(57)【要約】      （修正有）【課題】光学撮像のための装置を提供する。【解決手段】撮像装置（５００）は、入射素子（ＬＮＳ１）と、開口絞り（ＡＳ１）と、フォーカスユニット（３００）と、を備え、入射素子（ＬＮＳ１）およびフォーカスユニット（３００）は、像面（ＰＬＮ１）上に環状光学像（ＩＭＧ１）を形成するように構成され、開口絞り（ＡＳ１）は、撮像装置（５００）の実効Ｆ値（Ｆeff）が１．０から５．６の範囲内にあるように、撮像装置（５００）の入射瞳（ＥＰＵk）を画定する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置（５００）において、
−入射素子（ＬＮＳ１）と、
−開口絞り（ＡＳ１）と、
−フォーカスユニット（３００）と、を備え、
前記入射素子（ＬＮＳ１）が、
−入射面（ＳＲＦ１）と、
−第１の反射面（ＳＲＦ２）と、
−第２の反射面（ＳＲＦ３）と、
−出射面（ＳＲＦ４）と、を備え、
前記入射面（ＳＲＦ１）が、入射ビーム（Ｂ０k）の光を屈折させることによって第１の屈折ビーム（Ｂ１k）を提供するように構成され、前記第１の反射面（ＳＲＦ２）が、前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）の光を反射することによって第１の反射ビーム（Ｂ２k）を提供するように構成され、前記第２の反射面（ＳＲＦ３）が、第２の反射ビーム（Ｂ３k）が前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）と交差しないように、前記第１の反射ビーム（Ｂ２k）の光を反射することによって前記第２の反射ビーム（Ｂ３k）を提供するように構成され、前記出射面（ＳＲＦ４）が、前記第２の反射ビーム（Ｂ３）の光を屈折させることによって出射ビーム（Ｂ４k）を提供するように構成され、前記入射素子（ＬＮＳ１）および前記フォーカスユニット（３００）が、像面（ＰＬＮ１）上に環状光学像（ＩＭＧ１）を形成するように構成され、かつ、前記開口絞り（ＡＳ１）が、前記撮像装置（５００）の実効Ｆ値（Ｆeff）が１．０から５．６の範囲内にあるように、前記撮像装置（５００）の入射瞳（ＥＰＵk）を画定する、装置（５００）。
【請求項２】
前記入射瞳（ＥＰＵk）の幅（Ｗk）に対する前記フォーカスユニット（３００）の焦点距離（ｆ1）の比（ｆ1／Ｗk）が１．０から５．６の範囲内にあり、前記入射瞳（ＥＰＵk）の高さ（Δｈk）に対する前記焦点距離（ｆ1）の比（ｆ1／Δｈk）が１．０から５．６の範囲内にある、請求項１に記載の装置（５００）。
【請求項３】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角（Δφak＋Δφbk）が０°から＋３５°の範囲内にある少なくとも１つの仰角（θk）について９°よりも大きいように、前記開口絞り（ＡＳ１）の寸法（ｄAS1）および前記フォーカスユニット（３００）の前記焦点距離（ｆ1）が選択されている、請求項１または２に記載の装置（５００）。
【請求項４】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角（Δφak＋Δφbk）が０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について９°よりも大きいように、前記開口絞り（ＡＳ１）の寸法（ｄAS1）および前記フォーカスユニット（３００）の前記焦点距離（ｆ1）が選択されている、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項５】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、基準空間周波数（νREF）における前記撮像装置（５００）の変調伝達関数（ＭＴＦ）が、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について４０％よりも大きく、前記基準空間周波数（νREF）が、無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）の平方根によって除算した１００ライン対／ｍｍに等しく、前記無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）が、１ミリメートル（１０-3メートル）で前記環状光学像（ＩＭＧ１）の前記外径（ｄMAX）を除算することによって算出される、請求項１から４のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項６】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、第１の空間周波数（ν1）における前記撮像装置（５００）の変調伝達関数（ＭＴＦ）が、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について５０％よりも大きく、前記第１の空間周波数（ν1）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の前記外径（ｄMAX）によって除算した３００ライン対に等しい、請求項１から４のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項７】
前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）、前記第１の反射ビーム（Ｂ２k）および第２の反射ビーム（Ｂ３k）が、気体中で伝播することなく略均質な材料中で伝播する、請求項１から６のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項８】
前記光学像（ＩＭＧ１）が、内半径（ｒMIN）および外半径（ｒMAX）を有し、外半径（ｒMAX）に対する内半径（ｒMIN）の比が０．３から０．７の範囲内にある、請求項１から７のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項９】
前記撮像装置（５００）の垂直視野（θMAX−θMIN）が、第１の角度値（θMIN）によっておよび第２の角度値（θMAX）によって定義され、前記第１の角度値（θMIN）が０°以下であり、前記第２の角度値（θMAX）が＋３５°以上である、請求項１から８のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１０】
前記第１の角度値（θMIN）が−３０°以下であり、前記第２の角度値（θMAX）が＋４５°以上である、請求項９に記載の装置（５００）。
【請求項１１】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第１の反射面（ＳＲＦ２）が略円錐面である、請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１２】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第１の反射面（ＳＲＦ２）および前記第２の反射面（ＳＲＦ３）が全内部反射（ＴＩＲ）によって光を反射するように構成されている、請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１３】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第２の反射出射面（ＳＲＦ３）の境界の鉛直方向位置（ｈSRF3）が、前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記入射面（ＳＲＦ１）の上限の鉛直方向位置（ｈSRF1A）よりも高い、請求項１から１２のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１４】
前記入射素子（ＬＮＳ１）が、１つ以上の他の構成要素に前記入射素子ＬＮＳ１を取り付けるための中心孔を備える、請求項１から１３のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１５】
前記装置（５００）が、入射ビーム（Ｂ０k）の光をフォーカスすることによって前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の径方向位置（ｒk）が前記入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）上で略直線的に依存するように、前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記面（ＳＲＦ１、ＳＲＦ２、ＳＲＦ３、ＳＲＦ４）の形状が選択されている、請求項１から１４のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１６】
前記環状光学像（ＩＭＧ１）の径方向歪みが、垂直視野（θMAX−θMIN）がθMIN＝０°かつθMAX＝＋３５°によって定義される場合に２０％よりも小さい、請求項１から１５のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１７】
波面変更ユニット（２００）を備え、前記入射素子ＬＮＳ１および前記波面変更ユニット（２００）が、中間ビーム（Ｂ５k）が前記開口絞り（ＡＳ１）を通過した後に実質的にコリメートされるように、前記中間ビーム（Ｂ５k）を提供するように構成され、前記フォーカスユニット（３００）が、前記像面（ＰＬＮ１）に対して前記中間ビーム（Ｂ５k）の光をフォーカスするように構成されている、請求項１から１６のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１８】
前記装置（５００）が、第１の入射瞳を介して受光した第１の光から第１の像点を形成しかつ第２の異なる入射瞳を介して受光した第２の光から第２の像点を形成するように構成され、前記撮像装置（５００）が、第１の中間ビームおよび第２の中間ビームが前記開口絞り（ＡＳ１）を通過するように、前記第１の光から前記第１の中間ビームを形成しかつ前記第２の光から前記第２の中間ビームを形成するように構成され、前記開口絞り（ＡＳ１）が、周辺光線（Ｂ０ｏk）の光が前記環状光学像（ＩＭＧ１）の形成に寄与しないように、周辺光線（Ｂ５ｏk）の伝播を防止することによって入射瞳を画定するように構成されている、請求項１から１７のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項１９】
前記フォーカスユニット（３００）がフォーカスビーム（Ｂ６k）を提供するように構成され、第２の和（Δβd1＋Δβe1）に対する第１の和（Δφak＋Δφbk）の比が０．７から１．３の範囲内にあるように、前記開口絞り（ＡＳ１）の直径（ｄAS1）が選択されており、前記第１の和（Δφak＋Δφbk）が前記環状光学像（ＩＭＧ１）のタンジェンシャル方向における前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角に等しく、前記第２の和（Δβd1＋Δβe1）が前記環状光学像（ＩＭＧ１）の径方向における前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角に等しい、請求項１から１８のうちいずれか１項に記載の装置（５００）。
【請求項２０】
請求項１から１９のうちいずれか１項に記載の撮像装置を使用することによって画像を撮像する方法において、前記像面（ＰＬＮ１）上に前記環状光学像（ＩＭＧ１）を形成することを備える方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光学撮像に関する。
【背景技術】
【０００２】
パノラマカメラは、パノラマ画像を提供するための魚眼レンズ系を備えることができる。パノラマ画像は、画像センサ上に光学像をフォーカスすることによって形成されることができる。魚眼レンズは、光学像全体が単一の画像センサによって撮像されることができるように、光学像の周辺領域を縮小するように構成されることができる。その結果、光学像の周辺領域において魚眼レンズの解像力が制限されることがある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の目的は、光学撮像のための装置を提供することである。本考案の目的は、画像を撮像する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、
−入射素子（ＬＮＳ１）と、
−開口絞り（ＡＳ１）と、
−フォーカスユニット（３００）と、を備え、
入射素子（ＬＮＳ１）が、
−入射面（ＳＲＦ１）と、
−第１の反射面（ＳＲＦ２）と、
−第２の反射面（ＳＲＦ３）と、
−出射面（ＳＲＦ４）と、を備え、
入射面（ＳＲＦ１）が、入射ビーム（Ｂ０k）の光を屈折させることによって第１の屈折ビーム（Ｂ１k）を提供するように構成され、第１の反射面（ＳＲＦ２）が、第１の屈折ビーム（Ｂ１k）の光を反射することによって第１の反射ビーム（Ｂ２k）を提供するように構成され、第２の反射面（ＳＲＦ３）が、第２の反射ビーム（Ｂ３k）が第１の屈折ビーム（Ｂ１k）と交差しないように、第１の反射ビーム（Ｂ２k）の光を反射することによって第２の反射ビーム（Ｂ３k）を提供するように構成され、出射面（ＳＲＦ４）が、第２の反射ビーム（Ｂ３）の光を屈折させることによって出射ビーム（Ｂ４k）を提供するように構成され、入射素子（ＬＮＳ１）およびフォーカスユニット（３００）が、像面（ＰＬＮ１）上に環状光学像（ＩＭＧ１）を形成するように構成され、かつ、開口絞り（ＡＳ１）が、撮像装置（５００）の実効Ｆ値（Ｆeff）が１．０から５．６の範囲内にあるように、撮像装置（５００）の入射瞳（ＥＰＵk）を画定する、撮像装置（５００）が提供される。
【０００５】
第２の態様によれば、撮像装置（５００）を使用することによって画像を撮像する方法において、像面（ＰＬＮ１）上に環状光学像（ＩＭＧ１）を形成することを備える方法が提供される。
【０００６】
さらなる態様は、実用新案登録請求の範囲において定義される。
【０００７】
開口絞りは、高い集光力を提供することができ、開口絞りは、光学像のボケを生じさせる可能性がある周辺光線の伝播を防止することによって画像の鮮鋭度を向上させることができる。特に、開口絞りは、環状光学像のタンジェンシャル方向にボケを生じさせる可能性があるそれらの周辺光線の伝播を防止することができる。
【０００８】
撮像装置は、撮像装置の周囲を表す環状光学像を形成することができる。環状画像は、ディジタル画像処理によって矩形のパノラマ画像に変換されることができる。
【０００９】
環状画像の径方向歪みは小さくすることができる。換言すれば、物体から受光した光線の仰角と対応する像点の位置との間の関係は、実質的に直線状とすることができる。したがって、画像センサの画素は、所定の鉛直方向視野について効果的に使用されることができ、パノラマ画像の全ての部分は、最適な解像度で形成されることができる。
【００１０】
撮像装置は、略円筒状物体表面を有することができる。撮像装置は、円筒状物体表面を表す環状画像を撮像するための画像センサの画素を効果的に利用することができる。特定の用途について、撮像装置の上方に直接配置された物体の画像を撮像する必要はない。それらの用途について、撮像装置は、例えば魚眼レンズと比較した場合、より効果的に画像センサの画素を利用することができる。撮像装置は、車両周辺の障害物、他の車両および／または人を監視するために例えば車両に取り付けられることができる。撮像装置は、例えば固定監視カメラとして使用されることができる。撮像装置は、マシンビジョンシステムのための画像を撮像するように構成されることができる。
【００１１】
実施形態において、撮像装置は、テレビ会議システムについてのパノラマ画像を提供するように構成されることができる。例えば、撮像装置は、単一の部屋に位置する数人のパノラマ画像を提供するように構成されることができる。テレビ会議システムは、パノラマ画像を提供および送信するために１つ以上の撮像装置を備えることができる。テレビ会議システムは、映像シーケンスを撮像して送信することができ、映像シーケンスは、１つ以上のパノラマ画像を含むことができる。
【００１２】
撮像装置は、折り返し光路を提供するために２つの屈折面および２つの反射面を有する入射素子を備えることができる。折り返し光路は、撮像装置のサイズを削減するのを可能とすることができる。撮像装置は、折り返し光路に起因して低い高さを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】断面図において、全方位レンズを備える撮像装置を一例として示している。
【図２】断面図において、全方位レンズを備える撮像装置を一例として示している。
【図３ａ】３次元図において、画像センサ上に環状光学像を形成することを一例として示している。
【図３ｂ】３次元図において、画像センサ上に複数の光学像を形成することを一例として示している。
【図４】３次元図において、撮像装置の視野の上下境界を一例として示している。
【図５ａ】画像センサ上に形成された光学像を示している。
【図５ｂ】撮像されたディジタル画像からパノラマ画像を形成することを一例として示している。
【図６ａ】３次元図において、物体の位置に対応する仰角を一例として示している。
【図６ｂ】平面図において、図６ａの物体点に対応する像点を一例として示している。
【図７ａ】側面図において、撮像装置の入射瞳を一例として示している。
【図７ｂ】端面図において、図７ａの入射瞳を一例として示している。
【図７ｃ】平面図において、図７ａの入射瞳を一例として示している。
【図８ａ】平面図において、撮像装置の開口絞りを一例として示している。
【図８ｂ】端面図において、開口絞りを通過する光線を一例として示している。
【図８ｃ】側面図において、開口絞りを通過する光線を一例として示している。
【図８ｄ】端面図において、撮像装置における周辺光線の伝播を一例として示している。
【図８ｅ】平面図において、入射面から開口絞りまでの周辺光線の伝播を一例として示している。
【図９ａ】側面図において、画像センサにあたる光線を一例として示している。
【図９ｂ】端面図において、画像センサにあたる光線を一例として示している。
【図９ｃ】いくつかの異なる仰角についての変調伝達関数を一例として示している。
【図１０】撮像装置の機能ユニットを一例として示している。
【図１１】入射素子の特性寸法を一例として示している。
【図１２】ビーム変更ユニットを有さずに実装された撮像装置を一例として示している。
【図１３】画像センサの検出器画素を一例として示している。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、撮像装置５００は、入射素子ＬＮＳ１と、開口絞りＡＳ１と、フォーカスユニット３００と、画像センサＤＥＴ１とを備えることができる。撮像装置５００は、軸ＡＸ０まわりに広い視野ＶＲＥＧ１を有することができる（図４）。撮像装置５００は、光軸ＡＸ０を完全に囲む視野ＶＲＥＧ１を有することができる。視野ＶＲＥＧ１は、視野ＶＲＥＧ１まわりの３６０°の角度を表すことができる。入射素子ＬＮＳ１は、例えば全方位レンズまたはパノラマレンズと称することができる。撮像装置５００の光学素子は、例えば全方位性対象として称することができる組み合わせを形成することができる。撮像装置５００は、例えば全方位撮像装置としてまたはパノラマ撮像装置として称することができる。撮像装置５００は、例えばカメラとすることができる。
【００１５】
装置５００の光学素子は、１つ以上の光ビームを屈折および／または反射するように構成されることができる。各ビームは、複数の光線を含むことができる。入射素子ＬＮＳ１は、入射面ＳＲＦ１と、第１の反射面ＳＲＦ２と、第２の反射面ＳＲＦ３と、出射面ＳＲＦ４とを備えることができる。第１の入射ビームＢ０1は、入射面ＳＲＦ１にあたることができる。第１の入射ビームＢ０1は、例えば物体Ｏ１の点Ｐ1から受光されることができる（図３ａ）。入射面ＳＲＦ１は、入射ビームＢ０1の光を屈折させることによって第１の屈折ビームＢ１1を提供するように構成されることができ、第１の反射面ＳＲＦ２は、第１の屈折ビームＢ１1の光を反射することによって第１の反射ビームＢ２1を提供するように構成されることができ、第２の反射面ＳＲＦ３は、第１の反射ビームＢ２1の光を反射することによって第２の反射ビームＢ３1を提供するように構成されることができ、出射面ＳＲＦ４は、第２の反射ビームＢ３1の光を屈折させることによって出射ビームＢ４1を提供するように構成されることができる。
【００１６】
入射面ＳＲＦ１は、鉛直方向に第１の曲率半径を有することができ、入射面ＳＲＦ１は、水平方向に第２の曲率半径を有することができる。第２の半径は、第１の半径と異なっていてもよく、入射面ＳＲＦ１における屈折は、非点収差を生じさせてもよい。特に、入射面ＳＲＦ１は、トロイダル面の一部とすることができる。反射面ＳＲＦ２は、例えば略円錐状面とすることができる。反射面ＳＲＦ２は、タンジェンシャル方向およびサジタル方向屈折力をたすきがけすることができ、非点収差およびコマ（コマ収差）を生じさせる可能性がある。屈折面ＳＲＦ１およびＳＲＦ４は、横方向の色特性に寄与することができる。面ＳＲＦ１、ＳＲＦ２、ＳＲＦ３、ＳＲＦ４の形状は、例えば、非点収差、コマ収差および／または色収差の総量を最小化するように最適化されることができる。面ＳＲＦ１、ＳＲＦ２、ＳＲＦ３、ＳＲＦ４の形状は、例えば商品名「Ｚｅｍａｘ」のもとで利用可能なソフトウェアを使用するなど、光学設計ソフトウェアを使用することによって反復的に最適化されることができる。面についての適した形状の例は、例えば表１．２および１．３ならびに表２．２、表２．３に規定されている。
【００１７】
撮像装置５００は、必要に応じて、入射素子ＬＮＳ１によって提供される出射ビームの波面を変更するための波面変更ユニット２００を備えることができる。出射ビームＢ４1の波面は、必要に応じて、波面変更ユニット２００によって変更されることができる。波面変更ユニット２００は、出射ビームＢ４1の波面を変更することによって中間ビームＢ５1を形成するように構成されることができる。中間ビームはまた、例えば矯正ビームまたは変更ビームと称することもできる。
【００１８】
開口絞りＡＳ１は、入射素子ＬＮＳ１とフォーカスユニット３００との間に配置されることができる。開口絞りは、変更ユニット２００とフォーカスユニット３００との間に配置されることができる。開口絞りＡＳ１は、中間ビームＢ５1の横寸法を制限するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１はまた、撮像装置５００の入射瞳を画定することができる（図７ｂ）。
【００１９】
中間ビームＢ５1の光は、フォーカスユニット３００によって画像センサＤＥＴ１上にフォーカスされることができる。フォーカスユニット３００は、中間ビームＢ５1の光をフォーカスすることによってフォーカスビームＢ６1を形成するように構成されることができる。フォーカスビームＢ６1は、画像センサＤＥＴ１の点Ｐ1’にあたることができる。点Ｐ1’は、例えば像点として称することができる。像点は、画像センサＤＥＴ１の１つ以上の検出器画素と重複することができ、画像センサＤＥＴ１は、像点の輝度を示すディジタル信号を提供することができる。
【００２０】
第２の入射ビームＢ０kは、入射面ＳＲＦ１にあたることができる。第２の入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkは、第１の入射ビームＢ０1の方向ＤＩＲ1とは異なっていてもよい。ビームＢ０1、Ｂ０kは、例えば物体Ｏ１の２つの異なる点Ｐ1、Ｐkから受光されることができる。
【００２１】
入射面ＳＲＦ１は、第２の入射ビームＢ０kの光を屈折させることによって屈折ビームＢ１kを提供するように構成されることができ、第１の反射面ＳＲＦ２は、屈折ビームＢ１kの光を反射することによって反射ビームＢ２kを提供するように構成されることができ、第２の反射面ＳＲＦ３は、反射ビームＢ２kの光を反射することによって反射ビームＢ３kを提供するように構成されることができ、出射面ＳＲＦ４は、反射ビームＢ３kの光を屈折させることによって出射ビームＢ４kを提供するように構成されることができる。波面変更ユニット２００は、出射ビームＢ４kの波面を変更することによって中間ビームＢ５kを形成するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、中間ビームＢ５kの横寸法を制限するように構成されることができる。フォーカスユニット３００は、中間ビームＢ５kの光をフォーカスすることによってフォーカスビームＢ６kを形成するように構成されることができる。フォーカスビームＢ６kは、画像センサＤＥＴ１の点Ｐk’にあたることができる。点Ｐk’は、点Ｐ1’から空間的に分離されることができる。
【００２２】
入射素子ＬＮＳ１およびフォーカスユニット３００は、異なる方向ＤＩＲ1、ＤＩＲkから複数のビームＢ０1、Ｂ０kを受光することによって画像センサＤＥＴ１上に光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。
【００２３】
入射素子ＬＮＳ１は、軸ＡＸ０まわりに略軸対称とすることができる。撮像装置５００の光学部品は、軸ＡＸ０まわりに略軸対称とすることができる。入射素子ＬＮＳ１は、軸ＡＸ０まわりに軸対称とすることができる。軸ＡＸ０は、例えば対称軸としてまたは光軸として称することができる。
【００２４】
入射素子ＬＮＳ１はまた、波面変更ユニット２００が必要とされないように動作するように構成されることができる。その場合、入射素子ＬＮＳ１の面ＳＲＦ４は、反射ビームＢ５1の光を屈折させることによって中間ビームＢ５1を直接提供することができる。入射素子ＬＮＳ１の面ＳＲＦ４は、反射ビームＢ５kの光を屈折させることによって中間ビームＢ５kを直接提供することができる。この場合、入射素子ＬＮＳ１の出射ビームは、中間ビームＢ５kとして直接使用されることができる。
【００２５】
開口絞りＡＳ１は、入射素子ＬＮＳ１とフォーカスユニット３００との間に配置されることができる。開口絞りＡＳ１の中心は、軸ＡＸ０と略一致することができる。開口絞りＡＳ１は、略円形とすることができる。
【００２６】
入射素子ＬＮＳ１、（任意の）変更ユニット２００の光学素子、開口絞りＡＳ１およびフォーカスユニット３００の光学素子は、軸ＡＸ０に関して略軸対称とすることができる。
【００２７】
入射素子ＬＮＳ１は、第２の反射面ＳＲＦ３によって形成された第２の反射ビームＢ３kが入射面ＳＲＦ１によって形成された第１の屈折ビームＢ１kと交差しないように動作するように構成されることができる。
【００２８】
第１の屈折ビームＢ１k、第１の反射ビームＢ２kおよび第２の反射ビームＢ３kは、気体中で伝播することなく略均質な材料中で伝播することができる。
【００２９】
撮像装置５００は、像面ＰＬＮ１上に光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。画像センサＤＥＴ１の活性面は、像面ＰＬＮ１と略一致することができる。画像センサＤＥＴ１は、画像センサＤＥＴ１の光検出画素が実質的に像面ＰＬＮ１内にあるように構成されることができる。撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１の活性面上に光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。像面ＰＬＮ１は、軸ＡＸ０に対して略垂直とすることができる。
【００３０】
画像センサＤＥＴ１は、撮像装置５００が画像センサＤＥＴ１を備えることができるように、撮像装置５００の製造時に撮像装置５００に取り付けられることができる。しかしながら、撮像装置５００はまた、画像センサＤＥＴ１を有さずに提供されてもよい。例えば、撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１を有さずに製造または輸送されてもよい。画像センサＤＥＴ１は、画像ＩＭＧ１を撮像する前に、後段階で撮像装置５００に取り付けられることができる。
【００３１】
ＳＸ、ＳＹおよびＳＺは、直交方向を示している。方向ＳＹは、例えば図３ａに示されている。記号ｋは、例えば１次元または２次元指標を示すことができる。例えば、撮像装置５００は、複数の入射ビームＢ０1、Ｂ０2、Ｂ０3、・・・Ｂ０k-1、Ｂ０k、Ｂ０k+1・・・をフォーカスすることによって光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。
【００３２】
図２を参照すると、フォーカスユニット３００は、例えば１つ以上のレンズ３０１、３０２、３０３、３０４を備えることができる。フォーカスユニット３００は、軸外性能のために最適化されることができる。
【００３３】
撮像装置５００は、必要に応じて、画像センサＤＥＴ１の面を保護するために窓ＷＮ１を備えてもよい。
【００３４】
波面変更ユニット２００は、例えば１つ以上のレンズ２０１を備えることができる。波面変更ユニット２００は、出射ビームＢ４kの波面を変更することによって中間ビームＢ５kを形成するように構成されることができる。特に、入射素子ＬＮＳ１および波面変更ユニット２００は、コリメートされた入射ビームＢ０kの光から実質的にコリメートされた中間ビームＢ５kを形成するように構成されることができる。コリメートされた中間ビームＢ５kは、略平坦な波形を有することができる。
【００３５】
実施形態において、入射素子ＬＮＳ１および波面変更ユニット２００はまた、収束または発散した中間ビームＢ５kを形成するように構成されることができる。収束または発散した中間ビームＢ５kは、略球状の波形を有することができる。
【００３６】
図３ａを参照すると、撮像装置５００は、物体Ｏ１の任意の点Ｐkから光Ｂ０kを受光することによって画像センサＤＥＴ１上の点Ｐk’に光Ｂ６kをフォーカスするように構成されることができる。撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１上に物体Ｏ１の画像ＳＵＢ１を形成するように構成されることができる。物体Ｏ１の画像ＳＵＢ１は、例えばサブ画像と称することができる。画像センサＤＥＴ１上に形成された光学像ＩＭＧ１は、サブ画像ＳＵＢ１を含むことができる。
【００３７】
図３ｂを参照すると、撮像装置５００は、第２の物体Ｏ２から光Ｂ０Rを受光することによって画像センサＤＥＴ１上に光Ｂ６Rをフォーカスするように構成されることができる。撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１上に第２の物体Ｏ２のサブ画像ＳＵＢ２を形成するように構成されることができる。画像センサＤＥＴ１上に形成される光学像ＩＭＧ１は、１つ以上のサブ画像ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を含むことができる。光学サブ画像ＳＵＢ１、ＳＵＢ２は、画像センサＤＥＴ１上に同時に形成されることができる。軸ＡＸ０まわりの３６０°の視野を表す光学像ＩＭＧ１は、同時にかつ瞬時に形成されることができる。
【００３８】
実施形態において、物体Ｏ１、Ｏ２は、例えば入射素子ＬＮＳ１の略反対側とすることができる。入射素子ＬＮＳ１は、第１の物体Ｏ１と第２の物体Ｏ２との間に配置されることができる。
【００３９】
入射素子ＬＮＳ１は、第２の物体Ｏ２からの光Ｂ０Rを受光することによって出射光Ｂ４Rを提供することができる。波面変更ユニット２００は、出射ビームＢ４Rの波面を変更することによって中間ビームＢ５Rを形成するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、中間ビームＢ５Rの横寸法を制限するように構成されることができる。フォーカスユニット３００は、中間ビームＢ５Rの光をフォーカスすることによってフォーカスビームＢ６Rを形成するように構成されることができる。
【００４０】
図４を参照すると、撮像装置５００は、視野ＶＲＥＧ１を有することができる。視野ＶＲＥＧ１はまた、例えば視界ボリュームまたは視界領域と称することができる。撮像装置５００は、視野ＶＲＥＧ１内に存在する物体Ｏ１の略鮮明な画像を形成することができる。
【００４１】
視野ＶＲＥＧ１は、軸ＡＸ０を完全に囲むことができる。視野ＶＲＥＧ１の上限は、方向ＳＺに対して角度９０°−θMAXを有する円錐面とすることができる。角度θMAXは、例えば＋３０°〜＋６０°の範囲とすることができる。視野ＶＲＥＧ１の下限は、方向ＳＺに対して角度９０°−θMINを有する円錐面とすることができる。角度θMINは、例えば−３０°から＋２０°の範囲とすることができる。角度θMAXは、方向ＳＺに対して垂直な基準面ＲＥＦ１に対する入射ビームの最大仰角を表すことができる。基準面ＲＥＦ１は、方向ＳＸ、ＳＹによって定義されることができる。角度θMINは、基準面ＲＥＦ１に対する入射ビームの最小仰角を表すことができる。
【００４２】
撮像装置５００の垂直視野（θMAX−θMIN）は、第１の角度値θMINによっておよび第２の角度値θMAXによって定義されることができ、第１の角度値θMINは、例えば０°以下とすることができ、第２の角度値θMAXは、例えば＋３５°以上とすることができる。
【００４３】
撮像装置５００の垂直視野（θMAX−θMIN）は、第１の角度値θMINによっておよび第２の角度値θMAXによって定義されることができ、第１の角度値θMINは、−３０°以下であり、第２の角度値θMAXは、例えば＋４５°以上である。
【００４４】
撮像装置５００の垂直視野（＝θMAX−θMIN）は、例えば５°から６０°の範囲とすることができる。
【００４５】
撮像装置５００は、例えばｍｍあたり９０ライン対よりも高い空間解像度を有する光学像ＩＭＧ１を形成することができる。
【００４６】
図５ａを参照すると、撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１上に略環状の２次元光学像ＩＭＧ１を形成することができる。撮像装置５００は、像面ＰＬＮ１上に略環状の２次元光学像ＩＭＧ１を形成することができ、画像センサＤＥＴ１は、像面ＰＬＮ１に配置されることができる。
【００４７】
画像ＩＭＧ１は、視野ＶＲＥＧ１の画像とすることができる。画像ＩＭＧ１は、視野ＶＲＥＧ１内に存在する物体の１つ以上のサブ画像ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を含むことができる。光学像ＩＭＧ１は、外径ｄMAXおよび内径ｄMINを有することができる。光学像ＩＭＧ１の内限は、視野ＶＲＥＧ１の上限に対応することができ、光学像ＩＭＧ１の外限は、視野ＶＲＥＧ１の下限に対応することができる。外径ｄMAXは、最小仰角θMINに対応することができ、内径ｄMINは、最大仰角θMAXに対応することができる。
【００４８】
画像センサＤＥＴ１は、光学像ＩＭＧ１をディジタル画像ＤＩＭＧ１に変換するように構成されることができる。画像センサＤＥＴ１は、ディジタル画像ＤＩＭＧ１を提供することができる。ディジタル画像ＤＩＭＧ１は、環状光学像ＩＭＧ１を表すことができる。ディジタル画像ＤＩＭＧ１は、例えば環状ディジタル画像ＤＩＭＧ１と称することができる。
【００４９】
画像ＩＭＧ１の内限は、中央領域ＣＲＥＧ１の直径が環状画像ＩＭＧ１の内径ｄMINよりも小さいように、中央領域ＣＲＥＧ１を囲むことができる。装置５００は、画像センサＤＥＴ１の中央領域ＣＲＥＧ１上に画像を形成することなく環状画像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。画像ＩＭＧ１は、中心点ＣＰ１を有することができる。装置５００は、中心点ＣＰ１上に光をフォーカスすることなく環状画像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。
【００５０】
画像センサＤＥＴ１の活性領域は、長さＬDET1および幅ＷDET1を有することができる。活性領域は、光を検出することができる領域を意味する。幅ＷDET1は、軸ＡＸ０に対して垂直な方向の活性領域の最小寸法を示すことができ、長さＬDET1は、幅ＷDET1に対して垂直な方向の活性領域の寸法を示すことができる。センサＤＥＴ１の幅ＷDET1は、環状画像ＩＭＧ１の全体がセンサＤＥＴ１によって撮像されることができるように、環状画像ＩＭＧ１の外径ｄMAX以上とすることができる。
【００５１】
図５ｂを参照すると、環状ディジタル画像ＤＩＭＧ１は、歪み除去動作を行うことによってパノラマ画像ＰＡＮ１に変換されることができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、ディジタル画像処理によって環状ディジタル画像ＤＩＭＧ１から形成されることができる。
【００５２】
ディジタル画像ＤＩＭＧ１は、例えばメモリＭＥＭ１に記憶されることができる。しかしながら、ディジタル画像ＤＩＭＧ１はまた、ディジタル画像ＤＩＭＧ１の全体をメモリＭＥＭ１に記憶する必要なしに、画素毎にパノラマ画像ＰＡＮ１に変換されることもできる。
【００５３】
変換は、環状ディジタル画像ＤＩＭＧ１の点に関連する信号値からパノラマ画像ＰＡＮ１の点に関連する信号値を決定することを含むことができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、例えば第１の物体Ｏ１のサブ画像ＳＵＢ１および第２の物体Ｏ２のサブ画像ＳＵＮ２を含むことができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、撮像装置５００の視野に存在する物体の１つ以上のサブ画像を含むことができる。
【００５４】
全体の光学像ＩＭＧ１は、画像センサＤＥＴ１上に瞬時かつ同時に形成されることができる。したがって、全体のディジタル画像ＤＩＭＧ１は、ステッチなしで、すなわち、異なる方向に得られる２つ以上の画像を合成することなく形成されることができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、ステッチなしのディジタル画像ＤＩＭＧ１から形成されることができる。
【００５５】
実施形態において、撮像装置５００は、ディジタル画像ＤＩＭＧ１を撮像中に静止したままとすることができる。すなわち、全体のディジタル画像ＤＩＭＧ１を撮像するために撮像装置５００の向きを変更する必要はない。
【００５６】
画像センサＤＥＴ１は、検出器画素の２次元矩形アレイを備えることができ、各画素の位置は、第１の矩形系（直交座標系）の座標（ｘ，ｙ）によって指定されることができる。画像センサＤＥＴ１は、画素値群としてディジタル画像ＤＩＭＧ１を提供することができ、各画素の位置は、座標によって指定されることができる。例えば、像点Ｐk’の位置は、座標ｘk、ｙkによって（または画像センサＤＥＴ１の検出器画素の対応する列および行を示すことによって）指定されることができる。
【００５７】
実施形態において、ディジタル画像ＤＩＭＧ１の像点の位置はまた、極座標（γk，ｒk）を使用することによって表現されることができる。パノラマ画像ＰＡＮ１の画素の位置は、画像方向ＳＵおよびＳＶによって定義される第２の矩形系の座標（ｕ，ｖ）によって指定されることができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、幅ｕMAXおよび高さｖMAXを有することができる。パノラマ画像ＰＡＮ１の像点の位置は、基準点ＲＥＦＰに関して座標ｕ，ｖによって指定されることができる。環状画像ＩＭＧ１の像点Ｐk’は、極座標（γk，ｒk）を有することができ、パノラマ画像ＰＡＮ１の対応する像点Ｐｋ’は、直交座標（ｕk，ｖk）を有することができる。
【００５８】
歪み除去動作は、環状画像ＤＩＭＧ１の極座標系において表現された位置をパノラマ画像ＰＡＮ１の直交座標系において表現された位置にマッピングすることを含むことができる。
【００５９】
撮像装置５００は、その周囲ＶＲＥＧ１から曲線状の、すなわち歪んだ画像ＩＭＧ１を提供することができる。撮像装置５００は、大きなフィールドサイズおよび十分な解像力を提供することができ、撮像装置５００によって生じる画像歪みは、ディジタル画像処理によって補正されることができる。
【００６０】
実施形態において、装置５００はまた、画像センサＤＥＴ１の中央領域ＣＲＥＧ１上にボケた光学像を形成することができる。撮像装置５００は、パノラマ画像ＰＡＮ１が主に内径ｄMINおよび外径ｄMAXによって定義された環状領域から得られた画像データから決定されるように、動作するように構成されることができる。
【００６１】
環状画像ＩＭＧ１は、内半径ｒMIN（＝ｄMIN／２）および外半径ｒMAX（＝ｄMAX／２）を有することができる。撮像装置５００は、径座標ｒkが入射ビームＢ０kの仰角θkに依存することができるように、検出器ＤＥＴ１への入射ビームＢ０kの光をフォーカスすることができる。
【００６２】
図６ａを参照すると、装置５００の入射面ＳＲＦ１は、物体Ｏ１の任意点Ｐkから入射ビームＢ０kを受光することができる。ビームＢ０kは、仰角θkによっておよび方位角ψkによって定義される方向ＤＩＲkに伝播することができる。仰角θkは、ビームＢ０kの方向ＤＩＲkと水平基準面ＲＥＦ１との間の角度を示すことができる。ビームＢ０kの方向ＤＩＲkは、水平基準面ＲＥＦ１上に投影ＤＩＲk’を有することができる。方位角ψkは、投影ＤＩＲk’と基準方向との間の角度を示すことができる。基準方向は、例えば方向ＳＸとすることができる。
【００６３】
ビームＢ０kは、例えば物体Ｏ１の点Ｐkから受光されることができる。遠隔点Ｐkから入射面ＳＲＦ１の入射瞳ＥＰＵkへと受光される光線は、実質的にコリメートされたビームＢ０kをともに形成することができる。入射ビームＢ０kは、実質的にコリメートされたビームとすることができる。
【００６４】
基準面ＲＥＦ１は、対称軸ＡＸ０に対して垂直とすることができる。基準面ＲＥＦ１は、方向ＳＹに対して垂直とすることができる。角度が度で表されている場合、方向ＳＺとビームＢ０kの方向ＤＩＲ１との間の角度は、９０°−θkに等しくすることができる。角度９０°−θkは、例えば垂直入射角度として称することができる。
【００６５】
入射面ＳＲＦ１は、物体Ｏ１の異なる点から複数のビームを同時に受光することができる。
【００６６】
図６ｂを参照すると、撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１上の点Ｐk’にビームＢ０kの光をフォーカスすることができる。像点Ｐk’の位置は、例えば極座標γk，ｒkによって指定されることができる。環状光学像ＩＭＧ１は、中心点ＣＰ１を有することができる。角度座標γkは、中心点ＣＰ１に対するおよび基準方向（例えば、ＳＸ）に対する像点Ｐk’の角度位置を指定することができる。半径座標ｒkは、像点Ｐk’と中心点ＣＰ１との間の距離を指定することができる。像点Ｐk’の角度座標γkは、入射ビームＢ０kの方位角ψkに略等しくすることができる。
【００６７】
環状画像ＩＭＧ１は、内半径ｒMINおよび外半径ｒMAXを有することができる。撮像装置５００は、半径座標ｒkが前記入射ビームＢ０kの仰角θkに依存することができるように、検出器ＤＥＴ１への入射ビームＢ０kの光をフォーカスすることができる。
【００６８】
外半径ｒMAXに対する内半径ｒMINの比は、例えば０．３から０．７の範囲内とすることができる。
【００６９】
径方向位置ｒkは、略直線的に仰角θkに依存することができる。入射ビームＢ０kは、仰角θkを有することができ、入射ビームＢ０kは、径方向位置ｒkを有する像点Ｐk’を提供することができる。径方向位置ｒkについての推定値ｒk,estは、例えば以下のマッピング式によって仰角θkから決定されることができる。
【００７０】
ｒk,est＝ｒMIN＋ｆ1（θk−θMIN）      （１）
ｆ1は、撮像装置５００の焦点距離を示すことができる。式（１）の角度は、ラジアンで表すことができる。撮像装置５００の焦点距離ｆ1は、例えば０．５から２０ｍｍの範囲内とすることができる。
【００７１】
入射素子ＬＮＳ１および任意の変更ユニット２００は、中間ビームＢ５kが実質的にコリメートされるように動作するように構成されることができる。入射素子ＬＮＳ１および任意の変更ユニット２００は、中間ビームＢ５kが略平坦な波面を有するように動作するように構成されることができる。撮像装置５００の焦点距離ｆ1は、中間ビームＢ５kが開口絞りＡＳ１を通過した後に実質的にコリメートされる場合、フォーカスユニット３００の焦点距離に略等しくすることができる。
【００７２】
入射素子ＬＮＳ１および波面変更ユニット２００は、中間ビームＢ５kが開口絞りＡＳ１を通過した後に実質的にコリメートされるように、中間ビームＢ５kを提供するように構成されることができる。フォーカスユニット３００は、ビームＢ５kの光を像面ＰＬＮ１へとフォーカスするように構成されることができる。
【００７３】
入射素子ＬＮＳ１および任意の変更ユニット２００はまた、中間ビームＢ５kが開口絞りＡＳ１の後で完全にコリメートされないように、動作するように構成されることができる。その場合、撮像装置５００の焦点距離ｆ1はまた、入射素子ＬＮＳ１の特性および／または（装置５００がユニット２００を含む場合には）変更ユニット２００の特性に依存することができる。
【００７４】
一般的な場合において、撮像装置５００の焦点距離ｆ1は、式（２）を使用することによって装置５００の実際のマッピング特性に基づいて定義されることができる。
【００７５】
【数１】
0003214777.tif 000003
式（２）の角度は、ラジアンで表すことができる。θkは、第１の入射ビームＢ０kの仰角を示している。θk+1は、第２の入射ビームＢ０k+1の仰角を示している。角度θk+1は、差θk+1−θkが例えば０．００１から０．０２ラジアンの範囲内にあるように選択されることができる。第１の入射ビームＢ０kは、画像センサＤＥＴ１上に第１の像点Ｐk’を形成することができる。ｒkは、第１の像点Ｐk’の径方向位置を示している。第２の入射ビームＢ０k+1は、画像センサＤＥＴ１上に第２の像点Ｐk+1’を形成することができる。ｒkは、第１の像点Ｐk’の径方向位置を示している。
【００７６】
θMINは、環状画像ＩＭＧ１の内半径ｒMINに対応する仰角を示すことができる。撮像装置５００の焦点距離ｆ1は、例えば０．５から２０ｍｍの範囲内とすることができる。特に、焦点距離ｆ1は、０．５ｍｍから５ｍｍの範囲内とすることができる。
【００７７】
入射ビームＢ０kの仰角θkと対応する像点Ｐk’の径方向位置ｒkとの間の関係は、式（１）によって近似することができる。像点Ｐk’の実際の径方向位置ｒkは、式（１）によって与えられる推定値ｒk,estから僅かにずれることができる。相対偏差Δｒ／ｒk,estは、以下の式によって算出されることができる。
【００７８】
【数２】
0003214777.tif 000004
画像ＩＭＧ１の径方向歪みは、例えば２０％よりも小さくすることができる。これは、対応する推定径方向位置ｒk,estからの各像点Ｐk’の径方向位置ｒkの相対偏差Δｒ／ｒk,estが２０％よりも小さいことを意味することができ、前記推定値ｒk,estは、線形写像式（１）によって決定される。
【００７９】
面ＳＲＦ１、ＳＲＦ２、ＳＲＦ３、ＳＲＦ４の形状は、相対偏差Δｒ／ｒk,estが−２０％から２０％の範囲内にあるように選択されることができる。
【００８０】
光学像ＩＭＧ１の径方向歪みは、垂直視野（θMAX−θMIN）が角度θMIN＝０°およびθMAX＝＋３５°によって定義される場合には２０％よりも小さくすることができる。
【００８１】
相対偏差Δｒ／ｒk,estの二乗平均平方根（ＲＭＳ）値は、撮像装置５００の焦点距離ｆ1に依存することができる。相対偏差Δｒ／ｒk,estのＲＭＳ値は、例えば以下の式によって算出されることができる。
【００８２】
【数３】
0003214777.tif 000005
ここで、
ｒest＝ｒMIN＋ｆ1（θ（ｒ）−θMIN）      （３ｃ）
である。
【００８３】
θ（ｒ）は、中心点ＣＰ１に対して半径位置ｒにおける像点を生成する入射ビームの仰角を示している。式（３ｃ）の角度は、ラジアンで表すことができる。撮像装置５００の焦点距離ｆ1は、ｒMINからｒMAXまでの範囲にわたる相対偏差のＲＭＳ値を最小化する焦点距離値ｆ1を決定することにより、式（３ｂ）から決定されることができる。最小ＲＭＳ相対偏差を提供する焦点距離値は、撮像装置５００の焦点距離として使用されることができる。撮像装置５００の焦点距離は、最小ＲＭＳ相対偏差を提供する焦点距離値ｆ1であるように定義されることができる。
【００８４】
径方向歪みは、画像ＩＭＧ１からパノラマ画像ＰＡＮ１を形成する際に補償することができる。しかしながら、画像センサＤＥＴ１の画素は、パノラマ画像ＰＡＮ１の全ての部分において十分な解像度を提供するために、径方向歪みが小さい場合には最適な方法で使用されることができる。
【００８５】
撮像装置５００は、物体Ｏ１の異なる点からの複数の入射ビームを受光することができ、各入射ビームの光は、物体Ｏ１のサブ画像ＳＵＢ１を形成するために画像センサＤＥＴ１の異なる点にフォーカスされることができる。
【００８６】
図７ａから図７ｃを参照すると、入射ビームＢ０kは、入射面ＳＲＦ１の一部ＥＰＵkを介して入射素子ＬＮＳ１に結合されることができる。部分ＥＰＵkは、入射瞳ＥＰＵkと称することができる。入射ビームＢ０kは、例えば周辺光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkおよび中央光線Ｂ０ｃkを含むことができる。開口絞りＡＳ１は、周辺光線の伝播を防止することによって入射瞳ＥＰＵkを定義することができる。
【００８７】
入射瞳ＥＰＵkは、幅Ｗkおよび高さΔｈkを有することができる。入射瞳ＥＰＵkの位置は、例えば入射瞳ＥＰＵkの中心の鉛直方向位置ｚkによっておよび入射瞳ＥＰＵkの中心の極座標角度ωkによって指定されることができる。極座標ωkは、基準方向として方向ＳＸを使用することにより、軸ＡＸ０に対して入射瞳ＥＰＵkの中心の位置を指定することができる。角度ωkは、角度ψk＋１８０°と略等しくすることができる。
【００８８】
入射ビームＢ０kは、実質的にコリメートされることができ、光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂk、Ｂ０ｃk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkは、入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkに対して略平行とすることができる。開口絞りＡＳ１は、入射瞳ＥＰＵkの位置および寸法Ｗk、Δｈkが入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkに依存することができるように、入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkに応じて入射瞳ＥＰＵkの位置および寸法Ｗk、Δｈkを定義することができる。入射瞳ＥＰＵkの寸法Ｗk、Δｈkは、入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkに依存することができる。入射瞳ＥＰＵkの中心の位置は、入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkに依存することができる。入射瞳ＥＰＵkは、方向ＤＩＲkにおいて伝播する光線についての撮像装置５００の入射瞳と称することができる。装置５００は、異なる方向から受光した実質的にコリメートされた入射ビームについて複数の異なる入射瞳を同時に有することができる。
【００８９】
撮像装置５００は、画像センサＤＥＴ１上の像点Ｐk’に開口絞りＡＳ１を介して入射ビームＢ０kの光をフォーカスするように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、光学像ＩＭＧ１のボケを生じさせるであろう光線の伝播を防止するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、入射瞳ＥＰＵkの寸法Ｗk、Δｈkを画定するように構成されることができる。さらにまた、開口絞りＡＳ１は、入射瞳ＥＰＵkの位置を画定するように構成されることができる。
【００９０】
例えば、方向ＤＩＲkにおいて伝播する光線ＬＢ０ｏkは、入射瞳ＥＰＵkの外部の入射面ＳＲＦ１にあたることができる。開口絞りＡＳ１は、光線ＬＢ０ｏkの光が像点Ｐk’の形成に寄与しないように、入射瞳ＥＰＵkを画定することができる。開口絞りＡＳ１は、周辺光線の光が画像センサＤＥＴ１に伝播しないように、入射瞳ＥＰＵkを画定することができ、前記周辺光線は、方向ＤＩＲkにおいて伝播し、入射瞳ＥＰＵkの外部の入射面ＳＲＦ１にあたることができる。
【００９１】
方向ＤＩＲkにおいて伝播しかつ入射瞳ＥＰＵkにあたる光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂk、Ｂ０ｃk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkは、像点Ｐk’の形成に寄与することができる。方向ＤＩＲkとは異なる方向において伝播する光線は、像点Ｐk’とは異なる他の像点の形成に寄与することができる。方向ＤＩＲkとは異なる方向において伝播する光線は、前記像点Ｐk’の形成に寄与しない。
【００９２】
異なる像点Ｐk’は、異なる入射瞳ＥＰＵkに対応することができる。第１の像点は、第１の入射瞳を介して受光された第１の光から形成されることができ、第２の像点は、第２の異なる入射瞳を介して受光された第２の光から形成されることができる。撮像装置５００は、第１の光から第１の中間ビームを形成することができ、撮像装置５００は、第１の中間ビームおよび第２の中間ビームが共通の開口絞りＡＳ１を通過するように、第２の光から第２の中間ビームを形成することができる。
【００９３】
入射素子ＬＮＳ１およびフォーカスユニット３００は、開口絞りＡＳ１が撮像装置５００の入射瞳ＥＰＵkを画定するように、画像センサＤＥＴ１上に環状光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。入射瞳ＥＰＵkの幅Ｗkに対するフォーカスユニット３００の焦点距離ｆ1の比ｆ1／Ｗkは、１．０から５．６の範囲内にあり、前記入射瞳ＥＰＵkの高さΔｈkに対する焦点距離ｆ1の比ｆ1／Δｈkは、１．０から５．６の範囲内にある。
【００９４】
図８ａから図８ｃを参照すると、開口絞りＡＳ１は、周辺光線の伝播を防止することによって入射瞳ＥＰＵkの寸法および位置を画定することができる。開口絞りＡＳ１は、略円形とすることができる。開口絞りＡＳ１は、例えば直径ｄAS1を有する孔によって画定されることができる。例えば、要素１５０は、開口絞りＡＳ１を画定する孔を有することができる。要素１５０は、例えば、孔を有する金属、セラミックまたはプラスチックディスクを含むことができる。略円形の開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、固定されるかまたは調整可能とすることができる。要素１５０は、調整可能な直径ｄAS1を有する略円形の開口絞りＡＳ１を画定するための複数の可動薄膜を含むことができる。
【００９５】
入射ビームＢ０kは、方向ＤＩＲkにおいて伝播する光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂk、Ｂ０ｃk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkを含むことができる。
【００９６】
装置５００は、光線Ｂ０ａkの光を屈折および反射することによって周辺光線Ｂ５ａkを形成することができる。周辺光線Ｂ５ｂkは、光線Ｂ０ｂkから形成されることができる。周辺光線Ｂ５ｄkは、光線Ｂ０ｄkから形成されることができる。周辺光線Ｂ５ｅkは、光線Ｂ０ｅkから形成されることができる。中央光線Ｂ５ｃkは、光線Ｂ０ｃkから形成されることができる。
【００９７】
光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂkとの間の水平距離は、入射瞳ＥＰＵkの幅Ｗkに等しくすることができる。光線Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkとの間の垂直距離は、入射瞳ＥＰＵkの高さΔｈkに等しくすることができる。
【００９８】
周辺光線Ｂ０ｏkは、周辺光線Ｂ０ｏkが入射瞳ＥＰＵkにあたらないように、方向ＤＩＲkにおいて伝播することができる。開口絞りＡＳ１は、周辺光線Ｂ０ｏkが光学像ＩＭＧ１の形成に寄与しないように、前記周辺光線Ｂ０ｏkを遮断するように構成されることができる。装置５００は、平行光線Ｂ０ｏkの光を屈折および反射することによって周辺光線Ｂ５ｏkを形成することができる。開口絞りＡＳ１は、光線Ｂ５ｏkの光が像点Ｐk’の形成に寄与しないように、光線Ｂ５ｏkの伝播を防止するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、前記光が像点Ｐk’の形成に寄与しないように、光線Ｂ０ｏkの光の伝播を防止するように構成されることができる。
【００９９】
ビームＢ５kの一部は、開口絞りＡＳ１を介して伝播することができる。前記一部は、例えばトリミングビームＢ５kとして称することができる。開口絞りＡＳ１は、周辺光線Ｂ５ｏkの伝播を防止することによってトリミングビームＢ５kを形成するように構成されることができる。開口絞りＡＳ１は、周辺光線Ｂ５ｏkの伝播を防止することによって入射瞳ＥＰＵkを画定するように構成されることができる。
【０１００】
撮像装置５００は、入射ビームＢ０kの光を屈折および反射することによって中間ビームＢ５kを形成するように構成されることができる。中間ビームＢ５kは、光線Ｂ０ａk、Ｂ０ｂk、Ｂ０ｃk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkを含むことができる。中央光線Ｂ５ｃkの方向は、例えば角度φckによって定義されることができる。中央光線Ｂ５ｃkの方向は、入射ビームＢ０kの仰角θkに依存することができる。
【０１０１】
図８ｄは、入射ビームＢ０kの投影方向ＤＩＲk’に対して平行な方向からみたときの撮像装置５００における周辺光線の伝播を示している。（投影方向ＤＩＲk’は、例えば方向ＳＸと平行とすることができる）。図８ｄは、面ＳＲＦ３から画像センサＤＥＴ１までの周辺光線の伝播を示している。面ＳＲＦ３は、ビームＢ２kの光を反射することによって周辺光線Ｂ３ｄk、Ｂ３ｅkを形成することができる。面ＳＲＦ４は、光線Ｂ３ｄk、Ｂ３ｅkの光を屈折させることによって周辺光線Ｂ４ｄk、Ｂ４ｅkを形成することができる。変更ユニット２００は、光線Ｂ３ｄk、Ｂ３ｅkの光から周辺光線Ｂ５ｄk、Ｂ５ｅkを形成することができる。フォーカスユニット３００は、光線Ｂ５ｄk、Ｂ５ｅkの光をフォーカスすることによってフォーカス光線Ｂ６ｄk、Ｂ６ｅkを形成することができる。
【０１０２】
図８ｅは、上からみたときの撮像装置５００における光線の伝播を示している。図８ｅは、入射面ＳＲＦ１から開口絞りＡＰ１までの光の伝播を示している。入射面ＳＲＦ１は、入射光線Ｂ０ｃk、Ｂ０ｄk、Ｂ０ｅkの光を屈折させることによって屈折ビームＢ１kを形成することができる。面ＳＲＦ２は、屈折ビームＢ１kの光を反射することによって反射ビームＢ２kを形成することができる。面ＳＲＦ３は、反射ビームＢ２kの光を反射することによって反射ビームＢ３kを形成することができる。面ＳＲＦ４は、反射ビームＢ３kの光を屈折させることによって屈折ビームＢ４kを形成することができる。変更ユニット２００は、屈折ビームＢ４kから中間ビームＢ５kを形成することができる。ビームＢ５kは、周辺光線の伝播を防止するために開口絞りＡＰ１を介して通過することができる。
【０１０３】
図９ａは、像点Ｐk’を形成するために画像センサＤＥＴ１にあたる光線を示している。フォーカスユニット３００は、中間ビームＢ５kの光をフォーカスすることによって像点Ｐk’を形成するように構成されることができる。中間ビームＢ５kは、例えば周辺光線Ｂ５ａk、Ｂ５ｂk、Ｂ５ｄk、Ｂ５ｅkおよび中央光線Ｂ５ｃkを含むことができる。フォーカスユニット３００は、中間ビームＢ５kの光をフォーカスすることによってフォーカスビームＢ６kを提供するように構成されることができる。フォーカスビームＢ６kは、例えば光線Ｂ６ａk、Ｂ６ｂk、Ｂ６ｃk、Ｂ６ｄk、Ｂ６ｅkを含むことができる。フォーカスユニット３００は、光線Ｂ５ａkの光を屈折および反射することによって周辺光線Ｂ６ａkを形成することができる。周辺光線Ｂ６ｂkは、光線Ｂ５ｂkから形成されることができる。周辺光線Ｂ６ｄkは、光線Ｂ５ｄkから形成されることができる。周辺光線Ｂ６ｅkは、光線Ｂ６ｅkから形成されることができる。中央光線Ｂ６ｃkは、光線Ｂ６ｃkから形成されることができる。
【０１０４】
周辺光線Ｂ６ａkの方向は、軸ＡＸ０に対する角度φakによって定義されることができる。周辺光線Ｂ６ｂkの方向は、軸ＡＸ０に対する角度φbkによって定義されることができる。中央光線Ｂ６ｃkの方向は、軸ＡＸ０に対する角度φckによって定義されることができる。光線Ｂ６ａk、Ｂ６ｂk、Ｂ６ｃkは、軸ＡＸ０を含む第１の垂直面内にあることができる。第１の垂直面はまた、入射ビームＢ０kの方向ＤＩＲkを含むことができる。
【０１０５】
Δφakは、光線Ｂ６ａkの方向と中央光線Ｂ６ｃkの方向との間の角度を示すことができる。Δφbkは、光線Ｂ６ｂkの方向と中央光線Ｂ６ｃkの方向との間の角度を示すことができる。和Δφak＋Δφbkは、周辺光線Ｂ６ａk、Ｂ６ｂkとの間の角度を示すことができる。和Δφak＋Δφbkは、環状光学像ＩＭＧ１の径方向におけるフォーカスビームＢ６kの円錐角と等しくすることができる。
【０１０６】
周辺光線Ｂ６ｄkの方向は、中央光線Ｂ６ｃkの方向に対する角度Δβdkによって定義されることができる。中央光線Ｂ６ｃkは、同様に軸ＡＸ０を含む第１の垂直面において伝播することができる。周辺光線Ｂ６ｅkの方向は、中央光線Ｂ６ｃkの方向に対する角度Δβekによって定義されることができる。Δβdkは、光線Ｂ６ｄkの方向と中央光線Ｂ６ｃkの方向との間の角度を示すことができる。Δβekは、光線Ｂ６ｅkの方向と中央光線Ｂ６ｃkの方向との間の角度を示すことができる。和Δβdk＋Δβekは、周辺光線Ｂ６ｄk、Ｂ６ｅkとの間の角度を示すことができる。和Δβdk＋Δβekは、環状光学像ＩＭＧ１のタンジェンシャル方向におけるフォーカスビームＢ６kの円錐角と等しくすることができる。円錐角はまた、頂角としてまたは完全な円錐角と称することもできる。フォーカスビームＢ６kの半円錐角は、Δβdk＝Δβekの状況においてΔβdkと等しくすることができる。
【０１０７】
和Δφak＋Δφbkは、開口絞りＡＳ１の寸法およびフォーカスユニット３００の焦点距離に依存することができる。特に、和Δφak＋Δφbkは、開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1に依存することができる。開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1およびフォーカスユニット３００の焦点距離は、和Δφak＋Δφbkが例えば９°よりも大きいように選択されることができる。
【０１０８】
和Δβdk＋Δβekは、開口絞りＡＳ１の直径およびフォーカスユニット３００の焦点距離に依存することができる。特に、和Δβdk＋Δβekは、開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1に依存することができる。開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1および開口絞りＡＳ１の焦点距離は、和Δβdk＋Δβekが例えば９°よりも大きいように選択されることができる。
【０１０９】
開口絞りＡＳ１の寸法（ｄAS1）は、十分な画質を提供するために、比（Δφak＋Δφbk）／（Δβd1＋Δβe1）が０．７から１．３の範囲内にあるように選択されることができる。特に、比（Δφak＋Δφbk）／（Δβd1＋Δβe1）は、画像ＩＭＧ１の径方向および画像ＩＭＧ１のタンジェンシャル方向における空間分解能を最適化するために、０．９から１．１の範囲内とすることができる。円錐角（Δφak＋Δφbk）は、径方向（ＤＩＲk’）における空間分解能に対して影響を有することができ、円錐角（Δβd1＋Δβe1）は、タンジェンシャル方向における空間分解能に対して影響を有することができる（タンジェンシャル方向は、ＤＩＲk’に対して垂直である）。
【０１１０】
仰角θkを有する入射ビームＢ０kの光は、像点Ｐk’上の画像センサＤＥＴ１にあたるフォーカスビームＢ６kを提供するようにフォーカスされることができる。仰角θkについての撮像装置５００のＦ値Ｆ（θk）は、以下の式によって定義されることができる。
【０１１１】
【数４】
0003214777.tif 000006
ここで、ＮＡIMG,kは、フォーカスビームＢ６kの開口数を示している。開口数ＮＡIMG,kは、角度ΔφakおよびΔφbkを使用することによって以下のように算出されることができる。
【０１１２】
【数５】
0003214777.tif 000007
ｎIMGは、画像センサＤＥＴ１の直上の光透過性媒体の屈折率を示している。角度ΔφakおよびΔφbkは、仰角θkに依存することができる。フォーカスビームＢ６kについてのＦ値Ｆ（θk）は、対応する入射ビームＢ０kの仰角θkに依存することができる。
【０１１３】
最小値ＦMINは、仰角θkが下限θMINから上限θMAXまで変化するときの関数Ｆ（θk）の最小値を示すことができる。撮像装置５００の実効Ｆ値は、前記最小値ＦMINと等しくなるように定義されることができる。
【０１１４】
画像センサＤＥＴ１の直上の光透過性媒体は、例えば気体とすることができ、屈折率は、実質的に１に等しくすることができる。光透過性媒体はまた、例えば（保護）光透過性ポリマーとすることができ、屈折率は、実質的に１よりも大きくしてもよい。
【０１１５】
撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦは、例えばストライプパターンを有する物体Ｏ１を使用することによって測定されることができるかまたは確認されることができる。画像ＩＭＧ１は、サブ画像が特定の変調深さを有するようにストライプパターンのサブ画像を含むことができる。変調伝達関数ＭＴＦは、物体変調に対する画像変調の比に等しい。変調伝達関数ＭＴＦは、例えば平行線から形成されたテストパターンを有する物体Ｏ１を設けることによっておよび対応する画像ＩＭＧ１の変調深さを測定することによって測定されることができる。変調伝達関数ＭＴＦは、ゼロ空間周波数において一致するように正規化されることができる。換言すれば、変調伝達関数は、空間周波数０ライン対／ｍｍにおいて１００％に等しくすることができる。空間周波数は、像面ＰＬＮ１、すなわち画像センサＤＥＴ１の面において決定されることができる。
【０１１６】
変調伝達関数ＭＴＦの下限は、装置５００の光学収差によって制限されることができ、変調伝達関数ＭＴＦの上限は、回折によって制限されることができる。
【０１１７】
図９ｃは、３つの異なる仰角θk＝０°、θk＝２０°およびθk＝３５°についての撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦを一例として示している。実線曲線は、画像ＩＭＧ１に現れる試験線が中心点ＣＰ１に対してタンジェンシャル方向に配向されたときの変調伝達関数を示している。破線曲線は、画像ＩＭＧ１に現れる試験線が中心点ＣＰ１に対して径方向に配向されたときの変調伝達関数を示している。図９ｃは、表１．１から表１．３において規定された撮像装置５００の変調伝達関数曲線を示している。
【０１１８】
図９ｃの各曲線は、波長４８６ｎｍ、５８７ｎｍおよび６５６ｎｍにおいて決定された変調伝達関数ＭＴＦの平均を表している。
【０１１９】
環状画像ＩＭＧ１の外径ｄMAXおよび装置５００の変調伝達関数ＭＴＦは、装置５００の焦点距離ｆ1に依存することができる。図９ｃの場合、焦点距離ｆ1は、１．２６ｍｍに等しく、環状画像ＩＭＧ１の外径ｄMAXは、３．５ｍｍに等しい。
【０１２０】
例えば、空間周波数９０ライン対／ｍｍにおける変調伝達関数ＭＴＦは、５４％に略等しくすることができる。例えば、空間周波数９０ライン対／ｍｍにおける変調伝達関数ＭＴＦは、０°から＋３５°までの全体の垂直視野について５０％よりも高くすることができる。環状画像ＩＭＧ１の全体の幅（ｄMAX）は、空間周波数が９０ライン対／ｍｍに等しくかつ環状画像ＩＭＧ１の外径ｄMAXが３．５ｍｍに等しい場合には約３００ライン対を含むことができる（３．５ｍｍ・９０ライン対／ｍｍ＝３１５ライン対）。
【０１２１】
第１の空間周波数ν1における撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦは、θMAXからθMINまでの垂直視野にある各仰角θkについて５０％よりも高くすることができ、第１の空間周波数ν1は、環状光学像ＩＭＧ１の外径ｄMAXで除算した３００ライン対に等しく、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。
【０１２２】
入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、第１の空間周波数ν1における撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内にある少なくとも１つの仰角θkについて５０％よりも高くすることができるように選択されることができ、第１の空間周波数ν1は、環状光学像ＩＭＧ１の外径ｄMAXで除算した３００ライン対に等しく、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。第１の空間周波数ν1および前記少なくとも１つの仰角θkにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において５０％よりも高くすることができる。
【０１２３】
入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、第１の空間周波数ν1における撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内にある各仰角θkについて５０％よりも高くすることができるように選択されることができ、第１の空間周波数ν1は、環状光学像ＩＭＧ１の外径ｄMAXで除算した３００ライン対に等しく、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。第１の空間周波数ν1および前記仰角θkのそれぞれにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において５０％よりも高くすることができる。
【０１２４】
画像センサＤＥＴ１の活性領域の幅ＷDET1は、環状画像ＩＭＧ１の外径ｄMAX以上とすることができる。
【０１２５】
入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、第１の空間周波数ν1における撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内にある各仰角θkについて５０％よりも高くすることができるように選択されることができ、第１の空間周波数ν1は、画像センサＤＥＴ１の活性領域の幅ＷDET1で除算した３００ライン対に等しく、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。第１の空間周波数ν1および前記仰角θkのそれぞれにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において５０％よりも高くすることができる。
【０１２６】
図１０は、撮像装置５００の機能ユニットを示している。撮像装置５００は、制御ユニットＣＮＴ１と、メモリＭＥＭ１と、メモリＭＥＭ２と、メモリＭＥＭ３とを備えることができる。撮像装置５００は、必要に応じて、ユーザインターフェースＵＩＦ１および／または通信ユニットＲＸＴＸ１を備えることができる。
【０１２７】
入射素子ＬＮＳ１およびフォーカスユニット３００は、画像センサＤＥＴ１上に光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。画像センサＤＥＴ１は、画像ＤＩＭＧ１を撮像することができる。画像センサＤＥＴ１は、動作メモリＭＥＭ１に記憶されることができるディジタル画像ＤＩＭＧ１に光学像ＩＭＧ１を変換することができる。画像センサＤＥＴ１は、光学像ＩＭＧ１からディジタル画像ＤＩＭＧ１を提供することができる。
【０１２８】
制御ユニットＣＮＴ１は、ディジタル画像ＤＩＭＧ１からパノラマ画像ＰＡＮ１を形成するように構成されることができる。パノラマ画像ＰＡＮ１は、例えばメモリＭＥＭ２に記憶されることができる。
【０１２９】
制御ユニットＣＮＴ１は、１つ以上のデータプロセッサを備えることができる。制御ユニットＣＮＴ１は、撮像装置５００の動作を制御するように構成されることができ、および／または、制御ユニットＣＮＴ１は、画像データを処理するように構成されることができる。メモリＭＥＭ３は、コンピュータプログラムＰＲＯＧ１を含むことができる。コンピュータプログラムコードＰＲＯＧ１は、少なくとも１つのプロセッサＣＮＴ１上で実行されたときに、撮像装置５００に環状画像ＤＩＭＧ１を撮像させるおよび／または環状画像ＤＩＭＧ１をパノラマ画像ＰＡＮ１に変換させるように構成されることができる。
【０１３０】
装置５００は、ユーザインターフェースＵＩＦ１を介してユーザからのユーザ入力を受け付けるように構成されることができる。装置５００は、ユーザインターフェースＵＩＦ１を介してユーザに１つ以上の画像ＤＩＭＧ、ＰＡＮ１を表示するように構成されることができる。ユーザインターフェースＵＩＦ１は、例えばディスプレイ、タッチスクリーン、キーパッドおよび／またはジョイスティックを備えることができる。
【０１３１】
装置５００は、通信ユニットＲＸＴＸ１を使用することによって画像ＤＩＭＧおよび／またはＰＡＮ１を送信するように構成されることができる。ＣＯＭ１は、通信信号を示している。装置５００は、例えば遠隔装置またはインターネットサーバに対して画像ＤＩＭＧおよび／またはＰＡＮ１を送信するように構成されることができる。通信ユニットＲＸＴＸ１は、例えば、モバイル通信ネットワークを介して、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を介しておよび／またはインターネットを介して通信するように構成されることができる。装置５００は、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））ネットワーク、第３世代（３Ｇ）ネットワーク、第３．５世代（３．５Ｇ）ネットワーク、第４世代（４Ｇ）ネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、ブルートゥース（登録商標）または他の現代および将来のネットワークなどのモバイル通信ネットワークに接続されることができる。
【０１３２】
装置５００はまた、分散方式で実装されることができる。例えば、ディジタル画像ＤＩＭＧは、（遠隔）サーバに対して送信されることができ、ディジタル画像ＤＩＭＧからパノラマ画像ＰＡＮ１を形成することは、サーバによって実行されることができる。
【０１３３】
撮像装置５００は、ディジタル画像ＤＩＭＧ１から決定された１つ以上のパノラマ画像ＰＡＮ１を含む映像シーケンスを提供するように構成されることができる。映像シーケンスは、例えば、ＭＰＥＧ−４パート２コーデック、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣコーデック、Ｈ．２６５コーデック、ウィンドウズ（登録商標）メディアビデオ（ＷＭＶ）、ＤｉｖＸプロコーデックまたは将来のコーデック（例えば、高効率映像符号化、ＨＥＶＣ、Ｈ．２６５）を使用するなど、データ圧縮コーデックを使用することによって記憶および／または通信されることができる。映像シーケンスは、例えば、ＭＰＥＧ−４パート２コーデック、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣコーデック、Ｈ．２６５コーデック、ウィンドウズ（登録商標）メディアビデオ（ＷＭＶ）、ＤｉｖＸプロコーデックまたは将来のコーデック（例えば、高効率映像符号化、ＨＥＶＣ、Ｈ．２６５）を使用することによって符号化されおよび／または復号されることができる。映像データはまた、例えば無損失コーデックを使用することによって符号化されるおよび／または復号されることができる。
【０１３４】
画像ＰＡＮ１は、画像ＰＡＮ１が遠隔ディスプレイ（またはプロジェクタ）によって表示されることができるように、前記遠隔ディスプレイまたは画像プロジェクタに対して通信されることができる。画像ＰＡＮ１を含む映像シーケンスは、遠隔ディスプレイまたは画像プロジェクタに対して通信されることができる。
【０１３５】
入射素子ＬＮＳ１は、例えば、成形、（旋盤による）回転、フライス加工および／または研削によって製造されることができる。特に、入射素子ＬＮＳ１は、型を使用することによって例えば射出成形によって製造されることができる。入射素子ＬＮＳ１を作製するための型は、例えば、回転、フライス加工、研削および／または３Ｄ印刷によって製造されることができる。型は、マスタモデルを使用することによって製造されることができる。型を作製するためのマスタモデルは、回転、フライス加工、研削および／または３Ｄ印刷によって製造されることができる。回転またはフライス加工は、ダイヤモンドビット工具を使用することを含むことができる。必要に応じて、面は、例えば研磨炎によっておよび／または研磨技術を使用することによって研磨されることができる。
【０１３６】
入射素子ＬＮＳ１は、透明材料の中実体とすることができる。材料は、例えば、プラスチック、ガラス、溶融石英またはサファイアとすることができる。
【０１３７】
特に、入射素子ＬＮＳ１は、射出成形によって製造されることができるプラスチックの単一片から構成されることができる。前記プラスチックの単一片は、被覆されるかまたは被覆されなくすることができる。その結果、大量の入射素子ＬＮＳ１は、比較的低い製造コストによって製造されることができる。
【０１３８】
面ＳＲＦ１の形状は、入射素子ＬＮＳ１が型から容易に取り外されることができるように選択されることができる。
【０１３９】
入射素子ＬＮＳ１の厚さは、径方向位置に依存することができる。入射素子ＬＮＳ１は、第１の径方向位置において最大厚さをかつ第２の径方向位置において最小厚さを有することができる（第２の径方向位置は、例えば入射素子ＬＮＳ１の外径の９０％よりも小さくすることができる）。最大厚さに対する最小厚さの比は、射出成形を容易とするために、例えば０．５以上とすることができる。
【０１４０】
光学素子の光インターフェースは、必要に応じて、反射防止コーティングによって被覆されることができる。
【０１４１】
入射素子ＬＮＳ１の反射面ＳＲＦ２、ＳＲＦ３は、全内部反射（ＴＩＲ）によって光を反射するように構成されることができる。入射素子ＬＮＳ１の反射面ＳＲＦ２、ＳＲＦ３の向きおよび材料の屈折率は、全内部反射（ＴＩＲ）を提供するように選択されることができる。
【０１４２】
実施形態において、撮像装置５００は、赤外光から光学像ＩＭＧ１を形成するように構成されることができる。入射素子ＬＮＳ１は、赤外光の屈折および透過のために例えばシリコンまたはゲルマニウムを含むことができる。
【０１４３】
画像センサＤＥＴ１は、光検出画素の２次元アレイを備えることができる。光検出画素の２次元アレイはまた、検出器アレイと称することができる。画像センサＤＥＴ１は、例えばＣＭＯＳ画像センサ（相補型金属酸化膜半導体）またはＣＣＤ画像センサ（電荷結合素子）とすることができる。画像センサＤＥＴ１の活性領域は、方向ＳＸおよびＳＹによって画定される平面に対して略平行とすることができる。
【０１４４】
画像センサＤＥＴ１の解像度は、例えば以下のリストから選択されることができる：８００×６００画素（ＳＶＧＡ）、１０２４×６００画素（ＷＳＶＧＡ）、１０２４×７６８画素（ＸＧＡ）、１２８０×７２０画素（ＷＸＧＡ）、１２８０×８００画素（ＷＸＧＡ）、１２８０×９６０画素（ＳＸＧＡ）、１３６０×７６８画素（ＨＤ）、１４００×１０５０画素（ＳＸＧＡ＋）、１４４０×９００画素（ＷＸＧＡ＋）、１６００×９００画素（ＨＤ＋）、１６００×１２００画素（ＵＸＧＡ）、１６８０×１０５０画素（ＷＳＸＧＡ＋）、１９２０×１０８０画素（フルＨＤ）、１９２０×１２００画素（ＷＵＸＧＡ）、２０４８×１１５２画素（ＱＷＸＧＡ）、２５６０×１４４０画素（ＷＱＨＤ）、２５６０×１６００画素（ＷＱＸＧＡ）、３８４０×２１６０画素（ＵＨＤ−１）、５１２０×２１６０画素（ＵＨＤ）、５１２０×３２００画素（ＷＨＸＧＡ）、４０９６×２１６０画素（４Ｋ）、４０９６×１７１６画素（ＤＣＩ  ４Ｋ）、４０９６×２１６０（ＤＣＩ  ４Ｋ）、７６８０×４３２０画素（ＵＨＤ−２）。
【０１４５】
実施形態において、画像センサＤＥＴ１はまた、非活性検出器画素の数を最小化するために、アスペクト比１：１を有することができる。
【０１４６】
実施形態において、撮像装置５００は、軸ＡＸ０まわりに完全対称である必要はない。例えば、画像センサＤＥＴ１は、１８０°ビューを提供するために、光学像ＩＭＧ１の半分のみ重複することができる。これは、１８０°ビューについてのより詳細な画像を提供することができる。
【０１４７】
実施形態において、１つ以上のセクタは、３６０°よりも小さい視野を提供するために入射素子ＬＮＳ１から除去されることができる。
【０１４８】
実施形態において、入射素子ＬＮＳ１は、例えば１つ以上の他の構成要素に入射素子ＬＮＳ１を取り付けるために１つ以上の孔を含むことができる。特に、入射素子ＬＮＳ１は、中心孔を含むことができる。入射素子ＬＮＳ１は、例えば１つ以上の他の構成要素に入射素子ＬＮＳ１を取り付けるために１つ以上の突起を含むことができる。
【０１４９】
方向ＳＹは、例えば鉛直方向として称することができ、方向ＳＸおよびＳＹは、例えば水平方向として称することができる。方向ＳＹは、軸ＡＸ０に対して平行とすることができる。重力の方向は、軸ＡＸ０に対して略平行とすることができる。しかしながら、重力の方向はまた、軸ＡＸ０に対して任意とすることができる。撮像装置５００は、その周囲に対して任意の向きを有することができる。
【０１５０】
図１１は、入射素子ＬＮＳ１についての径方向寸法および鉛直方向位置を示している。入射面ＳＲＦ１は、半径ｒSRF1Bを有する下側境界を有することができる。下側境界は、基準面ＲＥＦ０を画定することができる。入射面ＳＲＦ１は、半径ｒSRF1Aを有する上側境界を有することができる。上側境界は、基準面ＲＥＦ０に対して鉛直方向位置ｈSRF1Aにあることができる。面ＳＲＦ２は、半径ｒSRF2Bを有する下側境界を有することができる。面ＳＲＦ２は、半径ｒSRF2Aおよび鉛直方向位置ｈSRF2Aを有する上側境界を有することができる。面ＳＲＦ３は、半径ｒSRF3および鉛直方向位置ｈSRF3を有する境界を有することができる。面ＳＲＦ４は、半径ｒSRF4および鉛直方向位置ｈSRF4を有する境界を有することができる。
【０１５１】
例えば、屈折出射面ＳＲＦ４の境界の鉛直方向位置ｈSRF4は、反射面ＳＲＦ２の上側境界の鉛直方向位置ｈSRF2Aよりも高くすることができる。例えば、反射出射面ＳＲＦ３の境界の鉛直方向位置ｈSRF3は、入射面ＳＲＦ１の上側境界の鉛直方向位置ｈSRF1Aよりも高くすることができる。
【０１５２】
表１．１から表１．３は、例１の撮像装置に関連するパラメータ、係数および追加データを示している。
【０１５３】
【表１】
0003214777.tif 000008
【０１５４】
【表２】
0003214777.tif 000009
【０１５５】
【表３】
0003214777.tif 000010
【０１５６】
【数６】
0003214777.tif 000011
ｒは、半径、すなわち、軸ＡＸ０からの点の水平距離を示している。ｚ座標は、基準面の頂点からの前記点の垂直距離を示している。ｚ座標はまた、たるみとして称することもできる。ｃは、面の曲率（すなわち、半径の逆数）を示している。Ｋは、円錐定数を示している。円錐定数Ｋは、双曲面については−１未満である。円錐定数Ｋは、放物面については−１である。円錐定数Ｋは、楕円面については−１から０までの範囲内にある。円錐定数Ｋは、球面については０である。円錐定数Ｋは、扁平楕円面については０よりも大きい。
【０１５７】
トロイダル面は、ＳＹ−ＳＺ面において曲線を定義した後に軸ＡＸ０まわりに曲線を回転させることによって形成されることができる。トロイダル面は、ＳＹ−ＳＺ面において曲率ベース半径ならびに円錐定数Ｋおよび多項式非球面係数を使用して定義されることができる。ＳＹ−ＳＺ面における曲線は、以下によって定義されることができる。
【０１５８】
【数７】
0003214777.tif 000012
α1、α2、α3、α4、α5、・・・は、多項式非球面定数を示している。ｙは、軸ＡＸ０からの点の水平距離を示している。ｚ座標は、面の頂点からの前記点の垂直距離を示している。ｃは曲率を示し、Ｋは、円錐定数を示している。そして、式（５）の曲線は、トロイダル面を定義するために、頂点からの距離Ｒにおいて軸ＡＸ０まわりに回転される。距離Ｒは、例えば回転半径として称することができる。
【０１５９】
偶非球面は、以下によって定義されることができる。
【０１６０】
【数８】
0003214777.tif 000013
α1、α2、α3、α4、α5、・・・は、多項式非球面定数を示している。ｒは、半径、すなわち、軸ＡＸ０から点の水平距離を示している。ｚ座標は、面の頂点からの前記点の垂直距離を示している。ｃは曲率を示し、Ｋは円錐定数を示している。
【０１６１】
奇非球面は、以下によって定義されることができる。
【０１６２】
【数９】
0003214777.tif 000014
β1、β2、β3、β4、β5、・・・は、多項式非球面定数を示している。ｒは、半径、すなわち、軸ＡＸ０から点の水平距離を示している。ｚ座標は、面の頂点からの前記点の垂直距離を示している。ｃは曲率を示し、Ｋは円錐定数を示している。
【０１６３】
各多項式非球面定数のデフォルト値は、非ゼロ値が示されていない限り、ゼロとすることができる。
【０１６４】
奇非球面の場合、少なくとも１つの奇数乗（例えば、ｒ1、ｒ3、ｒ5）の係数（β1、β2、β3、β4、β5）は、ゼロからずれる。偶非球面の場合、奇数乗（例えば、ｒ1、ｒ3、ｒ5）の係数（β1、β2、β3、β4、β5）はゼロである。表に示された値は、Ｚｅｍａｘソフトウェアの操作マニュアル（ＺＥＭＡＸ光学設計プログラム、ユーザマニュアル、２０１３年１０月８日）に定義された座標系にしたがって示されている。操作マニュアルは、米国レドモンドのＲａｄｉａｎｔ  Ｚｅｍａｘ社によって提供されている。
【０１６５】
図１２は、撮像装置５００が入射素子ＬＮＳ１と開口絞りＡＳ１との間にビーム変更ユニット２００を備える必要がない例を示している。この場合、入射素子ＬＮＳ１は、中間ビームＢ５kを直接提供することができる。表２．１から２．３は、入射素子ＬＮＳ１の出射ビームが開口絞りＡＳ１を介して直接誘導される例２に関連するパラメータを示している。
【０１６６】
【表４】
0003214777.tif 000015
【０１６７】
【表５】
0003214777.tif 000016
【０１６８】
【表６】
0003214777.tif 000017
表記Ｅ−０３は、１０-3を意味し、Ｅ−０４は、１０-4を意味し、Ｅ−０５は、１０-5を意味し、Ｅ−０６は、１０-6を意味し、Ｅ−０７は、１０-7を意味し、Ｅ−０８は、１０-8を意味する。
【０１６９】
（表１．１、表１．２、表１．３において指定された）例１の装置５００および／または（表２．１、表２．２、表２．３において指定された）例２の装置は、例えば入射ビームＢ０kの波長が４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの範囲内にある場合に使用されることができる。例１の装置５００（表１．１、表１．２、表１．３）および／または例２の装置（表２．１、表２．２、表２．３）は、４５０ｎｍから６５０ｎｍの全波長領域について同時に高い性能を提供することができる。例１または例２の装置５００は、例えば可視入射光を受光することによってカラー画像ＩＭＧ１を撮像するために使用されることができる。
【０１７０】
例１または例２の装置５００はまた、例えば画像センサＤＥＴ１のサイズに応じて拡大または縮小されることができる。装置５００の光学素子は、光学画像ＩＭＧ１のサイズが画像センサＤＥＴ１のサイズに合うように選択されることができる。撮像装置は、例えば定数値によって例１または例２の寸法を乗算することによって決定されることができる寸法を有することができる。前記定数値は、例えば拡大因子としてまたは縮小因子として称することができる。
【０１７１】
図１３を参照すると、画像センサＤＥＴ１は、複数の検出器画素ＰＩＸを含むことができる。検出器画素ＰＩＸは、２次元矩形アレイに配置されることができる。個々の画素ＰＩＸは、幅ＷPIXを有することができる。センサＤＥＴ１の検出器画素は、幅ＷPIXを有することができる。画素幅ＷPIXは、例えば１μｍから１０μｍの範囲内とすることができる。画像センサＤＥＴ１によって検出することができる最高空間周波数νCUT1は、画像センサＤＥＴ１の空間カットオフ周波数νCUT1と称することができる。画像センサＤＥＴ１によって検出することができる最高空間周波数νCUT1は、０．５／ＷPIX（＝０．５ライン対／ＷPIX）と等しくすることができる。例えば、カットオフ周波数νCUT1は、画素幅ＷPIXが７μｍである場合には７１ライン対／ｍｍとすることができる。
【０１７２】
実施形態において、入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、空間カットオフ周波数νCUT1における撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内である各仰角θkについて５０％よりも高くすることができるように選択されることができ、カットオフ周波数νCUT1は、０．５／ＷPIXに等しく、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。第１の空間周波数ν1および前記仰角θkのそれぞれにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において５０％よりも高くすることができる。
【０１７３】
実施形態において、撮像光学系５００の性能はまた、画像センサＤＥＴ１のサイズに基づいて評価されることができる。画像センサＤＥＴ１は、対角寸法ＳDET1を有することができる。基準空間周波数νREFは、以下の式にしたがって決定されることができる。
【０１７４】
【数１０】
0003214777.tif 000018
入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、基準空間周波数νREFにおける撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内にある各仰角θkについて４０％よりも高くすることができるように選択されることができ、基準空間周波数νREFは、式（８）にしたがって決定され、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。基準空間周波数νREFおよび前記仰角θkのそれぞれにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において４０％よりも高くすることができる。
【０１７５】
例えば、センサの対角寸法ＳDET1は、５．８ｍｍに略等しくすることができる。式（８）を使用することによって対角寸法５．８ｍｍから算出された基準空間周波数νREFは、７４ライン対／ｍｍに略等しくすることができる。図９ｃの曲線は、変調伝達関数ＭＴＦが光学像の径方向およびタンジェンシャル方向における仰角θk＝０°、θk＝２０°およびθk＝３５°についての基準空間周波数νREF＝７４ライン対／ｍｍにおいて５０％よりも大きいという条件を例１の撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが満たす旨を示している。
【０１７６】
あるいは、基準空間周波数νREFはまた、以下の式にしたがって決定されることができる。
【０１７７】
【数１１】
0003214777.tif 000019
ここで、ｄMAXは、画像ＩＭＧ１の外径を示している。典型的には、光学像ＩＭＧ１の空間分解能は、検出器画素のサイズよりも高くする必要はない。基準空間周波数νREFは、非常に小さな画像の空間分解能の要件がより大きい画像の場合よりも緩和されることができるように、式（９）にしたがって決定されることができる。例えば、式（９）を使用することによって外径ｄMAX＝２ｍｍについて算出された基準空間周波数νREFは、７１ライン対／ｍｍに略等しくすることができる。外径ｄMAX＝３．５ｍｍに対応する基準空間周波数νREFは、５３ライン対／ｍｍに略等しくすることができる。外径ｄMAX＝１０ｍｍに対応する基準空間周波数νREFは、３２ライン対／ｍｍに略等しくすることができる。
【０１７８】
基準空間周波数νREFにおける撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦは、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角θkについて４０％よりも高くすることができ、基準空間周波数νREFは、環状光学像ＩＭＧ１の無次元外径ｄMAX／ｍｍの平方根で除算した１００ライン対／ｍｍに等しくすることができる。無次元外径ｄMAX／ｍｍは、１ミリメートルで環状光学像ＩＭＧ１の外径ｄMAXを除算することによって算出される。
【０１７９】
入射素子ＬＮＳ１の光学面の形状および開口絞りＡＳ１の直径ｄAS1は、基準空間周波数νREFにおける撮像装置５００の変調伝達関数ＭＴＦが０°から＋３５°の範囲内にある各仰角θkについて４０％よりも高くすることができるように選択されることができ、基準空間周波数νREFは、式（９）にしたがって決定され、装置５００の実効Ｆ値Ｆeffは、例えば１．０から５．６の範囲内とすることができる。基準空間周波数νREFおよび前記仰角θkのそれぞれにおける変調伝達関数は、光学像ＩＭＧ１の径方向およびタンジェンシャル方向において４０％よりも高くすることができる。
【０１８０】
シンボルｍｍは、ミリメートル、すなわち１０-3メートルを意味している。
【０１８１】
当業者にとって、本考案にかかる装置および方法の変更ならびに変形に気付くことができることは明らかであろう。図面は概略図である。添付図面を参照して上述した特定の実施形態は例示にすぎず、添付した実用新案登録請求の範囲によって定義される本考案の範囲を限定することを意味するものではない。
【図１】
0003214777.tif 000020
【図２】
0003214777.tif 000021
【図３ａ】
0003214777.tif 000022
【図３ｂ】
0003214777.tif 000023
【図４】
0003214777.tif 000024
【図５ａ】
0003214777.tif 000025
【図５ｂ】
0003214777.tif 000026
【図６ａ】
0003214777.tif 000027
【図６ｂ】
0003214777.tif 000028
【図７ａ】
0003214777.tif 000029
【図７ｂ】
0003214777.tif 000030
【図７ｃ】
0003214777.tif 000031
【図８ａ】
0003214777.tif 000032
【図８ｂ】
0003214777.tif 000033
【図８ｃ】
0003214777.tif 000034
【図８ｄ】
0003214777.tif 000035
【図８ｅ】
0003214777.tif 000036
【図９ａ】
0003214777.tif 000037
【図９ｂ】
0003214777.tif 000038
【図９ｃ】
0003214777.tif 000039
【図１０】
0003214777.tif 000040
【図１１】
0003214777.tif 000041
【図１２】
0003214777.tif 000042
【図１３】
0003214777.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月6日(2017.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置（５００）において、
−入射素子（ＬＮＳ１）と、
−開口絞り（ＡＳ１）と、
−フォーカスユニット（３００）と、を備え、
前記入射素子（ＬＮＳ１）が、
−入射面（ＳＲＦ１）と、
−第１の反射面（ＳＲＦ２）と、
−第２の反射面（ＳＲＦ３）と、
−出射面（ＳＲＦ４）と、を備え、
前記入射面（ＳＲＦ１）が、入射ビーム（Ｂ０k）の光を屈折させることによって第１の屈折ビーム（Ｂ１k）を提供するように構成され、前記第１の反射面（ＳＲＦ２）が、前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）の光を反射することによって第１の反射ビーム（Ｂ２k）を提供するように構成され、前記第２の反射面（ＳＲＦ３）が、第２の反射ビーム（Ｂ３k）が前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）と交差しないように、前記第１の反射ビーム（Ｂ２k）の光を反射することによって前記第２の反射ビーム（Ｂ３k）を提供するように構成され、前記出射面（ＳＲＦ４）が、前記第２の反射ビーム（Ｂ３k）の光を屈折させることによって出射ビーム（Ｂ４k）を提供するように構成され、前記入射素子（ＬＮＳ１）および前記フォーカスユニット（３００）が、像面（ＰＬＮ１）上に環状光学像（ＩＭＧ１）を形成するように構成され、前記開口絞り（ＡＳ１）が、前記撮像装置（５００）の実効Ｆ値（Ｆeff）が１．０から５．６の範囲内にあるように、前記撮像装置（５００）の入射瞳（ＥＰＵk）を画定し、かつ、前記入射瞳（ＥＰＵk）の幅（Ｗk）に対する前記フォーカスユニット（３００）の焦点距離（ｆ1）の比（ｆ1／Ｗk）が１．０から５．６の範囲内にあり、前記入射瞳（ＥＰＵk）の高さ（Δｈk）に対する前記焦点距離（ｆ1）の比（ｆ1／Δｈk）が１．０から５．６の範囲内にある、撮像装置（５００）。
【請求項２】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角（Δφak＋Δφbk）が０°から＋３５°の範囲内にある少なくとも１つの仰角（θk）について９°よりも大きいように、前記開口絞り（ＡＳ１）の寸法（ｄAS1）および前記フォーカスユニット（３００）の前記焦点距離（ｆ1）が選択されている、請求項１に記載の撮像装置（５００）。
【請求項３】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角（Δφak＋Δφbk）が０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について９°よりも大きいように、前記開口絞り（ＡＳ１）の寸法（ｄAS1）および前記フォーカスユニット（３００）の前記焦点距離（ｆ1）が選択されている、請求項１または２に記載の撮像装置（５００）。
【請求項４】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、基準空間周波数（νREF）における前記撮像装置（５００）の変調伝達関数（ＭＴＦ）が、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について４０％よりも大きく、前記基準空間周波数（νREF）が、無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）の平方根によって除算した１００ライン対／ｍｍに等しく、前記無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）が、１ミリメートル（１０-3メートル）で前記環状光学像（ＩＭＧ１）の前記無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）を除算することによって算出される、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項５】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、第１の空間周波数（ν1）における前記撮像装置（５００）の変調伝達関数（ＭＴＦ）が、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について５０％よりも大きく、前記第１の空間周波数（ν1）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の前記無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）によって除算した３００ライン対に等しい、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項６】
前記第１の屈折ビーム（Ｂ１k）、前記第１の反射ビーム（Ｂ２k）および第２の反射ビーム（Ｂ３k）が、気体中で伝播することなく略均質な材料中で伝播する、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項７】
前記環状光学像（ＩＭＧ１）が、内半径（ｒMIN）および外半径（ｒMAX）を有し、外半径（ｒMAX）に対する内半径（ｒMIN）の比が０．３から０．７の範囲内にある、請求項１から６のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項８】
前記撮像装置（５００）の垂直視野（θMAX−θMIN）が、第１の角度値（θMIN）によっておよび第２の角度値（θMAX）によって定義され、前記第１の角度値（θMIN）が０°以下であり、前記第２の角度値（θMAX）が＋３５°以上である、請求項１から７のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項９】
前記第１の角度値（θMIN）が−３０°以下であり、前記第２の角度値（θMAX）が＋４５°以上である、請求項８に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１０】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第１の反射面（ＳＲＦ２）が略円錐面である、請求項１から９のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１１】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第１の反射面（ＳＲＦ２）および前記第２の反射面（ＳＲＦ３）が全内部反射（ＴＩＲ）によって光を反射するように構成されている、請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１２】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第２の反射出射面（ＳＲＦ３）の境界の鉛直方向位置（ｈSRF3）が、前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記入射面（ＳＲＦ１）の上限の鉛直方向位置（ｈSRF1A）よりも高い、請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１３】
前記入射素子（ＬＮＳ１）が、１つ以上の他の構成要素に前記入射素子ＬＮＳ１を取り付けるための中心孔を備える、請求項１から１２のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１４】
前記撮像装置（５００）が、入射ビーム（Ｂ０k）の光をフォーカスすることによって前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の径方向位置（ｒk）が前記入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）上で略直線的に依存するように、前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記面（ＳＲＦ１、ＳＲＦ２、ＳＲＦ３、ＳＲＦ４）の形状が選択されている、請求項１から１３のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１５】
前記環状光学像（ＩＭＧ１）の径方向歪みが、垂直視野（θMAX−θMIN）がθMIN＝０°かつθMAX＝＋３５°によって定義される場合に２０％よりも小さい、請求項１から１４のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１６】
波面変更ユニット（２００）を備え、前記入射素子（ＬＮＳ１）および前記波面変更ユニット（２００）が、中間ビーム（Ｂ５k）が前記開口絞り（ＡＳ１）を通過した後に実質的にコリメートされるように、前記中間ビーム（Ｂ５k）を提供するように構成され、前記フォーカスユニット（３００）が、前記像面（ＰＬＮ１）に対して前記中間ビーム（Ｂ５k）の光をフォーカスするように構成されている、請求項１から１５のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１７】
前記撮像装置（５００）が、第１の入射瞳を介して受光した第１の光から第１の像点を形成しかつ第２の異なる入射瞳を介して受光した第２の光から第２の像点を形成するように構成され、前記撮像装置（５００）が、第１の中間ビームおよび第２の中間ビームが前記開口絞り（ＡＳ１）を通過するように、前記第１の光から前記第１の中間ビームを形成しかつ前記第２の光から前記第２の中間ビームを形成するように構成され、前記開口絞り（ＡＳ１）が、周辺光線（Ｂ０ｏk）の光が前記環状光学像（ＩＭＧ１）の形成に寄与しないように、周辺光線（Ｂ５ｏk）の伝播を防止することによって入射瞳を画定するように構成されている、請求項１から１６のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【請求項１８】
前記フォーカスユニット（３００）がフォーカスビーム（Ｂ６k）を提供するように構成され、第２の和（Δβd1＋Δβe1）に対する第１の和（Δφak＋Δφbk）の比が０．７から１．３の範囲内にあるように、前記開口絞り（ＡＳ１）の直径（ｄAS1）が選択されており、前記第１の和（Δφak＋Δφbk）が前記環状光学像（ＩＭＧ１）の接線方向における前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角に等しく、前記第２の和（Δβd1＋Δβe1）が前記環状光学像（ＩＭＧ１）の径方向における前記フォーカスビーム（Ｂ６k）の円錐角に等しい、請求項１から１７のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月21日(2017.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記フォーカスユニット（３００）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の像点（Ｐk’）上にあたるフォーカスビーム（Ｂ６k）を形成するように構成され、前記像点（Ｐk’）の位置が入射ビーム（Ｂ０k）の仰角（θk）に対応し、第１の空間周波数（ν1）における前記撮像装置（５００）の変調伝達関数（ＭＴＦ）が、０°から＋３５°の範囲内にある各仰角（θk）について５０％よりも大きく、前記第１の空間周波数（ν1）が、前記環状光学像（ＩＭＧ１）の前記無次元外径（ｄMAX／ｍｍ）によって除算した３００ライン対に等しい、請求項４に記載の撮像装置（５００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記第２の反射面（ＳＲＦ３）の境界の鉛直方向位置（ｈSRF3）が、前記入射素子（ＬＮＳ１）の前記入射面（ＳＲＦ１）の上限の鉛直方向位置（ｈSRF1A）よりも高い、請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の撮像装置（５００）。