(57)【要約】【課題】小型の撮像装置で良好な超広視野画像を得る。【解決手段】撮像装置１０は、互いに異なる方位を向いた複数の第１の光学系Ｌ０ａ〜Ｌ０ｃと、該複数の第１の光学系とは異なる方位を向いた第２の光学系Ｌ０Ｖと、該複数の第１の光学系および第２の光学系により形成された被写体像を撮像する少なくとも１つの撮像素子ＩＭａ〜ＩＭｃ，ＩＭＶ１とを有する。複数の第１の光学系はそれぞれ、光路を撮像素子に向けて折り曲げる反射素子ＰＲａ〜ＰＲｃを含む。複数の第１の光学系の光路と第２の光学系の光路とが反射素子よりも物体側において互いに交差している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる方位を向いた複数の第１の光学系と、
前記複数の第１の光学系とは異なる方位を向いた第２の光学系と、
前記複数の第１の光学系および前記第２の光学系により形成された被写体像を撮像する少なくとも１つの撮像素子とを有し、
前記複数の第１の光学系はそれぞれ、光路を前記撮像素子に向けて折り曲げる反射素子を含み、
前記複数の第１の光学系の前記光路と前記第２の光学系の光路とが前記反射素子よりも物体側において互いに交差していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１の光学系および前記第２の光学系の前記光路が、該複数の第１の光学系および前記第２の光学系のそれぞれの入射瞳位置が互いに一致するように互いに交差していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の第１の光学系の前記光路が、前記反射素子によって互いに同じ方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の第１の光学系および前記第２の光学系に対して複数の前記撮像素子が設けられており、
前記複数の撮像素子が同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の第１の光学系に対して設けられた少なくとも１つの第１の撮像素子と前記第２の光学系に対して設けられた第２の撮像素子とが、前記反射素子からの前記光路が延びる方向における互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記少なくも１つの第１の撮像素子の一部と前記第２の撮像素子の一部とが、前記反射素子からの前記光路が延びる方向において重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の第１の光学系および前記第２の光学系に対して複数の前記撮像素子が設けられており、
前記複数の撮像素子が同一のプリント配線板に実装されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の第１の光学系および前記第２の光学系に対して１つの撮像素子が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方位撮像やパノラマ撮像等の超広視野撮像に好適な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような超広視野撮像は、監視、ＴＶ会議、医療用内視鏡および科学的測量等の様々な分野で行われている。超広視野撮像を行うための方法として、複数のカメラで得られる複数の撮像画像を連続した１つの画像となるように繋ぎ合わせる技術が知られている。この際、複数のカメラの光学系の入射瞳位置が互いに異なると、該複数のカメラで得られる複数の撮像画像間に視差が生じ、これらを被写体のずれがないように繋ぎ合わせることが困難となる。
【０００３】
特許文献１には、このような複数のカメラを用いて得られる撮像画像間の視差を低減することが可能な撮像装置が開示されている。具体的には、複数のカメラの光学系において入射光の光路を反射部材により折り曲げるとともに、入射瞳位置を光学系外（反射部材の背後、すなわち反射部材より像側）に設定している。これにより、それぞれの光学系の入射瞳位置を概ね一致させるように複数のカメラを配置している。
【０００４】
特許文献２には、１８０°超の画角を有して互いに反対側を向く２つのカメラを、それらの光学系の入射瞳位置近傍に設けた反射部材の背面同士が対向し、かつそれぞれの像面が反射部材を挟んで互いに反対側に位置するように配置した撮像装置が開示されている。この撮像装置でも、２つのカメラの入射瞳位置を互いに近づけることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２０１２４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示された撮像装置では、入射瞳位置が反射部材よりも像側に位置するため、光学系の広画角化が困難である。このため、撮像視野を広げるためには多くのカメラが必要となり、撮像装置全体が大型化する。
【０００７】
一方、特許文献２にて開示された１８０°超の画角を有する光学系を用いた撮像装置では、より小さい画角の光学系を用いた場合に採用される一般的な射影方式とは異なる特殊な射影方式を用いて広視野内の被写体を矩形の撮像素子上に投影する。しかし、そのような特殊な射影方式を用いると不可避的に被写体像が歪む。特に画角周辺部においては被写体の歪みが大きくなる。このため、２つのカメラで得られた画像を繋ぎ合わせる際にはその大きな歪みを除去することが困難になる。
【０００８】
本発明は、小型でありながらも良好な超広視野画像を得ることが可能な撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての撮像装置は、互いに異なる方位を向いた複数の第１の光学系と、該複数の第１の光学系とは異なる方位を向いた第２の光学系と、該複数の第１の光学系および第２の光学系により形成された被写体像を撮像する少なくとも１つの撮像素子とを有する。上記複数の第１の光学系はそれぞれ、光路を撮像素子に向けて折り曲げる反射素子を含む。そして、複数の第１の光学系の光路と第２の光学系の光路とが反射素子よりも物体側において互いに交差していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な超広視野画像を容易に得ることが可能な小型の撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置の水平断面図。
【図２】実施例１の撮像装置の側面断面図および撮像素子の配置を示す図。
【図３】実施例１の撮像装置（天頂光学系は削除）の水平断面図。
【図４】実施例１の撮像装置における水平光学系の水平断面図。
【図５】実施例１（数値例）における水平光学系の収差図。
【図６】実施例１の撮像装置における撮像素子の配置を示す図。
【図７】本発明の実施例２である撮像装置の側面断面図および撮像素子の配置を示す図。
【図８】本発明の実施例３である撮像装置の側面断面図および撮像素子の配置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１には、本発明の実施例１である撮像装置１０の上方向から見たときの水平断面を示している。図２（Ａ）には、本実施例の撮像装置１０の側面断面を示している。撮像装置１０は、水平周方向における複数箇所に配置され、互いに異なる水平方位を向いた複数（本実施例では３つ）の水平光学系Ｌ０（Ｌ０ａ〜Ｌ０ｃ）と、上（天頂）方位を向いた天頂光学系Ｌ０Ｖ１とを有する。図３には、天頂光学系Ｌ０Ｖ１を省略した３つの水平光学系Ｌ０を示している。３つの水平光学系Ｌ０が複数の第１の光学系に相当し、天頂光学系Ｌ０Ｖが第２の光学系に相当する。
【００１４】
まず、３つの水平光学系Ｌ０について詳しく説明する。３つの水平光学系Ｌ０は、それらの光軸ＡＸＬ（ＡＸＬａ〜ＡＸＬｃ）が各水平光学系Ｌ０の物体側光学系である第１レンズ群Ｌ１（Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃ）と像側光学系である第２レンズ群Ｌ２（Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃ）との間の点Ｏで互いに交差するように配置されている。また、第２レンズ群Ｌ２の内部には、図２（Ａ）にも示すように、水平光学系Ｌ０の光路を撮像素子ＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｃ）に向けて折り曲げる反射素子としてのプリズムＰＲ（ＰＲａ〜ＰＲｃ）が含まれている。各撮像素子ＩＭは、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等により構成され、各水平光学系Ｌ０が形成する被写体像を撮像（光電変換）する。
【００１５】
本実施例の撮像装置１０では、３つの水平光学系Ｌ０により水平周方向における３６０°の撮像画角を得るために、それぞれ水平周方向に１２０°以上の撮像画角を有する３つの水平光学系Ｌ０を等角度間隔で配置している。各水平光学系Ｌ０は、該水平光学系Ｌ０の入射瞳位置（ノーダルポイント）の近傍に広い空気間隔が設けられている。３つの水平光学系Ｌ０は、この空気間隔内の点Ｏにおいて、それぞれの光軸ＡＸＬが互いに１２０°の角度（交差角）をなして互いに交差するように配置されている。
【００１６】
点Ｏは、３つの水平光学系Ｌ０の入射瞳位置であることが望ましい。すなわち、３つの水平光学系Ｌ０は、それらの入射瞳位置が互いに一致するように配置されることが望ましい。これにより、３つの水平光学系Ｌ０を通して視差の少ない３つの撮像画像を得ることができる。なお、「入射瞳位置が互いに一致する」とは、完全に一致する場合だけでなく、所定の許容範囲内でほぼ一致する場合も含む。
【００１７】
また、本実施例の撮像装置１０は、上記３つの撮像画像を連続した１つの画像となるように繋ぎ合わせる合成処理（以下、画像結合という）を行う。これにより、パノラマ画像や全方位画像を得ることができる。３６０°の撮像画角を得るために３つの水平光学系Ｌ０を用いることで、水平光学系Ｌ０ごとの撮像画角を１８０°よりも小さくすることができる。この場合、それぞれ１８０°以上の撮像画角を有する複数の光学系を用いる場合に比べて、各水平光学系Ｌ０の画角周辺部の被写体像の歪みが少ない射影方式を採用することができる。つまり、各撮像画像における被写体像の歪みを低減して画像結合を容易に行うことができる。
【００１８】
図４には、各水平光学系Ｌ０を光学構成をその光軸ＡＸＬが直線状に延びるように展開して示している。図４において、左側が物体側であり、右側が像側（撮像面側）である。水平光学系Ｌ０は、物体側から順に、前述した第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２とを有する。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、物体側レンズ群Ｌ２１と、前述したプリズムＰＲと、像側レンズ群Ｌ２２とを含む。ＳＰは開口絞りであり、３つの水平光学系Ｌ０の光路が交差する領域（点Ｏ）とプリズムＰＲとの間に配置されている。ＩＰは撮像素子ＩＭの撮像面が配置される像面である。
【００１９】
以下に各水平光学系Ｌ０の具体的な数値例としてレンズデータ１を示す。レンズデータ１において、ｉを物体側から数えた順序とするとき、ｒｉはｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径であり、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔を示す。また、ｎｄｉおよびνｄｉはそれぞれ、ｄ線に対するｉ番目の光学部材の材料の屈折率およびアッベ数である。レンズデータ１において＊が付された非球面の形状は、光軸方向にＸ軸をとり、光軸と直交する方向にＨ軸をとり、光の進行方向を正として、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２を非球面係数とするとき、以下の式で表される。
【００２０】
【数１】
2018136487.tif 000003
【００２１】
非球面係数において、「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味する。また、ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。
（レンズデータ１）
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1         95.897    1.80   1.76385    48.5       36.02
2*        12.471    7.52                         22.60
3*       238.647    1.00   1.59522    67.7       22.02
4         22.358   37.39                         20.19
5         55.727    1.88   1.59522    67.7       12.11
6        -46.082    0.44                         11.85
7(絞り)    ∞       0.47                         11.79
8         17.811    2.39   1.43875    94.7       12.39
9        122.566    1.00                         12.44
10          ∞       0.50   1.51633    64.1       15.00
11          ∞       0.75                         15.00
12          ∞      15.00   1.77250    49.6       15.00
13          ∞       3.38                         15.00
14         14.079    5.90   1.43875    94.7       14.04
15        -15.606    0.90   1.95375    32.3       13.41
16*        23.937    1.11                         13.68
17         18.432    6.78   1.43875    94.7       15.52
18        -13.256    0.14                         16.25
19        -18.534    0.95   2.00100    29.1       16.02
20         34.058    0.95                         17.45
21         36.205    2.95   1.92286    18.9       19.73
22       -160.913    4.73                         20.21
23*        60.430    3.21   1.49710    81.6       23.11
24        -27.772  (可変)                         23.84
像面        ∞   
非球面データ
第2面
K =-3.16579e-002  A 4= 4.78621e-006  A 6=-1.93434e-007  A 8= 3.88320e-009  A10=-1.73981e-011  
第3面
K = 0.00000e+000  A 4=-7.66786e-006  A 6= 2.55313e-007  A 8=-2.24042e-009  A10= 6.06241e-012  
第16面
K = 0.00000e+000  A 4= 5.78337e-005  A 6= 8.92017e-008  A 8=-2.22233e-009  A10= 3.26267e-011  
第23面
K = 0.00000e+000  A 4=-9.93607e-005  A 6= 4.48034e-007  A 8=-3.58066e-009  A10= 5.67429e-012  
各種データ
ズーム比       1.00 
焦点距離       9.90  
Fナンバー      4.00  
半画角        79.06 
像高          13.66  
レンズ全長   104.14  
BF             3.00  
d24            3.00  
入射瞳位置    12.51  
射出瞳位置   -73.10  
前側主点位置  21.12  
後側主点位置  -6.90  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1       9.90       101.14        21.12         -6.90
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -11.48        10.32         3.41         -4.82
2    5      30.96        53.43        13.20        -54.68
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -18.94
2       3    -41.52
3       5     42.67
4       8     47.17
5      10      0.00
6      12      0.00
7      14     17.96
8      15     -9.80
9      17     18.80
10      19    -11.88
11      21     32.26
12      23     38.75
図５には、上記数値例の水平光学系Ｌ０の諸収差（球面収差、非点収差、歪曲および倍率色収差）を示している。球面収差において、ＦｎｏはＦナンバーである。ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）であり、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差において、Ｍはｄ線におけるメリディオナル像面であり、Ｓはｄ線におけるサジタル像面である。歪曲はｄ線について示している。倍率色収差はｄ線に対するｇ線について示している。ωは半画角（度）である。
【００２２】
本実施例の水平光学系Ｌ０は、射影方式として、等距離射影方式を採用している。等距離射影方式は、水平光学系Ｌ０の焦点距離をｆとし、撮像画角をθ（ラジアン）とし、像の大きさをｙとするとき、
ｙ＝ｆ・θ
で表される射影方式である。このため、図５中の歪曲は、等距離射影方式における理想像高からのずれを表している。図に示すように、画角周辺部まで歪曲が小さく抑えられている。
【００２３】
また、本実施例では、前述したように画像結合を容易にするために３つの水平光学系Ｌ０の入射瞳位置を互いに一致（または近接）させながら、撮像装置全体を小型化するために各光学系Ｌ０の屈折力を最適に設定している。各水平光学系Ｌ０は、光軸ＡＸＬが延びる光軸方向にて隣り合うレンズ間の光軸上の間隔のうち最大の間隔（点Ｏを含む間隔）を境として、物体側に配置された負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と像側に配置された正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２とを有する。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間のレンズ間隔をＬとし、全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。このとき、水平光学系Ｌ０は、
３．２０≦Ｌ／ｆ≦５．５０          ・・・（１）
−０．６０≦ｆ１／Ｌ≦−０．１０    ・・・（２）
なる条件を満足する。
【００２４】
条件（１）および（２）の技術的意味について説明する。図１において、Ａは水平光学系Ｌ０ａにおける負の第１レンズ群Ｌ１ａを通過して正の第２レンズ群Ｌ２ａに入射する軸外光束Ｌａと他の水平光学系Ｌ０ｂの第２レンズ群Ｌ２ｂやこれを保持する不図示のレンズ鏡筒とが干渉する可能性がある領域を示す。条件（１）および（２）は、この光束干渉の可能性を低減しつつ光学系全系（つまりは撮像装置１０全体）の小型化と高性能化を達成するための条件である。第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強い（負の屈折力の絶対値が大きい）と、第１レンズ群Ｌ１を通過した後の軸外光束をより光軸ＡＸＬに近づけることが容易となり、軸外光束と他の水平光学系Ｌ０の第２レンズ群Ｌ２との干渉を軽減することが容易となる。第１および第２レンズ群Ｌ１，Ｌ２間のレンズ間隔Ｌを広げることで上記光束干渉の可能性を低減することもできるが、水平光学系Ｌ０が大型化するため、好ましくない。このため、水平光学系Ｌ０を小型化しつつ上記光束干渉の可能性を低減するためには、レンズ間隔Ｌに対する第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力を適切に設定することが必要となる。
【００２５】
条件（１）は、水平光学系Ｌ０を小型化するための条件である。条件（１）の上限値を超えるようにレンズ間隔Ｌが長くなると、複数の水平光学系Ｌ０間での光束干渉は少なくなるが、水平光学系Ｌ０が大型化するため、好ましくない。また、条件（１）の下限値を下回るようにてレンズ間隔Ｌが短くなると、複数の水平光学系Ｌ０間で光束干渉が発生しやすくなるため、好ましくない。
【００２６】
なお、より好ましくは、条件（１）の上限値および下限値を以下のようにするとよい。
３．２５≦Ｌ／ｆ≦５．００          ・・・（１）′
条件（２）の上限値を超えるように第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなりすぎると、上述した光束干渉の可能性は少なくなるが、像面湾曲が多く発生し、高い光学性能を維持することが困難となるため、好ましくない。高い光学性能を達成するために第１レンズ群Ｌ１のレンズ枚数を増やこともできるが、これでは最も物体側のレンズの有効径が大きくなり、水平光学系Ｌ０同士の物理的干渉が発生しやすくなるため、好ましくない。条件（２）の下限値を下回るように第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱く（負の屈折力の絶対値が小さく）なると、各水平光学系Ｌ０の第１レンズ群Ｌ１を通過する光束が光軸ＡＸＬから離れて他の水平光学系Ｌ０の第２レンズ群Ｌ２と干渉しやすくなる。このため、好ましくない。
【００２７】
なお、より好ましくは、条件（２）の上限値および下限値を以下のようにするとよい。
−０．５５≦ｆ１／Ｌ≦−０．１５    ・・・（２）′
本実施例の撮像装置１０は、水平光学系Ｌ０が条件（１）（または（１）′）および（２）（または（２）′）を満足することで、水平光学系Ｌ０同士の干渉を軽減しつつ、光学系全系の小型化および高性能化を実現している。レンズデータ１における条件（１）および（２）の値を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
また、３つの水平光学系Ｌ０を１２０°等間隔で同一平面内に配置すると、各水平光学系Ｌ０の第１レンズ群Ｌ１および撮像素子ＩＭが他の水平光学系Ｌ０のそれらと隣接する構成となる。高画質な画像を得るためには、十分な大きさの撮像素子ＩＭを用いることが望ましいが、各水平光学系Ｌ０への入射光の一部が隣り合う水平光学系Ｌ０の撮像素子ＩＭにまで入射するおそれがある。
【００３０】
このため、本実施例では、３つの水平光学系Ｌ０の光路をプリズムＰＲの反射面によって下方向（互いに同じ方向）に折り曲げる。図１において、Ｂは、水平光学系Ｌ０ｂにプリズムＰＲを設けない場合の撮像素子ＩＭｂ′と他の水平光学系Ｌ０ａに入射する光束Ｌａとが干渉する領域を示す。領域Ｂでの光束Ｌａと撮像素子ＩＭｂ′との干渉を避けるために水平光学系Ｌ０の画角を狭くすると、死角となる領域が増えるため、好ましくない。画角を狭めずに上記干渉を避けようとすると、撮像素子ＩＭｂ′の大きさが制限されるため、好ましくない。
【００３１】
本実施例のようにプリズムＰＲを設けることで、第１レンズ群Ｌ１に入射する光束Ｌａと撮像素子ＩＭとの干渉を防ぎつつ、撮像素子ＩＭの大型化を可能としている。また、プリズムＰＲは第２レンズ群Ｌ２の内部に配置されている。つまり、３つの水平光学系Ｌ０は、それらの光軸ＡＸＬが互いに交差するための空間領域が確保されたまま光路が折り曲げられている。さらに、プリズムＰＲは、水平光学系Ｌ０の有効光線径が小さくなる開口絞りＳＰの近傍に配置されている。これにより、プリズムＰＲを小型にすることができ、この結果、撮像装置１０全体をより小型化することが可能である。
【００３２】
次に、天頂光学系Ｌ０Ｖ１について説明する。天頂光学系Ｌ０Ｖは、９９．９４°の撮像画角を有する。天頂光学系Ｌ０Ｖは、図１および図２（Ａ）に示すように、その光軸ＡＸＬＶ１が３つの水平光学系Ｌ０の光軸ＡＸＬ（ＡＸＬａ〜ＡＸＬｃ）が互いに交差する点Ｏを通過する、すなわち点Ｏで交差するように配置されている。点Ｏは、３つの水平光学系Ｌ０の入射瞳位置であるとともに天頂光学系Ｌ０Ｖ１の入射瞳位置であることが望ましい。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、天頂光学系Ｌ０Ｖ１は、物体側（図の上側）から順に、物体側光学系である第１レンズ群Ｌ１Ｖ１と像側光学系である第２レンズ群Ｌ２Ｖ１とを有する。第１レンズ群Ｌ１Ｖ１と第２レンズ群Ｌ２Ｖ１との間には、各水平光学系Ｌ０と同様に点Ｏを含む空間領域が設けられている。このため、天頂光学系Ｌ０Ｖ１と３つの水平光学系Ｌ０とを互いに交差するように配置しても、互いに光路を干渉し合わない。このように、本実施例では３つの水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ１とをスペース効率良く配置することで、撮像装置１０を特に水平方向にて小型化している。
【００３４】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本実施例の撮像装置１０における３つの水平光学系Ｌ０に対して設けられた３つの撮像素子（第１の撮像素子）ＩＭと天頂光学系Ｌ０Ｖ１に対して設けられた撮像素子（第２の撮像素子）ＩＭＶ１の配置を示している。３つの水平光学系Ｌ０は同一構成の光学系であり、光軸ＡＸＬが交差する点Ｏに対して回転対称に配置されている。３つの水平光学系Ｌ０の光軸ＡＸＬのうちプリズムＰＲから撮像素子ＩＭまでの部分はプリズムＰＲにより折り曲げられることで互いに平行となる。これにより、３つの水平光学系Ｌ０の像面ＩＰ、つまりは３つの撮像素子ＩＭの撮像面の高さも互いに同じとなる。言い換えれば、３つの撮像素子ＩＭが同一平面上に配置されている。
【００３５】
また、天頂光学系Ｌ０Ｖ１は、その光軸ＡＸＬＶ１が各水平光学系Ｌ０における第２レンズ群Ｌ２のうちプリズムＰＲから撮像素子ＩＭまでの光軸ＡＸＬに対して平行となるよう配置されている。これにより、天頂光学系Ｌ０Ｖ１の像面ＩＰＶ１は、水平光学系Ｌ０の像面ＩＰと平行になっている。
【００３６】
本実施例では、図２（Ａ）に示すように、像面ＩＰＶ１が像面ＩＰと同じ高さに設定されている。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、像面ＩＰＶ１には撮像素子ＩＭＶ１の撮像面が配置され、像面ＩＰには撮像素子ＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｃ）の撮像面が配置されている。この場合、図６（Ａ）に示すように、撮像素子ＩＭＶ１，ＩＭを同一のプリント配線板１１に実装することが可能である。また、図６（Ｂ）に示すように、撮像素子ＩＭＶ１，ＩＭに代えて、１つ（単一）の撮像素子ＩＭｄを用いることも可能である。これにより、撮像装置１０の部品点数を削減することができる。
【００３７】
本実施例によれば、超広視野撮像を行うための複数の水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ１の入射瞳位置が互いに一致（または近接）した小型で高性能な撮像装置１０を実現することができる。
【００３８】
以下に天頂光学系Ｌ０Ｖの具体的な数値例としてレンズデータ２を示す。レンズデータ２に記載される各文字の意味はレンズデータ１のものと同様である。
（レンズデータ２）
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*        43.407    0.80   1.76385    48.5       22.56
2         11.343    2.96                         17.71
3         24.927    0.80   1.55332    71.7       17.50
4         12.299   29.92                         15.92
5         31.672    0.98   1.63980    34.5        8.16
6       6592.626    0.20                          8.37
7(絞り)    ∞       0.01                          8.47
8          9.563    2.41   1.59522    67.7        9.04
9        -37.652    0.50   1.88300    40.8        8.92
10       -381.814    3.91                          8.88
11*        34.406    0.50   1.85400    40.4        8.31
12          6.253    2.74   1.43875    94.9        8.09
13        -29.902    0.47                          8.42
14          7.312    2.75   1.43875    94.9        9.38
15       -113.177    0.64   1.88300    40.8        9.13
16          9.559    6.99                          8.82
17*        19.128    1.42   1.55332    71.7       13.78
18         27.427  (可変)                         13.78
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4=-8.76929e-006  A 6= 1.66621e-007  A 8=-1.56200e-009  A10= 8.25955e-012  A12=-1.65844e-014  
第11面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.95235e-004  A 6=-6.83768e-007  A 8=-4.60527e-008  A10= 9.12215e-010  
第17面
K = 0.00000e+000  A 4= 9.19014e-005  A 6=-5.16677e-007  A 8= 2.13838e-008  A10=-1.65526e-010  
各種データ
ズーム比      1.00 
焦点距離       8.60  
Fナンバー      3.66  
半画角        49.97  
像高           7.50  
レンズ全長    63.00  
BF             5.00  
d18            5.00  
入射瞳位置    11.16  
射出瞳位置   -15.67  
前側主点位置  16.18  
後側主点位置  -3.60  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1       8.60        58.00        16.18         -3.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -20.32
2       3    -44.88
3       5     49.74
4       8     13.06
5       9    -47.34
6      11     -9.02
7      12     12.07
8      14     15.76
9      15     -9.96
10      17    107.68
【実施例２】
【００３９】
図７（Ａ）には、本発明の実施例２である撮像装置３０の側面断面を示している。本実施例において、３つの水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ２の基本的な構成は実施例１の３つの水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ１と同じである。図７（Ｂ）には、本実施例における撮像素子の配置を示している。図７（Ａ），（Ｂ）において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付している。
【００４０】
ただし、本実施例では、天頂光学系Ｌ０Ｖ２の像面ＩＰＶ２（撮像素子ＩＭＶ２）が、３つの水平光学系Ｌ０の像面ＩＰ（撮像素子ＩＭ）よりも下側、つまりは像側の位置に設定されている。このような構成により、水平光学系Ｌ０の撮像素子ＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｃ）を、天頂光学系Ｌ０Ｖ２から撮像素子ＩＭＶ２への光路と干渉しない範囲で天頂光学系Ｌ０Ｖ２の光軸ＡＸＬＶ２に寄せて配置することができる。これにより、撮像装置３０を水平方向においてより小型化することができる。
【００４１】
この際、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、撮像素子ＩＭＶ２の撮像面にかからない範囲で、水平光学系Ｌ０の撮像素子ＩＭを撮像素子ＩＭＶ２の一部Ｃに光軸方向（光路が延びる方向）において重なるように配置してもよい。これにより、撮像装置３０を水平方向においてさらに小型化することができる。
【実施例３】
【００４２】
図８（Ａ）には、本発明の実施例３である撮像装置４０の水平断面を示している。本実施例において、３つの水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ３の基本的な構成は実施例２の３つの水平光学系Ｌ０と天頂光学系Ｌ０Ｖ１と同じである。図８（Ｂ）には、本実施例における撮像素子の配置を示している。図８（Ａ），（Ｂ）において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付している。
【００４３】
ただし、本実施例では、天頂光学系Ｌ０Ｖ３の像面ＩＰＶ３（撮像素子ＩＭＶ３）が、３つの水平光学系Ｌ０の像面ＩＰ（撮像素子ＩＭ）よりも上側、つまりは物体側の位置に設定されている。これにより、水平光学系Ｌ０の撮像素子ＩＭ（ＩＭａ〜ＩＭｃ）を、天頂光学系Ｌ０Ｖ３から撮像素子ＩＭＶ３への光路と干渉しない範囲で天頂光学系Ｌ０Ｖ３の光軸ＡＸＬＶ３に寄せて配置することができる。これにより、撮像装置４０を水平方向においてより小型化することができる。
【００４４】
この際、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、水平光学系Ｌ０の撮像素子ＩＭの撮像面にかからない範囲で、該撮像素子ＩＭを天頂光学系ＬＯＶ３の撮像素子ＩＭＶ３の一部Ｄに光軸方向（光路が延びる方向）において重なるように配置してもよい。これにより、撮像装置４０を水平方向においてさらに小型化することができる。
【００４５】
また、本実施例では、撮像装置４０が３つの水平光学系Ｌ０および天頂Ｌ０Ｖ３を保持する構造体（本体）４１を有する。そして、構造体４１の底面部における撮像素子ＩＭＶ３の下側に、三脚等の外部構造体と機械的に結合可能な脚座４２を有する。本実施例では、撮像素子ＩＭＶ３を、撮像素子ＩＭよりも物体側において脚座４２を避けて配置することができる。つまり、脚座４２を下方に突出させることなく構造体４１を設けることができ、この結果、撮像装置４０を小型化することができる。なお、撮像素子ＩＭＶ３の下側には、脚座４２に限らず電源等の他の構成要素を配置してもよい。
【００４６】
なお、上記各実施例では、反射素子としてプリズムＰＲを設けた場合について説明したが、ミラー等の他の反射素子を用いてもよい。
【００４７】
また、上記各実施例では、３つの水平光学系Ｌ０によって３６０°の撮像画角を得る撮像装置について説明したが、４つ以上の水平光学系によって３６０°の撮像画角を得てもよいし、３６０°より小さい撮像画角を２つの光学系によって得てもよい。
【００４８】
さらに、上記各実施例では、３つの水平光学系Ｌ０をそれらの光軸を１２０°の交差角をなすように交差させる場合について説明したが、各水平光学系Ｌ０の撮像画角に応じて交差角を変更してもよい。
【００４９】
また、上記各実施例では、水平周方向に３つの水平光学系Ｌ０を配置する場合について説明したが、水平面に対して垂直方向に角度を持たせて（例えば、斜め上を向くように）各光学系を配置してもよい。
【００５０】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｌ０  水平光学系
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
ＰＲ  プリズム（反射素子）
ＩＭ，ＩＭＶ  撮像素子
【図１】
2018136487.tif 000005
【図２】
2018136487.tif 000006
【図３】
2018136487.tif 000007
【図４】
2018136487.tif 000008
【図５】
2018136487.tif 000009
【図６】
2018136487.tif 000010
【図７】
2018136487.tif 000011
【図８】
2018136487.tif 000012