(57)【要約】【課題】撮像システムを構成する２つの撮像部の視差を小さくする。【解決手段】１８０度より広い画角の広角レンズと、広角レンズによる像を撮像する撮像センサとを有する同一構造の撮像系を２つ組合わせ、各撮像系により撮像された像を合成して４πラジアンの立体角内の像を得る全天球型の撮像システムであって、各撮像系の広角レンズは、物体側から像側へ向かって前群、反射面、後群を配し、前記反射面により前群の光軸を前記後群に向かって折り曲げるものであり、２個の広角レンズは、前群の光軸同士を合致もしくは近接させて、前群の向きが逆になり、後群の光軸が互いに平行で後群同士の向きが互いに逆になるように組合わせられ、反射面ＲＦが２個の広角レンズに共通化された反射膜で、これを挟持する光学的に等価な２つの透明部材ＰＡ、ＰＢとともに、共通化された反射面部材をなし、２個の広角レンズの各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分に反射面部材を保持させたことを特徴とする。【選択図】図１
2014056048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１８０度より広い画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像センサとを有する同一構造の撮像系を２つ組み合わせ、各撮像系により撮像された像を合成して４πラジアンの立体角内の像を得る全天球型の撮像システムであって、
各撮像系の広角レンズは、物体側から像側へ向かって、前群、反射面、後群を配し、前記反射面により前群の光軸を前記後群に向かって折り曲げるものであり、
２個の広角レンズは、前群の光軸同士を合致もしくは近接させて、前群の向きが逆になるように、かつ、後群の光軸が互いに平行で後群同士の向きが互いに逆になるように組み合わせられ、
かつ、反射面が２個の広角レンズに共通化された反射膜であり、  
該共通化された反射膜は、これを挟持する光学的に等価な２つの透明部材とともに、共通化された反射面部材をなし、
２個の広角レンズの、各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分に、前記反射面部材を保持させたことを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項２】
請求項１記載の全天球型の撮像システムにおいて、
反射面部材の２つの透明部材は、反射膜に当接する面の大きさが異なり、前記当接する面の大きい方は、光束反射領域外に自由表面部を有し、
反射面部材を保持する鏡筒部分に、前記自由表面部と当接し合う当接面が形成され、
前記反射面部材を、前記当接面に前記自由表面部を当接させて、鏡筒部分に対して位置合わせして、前記鏡筒部分に保持させたことを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項３】
請求項２記載の全天球型の撮像システムにおいて、
反射面部材の２個の透明体が直角プリズムで、斜面部により反射膜を挟持し、一方の直角プリズムは、互いに直角をなすプリズム面の陵線方向の長さが他方の直角プリズムよりも大きく、他方の直角プリズムの斜面部から食み出した部分が自由表面部をなすことを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項４】
請求項３記載の全天球型の撮像システムにおいて、
反射膜を挟持する２つの直角プリズムのうちの一方の、入射面および射出面のうちの、光束有効径の小さい面の、光束有効径外の部分を、この部分に当接するように鏡筒部分の形成された第２当接面に当接させたことを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項５】
請求項４記載の全天球型の撮像システムにおいて、
第２当接面に当接する面が射出面であることを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項６】
請求項４または５記載の全天球型の撮像システムにおいて、
鏡筒部分の第２当接面に当接する直角プリズムは、陵線方向の長さが大きい直角プリズムであることを特徴とする全天球型の撮像システム。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載の全天球型の撮像システムに用いられる撮像光学系であって、
物体側から像側へ向かって、前群、反射面、後群を配し、前記反射面により前群の光軸を前記後群に向かって折り曲げる、同一構造の広角レンズを２個有し、
該２個の広角レンズは、前群の光軸同士を合致もしくは近接させて、前群の向きが逆になるように、かつ、後群の光軸が互いに平行で後群同士の向きが互いに逆になるように、組み合わせられ、かつ、前記反射面は２個の広角レンズに共通化された反射膜であり、  
該共通化された反射膜は、これを挟持する光学的に等価な２つの透明部材とともに、共通化された反射面部材をなし、
２個の撮像光学系の、各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分に、前記反射面部材を保持させたことを特徴とする撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全天球型の撮像システムおよびこれに用いられる撮像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
全天球を「一度に撮像」する撮像システムとして、広角レンズを２つ使用したものが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
このような全天球型の撮像システムは、同時に全方位（立体角にして４πラジアン）の画像情報を取得でき、防犯用監視カメラや車載カメラ等に有効に利用できる。
【０００４】
例えば、ニュースの取材などの際に、小型の全天球型撮像システムを「手持ち状態」で使用すれば、極めて正確且つ公平な画像情報を記録できる。
【０００５】
全天球の気象状態を撮像して、気象情報の分析に供することもできる。
【０００６】
さらに、景観情報を撮像して、宣伝広告や芸術分野での利用に供することもできる。
【０００７】
このような撮像システムでは、１８０度を超える画角をもつ広角レンズ（所謂「魚眼レンズ」）が２つ組合せて用いられる。
【０００８】
各広角レンズによる撮影画像が、同一または個別の撮像手段により電気信号化され、電気信号の処理により全天球の画像を撮像できる。
【０００９】
特許文献１、２は何れも、広角レンズ自体の具体的な構成を開示していない。  
また、これ等の文献に記載された撮像システムでは、各撮像光学系による結像光束を、個別の導光手段（経路変換装置や反射光学機器）により撮像手段に導光している。
【００１０】
このように広角レンズごとに導光手段が用いられるため、２つの広角レンズの間の「最大画角間距離」を小さくすることが難しい。「最大画角間距離」については後述する。  
１８０度を超える画角の広角レンズを２つ組合せる場合、各広角レンズに入射する最大画角光束が、互いに重なり合わない空間部分が存在する。
【００１１】
「広角レンズに入射する最大画角光束が、互いに重なり合わない空間部分」に存在する被写体は、撮像することができない。  
かかる「空間部分」を、以下「撮像不能空間部分」と呼ぶ。撮像不能空間部分は出来る限り小さいことが好ましいことは言うまでも無い。
【００１２】
上記「最大画角間距離」が大きいと、撮像不能空間部分を小さくすることが難しい。  
最大画角間距離が大きい撮像システムで、撮像不能空間を小さくするには、組合せる２つの広角レンズの画角をより大きくする必要があり、レンズの設計条件が厳しくなる。
【００１３】
また、撮影できる被写体でも、最大画角上の被写体と無限遠の被写体とで視差が異なり、撮像素子上でのずれが大きくなる。この点についても後述する。
【００１４】
特許文献１、２は、広角レンズの具体的構成について言及しておらず、このような撮像不能空間部分の問題や、視差の問題に関して何ら開示していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明は、上記問題を有効に解消できる、新規な全天球型の撮像システムの実現を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
全天球型の撮像システムは、１８０度より広い画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像センサとを有する同一構造の撮像系を２つ組み合わせ、各撮像系により撮像された像を合成して４πラジアンの立体角内の像を得る全天球型の撮像システムであって、各撮像系の広角レンズは、物体側から像側へ向かって、前群、反射面、後群を配し、前記反射面により前群の光軸を前記後群に向かって折り曲げるものであり、２個の広角レンズは、前群の光軸同士を合致もしくは近接させて、前群の向きが逆になるように、かつ、後群の光軸が互いに平行で後群同士の向きが互いに逆になるように組み合わせられ、かつ、反射面が２個の広角レンズに共通化された反射膜であり、該共通化された反射膜は、これを挟持する光学的に等価な２つの透明部材とともに、共通化された反射面部材をなし、２個の広角レンズの、各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分に、前記反射面部材を保持させたことを特徴とする。
【００１７】
撮像光学系は、上記全天球型の撮像システムに用いられる撮像光学系であって、物体側から像側へ向かって、前群、反射面、後群を配し、前記反射面により前群の光軸を前記後群に向かって折り曲げる、同一機能の広角レンズを２個有し、該２個の広角レンズは、前群の光軸同士を合致もしくは近接させて、前群の向きが逆になるように、かつ、後群の光軸が互いに平行で後群同士の向きが互いに逆になるように組み合わせられ、かつ、前記反射面は２個の広角レンズに共通化された反射膜であり、該共通化された反射膜は、これを挟持する光学的に等価な２つの透明部材とともに、共通化された反射面部材をなし、２個の撮像光学系の、各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分に、前記反射面部材を保持させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の全天球型の撮像システムでは、組合せられる２つの撮像系の各々の広角レンズが、前群と後群との間に反射面を有し、この反射面が２つの撮像系に共通化される。
【００１９】
このため、組合せられる２つの広角レンズの「前群の最も物体側のレンズ」の間隔が小さくなり、２つの広角レンズの間の「最大画角間距離」が小さくなる。
【００２０】
従って、撮像システムがコンパクトになるのみならず、最大画角における被写体と無限遠の被写体との視差を小さくでき、広角レンズの設計条件も容易になる。
【００２１】
また、視差に基づく撮像素子上のずれも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】撮像システムを構成する２つの撮像系を分離して示す図である。
【図２】視差と撮像不能空間を説明するための図である。
【図３】最大画角間距離と視差の関係を示す図である。
【図４】広角レンズの具体例の球面収差の図である。
【図５】広角レンズの具体例の像面湾曲の図である。
【図６】広角レンズの具体例の球面収差の図である。
【図７】広角レンズの具体例のＯＦＴ特性を示す図である。
【図８】広角レンズの具体例のＯＦＴ特性を示す図である。
【図９】反射面部材の実施の１例を示す図である。
【図１０】反射面部材とその鏡筒部分への組み付けを説明するための図である。
【図１１】鏡筒部分を説明するための図である。
【図１２】反射面部材を構成する直角プリズムと結像光束との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態を説明する。  
図１は、撮像システムを構成する２つの撮像系の例を示している。  
即ち、撮像システムを構成する２つの撮像系は、図に示す撮像系Ａと撮像系Ｂである。
これら撮像系Ａ、Ｂは同一仕様である。
【００２４】
２つの撮像系Ａ、Ｂは何れも「１８０度より広い画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像センサと」により構成されている。  
撮像センサは「２次元の固体撮像素子」である。
【００２５】
撮像系Ａの広角レンズは、前群と、反射面と、後群とを有する。  
「前群」はレンズＬＡ１〜ＬＡ３により構成され、「後群」はレンズＬＡ４〜ＬＡ７により構成される。符号ＰＡは「直角プリズム」を示す。
【００２６】
レンズＬＡ４の物体側には、開口絞りＳＡが配置されている。
【００２７】
撮像系Ｂの広角レンズは、前群と、反射面と、後群とを有する。  
「前群」はレンズＬＢ１〜ＬＢ３により構成され、「後群」はレンズＬＢ４〜ＬＢ７により構成される。符号ＰＢは「直角プリズム」を示す。
【００２８】
レンズＬＢ４の物体側には、開口絞りＳＢが配置されている。
【００２９】
これら２個の広角レンズの「前群」は負の屈折力、「後群」は正の屈折力を持つ。
【００３０】
直角プリズムＰＡ、ＰＢと「反射面」については、後述する。
【００３１】
撮像系Ａの広角レンズの「前群を構成するレンズ」は、物体側から順に、以下の３枚を配してなる。  
即ち、ガラス材料による負メニスカスレンズＬＡ１、プラスチック材料による負レンズＬＡ２、ガラス材料による負メニスカスレンズＬＡ３である。
【００３２】
後群を構成するレンズは、開口絞りＳＡ側から順に、以下の４枚を配してなる。  
即ち、ガラス材料による両凸レンズＬＡ４、ガラス材料による「両凸レンズＬＡ５と両凹レンズＬＡ６の貼合わせレンズ」、プラスチック材料による両凸レンズＬＡ７である。
【００３３】
撮像系Ｂの広角レンズの「前群を構成するレンズ」は、物体側から順に、以下の３枚を配してなる。  
即ち、側から順に、ガラス材料による負メニスカスレンズＬＢ１、プラスチック材料による負レンズＬＢ２、ガラス材料による負メニスカスレンズＬＢ３である。
【００３４】
後群を構成するレンズは、開口絞りＳＢ側から順に、以下の４枚を配してなる。  
即ち、ガラス材料による両凸レンズＬＢ４、ガラス材料による「両凸レンズＬＢ５と両凹レンズＬＢ６の貼合わせレンズ」、プラスチック材料による両凸レンズＬＢ７である。
【００３５】
これら撮像系Ａ、Ｂにおいて、プラスチック材料による、負レンズＬＡ２、ＬＢ２、両凸レンズＬＡ７、ＬＢ７は「両面が非球面」である。  
そして、他のガラス材料による各レンズは球面レンズである。
【００３６】
各広角レンズにおける前側主点の位置は、レンズＬＡ２とＬＡ３の間、レンズＬＢ２とＬＢ３との間に設定される。
【００３７】
撮像系Ａ、Ｂの広角レンズにおける、前群の光軸と反射面との交点と前側主点との距離が図１における「ｄ１、ｄ２」である。
【００３８】
撮像系ＡとＢは同一仕様であるから、ｄ１＝ｄ２である。
【００３９】
直角プリズムＰＡ、ＰＢは「ｄ線の屈折率が１．８より大きい材質」で形成するのがよい。直角プリズムＰＡ、ＰＢは、前群からの光を後群に向かって「内部反射」させる。
【００４０】
従って、各広角レンズの結像光束の光路は直角プリズムＰＡ、ＰＢ内を通る。  
プリズムの材料が上記の如き高屈折率であると、直角プリズム内の「光学的な光路長」が、実際の光路長より長くなり、光線を屈曲させる距離を広げることが出来る。
【００４１】
従って、前群・直角プリズム・後群における「前群と後群の間の光路長」を機械的な光路長よりも長く出来、広角レンズをコンパクトに構成できる。
【００４２】
また、光束径を絞る開口絞りＳＡ、ＳＢの近くに直角プリズムＰＡ、ＰＢを配置することにより、小さい直角プリズムを用いるができ、広角レンズ相互の間隔を小さくできる。
【００４３】
このように、直角プリズムＰＡ、ＰＢは、前群と後群の間に配置される。  
広角レンズの前群は「１８０度より大きい広画角の光線を取り込む機能」をもち、後群は「結像画像の収差の補正」に効果的に機能する。
【００４４】
各広角レンズの後群の像側にそれぞれ、撮像センサが配置されている。図１において、符号ＩＳＡ、ＩＳＢは、これら撮像センサの撮像面を示す。  
擦像面ＩＳＡ、ＩＳＢの広角レンズ側に、符号Ｆで示されているのは、撮像センサに用いられる各種フィルタおよびカバーガラスを示している。
【００４５】
さて、図１においては、直角プリズムＰＡ、ＰＢを分離させて描いているが、これは、各撮像系Ａ、Ｂの構成を明確に示すためである。
【００４６】
実際の撮像システムにおいては、各撮像系Ａ、Ｂの広角レンズの一部をなす直角プリズムＰＡ、ＰＢは、その斜面部を接している。
【００４７】
各広角レンズにおける「反射面」は、２個の広角レンズに共通化された反射膜であり、光学的に等価な２つの透明部材（直角プリズムＰＡ、ＰＢ）により挟持される。
【００４８】
即ち、直角プリズムＰＡ、ＰＢの斜面には反射膜が形成され、この反射膜が、直角プリズムＰＡ、ＰＢの斜面により挟まれる。
【００４９】
この状態で、反射膜、直角プリズムＰＡ、ＰＢは一体化され「２個の広角レンズに共通化された反射面部材」をなす。
【００５０】
そして、後述するように、反射面部材は、２個の広角レンズの「各前群および各後群を組み付ける共通の鏡筒部分」に保持される。
【００５１】
このような構成により、撮像系Ａ、Ｂは、入射光軸方向の幅を最も小さくできる。
【００５２】
このような構成による効果を説明する。  
図２は、撮像システムを簡略化して示している。  
即ち、図２において、符号Ａ１、Ｂ１は、２つの広角レンズの前群の「最も物体側のレンズ面（図１におけるレンズＬＡ１、ＬＢ１の物体側レンズ面）」を示している。
【００５３】
また、符号Ａ２、Ｂ２は２つの広角レンズの後群を簡略化して示し、符号ＳＮＡ、ＳＮＢは、撮像系Ａ、Ｂの撮像センサを示す。
【００５４】
符号ＰＡ、ＰＢは直角プリズム、符号ＲＦは「反射面」を示している。  
符号ＬＭＡは、撮像系Ａの広角レンズに最大画角で入射する最大画角光線、符号ＬＭＢは、撮像系Ｂの広角レンズに最大画角で入射する最大画角光線である。
【００５５】
この最大画角光線ＬＭＡとＬＭＢの「交点」を点Ｐ、前群の最物体側面Ｂ１の光軸ＡＸとの交点位置Ｑを通り入射光軸に直交する平面と、点Ｐの間の距離をＲとする。
【００５６】
また、交点位置Ｑと、Ｐ点を通り光軸ＡＸに平行な面までの距離をＬとする。
【００５７】
さらに、最大画角光線ＬＭＡ、ＬＭＢの前群への入射位置の間の距離をＭＧＫとする。
【００５８】
この距離：ＭＧＫが、先に述べた「最大画角間距離」である。
【００５９】
図から明らかなように「Ｐ点と、最大画角光線ＬＭＡ、ＬＭＢで囲まれた空間部分」は、先に述べた「撮像不能空間部分」である。
【００６０】
撮像不能空間部分内にある物体から出た光は、２つの広角レンズの何れによっても、擦像光として取り込まれることがない。
【００６１】
撮像不能空間部分が大きいほど、全天球型の撮像システムとしては撮像できる情報が少なくなる。従って、撮像不能空間部分を小さくする工夫が必要になる。
【００６２】
撮像不能空間部分の大きさを特徴付けるものは、上述の距離：ＲとＬと最大画角間距離：ＭＧＫである。  
これ等の距離：Ｒ、Ｌ、ＭＧＫの何れが大きくなっても、撮像不能空間部分は大きくなる。これ等の距離を小さくする方法を考えると、以下のようになる。
【００６３】
第１の方法は、距離：Ｌを小さくする方法である。この方法を単独で実行しようとすると、広角レンズの画角を大きくしなければならない。  
広角レンズの画角を大きくすることは、レンズ設計に対する制約も厳しくなるが、画角が大きくなると「視差」も大きくなる。
【００６４】
第２の方法は、距離：Ｒを小さくすることである。
【００６５】
距離：ＲとＬとの間には、広角レンズの画角をΘとして、
Ｌ＝−Ｒ・ｔａｎΘ  
の関係がある。
【００６６】
従って、Ｒが小さくなると、２つ広角レンズにより撮影される像が重なる距離：Ｌが短くなり、撮像不能空間部分も小さくなる。
【００６７】
距離：Ｒを小さくするには、最大画角間距離：ＭＧＫを小さくするのがよい。
【００６８】
最大画角間距離：ＭＧＫを小さくするには、この発明のように、撮像系Ａ、Ｂの２つの広角レンズに含まれる反射面を共通化するのが「最も有効」である。
【００６９】
直角プリズムＰＡとＰＢの斜面で反射膜を挟み、直角プリズムＰＡ、ＰＢと共に一体化することにより、最大画角間距離：ＭＧＡを小さくでき、距離：Ｒを小さくできる。
【００７０】
ここで「視差」について説明する。
【００７１】
この発明の撮像システムでは、１８０度以上の画角を持つ広角レンズによる２つの画像をキャリブレーションで貼り合せることにより、立体角：４πラジアンの画像を得る。
【００７２】
この明細書において言う「視差」は、キャリブレーションで貼合せられる２つの画像の「重なり量」を意味している。
【００７３】
この発明のような全天球型の撮像システムの場合、貼合わせられた「合成画像」は視差の影響を受け「最大画角の視差」が画像ずれになる。
【００７４】
視差を角度に換算して角：θとすると、視差：θは、被写体までの距離と最大画角間距離：ＭＧＫとに対して関数関係にある。
【００７５】
１例として、被写体までの距離：２０ｃｍでキャリブレーションした場合、最大画角間距離が３５ｍｍだと、無限遠の画像の視差は５度である。
【００７６】
即ち、無限遠の画像は５度ずれる。
【００７７】
例えば、撮像センサとして５００万画素のものを用いた場合には、画素は直交２方向に２５９２×１９４４（画素）の配列となる。
【００７８】
この長方形の面積領域に広角レンズによる画像を結像させるので、像（円形である。）の直径は１９９４画素、即ち、略２０００画素になる。
【００７９】
仮に、広角レンズの画角を２００度とすると、その１度当たりに割り当てられる画素数は、２０００（画素）／２００（度）＝１０（画素）／度となる。
【００８０】
この場合、上記の如く「５度の視差」があると、無限遠の画像は５０画素分ずれることになる。
【００８１】
図３には、上記の場合に於いて、物体距離：２０ｃｍから無限遠を撮像範囲としたとき、張り合わせる２つの画像の継ぎ目のずれ量：θの変化を示している。
【００８２】
横軸は最大画角間距離（図中「最大画角光線位置間距離」と表記している。）である。  
縦軸は、ずれの「角度：θ（即ち「視差」）」である。図のように、ずれの角度：θは、最大画角間距離の増加に線形に比例して増加する。
【００８３】
視差が大きいと、張り合わせる２つの画像の「重なり合う領域」が増大する。
【００８４】
従って、重なり合う部分を除いた「周辺部から光軸部に到る部分」の画素密度が低くなり、合成画像の解像度の低下を来たす。
【００８５】
この発明の撮像システムでは、上述の如く、直角プリズムＰＡ、ＰＢの斜辺で反射膜をはさみ、反射膜と１つの直角プリズムを一体化して反射面部材とする。
【００８６】
これにより、２つの広角レンズの反射面間距離を０とすることにより、最大画角間距離を小さくし、視差を減少させる。
【００８７】
広角レンズに関する具体的な例を挙げる。
【００８８】
以下に挙げるデータは、図１に示した２つの撮像系Ａ、Ｂに関するものである。撮像系Ａ、Ｂは「同一仕様」であるから、以下のデータは各撮像系に共通である。
【００８９】
距離：ｄ１は、撮像系Ａの広角レンズの「入射瞳と直角プリズムＰＡの反射面との光軸上の距離」である。  
距離：ｄ２は、撮像系Ｂの広角レンズの「入射瞳とプリズムＰＢの反射面との光軸上の距離」である。
【００９０】
以下において、ｆは全系の焦点距離、ＮｏはＦナンバ、ωは画角である。
【００９１】
「面番号」は、物体側から順次１〜２３とし、これらはレンズ面、プリズムの入・射出面および反射面、絞りの面、撮像センサのフィルタの面や擦像面を示す。
【００９２】
「Ｒ」は、各面の曲率半径であり、非球面に合っては「近軸曲率半径」である。
【００９３】
「Ｄ」は面間隔、「Ｎｄ」はｄ線の屈折率、「νd」はアッベ数である。また物体距離は無限遠である。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
【００９４】
「具体例」
ｆ＝０．７５、Ｎｏ＝２．１４、ω＝１９０度
面番号          Ｒ            Ｄ            Ｎｄ            νｄ    
１        １７．１        １．２    １．８３４８０７    ４２．７２５３２４
２          ７．４        ２．２７  
３＊    −１８０９        ０．８    １．５３１１３１    ５５．７５３８５８  
４＊        ４．５８      ２        
５        １７．１        ０．７    １．６３９９９９    ６０．０７８１２７  
６          ２．５        １．６    
７          ∞            ０．３    
８          ∞            ５        １．８３４０００    ３７．１６０４８７  
９          ∞            １．９２
１０          ∞(開口絞り)  ０．１５
１１        ９３．２        １．０６  １．９２２８６０    １８．８９６９１２  
１２      −６．５６        １．０  
１３        ３．３７        １．８６  １．７５４９９８    ５２．３２１４３４
１４      −３              ０．７    １．９２２８６０    １８．８９６９１２
１５        ３              ０．３    
１６＊      ２．７          １．９７  １．５３１１３１    ５５．７５３８５８  
１７＊    −２．１９        ０．８  
１８          ∞            ０．４    １．５１６３３０    ６４．１４２０２２  
１９          ∞            ０        
２０          ∞            ０．３    １．５１６３３０    ６４．１４２０２２  
２１          ∞            ０．３
２２          撮像面                                                。
【００９５】
非球面  
上のデータで「＊」印を付した面（前群の第２レンズの両面、および、後群の最終レンズの両面）は非球面である。
【００９６】
非球面形状は、周知の次式で表される。
【００９７】
Ｘ＝ＣＨ２／[１＋√{１−(１＋Ｋ)Ｃ２Ｈ２}]
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０＋Ａ１２・Ｈ１２＋Ａ１４・Ｈ１４
この式において、Ｃは近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)、Ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐定数、Ａ１等は各次数の非球面係数、Ｘは光軸方向における非球面量である。  
上記近軸曲率半径：Ｒと円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ１〜Ａ１４を与えて形状を特定する。
【００９８】
上記実施例の非球面データを以下に挙げる。
【００９９】
第３面  
4ｔｈ：0.001612
6ｔｈ：-5.66534e-6
8ｔｈ：-1.99066e-7
10ｔｈ：3.69959e-10
12ｔｈ：6.47915e-12
第４面  
4ｔｈ：-0.00211
6ｔｈ：1.66793e-4
8ｔｈ：9.34249e-6
10ｔｈ：-4.44101e-7
12ｔｈ：-2.96463e-10
第１６面  
4ｔｈ：-0.006934
6ｔｈ：-1.10559e-3
8ｔｈ：5.33603e-4
10ｔｈ：-1.09372e-4
12ｔｈ：1.80753-5
14ｔｈ：-1.52252e-7
第１７面  
4ｔｈ：0.041954
6ｔｈ：-2.99841e-3
8ｔｈ：-4.27219e-4
10ｔｈ：3.426519e-4
12ｔｈ：-7.19338e-6
14ｔｈ：-1.69417e-7                              。
【０１００】
上記非球面の表記において例えば「-1.69417e-7」は「-1.69417×10-7」を意味する。  
また、「４ｔｈ〜１４ｔｈ」は、それぞれ「Ａ４〜Ａ１４」である。
【０１０１】
実施例の広角レンズにおいて「ｄ１＝ｄ２＝ｄ＝６ｍｍ」である。  
また、最も物体側のレンズ面から直角プリズムの反射面までの距離：ＤＡは、
ＤＡ＝８．８７ｍｍである。
【０１０２】
従って、反射面を２つの広角レンズで共通化した場合、２つの広角レンズの前群の、最も物体側の面の光軸上の距離は、８．８７×２＝１７．７４ｍｍである。
【０１０３】
これから、最大画角間距離は１７ｍｍとなる。
【０１０４】
最大画角間距離：１７ｍｍの場合の視差：θは、図３に示すように「２．４度」となり、無限遠の画像の「ずれ量」も２４画素に軽減される。
【０１０５】
また、反射面が共通化されたことにより、２つの広角レンズの主点間隔が、ｄ１＋ｄ２＝２ｄ１と小さくなり、このことも視差の低減に寄与している。
【０１０６】
上記広角レンズの具体例の球面収差の図を図４に示す。また、像面湾曲の図を図５に示す。図６には、コマ収差図を示す。
【０１０７】
図７、図８は、ＯＴＦ特性を示す図であり、横軸は、図７では「空間周波数」、図８では半画角を「度」で表している。
【０１０８】
これらの図から明らかなように、具体例の広角レンズは性能が極めて高い。
【０１０９】
このように、撮像システムに含まれる２つの広角レンズの反射面を共通化し、これを２つの透明部材（直角プリズムＰＡ、ＰＢ）で挟み、反射面部材として一体化している。
【０１１０】
これにより上に説明したように、視差を有効に軽減することができる。
【０１１１】
しかしながら、反射面を共通化したことにより、以下の点に留意する必要がある。
【０１１２】
即ち、個々の広角レンズが、別個に反射面を有するのであれば、各反射面は１つの広角レンズ内で、前群・後群に対する位置精度が保証されれば良い。
【０１１３】
しかし、２つの広角レンズで反射面を共通化した場合、共通化された反射面は、２つの広角レンズのそれぞれに対して、前群・後群との位置関係を保証されねばならない。
【０１１４】
即ち、反射面は、その傾きや位置に誤差があると、２つの広角レンズに影響する。
【０１１５】
反射面を成す反射膜は、直角プリズムＰＡ、ＰＢと一体化して１個の反射面部材となっており、組み付け上、１個の光学エレメントに性能が依存することになる。
【０１１６】
この問題は、以下の如く解決される。
【０１１７】
即ち、２個の広角レンズに共通化された反射膜は、光学的に等価な２個の透明部材に挟持される。
【０１１８】
この反射膜を挟持する２つの透明部材における「反射膜に当接する面の大きさ」を異ならせ、当接する面の大きい方の「光束反射領域外」を自由表面部とする。
【０１１９】
この自由表面部は反射膜の微小な膜厚を無視すれば「反射面と同一面」である。
【０１２０】
そこで、反射面部材を保持する鏡筒部分には、前記自由表面部に当接する当接面を形成し、この当接面に自由表面部を当接させて、鏡筒部分に対する位置合わせを行なう。
【０１２１】
このようにすると、鏡筒部分に対して反射面を「直接的に位置合わせ」できる。  
一方、鏡筒部分には、２つの広角レンズの前群・後群が精度良く位置合わせして組み付けられる。
【０１２２】
従って、上記の如く鏡筒部分に組み付けられた反射面部材の反射面は、２つの広角レンズのそれぞれに精度良く位置合わせされることになる。
【０１２３】
これを、説明中の実施の形態に適用すると、以下のようになる。
【０１２４】
図９は、反射面部材を説明するための図である。説明の簡単のため、２個の直角プリズムを、符号２００及び３００で示す。
【０１２５】
直角プリズム２００、３００は、上述の広角レンズの具体例に用いられているものであり、屈折率：１．８３４、アッベ数：３７．１６０４８７の同一材料で形成されている。
【０１２６】
直角プリズム２００、３００の斜面部にはアルミニウムのコーティングにより反射膜が形成されている。なお、図示の簡単のため「反射膜」は図示されていない。
【０１２７】
直角プリズム２００、３００の斜面部は、接着剤により、反射膜を介して５μｍ以下の間隔で接着固定されている。
【０１２８】
直角プリズム２００、３００のプリズム角を成す２つのプリズム面は「入射面・反射面」であり、これ等の面には反射防止処理がなされている。
【０１２９】
直角プリズム２００、３００のうち、直角プリズム２００は「互いに直角をなすプリズム面の陵線方向の長さ」が、直角プリズム３００よりも大きい。
【０１３０】
このため、直角プリズム２００の斜面の一部（上記稜線方向の両端部側部分）は、直角プリズム３００の斜面から食み出している。  
図９において、符号２０１Ａ、２０１Ｂで示す部分が「食み出した部分」で「自由表面部」である。この自由表面部２０１Ａ、２０１Ｂは「反射面と同一面」である。
【０１３１】
図１０（ａ）は、反射面部材を、上記「稜線方向」が上下方向となるように描いた図である。反射面部材は、この状態で鏡筒部分に組み付けられる。
【０１３２】
なお、図１０（ａ）においては、反射面部材の直角プリズム２００、３００の接合面の端部を「面取り」している。
【０１３３】
図１０（ｂ）は、反射面部材を鏡筒部分１００に取り付けた状態を説明図として示している。鏡筒部分１００は、後群の光軸を含み、前群の光軸に平行な仮想面で切断した。
【０１３４】
図１１には、鏡筒部分１００における反射面部材を取り付ける部分を示す。
【０１３５】
図１１の（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【０１３６】
図１１（ｂ）の正面図の上下方向は２つの広角レンズの「後群の光軸方向」であり、各前群は、図面に直交する方向において、鏡筒部分１００の孔の部分に組み付けられる。
【０１３７】
鏡筒部分１００には、反射面部材の反射面を受ける部分に段差を形成し、この段差の面を当接面１０１Ａ、１０１Ｂとしている。
【０１３８】
当接面１０１Ａ、１０１Ｂは、鏡筒部分１００に組み付けられる２つの広角レンズの各前群・後群の位置態位に合わせて「反射面位置」として精度良く形成されている。
【０１３９】
直角プリズム２００、３００により構成される反射面部材における自由表面部２０１Ａを当接面１０１Ａに、自由表面部２０１Ｂを当接面１０１Ｂにそれぞれ当接させる。
【０１４０】
このようにすることにより、反射面部材の反射面を、各広角レンズの前群・後群に対して、あるべき態位に設定できる。
【０１４１】
上記の如くすることにより、反射面の態位は定まるが、この状態の反射面部材には「反射面に沿った方向への移動」の自由度がある。
【０１４２】
反射面の態位を適正に保ちつつ、反射面部材の位置を鏡筒部分１００内で確定するには、自由表面部２０１Ａ、２０１Ｂ以外の少なくとも１点を固定する必要がある。  
説明中の実施の形態では、直角プリズム２００の射出面２０２Ａと、鏡筒部分に突出部として形成された第２当接面１０２Ａ、１０２Ｂを当接させ、接着剤で接着する。
【０１４３】
このようにして、直角プリズム２００が鏡筒部分１００に固定され、反射面部材の鏡筒部分１００に対する態位が確定する。
【０１４４】
説明中の実施の形態では、鏡筒部分１００に第２当接面１０２Ａ、１０２Ｂとして２つの突設部を設けたが、第２当接面１０２Ａ、１０２Ｂの一方のみでも良い。
【０１４５】
説明中の実施の形態において、第２当接面１０２Ａ、１０２Ｂには、直角プリズム２００の射出面２０２Ａを接着した。これには以下の如き意味がある。
【０１４６】
図１２は、撮像システムを構成する撮像系（図１に示した撮像系Ａ）の光路図を示している。前群から入射した光束は光束径を絞られて直角プリズム２００に入射する。
【０１４７】
そして直角プリズム２００内でさらに光束を狭められ、射出面から射出する。従って、結像光束の光束径（光束有効径）は、入射面で大きく、射出面で小さい。  
そこで、反射膜を挟持する２つの直角プリズムのうちの直角プリズム２００の、光束有効径の小さい射出面２０２Ａの光束有効径外の部分を、第２当接面に当接させる。
【０１４８】
このようにすることで、第２当接面１０２Ａ、１０２Ｂをなす突出部によって、結像光束の外周部が遮光される恐れがない。
【０１４９】
具体的には、図１２の光束径：Ｌ１＝３．８ｍｍ、Ｌ２＝２．３ｍｍであり、直角プリズム２００の入・射出面の一辺の長さは５ｍｍである。
【０１５０】
このように、反射面部材を鏡筒部分に対して固定する部位を、反射面にしている。
【０１５１】
このため、直角プリズムの大きさを変え、大きいほうの直角プリズムの反射面に自由表面部を設けて鏡筒部分の当接面にあてつける。
【０１５２】
このようにすることにより、反射面部材の外形精度に影響を受けることなく、反射面のシフトやチルトに起因する性能劣化原因を少なく出来る。
【０１５３】
上には反射面部材として、２個の直角プリズムを組合せる場合を説明したが、共通化された反射膜を挟持する光学的に等価な２つの透明部材は、直角プリズムに限らない。
【０１５４】
例えば、２つの等価な透明部材として、透明平行平板を用い、これらで反射膜を挟むようにしても良い。
【０１５５】
この場合にも、一方の透明平行平板を大きくして、反射面の延長部分に自由表面部を形成し、この自由表面部を当接面にあてつけて、位置を確定するようにしてもよい。
【０１５６】
原理的に言えば、上記２枚の透明平行平板で反射膜を挟む場合、反射面の延長部分に自由表面部を形成しないで、反射面の位置精度を出す方法はある。
【０１５７】
即ち、鏡筒部分の側に形成する当接面に、透明平行平板の反射面に接しない側の面を押し当てることにより位置精度を出すことが考えられる。
【０１５８】
この場合、透明平行平板の厚みをｔとすれば、鏡筒部分の当接面位置を、反射面の理想的な位置から、垂直方向に「ｔ」だけ平行移動させて形成すればよい。
【０１５９】
しかし、この方法の場合には、反射面自体で位置合わせをするのではないので、反射面の位置精度が、透明平行平板の平行度や、厚さの誤差に影響を受けてしまう。
【符号の説明】
【０１６０】
Ａ        撮像系  
Ｂ        撮像系  
２００    直角プリズム  
３００    直角プリズム  
２０１Ａ  自由表面部  
２０１Ｂ  自由表面部  
１００    鏡筒部分  
１０１Ａ  当接面  
１０１Ｂ  当接面  
１０２Ａ  第２当接面  
１０２Ｂ  第２当接面  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６１】
【特許文献１】特開２０１０−２７１６７５号公報
【特許文献２】特許第３２９０９９３号公報
【図１】
2014056048.tif 000003
【図２】
2014056048.tif 000004
【図３】
2014056048.tif 000005
【図４】
2014056048.tif 000006
【図５】
2014056048.tif 000007
【図６】
2014056048.tif 000008
【図７】
2014056048.tif 000009
【図８】
2014056048.tif 000010
【図９】
2014056048.tif 000011
【図１０】
2014056048.tif 000012
【図１１】
2014056048.tif 000013
【図１２】
2014056048.tif 000014