JP2002341241A - 電子カメラの受光ユニット、この受光ユニットを使用した携帯電話、およびこの携帯電話を使用した遠隔会議システム - Google Patents

電子カメラの受光ユニット、この受光ユニットを使用した携帯電話、およびこの携帯電話を使用した遠隔会議システム

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JP2002341241A
JP2002341241A JP2001251922A JP2001251922A JP2002341241A JP 2002341241 A JP2002341241 A JP 2002341241A JP 2001251922 A JP2001251922 A JP 2001251922A JP 2001251922 A JP2001251922 A JP 2001251922A JP 2002341241 A JP2002341241 A JP 2002341241A
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英昭 石附
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras

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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Blocking Light For Cameras (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広角な撮影領域にも拘らず解像度が高く小型
化できる受光ユニット、この受光ユニットを組込んだ携
帯電話、更にはこの携帯電話を利用した遠隔会議システ
ムを提供する。 【解決手段】 非球面の受光レンズ2とC−MOS又は
CCD受光素子間に曲面形状のフィルタ4、6を設置し
て受光ユニット1を構成し、この受光ユニット1を携帯
電話10に組み込み、更にこの携帯電話10を遠隔会議
システム20に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CCD、C−MO
S受光素子を含んだ受光ユニット、この受光ユニットを
組込んだ携帯電話およびこの携帯電話を利用した遠隔会
議システムに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子カメラにおいては、非球面
の受光レンズと、CDD又はC−MOS受光素子と、こ
の受光素子の前面に配置され、赤外線をカットしたり、
受光素子面を保護する作用をする板状のフィルタが設け
られている。
【0003】すなわち、図9に示すように、電子カメラ
の受光ユニット50においては、非球面の受光レンズ5
1が設けられ、この受光レンズ51の光路中にガラスか
らなる平面形状フィルタ52が設けられ、このフィルタ
52を通過した光線はC−MOS受光素子の像面53に
集束する。このC−MOS受光素子53は消費電力が小
さく、携帯性がよく、ノイズに強いのでCCD受光素子
に代わって広く用いられている。このC−MOS受光素
子53は小型の電子カメラに使用されるが、受光ユニッ
トとしては、全体をコンパクトに構成させるために前記
平面形状フィルタ52に赤外線をカットする作用とC−
MOSの受光素子の像面を保護する作用とを兼用させて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図9は、絞りをレンズ
51の先端部にφ1mmに設定した場合の光線追跡の特
性を示しており、図9のからまでは、入射瞳への入
射角が0°から5°ずつ30°までの光束の集光状態を
示し、は最大入射角36°の光束の集光状態を示して
いる。この場合に、前記フィルタ52は平面形状のた
め、入射角が大きくなると、からまでの距離Woが
大きくなり、広角での集束に優れない。
【0005】図10は、光変調された伝達関数(MT
F)を示したものであり、縦軸はMTFの値、横軸は空
間周波数(ライン/mm)を示す。図のTは、光束の子
午(メリジオナル)成分、球欠(サジタル)成分を示
す。0°から20°位迄の低入射角での応答は優れ、そ
の分解能は50ライン/mm以上に達するが、入射角3
0°、36°では著しく分解能が低下し、分解能は20
ライン/mm以下となり、要求された性能が満たされな
い。特に短焦点距離が要求される広角レンズを使用した
場合には結像が難しくなる。
【0006】したがって、前記受光ユニット50では、
電子カメラの小型化にも限界があり、前記受光ユニット
50を携帯式電話に組込んだ場合にも撮影範囲にも限界
が生じていた。
【0007】また、携帯電話に電子カメラの機能を持た
すと、盗撮や公序良俗に反するような画像の送受信が手
軽に行われるという問題もある。
【0008】本発明は、かかる点に鑑み、広角な撮影領
域にも拘らず解像度が高く小型化できる受光ユニットを
提供できるとともに、この受光ユニットを組込んでも盗
撮や公序良俗に反するような画像の送受信を抑制できる
携帯電話、更にはこの携帯電話を使用した遠隔会議シス
テムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の受光ユ
ニットは、画像からの光を受光する受光レンズと、受光
した光を電気信号に変換する受光素子と、前記受光レン
ズと受光素子間に設けられ、赤外線をカットしたり、受
光素子の前面を保護するためのフィルタからなる電子カ
メラの受光ユニットにおいて、前記フィルタの少なくと
も片面を曲面状に形成したことを特徴とする。また、本
発明の携帯電話は、前記受光ユニットを組込み、画像を
送信するときには、送信画面に自己の認識表示が含まれ
ることを特徴とする。更に本発明の遠隔会議システム
は、前記受光ユニットを組込んだ携帯電話と、会議場の
広範囲を撮影するカメラと、これら携帯電話およびカメ
ラからの信号を送信するとともに相手側の会議場からの
信号を受信する送受信機とからなることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。
【0011】図1において、本発明の電子カメラの受光
ユニット1は、受光する非球面からなる非球面レンズ2
と、C−MOS受光素子3と、前記非球面レンズ2とC
−MOS受光素子3の中間に配置されたフィルタ4から
なっている。前記C−MOS受光素子3の像面5に前記
非球面レンズ2および平凸曲面形状フィルタ4を通過し
た光線が集束する。前記フィルタ4の前面は平面に、そ
の後面は凸曲面に形成され、このフィルタ4は平凸曲面
形状フィルタをなしている。図1は、図9と同様の絞り
位置、絞り外径および入射角設定値の場合の光線追跡図
であるが、このようにフィルタ4の後面を凸曲面に形成
すると、C−MOS受光素子3の像面の入射角0°から
最大入射角36°までのW1は従来の受光領域W(図
9)よりも小さくなり、広角での集束に優れている。
【0012】表1は、このレンズ系の特性を示す表であ
る。
【0013】
【表1】
【0014】この表の縦行は、上から順に観測物体、絞
りを表示し、非球面係数が偶数次の非球面レンズの第一
面(前面)、非球面係数が偶数次の非球面レンズの第二
面(後面)、平凸曲面形状フィルタの第一面(前面)、
その第二面(後面)を示し、一番下には像面を表示して
いる。又、上段の表の横列は左から順に、レンズ面のタ
イプ、レンズ半径、次の面までの距離(レンズ厚み)、
材質、レンズ外径の半分、非球面円錐係数を示してい
る。
【0015】
【表2】
【0016】表2の横列は左から順に、偶数次非球面係
数の2次項、4次項、6次項、8次項、10次項を示
す。この表は非球面の形状を示すために標準的に使われ
る方法であって、数学的に次式で表示される。
【0017】
【数1】Z=cr2/(1+sqrt(1−(1+k)c
22)+α12+α24+α36+α48+α510
・・・。c=1/R ここで、rは回転非球面の断面半径、Zは原点を回転曲
面の頂点とした光軸方向の曲面の位置座標、cは原点に
おける半径の逆数即ち曲率、kは非球面の円錐係数、高
次非球面係数で、α1、α2、α3、α4、α5はそれぞ
れ、表2の2次項、4次項、6次項、8次項、10次項
を示す。平凸曲面形状フィルタ4の形状はこの図に示さ
れる様に、第一面が平面、第二面が−3.4905mm
の半径を持ち、厚みが0.9mmの平凸状球面レンズと
なり、光学的には2群構成の結像系と同じであるため一
枚のレンズ系よりも光学的性能の向上が更に期待でき
る。ここで、片面(前面)を平面に設定したのはこのレ
ンズの焦点距離、曲率の問題、製造コストの低減などを
計るためであるが、当然のことながら両面とも球面であ
ってもよい。しかし、あまり急激な曲率の設定は、受光
センサーへの支柱などによりフィルタを取付ける際に、
取付センサー位置出し精度が要求され、かえって困難に
なることが考えられる。
【0018】図2は、図1に示す光学系を用いた場合の
光変調された伝達関数MTFを示す。図の縦軸、横軸の
説明は図1と同じであり、この場合のMTFと比較する
と、明らかに25°から36°近辺の高角度入射に対し
応答が優れ、分解能がより高められている。したがって
高角度入射の光束に至っても50ライン/mm程度の線
が分解可能と考えられる。図のT、Sはそれぞれ光束の
子午成分、球欠(サジタル)成分を示す。
【0019】図3は、光束の集光を示すスポットダイア
グラムを示したもので、図の、、〜はそれぞれ
図1における入射角が0°、5°、10°〜36°に対
応し、高角度までおよそ100ミクロン以内のスポット
系に集光される。図のの位置に示されるメモリは10
0ミクロン長に相当する。
【0020】図4は、像面湾曲収差を示し、3本にわか
れているB、G、R曲線は三原色の波長(それぞれ0.
486ミクロン、0.588ミクロン、0.656ミク
ロン)に対応している。この図では湾曲収差は補正さ
れ、色収差も少ないことがわかる。図5は歪曲収差を示
し、全角で70度近い入射角でも樽状の歪曲収差は高々
3%程度であることが判る。
【0021】表3は、このレンズ系の光学的性能をザイ
デルの5収差で示したものである。
【表3】
【0022】この表の最上段の項目は左から順に、球面
収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差、
横方向色収差、縦方向色収差を表示し、縦行には絞りの
他に表1と同様に表示した各レンズの各面および係数が
挙げられ、最下段には各面の係数の合計値を挙げてい
る。これによれば、広角に特有な像面湾曲収差が大きい
ことを除き、全体的に収差係数の小さい良好な結果が得
られている。
【0023】図6は図1に使用したフィルタと逆向きの
形状の凸平曲面形状フィルタ5を使用した受光ユニット
70の場合の例で、フィルタ6の前面が凸曲面となって
おり、入射画角が0°、5°、10°〜40°まで5度
おきに〜までの光線追跡がなされている。フィルタ
板の平面からの収差補正により、受光面へ広角までかな
り優れた結像が得られる。この図で非球面レンズ2は、
収納スペースを有効にするため単レンズを用いた例で説
明されているが、図1の場合も含め、当然球面、非球面
などからなる複合レンズを用いてもよい。また、これら
のフィルタ板はC−MOS受光素子が使われているよう
に、フィルタと保護硝子機能を兼備した一枚の硝子板と
して描かれている。しかし、当然のことながら従来のC
CDカメラ方式のように、これをそれぞれ2枚に分割し
た方式であってもよい。すなわち、赤外カットフィルタ
と保護カバー硝子の両方あるいはいずれかの板におい
て、それぞれの片面あるいは両面が、球面、非球面の形
状を有するものであってもよい。又、材質は硝子と限ら
ず、光学的な特性を満たす結晶、プラスチック材料を含
めた他のあらゆる材質が考えられる。
【0024】ここで、本発明による極めて重要な結果
は、光束がフィルタ通過後この曲面により射出角度が緩
い角度に調整可能となることである。図9に示す平板フ
ィルタ52の例では、最大画角で入射瞳の原点に入射す
る光線の、フィルタ最終面での射出角度は約29度とな
る。しかし図6に示す曲面形状にこのフィルタを補正す
ると、集光面での射出角度は約21度に低下する。実際
の受光素子表面には半導体素子に信号を効率的に伝えゲ
インをあげ、最終的なモニター画面を明るくしたり解像
度を上げるための無数のマクロレンズのアレイが配位さ
れ、センサー性能向上の工夫がなされている。すなわ
ち、本発明によりこのマイクロレンズに対する入射角を
低くすることが可能となるため、光のケラレ、レンズ面
での全反射等が押えられ、非常に広角な範囲の画像をよ
り明るく捕らえるのに有効となる。
【0025】次に、広角な観測領域を明るく捕らえるこ
とができる前期受光ユニットを使用した携帯電話につい
て説明する。
【0026】図7において、本発明の携帯電話10は、
本体ケーシング11を有し、このケーシング11の上部
にはディスプレイ画面12が形成され、下部には複数の
操作ボタン13が設けられ、その中央部内には、受光ユ
ニット1が設けられている。前記本体ケーシング11の
上端部には、発声機18が設けられ、その近傍にアンテ
ナAが伸縮自在に取付けられている。本体ケーシング1
1の下端部にはマイク19が内臓されている。前記受光
ユニット1は、例えば図1又は図6に示すような受光ユ
ニットであり、この受光ユニット1はコントローラ15
に接続されている。前記ディスプレイ画面12は種々の
画像を表示するが、例えば携帯電話を持って話している
人の顔を表示したり、受光ユニット1で処理して会話す
る人の周囲の風景等を表示することができる。会話して
いる人の顔又は風景画像を相手側に送るときは、その画
像に発信者の認識表示としての携帯番号17が表示され
ている。相手側に画像を送る場合には、画像送信ボタン
16を操作して行う。この画像送信ボタン16は通常の
音声送信ボタンと兼用することも可能である。また、画
像送信時に発信者の携帯番号17が必ず表示されるの
で、盗撮又は公序良俗に反するような画像の送信を抑制
できる。更に、本発明の受光ユニット14は広角の明る
い観測領域を持っているので、携帯電話10を身体から
余り離さなくても使用者の顔を撮影できるとともに風景
等を撮影するときに広い範囲を撮影できる。
【0027】図8は、前記携帯電話10を用いた遠隔会
議用システム20を示し、このシステム20は異なる場
所に設置された送受信ユニット21、22とからなって
いる。前記ユニット21、22は、会議場全体を撮影す
る主カメラ装置23と、前記携帯電話10をテーブル上
に載置する携帯電話載置台24と、会議に参加する各人
に対して設けられる操作盤25とをそれぞれ有してい
る。前記カメラ装置23は、送受信機26上に設けら
れ、この送受信機26はアンテナ27を有している。な
お、前記主カメラ装置23の代わりに前記携帯電話10
を用いることも可能である。また、前記携帯電話載置台
24は充電手段を兼ねており、携帯電話の発声機18の
音声が小さい場合に使用する発声機28を備えている。
会議に参加している各人は、各人が持参している携帯電
話10を載置台24上に載置し、自分の顔と音声を相手
側送受信ユニット22に送るときは、操作盤25の操作
により送信モードとし、音声はマイク19で拾い、画像
は受光ユニット14で撮影してアンテナAから送受信機
26に送り、送受信機26はアンテナ27を介して電話
回線を使用し、相手側送受信ユニット22の送受信機に
送る。相手側の送受信機は、音声と画像を会議に参加し
ている人の携帯電話に送信する。会議に参加している各
人は、操作盤25の操作により携帯電話10にディスプ
レイされる画像を話をしている人の顔又は主カメラから
常時送られている相手側の全体雰囲気の画像のいずれか
を選択することができる。なお、携帯電話の変わりに、
本発明の受光ユニット14を用いた音声と画像を送受信
できる特別な小型の装置を用いることも可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
電子カメラにおいて、従来よりも遥かに明るく高画質
で、広角なモニターが可能になり、携帯電話に本発明の
受光ユニットを適用した場合には、電話を身体から遠く
に離さずに会話している人の顔全体を送信でき、しかも
盗撮又は公序良俗に反するような画像の送信を抑制で
き、本発明の携帯電話を遠隔会議システムに適用した場
合には広角で鮮明な画像を相手側に送ることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平凸曲面形状フィルタを用いた受光ユ
ニットの光線追跡図である。
【図2】図1の受光ユニットにおける光の伝達関数MT
Fの特性を示す図である。
【図3】図1の受光ユニットにおける光の集光特性を示
すスポットダイアグラムである。
【図4】図1の受光ユニットの像面湾曲図である。
【図5】図1の受光ユニットの歪曲収差図である。
【図6】本発明の他の実施例である、凸平曲面形状フィ
ルタを用いた受光ユニットの光線追跡図である。
【図7】本発明の携帯電話の斜視図である。
【図8】本発明の遠隔会議システムの概略構成図であ
る。
【図9】従来の平面計上フィルタを用いた受光ユニット
の光線追跡図である。
【図10】図9の受光ユニットにおける光の伝達関数M
TFの特性を示す図である。
【符号の説明】
1…受光ユニット 2…非球面レンズ 3…C−MOS受光素子 4…平凸曲面形状フィルタ 6…凸平曲面形状フィルタ 10…携帯電話 14…受光ユニット 20、21…送受信ユニット 26…送受信機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04M 1/00 H04M 1/00 V H04N 5/225 H04N 5/225 D 7/15 630 7/15 630 Fターム(参考) 2H083 AA04 AA17 AA26 AA41 2H087 KA03 LA01 PA02 PA17 PB02 QA02 QA05 QA14 QA21 QA33 QA41 RA05 RA12 RA13 RA34 RA42 RA45 UA01 5C022 AA12 AC54 AC55 AC77 5C064 AA02 AC02 AC06 AC12 AD08 5K027 AA07 AA11 CC08 HH26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像からの光を受光する受光レンズと、
    受光した光を電気信号に変換する受光素子と、前記受光
    レンズと受光素子間に設けられ、赤外線をカットした
    り、受光素子の前面を保護するためのフィルタからなる
    電子カメラの受光ユニットにおいて、前記フィルタの少
    なくとも片面を曲面状に形成したことを特徴とする電子
    カメラの受光ユニット。
  2. 【請求項2】 請求項1の受光ユニットを組込み、画像
    を送信するときには、送信画面に自己の認識表示が含ま
    れることを特徴とする携帯電話。
  3. 【請求項3】 請求項1の受光ユニットを組込んだ携帯
    電話と、会議場の広範囲を撮影するカメラと、これら携
    帯電話およびカメラからの信号を送信するとともに相手
    側の会議場からの信号を受信する送受信機とからなるこ
    とを特徴とする遠隔会議システム。
JP2001251922A 2001-03-12 2001-08-22 電子カメラの受光ユニット、この受光ユニットを使用した携帯電話、およびこの携帯電話を使用した遠隔会議システム Pending JP2002341241A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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