JP2019049739A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１８０度を超える全画角をもつ広角レンズを２つ使用する、新規な撮像装置を実現する。【解決手段】この発明の撮像装置は、１８０度より大きい全画角を持つ結像光学系と、該結像光学系により結像した画像を画像信号に変換する２次元の固体撮像素子とにより構成される撮像光学系を２個組み合わせて全方位の画像を撮像する撮像装置であって、２個の撮像光学系は同構造で、それぞれが、物体側に配される第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉと、該第１レンズ群の像側に配される第２レンズ群Ｌ１ＩＩ、Ｌ２ＩＩと、反射面部材ＰＣと、を有し、該反射面部材ＰＣは、第１レンズ群の光軸を、第１の方向へ屈曲させる第１反射面ＲＦと、該第１反射面により反射された光束の光軸を、前記第１レンズ群の光軸と第１の方向とを含む共有平面に交わる第２の方向へ屈曲させる第２反射面と、を有し、２個の撮像光学系は、第１レンズ群の光軸が互いに合致し、共有平面同士が同一平面内にあり、且つ、第２の方向同士が前記同一平面の同じ側となるように組み合わせられる。【選択図】図１

Description

この発明は撮像装置に関する。

立体角で４πラジアンに相当する「全方位の画像」を一度に撮像する撮像装置は、従来から、特許文献１や２により知られている。

全天球を「一度に撮像」する撮像装置として「１８０度を超える全画角をもつ広角レンズ（所謂「魚眼レンズ」）」を２つ使用したものが知られている（特許文献１、２）。

このような撮像装置は、同時に全方位の画像情報を取得できるので、例えば、防犯用監視カメラや車載カメラ等に有効に利用できる。

また、昨今は、工業用や医療用の内視鏡への利用も意図されつつある。

広角レンズは、全画角が大きくなるにつれて、性能を確保するために構成レンズ枚数が増大し易く、全画角の大きい広角レンズは、レンズ全長が長くなり易い。

このようなレンズ全長の大きい広角レンズを２つ組み合わせると、撮像装置自体のサイズが大型化し易い。

このような「サイズの大型化」を考慮したものとして、広角レンズの光軸を反射面により折り曲げて用いるものが提案されている（特許文献３）。

この発明は、１８０度を超える全画角をもつ広角レンズを２つ使用する、新規な撮像装置の実現を課題とする。

この発明の撮像装置は、１８０度より大きい全画角を持つ結像光学系と、該結像光学系により結像した画像を画像信号に変換する２次元の固体撮像素子とにより構成される撮像光学系を２個組み合わせて全方位の画像を撮像する撮像装置であって、２個の撮像光学系は同構造で、それぞれが、物体側に配される第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配される第２レンズ群と、反射面部材と、を有し、該反射面部材は、第１レンズ群の光軸を、第１の方向へ屈曲させる第１反射面と、該第１反射面により反射された光束の光軸を、前記第１レンズ群の光軸と第１の方向とを含む共有平面に交わる第２の方向へ屈曲させる第２反射面と、を有し、２個の撮像光学系は、第１レンズ群の光軸が互いに合致し、共有平面同士が同一平面内にあり、且つ、第２の方向同士が前記同一平面の同じ側となるように組み合わせられる。

この発明によれば、１８０度を超える全画角をもつ広角レンズを２つ使用する、新規な撮像装置を実現できる。

撮像装置の実施の１形態を説明するための図である。 図１の実施の形態における光線図である。 撮像装置の実施の別形態を説明するための図である。 図３の実施の形態における光線図である。 照明手段を設けた実施の１形態を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１は、撮像装置の実施の１形態を説明するための概念図である。

図１に実施の形態を示す撮像装置は２つの撮像光学系を有する。

これら２つの撮像光学系を以下において、第１撮像光学系、第２撮像光学系と称する。

図１の（ａ−１）と（ａ−２）とは、第１撮像光学系を説明する図であり、（ｂ−１）と（ｂ−２）とは第２撮像光学系を説明するための図である。

図１（ａ−１）、（ａ−２）を参照して「第１撮像光学系」を説明する。

図１（ａ−１）、（ａ−２）において、符号Ｌ１Ｉは「第１レンズ群」を示す。また、符号Ｌ１ＩＩは「第２レンズ群」を示す。
符号ＩＳ１は「固体撮像素子（以下、第１撮像素子ＩＳ１と言う。）」を示す。

さらに、符号ＰＣは「反射面部材」を示す。
図１（ａ−１）において図の左方が物体側である。

第１レンズ群Ｌ１Ｉは物体側に配されるレンズ群で「負の屈折力」を有し、該例においては、２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２により構成されている。

第２レンズ群Ｌ１ＩＩは、第１レンズ群Ｌ１Ｉの像側に配されるレンズ群で「正の屈折力」を持ち、５枚のレンズＬ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７で構成されている。

具体的には、第１レンズ群Ｌ１ＩのレンズＬ１１、Ｌ１２は共に「ガラス材料による負のメニスカスレンズ」である。

第２レンズ群Ｌ１ＩＩのレンズＬ１３、Ｌ１４は共に「ガラス材料の両凸レンズ」、レンズＬ１５は「ガラス材料の両凸レンズ」である。

レンズＬ１６は「ガラス材料の両凹レンズ」であり、レンズＬ１５に接合されている。

最も像側に配されるレンズＬ１７は「ガラス材料の両凸レンズ」である。

図１（ｂ−１）、（ｂ−２）を参照して、第２撮像光学系を説明する。

図１（ｂ−１）、（ｂ−２）において、符号Ｌ２Ｉは「第１レンズ群」を示す。また、符号Ｌ２ＩＩは「第２レンズ群」を示す。

符号ＩＳ２は「固体撮像素子（以下、第２撮像素子ＩＳ２と言う。）」を示す。

さらに、符号ＰＣは「反射面部材」を示す。
図１（ｂ−２）においては図の右方が物体側である。

第１レンズ群Ｌ２Ｉは物体側に配されるレンズ群で「負の屈折力」を有し、該例においては、２枚のレンズＬ２１、Ｌ２２により構成されている。

第２レンズ群Ｌ２ＩＩは、第１レンズ群Ｌ２Ｉの像側に配されるレンズ群で「正の屈折力」を有し、５枚のレンズＬ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７で構成されている。

具体的には、第２レンズ群Ｌ２ＩのレンズＬ２１、Ｌ２２は共に「ガラス材料による負のメニスカスレンズ」である。

第２レンズ群Ｌ２ＩＩのレンズＬ２３、Ｌ２４は共に「ガラス材料の両凸レンズ」、レンズＬ２５は「ガラス材料の両凸レンズ」である。

レンズＬ２６は「ガラス材料の両凹レンズ」で、レンズＬ２５に接合されている。

最も像側に配されるレンズＬ２７は「ガラス材料の両凸レンズ」である。

図１（ａ−２）は同図（ａ−１）の状態を「図の右方」から見た図である。
また（ｂ−１）は（ｂ−２）の状態を「図の右方」から見た図である。

図１（ｃ−１）、（ｃ−２）、（ｃ−３）は、第１撮像光学系と第２撮像光学系とを組み合わせた状態を説明するための図である。

図１（ｃ−１）は、第１、第２撮像光学系を組み合わせた状態を（ａ−１）、（ｂ−２）の図面に直交する方向から見た状態である。

第２レンズ群Ｌ１ＩＩとＬ２ＩＩとは、図面に直交する方向において互いに重なり合っている。同様に第１撮像素子ＩＳ１と第２撮像素子ＩＳ２も、図面に直交する方向において互いに重なり合っている。

図１（ｃ−２）は、第１、第２撮像光学系を組み合わせた状態を（ａ−２）、（ｂ−１）の図面に直交する方向から見た状態である。

図１（ｃ−３）は、「第１、第２撮像光学系を組み合わせた状態」を（ａ−１）〜（ｂ−２）の図の上方から見た状態である。

次に、図１の実施の形態において用いられている反射面部材ＰＣにつき説明する。

図１の実施の形態においては、第１撮像光学系と第２撮像光学系とは、反射面部材ＰＣを共用している。

即ち、反射面部材ＰＣは「第１撮像光学系の構成要素」であり、同時に「第２撮像光学系の構成要素」でもある。

反射面部材ＰＣは、図１（ａ−２）等に示すように、３つの部分からなっている。これら３つの部分とは、立方体状のプリズムＰ０と、３角プリズムＰ１、Ｐ２である。

プリズムＰ０は、図１（ｃ−３）に示すように、２個の３角プリズムを斜面で張り合わせたものであり、接合面ＲＦが反射面となっている。

図１（ｃ−２）に示すように、第１撮像光学系の第１レンズ群Ｌ１Ｉから入射する撮像光束は、プリズムＰ０の接合面ＲＦにより３角プリズムＰ１の側へ反射される。

即ち、プリズムＰ０の接合面ＲＦは、第１レンズ群Ｌ１Ｉの光軸を、第１の方向である３角プリズムＰ１の側に向けて屈曲させる。屈曲の角度は９０度である。

同様に、第２撮像光学系の第１レンズ群Ｌ２Ｉから入射する撮像光束は、プリズムＰ０の接合面ＲＦにより３角プリズムＰ２の側へ反射される。

即ち、プリズムＰ０の接合面ＲＦは、第１レンズ群Ｌ２Ｉの光軸を、第２の方向である３角プリズムＰ２の側に向けて屈曲させる。屈曲の角度は９０度である。

従って、プリズムＰ０の「接合面ＲＦ」は、第１撮像光学系の第１反射面であると共に、第２撮像光学系の第１反射面でもある。

以下では、接合面ＲＦを第１反射面ＲＦとも言う。

第１レンズ群Ｌ１Ｉから入射した撮像光束は、上記第１反射面により３角プリズムＰ１側へ反射され、その斜面により再度反射されて第２レンズ群Ｌ１ＩＩに入射する。

このとき、第１レンズ群Ｌ１Ｉの光軸は「第２の方向」である第２レンズ群Ｌ１ＩＩの方向へ向かって９０度屈曲され、第２レンズ群Ｌ１ＩＩの光軸と合致する。

即ち、３角プリズムＰ１の斜面は、第１撮像光学系の「第２反射面」である。

第２レンズ群Ｌ１ＩＩに入射した撮像光束は、第１レンズ群Ｌ１Ｉと第２レンズ群Ｌ１ＩＩの結像作用により、第１撮像素子ＩＳ１の受光面に２次元画像（以下「第１の２次元画像」と言う。）を結像する。

第２撮像光学系においても同様である。

即ち、第１レンズ群Ｌ２ＩからプリズムＰ０に入射した撮像光束は、第１反射面ＲＦにより３角プリズムＰ２側へ反射される。

そして、３角プリズムＰ２の斜面により再度反射されて第２レンズ群Ｌ２ＩＩに入射する。

このとき、第１レンズ群Ｌ２Ｉの光軸は「第２の方向」である第２レンズ群Ｌ２ＩＩの方向へ向かって９０度屈曲され、第２レンズ群Ｌ２ＩＩの光軸と合致する。

即ち、３角プリズムＰ２の斜面は、第２撮像光学系の「第２反射面」である。

第２レンズ群Ｌ２ＩＩに入射した撮像光束は、第１レンズ群Ｌ２Ｉと第２レンズ群Ｌ２ＩＩの結像作用により、第２撮像素子ＩＳ２の受光面に２次元画像（以下「第２の２次元画像」と言う。）を結像する。

第１撮像素子ＩＳ１、第２撮像素子ＩＳ２は共に「２次元の受光面」を有し、この受光面に結像する２次元画像を撮像して電気信号に変換する。

第１撮像素子ＩＳ１により撮像された「第１の２次元画像」と、第２撮像素子ＩＳ２により撮像された「第２の２次元画像」は、それぞれ、周辺部に同じ画像情報を有する。

つまり、第１撮像光学系と、第２撮像光学系とは、１８０度より大きい全画角を有する結像光学系で構成されるため、互いの撮像素子により撮像された画像情報には重複領域がある。

従って、この同じ画像情報（重複領域の画像情報）を「繋ぎ位置」として検出し、歪み補正を電気的な情報処理で行ったのち、平面に展開し、その後「ブレンド処理」で１枚の画像に繋ぎ合わせる。

このようにして「全方位の画像」を得ることができる。

上記の如く、図１に実施の形態を示す撮像装置は「１８０度より大きい全画角を持つ結像光学系と、該結像光学系により結像した画像を画像信号に変換する２次元の固体撮像素子とにより構成される撮像光学系を２個組み合わせて全方位の画像を撮像する撮像装置」である。

２個の撮像光学系は同構造で、それぞれが、物体側に配される第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉと、該第１レンズ群の像側に配される第２レンズ群Ｌ１ＩＩ、Ｌ２ＩＩと、反射面部材ＰＣと、を有する。

反射面部材ＰＣは、第１反射面ＲＦと第２反射面とを有する。

「第１反射面」は、第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉの光軸を「第１の方向へ屈曲」させる反射面であり「プリズムＰ０の接合面ＲＦ」である。

「第２反射面」は、第１反射面ＲＦにより反射された光束の光軸を「第１レンズ群の光軸と第１の方向とを含む共有平面（図１（ｃ−３）の図面に平行な面）」に交わる第２の方向（図１（ｃ−３）の図面に直交する面）へ屈曲させる反射面である。

「第２反射面」は、第１撮像光学系にあっては３角プリズムＰ１の斜面であり、第２撮像光学系にあっては３角プリズムＰ２の斜面である。

２個の撮像光学系は、第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉの光軸が互いに合致し、上記共有平面同士が「同一平面（図１において（ｃ−３）に示された面）内」にある。

「第２の方向」同士は、前記同一平面の同じ側となるように組み合わせられる。

図１の実施の形態においてはまた、個々の撮像光学系の反射面部材ＰＣは、第１反射面ＲＦと第２反射面（３角プリズムＰ１、Ｐ２の斜面）とを有するプリズムである。

そして、第１の方向は第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉの光軸と直交し、第２の方向は前記第１の方向と直交する。

また、２個の撮像光学系は、反射面部材ＰＣを共用している。

図２に、上に説明した実施の形態の光線図を示す。
図２（ａ）は、図１（ｃ−３）と同じ図である。

図２（ｂ）は、図１（ｃ−１）の状態における光線図を示している。

図２（ｃ）は、図１（ｃ−２）の状態における光線図を示している。

図３は、撮像装置の実施の別の形態を説明図的に示す図である。

繁雑を避けるため、混同の虞が無いと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付している。

図１に即して実施の形態を説明した撮像装置は、立体角にして４πラジアンに相当する全方位の画像を一度に撮像できる。このように「全方位の画像を撮像できる撮像装置の光学系」を便宜上「大視野光学系」と呼ぶことにする。

図３に実施の形態を示す撮像装置は、図１に示した「大視野光学系を有する撮像装置」に対し、さらに「小視野光学系」を付加したものである。

図３（ａ）においては、符号ＳＫＩＩＩにより「小視野光学系」を示している。

図３（ｂ）は、図示の簡単のために、図３（ａ）の状態から、第２撮像光学系の第２レンズ群Ｌ２ＩＩを除いた部分を示している。

図３（ｂ）に示すように、小視野光学系は、第１レンズ群Ｌ３Ｉと、第２レンズ群Ｌ３ＩＩと、第３撮像素子ＩＳ３を有している。

第１レンズ群Ｌ３Ｉは単一の負レンズ（負メニスカスレンズ）であり、第２レンズ群Ｌ３ＩＩは、５枚のレンズにより構成され、正の屈折力を有する。

第３撮像素子ＩＳ３は、２次元の受光面を持つ固体撮像素子である。
第１レンズ群Ｌ３Ｉと第２レンズ群Ｌ３ＩＩとは「小視野用の結像レンズ系」を構成する。第３撮像素子ＩＳ３は「小視野用固体撮像素子」である。

第１レンズ群Ｌ３Ｉと第２レンズ群Ｌ３ＩＩとは「光軸を共有」している。

図３（ｃ）は同図（ａ）に示す状態を、図の上方から見た状態を示している。

第１レンズ群Ｌ３Ｉは、その光軸ＡＸが「２つの撮像光学系の共有平面（図３（ａ）において図の上下方向に直交する面であり、同図（ｃ）において図面に平行な面である。）が含まれる同一平面に略直交」する。

従って、第２レンズ群Ｌ３ＩＩの光軸は、第１撮像光学系、第２撮像光学系の第２レンズ群Ｌ１ＩＩ、Ｌ２ＩＩの光軸と平行になる。

図３（ｃ）に示すように、反射面部材ＰＣのプリズムＰ０は、２つの３角プリズムＰ０１、Ｐ０２を接合面ＲＦで接合してなり、接合面ＲＦは「第１反射面」をなす。

小視野用の結像レンズ系の光軸ＡＸは、プリズムＰ０を構成する２つの３角プリズムの一方であるプリズムＰ０２の内部を通るように設定されている。

そして、小視野用の結像レンズ系は、レンズ内を通る結像光束がプリズムＰ０２の内部のみを透過し、「第１反射面ＲＦと交わらない」ように構成されている。

従って、第３撮像素子ＩＳ３に結像する「小視野用の結像光束」は、第１反射面ＲＦの反射作用を受けない。

即ち、図３に実施の形態を示す撮像装置は、２つの撮像光学系の共有平面が含まれる同一平面に略直交する光軸ＡＸを有する小視野用の結像レンズ系Ｌ３Ｉ、Ｌ３ＩＩと、前記共有平面を介して結像レンズＬ３Ｉ、Ｌ３ＩＩによる像を撮像する小視野用固体撮像素子ＩＳ３を有する。

図４に、図３の実施の形態における光線図を示す。

図４は、図３（ａ）に示す状態における光線図である。

図４は、小視野用の結像レンズ系の第２レンズ群以下の光線と共に、第１、第２撮像光学系における第２レンズ群Ｌ１ＩＩ、Ｌ２ＩＩにおける光線図も共に示している。

補足すると、図１や図３に実施の形態を示した撮像光学系は、その用途として、例えば、工業用や医療用の内視鏡の「ヘッド部」として使用することが可能である。

具体的な例として「医療用の内視鏡」のヘッド部として、図１、図３の撮像装置を用いる場合を想定してみる。

図１、図３に示す撮像装置は、図１（ｃ−１）、図３（ａ）の左右方向のサイズとして１２ｍｍ程度に実現することができる。

従って、例えば、人体の食道や胃の内壁を観察する場合であれば、図１、図３の撮像装置を「軟性内視鏡のヘッド部」として構成し、ヘッド部側から経口挿入して観察できる。

このとき、ヘッド部に対して「全方位」の画像を取得できるので、極めて効率よく、かつ正確な観察が可能である。

あるいはまた、図１や図３の撮像装置を「硬性内視鏡」のヘッド部として用いて、例えば胃の手術を行うような場合、執刀医は、手術すべき部分を含む全方位を「死角」なしに観察できる。

このような手術を行う場合に、全方位の画像とともに「切除部分等の必要箇所」については「高解像度・高倍率の画像」を観察したい場合もある。

このような場合、例えば、図１の撮像装置を用いる場合であれば、全方位の画像のうちの「必要な領域」を指定し、この部分を「デジタル画像処理」で拡大できる。

しかし、この場合「拡大すべき画像に含まれる画素情報」は変わらないので、拡大画像は高解像度にはならない。

このような場合、図３の撮像装置を用い、必要に応じて、前述の「小視野光学系」を用い、第３撮像素子ＩＳ３の受光画像を表示するようにできる。

小視野光学系は「大視野である必要」がなく、結像倍率を大きく設定でき、第３撮像素子ＩＳ３の受光画像により「必要部分の高解像度・高倍率の画像」を観察できる。

この場合、図３の撮像装置は硬性内視鏡の先端部に設けられ、小視野光学系の光軸は「硬性内視鏡の操作桿」の長手方向に合致する。

従って、小視野光学系における結像レンズ系の第１レンズ群Ｌ３Ｉを、容易に所望の部分に向かわせることができる。

ところで、図１や図３に示す撮像装置を、工業用や医療用の内視鏡として使用する場合を想定すると、この場合「観察部位」は一般に暗い。

従って、このような場合、観察部位を照明する照明手段が必要になる。

撮像装置が「全方位の画像」を取得できるものであることを鑑みると、この場合の照明手段は、装置前方（図１（ｃ−１）や、図３（ａ）において図の上方）のみならず、装置側方の周辺部を照明できるものであることが必要である。

撮像装置のサイズや用途を考慮すると、照明手段としては複数の白色のＬＥＤを用いるのが良い。撮像装置の周囲全体を照明する場合であれば、７個以上のＬＥＤを用いることが好ましい。

装置前方と、側方の周囲を照明する場合であると、白色のＬＥＤを５個用いるのが好ましい。

即ち、２個の撮像光学系もしくは２個の撮像光学系と小視野光学系とを収納するハウジング内に、少なくとも５個の白色のＬＥＤを照明手段として有するのが良い。

これら５個のＬＥＤのうちの３個は、第１撮像光学系の第１レンズ群と第２撮像光学系の第１レンズ群との間に配置する。

他の２個のＬＥＤは、第１撮像光学系と第２撮像光学系の第２レンズ群の光軸を含む面の面直交方向の両側の位置に配置する。

そして、これら５個のＬＥＤにより前方と側方とを照明する。

図５は、このように５個の「白色のＬＥＤ」を、図１に実施の形態を示した撮像装置に設けた実施の形態の例である。

図５において、符号１１ないし１５は、第１ないし第５の白色のＬＥＤを示す。
また、図５において符号ＨＳは撮像装置の「ハウジング」を示す。

図５（ａ）において、ハウジングＨＳと、ＬＥＤ１１、１２、１４、１５を除いた部分は、図１（ｃ−１）に示すものと同一である。

また、図５（ｂ）において、ハウジングＨＳと、ＬＥＤ１１、１２、１３、１４を除いた部分は、図１（ｃ−１）に示すものと同一である。

図の繁雑を避けるため、図５（ａ）、（ｂ）において、上記図１（ｃ−１）、（ｃ−２）と同一の部分については符号を省略する。

ハウジングＨＳは、この例では、透明プラスチック等の「全体が透明な材質」で形成され、撮像装置における２個の撮像光学系を収納するが、第１、第２の撮像光学系の第１レンズ群における最も物体側のレンズのレンズ面はハウジング外に露呈する。

ＬＥＤ１１、１２、１３は、第１撮像光学系の第１レンズ群と第２撮像光学系の第１レンズ群との間に配置される。

そして、ＬＥＤ１１は、撮像装置の前方（図５の上方）領域を照明し、ＬＥＤ１２、１３は「前方と左右の側方領域」を照明する。
また、ＬＥＤ１４と１５とは、撮像装置の後方の部分において側方領域を照明する。

このようにして、撮像装置の前方と、側方領域が照明される。
白色のＬＥＤは一般に発光の角度分布が「ランバート分布」であって、発散角が極めて大きいため、ＬＥＤ１４と１５とにより「撮像装置の後方領域」も照明される。

撮像装置の後方領域もより有効に照明するには、例えば、さらに２個のＬＥＤを付加して、その照明領域が後方領域に有効に及ぶようにすればよい。

なお、撮像装置が第１、第２の撮像光学系の他に「小視野光学系」を有する場合には、ＬＥＤ１１を、小視野光学系の第１レンズ群Ｌ３Ｉを避けて配置すればよい。

「照明手段」の役割は言うまでもなく、撮像装置による撮像対象を照明することであるが、それとともに、以下の如き役割をも有する。

図５の実施の形態の撮像装置が、例えば「医療用の内視鏡」として使用される場合を考える。

この場合、内視鏡が挿入される生体内は「湿度：１００％の状態」である。
前述の如く、第１、第２の撮像光学系の第１レンズ群における最も物体側のレンズのレンズ面はハウジング外に露呈するので、使用状態ではレンズ面が曇ってしまう。

図５の実施の形態においては、ＬＥＤ１１、１２、１３の熱を上記「外部にレンズ面が露呈したレンズ」に伝え、その熱により「レンズ面の曇り」を防止できる。

以上のように、この発明によれば、以下の如き撮像装置を実現できる。

［１］
１８０度より大きい全画角を持つ結像光学系と、該結像光学系により結像した画像を画像信号に変換する２次元の固体撮像素子とにより構成される撮像光学系を２個組み合わせて全方位の画像を撮像する撮像装置であって、２個の撮像光学系は同構造で、それぞれが、物体側に配される第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉと、該第１レンズ群の像側に配される第２レンズ群Ｌ１ＩＩ、Ｌ２ＩＩと、反射面部材ＰＣと、を有し、該反射面部材ＰＣは、第１レンズ群の光軸を、第１の方向へ屈曲させる第１反射面ＲＦと、該第１反射面により反射された光束の光軸を、前記第１レンズ群の光軸と第１の方向とを含む共有平面に交わる第２の方向へ屈曲させる第２反射面と、を有し、２個の撮像光学系は、第１レンズ群の光軸が互いに合致し、前記共有平面同士が同一平面内にあり、且つ、第２の方向同士が前記同一平面の同じ側となるように組み合わせられる撮像装置。

［２］
［１］において、個々の撮像光学系の反射面部材ＰＣが、第１反射面と第２反射面とを有するプリズムであって、第１の方向は第１レンズ群Ｌ１Ｉ、Ｌ２Ｉの光軸と直交し、第２の方向は前記第１の方向と直交する撮像装置。

［３］
［２］記載の撮像装置において、２個の撮像光学系が、反射面部材ＰＣを共用する撮像装置。

［４］
［１］または［２］または［３］記載の撮像装置において、２つの撮像光学系の共有平面が含まれる同一平面に略直交する光軸を有する小視野用の結像レンズ系Ｌ３Ｉ、Ｌ３ＩＩと、前記共有平面を介して前記結像レンズ系Ｌ３Ｉ、Ｌ３ＩＩによる像を撮像する小視野用固体撮像素子ＩＳ３とを、小視野光学系として有する撮像装置。

［５］
［４］記載の撮像装置において、反射面部材ＰＣが、第１反射面と第２反射面とを有するプリズムであって、第１の方向は第１レンズ群の光軸と直交し、第２の方向は前記第１の方向と直交するものであって、第１撮像光学系と第２撮像光学系に共有され、反射面部材の第１反射面ＲＦは、３角プリズムＰ０１、Ｐ０２の接合面として形成され、小視野用の結像レンズ系の光軸ＡＸは、前記３角プリズムの一方Ｐ０２のみを通り、前記小視野用の結像レンズ系による結像光束が、前記ＲＦ接合面と交わらない撮像装置。

［６］
［１］ないし［５］の何れか１に記載の撮像装置において、２個の撮像光学系もしくは２個の撮像光学系と小視野光学系とを収納するハウジング内に、少なくとも５個の白色のＬＥＤ１１ないし１５を照明手段として有し、５個のＬＥＤのうちの３個は、第１撮像光学系の第１レンズ群と第２撮像光学系の第１レンズ群との間に配置され、他の２個のＬＥＤは、第１撮像光学系と第２撮像光学系の第２レンズ群の光軸を含む面の面直交方向の両側の位置に配置され、これら５個のＬＥＤにより前方と側方とを照明する撮像装置。

なお、上の実施の形態において、用いられている第１及び第２撮像光学系における「結像レンズ系」は、焦点距離：ｆ、画角：θに対して、像高：ｙが「ｙ＝ｆ・θ」となる所謂「等距離射影方式」を採用している。

等距離射影方式では「画像の中心から周辺までの像高距離：ｙと入射角度：θが比例」しており、固体撮像素子における２次元の受光面における周辺の画素数を多く使用することが出来る。

このため、光学性能（ＭＴＦ）が「周辺までほぼ均一」に解像していれば、画面全域において均一な画像を取得できる。

この発明の撮像装置では、２つの撮像光学系のそれぞれの画像を受光する２つの固体撮像素子ＩＳ１、ＩＳ２を、反射面部材ＰＣに関して同じ側に配置できる。

このため、固体撮像素子の組み付けが容易であり、またフレキシブル配線の引き回しが容易である。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上に説明した実施の形態では、第１反射面による第１の方向への光軸の屈曲、第２反射面による光軸の屈曲を９０度としたが、屈曲の角度はこれに限らない。

また、反射面部材として、プリズムＰ０に３角プリズムＰ１、Ｐ２を接合した場合を示したが、これに限らず、プリズムＰ０の３角プリズムＰ０１の部分と３角プリズムＰ１の部分は一体構造でよい。

同様に、プリズムＰ０の３角プリズムＰ０２の部分と３角プリズムＰ２の部分も一体構造でよい。

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

Ｌ１Ｉ 第１の撮像光学系の第１レンズ群
Ｌ２Ｉ 第２の撮像光学系の第１レンズ群
Ｌ１ＩＩ 第１の撮像光学系の第２レンズ群
Ｌ２ＩＩ 第２の撮像光学系の第２レンズ群
ＰＣ 反射面部材
ＲＦ 第１反射面
Ｐ１ ３角プリズム
Ｐ２ 三角プリズム
ＩＳ１ 第１の撮像光学系の固体撮像素子
ＩＳ２ 第２の撮像光学系の固体撮像素子

特開２０１０−２７１６７５号公報 特許第３２９０９９３号公報 特開２０１４− ５６０４８号公報

Claims (6)

1. １８０度より大きい全画角を持つ結像光学系と、該結像光学系により結像した画像を画像信号に変換する２次元の固体撮像素子とにより構成される撮像光学系を２個組み合わせて全方位の画像を撮像する撮像装置であって、
   ２個の撮像光学系は同構造で、それぞれが、物体側に配される第１レンズ群と、該第１レンズ群の像側に配される第２レンズ群と、反射面部材と、を有し、
   該反射面部材は、第１レンズ群の光軸を、第１の方向へ屈曲させる第１反射面と、該第１反射面により反射された光束の光軸を、前記第１レンズ群の光軸と第１の方向とを含む共有平面に交わる第２の方向へ屈曲させる第２反射面と、を有し、
   ２個の撮像光学系は、第１レンズ群の光軸が互いに合致し、前記共有平面同士が同一平面内にあり、且つ、第２の方向同士が前記同一平面の同じ側となるように組み合わせられる撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、
   個々の撮像光学系の反射面部材が、第１反射面と第２反射面とを有するプリズムであって、第１の方向は第１レンズ群の光軸と直交し、第２の方向は前記第１の方向と直交する撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置において、
   ２個の撮像光学系が、反射面部材を共用する撮像装置。
4. 請求項１または２または３記載の撮像装置において、
   ２つの撮像光学系の共有平面が含まれる同一平面に略直交する光軸を有する小視野用の結像レンズ系と、前記共有平面を介して前記結像レンズによる像を撮像する小視野用固体撮像素子とを、小視野光学系として有する撮像装置。
5. 請求項４記載の撮像装置において、
   反射面部材が、第１反射面と第２反射面とを有するプリズムであって、第１の方向は第１レンズ群の光軸と直交し、第２の方向は前記第１の方向と直交するものであって、第１撮像光学系と第２撮像光学系に共有され、
   反射面部材の第１反射面は、３角プリズムの接合面として形成され、
   小視野用の結像レンズ系の光軸は、前記３角プリズムの一方のみを通り、前記小視野用の結像レンズ系による結像光束が、前記接合面と交わらない撮像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の撮像装置において、
   ２個の撮像光学系もしくは２個の撮像光学系と小視野光学系とを収納するハウジング内に、少なくとも５個の白色のＬＥＤを照明手段として有し、
   ５個のＬＥＤのうちの３個は、第１撮像光学系の第１レンズ群と第２撮像光学系の第１レンズ群との間に配置され、
   他の２個のＬＥＤは、第１撮像光学系と第２撮像光学系の第２レンズ群の光軸を含む面の面直交方向の両側の位置に配置され、
   これら５個のＬＥＤにより前方と側方とを照明する撮像装置。

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