(57)【要約】【課題】  １方向の撮影画角をそれと直交する方向の画角に対して大きくする際に、方向成分の不整合を修正し、合焦した画像を得る。【解決手段】  撮影装置は、対象物３からの映像光線５が入射する光学系１と、光学系１からの光線が結像する撮像素子２とを備える。光学系１としては、映像光線における１方向成分の角度を拡大して反射する反射ミラー６と、拡大方向と直交する方向の光線の結像位置を変更するシリンドリカルレンズ７とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物からの映像光線が入射する光学系と、該光学系からの光線が結像する撮像素子とを備えた撮影装置において、
前記光学系は映像光線における１方向成分の角度を拡大して反射する反射ミラーと、前記拡大方向と直交する方向の光線の結像位置を変更するシリンドリカルレンズとを備えていることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、拡大して反射する方向には非球面であり、前記方向と直交する方向には曲率を有しない形状となっていることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記反射ミラーは、撮影面における映像の反射による虚像撮影面が平面上に形成される反射特性を有していることを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
【請求項４】
前記反射ミラーの非球面は、前記拡大方向の長さ拡大率が映像中央部から周辺部に向かって一定の割合で変化する非球面形状となっていることを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
【請求項５】
前記シリンドリカルレンズは、前記拡大方向と直交する光線成分を撮影面における結像位置から前記拡大方向の虚像撮影面にピント位置を移動する特性を有していることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項６】
前記シリンドリカルレンズは、撮影レンズに対し撮影物体側直前またはレンズと撮像素子の間に配置されていることを特徴とする請求項５記載の撮影装置。
【請求項７】
前記反射ミラー、前記シリンドリカルレンズのセットは、撮影レンズ、撮像素子およびこれらを支える構造物に対して着脱可能とされ、拡大等撮影条件に合わせて前記セットを取り替え可能とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記反射ミラー、  前記シリンドリカルレンズおよび撮影レンズを一体とした構造物とし、撮像素子およびこれを支える構造物に対して着脱可能とされ、拡大等撮影条件に合わせて前記一体とした構造物を取り替え可能とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮影する映像を１方向に画角を広げることが可能な撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
会議場などにおいて、多くの出席者を撮影するテレビ会議用カメラにおいては、水平方向に広い画角を持ったカメラが必要とされる。しかし撮影レンズだけでそれを行なえば、垂直方向に対しても同様、画角が広がるため、画面縦方向の出席者の映像は小さいものとなる。また、過度に広角な撮影レンズを使用すると、撮影される映像が実映像より大きくゆがんだ形となる。従って、会議場のような場面では、水平方向には画角を広げても垂直方向には広がらない撮影装置が必要となる。
【０００３】
以上要求に対し、一方向（水平方向）に映像光線を拡大して反射する反射ミラーを撮影レンズの前面に配置し、水平方向の撮影角度だけを広げることがなされている。しかしながら、光線の１方向成分だけを拡大することは、それと直交する方向成分との間で不整合が生じ、映像の撮影レンズによる結像が不整なものとなる。また、水平方向の光線の均等拡大によっても、撮影レンズに合った合焦光線はできないものである。
【特許文献１】特開２００２−２１８２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、一方向の撮影画角のみを広げることは、画角を変換する曲面ミラーを装着することにより可能としているが、反射後の光線が撮影レンズを通過後に結像しなかったり（すなわち、ピントが合わない）、ピント面が平面とならなかったり（すなわち、ピント面が同一平面内にない）するため、良い映像を得ることができないものとなっている。
【０００５】
また、画角を広げる方向の光線のピント面とそれに直交する方向の光線のピント面とにおけるピント距離が不一致となり、同様に良い映像を得ることができない原因となっている。
【０００６】
この場合、広角撮影レンズを使用して撮影した映像に対し、広角を目的とした方向に直交する方向の画像範囲を一部除去する等の電子的画像表示処理を行うことがなされているが、この場合には、直交する方向の画像は少ない画素数で撮影した画面の拡大となるため、光学系の特性、画素数の利点を犠牲とした画像となり好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、１方向の撮影画角をそれと直交する方向の画角に対して大きくする際に、方向成分の不整合を修正し、合焦した画像を得ることを可能とした撮影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】
【０００８】
請求項１記載の発明の撮影装置は、対象物からの映像光線が入射する光学系と、該光学系からの光線が結像する撮像素子とを備えた撮影装置において、前記光学系は映像光線における１方向成分の角度を拡大して反射する反射ミラーと、前記拡大方向と直交する方向の光線の結像位置を変更するシリンドリカルレンズとを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮影装置であって、前記反射ミラーは、拡大して反射する方向には非球面であり、方向と直交する方向には曲率を有しない形状となっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の撮影装置であって、前記反射ミラーは、撮影面における映像の反射による虚像撮影面が平面上に形成される反射特性を有していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の撮影装置であって、前記反射ミラーの非球面は、前記拡大方向の長さ拡大率が映像中央部から周辺部に向かって一定の割合で変化する非球面形状となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の撮影装置であって、前記シリンドリカルレンズは、前記拡大方向と直交する光線成分を撮影面における結像位置から前記拡大方向の虚像撮影面にピント位置を移動する特性を有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の撮影装置であって、前記シリンドリカルレンズは、前記拡大方向と直交する光線成分を撮影面における結像位置から前記拡大方向の虚像撮影面にピント位置を移動する特性を有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影装置であって、  前記反射ミラー、前記シリンドリカルレンズのセットは、撮影レンズ、撮像素子およびこれらを支える構造物に対して着脱可能とされ、拡大等撮影条件に合わせて前記セットを取り替え可能とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の撮影装置であって、前記反射ミラー、  前記シリンドリカルレンズおよび撮影レンズを一体とした構造物とし、撮像素子およびこれを支える構造物に対して着脱可能とされ、拡大等撮影条件に合わせて前記一体とした構造物を取り替え可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反射ミラーが映像光線における１方向成分の角度を拡大して反射し、シリンドリカルレンズが大方向と直交する方向の光線の結像位置を変更するため、１方向の撮影画角をそれと直交する方向の画角に対して大きくする際に、方向成分の不整合を修正し、合焦した画像を得ることができる。
【００１７】
このため、映像撮影機器において、画像撮影を一方向に拡大して撮影する必要がある場合、例えば、会議場などでの全体の出席者等を撮影する場合や、セキュリティーを目的とした撮影機器等において広い範囲の撮影を行う場合において、一方向に拡大した映像をピントの合った良好な映像として得ることができる。また、得られた映像を電子的処理により加工を施しても、すなわち一方向に圧縮した画像を電子拡大により縦横バランスが採れた画像に加工しても、映像自体が焦点の合った画像として捕らえられているため、画像の劣化が起きず良好な映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態の全体を示す斜視図、図２は反射ミラーによる撮影角度の拡大を説明する平面図、図３及び図４は反射ミラーによる光線への作用を説明する光路図、図５はシリンドリカルレンズの作用を説明する光路図である。
【００１９】
この実施形態の撮影装置は、図１に示すように、撮影の対象物３からの映像光線５が入射する光学系１と、光学系１からの映像光線５が結像することにより映像の撮影を行う撮像素子（ＣＣＤ）２とによって構成されている。
【００２０】
光学系１は、映像光線５を反射する反射ミラー６と、反射ミラー６からの反射光の光路に配置されたシリンドリカルレンズ７及び撮影レンズ８とを有しており、撮影レンズ８を透過した光線がＣＣＤ２に入射する。反射ミラー６は、映像光線における１方向成分の角度を拡大して反射するものであり、１方向成分の角度を拡大して反射する方向には非球面であり、この拡大して反射する方向と直交する方向には曲率を有しない平面となっている。
【００２１】
図２は、撮影装置の水平方向断面で撮影レンズ８に入射する主光線を一点鎖線で示している。図２においては、撮影レンズ８の撮影角ａを反射ミラー６の非球面により撮影角ｂに変更したことを示すものである。このように反射ミラー６の１方向のみが非球面となっていることにより、反射ミラー６の精度が向上すると共に安価とすることができる。また、非球面による光線の拡大による虚像撮影面位置が平面となるように反射ミラー６を作成することにより、平面である結像面に対して、映像光線５のうちの非球面方向の光線が全範囲で結像することが可能となる。
【００２２】
図３は反射ミラー６における非球面方向の光線とピント位置とを示している。図３においては、シリンドリカルレンズ７がない場合を示すものであり、対象物５のａ点の像点から発する光線は反射ミラー６の非球面により反射されてｂ→ｃと進む。ａ→ｂ０→ｃ０は主光線を示す。図３において、ａ点を発する主光線以外の周辺光線をａ→ｂ１→ｃ１、ａ→ｂ２→ｃ２で示す。これらの周辺光線も含めた光線の経路を遡ると、光線はあたかも点ｄから発せられたような軌跡になり、点ａの反射ミラー６に対する共役点ａ’とはならない。
【００２３】
ここで反射ミラー６の非球面によって拡大される光線が良好な結像状態となるには、ａ点から発してＣＣＤ２に達する光線束の全てがｄ点から発した形態となる。また、ａ点で代表した像点がｄ点で代表する新像点に置き換わり且つＣＣＤ２に結像させるために、新像点は平面である必要がある。
【００２４】
図４は反射ミラー６の非球面方向と直角の方向の断面図である。図４においては、シリンドリカルレンズ７がない場合を示すものであり、ａ点からの光線は反射ミラー６により反射されてａ→ｂ１→ｃ１，ａ→ｂ２→ｃ２へと進む。これらの光線の経路を遡るとａ点のミラーによる共役点ａ’から発光した光線となり、ｄ点とはならない。
【００２５】
以上の図３及び図４に示すように、反射ミラー６の非球面に対し水平方向の光線と、垂直方向の光線のピント位置はそれぞれ、ｄ点及びａ’点となりピントが合わない。シリンドリカルレンズ７はこれを補正するために配置されるものである。シリンドリカルレンズ７は撮影レンズ８廻りに配置されており、非球面に対し垂直方向の光線の結像面を変更して水平方向の結像面と合わせるように作用する。すなわち、シリンドリカルレンズ７は、拡大方向と直交する光線成分を撮影面における結像位置から拡大方向の虚像撮影面にピント位置を移動する特性を有するように設計されたものが使用される。
【００２６】
図５はシリンドリカルレンズ７の作用を説明するものであり、ａ点からの一つの光線がｂ点で反射され撮影レンズ８に向かうが、シリンドリカルレンズ７の上述した作用により、あたかもｄ点から発した光線の如く撮影レンズ８に入射する。これにより非球面に垂直な方向の光線のピント位置を非球面に水平な方向の光線のピント位置と合わせることができる。
【００２７】
この実施形態において、反射ミラー６としては、その非球面が拡大方向の長さ拡大率が映像中央部から周辺部に向かって一定の割合で変化する非球面形状となるものである。反射ミラー６は本来的には、画面中央部と周辺部は同一拡大率（同じ長さのものを撮影機中央で写したものと、周辺部で写したものが同一長さの映像となる）となるのが自然であるが、この実施形態では、映像の結像状態を良くするために若干の補正を容認して結像画像に重点を置くものとするものである。
【００２８】
この実施形態において、反射ミラー６における非球面方向の光線は一定の平面とすることができるが、それと直交する方向の光線は反射ミラー６によって画角が変化しないため、２方向（非球面方向に対し平行な方向と垂直な方向）の光線のピント位置がずれた状態となっている。これを補正するためには、非球面方向に対し直交する方向の光線を非球面方向の光線のピント位置に合わせる必要がある。この実施形態では、このように直交する方向に面曲率を有したシリンドリカルレンズ７を用いるものである。このような作用を行うシリンドリカルレンズ７としては、撮影レンズ８による光線の集光を一方向補正すれば良いところから、撮影レンズ８の前側に配置しても、後側に配置しても良いものである。
【００２９】
反射ミラー６及びシリンドリカルレンズ７の組または反射ミラー６、シリンドリカルレンズ７及び撮影レンズ８の組はこれを一体とした構造物とすることができる。このように一体とした構造物とすることにより、構造物を取り換えることが可能となる。従って、撮影角を容易に変更することが可能となり、撮影対象物の状況に応じた撮影を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の全体を示す斜視図である。
【図２】反射ミラーによる撮影角度の拡大を説明する平面図である。
【図３】反射ミラーによる光線への作用を説明する光路図である。
【図４】反射ミラーによる光線への作用を説明する光路図である。
【図５】シリンドリカルレンズの作用を説明する光路図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    光学系
２    ＣＣＤ
３    対象物
５    映像光線
６    反射ミラー
７    シリンドリカルレンズ
８    撮影レンズ
【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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