JP2002131808A - 広角撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コスト、装置重量、色収差等の問題を最
低限に抑えるため、反射面の組み合わせを用いて超広画
角な広角撮像装置を提案する。 【解決手段】 本発明の広角撮像装置は、１つの撮像光
学系もしくは少なくとも２つ以上の撮像光学系を用いて
物体を撮像するもので、中心軸に対して垂直に配置され
た第１および第２の反射面、集光素子、受光素子から構
成される広角撮像装置である。前記第１および第２の反
射面は、前記中心軸について対称な回転非球面であり、
かつ入射光から見て凸面もしくは凹面をなす。また、第
３の反射面を用いて撮像光学系を構成した場合、前記集
光素子および前記受光素子を共有することができる。前
記第３の反射面は平面もしくは曲面であり、さらに前記
第３の反射面に自由曲面等を使用することで、前記集光
素子を省くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射光学系に関
し、より詳細には、反射面の組み合わせによりパノラマ
画像を撮像するための広角撮像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】広画角に渡る物体の像を撮像するため
に、広角撮像装置を用いてこれを実現しようという様々
な研究および開発がなされている。たとえば、魚眼レン
ズを用いた超広画角カメラの開発がその一つである。ま
た、円筒面状の反射面を組み合わせて用いた広画角の撮
影または観察に適した広角画像光学系（特開２０００−
１３１６１３号公報）や、視野を分割する分割ミラーを
用いて複数の視野を同時に撮像する走査型撮像装置（登
録特許２８６４５６１号公報）といった試みもなされて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし通常、魚眼レン
ズ等を用いた広角撮像光学系は、多くのレンズが必要、
光学系の重量がかさむ、色収差が発生等の問題を抱えて
いるため、この広角撮像装置は大型かつ高価となり、実
際には特殊な撮影にしか利用できないという欠点があ
る。さらに広角画像光学系においては、円筒状の反射面
の組み合わせで、超広角である３６０度のパノラマ画像
等を同時に撮像するための具体的な提案はなされていな
い。また、広角撮像装置を屋内外や車両等に設置する場
合、設置スペースが制限されることから、走査ミラーや
対物レンズ等を必要とする走査型撮像装置では不都合で
ある。

【０００４】従って、本発明の目的は、数枚の反射面を
組み合わせて配置することで、極めて簡単に広画角（水
平方向：最大３６０度、垂直方向：５０度〜１００度程
度）に渡るパノラマ画像の撮像が可能な広角撮像装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の広角撮像装置は、１つの撮像光学系を用い
て物体を撮像するもので、外部からの光束が入射する順
に、外部からの光束を反射する機能を有する第１の反射
面、前記第１の反射面からの光束を反射する機能を有す
る第２の反射面、前記第２の反射面からの光束を集光す
る機能を有する集光素子、前記集光素子で集光された光
束を受光する機能を有する受光素子、から構成されるこ
とを特徴としている。

【０００６】また、上記目的を達成するため、本発明の
広角撮像装置は、１つの撮像光学系を用いて物体を撮像
するもので、外部からの光束が入射する順に、外部から
の光束を反射する機能を有する第１の反射面、前記第１
の反射面からの光束を反射する機能を有する第２の反射
面、前記第２の反射面からの光束を反射する機能を有す
る第３の反射面、前記第３の反射面からの光束を集光す
る機能を有する集光素子、前記集光素子で集光された光
束を受光する機能を有する受光素子、から構成されるこ
とを特徴としている。

【０００７】さらにこの場合において、前記第１の反射
面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中心
軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２の反射面か
らの光束を前記中心軸に対して略直角方向に反射するこ
とが好ましい。外部からの光束を略直角方向に反射させ
ることで、撮像光学系は限られた空間内で光路長を大き
く取ることができ、広角撮像装置はより小型になるから
である。さらに、前記第３の反射面は、平面もしくは曲
面もしくはシリンドリカル面もしくはトーリック面もし
くは自由曲面とすることもできる。ここで、自由曲面と
は回転対称軸を持たない曲面のことを表す。さらに、特
に前記第３の反射面がトーリック面もしくは自由曲面の
場合、前記集光素子を省くことができる。

【０００８】さらに上記目的を達成するため、本発明の
広角撮像装置は、少なくとも２つ以上の上記撮像光学系
を用いて物体を分割して撮像することが好ましく、外部
からの光束が入射する順に、外部からの光束を反射する
機能を有する第１の反射面、前記第１の反射面からの光
束を反射する機能を有する第２の反射面、前記第２の反
射面からの光束を集光する機能を有する集光素子、前記
集光素子で集光された光束を受光する機能を有する受光
素子、から構成されることを特徴としている。

【０００９】この場合において、少なくとも２つ以上の
撮像光学系が前記集光素子および前記受光素子を共有す
ることが好ましい。共有することで、広角撮像装置は小
型かつ軽量で安価なものになるからである。

【００１０】また、本発明の広角撮像装置は、少なくと
も２つ以上の上記撮像光学系を用いて物体を分割して撮
像することが好ましく、外部からの光束が入射する順
に、外部からの光束を反射する機能を有する第１の反射
面、前記第１の反射面からの光束を反射する機能を有す
る第２の反射面、前記第２の反射面からの光束を反射す
る機能を有する第３の反射面、前記第３の反射面からの
光束を集光する機能を有する集光素子、前記集光素子で
集光された光束を受光する機能を有する受光素子、から
構成されることを特徴としている。

【００１１】この場合において、少なくとも２つ以上の
撮像光学系が前記集光素子および前記受光素子を共有す
ることが好ましい。共有することで、広角撮像装置は小
型かつ軽量で安価なものになるからである。さらにこの
場合において、前記第１の反射面の曲率中心と第２の反
射面の曲率中心を結ぶ軸を中心軸とするとき、前記第３
の反射面は前記第２の反射面からの光束を前記中心軸に
対して略直角方向に反射することが好ましい。外部から
の光束を略直角方向に反射させることで、撮像光学系は
限られた空間内で光路長を大きく取ることができ、広角
撮像装置はより小型になるからである。さらに、前記第
３の反射面は、平面もしくは曲面もしくはシリンドリカ
ル面もしくはトーリック面もしくは自由曲面とすること
もできる。ここで、自由曲面とは回転対称軸を持たない
曲面のことを表す。

【００１２】また、本発明の広角撮像装置は、少なくと
も２つ以上の上記撮像光学系を用いて物体を分割して撮
像することが好ましく、外部からの光束が入射する順
に、外部からの光束を反射する機能を有する第１の反射
面、前記第１の反射面からの光束を反射する機能を有す
る第２の反射面、前記第２の反射面からの光束を反射す
る機能を有する第３の反射面、前記第３の反射面からの
光束を受光する機能を有する受光素子、から構成される
ことを特徴としている。

【００１３】この場合において、少なくとも２つ以上の
撮像光学系が前記受光素子を共有することが好ましい。
共有することで、広角撮像装置は小型かつ軽量で安価な
ものになるからである。さらにこの場合において、前記
第１の反射面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結
ぶ軸を中心軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２
の反射面からの光束を前記中心軸に対して略直角方向に
反射することが好ましい。外部からの光束を略直角方向
に反射させることで、撮像光学系は限られた空間内で光
路長を大きく取ることができ、広角撮像装置はより小型
になるからである。さらに、前記第３の反射面は、曲面
もしくはトーリック面もしくは自由曲面とすることもで
きる。ここで自由曲面とは、回転対称軸を持たない曲面
のことを表す。さらに、特に前記第３の反射面がトーリ
ック面もしくは自由曲面の場合、前記集光素子を省くこ
とができる。

【００１４】また、本発明の広角撮像装置は、少なくと
も２つ以上の上記撮像光学系を用いて物体を分割して撮
像することが好ましく、前記第１の反射面の曲率中心と
第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中心軸とするとき、
前記撮像光学系の中心軸は交点を持たないか、もしくは
交点を持つ場合には、前記交点を中心として前記中心軸
のなす角度θが０°＜θ≦１８０°であることを特徴と
している。

【００１５】また、本発明の広角撮像装置は、前記第１
の反射面と第２の反射面は、前記中心軸について対称な
回転非球面であり特に、円を含む楕円、双曲線、放物線
を回転して得られる回転２次曲面であることが好まし
く、さらに前記第１の反射面と第２の反射面の組み合わ
せは、物体からの入射光から見て順に凸と凸、または凸
と凹、または凹と凸、または凹と凹、とすることができ
る。

【００１６】また、本発明の広角撮像装置は、反射光学
系を用いているため屈折光学系に特有の色収差は発生せ
ず、可視波長域から赤外波長域に渡る広い波長域での使
用が可能であり、さらに光学系全体を反射面だけで構成
すれば、この色収差を発生させることなく広角撮像装置
を構成することができる。

【００１７】また、本発明の広角撮像装置は、可視波長
域から赤外波長域に渡る広い波長域で使用することがで
きるので、昼間または夜間を問わず超広角に渡り撮像を
行う監視用撮像装置として使用することを特徴としてい
る。

【００１８】さらに、本発明の広角撮像装置は、車載モ
ニタ等と同時に使用することで周囲の交通をリアルタイ
ムに映し出すことができるので、リアビューモニタある
いはフロントビューモニタ等の車載用撮像装置として使
用することを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る広角撮像装置の実施の形態を説明する。

【００２０】（実施の形態１）図２５は本発明による広
角撮像装置２５０の断面図であり、第１の実施例を示す
図である。図３０は本発明による広角撮像装置２５０の
要部配置を側面から見た様子３００を示す図である。図
３１は本発明による広角撮像装置２５０の要部配置を正
面から見た様子３１０を示す図である。図３２は本発明
による広角撮像装置２５０の要部配置を斜め方向から見
た様子３２０を示す図である。第１の反射面１は入射光
から見て凸面であり、第２の反射面２は入射光から見て
凹面である。第１の反射面１と第２の反射面２は、中心
軸３に対して垂直を保っている。外部からの光束６は、
第１の反射面１で反射され、第２の反射面２で反射され
た後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５で受光
される。以上の構成により、広範囲（水平方向画角：最
大３６０度、垂直方向画角：最大５０度程度）に渡るパ
ノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向画角に
関しては、第１の反射面１および第２の反射面２は中心
軸３の周りについて回転対称なので３６０度であり、垂
直方向画角に関しては、撮像し得る範囲が５０度程度で
ある。

【００２１】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２５における第１の反射面お
よび第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られ
た反射面である。

【００２２】（実施の形態２）図２６は本発明による広
角撮像装置２６０の断面図であり、第２の実施例を示す
図である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面である。第１
の反射面１と第２の反射面２は、中心軸３に対して垂直
を保っている。外部からの光束６は、第１の反射面１で
反射され、第２の反射面２で反射された後、さらに第３
の反射面２１で一方向に反射された後、集光素子４で集
光され、さらに受光素子５で受光される。以上の構成に
より、広範囲（水平方向画角：最大３６０度、垂直方向
画角：最大５０度程度）に渡るパノラマ画像の撮像が可
能となる。なお、水平方向画角に関しては、第１の反射
面１および第２の反射面２は中心軸３の周りについて回
転対称なので３６０度であり、垂直方向画角に関して
は、撮像し得る範囲が５０度程度である。

【００２３】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２６における第１の反射面お
よび第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られ
た反射面である。

【００２４】（実施の形態３）図２７は本発明による広
角撮像装置２７０の断面図であり、第３の実施例を示す
図である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３
の反射面３１は平面である。第１の反射面１と第２の反
射面２は、中心軸３に対して垂直を保っている。外部か
らの光束６は、第１の反射面１および第２の反射面２で
反射され、さらに第３の反射面３１で一方向に反射され
た後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５で受光
される。以上の構成により、広範囲（水平方向画角：最
大３６０度、垂直方向画角：最大５０度程度）に渡るパ
ノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向画角に
関しては、第１の反射面１および第２の反射面２は中心
軸３の周りについて回転対称なので３６０度であり、垂
直方向画角に関しては、撮像し得る範囲が５０度程度で
ある。

【００２５】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２７における第１の反射面お
よび第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られ
た反射面である。

【００２６】（実施の形態４）図２８は本発明による広
角撮像装置２８０の断面図であり、第４の実施例を示す
図である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３
の反射面４１は曲面（シリンドリカル面、トーリック
面、自由曲面を含む）である。第１の反射面１と第２の
反射面２は、中心軸３に対して垂直を保っている。外部
からの光束６は、第１の反射面１および第２の反射面２
で反射され、さらに第３の反射面４１で一方向に反射さ
れた後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５で受
光される。以上の構成により、広範囲（水平方向画角：
最大３６０度、垂直方向画角：最大５０度程度）に渡る
パノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向画角
に関しては、第１の反射面１および第２の反射面２は中
心軸３の周りについて回転対称なので３６０度であり、
垂直方向画角に関しては、撮像し得る範囲が５０度程度
である。

【００２７】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２８における第１の反射面お
よび第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られ
た反射面である。

【００２８】（実施の形態５）図２９は本発明による広
角撮像装置２９０の断面図であり、第５の実施例を示す
図である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３
の反射面５１は曲面（トーリック面、自由曲面を含む）
である。第１の反射面１と第２の反射面２は、中心軸３
に対して垂直を保っている。外部からの光束６は、第１
の反射面１および第２の反射面２で反射され、さらに第
３の反射面５１で一方向に反射された後、受光素子５で
受光される。以上の構成により、広範囲（水平方向画
角：最大３６０度、垂直方向画角：最大５０度程度）に
渡るパノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向
画角に関しては、第１の反射面１および第２の反射面２
は中心軸３の周りについて回転対称なので３６０度であ
り、垂直方向画角に関しては、撮像し得る範囲が５０度
程度である。

【００２９】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２９における第１の反射面お
よび第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られ
た反射面である。

【００３０】（実施の形態６）図１は本発明による広角
撮像装置１０の断面図であり、第６の実施例を示す図で
ある。広角撮像装置１０は、図２５に示す広角撮像装置
２５０を２つ用いて、これらを左右対称に張り合せたも
のである。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面である。第１
の反射面１と第２の反射面２は、中心軸３に対して垂直
を保っている。外部からの光束６は、第１の反射面１で
反射され、第２の反射面２で反射された後、集光素子４
で集光され、さらに受光素子５で受光される。以上の構
成により、広範囲（水平方向画角：最大３６０度、垂直
方向画角：最大１００度程度）に渡るパノラマ画像の撮
像が可能となる。なお、水平方向画角に関しては、第１
の反射面１および第２の反射面２は中心軸３の周りにつ
いて回転対称なので３６０度であり、垂直方向画角に関
しては、１つの撮像光学系の撮像し得る範囲が５０度程
度なので、２つ以上の撮像光学系を用いた広角撮像装置
では１００度程度である。

【００３１】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図１における第１の反射面およ
び第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られた
反射面である。

【００３２】さらに図１に示す広角撮像装置において、
第１の反射面は双曲線を回転して得られる反射面１５
１、第２の反射面は放物線を回転して得られる反射面１
５２、とした場合の広角撮像装置１５０の断面図を図１
５に示す（第７の実施例）。さらに図１に示す広角撮像
装置において、第１の反射面は双曲線を回転して得られ
る反射面１６１、第２の反射面は楕円を回転して得られ
る反射面１６２、とした場合の広角撮像装置１６０の断
面図を図１６に示す（第８の実施例）。

【００３３】（実施の形態７）図２は本発明による広角
撮像装置２０の断面図であり、第９の実施例を示す図で
ある。第１の反射面１は入射光から見て凸面であり、第
２の反射面２は入射光から見て凹面である。第１の反射
面１と第２の反射面２は、中心軸３に対して垂直を保っ
ている。外部からの光束６は、第１の反射面１および第
２の反射面２で反射され、さらに第３の反射面２１で反
射された後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５
で受光される。以上の構成により、広範囲（水平方向画
角：最大３６０度、垂直方向画角：最大１００度程度）
に渡るパノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方
向画角に関しては、第１の反射面１および第２の反射面
２は中心軸３の周りについて回転対称なので３６０度で
あり、垂直方向画角に関しては、１つの撮像光学系の撮
像し得る範囲が５０度程度なので、２つ以上の撮像光学
系を用いた広角撮像装置では１００度程度である。

【００３４】また、第２の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図２における第１の反射面およ
び第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られる
反射面である。

【００３５】さらに図２に示す広角撮像装置において、
第１の反射面は双曲線を回転して得られる反射面１７
１、第２の反射面は放物線を回転して得られる反射面１
７２、とした場合の広角撮像装置１７０の断面図を図１
７に示す（第１０の実施例）。さらに図２に示す広角撮
像装置において、第１の反射面は双曲線を回転して得ら
れる反射面１８１、第２の反射面は楕円を回転して得ら
れる反射面１８２、とした場合の広角撮像装置１８０の
断面図を図１８に示す（第１１の実施例）。

【００３６】（実施の形態８）図３は本発明による広角
撮像装置３０の断面図であり、第１２の実施例を示す図
である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であり、
第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３の反
射面３１は平面である。第１の反射面１と第２の反射面
２は、中心軸３に対して垂直を保っている。外部からの
光束６は、第１の反射面１および第２の反射面２で反射
され、さらに第３の反射面３１で一方向に反射された
後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５で受光さ
れる。以上の構成により、広範囲（水平方向画角：最大
３６０度、垂直方向画角：最大１００度程度）に渡るパ
ノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向画角に
関しては、第１の反射面１および第２の反射面２は中心
軸３の周りについて回転対称なので３６０度であり、垂
直方向画角に関しては、１つの撮像光学系の撮像し得る
範囲が５０度程度なので、２つ以上の撮像光学系を用い
た広角撮像装置では１００度程度である。

【００３７】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図３における第１の反射面およ
び第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られた
反射面である。

【００３８】さらに図３に示す広角撮像装置において、
第１の反射面は双曲線を回転して得られる反射面１９
１、第２の反射面は放物線を回転して得られる反射面１
９２、とした場合の広角撮像装置１９０の断面図を図１
９に示す（第１３の実施例）。さらに図３に示す広角撮
像装置において、第１の反射面は双曲線を回転して得ら
れる反射面２０１、第２の反射面は楕円を回転して得ら
れる反射面２０２、とした場合の広角撮像装置２００の
断面図を図２０に示す（第１４の実施例）。

【００３９】（実施の形態９）図４は本発明による広角
撮像装置４０の断面図であり、第１５の実施例を示す図
である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であり、
第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３の反
射面４１は曲面（シリンドリカル面、トーリック面、自
由曲面を含む）である。第１の反射面１と第２の反射面
２は、中心軸３に対して垂直を保っている。外部からの
光束６は、第１の反射面１および第２の反射面２で反射
され、さらに第３の反射面４１で一方向に反射された
後、集光素子４で集光され、さらに受光素子５で受光さ
れる。以上の構成により、広範囲（水平方向画角：最大
３６０度、垂直方向画角：最大１００度程度）に渡るパ
ノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方向画角に
関しては、第１の反射面１および第２の反射面２は中心
軸３の周りについて回転対称なので３６０度であり、垂
直方向画角に関しては、１つの撮像光学系の撮像し得る
範囲が５０度程度なので、２つ以上の撮像光学系を用い
た広角撮像装置では１００度程度である。

【００４０】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図４における第１の反射面およ
び第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られた
反射面である。

【００４１】さらに図４に示す広角撮像装置において、
第１の反射面は双曲線を回転して得られる反射面２１
１、第２の反射面は放物線を回転して得られる反射面２
１２、とした場合の広角撮像装置２１０の断面図を図２
１に示す（第１６の実施例）。さらに図４に示す広角撮
像装置において、第１の反射面は双曲線を回転して得ら
れる反射面２２１、第２の反射面は楕円を回転して得ら
れる反射面２２２、とした場合の広角撮像装置２２０の
断面図を図２２に示す（第１７の実施例）。

【００４２】（実施の形態１０）図５は本発明による広
角撮像装置５０の断面図であり、第１８の実施例を示す
図である。第１の反射面１は入射光から見て凸面であ
り、第２の反射面２は入射光から見て凹面であり、第３
の反射面５１は曲面（トーリック面、自由曲面を含む）
である。第１の反射面１と第２の反射面２は、中心軸３
に対して垂直を保っている。外部からの光束６は、第１
の反射面１および第２の反射面２で反射され、さらに第
３の反射面５１で一方向に反射された後、受光素子５で
受光される。以上の構成により、広範囲（水平方向画
角：最大３６０度、垂直方向画角：最大１００度程度）
に渡るパノラマ画像の撮像が可能となる。なお、水平方
向画角に関しては、第１の反射面１および第２の反射面
２は中心軸３の周りについて回転対称なので３６０度で
あり、垂直方向画角に関しては、１つの撮像光学系の撮
像し得る範囲が５０度程度なので、２つ以上の撮像光学
系を用いた広角撮像装置では１００度程度である。

【００４３】また、第１の反射面１と第２の反射面２
は、中心軸３について対称な回転非球面であり特に、円
を含む楕円、双曲線、放物線をそれぞれ回転して得られ
る回転２次曲面であり、図５における第１の反射面およ
び第２の反射面は、それぞれ放物線を回転して得られた
反射面である。

【００４４】さらに図５に示す広角撮像装置において、
第１の反射面は双曲線を回転して得られる反射面２３
１、第２の反射面は放物線を回転して得られる反射面２
３２、とした場合の広角撮像装置２３０の断面図を図２
３に示す（第１９の実施例）。さらに図５に示す広角撮
像装置において、第１の反射面は双曲線を回転して得ら
れる反射面２４１、第２の反射面は楕円を回転して得ら
れる反射面２４２、とした場合の広角撮像装置２４０の
断面図を図２４に示す（第２０の実施例）。

【００４５】（実施の形態１１）図６は本発明による広
角撮像装置６０の概略図であり、第２１の実施例を示す
図である。第１の反射面６１は物体側からの入射光から
見て凸面であり、第２の反射面６２は物体側からの入射
光から見て凸面である。第１の反射面６１と第２の反射
面６２は、中心軸３に対して垂直を保っている。

【００４６】（実施の形態１２）図７は本発明による広
角撮像装置７０の概略図であり、第２２の実施例を示す
図である。第１の反射面７１は物体側からの入射光から
見て凸面であり、第２の反射面７２は物体側からの入射
光から見て凹面である。第１の反射面７１と第２の反射
面７２は、中心軸３に対して垂直を保っている。

【００４７】（実施の形態１３）図８は本発明による広
角撮像装置８０の概略図であり、第２３の実施例を示す
図である。第１の反射面８１は物体側からの入射光から
見て凹面であり、第２の反射面８２は物体側からの入射
光から見て凸面である。第１の反射面８１と第２の反射
面８２は、中心軸３に対して垂直を保っている。

【００４８】（実施の形態１４）図９は本発明による広
角撮像装置９０の概略図であり、第２４の実施例を示す
図である。第１の反射面９１は物体側からの入射光から
見て凹面であり、第２の反射面９２は物体側からの入射
光から見て凹面である。第１の反射面９１と第２の反射
面９２は、中心軸３に対して垂直を保っている。

【００４９】（実施の形態１５）図１０は本発明による
広角撮像装置１００の斜視図であり、第２５の実施例を
示す図である。１つ目の撮像光学系１０７の中心軸１０
３と２つ目の撮像光学系１０８の中心軸１０６は角度θ
をなしており、図１〜図９に示した配置は、θ＝１８０
°の場合である。

【００５０】（実施の形態１６）図１１はSi-As-Te系ガ
ラスであるSi₂AsTe₂の光透過曲線を示す図である。例え
ば、ガラス基板上にAlとMgF₂をコーティングした反射鏡
では、可視波長域から赤外波長域に渡る広い波長域で、
光を８５％以上反射する。そこで本発明で用いる集光素
子に、例えばSi₂AsTe₂を使用することで、可視波長域か
ら赤外波長域に渡る広い波長域で光は吸収されず、可視
波長域から赤外波長域に渡り広角撮像装置を使用するこ
とができる。

【００５１】（実施の形態１７）図１２は本発明による
第２６の実施例を示す広角撮像装置１２０の例である。
第１の反射面１２１と第２の反射面１２２は反射面支持
部１２３により支持され、外部からの光束は集光素子１
２４で集光された後、受光素子１２５で受光される。図
１２のような構成により、広範囲に渡るパノラマ画像の
撮像が可能となる。

【００５２】また、図１２に示す広角撮像装置におい
て、第１の反射面１２１は入射光から見て凸面、第２の
反射面１２２は入射光から見て凹面の場合の例である。

【００５３】（実施の形態１８）図１３は本発明による
第２７の実施例を示す広角撮像装置を含む監視用撮像シ
ステム１３０の１例である。支持台１３５等で設置され
た、本発明による監視用広角撮像装置１２０を、ケーブ
ル１３４等を用いてモニタ１３２もしくは記録媒体１３
３に接続して使用する。本発明による広角撮像装置は、
可視波長域から赤外波長域に渡る広い波長域で使用する
ことができるので、昼間または夜間を問わず超広角に渡
る監視を行い、かつその様子を記録することが可能であ
る。

【００５４】（実施の形態１９）図１４は本発明による
第２８の実施例を示す広角撮像装置を含む車載用撮像シ
ステム１４０の１例である。本発明による車載用広角撮
像装置１２０で得られたパノラマ画像を、車両１４３内
に設置された車載モニタ１４２に映し出して使用するこ
とで、リアビューモニタもしくはフロントビューモニタ
となり、周囲の交通をリアルタイムに把握できるので、
より安全で快適な運転が可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明では、少なくとも
２枚もしくは３枚の反射面の面形状および配置の組み合
わせと、反射面に続く集光素子と受光素子を配置するこ
とで、広角撮像装置を構成することができる。また、反
射面において色収差は発生しないので、最低限集光素子
での色収差を補正すれば良く、設計の工数および製造上
の制約も少なくなり、小型で軽量かつ安価な広角撮像装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による広角撮像装置の第６の実施例を示
す広角撮像装置の断面図

【図２】本発明による広角撮像装置の第９の実施例を示
す広角撮像装置の断面図

【図３】本発明による広角撮像装置の第１２の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図４】本発明による広角撮像装置の第１５の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図５】本発明による広角撮像装置の第１８の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図６】本発明による広角撮像装置の第２１の実施例を
示す広角撮像装置の概略図

【図７】本発明による広角撮像装置の第２２の実施例を
示す広角撮像装置の概略図

【図８】本発明による広角撮像装置の第２３の実施例を
示す広角撮像装置の概略図

【図９】本発明による広角撮像装置の第２４の実施例を
示す広角撮像装置の概略図

【図１０】本発明における中心軸のなす角度θを示す斜
視図

【図１１】Si-As-Te系ガラス(Si₂AsTe₂)の光透過曲線を
示す図

【図１２】本発明による広角撮像装置の第２６の実施例
を示す広角撮像装置の構造例を示す図

【図１３】本発明による広角撮像装置の第２７の実施例
を示す広角撮像装置を含む撮像システム図

【図１４】本発明による広角撮像装置の第２８の実施例
を示す広角撮像装置を含む撮像システム図

【図１５】本発明による広角撮像装置の第７の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図１６】本発明による広角撮像装置の第８の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図１７】本発明による広角撮像装置の第１０の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図１８】本発明による広角撮像装置の第１１の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図１９】本発明による広角撮像装置の第１３の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２０】本発明による広角撮像装置の第１４の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２１】本発明による広角撮像装置の第１６の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２２】本発明による広角撮像装置の第１７の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２３】本発明による広角撮像装置の第１９の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２４】本発明による広角撮像装置の第２０の実施例
を示す広角撮像装置の断面図

【図２５】本発明による広角撮像装置の第１の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図２６】本発明による広角撮像装置の第２の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図２７】本発明による広角撮像装置の第３の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図２８】本発明による広角撮像装置の第４の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図２９】本発明による広角撮像装置の第５の実施例を
示す広角撮像装置の断面図

【図３０】本発明による広角撮像装置２５０（図２５）
の側面図

【図３１】本発明による広角撮像装置２５０（図２５）
の正面図

【図３２】本発明による広角撮像装置２５０（図２５）
の斜視図

【符号の説明】

１ 第１の反射面 ２ 第２の反射面 ３ 中心軸 ４ 集光素子 ５ 受光素子 ６ 物体からの光束 １０ 本発明による第６の実施例の広角撮像装置 ２０ 本発明による第９の実施例の広角撮像装置 ２１ 第３の反射面 ３０ 本発明による第１２の実施例の広角撮像装置 ３１ 第３の反射面（平面） ４０ 本発明による第１５の実施例の広角撮像装置 ４１ 第３の反射面（曲面） ５０ 本発明による第１８の実施例の広角撮像装置 ５１ 第３の反射面（トーリック面もしくは自由曲面） ６０ 本発明による第２１の実施例の広角撮像装置 ６１ 第１の反射面（入射光から見て凸面） ６２ 第２の反射面（入射光から見て凸面） ７０ 本発明による第２２の実施例の広角撮像装置 ７１ 第１の反射面（入射光から見て凸面） ７２ 第２の反射面（入射光から見て凹面） ８０ 本発明による第２３の実施例の広角撮像装置 ８１ 第１の反射面（入射光から見て凹面） ８２ 第２の反射面（入射光から見て凸面） ９０ 本発明による第２４の実施例の広角撮像装置 ９１ 第１の反射面（入射光から見て凹面） ９２ 第２の反射面（入射光から見て凹面） １００ 本発明による第２５の実施例の広角撮像装置 １０１ １つ目の撮像光学系における第１の反射面 １０２ １つ目の撮像光学系における第２の反射面 １０３ １つ目の撮像光学系の中心軸 １０４ ２つ目の撮像光学系における第１の反射面 １０５ ２つ目の撮像光学系における第２の反射面 １０６ ２つ目の撮像光学系の中心軸 １０７ １つ目の撮像光学系 １０８ ２つ目の撮像光学系 １２０ 本発明による第２６の実施例の広角撮像装置
（断面図） １２１ 第１の反射面 １２２ 第２の反射面 １２３ 反射面支持部 １２４ 集光素子 １２５ 受光素子 １３０ 本発明による第２７の実施例の広角撮像装置を
含む監視用撮像システム １３２ モニタ １３３ 記録媒体 １３４ ケーブル １３５ 支持台 １４０ 本発明による第２８の実施例の広角撮像装置を
含む車載用撮像システム １４２ 車載モニタ １４３ 車両 １５０ 本発明による第７の実施例の広角撮像装置 １５１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） １５２ 第２の反射面（放物線を回転して得られる反射
面） １６０ 本発明による第８の実施例の広角撮像装置 １６１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） １６２ 第２の反射面（楕円を回転して得られる反射
面） １７０ 本発明による第１０の実施例の広角撮像装置 １７１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） １７２ 第２の反射面（放物線を回転して得られる反射
面） １８０ 本発明による第１１の実施例の広角撮像装置 １８１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） １８２ 第２の反射面（楕円を回転して得られる反射
面） １９０ 本発明による第１３の実施例の広角撮像装置 １９１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） １９２ 第２の反射面（放物線を回転して得られる反射
面） ２００ 本発明による第１４の実施例の広角撮像装置 ２０１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） ２０２ 第２の反射面（楕円を回転して得られる反射
面） ２１０ 本発明による第１６の実施例の広角撮像装置 ２１１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） ２１２ 第２の反射面（放物線を回転して得られる反射
面） ２２０ 本発明による第１７の実施例の広角撮像装置 ２２１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） ２２２ 第２の反射面（楕円を回転して得られる反射
面） ２３０ 本発明による第１９の実施例の広角撮像装置 ２３１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） ２３２ 第２の反射面（放物線を回転して得られる反射
面） ２４０ 本発明による第２０の実施例の広角撮像装置 ２４１ 第１の反射面（双曲線を回転して得られる反射
面） ２４２ 第２の反射面（楕円を回転して得られる反射
面） ２５０ 本発明による第１の実施例の広角撮像装置 ２６０ 本発明による第２の実施例の広角撮像装置 ２７０ 本発明による第３の実施例の広角撮像装置 ２８０ 本発明による第４の実施例の広角撮像装置 ２９０ 本発明による第５の実施例の広角撮像装置 ３００ 本発明による第１の実施例の広角撮像装置（側
面図） ３１０ 本発明による第１の実施例の広角撮像装置（正
面図） ３２０ 本発明による第１の実施例の広角撮像装置（斜
視図）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 義春 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H054 AA00 BB00 2H087 KA03 TA01 TA02 TA04 TA05 TA06

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの撮像光学系を用いて物体を撮像する
   広角撮像装置であって、前記撮像光学系は順に、外部か
   らの光束を反射する機能を有する第１の反射面、前記第
   １の反射面からの光束を反射する機能を有する第２の反
   射面、前記第２の反射面からの光束を集光する機能を有
   する集光素子、前記集光素子で集光された光束を受光す
   る機能を有する受光素子、から構成されることを特徴と
   する広角撮像装置。
2. 【請求項２】１つの撮像光学系を用いて物体を撮像する
   広角撮像装置であって、前記撮像光学系は順に、外部か
   らの光束を反射する機能を有する第１の反射面、前記第
   １の反射面からの光束を反射する機能を有する第２の反
   射面、前記第２の反射面からの光束を反射する機能を有
   する第３の反射面、前記第３の反射面からの光束を集光
   する機能を有する集光素子、前記集光素子で集光された
   光束を受光する機能を有する受光素子、から構成される
   ことを特徴とする広角撮像装置。
3. 【請求項３】前記広角撮像装置において前記第１の反射
   面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中心
   軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２の反射面か
   らの光束を前記中心軸に対して略直角方向に反射する機
   能を有することを特徴とする請求項２記載の広角撮像装
   置。
4. 【請求項４】前記広角撮像装置において、前記第３の反
   射面は平面であることを特徴とする請求項２記載の広角
   撮像装置。
5. 【請求項５】前記広角撮像装置において、前記第３の反
   射面は曲面であることを特徴とする請求項２記載の広角
   撮像装置。
6. 【請求項６】前記広角撮像装置において、前記第３の反
   射面はシリンドリカル面であることを特徴とする請求項
   ２記載の広角撮像装置。
7. 【請求項７】前記広角撮像装置において、前記第３の反
   射面はトーリック面であることを特徴とする請求項２記
   載の広角撮像装置。
8. 【請求項８】前記広角撮像装置において、前記第３の反
   射面は自由曲面であることを特徴とする請求項２記載の
   広角撮像装置。
9. 【請求項９】１つの撮像光学系を用いて物体を撮像する
   広角撮像装置であって、前記撮像光学系は順に、外部か
   らの光束を反射する機能を有する第１の反射面、前記第
   １の反射面からの光束を反射する機能を有する第２の反
   射面、前記第２の反射面からの光束を反射する機能を有
   する第３の反射面、前記第３の反射面からの光束を受光
   する機能を有する受光素子、から構成されることを特徴
   とする広角撮像装置。
10. 【請求項１０】前記広角撮像装置において前記第１の反
    射面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中
    心軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２の反射面
    からの光束を前記中心軸に対して略直角方向に反射する
    機能を有することを特徴とする請求項９記載の広角撮像
    装置。
11. 【請求項１１】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は曲面であることを特徴とする請求項９記載の広
    角撮像装置。
12. 【請求項１２】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面はトーリック面であることを特徴とする請求項９
    記載の広角撮像装置。
13. 【請求項１３】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は自由曲面であることを特徴とする請求項９記載
    の広角撮像装置。
14. 【請求項１４】少なくとも２つ以上の撮像光学系を用い
    て物体を分割して撮像する広角撮像装置であって、前記
    撮像光学系は順に、外部からの光束を反射する機能を有
    する第１の反射面、前記第１の反射面からの光束を反射
    する機能を有する第２の反射面、前記第２の反射面から
    の光束を集光する機能を有する集光素子、前記集光素子
    で集光された光束を受光する機能を有する受光素子、か
    ら構成されることを特徴とする広角撮像装置。
15. 【請求項１５】前記広角撮像装置において、少なくとも
    ２つ以上の撮像光学系が前記集光素子および前記受光素
    子を共有することを特徴とする請求項１４記載の広角撮
    像装置。
16. 【請求項１６】少なくとも２つ以上の撮像光学系を用い
    て物体を分割して撮像する広角撮像装置であって、前記
    撮像光学系は順に、外部からの光束を反射する機能を有
    する第１の反射面、前記第１の反射面からの光束を反射
    する機能を有する第２の反射面、前記第２の反射面から
    の光束を反射する機能を有する第３の反射面、前記第３
    の反射面からの光束を集光する機能を有する集光素子、
    前記集光素子で集光された光束を受光する機能を有する
    受光素子、から構成されることを特徴とする広角撮像装
    置。
17. 【請求項１７】前記広角撮像装置において、少なくとも
    ２つ以上の撮像光学系が前記集光素子および前記受光素
    子を共有することを特徴とする請求項１６記載の広角撮
    像装置。
18. 【請求項１８】前記広角撮像装置において前記第１の反
    射面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中
    心軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２の反射面
    からの光束を前記中心軸に対して略直角方向に反射する
    機能を有することを特徴とする請求項１６記載の広角撮
    像装置。
19. 【請求項１９】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は平面であることを特徴とする請求項１６記載の
    広角撮像装置。
20. 【請求項２０】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は曲面であることを特徴とする請求項１６記載の
    広角撮像装置。
21. 【請求項２１】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面はシリンドリカル面であることを特徴とする請求
    項１６記載の広角撮像装置。
22. 【請求項２２】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面はトーリック面であることを特徴とする請求項１
    ６記載の広角撮像装置。
23. 【請求項２３】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は自由曲面であることを特徴とする請求項１６記
    載の広角撮像装置。
24. 【請求項２４】少なくとも２つ以上の撮像光学系を用い
    て物体を分割して撮像する広角撮像装置であって、前記
    撮像光学系は順に、外部からの光束を反射する機能を有
    する第１の反射面、前記第１の反射面からの光束を反射
    する機能を有する第２の反射面、前記第２の反射面から
    の光束を反射する機能を有する第３の反射面、前記第３
    の反射面からの光束を受光する機能を有する受光素子、
    から構成されることを特徴とする広角撮像装置。
25. 【請求項２５】前記広角撮像装置において、少なくとも
    ２つ以上の撮像光学系が前記受光素子を共有することを
    特徴とする請求項２４記載の広角撮像装置。
26. 【請求項２６】前記広角撮像装置において前記第１の反
    射面の曲率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中
    心軸とするとき、前記第３の反射面は前記第２の反射面
    からの光束を前記中心軸に対して略直角方向に反射する
    機能を有することを特徴とする請求項２４記載の広角撮
    像装置。
27. 【請求項２７】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は曲面であることを特徴とする請求項２４記載の
    広角撮像装置。
28. 【請求項２８】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面はトーリック面であることを特徴とする請求項２
    ４記載の広角撮像装置。
29. 【請求項２９】前記広角撮像装置において、前記第３の
    反射面は自由曲面であることを特徴とする請求項２４記
    載の広角撮像装置。
30. 【請求項３０】少なくとも２つ以上の撮像光学系から構
    成される広角撮像装置であって、前記第１の反射面の曲
    率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中心軸とす
    るとき、前記撮像光学系の中心軸は交点を持たないこと
    を特徴とする請求項１４〜請求項２９記載の広角撮像装
    置。
31. 【請求項３１】少なくとも２つ以上の撮像光学系から構
    成される広角撮像装置であって、前記第１の反射面の曲
    率中心と第２の反射面の曲率中心を結ぶ軸を中心軸とす
    るとき、前記撮像光学系の中心軸は少なくとも一つの交
    点を持ち、かつ前記交点を中心として前記中心軸のなす
    角度θが０°＜θ≦１８０°であることを特徴とする請
    求項１４〜請求項２９記載の広角撮像装置。
32. 【請求項３２】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記中心軸について対称な回転非球面であることを特徴と
    する請求項１〜請求項３１記載の広角撮像装置。
33. 【請求項３３】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記中心軸について対称な回転２次曲面であることを特徴
    とする請求項１〜請求項３１記載の広角撮像装置。
34. 【請求項３４】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記第１の反射面は外部から入射する光束から見て凸面、
    前記第２の反射面は外部から入射する光束から見て凸
    面、として配置することを特徴とする請求項１〜請求項
    ３３記載の広角撮像装置。
35. 【請求項３５】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記第１の反射面は外部から入射する光束から見て凸面、
    前記第２の反射面は外部から入射する光束から見て凹
    面、として配置することを特徴とする請求項１〜請求項
    ３３記載の広角撮像装置。
36. 【請求項３６】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記第１の反射面は外部から入射する光束から見て凹面、
    前記第２の反射面は外部から入射する光束から見て凸
    面、として配置することを特徴とする請求項１〜請求項
    ３３記載の広角撮像装置。
37. 【請求項３７】前記第１の反射面と第２の反射面は、前
    記第１の反射面は外部から入射する光束から見て凹面、
    前記第２の反射面は外部から入射する光束から見て凹
    面、として配置することを特徴とする請求項１〜請求項
    ３３記載の広角撮像装置。
38. 【請求項３８】前記集光素子が１μm〜１０μmまでを含
    む赤外波長域で透明であることを特徴とする請求項１〜
    請求項３７記載の広角撮像装置。
39. 【請求項３９】前記集光素子が４００nm〜７２０nmまで
    を含む可視波長域で透明であることを特徴とする請求項
    １〜請求項３７記載の広角撮像装置。
40. 【請求項４０】前記集光素子が１μm〜１０μmまでを含
    む赤外波長域および４００nm〜７２０nmまでを含む可視
    波長域で透明であることを特徴とする請求項１〜請求項
    ３７記載の広角撮像装置。
41. 【請求項４１】請求項１〜請求項４０記載の広角撮像装
    置を用いることを特徴とする監視用撮像装置。
42. 【請求項４２】車両において請求項１〜請求項４０記載
    の広角撮像装置を用いることを特徴とする車載用撮像装
    置。