを用いて画像IMGmRと画像IMGimとの間で対応点の抽出を行う。ここで、抽出する対応点は任意の数の任意の位置の点でよい。例えば、画像IMGmR上で4つの構造が密な画素領域中の点を選び、それらに対応する画像IMGim上の点を抽出すればよい。
画像IMGmRおよび画像IMGimは被写体倍率が同一の画像であり、また、それぞれの取得に用いられた撮像光学系が互いに異なる位置に配置され、かつそれら撮像光学系の光軸は互いに平行である。このため、4つの対応点のそれぞれで算出されたkは、理想的には同一の値となる。すなわち、図4(c)に示すように、画像IMGmRをk画素だけ平行シフトさせた画像と画像IMGimとでは、黒領域においては同じ画素アドレスが同じ被写体を表す。ノイズ等の影響により4つの対応点のそれぞれで算出されるkが異なる場合には、それらの平均値Kを算出し、画像IMGmRをK画素だけ平行シフトさせればよい。平行シフトさせた画像IMGmRにおける黒領域の内側の画像領域の画素値を、画像IMGimにおける同じ画素アドレスの画素値と置換することにより、高解像度画像を画角が異なる低解像度画像の対応領域に嵌め込んで該対応領域を高解像度化することができる。
以上説明した嵌め込み処理は、平行シフトさせた画像IMGmRと画像IMGimにおいて、同じ画素アドレスの画素値を置換しているが、それぞれに重みを付けて和をとった値を画像IMGimの画素値としてもよい。
次に、ここまで説明した高解像度化処理に用いる互いに画角が異なる複数の画像のパースペクティブが互いに異なることの影響について説明する。ここで、パースペクティブとは、被写体距離に対する被写体倍率の変化率を意味する。
図5(a)および図5(b)はそれぞれ、同じ位置からの撮像により取得された広角画像IMGwおよび望遠画像IMGtを示す。画像IMGwおよび画像IMGtのそれぞれの取得に用いられた2つの撮像系は、それぞれの撮像素子が光軸方向における互いに同一の位置に配置されているが、それぞれの撮像素子から撮像光学系の入射瞳面までの距離は互いに異なる。すなわち、画像IMGwおよび画像IMGtのパースペクティブは互いに異なっている。
図5(c)は、画像IMGwにおける被写体の奥行きを示す。黒領域は被写体MANの奥行きを示し、白領域は背景BGの奥行きを示す。背景BGは被写体MANよりも奥に(撮像装置からより離れて)位置する。言い換えれば、撮像装置から被写体MANまでの距離よりも、撮影装置から背景BGまでの距離の方が大きい。
図5(d)は、画像IMGtを用いて画像IMGwの一部を高解像度化した画像を示す。このとき、被写体MANの被写体倍率が画像IMGwと同一になるように画像IMGtを縮小しているが、画像IMGwと画像IMGtとではパースペクティブが異なるために背景BGの被写体倍率が異なっている。このため、画像IMGw上の画像IMGtの画角に相当する画像領域RTの境界上で背景BGが不連続となる。また、背景BGの被写体倍率が画像IMGwと同一になるように画像IMGtを縮小した際には、画像領域RTの境界上で被写体MANが不連続となる。
このように、互いに画角が異なる複数の画像のパースペクティブが異なるときには、縮小またはトリミング処理では画像全域で被写体倍率を同一にすることができない。このため、前述したように望遠画像を用いて広角画像の一部を高解像度化する処理を行うのは困難である。
図6を用いて、パースペクティブが異なることによる被写体倍率のずれの影響を定量的に説明する。平面EPWおよび平面EPTは、画像IMGwを取得する広角撮像光学系および画像IMGtを取得する望遠撮像光学系のそれぞれの入射瞳面を示す。ISは撮像素子を示す。点EPWcは、入射瞳面EPWと光軸OAとの交点を示し、点EPTcは入射瞳面EPTと光軸OAとの交点を示す。以下の説明では、入射瞳面と光軸との交点を入射瞳面中心という。
破線で示す領域FOVWおよび点線で示す領域FOVTはそれぞれ、画像IMGwおよび画像IMGtに対応する画角領域である。また、一点鎖線で示す領域FOVWRは、平面D1に位置する被写体の被写体倍率が画像IMGtと同一になるように画像IMGwをトリミングする画像領域に対応する画角領域である。
ΔEPは望遠撮像光学系および広角撮像光学系のそれぞれの入射瞳面EPT,EPW間の距離を示し、d1は広角撮像光学系の入射瞳面EPWと平面D1との間の距離を示す。d2は平面D1と平面D1よりも遠方に位置する平面D2との間の距離を示す。aおよびbは、平面D2における望遠撮像光学系およびトリミングを行った際の広角撮像光学系の半画角を示す。望遠撮像光学系および広角撮像光学系に対応する撮像素子ISの大きさが同一である場合の平面D2における望遠撮像光学系およびトリミングを行った際の広角撮像光学系の画像上での被写体倍率の比を式(2)に示す。
例として、d1=1000mm、d2=2000mm、ΔEP=10mmであるときには、望遠撮像光学系とトリミングを行った際の広角撮像光学系それぞれの被写体倍率間の間で0.66%の差が発生する。これは、撮像素子の画素数が縦3000画素で横4000画素である場合には、画像IMGwと画像IMGtとでは、背景部が画像中心から5割像高の位置において8画素だけずれて記録されていることとなり、このずれ分が嵌め込み境界で不連続成分として現れる。
ΔEPが大きくなるにつれて画素ずれ(被写体倍率ずれ)は大きくなるため、前述の簡易な処理により望遠画像を用いて広角画像の一部を高解像度化するには、ΔEPは小さい必要がある。
次に、互いに画角が異なる複数の画像を用いて、被写体の奥行き情報を求める処理について説明する。実施例において、複数の撮像光学系は互いに異なる位置に配置されているため、それぞれを用いた撮像により生成される画像には視差がある。この視差を用いて、被写体の奥行き情報を算出する(被写体距離を求める)ことができる。
図7を用いて、例として撮像系CLおよび撮像系CRの2つを用いたときの被写体距離の算出方法について説明する。撮像系CLと撮像系CRはそれぞれ、撮像光学系OSと撮像素子(または撮像領域)ISを有する。これら2つの撮像系CL,CR(撮像光学系OS)は互いに同じ画角を有する。撮像系CLと撮像系CRの入射瞳面中心がそれぞれ、点(−D/2,0)および点(+D/2,0)に位置し、被写体Aが点(z,x)に位置している。また、2つの撮像系CL,CRの焦点距離をfとする。これら2つの撮像系CL,CRで被写体Aを撮像したとき、撮像系CLと撮像系CRにおける被写体Aの被写体像のそれぞれの撮像素子ISの中心からのずれzl,zrはそれぞれ、式(3)と式(4)により与えられる。
これらの式を用いれば、被写体Aまでの距離xは式(5)により算出される。
式(5)中のDは、2つの撮像系CL,CRの基線長である。以下の説明においては、zr−zlを視差もしくは位相差という。また、このように2つの撮像系を用いて被写体距離を算出(測定)する手法をステレオ測距ともいう。
ここで、視差をd(=zr−zl)とし、画像上の視差の分解能をΔdとし、焦点距離をfとし、基線長をDとすると、被写体距離の算出分解能(測距分解能)Δxは式(6)により与えられる。
式(6)から、基線長Dが長いほど測距分解能Δxは小さくなり、高精度な測距が可能であることが理解できる。このため本実施例においては、より離れた位置に配置されている撮像光学系(個眼)同士を用いて奥行き情報を求めるのが好ましい。また、広角画像を用いれば広い被写体領域の奥行き情報を算出することが可能であるし、望遠画像を用いればその画像が高解像度であることにより高精度な測距が可能である。このため、測距条件によって適した個眼同士を用いて奥行き情報の算出を行えばよい。被写体の奥行き情報を求める際に用いる視差とは、互いに異なる位置に配置された複数の撮像光学系を用いて取得される複数の画像上での被写体の位置の差である。したがって、視差量は、具体的には前述した対応点抽出により算出されるkに相当する。
互いに画角が異なる複数の画像を用いて被写体の奥行き情報を求める際には、事前にトリミングまたは縮小処理を行って、同じ画角を有する、すなわち被写体倍率が等しい複数の画像を用意してから前述した被写体の奥行き情報を求める処理を行う。しかし、互いに画角が異なる複数の画像の取得に用いられた複数の撮像光学系の入射瞳面の位置が異なる場合には、前述したパースペクティブが異なる(パースペクティブずれがある)ことの影響により、画像全域で被写体倍率が等しい画像を生成するのは困難である。このため、互いに画角が異なる複数の画像を用いて被写体の奥行き情報を求めるためには、該複数の画像のパースペクティブずれが小さいこと、つまりは複数の撮像光学系間のΔEPが小さいことが必要である。
次に、各実施例に共通する複眼撮像装置の構成について説明する。図1、図8(a)および図8(b)を用いて説明する。図1には、複眼撮像装置(以下、単に撮像装置という)1の全体構成を示し、図8(a)および図8(b)は撮像装置1に設けられた撮像ユニット100の構成を示している。
撮像装置1は、撮像ユニット100、A/D変換器10、画像処理部20、システムコントローラ30、撮像制御部40、情報入力部50、画像記録媒体60および表示部70を有する。
撮像ユニット100は、被写体の光学像(被写体像)をそれぞれ形成する6つの撮像光学系(個眼)110a,110b,120a,120b,130a,130bを有する。各撮像光学系は、フォーカスレンズを含む。また、6つの撮像光学系110a〜130bは互いの光軸が平行になるように配置されている。図1は、撮像ユニット100における撮像光学系110a,120bの光軸を含む断面を示している。
同一の参照番号を付された2つの撮像光学系(例えば、110a,110b)は、互いに同一の焦点距離を有する1組の撮像光学系である。本実施例では、焦点距離が互いに異なる3組の撮像光学系が設けられている。撮像光学系(ワイド個眼)110a,110bは3組のうち最も短い焦点距離を有する広角撮像光学系の組である。撮像光学系(ミドル個眼)120a,120bは撮像光学系110a,110bに比べて焦点距離が長い中間画角撮像光学系の組である。撮像光学系(テレ個眼)130a,130bは3組のうち最も長い焦点距離を有する望遠撮像光学系の組である。
また、撮像ユニット100は、6つの撮像光学系110a,110b,120a,120b,130a,130bのそれぞれに対応する6つの撮像素子210a,210b,220a,220b,230a,230bを有する。6つの撮像素子210a〜230bは一体で保持されて撮像素子ユニット200を構成している。ただし、6つの撮像素子210a〜230bは同一平面上に位置しなくてもよい。
撮像光学系100a〜130bは、撮像素子210a〜230bを含む撮像装置本体に対して一体に備えられていてもよいし、撮像装置本体に対して取り外し可能(交換可能)であってもよい。
撮像素子210a〜230bは、被写体像を光電変換することで電気信号(アナログ信号)を生成する。図1に示すA/D変換器10は、撮像素210a〜230bから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して画像データとして画像処理部20に出力する。
画像処理部20は、A/D変換器10からの画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理等の画像処理を行う。画像処理部20で処理が行われた画像データは、システムコントローラ30に送信される。画像処理部20は撮像装置1に搭載された画像処理装置に相当する。
情報入力部50は、ユーザが所望の撮像条件を選択して入力した情報を取得してシステムコントローラ30にそのデータを供給する。システムコントローラ30は、供給されたデータに基づいて撮像制御部40を制御する。撮像制御部40は、各撮像光学系のフォーカスレンズの位置や絞り値および各撮像素子の露光時間等の撮像に関する制御を行う。
システムコントローラ30は、情報入力部50からのデータに基づいて画像処理部20を制御し、中間画角画像の生成や被写体の奥行き情報の生成を行わせる。
画像記録媒体60は、静止画や動画を格納したり、画像ファイルを構成する場合のファイルヘッダを格納したりする。この画像記録媒体60に、上述した被写体の奥行き情報を格納してもよい。
表示部70は、液晶表示素子等により構成され、撮像前のライブビュー画像、撮像により取得された撮像画像、撮像装置1の状態および各種警告等を表示する。また、表示部70は、画像処理部20により生成された中間画角画像も表示する。
撮像ユニット100のうち最も像側、つまりは最も被写体側から遠くに位置する撮像素子を基準撮像素子とし、該基準撮像素子からそれぞれの撮像光学系の入射瞳面までの距離をEPとする。複数の撮像光学系の距離EPうち最も大きい値をEPmaxとし、最も小さい値をEPminとする。また、テレ個眼の35mm判換算焦点距離をftele35とすると、式(7)の条件を満足する。
ここで、35mm判換算焦点距離とは、撮像光学系の最大像高が35mm判フィルムの最大像高、つまりは21.635mmとなるように撮像光学系を比例拡大したときの焦点距離である。
式(7)の条件は、複数の撮像光学系のそれぞれの入射瞳面の位置とテレ個眼の焦点距離との関係を規定する。この条件を満足することで、互いに異なる画角を有する複数の画像間のパースペクティブずれが小さくなり、簡易な処理で擬似的なズーミングを再現することができる。
より好ましくは、式(7a)の条件を満足すると良い。さらに好ましくは、式(7b)の条件を満足すると良い。
また、テレ個眼の焦点距離をfteleとするとき、式(8)の条件を満足する。
式(8)の条件を満足することで、互いに異なる画角を有する複数の画像間のパースペクティブずれが小さくなり、簡易な処理で擬似的なズーミングを再現することができる。
より好ましくは、式(8a)を満足すると良い。さらに好ましくは式(8b)の条件を満足すると良い。
また、EPmaxとEPminは式(9)の条件を満足する。
式(9)の条件を満足することで、互いに異なる画角有する複数の画像間のパースペクティブずれが小さくなり、簡易な処理で擬似的なズーミングを再現することができる。より好ましくは、式(9a)の条件を満足すると良い。さらに好ましくは、式(9b)の条件を満足すると良い。
図9(a),(b),(c)はそれぞれ、複眼撮像装置1に適用可能な実施例1(数値例1)としての撮像ユニットのワイド個眼、ミドル個眼およびテレ個眼の構成を示す。各図の左側が被写体側(前側)であり、右側が像側(後側)である。SPは開口絞り、IPは像面である。像面IPには、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子の撮像面が配置される。各個眼は、フォーカスレンズを移動させてフォーカシングを行うフォーカス機構を有する。フォーカス機構は、ステッピングモータ等のアクチュエータを用いてフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。例えば、無限遠被写体から近距離被写体へのフォーカシングに際してはフォーカスレンズを被写体側に移動させる。
図10(a),(b),(c)は、数値例1のワイド、ミドルおよびテレ個眼の収差図である。収差図において、d−lineおよびg−lineはそれぞれd線およびg線を示し、ΔMおよびΔSはそれぞれメリディオナル像面およびサッジタル像面を示す。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角、FnoはFナンバーである。上述した撮像ユニットの基本的な構成と記号の意味および収差図に関する記号の意味は、後述する他の実施例でも同じである。
各個眼の像面と入射瞳面との間隔は、各個眼が無限遠物体に合焦した状態で、ワイド個眼が23.155467mm、ミドル個眼が18.287505mm、テレ個眼が9.161855mmである。各個眼は、ワイド個眼の像面を基準面として、該基準面と各個眼の入射瞳面との間隔が同一となるように配置されている。すなわち、ミドル個眼はその像面がワイド個眼の像面から4.867962mm前側に位置するように配置されており、テレ個眼はその像面がワイド個眼の像面から13.993612mm前側に位置するように配置されている。なお、ワイド、ミドルおよびテレ個眼のそれぞれの像面の位置の相対関係がこれらの関係を満たしていればよく、必ずしもワイド個眼の像面を基準としなくてもよい。
本実施例は、テレ、ミドルおよびワイド個眼を、テレ個眼の入射瞳面とワイド個眼の入射瞳面との間の距離(以下、入射瞳面間距離という)ΔEPが小さくなるように相対的に配置している。これにより、互いに異なる画角を有する複数の画像の同時取得と画像間のパースペクティブずれの低減とを両立することができる。これにより、簡易な処理で撮像後のズーミングを実現することができる。
図11(a),(b)はそれぞれ、複眼撮像装置1に適用可能な実施例2(数値例2)としての撮像ユニットのワイド個眼およびテレ個眼の構成を示す。図12(a),(b)は、数値例2のワイドおよびテレ個眼の収差図である。
本実施例では、実施例1と異なり、ワイド個眼とテレ個眼の像面はともに同一平面上に位置している。このため、撮像素子としてはワイド個眼とテレ個眼のそれぞれに設けてもよいし、1つの撮像素子にワイド個眼用とテレ個眼用の撮像領域を設けてもよい。
本実施例は、テレおよびワイド個眼としてそれらの像面から入射瞳面までの距離の差が小さい光学構成を採用することで、テレおよびワイド個眼の入射瞳面間距離ΔEPを小さくしている。これにより、互いに異なる画角を有する複数の画像の同時取得と画像間のパースペクティブずれの低減とを両立することができ、その結果、簡易な処理で撮像後のズーミングを実現することができる。
図13(a),(b)はそれぞれ、複眼撮像装置1に適用可能な実施例3(数値例3)としての撮像ユニットのワイド個眼およびテレ個眼の構成を示す。図14(a),(b)は、数値例3のワイドおよびテレ個眼の収差図である。
本実施例でも、実施例2と同様に、ワイド個眼とテレ個眼の像面はともに同一平面上に位置している。このため、撮像素子としてはワイド個眼とテレ個眼のそれぞれに設けてもよいし、1つの撮像素子にワイド個眼用とテレ個眼用の撮像領域を設けてもよい。
本実施例も、テレおよびワイド個眼としてそれらの像面から入射瞳面までの距離の差が小さい光学構成を採用することで、テレおよびワイド個眼の入射瞳面間距離ΔEPを小さくしている。これにより、互いに異なる画角を有する複数の画像の同時取得と画像間のパースペクティブずれの低減とを両立することができる。これにより、簡易な処理で撮像後のズーミングを実現することができる。
ここで、具体的な撮像装置の仕様を示すことで、上述したように簡易な処理を実現できることを示す。実施例3のテレ個眼の焦点距離は15mmであり、Fナンバーは2.88である。実施例3の各撮像素子(例えば12M画素のCMOSセンサ)の画素数を縦3000画素、横4000画素とする。撮像素子の半対角長は3.87mmであるので、各画素のサイズは1.54μmとなる。このとき、テレ個眼を用いて距離3000mmの被写体にピントを合わせ、許容錯乱円径を画素サイズの2倍の3.08μmと定義すると、被写界深度範囲はおよそ2700〜3400mmの範囲となる。つまり、実施例3のテレ個眼を用いて距離3000mmの被写体にピントを合わせて撮像を行った場合には、距離2700〜3400mmの範囲にある被写体の合焦画像を取得することができる。つまり、この距離範囲にある被写体が高解像度で取得されたメイン被写体であると言える。
ここで、ワイド個眼とテレ個眼の入射瞳面間距離ΔEPは2.2361mmであるので、これを式(2)に代入してテレ個眼とトリミングを行った後のワイド個眼との倍率誤差を算出する。d1=3000mm、d2=2700mmとした場合は、倍率誤差は0.035%となる。d1=3000mm、d2=3400mmとした場合は、倍率誤差は0.0396%となる。これを10割像高での画素ずれ量として換算すると、それぞれ0.882画素ずれと0.989画素ずれに相当する。これは、パースペクティブずれが1画素以内に収まっていることを示しており、画像合成時にパースペクティブ補正を省略することが可能であることを示している。
したがって、上記仕様の撮像素子を用いた場合には、実施例3に示した光学条件により、テレ個眼の被写界深度内の被写体の画像については、トリミング処理のみでワイド個眼の画像と合成することが可能となる。
ここで、実施例3は、式(7),(8),(9)の条件の上限値に近い値をとり(表1参照)、この上限値を超えると上記仕様の撮像素子を用いた際にパースペクティブ補正が必要となることが理解される。
また、本実施例でも、実施例2と同様に、各個眼の像面(撮像素子)が同一平面上に位置するため、撮像装置1を薄型化することができる。
図15(a),(b)はそれぞれ、複眼撮像装置1に適用可能な実施例4(数値例4)としての撮像ユニットのワイド個眼およびテレ個眼の構成を示す。図16(a),(b)は、数値例4のワイドおよびテレ個眼の収差図である。
本実施例でも、実施例2と同様に、ワイド個眼とテレ個眼の像面はともに同一平面上に位置している。このため、撮像素子としてはワイド個眼とテレ個眼のそれぞれに設けてもよいし、1つの撮像素子にワイド個眼用とテレ個眼用の撮像領域を設けてもよい。
本実施例も、テレおよびワイド個眼としてそれらの像面から入射瞳面までの距離の差が小さい光学構成を採用することで、テレおよびワイド個眼の入射瞳面間距離ΔEPを小さくしている。これにより、互いに異なる画角を有する複数の画像の同時取得と画像間のパースペクティブずれの低減とを両立することができる。これにより、簡易な処理で撮像後のズーミングを実現することができる。また、各個眼の像面(撮像素子)が同一平面上に位置するため、撮像装置1を薄型化することができる。
図17(a),(b)はそれぞれ、複眼撮像装置1に適用可能な実施例5(数値例5)としての撮像ユニットのワイド個眼およびテレ個眼の構成を示す。図18(a),(b)は、数値例5のワイドおよびテレ個眼の収差図である。
本実施例でも、実施例2と同様に、ワイド個眼とテレ個眼の像面はともに同一平面上に位置している。このため、撮像素子としてはワイド個眼とテレ個眼のそれぞれに設けてもよいし、1つの撮像素子にワイド個眼用とテレ個眼用の撮像領域を設けてもよい。
本実施例も、テレおよびワイド個眼としてそれらの像面から入射瞳面までの距離の差が小さい光学構成を採用することで、テレおよびワイド個眼の入射瞳面間距離ΔEPを小さくしている。これにより、互いに異なる画角を有する複数の画像の同時取得と画像間のパースペクティブずれの低減とを両立することができる。これにより、簡易な処理で撮像後のズーミングを実現することができる。また、各個眼の像面(撮像素子)が同一平面上に位置するため、撮像装置1を薄型化することができる。
実施例1〜5では、互いに焦点距離が異なる複数の個眼をそれら個眼の入射瞳面間距離ΔEPが小さくなるように相対配置したり、複数の個眼のそれぞれの像面から入射瞳面までの距離の差が小さい光学構成を採用したりする場合について説明した。各実施例に共通する特徴は、複数の個眼の入射瞳間距離ΔEPが小さいことであり、複数の個眼の相対位置の調整および複数の個眼のそれぞれの光学構成の調整以外の手法によって該複数の個眼の入射瞳面間距離ΔEPを小さくしてもよい。
以下、上述した数値例1〜5の数値データを示す。各数値例において、iは被写体側から数えた面の番号を示す。riはi番目の光学面(第i面)の曲率半径である。diは第i面と第(i+1)面との間の軸上間隔である。ndiおよびνdiはそれぞれ、d線に対するi番目の光学部材の材料の屈折率およびアッベ数である。間隔dが0とは、前後の面が接合されていることを示す。
また、非球面形状は、Rを曲率半径とし、非球面係数をK, A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12として次式で与えられる。
X=(H/R)/[1+{1−(1+K)(H/R)2}1/2]+A3・H
+A4・H+A5・H+A6・H+A7・H+A8・H+A9・H
+A10・H10+A11・H11+A12・H12
なお、各非球面係数における「e±XX」は「×10±XX」を意味する。
焦点距離、Fナンバー、画角、入射瞳面位置および相対入射瞳面位置はそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの値を表す。BFは最終レンズ面から像面までの距離を空気換算した値である。入射瞳面位置は各個眼における像面と入射瞳面との間の間隔であり、相対入射瞳面位置はワイド個眼の像面と他の個眼の入射瞳面との間の間隔である。
式(7)〜(9)に対する各数値例の関係を表1に示す。式(7)〜(9)の計算条件として、EPmaxおよびEPminには、前述した基準像面と各個眼の入射瞳面との間の間隔(距離)のうち最大値と最小値を代入する。また、fteleにはテレ個眼の焦点距離を代入し、ftele35にはテレ個眼の35mm判換算焦点距離を代入することとする。
(数値例1)
ワイド個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 12.599 1.20 1.69680 55.5 12.35
2 5.910 2.88 9.42
3 19.467 1.10 1.49700 81.5 8.46
4 5.765 6.02 7.03
5 -7.026 1.11 1.48749 70.2 5.04
6 -5.674 5.01
7(絞り) ∞ 0.70 2.89
8* 13.248 1.58 1.55332 71.7 2.97
9 -129.295 0.98 3.27
10 92.108 1.84 1.49700 81.5 3.90
11 -4.284 1.34 4.37
12 144.744 1.87 1.48749 70.2 4.39
13 -4.145 0.80 1.69895 30.1 4.38
14 31.503 0.38 4.61
15 6.152 1.29 1.80610 40.7 4.90
16* 5.350 4.63
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-2.21433e+001 A 4=-1.36293e-003 A 6=-2.39800e-004 A 8=-5.99206e-006

第16面
K = 6.34483e-002 A 4= 2.20028e-003 A 6= 8.54877e-005

各種データ
焦点距離 4.40
Fナンバー 3.60
画角 41.37
像高 3.88
レンズ全長 30.63
BF 4.51

入射瞳面位置 23.155467
相対入射瞳面位置 23.155467

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -17.25
2 3 -16.93
3 5 47.60
4 8 21.80
5 10 8.29
6 12 8.30
7 13 -5.19
8 15 -179.55

ミドル個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 9.170 1.11 2.00100 29.1 10.70
2 6.253 8.85 9.11
3 7.926 2.16 1.80518 25.4 5.82
4 -12.559 2.00 1.84666 23.8 5.03
5 6.151 3.66
6(絞り) ∞ 0.50 3.09
7 8.139 1.33 2.00100 29.1 3.11
8 -52.364 0.10 3.13
9 6.449 1.75 1.72916 54.7 3.25
10 -11.724 0.77 1.85478 24.8 3.22
11 3.981 0.89 3.23
12 7.838 2.68 1.76802 49.2 3.98
13* 23.288 4.56
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.48580e-004 A 6=-7.54389e-005 A 8= 5.78037e-006
A10=-2.24378e-007

各種データ
焦点距離 9.00
Fナンバー 3.60
画角 23.29
像高 3.88
レンズ全長 28.83
BF 5.18

入射瞳面位置 18.287505
相対入射瞳面位置 23.155467

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -24.25
2 3 6.33
3 4 -4.65
4 7 7.12
5 9 5.95
6 10 -3.40
7 12 14.30

テレ個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 13.031 2.05 1.55332 71.7 9.71
2 49.486 6.28 9.04
3 -974.786 1.26 1.60342 38.0 4.96
4 6.738 2.03 1.51633 64.1 4.31
5 -13.932 4.12
6(絞り) ∞ 2.83 3.68
7 26.728 2.54 2.00069 25.5 4.60
8 -5.327 1.50 1.80809 22.8 4.73
9 24.119 0.67 4.66
10 -6.046 1.51 1.48749 70.2 4.67
11 -70.836 5.32
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.04359e-005 A 6=-5.74508e-007 A 8=-8.79561e-010

各種データ
焦点距離 21.00
Fナンバー 3.60
画角 10.45
像高 3.88
レンズ全長 27.21
BF 5.03

入射瞳面位置 9.161855
相対入射瞳面位置 23.155467

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 31.34
2 3 -11.08
3 4 9.10
4 7 4.62
5 8 -5.28
6 10 -13.66

(数値例2)
ワイド個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 201.674 0.38 1.69680 55.5 6.97
2* 6.561 1.88 5.97
3* -18.014 0.94 1.59240 68.3 5.44
4* -4.276 0.31 5.51
5* 6.208 0.84 1.80518 25.4 3.63
6* 3.385 1.27 2.92
7(絞り) ∞ 1.05 2.44
8* -30.088 0.79 1.64000 60.1 3.74
9* -3.082 0.20 3.90
10* 10.911 1.09 1.59240 68.3 4.31
11* -13.592 1.74 4.51
12* -10.128 0.50 1.84666 23.8 4.39
13* 7.782 4.47
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 3.18533e+003 A 4= 5.43061e-004 A 6= 1.11859e-005

第2面
K = 1.77382e+000 A 4=-3.42682e-005 A 6=-6.65898e-005

第3面
K = 7.90003e+000 A 4=-1.31130e-003 A 6=-5.49278e-004

第4面
K =-8.28738e+000 A 4=-5.28202e-003 A 6=-1.42577e-004

第5面
K =-1.49274e+000 A 4=-8.25946e-003 A 6=-9.50477e-004

第6面
K =-5.17503e+000 A 4=-2.93008e-004 A 6=-5.80465e-005

第8面
K =-4.26537e+001 A 4=-1.31809e-003 A 6= 7.24701e-005

第9面
K =-1.03131e+000 A 4=-2.26502e-003 A 6=-2.47866e-004

第10面
K =-3.26403e+001 A 4=-2.99975e-004 A 6=-6.77727e-004

第11面
K = 5.94643e+000 A 4=-5.39096e-003 A 6=-1.59762e-004

第12面
K =-2.52189e+001 A 4=-3.15116e-003 A 6= 5.30793e-004

第13面
K =-1.26747e+001 A 4= 4.33944e-003 A 6= 1.74776e-004

各種データ
焦点距離 5.20
Fナンバー 2.84
画角 36.59
像高 3.86
レンズ全長 14.05
BF 3.05

入射瞳面位置 10.500027
相対入射瞳面位置 10.500027

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -9.74
2 3 9.23
3 5 -10.66
4 8 5.30
5 10 10.39
6 12 -5.13

テレ個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 7.944 0.51 1.49700 81.5 7.25
2* 7.529 2.41 6.98
3* 3.726 1.44 1.61800 63.3 5.29
4* 101.561 0.53 4.83
5* 7.186 0.83 1.80518 25.4 4.04
6* 3.248 0.55 3.33
7(絞り) ∞ 1.25 3.25
8* -8.552 1.28 1.64000 60.1 3.41
9* 27.157 1.29 4.16
10* 7.356 1.42 1.59240 68.3 6.25
11* 19.062 2.21 6.36
12* 5.904 0.71 1.84666 23.8 7.31
13* 7.630 7.15
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 6.23259e-001 A 4=-3.90597e-004 A 6=-1.87272e-005

第2面
K = 7.77525e-001 A 4=-6.85926e-004 A 6=-4.70070e-005

第3面
K = 1.60161e-001 A 4= 5.60777e-005 A 6=-1.66027e-005

第4面
K = 1.11453e+003 A 4= 2.32860e-003 A 6=-3.60349e-005

第5面
K =-8.87330e+000 A 4=-2.17576e-003 A 6= 2.61698e-004

第6面
K = 1.74147e-001 A 4=-9.22386e-003 A 6= 4.65217e-004

第8面
K = 1.43693e+001 A 4= 4.51859e-003 A 6=-9.41617e-004

第9面
K = 1.14385e+002 A 4= 6.11052e-003 A 6=-7.95376e-004

第10面
K = 9.59440e-001 A 4=-2.05043e-004 A 6= 1.57404e-005

第11面
K =-7.51781e+001 A 4=-1.58918e-003 A 6= 9.61757e-005

第12面
K =-2.06557e+000 A 4=-1.81036e-003 A 6= 1.00403e-004

第13面
K = 1.81269e+000 A 4=-3.17830e-003 A 6= 9.78732e-005

各種データ
焦点距離 15.00
Fナンバー 2.88
画角 14.43
像高 3.86
レンズ全長 17.63
BF 3.18

入射瞳面位置 10.500015
相対入射瞳面位置 10.500015

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -489.22
2 3 6.22
3 5 -8.12
4 8 -10.02
5 10 19.35
6 12 25.95

(数値例3)
ワイド個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* -50.720 0.78 1.72916 54.7 5.43
2* 3.903 2.11 4.16
3* 9.464 0.41 1.59240 68.3 3.67
4* -310.383 1.45 3.59
5(絞り) ∞ 3.00
6* 117.090 0.90 1.80518 25.4 3.05
7* 15.022 0.39 3.41
8* 11.592 1.65 1.64000 60.1 4.11
9* -7.162 4.64
10* 6.489 1.99 1.59240 68.3 5.49
11* -9.646 1.43 5.59
12* 27.396 0.45 1.84666 23.8 4.68
13* 4.732 4.47
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-1.39784e+003 A 4= 1.42852e-003 A 6= 1.93392e-005

第2面
K = 1.30013e+000 A 4= 1.66030e-004 A 6=-1.84189e-005

第3面
K = 1.35548e+001 A 4=-2.62249e-003 A 6=-3.35919e-004

第4面
K = 1.67898e+004 A 4= 1.89254e-004 A 6=-1.23993e-004

第6面
K =-1.45513e+003 A 4= 6.98572e-004 A 6= 1.86520e-004

第7面
K =-5.28938e+001 A 4= 3.20245e-003 A 6= 2.63310e-004

第8面
K =-2.82151e+001 A 4= 3.26462e-003 A 6=-3.99576e-005

第9面
K =-1.78525e+000 A 4=-5.68605e-004 A 6=-3.37859e-005

第10面
K =-8.72749e+000 A 4= 2.15334e-003 A 6=-2.93238e-004

第11面
K = 1.67089e+000 A 4=-2.08245e-003 A 6= 1.24336e-005

第12面
K = 9.80268e+000 A 4=-8.65052e-003 A 6= 7.25230e-004

第13面
K =-3.97681e+000 A 4= 7.59091e-004 A 6= 6.08960e-004

各種データ
焦点距離 5.20
Fナンバー 2.88
画角 36.62
像高 3.87
レンズ全長 17.86
BF 4.75

入射瞳面位置 15.220198
相対入射瞳面位置 15.220198

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -4.94
2 3 15.51
3 6 -21.49
4 8 7.16
5 10 6.86
6 12 -6.82

テレ個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 35.823 1.50 1.72916 54.7 6.94
2* 135.803 1.47 6.54
3* 13.436 2.13 1.59240 68.3 5.94
4* -9.633 0.98 5.37
5(絞り) ∞ 4.21
6* -13.810 0.96 1.80518 25.4 4.20
7* 60.932 0.27 4.22
8* 5.538 1.25 1.64000 60.1 4.50
9* 4.509 4.19
10* 6.481 1.69 1.59240 68.3 5.06
11* 5.061 1.40 5.32
12* 6.275 1.25 1.84666 23.8 6.28
13* 6.846 6.11
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-8.49665e+001 A 4=-5.70428e-004 A 6=-3.93001e-006

第2面
K = 4.54931e+002 A 4= 1.27133e-004 A 6= 1.48073e-005

第3面
K =-1.11701e+001 A 4= 1.14812e-003 A 6=-2.25312e-005

第4面
K = 8.42303e-001 A 4= 9.35453e-005 A 6= 4.50797e-006

第6面
K =-7.42277e+001 A 4= 2.34627e-003 A 6= 7.75718e-006

第7面
K =-9.00000e+001 A 4= 4.80467e-003 A 6= 7.24665e-005

第8面
K =-1.03767e+001 A 4= 6.56606e-003 A 6= 1.46568e-004

第9面
K = 1.08825e+000 A 4= 2.13004e-004 A 6= 5.49288e-004

第10面
K =-7.95360e-001 A 4=-9.10018e-004 A 6= 1.30988e-005

第11面
K =-5.42137e+000 A 4= 1.10470e-003 A 6=-1.87525e-004

第12面
K =-8.69932e-003 A 4=-3.37554e-003 A 6= 1.80329e-004

第13面
K = 1.99191e+000 A 4=-4.55184e-003 A 6= 1.49814e-004

各種データ
焦点距離 15.00
Fナンバー 2.88
画角 14.45
像高 3.87
レンズ全長 18.45
BF 3.98

入射瞳面位置 12.984092
相対入射瞳面位置 12.984092

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 66.31
2 3 9.81
3 6 -13.90
4 8 -72.12
5 10 -69.90
6 12 44.32

(数値例4)
ワイド個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 212.566 0.75 1.69680 55.5 7.63
2* 6.440 2.49 6.17
3* -18.572 1.08 1.59240 68.3 5.25
4* -4.354 0.37 5.31
5* 6.379 0.84 1.80518 25.4 3.52
6* 3.463 1.22 2.90
7(絞り) ∞ 1.02 2.53
8* -32.652 0.95 1.64000 60.1 3.59
9* -3.158 0.67 3.87
10* 10.908 1.06 1.59240 68.3 4.41
11* -14.162 1.59 4.59
12* -9.828 0.27 1.84666 23.8 4.39
13* 8.238 4.44
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 2.49294e+003 A 4= 5.14313e-004 A 6= 1.37152e-005

第2面
K = 1.72943e+000 A 4=-3.19457e-005 A 6=-4.67479e-005

第3面
K = 7.81956e+000 A 4=-1.32351e-003 A 6=-5.42120e-004

第4面
K =-8.23582e+000 A 4=-5.27734e-003 A 6=-1.33093e-004

第5面
K =-1.16560e+000 A 4=-8.09713e-003 A 6=-8.42313e-004

第6面
K =-5.27822e+000 A 4=-3.58577e-004 A 6=-1.98298e-004

第8面
K =-4.98936e+001 A 4=-1.25074e-003 A 6= 6.10265e-005

第9面
K =-1.03792e+000 A 4=-2.16114e-003 A 6=-1.75868e-004

第10面
K =-3.32390e+001 A 4=-2.65627e-004 A 6=-6.41767e-004

第11面
K = 6.74228e+000 A 4=-5.47112e-003 A 6=-1.67590e-004

第12面
K =-2.98736e+001 A 4=-3.36785e-003 A 6= 4.90705e-004

第13面
K =-1.22972e+001 A 4= 4.46111e-003 A 6= 1.43275e-004

各種データ
焦点距離 5.20
Fナンバー 2.88
画角 36.59
像高 3.86
レンズ全長 15.62
BF 3.32

入射瞳面位置 11.601196
相対入射瞳面位置 11.601196

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -9.54
2 3 9.34
3 5 -10.79
4 8 5.40
5 10 10.57
6 12 -5.26

テレ個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 7.931 0.61 1.49700 81.5 7.34
2* 7.538 2.32 7.03
3* 3.728 1.45 1.61800 63.3 5.35
4* 101.521 0.53 4.91
5* 7.198 0.83 1.80518 25.4 4.01
6* 3.243 0.61 3.31
7(絞り) ∞ 1.25 3.20
8* -8.627 1.20 1.64000 60.1 3.39
9* 27.150 1.29 4.12
10* 7.355 1.31 1.59240 68.3 6.22
11* 19.105 2.20 6.32
12* 5.912 0.67 1.84666 23.8 7.29
13* 7.631 7.14
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 6.14105e-001 A 4=-3.92256e-004 A 6=-1.78500e-005

第2面
K = 7.88033e-001 A 4=-6.83587e-004 A 6=-4.77151e-005

第3面
K = 1.57782e-001 A 4= 6.89830e-005 A 6=-1.62416e-005

第4面
K = 1.10268e+003 A 4= 2.31776e-003 A 6=-3.74904e-005

第5面
K =-9.00772e+000 A 4=-2.19417e-003 A 6= 2.54214e-004

第6面
K = 1.79541e-001 A 4=-9.27279e-003 A 6= 4.59708e-004

第8面
K = 1.46369e+001 A 4= 4.48128e-003 A 6=-9.99454e-004

第9面
K = 1.13709e+002 A 4= 6.11569e-003 A 6=-8.31429e-004

第10面
K = 9.58022e-001 A 4=-2.03991e-004 A 6= 1.57390e-005

第11面
K =-7.44708e+001 A 4=-1.59004e-003 A 6= 9.58368e-005

第12面
K =-2.06535e+000 A 4=-1.80843e-003 A 6= 1.00525e-004

第13面
K = 1.81097e+000 A 4=-3.18275e-003 A 6= 9.77152e-005

各種データ
焦点距離 15.00
Fナンバー 2.88
画角 14.43
像高 3.86
レンズ全長 17.42
BF 3.15

入射瞳面位置 10.101506
相対入射瞳面位置 10.101506

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -627.20
2 3 6.23
3 5 -8.09
4 8 -10.10
5 10 19.38
6 12 26.27

(数値例5)
ワイド個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* -42.685 0.54 1.72916 54.7 5.12
2* 3.848 2.23 4.09
3* 9.377 0.37 1.59240 68.3 3.60
4* -371.413 1.22 3.54
5(絞り) ∞ 3.03
6* 156.517 0.88 1.80518 25.4 3.08
7* 15.022 0.40 3.54
8* 10.981 0.79 1.64000 60.1 4.30
9* -7.177 4.40
10* 6.578 1.66 1.59240 68.3 5.26
11* -9.747 1.53 5.31
12* 20.007 0.33 1.84666 23.8 4.43
13* 4.733 4.28
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-8.55197e+002 A 4= 1.41102e-003 A 6= 2.66503e-005

第2面
K = 1.27150e+000 A 4= 3.95059e-004 A 6=-4.71456e-005

第3面
K = 1.42647e+001 A 4=-2.69563e-003 A 6=-3.95568e-004

第4面
K = 2.61860e+004 A 4= 1.90416e-004 A 6=-1.03847e-004

第6面
K =-2.69983e+003 A 4= 6.52873e-004 A 6= 1.63440e-004

第7面
K =-5.28938e+001 A 4= 3.20245e-003 A 6= 2.63310e-004

第8面
K =-2.88027e+001 A 4= 3.28991e-003 A 6=-6.45505e-005

第9面
K =-1.61334e+000 A 4=-6.26639e-004 A 6=-4.95477e-005

第10面
K =-8.79083e+000 A 4= 2.19316e-003 A 6=-2.77147e-004

第11面
K = 1.70190e+000 A 4=-2.11778e-003 A 6= 1.56957e-005

第12面
K =-3.02825e+000 A 4=-8.74513e-003 A 6= 6.68462e-004

第13面
K =-3.55690e+000 A 4= 1.01223e-003 A 6= 6.70353e-004

各種データ
焦点距離 5.20
Fナンバー 2.88
画角 36.62
像高 3.87
レンズ全長 16.40
BF 4.90

入射瞳面位置 13.975179
相対入射瞳面位置 13.975179

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -4.82
2 3 15.45
3 6 -20.69
4 8 6.90
5 10 6.89
6 12 -7.39

テレ個眼
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1* 37.958 1.22 1.72916 54.7 6.88
2* 125.307 1.34 6.56
3* 13.875 2.59 1.59240 68.3 6.03
4* -9.575 0.94 5.30
5(絞り) ∞ 4.24
6* -14.533 1.04 1.80518 25.4 4.22
7* 60.932 0.24 4.24
8* 5.473 1.19 1.64000 60.1 4.51
9* 4.499 4.20
10* 7.099 2.17 1.59240 68.3 5.01
11* 5.426 1.17 5.35
12* 6.434 1.30 1.84666 23.8 6.15
13* 6.804 5.96
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-9.61310e+001 A 4=-5.98873e-004 A 6=-2.17801e-006

第2面
K = 4.98200e+002 A 4= 1.52560e-004 A 6= 1.41554e-005

第3面
K =-1.18259e+001 A 4= 1.13037e-003 A 6=-2.34093e-005

第4面
K = 7.95958e-001 A 4= 7.96407e-005 A 6= 3.94482e-006

第6面
K =-8.41366e+001 A 4= 2.42332e-003 A 6= 7.60590e-006

第7面
K =-9.00000e+001 A 4= 4.80467e-003 A 6= 7.24665e-005

第8面
K =-1.00128e+001 A 4= 6.60868e-003 A 6= 1.56769e-004

第9面
K = 9.98801e-001 A 4= 1.67203e-004 A 6= 5.66228e-004

第10面
K =-4.51560e-001 A 4=-7.39046e-004 A 6= 8.21732e-006

第11面
K =-5.94453e+000 A 4= 1.07998e-003 A 6=-1.74708e-004

第12面
K = 1.97616e-001 A 4=-3.18494e-003 A 6= 1.86010e-004

第13面
K = 2.18802e+000 A 4=-4.28066e-003 A 6= 1.54459e-004

各種データ
焦点距離 15.00
Fナンバー 2.88
画角 14.45
像高 3.87
レンズ全長 18.62
BF 3.88

入射瞳面位置 13.216379
相対入射瞳面位置 13.216379

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 74.24
2 3 9.97
3 6 -14.48
4 8 -75.59
5 10 -75.17
6 12 53.65
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
1 複眼撮像装置
100 撮像ユニット
110a,110b,120a,120b,130a,130b 撮像光学系
210a〜210f 撮像素子

Claims (9)

  1. 互いに焦点距離が異なる複数の撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像部を有し、
    前記複数の撮像光学系のそれぞれの像面のうち最も被写体側から遠い像面を基準像面とし、該基準像面から前記複数の撮像光学系のそれぞれの入射瞳面までの距離のうち最も長い距離をEPmaxとし、最も短い距離をEPminとし、前記複数の撮像光学系のうち最も長い焦点距離を有する撮像光学系の35mm判換算焦点距離をftele35とするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。

  2. なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 互いに焦点距離が異なる複数の撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像部を有し、
    前記複数の撮像光学系のそれぞれの像面のうち最も被写体側から遠い像面を基準像面とし、該基準像面から前記複数の撮像光学系のそれぞれの入射瞳面までの距離のうち最も長い距離をEPmaxとし、最も短い距離をEPminとし、前記複数の撮像光学系のうち最も長い焦点距離を有する撮像光学系の焦点距離をfteleとするとき、

    なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。

  4. なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記撮像部が生成する互いに異なる画角を有する複数の第1の画像を用いて、前記複数の第1の画像の画角とは異なる画角を有する第2の画像を生成する画像処理部を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記画像処理部は、前記第2の画像を、前記複数の第1の画像のうち前記第2の画像の画角より広い画角を有する第1の画像の一部をトリミングした画像と前記第2の画像の画角よりも狭い画角を有する第1の画像を拡大した画像とを合成することで生成することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  7. 前記撮像部が生成する互いに異なる画角を有する少なくとも2つの画像を用いて、被写体の奥行きに関する情報を生成する画像処理部を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の撮像装置。
  8. 前記撮像部は、前記複数の撮像光学系のそれぞれに対応する複数の撮像領域を有する撮像素子または前記複数の撮像光学系のそれぞれに対応する複数の撮像素子を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の撮像装置。
  9. 前記複数の撮像光学系の光軸が互いに平行であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の撮像装置。
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