(57)【要約】【課題】  広視野の像を得ることが可能な、マルチビュー光学系を提供する。【解決手段】  マルチビュー光学系は、第１の視野から来る光線の第１の偏光成分、及び、第１の視野とは異なる第２の視野から来る光線の、第１の偏光成分とは異なる、第２の偏光成分を所定の方向に向けるための、光学素子を含む。【選択図】図２
2020144323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の視野から来る光線の第１の偏光成分、及び、前記第１の視野とは異なる第２の視野から来る光線の、前記第１の偏光成分とは異なる、第２の偏光成分を所定の方向に向けるための、光学素子を含む、マルチビュー光学系。
【請求項２】
前記光学素子は、前記第１の視野及び前記第２の視野とは異なる第３の視野から来る光線の、前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分とは異なる、第３の偏光成分を、前記所定の方向に向ける、請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記光学素子は、偏光光学素子を含む、請求項１もしくは請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記偏光光学素子は、偏光ビームスプリッタ―（ＰＢＳ）を備える、請求項３に記載の光学系。
【請求項５】
前記偏光光学素子は、前記偏光光学素子を通過する光から特定の方向の直線偏光成分を取り出す１又は複数の直線偏光素子である、請求項３に記載の光学系。
【請求項６】
前記複数の直線偏光素子は、それらを透過した光線をそれぞれ異なる方向の偏光成分とする、請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学素子は、曲面状の偏光ビームスプリッタを備える、請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
前記光学素子は、前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分の少なくとも一方を前記所定の方向に向かって反射させる、請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の光学系。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１に記載のマルチビュー光学系と、
前記マルチビュー光学系に対して前記所定の方向に配置され、前記マルチビュー光学系から前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分が向けられる位置に配置される結像レンズと、
前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分が、前記結像レンズを通して結像され、各画素において、前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分をそれぞれ取得可能である、偏光エリアセンサーと、
を備える、光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学装置と、
前記偏光エリアセンサーでそれぞれ取得した前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分のデータに所定の演算を施すことによって、２つ以上の視野の像を得る、１又は複数の処理回路と
を有する、撮像装置。
【請求項１１】
前記所定の演算は、前記偏光エリアセンサーでそれぞれ取得する前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分の強度データに基づいて、前記２つ以上の視野からの光の強度を考慮した画像データをそれぞれ算出する、逆行列演算である、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の光学装置が取り付けられ、停止及び移動可能に構成されている、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マルチビュー光学系、光学装置、撮像装置、及び、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、広視野の像を得るためにいわゆる魚眼レンズを用いることが一般的に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、広視野の像を得ることが可能な、マルチビュー光学系、光学装置、撮像装置、及び、移動体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、マルチビュー光学系は、第１の視野から来る光線の第１の偏光成分、及び、第１の視野とは異なる第２の視野から来る光線の、第１の偏光成分とは異なる、第２の偏光成分を所定の方向に向けるための、光学素子を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態から第５の実施形態に係る広視野撮像システムを示す概略的なブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置を上側から見た状態を示す概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、広視野撮像装置を用いて静止画を撮像する際の概略的なフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、広視野撮像装置を用いて動画を撮像する際の概略的なフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態に係る広視野撮像装置がボディに取り付けられた移動体として、自動車を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態に係る広視野撮像装置がボディに取り付けられた移動体として、船舶を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第１の実施形態に係る広視野撮像装置がボディに取り付けられた移動体として、航空機を示す概略図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置を上側から見た状態を示す概略図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置で取得した画像データの偏光画像、及び、取得した画像データに所定の係数をかけて算出し再構築した画像データに基づく偏光画像を示す概略図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置を上側から見た状態を示す概略図である。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置を上側から見た状態を示す概略図である。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る広視野撮像装置の光学装置を上側から見た状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら広視野撮像システム１０について説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る広視野撮像システム１０の構成について、図１から図３Ｂを参照して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る広視野撮像システム１０の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、広視野撮像システム１０は、広視野撮像装置１２及びディスプレイ１４を備える。広視野撮像装置１２は、光学装置２２、処理回路（画像信号処理回路）２４及びメモリ２６を備える。処理回路２４は、後述する偏光エリアセンサー５４で取得される取得データ（画像データ）を取得する取得機能３２と、取得機能３２を用いて取得される取得データに所定の演算を行った値を算出する算出機能３４とを有する。なお、本実施形態では、一例として、処理回路２４が偏光エリアセンサー５４を制御するとともに、ディスプレイ１４を制御するものとする。
【００１０】
ディスプレイ１４は、処理回路２４からの出力データを表示可能である。処理回路２４の出力は、例えば、偏光エリアセンサー５４で取得した取得データ（画像データ）に基づく画像、操作用画面等を含む。ディスプレイ１４は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイである。なお、ディスプレイ１４は設けられていなくてもよい。この場合、処理回路２４の出力は、メモリ２６に記録されたり、広視野撮像装置１２の外部に設けられたディスプレイに表示されたり、広視野撮像装置１２の外部に設けられたメモリに記録されたりすればよい。  
その他、通信機能による通信により、広視野撮像装置１２から離れた位置にあるディスプレイに、処理回路２４の出力による像が表示されてもよい。
【００１１】
図２に示すように、本実施形態に係る光学装置２２は、マルチビュー光学系（以下、主に、偏光分離光学系という）４２と、偏光カメラ４４とを有する。偏光カメラ４４は、偏光分離光学系４２から来る光線を結像する結像レンズ５２と、結像レンズ５２により結像された像を撮像可能な偏光エリアセンサー５４とを有する。偏光エリアセンサー５４は、例えば光電変換回路を含む。本実施形態では、一例として、偏光分離光学系４２、結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４が同軸上にある。
【００１２】
偏光分離光学系４２は、複数の視野から来る光線が入射されると、各視野からの光からのそれぞれ異なる偏光成分を、所定の方向に導くのに用いる。結像レンズ５２は、偏光分離光学系４２に対して所定の方向に配置され、偏光分離光学系４２から第１の偏光成分及び第２の偏光成分が向けられる位置に配置されている。偏光エリアセンサー５４は、第１の偏光成分及び第２の偏光成分が、結像レンズ５２を通して結像され、各画素において、第１の偏光成分及び第２の偏光成分をそれぞれ取得可能に構成されている。
【００１３】
本実施形態では、偏光分離光学系４２が、３つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る光線からそれぞれ異なる偏光成分を分離させて、結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４が配設された所定の方向に導くのに用いる例について説明する。
【００１４】
第１の視野Ｖ１は、本実施形態では、結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４の光軸を含むものとする。第１の視野Ｖ１は、本実施形態では、偏光カメラ４４からみて前方である。第２の視野Ｖ２は、本実施形態では、偏光カメラ４４からみて右側方である。第３の視野Ｖ３は、本実施形態では、偏光カメラ４４からみて左側方である。  
なお、第２の視野Ｖ２が偏光カメラ４４からみて左側方で、第３の視野Ｖ３が偏光カメラ４４からみて右側方であってもよい。このため、本実施形態の偏光分離光学系４２は、左右を入れ替えてもよい。
【００１５】
第１の視野Ｖ１と第２の視野Ｖ２とは一部が重なり合っていることが好適である。第１の視野Ｖ１と第３の視野Ｖ３とは隣接し、連続していることが好適である。第１の視野Ｖ１と第３の視野Ｖ３とは一部が重なり合っていることが好適である。なお、第２の視野Ｖ２と第３の視野Ｖ３とは重なりがないことが好適である。第２の視野Ｖ２、第１の視野Ｖ１及び第３の視野Ｖ３を合わせると、連続した１８０°を超える範囲の視野角となる。
【００１６】
偏光分離光学系４２は、あらゆる方向の偏光成分を含む第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、例えば０°の直線偏光成分（第１の偏光成分）を取り出す。第１の視野Ｖ１から来る第１の光線が偏光分離光学系４２に入射されているとき、偏光分離光学系４２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、例えば０°の直線偏光を通し、他の角度の偏光の透過を遮断する。偏光分離光学系４２は、第１の視野Ｖ１に隣接する第２の視野Ｖ２から来る第２の光線（あらゆる方向の偏光成分を含む）から、例えば４５°の直線偏光成分（第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分）を取り出す。第２の視野Ｖ２から来る第２の光線が偏光分離光学系４２に入射されているとき、偏光分離光学系４２は、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から、例えば４５°の直線偏光を通し、他の角度の偏光の透過を遮断する。  
偏光分離光学系４２は、第１の視野Ｖ１から来る光線の第１の偏光成分、及び、第１の視野Ｖ１とは異なる第２の視野Ｖ２から来る光線の、第１の偏光成分とは異なる、第２の偏光成分を所定の方向に向けるように構成されている、光学素子を含む。
【００１７】
偏光分離光学系４２は、第２の視野Ｖ２から離され第１の視野Ｖ１に隣接する第３の視野Ｖ３から来る第３の光線（あらゆる方向の偏光成分を含む）から、例えば９０°の直線偏光成分（第１の偏光成分及び第２の偏光成分とは異なる第３の偏光成分）を取り出す。第３の視野Ｖ３から来る第３の光線が偏光分離光学系４２に入射されているとき、偏光分離光学系４２は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から、例えば９０°の直線偏光を通し、他の角度の偏光の透過を遮断する。  
偏光分離光学系４２の光学素子は、第１の視野Ｖ１及び第２の視野Ｖ２とは異なる第３の視野Ｖ３から来る光線の、第１の偏光成分と異なるとともに、第２の偏光成分と異なる、第３の偏光成分を、所定の方向に向けるように構成されている。
【００１８】
偏光分離光学系４２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から分離した０°の直線偏光成分、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から分離した４５°の直線偏光成分、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から分離した９０°の直線偏光成分を、所定の方向に導く。このように、偏光分離光学系４２は、３つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る光線から、それぞれ異なる偏光成分を分離し、所定の方向に導く。偏光分離光学系４２は、偏光分離光学系４２を通した各偏光成分を、共通の結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４に導く。偏光分離光学系４２により導かれたそれぞれ異なる偏光成分は、結像レンズ５２を通して、偏光エリアセンサー５４上で結像される。
【００１９】
なお、第２の視野Ｖ２から分離された４５°の直線偏光は、実際には第１の視野Ｖ１から分離された０°の直線偏光と同一平面上に沿っているわけではない。図２中においては、０°の直線偏光及び４５°の直線偏光を、便宜上、同一平面上に描いている。
【００２０】
本実施形態では、偏光エリアセンサー５４の一例として、偏光角０°，４５°，９０°，１３５°の偏光成分データを取得できる計４画素を１つの組として構成されたものが用いられる。本実施形態では、偏光エリアセンサー５４は、偏光分離光学系４２を通した、３つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３からの、それぞれ０°，４５°，９０°の偏光成分を、上述した組の画素により撮像可能である。このため、偏光エリアセンサー５４は、各組において、各偏光成分に対する撮像画像データを取得できる。偏光エリアセンサー５４には、例えば数百万画素などの有効画素数があることが好適である。偏光エリアセンサー５４としては、一例として、ＳＯＮＹ製のＩＭＸ２５０ＭＺＲが用いられる。
【００２１】
このように、光学装置２２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、偏光分離光学系４２で第１の偏光成分（０°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により０°の偏光角の第１の偏光成分を取得可能である。光学装置２２は、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から、偏光分離光学系４２で第２の偏光成分（４５°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により４５°の偏光角の第２の偏光成分を取得可能である。光学装置２２は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から、偏光分離光学系４２で第３の偏光成分（９０°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により９０°の偏光角の第３の偏光成分を取得可能である。このため、偏光エリアセンサー５４により、第１の偏光成分、第２の偏光成分、及び、第３の偏光成分の像のデータがそれぞれ得られる。このように、本実施形態によれば、魚眼レンズを用いるのとは全く異なる方式で、広視野の像を得ることが可能な、マルチビュー光学系４２、及び、マルチビュー光学系４２を含む光学装置２２が提供される。
【００２２】
広視野撮像装置１２の１又は複数の処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４でそれぞれ取得した第１の偏光成分及び第２の偏光成分のデータに所定の演算を施すことによって、２つ以上の視野の像を得るように構成されている。所定の演算は、一例として、偏光エリアセンサー５４でそれぞれ取得する第１の偏光成分及び第２の偏光成分の強度データに基づいて、２つ以上の視野からの光の強度を考慮した像の画像データをそれぞれ算出する、逆行列演算である。
【００２３】
広視野撮像装置１２の処理回路（コントローラ）２４は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等の集積回路である。処理回路２４として、汎用のコンピュータが用いられてもよい。処理回路２４は、専用回路として設けられている場合に限らず、コンピュータで実行されるプログラムとして設けられていてもよい。この場合、プログラムは、集積回路内の記憶領域、メモリ２６等に記録されている。処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４及びメモリ２６に接続されている。処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４での取得データを取得機能３２で取得し、この取得データに基づいて、算出機能３４を用いて適宜の係数等をかける演算を行い、その画像データを算出する。
【００２４】
ここで、偏光エリアセンサー５４で、４画素を１つの組として取得される各偏光成分の強度を、偏光成分ごとにＩ０，Ｉ４５，Ｉ９０，Ｉ１３５とする。処理回路２４の取得機能３２は、後述する静止画や動画の取得シグナルに応じて、偏光エリアセンサー５４で取得した各偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０，Ｉ１３５を、偏光エリアセンサー５４から取得する。ここで、下付の添え字は偏光の角度を表す。
【００２５】
処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４での取得データを取得可能である。処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４が取得した、偏光成分ごとの取得データに基づいて、イメージデータを生成可能である。処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４が取得した、偏光成分ごとのイメージデータをディスプレイ１４に出力し、ディスプレイ１４に表示させることができる（図６参照）。
【００２６】
各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対する各光線の強度をＳ１，Ｓ２，Ｓ３とする。これらは次の関係を満たす。  
【数１】
2020144323.tif 000003
となる。逆行列演算を行うことにより、  
【数２】
2020144323.tif 000004
となる。つまり、偏光エリアセンサー５４で取得する信号（各偏光成分の強度を示すデータＩ０，Ｉ４５，Ｉ９０）に基づいて、元の各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３からの光の強度を考慮した画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ算出できる。これにより、広視野撮像装置１２は、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の光の強度に応じて各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を取得できる。
【００２７】
メモリ２６には、上述した式（２）が記憶されている。メモリ２６は、例えば処理回路２４の出力（画像データ等）を記憶する。メモリ２６は、偏光エリアセンサー５４の出力（取得データ）を記憶してもよい。メモリ２６は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリであるが、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）やSolid State Drive（ＳＳＤ）、集積回路記憶装置等の記憶装置であってもよいし、揮発性メモリをさらに有していてもよい。
【００２８】
ここで、広視野撮像装置１２を用いて静止画及び動画を撮像する場合のフローチャートについてそれぞれ図３Ａ及び図３Ｂを用いて簡単に説明する。偏光エリアセンサー５４には、処理回路（１又は複数のプロセッサ）２４が有線又は無線で接続されている。偏光エリアセンサー５４は、処理回路２４により制御されている。
【００２９】
処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４から取得した、偏光成分ごとのイメージデータをディスプレイ１４に表示させる前に、算出機能３４を用いて、以下の処理を行うことができる。すなわち、偏光エリアセンサー５４で取得したデータに基づく像がそのままディスプレイ１４に表示されてもよく、算出機能３４を用いて算出された画像データに基づく像が、ディスプレイ１４に表示されてもよい。
【００３０】
処理回路２４が算出機能３４を用いて以下の処理を行う場合、処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４で取得した取得データを取得機能３２で取得し、算出機能３４で式（２）の演算を実行する。算出機能３４において処理回路２４は、偏光成分ごとのイメージデータに基づいて、所定の演算を行う。
【００３１】
静止画を撮像する例について図３Ａに示すフローチャートを用いて説明する。例えばカメラ４４に設けられたスイッチや、無線スイッチがユーザに操作され、広視野撮像装置１２の処理回路２４に静止画を撮像する静止画取得開始シグナルが入力されると、処理回路２４は、処理回路２４の取得機能３２を用いて、偏光エリアセンサー５４から取得データ（イメージデータ）を取得する（ＳＴ１）。ここでは、処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４から、０°，４５°，９０°の偏光成分だけでなく、１３５°の偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０，Ｉ１３５を取得する。なお、本実施形態では１３５°の偏光成分は偏光分離光学系４２を通して抽出していないため、参照例データが取得される。
【００３２】
処理回路２４は、取得機能３２を用いて偏光エリアセンサー５４から取得した偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０のデータから、算出機能３４を用いてメモリ２６に記憶された式（２）により、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る各光線の強度に応じた画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を算出する。また、処理回路２４は、算出した各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る各光線の強度に応じた画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいてイメージを生成する（ＳＴ２）。詳細は例えば第２の実施形態で説明するが、上述した式（２）の逆行列演算は偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０のデータに単に係数をかけるだけであり、複雑な処理を行わない。このため、算出機能３４を用いた処理回路２４の処理時間も短期になり得る。
【００３３】
そして、処理回路２４は、算出機能３４を用いて算出した、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る各光線の強度に応じた画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいて生成したイメージデータをディスプレイ１４に送り、生成したイメージをディスプレイ１４に表示させる（ＳＴ３）。生成したイメージデータをディスプレイ１４に送る場合、適宜の圧縮技術を用いて圧縮したデータをディスプレイ１４に送信することが好適である。ディスプレイ１４に表示されるイメージデータはメモリ２６に記憶されることが好適である。
【００３４】
なお、１枚の静止画を撮像するだけでなく、例えば１秒間に複数回のようないわゆる連写を行う場合、上述したＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３の一連の処理を適宜の速度で繰り返す。
【００３５】
本実施形態では、偏光エリアセンサー５４は、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の像データを同時に取得する。このため、カメラ４４を用い、例えば１秒間に１００フレームを超える等の高速で３つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の領域の像を撮像しても特別な同期調整が必要ない。
【００３６】
また、本実施形態は、偏光分離光学系４２で、視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３から来る光線から偏光成分を分離し、また、偏光エリアセンサー５４で各偏光成分に基づいて、像を分離し、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の像を得ている。偏光エリアセンサー５４として、例えばカラーのＲＧＢエリアセンサーを用いることにより、全視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の色情報をロスなく取得できる。
【００３７】
次に、動画を撮像する例について図３Ｂに示すフローチャートを用いて説明する。例えばカメラ４４に設けられたスイッチや、無線スイッチがユーザに操作され、広視野撮像装置１２の処理回路２４に動画を撮像する動画取得開始シグナルが入力されると、処理回路２４は、上述したＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３の処理を行う。なお、イメージを生成する場合、適宜の圧縮技術を用いてデータを圧縮してディスプレイ１４に送信し、ディスプレイ１４に表示させてもよい。このような作業を適宜の時間間隔で繰り返し行いながら、動画を得る。処理回路２４は、動画の撮像を終了するシグナルが処理回路２４に入力されるまで、上述したフローを繰り返す（ＳＴ４）。ディスプレイ１４に表示される動画データはメモリ２６に記憶されることが好適である。
【００３８】
なお、静止画及び動画は、メモリ２６に記憶される他、ネットワークを介して適宜のストレージなどの記憶装置に記憶されることも好適である。
【００３９】
本実施形態によれば、魚眼レンズを用いるのとは全く異なる方式で、広視野の像を得ることが可能な、広視野撮像装置１２が提供される。
【００４０】
本実施形態に係る偏光分離光学系４２を用いて適宜の数（視野の数）に偏光成分を分離することにより、偏光成分を撮像可能なカメラ４４で、複数の方向から来る光線からの像を広角に得ることができる。そして、この場合、広視野撮像装置１２を用いることにより、単純な式（式（２））のような算出により、短時間で所望の像を得ることができる。
【００４１】
なお、処理回路２４は、広視野撮像装置１２の外部にあってもよい。処理回路２４の処理は、所定のサーバーにより実行されてもよい。この場合、偏光エリアセンサー５４の取得データは、広視野撮像装置１２の外部へ出力されたり、メモリ２６に記録されたりすればよい。つまり、偏光エリアセンサー５４の取得データの出力及び算出は、広視野撮像装置１２の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。
【００４２】
また、偏光分離光学系４２には、電気エネルギが不要である。このため、偏光カメラ４４の稼働時間を極力長くすることができる。
【００４３】
ここでは、偏光分離光学系４２は、第１の視野Ｖ１から０°の直線偏光成分、第２の視野Ｖ２から４５°の直線偏光成分、第３の視野Ｖ３から９０°の偏光成分を分離し、結像レンズ５２に導くものとしている。偏光成分と各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の組み合わせはこの限りではない。偏光分離光学系４２は、例えば、第２の視野Ｖ２から９０°の偏光成分を分離し、第３の視野Ｖ３から４５°の偏光成分を分離するようにしてもよい。
【００４４】
なお、本実施形態に係る偏光エリアセンサー５４は、０°，４５°，９０°に加えて、１３５°の直線偏光を取得可能である。このため、４つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４からの像を、偏光分離光学系４２を用いて、４つの異なる直線偏光成分（０°，４５°，９０°，１３５°）に分離することで、４つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の像を得ることができる。偏光エリアセンサー５４がさらに、異なる角度の偏光成分を取得可能に形成されていれば、さらに多くの視野の像を得ることができる。
【００４５】
本実施形態に係る光学装置２２は、適宜の移動体８２，８４，８６（図４Ａから図４Ｃ参照）に取り付けて用いることができる。本実施形態によれば、魚眼レンズを用いるのとは全く異なる方式で、広視野の像を得ることが可能な広視野撮像装置１２を含む移動体８２，８４，８６が提供される。以下、適用例１（図４Ａ参照）として自動車を、適用例２（図４Ｂ参照）として船舶を、適用例３（図４Ｃ参照）として飛行機などの飛翔体を移動体として用いる例について説明する。これら適用例１から適用例３の移動体８２，８４，８６は、停止及び移動可能に構成されている。
【００４６】
（適用例１）
図４Ａに示すように、移動体８２は、ボディ８２ａと、広視野撮像装置１２又は光学装置２２を有する。広視野撮像装置１２又は光学装置２２は、自動車などの移動体８２のボディ８２ａに取り付けられて用いられる。この場合、図２に示す光学装置２２が一例としてボディ８２ａのルーフの天面（上面）８２ｂに固定される。  
移動体８２のボディ８２ａには前方、後方、右側方、左側方が規定される場合がある。この場合、第１の視野Ｖ１で移動体８２の前方を、第２の視野Ｖ２で移動体８２の右側方を、第３の視野Ｖ３で移動体８２の左側方のそれぞれ所定の偏光成分から、カメラ４４により像を得ることができる。  
なお、光学装置２２は、移動体８２のボディ８２ａのフロントバンパー８３ａやリヤバンパー８３ｂに配置されてもよい。光学装置２２は、第１の視野Ｖ１がフロントガラスを通して外部から第１の光線を、リヤガラスを通して外部から第１の光線を得るなど、車内（ボディ８２ａ内）に配置されてもよい。  
光学装置２２が移動体８２のボディ８２ａの例えばフロントバンパー８３ａに取り付けられる場合、光学装置２２は右方向及び左方向から、移動体８２に向かう人や自動車等を検知するのに用いられる。この場合、第１の実施形態で説明したように、カメラ４４に正対する第１の視野Ｖ１からの像は観察されてもよいが、不要となり得る。この場合、視野Ｖ２，Ｖ３は、連続している必要はない。すなわち、光学装置２２の偏光分離光学系４２は、必ずしも、３つの偏光成分を分離する必要はなく、互いに異なる２つの偏光成分を分離するように構成されていてもよい。偏光分離光学系４２が互いに異なる２つの偏光成分を分離する場合、偏光成分として、０°の直線偏光成分及び９０°の直線偏光成分が用いられることが好適である。
【００４７】
したがって、第１の実施形態に係るマルチビュー光学系（偏光分離光学系）は、第１の視野Ｖ１から来る光線の第１の偏光成分、及び、第１の視野Ｖ１とは異なる第２の視野Ｖ２から来る光線の、第１の偏光成分とは異なる、第２の偏光成分を所定の方向に向けるように構成されている、光学素子を含んでいればよい。これは、後述する第２の実施形態から第５の実施形態でも同様である。
【００４８】
（適用例２）
図４Ｂに示すように、移動体８４は、ボディ８４ａと、広視野撮像装置１２又は光学装置２２とを有する。広視野撮像装置１２又は光学装置２２は、船舶など海上を移動する移動体８４のボディ８４ａに取り付けられて用いられる。光学装置２２は、移動体８４のボディ８４ａの船首、船尾、その他、適宜の位置に取り付けて用いることができる。また、広視野撮像装置１２又は光学装置２２は、海上を移動する船舶の他、海中等を移動可能な潜水艦（移動体）に用いられてもよい。
【００４９】
（適用例３）
図４Ｃに示すように、移動体８６は、ボディ８６ａと、広視野撮像装置１２又は光学装置２２とを有する。図４Ｃに示すように、広視野撮像装置１２又は光学装置２２は、航空機（ドローンなどの無人機を含む）などの移動体８６のボディ８６ａに取り付けられて用いられる。光学装置２２は、航空機の例えば機首、コックピット、その他、適宜の位置に取り付けて用いることができる。ここでの移動体８６としては、宇宙船も含まれる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図５及び図６を用いて説明する。本実施形態は第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には極力同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。これは、後述する第３の実施形態から第５の実施形態でも同様である。  
また、本実施形態に係る広視野撮像装置１２又は光学装置２２は、上述した適用例１から適用例３に適宜に用いることができる。これは、後述する第３の実施形態から第５の実施形態でも同様である。
【００５１】
ここでは、第１の実施形態で説明した光学装置２２と異なる部分である、光学装置２２の偏光分離光学系４２について主に説明する。本実施形態の光学装置２２は、第１の実施形態で説明したのと同様に、図１の広視野撮像装置１２及び広視野撮像システム１０に用いられる。
【００５２】
図５に示すように、本実施形態に係る光学装置２２は、光学素子を含む偏光分離光学系４２と、結像レンズ５２と、偏光エリアセンサー５４とを有する。
【００５３】
ここで、第１の実施形態で説明したのと同様に、光学装置２２の結像レンズ５２の正面側を第１の視野Ｖ１とし、結像レンズ５２に対して右側方を第２の視野Ｖ２とし、結像レンズ５２に対して左側方を第３の視野Ｖ３とする。第１の視野Ｖ１と第２の視野Ｖ２とは隣接し、連続していることが好適である。第１の視野Ｖ１と第２の視野Ｖ２とは一部が重なり合っていることが好適である。第１の視野Ｖ１と第３の視野Ｖ３とは隣接し、連続していることが好適である。第１の視野Ｖ１と第３の視野Ｖ３とは一部が重なり合っていることが好適である。なお、第２の視野Ｖ２と第３の視野Ｖ３とは重なりがないことが好適である。第２の視野Ｖ２、第１の視野Ｖ１及び第３の視野Ｖ３を合わせると、連続した１８０°を超える範囲の視野角となる。
【００５４】
偏光分離光学系４２は、光学素子として、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブ１２２と、無偏光ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）キューブ１２４と、直線偏光板（偏光器）１２６とを有する。ＰＢＳキューブ１２２は偏光光学素子である。ＰＢＳキューブ１２２及びＮＰＢＳキューブ１２４は、結像レンズ５２の正面にある。ＰＢＳキューブ１２２は、結像レンズ５２に対して、ＮＰＢＳキューブ１２４よりも遠位にある。直線偏光板１２６は、結像レンズ５２の正面にあってもよく、正面からずれた位置にあってもよい。
【００５５】
ＰＢＳキューブ１２２の透過／反射面１２２ａは、結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４が平面であるとすると、平面に対して＋（プラス）４５°の角度に傾斜している。ＰＢＳキューブ１２２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線のうち、０°の直線偏光（Ｐ偏光）を適宜の透過率ｂで透過させる。ＰＢＳキューブ１２２は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線のうち、９０°の直線偏光（Ｓ偏光）を適宜の反射率ｃで反射させる。
【００５６】
ＮＰＢＳキューブ１２４の透過／反射面１２４ａは、結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４が平面であるとすると、平面に対して−（マイナス）４５°の角度に傾斜している。ＮＰＢＳキューブ１２４は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線のうち、ＰＢＳキューブ１２２を通した０°の直線偏光を適宜の透過率ａ１で透過させるとともに、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線のうち、ＰＢＳキューブ１２２を通した９０°の直線偏光を適宜の透過率ａ１で透過させる。  
なお、ＰＢＳキューブ１２２の透過／反射面１２２ａ及びＮＰＢＳキューブ１２４の透過／反射面１２４ａは、互いに対して略９０°の関係にある。
【００５７】
直線偏光板１２６は、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線のうち、４５°の直線偏光を適宜の透過率ｄで透過させる。ＮＰＢＳキューブ１２４の透過／反射面１２４ａは、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線のうち、直線偏光板１２６を通した４５°の直線偏光を適宜の反射率ａ２で反射させる。直線偏光板１２６は、直線偏光板（偏光光学素子）１２６を通過する光から特定の方向の直線偏光成分を取り出す１又は複数の直線偏光素子である。
【００５８】
直線偏光板１２６は４５°の直線偏光が通過するように、ＮＰＢＳキューブ１２４に対して傾けて配置される。
【００５９】
ＰＢＳキューブ１２２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、０°の直線偏光の一部を透過させる。ＰＢＳキューブ１２２は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から、９０°の直線偏光の一部を反射させる。０°の直線偏光を透過させた先、及び、９０°の直線偏光を反射させた先には、ＮＰＢＳキューブ１２４が配設されている。
【００６０】
ＮＰＢＳキューブ１２４は、０°の直線偏光及び９０°の直線偏光を透過させ、結像レンズ５２に向かわせる。
【００６１】
直線偏光板１２６は、ここでは第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から、４５°の直線偏光を透過させる。直線偏光板１２６により、直線偏光を透過させた先には、ＮＰＢＳキューブ１２４が配置されている。ＮＰＢＳキューブ１２４は、４５°の直線偏光の一部を反射し、結像レンズ５２に向かわせる。
【００６２】
このように、光学装置２２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、偏光分離光学系４２で第１の偏光成分（０°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により偏光角が０°の偏光成分を取得可能である。光学装置２２は、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から、偏光分離光学系４２で第２の偏光成分（４５°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により偏光角が４５°の偏光成分を取得可能である。光学装置２２は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から、偏光分離光学系４２で第３の偏光成分（９０°）を分離し、結像レンズ５２を通して偏光エリアセンサー５４上で結像し、偏光エリアセンサー５４により偏光角が９０°の偏光成分を取得可能である。
【００６３】
偏光エリアセンサー５４の４画素一組で取得される各偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０，Ｉ１３５と、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対する各光線の強度を考慮した画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３とは、次のような関係を満たす。つまり、
【数３】
2020144323.tif 000005
となる。ここで、ａ１：ＮＰＢＳキューブ１２４の透過率、ａ２：ＮＰＢＳキューブ１２４の反射率、ｂ：ＰＢＳキューブ１２２のＰ偏光の透過率、ｃ：ＰＢＳキューブ１２２のＳ偏光の反射率、ｄ：直線偏光板１２６の透過率である。逆行列演算を行うことにより、
【数４】
2020144323.tif 000006
となる。つまり、偏光エリアセンサー５４で取得可能な信号（偏光成分の強度データ）Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０から、元の各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対応する光の強度を考慮した画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を算出できる。これにより、広視野撮像装置１２は、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の光の強度に応じた各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の像を取得できる。
【００６４】
本実施形態において、式（４）はさらに、
【数５】
2020144323.tif 000007
と変形できる。この式（５）を見るとわかるように、右辺は各偏光素子（ＰＢＳキューブ１２２、ＮＰＢＳキューブ１２４、直線偏光板１２６）の性能に依存しない。つまり、右辺は、上述したａ１，ａ２，ｂ，ｃ，ｄに依存しない。一方、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の全体的な明るさは偏光エリアセンサー５４で取得する各偏光成分の強度Ｉ０，Ｉ４５，Ｉ９０に依存する。以上より、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の光が偏光エリアセンサー５４で撮像される画像データは、各光学素子（ＰＢＳキューブ１２２、ＮＰＢＳキューブ１２４、直線偏光板１２６）の性能に関わらず、偏光分離光学系４２で分離される。このため、偏光分離光学系４２の性能は、各光学素子（ＮＰＢＳキューブ１２４、ＰＢＳキューブ１２２、直線偏光板１２６）の経年劣化に依存しない。
【００６５】
本実施形態では、メモリ２６には、上述した式（２）に替えて、式（４）が記憶されている。静止画及び動画を撮像する場合のフローについてそれぞれ図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明したのと同様である。
【００６６】
処理回路２４が算出機能３４を用いて以下の処理を行う場合、処理回路２４は、偏光エリアセンサー５４からの出力を取得機能３２で取得し、算出機能３４で後述する演算を実行する。算出機能３４において処理回路２４は、偏光成分ごとのイメージデータに基づいて、所定の演算（一例として、上記の逆行列演算）を行う。
【００６７】
本実施形態に係る偏光分離光学系４２を用いることにより、偏光成分を撮像可能なカメラ４４で、複数の方向から来る光線からの像を広角に得ることができる。そして、この場合、広視野撮像装置１２を用いることにより、単純な式（式（４））のような算出により、短時間で各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３における所望の強度の画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３の像を得ることができる。
【００６８】
広視野撮像装置１２は、偏光エリアセンサー５４で取得可能な偏光成分の強度データＩ０，Ｉ４５，Ｉ９０から、元の各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対応する光の強度を考慮した画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を算出できる。これにより、広視野撮像装置１２は、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の光の強度に応じた各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の像を取得できる。
【００６９】
本実施形態に係る偏光エリアセンサー５４で撮像した画像を図６中の左側（左図）に、偏光エリアセンサー５４で撮像した画像を用いて再構築した画像を図６中の右側（右図）に示す。  
図６中の左図は上から順に、偏光角０°，４５°，９０°に対する偏光エリアセンサー５４の撮像画像である。偏光角０°の例は、偏光エリアセンサー５４で取得した取得データを表示した、第１の視野Ｖ１の方向の像である。偏光角４５°の例は、偏光エリアセンサー５４で取得した取得データを表示した、第２の視野Ｖ２の方向の像である。偏光角９０°の例は、偏光エリアセンサー５４で取得した取得データを表示した、第３の視野Ｖ３の方向の像である。図６中の左図の特に偏光角４５°に対する画像は、偏光角０°の偏光成分と偏光角９０°の偏光成分とが重なって表示されていることがわかる。
【００７０】
図６中の右図は偏光エリアセンサー５４で取得した取得データを、式（４）を用いて変換した、各視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対する各光線の強度データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を表示した画像（再構築画像という）である。図６中の右図は上から順に、偏光角０°，４５°，９０°に対する再構築画像である。図６中の右図の特に偏光角４５°に対する再構築画像は、偏光角０°の偏光成分と偏光角９０°の偏光成分が除去されていることがわかる。
【００７１】
本実施形態において、偏光分離光学系４２の各光学素子（ＮＰＢＳキューブ１２４、ＰＢＳキューブ１２２、直線偏光板１２６）同士は、両者の位置関係が確実に精度よく維持できる。つまり、本実施形態に係る偏光分離光学系４２は、よりロバストな構成に形成することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図７を用いて説明する。ここでは、第１及び第２の実施形態で説明したのと異なる部分である、光学装置２２について主に説明する。本実施形態の光学装置２２は、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したのと同様に、図１のシステム１０に用いられる。
【００７３】
図７に示すように、本実施形態に係る光学装置２２は、偏光分離光学系４２と、偏光カメラ４４とを有する。  
第２の実施形態では、偏光分離光学系４２が、ＰＢＳキューブ１２２及びＮＰＢＳキューブ１２４を有する例について説明した。本実施形態では、図７に示すように、偏光分離光学系４２は、キューブ状のＰＢＳキューブ１２２を用いる代わりに、板状の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３２を用いてもよい。偏光分離光学系４２は、キューブ状のＮＰＢＳキューブ１２４を用いる代わりに、板状の無偏光ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）１３４を用いてもよい。これらＰＢＳ１３２及びＮＰＢＳ１３４は結像レンズ５２及び偏光エリアセンサー５４に対する角度を維持することができればよい。
【００７４】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図８を用いて説明する。ここでは、第１から第３の実施形態で説明したのと異なる部分である、光学装置２２について主に説明する。本実施形態の光学装置２２は、第１から第３の実施形態で説明したのと同様に、図１のシステム１０に用いられる。
【００７５】
図８に示すように、本実施形態に係る光学装置２２は、偏光分離光学系４２と、偏光カメラ４４とを有する。  
偏光分離光学系４２では、異なる視野角からそれぞれ一つの偏光成分を取得し、結像レンズ５２に導く。偏光分離光学系４２は、例えば、第１の視野Ｖ１が０°の直線偏光成分、第２の視野Ｖ２が４５°の直線偏光成分、第３の視野Ｖ３が９０°の偏光成分を取得し、結像レンズ５２に導く。ただし、偏光成分と各視野の組み合わせはこの限りではない。また、それぞれの視野に対応する偏光成分は、互いに異なるとする。図８において、４５°の直線偏光は実際には０°直線偏光と同一平面上に沿っているわけではないが、便宜上、同一平面上に描いている。
【００７６】
第２実施形態に係る偏光分離光学系４２は、光学素子としてＰＢＳキューブ１２２及びＮＰＢＳキューブ１２４が、第３実施形態に係る偏光分離光学系４２は、光学素子としてＰＢＳ１３２及びＮＰＢＳ１３４が、第１の視野Ｖ１の光軸に沿って配設されている例について説明した。本実施形態に係る偏光分離光学系４２は、光学素子として、２つのハーフミラー（あるいはＮＰＢＳキューブ）１４２，１４４が第１の視野Ｖ１の光軸に直交して並設されている。
【００７７】
偏光分離光学系４２は、光学素子として、２つのハーフミラー（あるいはＮＰＢＳキューブ）１４２，１４４と、３つの直線偏光板（直線偏光素子）１５２，１５４，１５６とを有する。偏光分離光学系４２の３つの直線偏光板（直線偏光素子）１５２，１５４，１５６は、偏光光学素子を通過する光から特定の方向の直線偏光成分を取り出す。
【００７８】
第１の直線偏光板１５２は、第１の視野Ｖ１から来る第１の光線から、例えば０°の直線偏光成分（第１の偏光成分）を取り出す。第１の直線偏光板１５２を通した第１の偏光成分は、２つのハーフミラー１４２，１４４に入射される。  
第２の直線偏光板１５４は、第２の視野Ｖ２から来る第２の光線から、例えば４５°の直線偏光成分（第２の偏光成分）を取り出す。第２の直線偏光板１５４を通した第２の偏光成分は、ハーフミラー１４２に入射される。  
第３の直線偏光板１５６は、第３の視野Ｖ３から来る第３の光線から、例えば９０°の直線偏光成分（第３の偏光成分）を取り出す。第３の直線偏光板１５６を通した第３の偏光成分は、ハーフミラー１４４に入射される。
【００７９】
第１のハーフミラー１４２及び第２のハーフミラー１４４は、それぞれ、０°の第１の偏光成分の一部を反射させ、残りを透過させる。このため、第１のハーフミラー１４２及び第２のハーフミラー１４４を透過した０°の第１の直線偏光は結像レンズ５２で結像されて偏光エリアセンサー５４で撮像される。  
第１のハーフミラー１４２は、第２の直線偏光板１５４を通した４５°の第２の偏光成分の一部を結像レンズ５２に向けて反射させ、残りを透過させる。第２のハーフミラー１４４は、第３の直線偏光板１５６を通した９０°の第３の偏光成分の一部を結像レンズ５２に向けて反射させ、残りを透過させる。第１のハーフミラー１４２で反射させた４５°の第２の直線偏光は結像レンズ５２で結像されて偏光エリアセンサー５４で撮像される。第２のハーフミラー１４４で反射させた９０°の第３の直線偏光は結像レンズ５２で結像されて偏光エリアセンサー５４で撮像される。
【００８０】
このため、本実施形態に係る偏光分離光学系４２は、適宜の数（視野の数）に偏光成分を分離することができる。
【００８１】
第１の実施形態から第３の実施形態で説明したのと同様に、３つの視野Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の像を同時に取得できる。
【００８２】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について図９を用いて説明する。ここでは、第１から第４の実施形態で説明したのと異なる部分である、光学装置２２について主に説明する。本実施形態の光学装置２２は、第１の実施形態から第４の実施形態で説明したのと同様に、図１のシステム１０に用いられる。
【００８３】
図９に示すように、本実施形態に係る光学装置２２は、偏光分離光学系４２と、偏光カメラ４４とを有する。  
偏光分離光学系４２は、異なる視野角のあらゆる方向の偏光成分からそれぞれ１つの偏光成分を分離し、結像レンズ５２に導く。例えば、第１の視野は０°の直線偏光成分、第２の視野は９０°の直線偏光成分を分離し、結像レンズ５２に導く。ただし、偏光成分と各視野の組み合わせはこの限りではない。また、それぞれの視野に対応する偏光成分は、互いに異なる。
【００８４】
偏光分離光学系４２は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）ブロック１６２を有する。ここでは、偏光分離光学系４２のＰＢＳブロック１６２は、円錐又は円錐台状に形成されている。ＰＢＳブロック１６２は、第１の視野Ｖ１から来る光線が入射される底面１６４と、第２の視野Ｖ２から来る光線が入射される側面１６６とを有する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）ブロック１６２の側面１６６は、曲面状である。すなわち、偏光分離光学系４２は、光学素子として、曲面状の偏光ビームスプリッタを備える。
【００８５】
ここでは、第１の実施形態から第４の実施形態とは、第２の視野Ｖ２の内容が異なる。第１の実施形態から第４の実施形態における第２の視野Ｖ２は、第１の視野Ｖ１に直交する平面に入射される光線を偏光分離光学系４２でとらえるものである。本実施形態における第２の視野Ｖ２は、環状の領域から来る光線を、偏光分離光学系４２で環状にとらえるものである。
【００８６】
第２の視野Ｖ２は、側方から３６０°から来る光線のうち、９０°の偏光成分の一部を結像レンズ５２に向けて反射させる。
【００８７】
このため、偏光分離光学系４２は、０°の第１の偏光成分と、９０°の第２の偏光成分とを分離して、結像レンズ５２に向けることができる。
【００８８】
以上の構成により、本実施形態に係る偏光分離光学系４２は、ほぼ全方向又はそれに近い視野Ｖ２から来る光線から分離した９０°の偏光成分を偏光エリアセンサー５４に導くことができる。
【００８９】
本実施形態の偏光分離光学系４２は、少ない光学素子の数で、広い視野角を撮像することができる。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０…広視野撮像システム、１２…広視野撮像装置、１４…ディスプレイ、２２…光学装置、２４…処理回路、２６…メモリ、３２…取得機能、３４…算出機能、４２…マルチビュー光学系（偏光分離光学系）、４４…偏光カメラ、５２…結像レンズ、５４…偏光エリアセンサー。
【図１】
2020144323.tif 000008
【図２】
2020144323.tif 000009
【図３Ａ】
2020144323.tif 000010
【図３Ｂ】
2020144323.tif 000011
【図４Ａ】
2020144323.tif 000012
【図４Ｂ】
2020144323.tif 000013
【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020144323.tif 000017
【図８】
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【図９】
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