(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直円錐を底面に平行な面で切断して頂点を含む部分をとり去り、底面に垂直な軸を含む面でさらに切断して対称な２つの部分に分割し、該分割された一方の側面をなす曲面と同一の形状を有する第１の反射面と、
ピンホールを備え、第１の反射面と同一の形状を有し、底面に垂直な軸を含む切断面および軸が一致するようにされるとともに、直円錐の底面にあたる側が前記第１の反射面に対向するようにして前記第１の反射面の下方に配置される第２の反射面と、
前記底面に垂直な軸が一方の焦点を通り、前記ピンホールが設けられた位置が他方の焦点と一致するような楕円柱面を想定したときに、前記底面に垂直な軸を含む切断面で切断して得られる２つの曲面のうち、小なる側の曲面と同一の形状を有する第３の反射面と、
撮像手段と
を備え、
入射した光を、前記第１および第２の反射面を順に反射させて前記第３の反射面に入射させ、前記第３の反射面からの反射光を、前記ピンホールに集光させ、前記撮像手段に入射させる広角撮像装置。
【請求項２】
直円錐を底面に平行な面で切断して頂点を含む部分をとり去り、底面に垂直な軸を含む面でさらに切断して対称な２つの部分に分割し、該分割された一方の側面をなす曲面と同一の形状を有する第１の反射面と、
レンズを備え、第１の反射面と同一の形状を有し、底面に垂直な軸を含む切断面および軸が一致するようにされるとともに、直円錐の底面にあたる側が前記第１の反射面に対向するようにして前記第１の反射面の下方に配置される第２の反射面と、
前記底面に垂直な軸が一方の焦点を通り、前記レンズが設けられた位置が他方の焦点と一致するような楕円柱面を想定したときに、前記底面に垂直な軸を含む切断面で切断して得られる２つの曲面のうち、小なる側の曲面と同一の形状を有する第３の反射面と、
撮像手段と
を備え、
入射した光を、前記第１および第２の反射面を順に反射させて前記第３の反射面に入射させ、前記第３の反射面からの反射光を、前記レンズに集光させ、前記撮像手段に入射させる広角撮像装置。
【請求項３】
前記第１の反射面に対し、光の入射側に柱状の凹レンズをさらに備え、
前記柱状の凹レンズを介して前記第１の反射面に光が入射する
請求項１または２に記載の広角撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角の画像を撮像する広角撮像装置に関する。詳しくは、１対の半円錐台状の反射面と柱状凹曲面状の反射面の組み合わせで、広角の入射光から画像歪が無い画像を撮像できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は従来の広角撮像装置を示す説明図である。従来の広角撮像装置５１は、円錐反射鏡５２とカメラ部５３を備える。カメラ部５３は、例えば合焦点用のピンホール５４と２次元画像センサ５５を備える。
【０００３】
また、２次元画像センサ５５で撮像した画像データを処理するため、カメラ処理部５６と、変換処理部５７を備える。
【０００４】
従来の広角撮像装置５１は、円錐反射鏡５２からの反射光をカメラ部５３の２次元画像センサ５５で撮影する。このため、２次元画像センサ５５では円形状の画像の撮影が行われる。
【０００５】
２次元画像センサ５５の画像データはカメラ処理部５６で処理が行われ、円形形状の映像が出力される。変換処理部５７では、円形映像の円中心を基準として、角度と中心からの距離を四角形の画像にする座標変換処理が行われる。これにより、円形の映像から四角形の映像が得られる。
【０００６】
また、円錐台状の反射鏡と放物面状の反射鏡を組み合わせて周方向全域を撮影できるようにした広角撮像装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４４２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
２次元画像センサの撮像範囲は四角形であるが、円錐反射鏡を使用した構成では、２次元画像センサで円形状の画像が撮影される。放物面鏡を利用して集光する場合も同様である。これにより、２次元画像センサでは利用されない受光素子が生じ使用効率が下がるので、感度が悪いという問題がある。
【０００９】
また、円形映像の円中心に近い部分は小さい画像となり、円形映像から四角形映像への変換処理で荒い画像に変換される。変換後の四角形の映像は、全体の映像の荒さの調和をとるため、円中心から遠い部分に相当する変換画像部分の精細度を下げて映像のバランスを取る。
【００１０】
このように、円錐反射鏡を使用した従来の広角撮像装置では、映像精細度が低いという問題がある。また、画像変換処理部が必要なので、高価格であるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で広角を撮影でき、撮影した画像の変換処理を不要とした広角撮像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】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る広角撮像装置は、直円錐を底面に平行な面で切断して頂点を含む部分をとり去り、底面に垂直な軸を含む面でさらに切断して対称な２つの部分に分割し、該分割された一方の側面をなす曲面と同一の形状を有する第１の反射面と、ピンホールを備え、第１の反射面と同一の形状を有し、底面に垂直な軸を含む切断面および軸が一致するようにされるとともに、直円錐の底面にあたる側が第１の反射面に対向するようにして第１の反射面の下方に配置される第２の反射面と、底面に垂直な軸が一方の焦点を通り、ピンホールが設けられた位置が他方の焦点と一致するような楕円柱面を想定したときに、底面に垂直な軸を含む切断面で切断して得られる２つの曲面のうち、小なる側の曲面と同一の形状を有する第３の反射面と、撮像手段とを備え、入射した光を、第１および第２の反射面を順に反射させて第３の反射面に入射させ、第３の反射面からの反射光を、ピンホールに集光させ、撮像手段に入射させる。
【００１４】
本発明に係る広角撮像装置では、外部からの光は第１の反射面に入射する。第１の反射面は、直円錐を底面に平行な面で切断して頂点を含む部分をとり去り、底面に垂直な軸を含む面でさらに切断して対称な２つの部分に分割し、該分割された一方の側面をなす曲面と同一の形状を有し、水平方向に略１８０度の範囲の入射光を受けて、第２の反射面へと反射する。
【００１５】
第２の反射面は、第１の反射面で反射した入射光を、第１の反射面と同一の形状を有する反射面によって水平方向の放射光として第３の反射面に入射させる。第３の反射面は、第２の反射面で反射した入射光を、楕円柱面を想定したときに、底面に垂直な軸を含む切断面で切断して得られる２つの曲面のうち、小なる側の曲面と同一の形状の反射面で集光して集光手段に入射させ、集光手段で合焦点させて撮像手段に入射させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の広角撮像装置によれば、１対の半円錐台状の反射面と柱状凹曲面状の反射面によって、水平方向の広角入射光を一定の視野角に狭めて撮像手段に入射する。これにより、光学的に四角形状の画像を撮像することができ、画像処理による画像歪補正処理部が不要で、製品コストを抑えることができる。
【００１７】
また、撮像手段に四角形状の視野で画像が入射されることで、撮像手段の画素の有効利用率が大きくなり、解像度の高い画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の広角撮像装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
＜広角撮像装置の構成＞
図１〜図３は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示し、図１は斜視図、図２は平面図、図３はＸ−Ｚ平面断面図である。なお、図１は広角撮像装置１ａの光学系を模式的に図示している。
【００２１】
第１の実施の形態の広角撮像装置１ａは、光学体２ａと２次元画像センサ３を備える。まず、光学装置の実施の形態として、光学体２ａの構成について説明すると、光学体２ａは、上下に向かい合わせに配置される上部半円錐反射鏡４および下部半円錐反射鏡５と、下部半円錐反射鏡５の前面に配置される反射鏡６を備える。
【００２２】
第１の半円錐反射鏡を構成する上部半円錐反射鏡４は円錐台を半分に分割した形状で、内面に凹状の半円錐反射面４ａが形成される。第２の半円錐反射鏡を構成する下部半円錐反射鏡５は、上部半円錐反射鏡４と同様に円錐台を半分に分割した形状で、内面に凹状の半円錐反射面５ａが形成される。
【００２３】
上部半円錐反射鏡４と下部半円錐反射鏡５は、上部半円錐反射鏡４の半円錐反射面４ａを構成する円弧Ｒ１の中心を通る軸と、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａを構成する円弧Ｒ１の中心を通る軸を一致させて上下に向かい合わせに配置される。ここで、上部半円錐反射鏡４および下部半円錐反射鏡５の中心軸をＺ軸とする。また、図２における円弧Ｒ１は、半円錐反射面４ａの下淵部および半円錐反射面５ａの上淵部における円弧である。
【００２４】
上部半円錐反射鏡４の半円錐反射面４ａと、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａは、図３に示すようにＺ軸に対して４５度の角度で構成され、周方向にわたって上下に半円錐反射面４ａと半円錐反射面５ａが対向する。
【００２５】
曲面反射鏡を構成する反射鏡６は、半円錐反射面５ａと水平方向において対向する前面に備えられる。反射鏡６は、水平方向においては楕円Ｒ２の一部で構成される柱状凹曲面形状とされ、第１の焦点６ａと第２の焦点６ｂを有する。
【００２６】
反射鏡６は、第１の焦点６ａが上部半円錐反射鏡４および下部半円錐反射鏡５の中心軸と一致したＺ軸上に位置し、第２の焦点６ｂが下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａ上に位置するように曲率等が設定されて構成される。
【００２７】
光学体２ａは、上部半円錐反射鏡４の半円錐反射面４ａと水平方向において対向する面に入射窓７が形成される。また、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａにおいて、反射鏡６の第２の焦点６ｂに相当する位置に集光手段としてのピンホール８が形成される。
【００２８】
撮像手段を構成する２次元画像センサ３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサで、反射鏡６で反射し、下部半円錐反射鏡５のピンホール８を通過した光が入射する位置に備えられる。
【００２９】
ここで、ピンホール８を通りＺ軸に対して直交する軸をＸ軸、Ｘ軸とＺ軸との交点を通り、Ｘ軸およびＺ軸と直交する軸をＹ軸とする。
【００３０】
図４は広角撮像装置１ａの制御系の一例を示す制御ブロック図である。広角撮像装置１ａは、２次元画像センサ３がカメラ処理部２１に接続され、２次元画像センサ３で撮像したデータから映像を取得している。
【００３１】
ここで、本例の広角撮像装置１ａは、後述するように光学体２ａによって光学的に四角形の映像を得ているので、画像歪補正処理部は必要とされない。
【００３２】
＜広角撮像装置の動作＞
次に、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの動作について説明する。図５は広角撮像装置１ａに入射した光の水平方向における光路の一例を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。
【００３３】
Ｚ軸と垂直な水平方向からの入射光αは、入射窓７から上部半円錐反射鏡４の中心であるＺ軸を通り上部半円錐反射鏡４に入射する。上部半円錐反射鏡４への入射光αは、図５に（１）で示すように、半円錐反射面４ａで反射してＺ軸に沿った方向に向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００３４】
下部半円錐反射鏡５へのＺ軸に沿った方向からの入射光αは、図５に（２）で示すように、半円錐反射面５ａで反射してＸ−Ｙ平面に沿った方向に向きを変えて、下部半円錐反射鏡５の中心であるＺ軸を通り反射鏡６に入射する。
【００３５】
このように、上部半円錐反射鏡４の中心軸（Ｚ軸）を通る入射光αは、半円錐反射面４ａ，５ａで順次反射され、下部半円錐反射鏡５の中心軸（Ｚ軸）を通る放射光となって反射鏡６に入射する。
【００３６】
反射鏡６は、上述したように水平方向においては楕円Ｒ２の一部で構成される柱状凹曲面形状とされ、第１の焦点６ａがＺ軸上に位置し、第２の焦点６ｂが下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａ上に位置している。
【００３７】
これにより、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａで反射した入射光αは、図５に（３）で示すようにＺ軸、すなわち楕円Ｒ２の第１の焦点６ａを通り、反射鏡６に入射する。
【００３８】
そして、第１の焦点６ａを通り反射鏡６に入射した入射光αは、反射鏡６で反射して第２の焦点６ｂに集まる。
【００３９】
第２の焦点６ｂにはピンホール８を備えるので、反射鏡６で反射した入射光αはピンホール８を透過し、図５に（５）で示すように２次元画像センサ３に映像を結像する。
【００４０】
ここで、入射窓７の正面からの入射光は上部半円錐反射鏡４の半円錐反射面４ａで反射されるが、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａの中央部分に、カメラの焦点に相当するピンホール８が形成されているため、この部分からは光が反射されず、したがって、この部分からの光は反射鏡６に入射しない。
【００４１】
このため、図４に示すように、撮影映像Ｐの中央部に焦点部分に相当する未撮像部分Ｑが生じる。しかし、未撮像部分Ｑは十分小さいエリアのため視覚的に認識されず、問題とはならない。
【００４２】
図６は広角撮像装置１ａに広角から入射した光の水平方向における光路の一例を示し、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。Ｚ軸と垂直な水平方向の広角からの入射光βは、入射窓７からＺ軸を通り上部半円錐反射鏡４に入射する。上部半円錐反射鏡４への広角からの入射光βは、半円錐反射面４ａの端部付近で反射してＺ軸に沿った方向に向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００４３】
下部半円錐反射鏡５へのＺ軸に沿った方向からの入射光βは、半円錐反射面５ａで反射してＸ−Ｙ平面に沿った方向に向きを変えて、Ｚ軸を通り反射鏡６に入射する。
【００４４】
このように、上部半円錐反射鏡４の中心軸（Ｚ軸）を通る広角からの入射光βも、半円錐反射面４ａ，５ａで方向が反転し、下部半円錐反射鏡５の中心軸（Ｚ軸）を通って反射鏡６に入射する。
【００４５】
反射鏡６は第１の焦点６ａがＺ軸上に位置するので、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａで反射した入射光βは、Ｚ軸、すなわち楕円Ｒ２の第１の焦点６ａを通り、反射鏡６の端部付近に入射する。
【００４６】
第１の焦点６ａを通り反射鏡６に入射した入射光は、反射鏡６における反射位置によらず、第２の焦点６ｂに集まる。これにより、反射鏡６の端部付近で反射した入射光βもピンホール８を透過し、２次元画像センサ３に映像を結像する。
【００４７】
図７は広角撮像装置１ａに入射した光の垂直方向における光路の一例を示す側断面図である。水平方向に対して所定の角度内で傾斜した入射光γは、入射窓７から上部半円錐反射鏡４に入射し、上部半円錐反射鏡４の半円錐反射面４ａおよび下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａで反射して、反射鏡６に水平方向に対して傾斜して入射する。
【００４８】
反射鏡６の垂直方向は平面であるので、反射鏡６に水平方向に対して傾斜して入射した光は、通常の平面反射と同様に入射角度に応じた出射角度で反射し、ピンホール８を透過して２次元画像センサ３に入射する。
【００４９】
以上のように、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａでは、光学体２ａの上部半円錐反射鏡４で水平方向において広角からの入射光を受け、上部半円錐反射鏡４と下部半円錐反射鏡５とを順次反射させた光を反射鏡６に入射させ、反射鏡６からの反射光を、楕円Ｒ２の第１の焦点６ａを通る水平方向の放射光とすることにより、反射鏡６からの反射光を、ピンホール８を介して２次元画像センサ３に集光させる。
【００５０】
これにより、２次元画像センサ３には水平方向の視野が拡大された映像が入射される。本例では、２次元画像センサ３には、水平方向に約１８０度、垂直方向に約６０度の視野を有する四角形の映像が入射される。従って、２次元画像センサ３からは、水平方向は圧縮され、垂直方向は標準的な視野の四角形の画像を得ることができる。
【００５１】
このように、光学的に四角形の映像を得ているので、図４に示す制御ブロックにおいて、従来の広角カメラで行われている演算による画像処理での画像変換処理は必要としない。
【００５２】
また、２次元画像センサ３には、光学的に四角形の撮影範囲で映像が入射されるので、２次元画像センサ３の受光素子が有効に利用され、精細で感度が高い映像を得ることができる。
【００５３】
そして、光学体２ａを反射鏡で構成することが可能なため、安価かつ小型に作成することができる。具体的には、１ｃｍ角程度の大きさで実現可能である。
【００５４】
なお、広角撮像装置１ａでは、光学体２ａの反射鏡６は楕円の一部の形状としたが、映像の水平方向における圧縮率を、映像の中央付近と端部付近で用途に合わせて変更するため、楕円以外の曲面で構成しても良い。
【００５５】
また、集光手段をピンホール８で構成することとしたが、レンズを利用する構成でも良い。
【００５６】
＜広角撮像装置の変形例＞
図８は第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの構成の一例を示し、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。なお、図８は広角撮像装置１ｂの光学系を模式的に図示している。
【００５７】
第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂは、光学装置としての光学体２ｂと２次元画像センサ３を備える。光学体２ｂは、上下に向かい合わせに配置される上部半円錐反射鏡９および下部半円錐反射鏡５と、下部半円錐反射鏡５の後面に配置される反射鏡６を備える。
【００５８】
下部半円錐反射鏡５は第１の実施の形態と同様の構成で、内面に凹状の半円錐反射面５ａが形成される。上部半円錐反射鏡９は、下部半円錐反射鏡５と同様に半円の円錐台形状で、外面に凸状の半円錐反射面９ａが形成される。
【００５９】
上部半円錐反射鏡９と下部半円錐反射鏡５は、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａを構成する円弧Ｒ３の中心を通る軸（Ｚ軸）と、上部半円錐反射鏡９の半円錐反射面９ａを構成する円弧Ｒ３の中心を通る軸を一致させて上下に配置される。ここで、図８における円弧Ｒ３は、半円錐反射面５ａのＸ−Ｙ平面上における円弧である。
【００６０】
上部半円錐反射鏡９の半円錐反射面９ａと、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａは、Ｚ軸に対して４５度の角度で構成され、周方向にわたって上下に半円錐反射面９ａと半円錐反射面５ａが対向する。
【００６１】
広角撮像装置１ｂでは、上部半円錐反射鏡９は外面に半円錐反射面９ａが形成されており、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａとは光の入射方向が逆となる。このため、反射鏡６は、半円錐反射面５ａと水平方向において対向する後面に備えられる。
【００６２】
なお、反射鏡６の構成は、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様で、反射鏡６は水平方向においては楕円Ｒ２の一部で構成される柱状凹曲面形状とされ、第１の焦点６ａと第２の焦点６ｂを有する。
【００６３】
そして、反射鏡６は、第１の焦点６ａが下部半円錐反射鏡５の中心軸上に位置し、第２の焦点６ｂが下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａ上に位置し、半円錐反射面５ａにおいて第２の焦点６ｂに相当する位置にピンホール８が形成される。また、反射鏡６で反射し、ピンホール８を通過した光が入射する位置に２次元画像センサ３が備えられる。
【００６４】
次に、第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの動作について説明する。広角からの入射光βを例に説明すると、上部半円錐反射鏡９の中心に向かう入射光βは、半円錐反射面９ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００６５】
下部半円錐反射鏡５への入射光βは、半円錐反射面５ａで反射して向きを変えて反射鏡６に入射する。このように、上部半円錐反射鏡９の中心に向かう入射光βは、半円錐反射面９ａ，５ａで順次反射され、下部半円錐反射鏡５の中心を通って反射鏡６に入射する。
【００６６】
以下の動作は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様で、下部半円錐反射鏡５の半円錐反射面５ａで反射した入射光βは、下部半円錐反射鏡５の中心、すなわち楕円Ｒ２の第１の焦点６ａを通り、反射鏡６に入射する。
【００６７】
第１の焦点６ａを通り反射鏡６に入射した入射光βは、反射鏡６で反射して第２の焦点６ｂに集まる。第２の焦点６ｂにはピンホール８を備えるので、反射鏡６で反射した入射光βはピンホール８を通過し、２次元画像センサ３に映像を結像する。
【００６８】
第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂも、上部半円錐反射鏡９の半円錐反射面９ａが半円形状であるので、広角からの入射光を受けることができ、上部半円錐反射鏡９と下部半円錐反射鏡５とを順次反射させた光を反射鏡６に入射させ、反射鏡６からの反射光を、楕円Ｒ２の第１の焦点６ａを通る水平方向の放射光とすることにより、反射鏡６からの反射光を、ピンホール８を介して２次元画像センサ３に入射させる。
【００６９】
これにより、広角撮像装置１ｂでも、光学的に四角形の映像を得ることができる。
【００７０】
図９は第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃの構成の一例を示し、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）はＸ−Ｚ平面断面図である。第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃは、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様の構成の光学体２ａを備えると共に、ピンホール８を通過した入射光を反射する反射鏡１０を備えて、２次元画像センサ３の配置を変更したものである。
【００７１】
すなわち、下部半円錐反射鏡５の後面に、ピンホール８と対向して反射鏡１０を備える。反射鏡１０は平面鏡で、光路を例えば９０度変更する。そして、反射鏡１０と対向する下方に２次元画像センサ３が配置される。
【００７２】
次に、第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃの動作について説明する。水平方向に対して所定の角度内で傾斜した入射光γ，γ′を例に説明すると、入射光γは上部半円錐反射鏡４の中心を通り、半円錐反射面４ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００７３】
下部半円錐反射鏡５への入射光γは、半円錐反射面５ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５の中心を通って反射鏡６に入射する。下部半円錐反射鏡５の中心、すなわち第１の焦点６ａを通り、反射鏡６に入射した入射光γは、反射鏡６で反射して第２の焦点６ｂに集まる。第２の焦点６ｂにはピンホール８を備えるので、反射鏡６で反射した入射光γはピンホール８を通過する。そして、ピンホール８を通過した入射光γは、反射鏡１０で反射して、２次元画像センサ３に映像を結像する。なお、入射光γ′も各反射鏡での反射で同様に２次元画像センサ３に入射する。
【００７４】
第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃでは、２次元画像センサ３を光学体２ａの下側に配置できることから、広角撮像装置１ｃの奥行きを小さくすることができる。
【００７５】
図１０は第４の実施の形態の広角撮像装置１ｄの構成の一例を示し、図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）はＸ−Ｚ平面断面図である。第４の実施の形態の広角撮像装置１ｄは、第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂと同様の構成の光学体２ｂを備えると共に、ピンホール８を通過した入射光を反射する反射鏡１０を備えて、２次元画像センサ３の配置を変更したものである。
【００７６】
すなわち、下部半円錐反射鏡５の前面に、ピンホール８と対向して反射鏡１０を備える。反射鏡１０は平面鏡で、光路を例えば９０度変更する。そして、反射鏡１０と対向する下方に２次元画像センサ３が配置される。
【００７７】
次に、第４の実施の形態の広角撮像装置１ｄの動作について説明する。水平方向に対して所定の角度内で傾斜した入射光γ，γ′を例に説明すると、上部半円錐反射鏡９の中心に向かう入射光γは、半円錐反射面９ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００７８】
下部半円錐反射鏡５への入射光γは、半円錐反射面５ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５の中心を通って反射鏡６に入射する。以下の動作は第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃと同様で、下部半円錐反射鏡５の中心、すなわち第１の焦点６ａを通り、反射鏡６に入射した入射光γは、反射鏡６で反射して第２の焦点６ｂに集まり、ピンホール８を通過する。そして、ピンホール８を通過した入射光γは、反射鏡１０で反射して、２次元画像センサ３に映像を結像する。なお、入射光γ′も各反射鏡での反射で同様に２次元画像センサ３に入射する。
【００７９】
第４の実施の形態の広角撮像装置１ｄでも、２次元画像センサ３を光学体２ｂの下側に配置できることから、広角撮像装置１ｄの奥行きを小さくすることができる。
【００８０】
図１１は第５の実施の形態の広角撮像装置１ｅの構成の一例を示し、図１１（ａ）は斜視図、図１１（ｂ）は平面図である。第５の実施の形態の広角撮像装置１ｅは、入射窓７の前面に、水平方向において凸状の柱状曲面で構成される円筒凹レンズ１１をさらに備えるほかは第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様の構成の光学体２ｃを備える。
【００８１】
次に、第５の実施の形態の広角撮像装置１ｅの動作について説明する。水平方向に１８０°以上の広角からの入射光β′を例に説明すると、入射光β′は、円筒凹レンズ１１で屈折して上部半円錐反射鏡４の中心を通り、半円錐反射面４ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５に入射する。
【００８２】
以下の動作は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様であり、下部半円錐反射鏡５への入射光β′は、図６に示すように、半円錐反射面５ａで反射して向きを変えて、下部半円錐反射鏡５の中心を通り反射鏡６に入射する。
【００８３】
下部半円錐反射鏡５の中心、すなわち第１の焦点６ａを通り、反射鏡６に入射した入射光β′は、反射鏡６で反射して第２の焦点６ｂに集まり、ピンホール８を通過して２次元画像センサ３に映像を結像する。
【００８４】
第５の実施の形態の広角撮像装置１ｅでは、入射窓７の前面に円筒凹レンズ１１を備えることで、１８０度以上の広角撮像が可能となる。
【００８５】
＜広角撮像装置の具体例＞
図１２は広角撮像装置の具体例を示す斜視図である。なお、図１２では、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの具体例を示す。図１２（ａ）の構成では、光学体２ａを透明なガラスまたはプラスチック等のブロックで形成し、半円錐反射面４ａ，５ａおよび反射鏡６を鏡面処理で形成すると共に、入射窓７およびピンホール８を除く面に遮蔽処理を行って遮蔽部１２を形成したものである。
【００８６】
図１２（ｂ）の構成では、光学体２ａを光路部が空間１３ａで構成されるプラスチック成形ブロック１３で形成し、半円錐反射面４ａ，５ａおよび反射鏡６を鏡面処理で形成したものである。
【００８７】
図１３および図１４は広角撮像装置の適用例を示す説明図である。図１３に示す例では、自動車５０の車体前面のバンパー等に広角撮像装置１を取り付けたものである。
【００８８】
広角撮像装置１は水平方向に略１８０°の画角を有することから、狭い交差点等で、自動車５０を交差点に進入させることなく、左右の確認が行えるいわゆるブラインドコーナカメラに適用可能である。
【００８９】
図１４に示す例では、自動車５０の車体前面に加えて、運転席と反対側の車体側面のバックミラー等に広角撮像装置１を取り付けたものである。すなわち、「直前側方運転視界基準」が法制化され、自動車５０の直前および運転席と反対側の側面の所定の範囲を直接的もしくは間接的に視認できるようにすることが義務化される。
【００９０】
広角撮像装置１は水平方向に略１８０°の画角を有することから、２個の広角撮像装置１を備えれば、自動車５０の直前と側方のほぼ全体を間接的に視認可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の広角撮像装置は、水平方向に略１８０°の画角を有することから、車両の安全確認用のカメラ、およびドアホン等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示すＸ−Ｚ平面断面図である。
【図４】広角撮像装置１ａの制御系の一例を示す制御ブロック図である。
【図５】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａに入射した光の水平方向における光路の一例を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。
【図６】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａに広角から入射した光の水平方向における光路の一例を示し、図６は（ａ）斜視図、図６（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。
【図７】第１の実施の形態の広角撮像装置１ａに入射した光の垂直方向における光路の一例を示すＸ−Ｚ平面断面図である。
【図８】第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの構成の一例を示し、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）はＸ−Ｙ平面断面図である。
【図９】第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃの構成の一例を示し、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）はＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１０】第４の実施の形態の広角撮像装置１ｄの構成の一例を示し、図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）はＸ−Ｚ平面断面図である。
【図１１】第５の実施の形態の広角撮像装置１ｅの構成の一例を示し、図１１（ａ）は斜視図、図１１（ｂ）は平面図である。
【図１２】広角撮像装置の具体例を示す斜視図である。
【図１３】広角撮像装置の適用例を示す説明図である。
【図１４】広角撮像装置の適用例を示す説明図である。
【図１５】従来の広角撮像装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ａ〜１ｄ・・・広角撮像装置、２ａ〜２ｃ・・・光学体、３・・・２次元画像センサ、４・・・上部半円錐反射鏡、４ａ・・・半円錐反射面、５・・・下部半円錐反射鏡、５ａ・・・半円錐反射面、６・・・反射鏡、７・・・入射窓、８・・・ピンホール、９・・・上部半円錐反射鏡、９ａ・・・半円錐反射面、１０・・・反射鏡、１１・・・円筒凹レンズ、１２・・・遮蔽部、１３・・・プラスチック成形ブロック
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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