特許 7600064 レンズ装置および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】レンズ装置および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20241209BHJP

   G03B 17/14 20210101ALI20241209BHJP

   G03B 35/08 20210101ALI20241209BHJP

   G03B 19/07 20210101ALI20241209BHJP

   G03B 17/17 20210101ALI20241209BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20241209BHJP

   H04N 23/50 20230101ALI20241209BHJP

   H04N 13/218 20180101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 E

G03B17/14

G03B35/08

G03B19/07

G03B17/17

H04N23/55

H04N23/50

H04N13/218

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021156696

(22)【出願日】2021-09-27

(65)【公開番号】P2023047653

(43)【公開日】2023-04-06

【審査請求日】2023-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】野田 豊人

(72)【発明者】

【氏名】村上 太郎

(72)【発明者】

【氏名】日塔 潔

(72)【発明者】

【氏名】上原 匠

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 大樹

【審査官】殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０５１２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８８３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９０９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３２３８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５９６３３６９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００４７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３３３２００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ３５／００ － ３７／０６

Ｇ０３Ｂ １９／００ － １９／１６

Ｇ０３Ｂ １７／０４ － １７／１７

Ｇ０２Ｂ ７／０２ － ７／１６

Ｈ０４Ｎ １３／００ － １７／０６

Ｈ０４Ｎ ５／２２２ － ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０ － ２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０ － ２３／９５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光学系と、
第２の光学系と、
カメラ本体に取り付けるためのレンズマウントと、
前記カメラ本体と通信を行うための回路基板と、
前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板とが取り付けられるベース部材と、を有し、
前記第１の光学系と前記第２の光学系はそれぞれ、第１の反射面および第２の反射面を有する屈曲光学系であり、物体側から順に、第１の光軸、前記第１の反射面で反射した光の第２の光軸、および前記第２の反射面で反射した光の第３の光軸を有し、
前記レンズマウントの軸方向から見た場合、前記回路基板に配置された電気素子の少なくとも一部は、前記レンズマウントの直径よりも内側に配置されており、
前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板は、前記ベース部材と一体的に、前記レンズマウントに対して第１の光軸方向に移動可能であることを特徴とするレンズ装置。

【請求項2】

前記レンズマウントの直径は、前記レンズマウントの前記カメラ本体との嵌合径であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。

【請求項3】

前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれの２つの第１の光軸との間の距離方向、および第１の光軸方向のそれぞれと直交する方向から見た場合、前記回路基板は、前記２つの第１の光軸の間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。

【請求項4】

第１の光学系と、
第２の光学系と、
カメラ本体に取り付けるためのレンズマウントと、
前記カメラ本体と通信を行うための回路基板と、
前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板とが取り付けられるベース部材と、を有し、
前記第１の光学系と前記第２の光学系はそれぞれ、第１の反射面および第２の反射面を有する屈曲光学系であり、物体側から順に、第１の光軸、前記第１の反射面で反射した光の第２の光軸、および前記第２の反射面で反射した光の第３の光軸を有し、
前記回路基板は、前記第１の光学系と前記第２の光学系の２つの前記第１の光軸の間であって、前記第２の光軸よりも被写体側、かつ前記レンズマウントの軸上に配置されており、
前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板は、前記ベース部材と一体的に、前記レンズマウントに対して第１の光軸方向に移動可能であることを特徴とするレンズ装置。

【請求項5】

前記回路基板は、前記第３の光軸の延長線上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項6】

前記回路基板の基板面は、前記レンズマウントの軸方向と垂直であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項7】

前記回路基板の基板面は、前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれの２つの第１の光軸との間の距離方向、および第１の光軸方向のそれぞれと平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項8】

前記回路基板は、固定部を有し、
前記レンズマウントの軸方向から見た場合、前記固定部は、前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれにおいて最も被写体側に配置された第１のレンズおよび前記第１のレンズを保持する第１のレンズ保持部材のそれぞれと重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項9】

第１のフレキシブル基板を更に有し、
前記レンズマウントには、前記カメラ本体と通信する通信部が配置され、
前記回路基板には、第１のコネクタが配置され、
前記第１のフレキシブル基板は、前記通信部と前記第１のコネクタとを電気的に接続し、前記レンズマウントの軸方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項10】

前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板とが取り付けられるベース部材を更に有し、
前記第１のフレキシブル基板は、前記ベース部材に形成された貫通穴を通っていることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。

【請求項11】

前記回路基板により制御される電子部材と、
前記電子部材と電気的に接続される第２のフレキシブル基板と、を更に有し、
前記回路基板は、前記第２のフレキシブル基板と接続される第２のコネクタを有し、
前記第２のコネクタは、前記レンズマウントの軸周りに点対称に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のレンズ装置。

【請求項12】

前記レンズマウントの軸方向から見た場合、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタは、前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれにおいて最も被写体側に配置された第１のレンズおよび前記第１のレンズを保持する第１のレンズ保持部材と重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ装置。

【請求項13】

第１の光軸方向から見た場合、または、前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれの２つの第１の光軸との間の距離方向および前記第１の光軸方向のそれぞれと直交する方向から見た場合、前記回路基板は、前記第１の光学系と前記第２の光学系のそれぞれにおいて最も被写体側に配置された第１のレンズ、または前記第２の光軸を形成する光学部材と重なる領域を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項14】

前記回路基板の基板面は、長方形であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のレンズ装置。

【請求項15】

撮像素子と、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のレンズ装置と、を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項16】

前記撮像素子は、前記第１の光学系と前記第２の光学系により形成された視差のある２つの像を同時に撮像することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レンズ装置として立体撮影用の交換レンズが知られている。例えば特許文献１および特許文献２には、二つの光学系が並列に配置され、一つの撮像素子に二つのイメージサークルが並列に結像するレンズ装置が開示されている。また特許文献２に開示されたレンズ装置には、レンズマウントの近傍において、カメラ本体との電気通信を行うためのドーナツ形状やＣ型形状の回路基板が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－３０２２号公報

【文献】特開平１－２９６２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されたレンズ装置では、撮像センサのうち２つの像を撮像可能な範囲内において、２つの１軸光学系が配置されている。このため、特許文献２のようにレンズマウントの近傍にドーナツ形状やＣ型形状の回路基板を配置すると、ＶＲ鑑賞で違和感のない十分な基線長を確保することが難しい。また、ドーナツ形状やＣ型形状の回路基板は、配線が複雑になる等、スペース効率が良くない。

【0005】

そこで本発明は、回路基板を適切に配置してスペース効率を向上させた立体撮影用のレンズ装置および撮像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】

【0006】

本発明の一側面としてのレンズ装置は、第１の光学系と、第２の光学系と、カメラ本体に取り付けるためのレンズマウントと、前記カメラ本体と通信を行うための回路基板と前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板とが取り付けられるベース部材と、を有し、前記第１の光学系と前記第２の光学系はそれぞれ、第１の反射面および第２の反射面を有する屈曲光学系であり、物体側から順に、第１の光軸、前記第１の反射面で反射した光の第２の光軸、および前記第２の反射面で反射した光の第３の光軸を有し、前記レンズマウントの軸方向から見た場合、前記回路基板に配置された電気素子の少なくとも一部は、前記レンズマウントの直径よりも内側に配置されており、前記第１の光学系と前記第２の光学系と前記回路基板は、前記ベース部材と一体的に、前記レンズマウントに対して第１の光軸方向に移動可能である。

【0007】

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、回路基板を適切に配置してスペース効率を向上させた立体撮影用のレンズ装置および撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態におけるレンズ装置の断面図である。

【図2】本実施形態におけるレンズ装置の分解斜視図である。

【図3】本実施形態におけるレンズ装置の分解斜視図である。

【図4】本実施形態におけるレンズ装置の正面図である。

【図5】図４中のＡ－Ａ断面図である。

【図6】変形例としての図４中のＡ－Ａ断面図である。

【図7】図４中のＢ－Ｂ断面図である。

【図8】本実施形態における各光軸と撮像素子上のイメージサークルの配置図である。

【図9】本実施形態における第１の光学系で撮像した場合の第２の光学系の映り込みを示す図である。

【図10】本実施形態における撮像装置の概略構成図である。

【図11】本実施形態におけるレンズ装置から前面外装部材やカバー部材を除いた状態を示す正面図である。

【図12】本実施形態におけるレンズ装置の要部斜視図である。

【図13】本実施形態におけるフレキシブル基板の通り道を示す断面図である。

【図14】本実施形態における変形例としてのレンズ装置の正面図である。

【図15】本実施形態における変形例としてのレンズ装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

本実施形態のレンズ装置（交換レンズ）は、互いに並列に（対称に）配列された二つの光学系（第１の光学系および第２の光学系）を有し、一つの撮像素子に二つのイメージサークルが並列に結像するように構成されている。二つの光学系は、所定の距離（基線長）だけ離間して水平方向に並べられる。像側から見て、右の光学系（第１の光学系）で結像する像を右眼用の動画または静止画として記録し、左の光学系（第２の光学系）で結像する像を左眼用の動画または静止画として記録する。動画または静止画（映像）の再生の際には、既知の３ＤディスプレイやいわゆるＶＲゴーグルなどを用いて鑑賞することで、鑑賞者の右眼には右眼用の映像が映り、左眼には左眼用の映像が映る。このとき、レンズ装置の基線長によって、右眼と左眼には視差のある映像が投影されるため、鑑賞者は立体感を得ることができる。このように本実施形態のレンズ装置は、第１の光学系および第２の光学系により、視差のある二つの像を撮像素子（一つの撮像面）に結像させることが可能な立体撮影用のレンズ装置である。

【0012】

まず、図１乃至図３を参照して、交換レンズ（レンズ装置）２００について説明する。図１は、交換レンズ２００の断面図であり、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌの概略構成を示す。図２および図３は、交換レンズ２００の分解斜視図である。以降の説明では、右眼光学系についての記述には符号の末尾にＲを付け、左眼光学系についての記述には符号の末尾にＬを付ける。右眼光学系と左眼光学系の両方に共通する記述には符号の末尾にＲもＬも付けない。

【0013】

交換レンズ２００は、右眼光学系（第１の光学系）２０１Ｒと左眼光学系（第２の光学系）２０１Ｌを有する。右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌはそれぞれ、画角１８０度以上で撮影することが可能である。各光学系において、被写体側（物体側）から順に、第１の光軸ＯＡ１（ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌ）、第１の光軸と略直交する第２の光軸ＯＡ２（ＯＡ２Ｒ、ＯＡ２Ｌ）、第１の光軸と平行な第３の光軸ＯＡ３（ＯＡ３Ｒ、ＯＡ３Ｌ）が設定されている。各光学系は、各光軸に沿って、第１の光軸ＯＡ１には被写体側が凸形状の表面２１１Ａを有する１群レンズ（第１のレンズ）２１１、第２の光軸ＯＡ２には２群レンズ２２１、第３の光軸ＯＡ３には３群レンズ２３１、２３１－２を有する。各光学系は、第１の光軸ＯＡ１の光束を折り曲げて第２の光軸ＯＡ２に導く第１のプリズム（第１の反射面）２２０、および第２の光軸ＯＡ２の光束を折り曲げて第３の光軸ＯＡ３に導く第２のプリズム（第２の反射面）２３０を有する屈曲光学系である。以降、光軸方向とは、被写体側から撮像面側に向けて延びる方向であり、第１の光軸ＯＡ１の方向（第１の光軸方向）に相当する。

【0014】

右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌはそれぞれ、レンズトップベース３００にビス締めなどで固定される。レンズトップベース３００は、レンズボトムベース３０１にビス締めなどで固定される。レンズトップベース３００およびレンズボトムベース３０１は、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌと回路基板３１０とが取り付けられるベース部材を構成する。右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌと回路基板３１０は、ベース部材と一体的に、レンズマウント２０２に対して第１の光軸方向に移動可能である。レンズボトムベース３０１は、不図示の直進構造で回転方向の移動は規制されたまま、光軸方向に進退できるように保持される。これにより、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌは一体となって、光軸方向に進退可能になり、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌは同時にフォーカス位置を調整することができる。

【0015】

次に、図４乃至図７を参照して、１群レンズ２１１とその周辺の構造について説明する。図４は、交換レンズ２００の正面図である。図５および図６は、図４中のＡ－Ａ断面図であり、交換レンズ２００の１群レンズ２１１とその周辺の構造を示す。図７は、図４中のＢ－Ｂ断面図であり、交換レンズ２００の１群レンズ２１１とその周辺の構造を示す。

【0016】

交換レンズ２００は、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌを収納する外装カバー部材２０３を備え、前面外装部材２０４で交換レンズ２００の前側を、蓋をするように収納することができ、前面外装部材２０４は外装カバー部材２０３にビス締め固定される。前面外装部材２０４は、右眼光学系２０１Ｒの１群レンズ２１１Ｒと左眼光学系２０１Ｌの１群レンズ２１１Ｌそれぞれが入り込む開口部２０４Ｆを有する。

【0017】

前面外装部材２０４は、右眼光学系２０１Ｒおよび左眼光学系２０１Ｌの有効画角１８０度以上の有効光束を遮らない形状を有する。１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌは、被写体側に有効光束の入射面であるレンズ表面２１１Ａを有する。１群レンズ２１１のレンズ表面２１１Ａのうち、有効入射面外径２１１Ｃよりも内側を有効入射面２１１Ｂとするとき、１８０度の光束は、１群レンズ２１１の有効入射面２１１Ｂと光軸と略直交方向に水平に伸びる。そして、１８０度を超える光束は、１群レンズ２１１の有効入射面２１１Ｂよりも撮像面側にあり、１群レンズ２１１から遠ざかるほど撮像面側に延びていく。従って、１８０度を超える光束を遮らないため、前面外装部材２０４の表面形状は、１群レンズ２１１の有効入射面２１１Ｂよりも撮像面側に配置されている。カバー部材２１３も同様に、有効入射面Ｂよりも撮像面側に配置される。

【0018】

図４および図７を参照して、１群レンズ２１１とその周辺の構造について詳述する。図４に示されるように、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌとの間の中心点Ｏよりも右眼光学系２０１Ｒ側を右眼領域２０Ｒ、中心点Ｏよりも左眼光学系２０１Ｌ側を左眼領域２０Ｌとする。このとき、図７中の画角ＦＯＶのように、前面外装部材２０４の右眼領域２０Ｒには、左眼光学系２０１Ｌの最外有効光束（図７中の太点線部）を遮らないように、１群レンズ２１１Ｌから離れるほど撮像面側に凹となるような表面形状２０４Ａを有する。同様に、前面外装部材２０４の左眼領域２０Ｌには、右眼光学系２０１Ｒの有効光束を遮らないように、右眼光学系２０１Ｒの１群レンズ２１１Ｒから離れるほど撮像面側に凹となるような表面形状２０４Ｂを有する。ただし、右眼光学系２０１Ｒから見た左眼光学系２０１Ｌの１群レンズ２１１Ｌおよびその周辺や、左眼光学系２０１Ｌから見た右眼光学系２０１Ｒの１群レンズ２１１Ｒおよびその周辺は、互いの有効光束の一部を遮る領域を有する。

【0019】

前面外装部材２０４の開口部２０４Ｆを形成するため、表面形状２０４Ａおよび表面形状２０４Ｂよりも凸となる壁形状２０４Ｃおよび２０４Ｄを有する。壁形状２０４Ｃは、右眼光学系２０１Ｒの１群レンズ２１１Ｒと略同軸の円弧形状で、右眼光学系２０１Ｒの有効光束は遮らないが、左眼光学系２０１Ｌの有効光束の一部を遮る形状となっている。同様に、壁形状２０４Ｄは、左眼光学系２０１Ｌの１群レンズ２１１Ｌと略同軸の円弧形状で、左眼光学系２０１Ｌの有効光束は遮らないが、右眼光学系２０１Ｒの有効光束の一部を遮る形状となっている。

【0020】

次に、前面外装部材２０４の開口部２０４Ｆに入り込む１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌと、その周辺の構成について説明する。図５に示されるように、１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌを保持する１群レンズ保持部材（第１のレンズ保持部材）２１２が設けられている。また、１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌの被写体側レンズ表面２１１Ａの外周部を覆うように、１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌが入り込む開口部２１３Ａを備えるカバー部材２１３が配置される。

【0021】

１群レンズ２１１の有効入射面外径２１１Ｃよりも外周側には、レンズ表面２１１Ａとの境界２１１Ｄが存在する。その境界２１１Ｄは１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌの側面２１１Ｅとレンズ表面２１１Ａの境界である。または、図６に示されるように１群レンズ２１１Ｒ、２１１Ｌをカシメ固定しているカシメ爪形状の内径先端部であってもよい。境界２１１Ｄとは、レンズ表面２１１Ａとそれ以外の表面、または部材との境界である。そして、カバー部材２１３はこの境界２１１Ｄを覆っている。すなわち、カバー部材２１３の開口部２１３Ａの内径は、境界２１１Ｄの径よりも小さい。

【0022】

カバー部材２１３の開口部２１３Ａの内径をΦＡ、境界２１１Ｄの径をΦＢとするとき、片側のオーバーラップ量Ｘは、以下の式（１）のように表される。

【0023】

Ｘ＝（ΦＢ－ΦＡ）／２ … （１）
このように、境界２１１Ｄを覆い隠すことで、外観品位の向上が見込まれる。

【0024】

カバー部材２１３は、１群レンズ保持部材２１２と光軸方向に位置決めされ、光軸と直交する方向には所定のガタＹが設けられている。所定のガタＹは、カバー部材２１３のオーバーラップ量Ｘよりも小さいため、ガタ分寄っても、境界２１１Ｃがカバー部材２１３の開口部２１３Ａよりも内側にくることはない。

【0025】

図５および図６に示されるように、カバー部材２１３に溝部２１３Ｂが内周の一部に形成されている。１群レンズ保持部材２１２の外周の一部には、外周側に延びる羽形状２１２Ａが形成されている。ある位相で溝部２１３Ｂと羽形状２１２Ａは光軸方向から見て重ならない位置にあるときに組付け、カバー部材２１３を回転させることで、溝部２１３Ｂに羽形状２１２Ａが入り込む。このようにバヨネット構成とすることで、光軸方向に位置決めすることができる。このとき、カバー部材２１３の内周と１群保持部材２１２の外周には、所定のガタＹが設けられる。ただし、光軸方向の位置規制構造はこの限りではない。例えば、１群レンズ保持部材２１２に溝形状があり、カバー部材２１３に羽形状があってもよい。

【0026】

このように、カバー部材２１３は、１群レンズ保持部材２１２と光軸方向に位置決めされているため、１群レンズ保持部材２１２と一体で光軸方向に進退可能である。そして、カバー部材２１３の外径は前面外装部材２０４の開口部２０４Ｆの内径が径篏合している。このとき、径篏合でのガタは微小で、所定のガタＹよりも小さい。

【0027】

また、カバー部材２１３には回転規制キー２１３Ｃが備えられており、前面外装部材２０４には回転規制キー２１３Ｃに対応する回転規制溝２０４Ｅが備えられている。これにより、前面外装部材２０４が組み込まれると、前面外装部材２０４の回転規制溝２０４Ｅにカバー部材２１３の回転規制キー２１３Ｃが入り込むことにより、カバー部材２１３は回転規制される。その結果、前述のバヨネット構成でカバー部材２１３が回転して１群レンズ保持部材２１２から外れることを防止することができる。ここで、回転規制構造の関係は逆でもよく、カバー部材２１３に回転規制溝、前面外装部材２０４に回転規制キーの関係でもよい。

【0028】

カバー部材２１３は像面側に向いている面２１３Ｄを備え、１群レンズ保持部材２１２は面２１３Ｄに対向する被写体側に向いている面２１２Ｂを備えている。面２１３Ｄと面２１２Ｂとの間には、防滴防塵のための光軸方向シール部材２１４が挟み込まれるように配置される。面２１３Ｄおよび面２１２Ｂは全周であることが望ましいが、一部でもよい。光軸方向シール部材２１４が光軸方向で挟み込まれることにより、カバー部材２１３と１群レンズ保持部材２１２は光軸方向に付勢され、光軸方向のガタを減らすことができる。

【0029】

また、所定のガタＹが保たれるように、光軸方向シール部材２１４は、光軸方向と直交する方向には挟み込まれないようにガタＹより大きい所定のクリアランスを持って配置される。光軸方向シール部材２１４は、例えばゴムやスポンジなどの弾性変形可能な材質からなり、カバー部材２１３の１群レンジ保持部材２１２に対する光軸方向と直交する方向のガタＹを吸収することができる。

【0030】

カバー部材２１３と開口部２０４Ｆとの間には、防滴防塵のための径方向シール部材２１５が光軸と直交方向に挟み込まれるように配置される。右眼光学系２０１Ｒ側の径方向シール部材２１５は左眼光学系２０１Ｌの有効光束を遮る位置に配置され、左眼光学系２０１Ｌ側の径方向シール部材２１５は右眼光学系２０１Ｒの有効光束を遮る位置に配置される。

【0031】

以上の構成により、画角１８０度以上の立体映像を撮影可能で、外観品位や防塵防滴性能を保つことができる。１群レンズ保持部材２１２を直接前面外装部材２０４の開口部２０４Ｆで篏合させない構造とすることで、１群レンズ保持部材２１２が製造誤差などの影響で位置ずれしてしまっても、その位置を強制されることがない。このため、光学性能や右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌとの相対誤差が前面外装部材２０４を組み込むことによって変化しない。

【0032】

図８は、交換レンズ２００の各光軸の位置およびマウントと、カメラ本体側の撮像素子上のイメージサークル位置関係を示す図である。カメラ本体１１０の撮像素子１１１上には、右眼光学系２０１Ｒによって結像する有効画角の右眼イメージサークルＩＣＲと、左眼光学系２０１Ｌによって結像する有効画角の左眼イメージサークルＩＣＬが並列に像を結ぶ。イメージサークル同士がなるべく重ならないように、イメージサークルのサイズΦＤ２とイメージサークル同士の離間距離を設定することが好ましい。例えば、撮像素子１１１の受光範囲を中央で左右に半分に分けた領域を考え、受光範囲の右領域の略中央に右眼イメージサークルＩＣＲの中心が位置し、受光範囲の左領域の略中央に左眼イメージサークルＩＣＬの中心が位置するように設定することが好ましい。

【0033】

本実施形態の光学系は全周魚眼レンズであり、撮像面に結像される像は１８０度を超える画角の範囲を写した円像になり、図８に示されるように左右にそれぞれ２つの円像が結像される。右眼光学系２０１Ｒの第１の光軸ＯＡ１Ｒと左眼光学系２０１Ｌの第１の光軸ＯＡ１Ｌとが成す距離を基線長Ｌ１と称する。基線長Ｌ１が長いほど、鑑賞時の立体感が増す。

【0034】

例えば、センサーサイズを縦２４ｍｍ×横３６ｍｍ、イメージサークルの直径をΦ１７ｍｍ、第３の光軸同士の成す離間距離Ｌ２を１８ｍｍ、第２の光軸の長さを２１ｍｍとする。第２の光軸が水平方向に延びるように各光学系を配置すると、図１中に示される基線長Ｌ１は６０ｍｍとなり、成人の眼幅と略等しくなる。また、レンズマウント２０２の直径ΦＤ（レンズマウント２０２のカメラ本体１１０との嵌合径）は基線長Ｌ１よりも短くてよい。また第３の光軸間の距離Ｌ２は、レンズマウント２０２の直径ΦＤよりも短い。これにより、第３の光軸における３群レンズ２３１、２３１－２をレンズマウント２０２の内側に配置することが可能となる。すなわち、以下の式（２）の関係を満足する。

【0035】

Ｌ１＞ΦＤ＞Ｌ２ … （２）
ＶＲとして視聴するとき、立体感を得られる画角は１２０度程度と言われているが、視野が１２０度では違和感が残るため、１８０度まで画角を広げることが多い。本実施形態では有効画角が１８０度を超えるため、１８０度の範囲のイメージサークルのサイズΦＤ３は、以下の式（３）の関係を満足する。

【0036】

ΦＤ２＞ΦＤ３ … （３）
図９は、第１の光学系で撮像した場合の、第２の光学系の映り込みを示す図である。前面外装部材２０４の壁形状２０４Ｃ（Ｄ）は、有効画角であるサイズΦＤ２よりも内側に撮像されるが、１８０度画角には撮像されず、サイズΦＤ３よりも外側に撮像される。従って、ＶＲとして視聴する場合、１８０度画角で視聴する際には影響を与えない。例えば、右眼光学系２０１Ｒの有効画角内には、左眼領域２０Ｌにある左眼光学系２０１Ｌの１群レンズ２１１Ｌや、カバー部材２１３、前面外装部材２０４の壁部２０４Ｄがあり、それらが図９に示されるように実際の有効撮像範囲に映り込んでいる。１群レンズ２１１Ｌのみ１８０度画角のイメージサークル内（ΦＤ３よりも内側）に映り込んでいるが、その他のカバー部材２１３や壁部２０４Ｄは１８０度画角のイメージサークルの外側にある。

【0037】

また、壁部２０４Ｄの映り込みは、１群レンズ２１１Ｌの頂点部よりも水平方向で見た場合でも外側（図９における左側）に撮像されている。魚眼の円像において、１群レンズ２１１Ｌの頂点部よりも水平方向で見た場合でも外側に撮像されていることの利点として、画像処理や画像編集の際における、隣のレンズの映り込みをトリミングなどしてカットする場合の利点がある。このとき、仕様上必ず映り込んでしまう１群レンズ２１１Ｌの頂点部まで水平方向でカット、例えば図９中に示される直線Ｚで直線Ｚよりも水平方向で外側をカットしさえすれば、壁部２０４Ｄの映り込みは影響を与えることはないため、必要最小限のカットで済む。第２の光学系で撮像した場合の、第１の光学系の映り込みに関しても同様である。以上のように、壁部２０４Ｄは有効画角内ではあるが、実際のＶＲ用途としての撮像に関してはほとんど影響を与えないように配置されている。

【0038】

図１０は、立体映像を撮影可能な撮像装置１００の概略構成の一例を示す図である。図１０において、撮像装置１００は、カメラ本体１１０と交換レンズ２００とを有する。交換レンズ２００は、カメラ本体１１０に対して着脱可能である。本実施形態において、撮像装置１００は、カメラ本体１１０と、カメラ本体１１０に対して着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）２００とを有する撮像システムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

【0039】

交換レンズ２００は、右眼光学系２０１Ｒ、左眼光学系２０１Ｌ、およびレンズシステム制御部２０９を有する。カメラ本体１１０は、撮像素子１１１、Ａ／Ｄ変換器１１２、画像処理部１１３、表示部１１４、操作部１１５、記憶部１１６、本体システム制御部１１７、およびカメラマウント１２２を有する。レンズ装置２００のレンズマウント２０２を介してカメラ本体１１０のカメラマウント１２２に装着すると、本体システム制御部１１７とレンズシステム制御部２０９とが電気的に接続される。

【0040】

被写体の像は、右眼光学系２０１Ｒを介して結像される右眼像と左眼光学系２０１Ｌを介して結像される左眼像が並んで撮像素子１１１に結像される。すなわち撮像素子１１１は、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌにより形成された視差のある２つの像を同時に撮像する。撮像素子１１１は、結像された被写体の像（光信号）をアナログの電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、撮像素子１１１から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号（画像信号）に変換する。画像処理部１１３は、Ａ／Ｄ変換器１１２から出力されたデジタルの電気信号（画像信号）に対して種々の画像処理を行う。

【0041】

表示部１１４は、各種の情報を表示する。表示部１１４は、例えば、電子ビューファインダや液晶パネルを用いることにより実現される。操作部１１５は、撮像装置１００に対する指示をユーザが行うためのユーザインタフェースとしての機能を有する。尚、表示部１１４がタッチパネルを有する場合には、当該タッチパネルも操作部１１５の一つになる。記憶部１１６は、画像処理部１１３で画像処理が行われた画像データ等、各種のデータを記憶する。また、記憶部１１６は、プログラムも記憶する。記憶部１１６は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびＨＤＤを用いることにより実現される。本体システム制御部１１７は、撮像装置１００全体を統括制御する。本体システム制御部１１７は、例えば、ＣＰＵを用いることにより実現される。

【0042】

交換レンズ２００は、カメラ本体１１０と通信するためのレンズシステム制御部２０９を備えており、図１および図１１に示されるように、回路基板３１０として交換レンズ２００の内部に配置されている。右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌにはそれぞれ、図１に示されるように絞り装置（電子部材）２４０が配置され、ステッピングモータなどの駆動源３２０（図１２（Ａ）、（Ｂ）参照）を電子制御することで、所望の絞り径を設定可能である。

【0043】

図１および図１１に示されるように、レンズトップベース３００には、絞り装置２４０を電子制御するための回路基板３１０が配置されている。図１２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、回路基板３１０は、カメラ本体１１０との通信や、電子部品の制御のために、複数の電気素子３１０Ａを備え、配線部により電気的に接続されている。また、制御対象の電子部品と通信するために、フレキシブル基板（第２のフレキシブル基板）３３０Ａを備えている。フレキシブル基板３３０Ａは、絞り装置２４０、およびステッピングモータなどの駆動源３２０と電気的に接続される。回路基板３１０には、フレキシブル基板３３０Ａを電気的に接続するコネクタ（第２のコネクタ）３１０Ｂが設けられている。コネクタ３１０Ｂは、レンズマウント２０２の軸周りに点対称に配置されている。

【0044】

また、カメラ本体１１０と通信するために、フレキシブル基板（第１のフレキシブル基板）３３０Ｂが設けられている。フレキシブル基板３３０Ｂは、カメラ本体１１０との通信を行うためにレンズマウント２０２に配置された電気接点部（通信部）２０２Ａと電気的に接続されている。また回路基板３１０には、フレキシブル基板３３０Ｂを電気的に接続するコネクタ（第１のコネクタ）３１０Ｃが配置されている。フレキシブル基板３３０Ｂは、電気接点部２０２Ａとコネクタ３１０Ｃとを電気的に接続し、レンズマウント軸ＭＡ方向に延びている。レンズマウント軸ＭＡの方向から見た場合、コネクタ３１０Ｂ、３１０Ｃは、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌのそれぞれにおいて最も被写体側に配置された１群レンズ２１１および１群レンズ保持部材２１２と重ならないように配置されている。以上の構成により、回路基板３１０は、レンズマウント２０２を通してカメラ本体１１０と通信可能であり、交換レンズ２００の内部に設けられた絞り装置２４０などの電子部品を制御することができる。

【0045】

本実施形態において、回路基板３１０は絞り装置２４０を電子制御するが、例えば防振やオートフォーカスのためにレンズ駆動を行う場合など、電子駆動制御する対象があれば、回路基板３１０はその電子制御の役割を担うことができる。

【0046】

回路基板３１０は、レンズトップベース３００にビス締めなどにより固定される。また、レンズトップベース３００およびレンズボトムベース３０１は共に２眼光学系ユニットのベース部材であり、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌは、ベース部材と一体となって光軸方向に進退可能である。

【0047】

図１に示されるように、回路基板３１０は、右眼光学系２０１Ｒと左眼光学系２０１Ｌの２つの第１の光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌの間（２つの第１の光軸に挟まれた位置）であって、かつ第２の光軸ＯＡ２Ｒ、ＯＡ２Ｌよりも被写体側に配置されている。また回路基板３１０は、レンズマウント２０２の軸上（レンズマウント軸ＭＡ上）に配置されている。また回路基板３１０の基板面（電気素子３１０Ａが配置される面）は、レンズマウント軸ＭＡと垂直である。

【0048】

また回路基板３１０は、第１の光軸方向、またはレンズマウント軸ＭＡ方向から見た場合、回路基板３１０よりも被写体側に配置された１群レンズ２１１の被写体側レンズ表面２１１Ａと重なる位置に配置されている。また回路基板３１０は、被写体側レンズ表面２１１Ａよりも像面側に配置されており、径の小さいレンズの側面に挟まれる位置に配置されている。図１では、１群レンズ２１１の小径部と重なっているが、１群レンズ２１１よりも像面側にある別のレンズによって挟まれる位置でもよい。すなわち、被写体側レンズ表面２１１Ａよりも像面側にあるレンズ部材の側面に挟まれる位置に配置されている。また回路基板３１０は、第３の光軸ＯＡ３の光軸の延長線上に配置されている。また回路基板３１０は、第２の光軸ＯＡ２を形成する光学部材である第２プリズム２３０とレンズマウント軸ＭＡの方向から見て重なる領域に配置されている。

【0049】

このような位置に回路基板３１０を配置することで、ＶＲの立体視として適切な基線長である第１の光軸間距離Ｌ１を確保することで生じる２つの光学系に挟まれたスペースを有効に活用でき、スペース効率のよい配置にすることが可能となる。また、交換レンズ２００の小型化にも有利である。

【0050】

また本実施形態のように、２つの光学系を１つの撮像素子に結像させる交換レンズ２００の場合、第３の光軸ＯＡ３はレンズマウント２０２の直径の内側にあり、基線長を確保するために第２の光軸ＯＡ２により交換レンズ２００の本体の外径側に出っ張る。このような構成では、従来のようにレンズマウント付近にドーナツ型やＣ型形状の回路基板を配置しようとすると、例えば第１プリズムの２２０や第２のプリズム２３０およびそれらを保持する保持枠やレンズボトムベース３０１などの内包部材に影響を及ぼし得る。その結果、設計自由度の低下や、交換レンズが大型化してしまう。例えば、レンズマウント付近に従来のようにドーナツ形状やＣ型形状の回路基板を配置しようとして、スペースの確保のために第２の光軸ＯＡ２をより被写体側に配置することが考えられる。しかし、第２の光軸ＯＡ２をより被写体側に配置しようとすると、光学系の全長が伸び、それに伴いレンズ自体の外径も大きくなり、交換レンズとしても大型化を招いてしまう。逆に、第２の光軸ＯＡ２をより像面側に配置することでレンズ全長の短縮やレンズ径の小径化が可能となり、交換レンズの小型化に寄与できる。

【0051】

また、回路基板３１０自体の効率化として、回路基板３１０の基板面の形状を、従来のようなドーナツ形状やＣ型形状ではなく、略長方形の形状とするとことで、回路基板３１０内の電気素子３１０Ａの効率的な配置や配線が可能である。また、略長方形の方がドーナツ形状やＣ型形状よりも製造過程においても、プレスによる打ち抜きの効率もよくすることができる。プレスによる取り個数の増加により、コストダウンを図ることができる。

【0052】

図１１は、交換レンズ２００から前面外装部材２０４やカバー部材２１３を除いて、レンズマウント軸ＭＡ方向に被写体側から見た正面図である。回路基板３１０は、固定部３１０Ｄにおいて、ビス締めなどによってレンズトップベース３００に固定される。固定方法はビス締めや接着でもよい。固定部３１０Ｄは、軸ＯＡ１方向の被写体側から見た場合、回路基板３１０よりも被写体側にあるレンズである１群レンズ２１１および１群レンズ保持部材２１２とは重ならない位置に配置されている。コネクタ３１０Ｂ、３１０Ｃも同様に、１群レンズ２１１および１群レンズ保持部材２１２とは重ならない位置に配置される。このような配置により、例えば、前面外装２０４やカバー部材２１３のみが組まれていない状態で回路基板３１０を組み込み、回路基板３１０の固定やフレキシブル基板との接続を行うことができる。そして、回路基板３１０の固定や接続が終わってから、前面外装２０４やカバー部材２１３を組み、交換レンズ２００を完成させることができる。回路基板３１０の不良などで回路基板３１０の交換が必要となった場合でも、比較的速やかに回路基板３１０へアクセスして、回路基板３１０の交換を行うことができる。

【0053】

また、前述の通り、回路基板３１０は、レンズマウント軸ＭＡ上に配置されている。また、レンズマウント軸ＭＡの方向から見た場合、回路基板３１０に配置された電気素子３１０Ａの少なくとも一部は、レンズマウント２０２の直径ΦＤよりも内側に配置されていることが望ましい。また、２つの第１の光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌとの間の距離方向（基線長Ｌ１方向）、および第１の光軸方向のそれぞれと直交する方向から見た場合、回路基板３１０は、２つの第１の光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌの間に配置されていることが望ましい。これにより、交換レンズ２００を更に小型化することができる。回路基板３１０を取り付けるための固定部３１０Ｄも直径ΦＤの内側であることが小型化には望ましい。ただし、固定方法や固定箇所によっては直径ΦＤの外側の方が設計上好ましい場合もある。このため、少なくとも電気素子３１０Ａが直径ΦＤの内側に位置することで、より小型化に有利な構成とすることができる。

【0054】

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、２つの異なる方向から見た交換レンズ２００の要部斜視図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は、レンズマウント２０２や回路基板３１０と、その周辺部品であるフレキシブル基板３３０Ａ、３３０Ｂ、ベース部材のレンズトップベース３００やレンズボトムベース３０１などのみを示す。図１３は、フレキシブル基板３３０Ｂの通り道を示す断面図である。

【0055】

フレキシブル基板３３０Ｂは、レンズマウント２０２の電気接点部２０２Ａと、回路基板３１０のコネクタ３１０Ｃと電気的に接続され、カメラ本体１１０と通信可能である。フレキシブル基板３３０Ｂは、レンズマウント軸ＭＡ方向に延びている。本実施形態において、従来のようにドーナツ型形状やＣ型形状の回路基板が配置されていたスペースには、ベース部材としてレンズボトムベース３０１が配置されている。レンズボトムベース３０１は、光学系を光軸方向に移動させるための機構が外周近傍に構成されており、フレキシブル基板３３０Ｂをレンズマウント２０２から回路基板３１０へ接続するにあたって障壁となる。そこで本実施形態では、図１２（Ａ）、（Ｂ）および図１３に示されるように、レンズボトムベース３０１に貫通穴３０１Ａを形成し、フレキシブル基板３３０Ｂが貫通穴３０１Ａを通るように構成されている。このような構成により、レンズマウント２０２から回路基板３１０の接続を比較的短い距離で繋ぐことができる。

【0056】

次に、図１４および図１５を参照して、本実施形態の変形例としての回路基板３１０の配置について説明する。図１４は、本実施形態の変形例としての回路基板３１０の配置を示す正面図であり、主要部をレンズマウント軸ＭＡ方向に被写体側から見た図である。図１５は、変形例としての回路基板３１０の配置を示す断面図であり、主要部を基線長方向および第１の光軸ＯＡ方向のそれぞれと直交する方向から見た図である。

【0057】

図１４および図１５に示されるように、回路基板３１０の基板面（電気素子３１０Ａを配置する面）を、基線長方向および第１の光軸ＯＡ１のそれぞれと平行になるように配置しても、省スペースに配置することができる。この場合でも、図１４に示されるように、少なくとも電気素子３１０Ａがレンズマウント２０２の直径ΦＤの内側に配置されていることで、小型化に有利な構成とすることができる。また、図１５に示されるように、基線長方向および第１の光軸ＯＡ方向のそれぞれと直交する方向から見た場合、回路基板３１０は、第１の光軸ＯＡ１（ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌ）に挟まれる位置に配置されている。また、基線長方向および第１の光軸ＯＡ方向のそれぞれと直交する方向から見た場合、回路基板３１０は、１群レンズ２１１、および第２の光軸ＯＡ２を形成する光学部材である第２プリズム２３０と重なる領域に配置される。このように配置することで、よりスペース効率のよい配置にすることができる。

【0058】

本実施形態によれば、回路基板を適切に配置してスペース効率を向上させた立体撮影用のレンズ装置および撮像装置を提供することができる。

【0059】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0060】

２００ 交換レンズ（レンズ装置）
２０１Ｒ 右眼光学系（第１の光学系）
２０１Ｌ 左眼光学系（第２の光学系）
２０２ レンズマウント
２２０ 第１のプリズム（第１の反射面）
２３０ 第２のプリズム（第２の反射面）
３１０ 回路基板
３１０Ａ 電気素子
ＯＡ１Ｒ、ＯＡ１Ｌ 第１の光軸
ＯＡ２Ｒ、ＯＡ２Ｌ 第２の光軸
ＯＡ３Ｒ、ＯＡ３Ｌ 第３の光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】