(57)【要約】【課題】従来のパノラマレンズの形状を改良して画角の広い鮮明画像を得ることと、内視鏡にも利用可能なように、カメラ前方の被写体も捕えるようにすることにある。【解決手段】上面を第１凹型反射面、底面を第２凹型透光面、側面を樽型透光面としたパノラマレンズであって、前記第１凹型反射面と第２凹型透光面は、球体面、楕円回転体面、放物線回転体面、双曲線回転体面のいずれかになっており、前記樽型透光面は、前記第２凹型透光面とその中心軸との交点０から第１凹型反射面に向けて投光したときの、前記交点０から第１凹型反射面の任意の点までの距離と、第１凹型反射面からの反射光の樽型透光面までの距離の和が等しくなる点で形成する面となっていることを特徴とするパノラマレンズであって、前記第１凹型反射面の中央部に透光面を備え、広角レンズを組込むなどの手段によって、カメラ前方も視界に捕えるパノラマレンズ。【選択図】    図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を第１凹型反射面、底面を第２凹型透光面、側面を樽型透光面としたパノラマレンズであって、前記第１凹型反射面と第２凹型透光面は、球面、楕円回転体面、放物線回転体面、双曲線回転体面のいずれかになっており、前記樽型透光面は、前記第２凹型透光面とその中心軸との交点０から第１凹型反射面に向けて投光したときの、前記交点０から第１凹型反射面の任意の点までの距離と、第１凹型反射面からの反射光の樽型透光面までの距離の和が等しくなる点で形成される面となっていることを特徴とするパノラマレンズ。
【請求項２】
請求項１の第１凹型反射面は、少なくともその光軸回りが、パノラマレンズをカメラに使用したときに被写体を透視するための透光面となっていることを特徴とするパノラマレンズ。
【請求項３】
請求項２のパノラマレンズは、第１凹型反射面の透光面の光軸上にのせて使用する凹レンズを備えていることを特徴とするパノラマレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は３６０°全方位の画像を入力、出力するためのパノラマレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来から潜水艦などの潜望鏡用として、樽型外形と円錐鏡を有するパノラマレンズを対物レンズと接眼レンズに使用することで画像の歪みを相殺する方法を特徴とするものがある。（例えば、特許文献１参照。）。該パノラマレンズは仰角４５°の円錐鏡と縦横の曲率半径が等しい樽型側面で形成されており、その回転軸周囲の画角は３６０°であるが、仰角と俯角の画角は両角を加えても３０°程度であり、飛行機など上空のものを見る場合は死角になる欠点があった。この欠点は円錐鏡を使用しているためで、反射鏡を曲面にすると画角は広がるが、側面を反射鏡に合わせた非球面の透光面にしなければ結像しないために鮮明な画像は得られず、その双方の面の形状は特定されていなかった。【０００３】近年になって、凸面鏡や双曲面鏡などのいわゆる表面反射鏡を備え、その表面反射鏡と相対するカメラのレンズに３６０°全方位の光を結像させるようにした全方位カメラや全方位センサーが開発された。この方法は前記非球面の透光面を必要としないので、前記の結像しないという問題の解決には有効である。しかし、このような全方位カメラや全方位センサーは、前記表面反射鏡を固定するために透明な筒体で連結する必要があるが、その透明な筒体の内部に迷光が入り込み、画質に影響を与えるという問題がある。その原因として、前記透明な筒体の外部から内部に入射する光線が、その透明な筒体の外面と内面での反射または屈折の作用により、光路が乱されて迷光となることにある。このような問題に対し、表面反射鏡の頂部に筒体内面反射防止用の棒状体を設けたものが発明されている。しかし、構造が複雑になることに加えてカメラ前方が見えないという欠点がある。（例えば、特許文献２参照。）。【０００４】また、従来の表面反射鏡を利用した全方位カメラや全方位センサー及びパノラマレンズは、回転軸周囲の全方位３６０°とカメラ前方の被写体を同時に捕えるものは実用化されていないので内視鏡などに利用するには不都合である。【０００５】
【特許文献１】特許第２３８０４号公報
【特許文献２】特許第３０８６２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明の目的は従来のパノラマレンズの形状を改良して画角の広い鮮明画像を得ることと、内視鏡にも利用可能なように、カメラ前方の被写体も捕えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】上記課題を解決するための本発明は次のようなものである。
（１）上面を第１凹型反射面、底面を第２凹型透光面、側面を樽型透光面としたパノラマレンズであって、前記第１凹型反射面と第２凹型透光面は、球面、楕円回転体面、放物線回転体面、双曲線回転体面のいずれかになっており、前記樽型透光面は、前記第２凹型透光面とその中心軸との交点０から第１凹型反射面に向けて投光したときの、前記交点０から第１凹型反射面の任意の点までの距離と、第１凹型反射面からの反射光の樽型透光面までの距離の和が等しくなる点で形成される面となっていることを特徴とするパノラマレンズ（以下第１の発明という）。
（２）上記第１の発明の第１凹型反射面は、少なくともその光軸回りが、パノラマレンズをカメラに使用したときに被写体を透視するための透光面となっていることを特徴とするパノラマレンズ（以下第２の発明という）。
（３）上記第２の発明のパノラマレンズは、第１凹型反射面の透光面の光軸上にのせて使用する凹レンズを備えていることを特徴とするパノラマレンズ（以下第３の発明という）。
【発明の効果】
【０００８】（１）第１の発明によってパノラマレンズ形状を特定したことにより、樽型透光から入射して、第１凹型反射面で反射し、第２凹型透光面を通過した光線は規則性を持って拡散し、本パノラマレンズ内に虚像を結ぶ。虚像を結ぶ光線はカメラその他の光学系で結像させることが可能であり鮮明画像が得られる。従来のものに比べ、本パノラマレンズの画角は仰角と俯角とを加えて約９０°に広がり、回転軸周囲の画角は従来と同様に３６０°である。表面反射鏡と透明な筒体を使用したものに比べ、迷光の発生原因となる面の数が半分になり画質への影響が少なくなる。しかも、部品が減るために小型化するのにも有利である。型で成形するならば量産も容易である。
（２）第２の発明により、カメラ前方の被写体を約９０°の画角で捕えることが可能となった。
（３）第３の発明によって、樽型透光面から入射した光線と第１凹型反射面中央にある透光面から入射した光線のピントを合わせることが可能となり、双方の画像を同時刻の一体画像として捕えることが出来るようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】図１〜図７は第１の発明の実施例１を示すものであり、図１は側面図、図２は平面図、図３は底面図、図４は図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は図４の部分拡大図、図６は本パノラマレンズの上面、側面、底面の形状を示す詳細図、図７は本パノラマレンズの機能を示す光路図である。【００１０】図において、パノラマレンズ１２は透明な素材で形成する。その素材は全ての光を遮らないものであれば、色があるものでもよい。【００１１】図において、上面１と底面２は球面である。また、上面１の曲率半径をＲ１、基準点０から上面１の中心点までの距離をＤとするとＲ１対Ｄは３対５である。この比率はＲ１よりＤが大きければ任意でよい。また、底面２の曲率半径をＲ２、パノラマレンズ１２を形成する素材の屈折率をｎとすると、Ｒ２の数値は数１の式で決定する。【００１２】
【数１】
Ｒ２＝Ｒ１／（ｎ−１）
【００１３】図において、他光学系との接続部６を設けてカメラなどの他光学系１４との接続を容易にした。これらの接続方法は特に限定はしない。
【００１４】図５において、上面１は底面２側へ向く反射面を形成する。その反射面はクロムメッキ、アルミメッキ、銀メッキ、またはそれらの蒸着処理を施した反射コーティング層４に重ねて艶消し塗装などの反射防止コーティング層５を形成する。
【００１５】図６において、上面１と側面３を示す曲線の交点をＴとし、基準点０から上面１に向けて投光したときの基準点０から上面１の任意の点までの距離をそれぞれｋ１、ｋ２、ｋ３、…ｋｎとし、それぞれに対応する上面１からの反射光の側面３までの距離をｈ１、ｈ２、ｈ３、…ｈｎとすると、側面３は双方の距離の和が線分０Ｔに等しくなる点で形成される面である。数２参照。
【００１６】
【数２】
０Ｔ＝ｋ１＋ｈ１＝ｋ２＋ｈ２＝ｋ３＋ｈ３＝‥‥＝ｋｎ＋ｈｎ
【００１７】図７は第１の発明の機能を示す光路図である。図７において、被写体７は虚像点９に、被写体８は虚像点１０にそれぞれ虚像を結ぶ。
【００１８】図８は第２の発明の実施例２の側面図を示す。図８において、基準点０からの投光を上面１で反射させて底面２に拡散させた場合、他光学系との接続部６の面積を照らす反射面の面積を上面１部透光面９の大きさにした。これによりカメラ前方の被写体を捕えることが可能になった。上面１の反射面には反射コーティング層４と反射防止コーティング層５を形成する。
【００１９】図９は第２の発明の実施例２の平面図を示し、図２に対応する図である。
【００２０】図１０は第３の発明の実施例３の側面図を示す。図において、追加広角レンズ１３を用いて上面１からの入射光と側面３からの入射光のピントを一致させた。この追加広角レンズ１３の素材はパノラマレンズ１２と必ずしも同じでないものでもよく、また２枚以上の光学系で構成してもよい。
【００２１】図１０において、底面２側へカメラなど他光学系１４を設け、そのピントをパノラマレンズ１２の虚像点の位置に合わせる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の発明の実施例１の側面図である。
【図２】第１の発明の実施例１の平面図である。
【図３】第１の発明の実施例１の底面図である。
【図４】第１の発明の実施例１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】上面１に施したコーティング層を示す部分拡大図である。
【図６】第１の発明の実施例１の形状を特定する詳細図である。
【図７】第１の発明の実施例１の機能を示す光路図である。
【図８】第２の発明の実施例２の側面図で、図１に対応する図である。
【図９】第２の発明の実施例２の平面図であり、図２に対応する図である。
【図１０】第３の発明の実施例３の側面図であり、追加広角レンズ及び他光学系との構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】  ０  基準点
１  上面
２  底面
３  側面
４  反射コーティング層
５  反射防止コーティング層
６  他光学系との接続部
７  被写体
８  被写体
９  虚像点
１０  虚像点
１１  上面１部透光面
１２  パノラマレンズ
１３  追加広角レンズ
１４  他光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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