JP2003330133A - 複眼式光学系 - Google Patents
複眼式光学系Info
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- JP2003330133A JP2003330133A JP2003114317A JP2003114317A JP2003330133A JP 2003330133 A JP2003330133 A JP 2003330133A JP 2003114317 A JP2003114317 A JP 2003114317A JP 2003114317 A JP2003114317 A JP 2003114317A JP 2003330133 A JP2003330133 A JP 2003330133A
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- lens systems
- photographing
- optical system
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の撮影レンズ系を用い、可及的簡単且つ
コンパクトな構成によって広範囲を高解像度で撮像可能
にした複眼式光学系を提供する。 【解決手段】 撮影レンズ１０１，１０２と該撮影レン
ズに対応した撮像素子１０３，１０４とで構成され、撮
影レンズ１０１，１０２の結像位置に撮像素子１０３，
１０４を配置した撮影レンズ系を複数有し、これらの複
数の各撮影レンズ系は、少なくとも各光軸１０７，１０
８の延長部が略一致する交点Ｏで交わるように配置され
ると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度θが個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以
下に設定され、前記撮影レンズ系の各々は光偏向部材１
０５，１０６を備え、各撮影レンズ系の一部は、前記光
偏向部材で偏向された光が進行する光路中に配置され、
これらの光路中のみに前記撮像素子が配置されている。
コンパクトな構成によって広範囲を高解像度で撮像可能
にした複眼式光学系を提供する。 【解決手段】 撮影レンズ１０１，１０２と該撮影レン
ズに対応した撮像素子１０３，１０４とで構成され、撮
影レンズ１０１，１０２の結像位置に撮像素子１０３，
１０４を配置した撮影レンズ系を複数有し、これらの複
数の各撮影レンズ系は、少なくとも各光軸１０７，１０
８の延長部が略一致する交点Ｏで交わるように配置され
ると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度θが個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以
下に設定され、前記撮影レンズ系の各々は光偏向部材１
０５，１０６を備え、各撮影レンズ系の一部は、前記光
偏向部材で偏向された光が進行する光路中に配置され、
これらの光路中のみに前記撮像素子が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラに適
用される撮影光学系に関し、特に、複数の撮影レンズ系
を夫々の撮影範囲が端部で交錯して順次に連接されるよ
うに組み合わせて用い、結果的に順次に連接される各撮
影範囲を合成した広範囲の撮影を同時に可能する複眼式
光学系に係るものである。
用される撮影光学系に関し、特に、複数の撮影レンズ系
を夫々の撮影範囲が端部で交錯して順次に連接されるよ
うに組み合わせて用い、結果的に順次に連接される各撮
影範囲を合成した広範囲の撮影を同時に可能する複眼式
光学系に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ビデオカメラによって広範囲を
撮影するためには、該ビデオカメラに適用する撮影レン
ズに焦点距離の短いものを用いることで、撮影レンズ系
の画角を拡開させるようにすればよい。ところが、該撮
影レンズ系に併用される撮像素子の有効画素数が限られ
ている場合には、余り画角を広くし過ぎると、撮像した
画像が常にきちんと解像されなくなるという不都合を生
ずる。
撮影するためには、該ビデオカメラに適用する撮影レン
ズに焦点距離の短いものを用いることで、撮影レンズ系
の画角を拡開させるようにすればよい。ところが、該撮
影レンズ系に併用される撮像素子の有効画素数が限られ
ている場合には、余り画角を広くし過ぎると、撮像した
画像が常にきちんと解像されなくなるという不都合を生
ずる。
【０００３】そこで、撮像される画像の解像度を低下さ
せずに、しかも広い画角で所期通りの撮影をなすための
一つの手段としては、例えば、所謂，ハイビジョンカメ
ラに見られるような有効画素数の多い撮像素子と広画角
の撮影レンズ系とを組み合わせて用いる構成が知られて
いる。図９は、ハイビジョン用の撮像素子によって広画
角範囲を撮影するための従来の光学系レイアウトを示す
構成説明図である。即ち、同図９の構成において、１１
１は、例えば、２００万画素程度の有効画素数を有する
ハイビジョン用の高性能な撮像素子であり、又、１１２
は、同ハイビジョン対応の高性能な撮影レンズであっ
て、本構成の場合には、撮影画角２ωが、撮像素子１１
１の有効サイズと撮影レンズ１１２の焦点距離とによっ
て決められることになる。
せずに、しかも広い画角で所期通りの撮影をなすための
一つの手段としては、例えば、所謂，ハイビジョンカメ
ラに見られるような有効画素数の多い撮像素子と広画角
の撮影レンズ系とを組み合わせて用いる構成が知られて
いる。図９は、ハイビジョン用の撮像素子によって広画
角範囲を撮影するための従来の光学系レイアウトを示す
構成説明図である。即ち、同図９の構成において、１１
１は、例えば、２００万画素程度の有効画素数を有する
ハイビジョン用の高性能な撮像素子であり、又、１１２
は、同ハイビジョン対応の高性能な撮影レンズであっ
て、本構成の場合には、撮影画角２ωが、撮像素子１１
１の有効サイズと撮影レンズ１１２の焦点距離とによっ
て決められることになる。
【０００４】又、その他の同様な広画角範囲を撮影する
手段の例としては、例えば、特許文献１に開示されてい
るように、撮像系の前方に反射ミラーを配置させてお
き、該反射ミラーを該当する広画角範囲内で一端側から
他端側へ順次に制御駆動させて、該広画角範囲内の複数
画像を時分割で取り込んだ後に、これらの各画像を合成
することにより、目的の広範囲に亘る撮影画像を得る方
法がある。
手段の例としては、例えば、特許文献１に開示されてい
るように、撮像系の前方に反射ミラーを配置させてお
き、該反射ミラーを該当する広画角範囲内で一端側から
他端側へ順次に制御駆動させて、該広画角範囲内の複数
画像を時分割で取り込んだ後に、これらの各画像を合成
することにより、目的の広範囲に亘る撮影画像を得る方
法がある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−５１７６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように有効画素数の多い撮像素子と広画角のレンズ系と
を組み合わせて用いる前者の方法では、該有効画素数の
多い撮像素子１１１が非常に高価である上に、これに対
応される撮影レンズ１１２にも高性能なものが要求され
るために、その何れもがコスト高になって実用上好まし
くない。
ように有効画素数の多い撮像素子と広画角のレンズ系と
を組み合わせて用いる前者の方法では、該有効画素数の
多い撮像素子１１１が非常に高価である上に、これに対
応される撮影レンズ１１２にも高性能なものが要求され
るために、その何れもがコスト高になって実用上好まし
くない。
【０００７】一方、特許文献１に開示された撮像系前方
の反射ミラーを制御駆動する後者の方法では、該当範囲
内の撮像に時間がかかるほかに、反射ミラーの駆動機
構，並びに駆動制御方式が複雑になるという問題があ
る。
の反射ミラーを制御駆動する後者の方法では、該当範囲
内の撮像に時間がかかるほかに、反射ミラーの駆動機
構，並びに駆動制御方式が複雑になるという問題があ
る。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
複数の撮影レンズ系を用い、可及的簡単な構成によって
広範囲を高解像度で撮像可能にした複眼式光学系を提供
することである。
するためになされたもので、その目的とするところは、
複数の撮影レンズ系を用い、可及的簡単な構成によって
広範囲を高解像度で撮像可能にした複眼式光学系を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る複眼式光学系は、撮影レンズと該撮影
レンズに対応した撮像素子とで構成され、前記撮影レン
ズの結像位置に撮像素子を配置した撮影レンズ系を複数
有し、これらの複数の各撮影レンズ系は、少なくとも各
光軸の延長部が略一致する交点で交わるように配置され
ると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度が個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以下
に設定され、前記撮影レンズ系の各々は光偏向部材を備
え、各撮影レンズ系の一部は、前記光偏向部材で偏向さ
れた光が進行する光路中に配置され、該光路中のみに前
記撮像素子を配置したことを特徴とする。また、本発明
に係る複眼式光学系は、相互の共通する所定の点から異
なる方向の撮像範囲を撮影する複眼式光学系であって、
該光学系は、撮影レンズと該撮影レンズに対応した撮像
素子とで構成され、前記撮影レンズの結像位置に撮像素
子を配置した撮影レンズ系を複数有し、該撮影レンズ系
の各々は、前記各々撮像範囲の中心と前記所定の点を結
ぶ光路上に配置された光偏向部材を備えると共に、相互
に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角度が個々の各撮
影レンズ系のカバーする半画角の和以下に設定され、前
記光偏向部材で偏向された光が進行する光路中のみに前
記撮像素子が配置されていることを特徴とする。本発明
に係る撮像装置は、隣り合う上記撮影レンズ系で共通に
撮影した撮影領域の画像データから、視差を利用したＡ
Ｆを行うことを特徴とする。
に、本発明に係る複眼式光学系は、撮影レンズと該撮影
レンズに対応した撮像素子とで構成され、前記撮影レン
ズの結像位置に撮像素子を配置した撮影レンズ系を複数
有し、これらの複数の各撮影レンズ系は、少なくとも各
光軸の延長部が略一致する交点で交わるように配置され
ると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度が個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以下
に設定され、前記撮影レンズ系の各々は光偏向部材を備
え、各撮影レンズ系の一部は、前記光偏向部材で偏向さ
れた光が進行する光路中に配置され、該光路中のみに前
記撮像素子を配置したことを特徴とする。また、本発明
に係る複眼式光学系は、相互の共通する所定の点から異
なる方向の撮像範囲を撮影する複眼式光学系であって、
該光学系は、撮影レンズと該撮影レンズに対応した撮像
素子とで構成され、前記撮影レンズの結像位置に撮像素
子を配置した撮影レンズ系を複数有し、該撮影レンズ系
の各々は、前記各々撮像範囲の中心と前記所定の点を結
ぶ光路上に配置された光偏向部材を備えると共に、相互
に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角度が個々の各撮
影レンズ系のカバーする半画角の和以下に設定され、前
記光偏向部材で偏向された光が進行する光路中のみに前
記撮像素子が配置されていることを特徴とする。本発明
に係る撮像装置は、隣り合う上記撮影レンズ系で共通に
撮影した撮影領域の画像データから、視差を利用したＡ
Ｆを行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち、本発明
の基礎となる複眼式光学系について述べる。
した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち、本発明
の基礎となる複眼式光学系について述べる。
【００１１】図１は、本発明に係る複眼式光学系の概念
を模式的に示す構成説明図であり、又、図２は、同複眼
式光学系における各撮像画面の合成態様例を示す説明図
である。
を模式的に示す構成説明図であり、又、図２は、同複眼
式光学系における各撮像画面の合成態様例を示す説明図
である。
【００１２】即ち、図１に示す光学系の構成において、
１１，１２，１３は、複数，この場合、３個の各撮影レ
ンズであり、１４，１５，１６は、該各撮影レンズ１
１，１２，１３に対応して結像位置に夫々配置された撮
像素子（各有効画素数ｎ）を示し、これらによって複数
の撮像系を構成している。又、各撮影レンズ系の光軸１
７，１８，１９は、相互に共通する一点Ｏで一致せしめ
られると共に、各光軸のなす角度θは、前記１つ宛の各
撮影レンズ系がカバーする水平画角２ωH よりも僅かに
小さく設定されている。
１１，１２，１３は、複数，この場合、３個の各撮影レ
ンズであり、１４，１５，１６は、該各撮影レンズ１
１，１２，１３に対応して結像位置に夫々配置された撮
像素子（各有効画素数ｎ）を示し、これらによって複数
の撮像系を構成している。又、各撮影レンズ系の光軸１
７，１８，１９は、相互に共通する一点Ｏで一致せしめ
られると共に、各光軸のなす角度θは、前記１つ宛の各
撮影レンズ系がカバーする水平画角２ωH よりも僅かに
小さく設定されている。
【００１３】次に、図２には、前記個々の各撮影レンズ
系で撮影される画角範囲と、各撮像系全体で撮像可能な
画角範囲との関係が示されており、図２の場合には、後
に述べる各実施例の場合を含めて、これら相互の関係を
分かり易くするために、各撮像画面範囲を若干上下にず
らした状態で描いてある。この図２では、実線で囲った
範囲２０，２１，２２が夫々の各撮像系の担当する撮像
画面範囲であり、且つこれらの各撮像画面範囲２０，２
１，２２を合成して得られる斜線部分が最終的に撮像可
能な全撮像画面範囲２３である。そして、前記各撮像画
面範囲２０，２１，２２の下方に示した寸法は、夫々の
各撮影レンズ系の水平画角であり、ここでは、相互に隣
接する各撮影レンズ系の光軸のなす角度θが該各撮影レ
ンズ系のカバーする半画角の和ωH ＋ωH 以下になって
いる。更に、前記各撮像画面範囲２０と２１，並びに２
１と２２は、夫々にオーバーラップする部分を有し、且
つ前記各撮像素子１４，１５，１６によって撮像された
画像の合成には、電気的な手法を用いる。
系で撮影される画角範囲と、各撮像系全体で撮像可能な
画角範囲との関係が示されており、図２の場合には、後
に述べる各実施例の場合を含めて、これら相互の関係を
分かり易くするために、各撮像画面範囲を若干上下にず
らした状態で描いてある。この図２では、実線で囲った
範囲２０，２１，２２が夫々の各撮像系の担当する撮像
画面範囲であり、且つこれらの各撮像画面範囲２０，２
１，２２を合成して得られる斜線部分が最終的に撮像可
能な全撮像画面範囲２３である。そして、前記各撮像画
面範囲２０，２１，２２の下方に示した寸法は、夫々の
各撮影レンズ系の水平画角であり、ここでは、相互に隣
接する各撮影レンズ系の光軸のなす角度θが該各撮影レ
ンズ系のカバーする半画角の和ωH ＋ωH 以下になって
いる。更に、前記各撮像画面範囲２０と２１，並びに２
１と２２は、夫々にオーバーラップする部分を有し、且
つ前記各撮像素子１４，１５，１６によって撮像された
画像の合成には、電気的な手法を用いる。
【００１４】従って、上記の構成によれば、たとえ個々
の各撮像系における水平画角が２ω H で、且つその画素
数がｎ画素であっても、これらを合成した後のトータル
では、略６ωH に近い有効水平画角と、略３ｎ画素に近
い有効画素数を得ることができ、しかも各撮影レンズと
各撮像素子とは、比較的簡単且つ安価なもので済ませる
ことができる。上記説明においては、３つの撮像系を水
平に組み合わせて用いる場合の一例について述べたが、
後に各別の参考例として述べるように、撮像系の数を増
減して組み合わせるとか、各撮像系を立体的に組み合わ
せること等によって、より一層，効果的な作用・効果が
得られる。更に、本発明の複眼式光学系では、複数の各
撮影レンズ系の光軸が略一致したところで交わるように
配置すると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸
のなす角度が、該隣接する個々の各撮影レンズ系のカバ
ーする半画角の和以下であることを特徴としているが、
この条件を満足しない場合には、各撮像系における撮影
範囲が良好には重なり合わず、完全な合成撮像画面を得
ることができなくなる。尚、前記各撮影レンズ系におい
て、個々の半画角が相互に異なっていても、特に問題は
ない。
の各撮像系における水平画角が２ω H で、且つその画素
数がｎ画素であっても、これらを合成した後のトータル
では、略６ωH に近い有効水平画角と、略３ｎ画素に近
い有効画素数を得ることができ、しかも各撮影レンズと
各撮像素子とは、比較的簡単且つ安価なもので済ませる
ことができる。上記説明においては、３つの撮像系を水
平に組み合わせて用いる場合の一例について述べたが、
後に各別の参考例として述べるように、撮像系の数を増
減して組み合わせるとか、各撮像系を立体的に組み合わ
せること等によって、より一層，効果的な作用・効果が
得られる。更に、本発明の複眼式光学系では、複数の各
撮影レンズ系の光軸が略一致したところで交わるように
配置すると共に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸
のなす角度が、該隣接する個々の各撮影レンズ系のカバ
ーする半画角の和以下であることを特徴としているが、
この条件を満足しない場合には、各撮像系における撮影
範囲が良好には重なり合わず、完全な合成撮像画面を得
ることができなくなる。尚、前記各撮影レンズ系におい
て、個々の半画角が相互に異なっていても、特に問題は
ない。
【００１５】図３は、本発明の基礎となる複眼式光学系
の他の例を模式的に示す構成説明図である。
の他の例を模式的に示す構成説明図である。
【００１６】本例は、３つの撮像系を水平に組合せたも
ので、夫々の各撮影レンズ３１，３２，３３には、簡単
なレンズ系であるトリプレットを用い、又、該各撮影レ
ンズ３１，３２，３３の結像位置に置かれる夫々の各撮
像素子３４，３５，３６には、例えば、１／２インチ・
４０万画素のＣＣＤを用い、更に、該各撮像素子３４，
３５，３６の前方には、光学的ローパスフィルター３
７，３８，３９が夫々に配置されており、且つ各撮影レ
ンズ系の光軸４０，４１，４２は、共通の交点Ｏで相互
に交わっている。そして、この場合における前記各撮影
レンズ系のスペックは、次の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１５ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝２４° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸４０，４１，４２は、相
互に２２°ずつの角度で傾いており、且つ前記交点Ｏ
は、前記各撮像素子３４，３５，３６から５０ｍｍ離れ
たところに設定される。
ので、夫々の各撮影レンズ３１，３２，３３には、簡単
なレンズ系であるトリプレットを用い、又、該各撮影レ
ンズ３１，３２，３３の結像位置に置かれる夫々の各撮
像素子３４，３５，３６には、例えば、１／２インチ・
４０万画素のＣＣＤを用い、更に、該各撮像素子３４，
３５，３６の前方には、光学的ローパスフィルター３
７，３８，３９が夫々に配置されており、且つ各撮影レ
ンズ系の光軸４０，４１，４２は、共通の交点Ｏで相互
に交わっている。そして、この場合における前記各撮影
レンズ系のスペックは、次の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１５ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝２４° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸４０，４１，４２は、相
互に２２°ずつの角度で傾いており、且つ前記交点Ｏ
は、前記各撮像素子３４，３５，３６から５０ｍｍ離れ
たところに設定される。
【００１７】従って、本構成例の場合には、各撮像系に
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
上記の図２において説明した原理により、最終的には、
６８°の水平画角と１２０万画素に近い広角度範囲，高
精度な撮像画像が得られる。なお、本構成例において、
撮影物体が有限距離にあってフォーカスを行う必要のあ
る場合には、各撮影レンズ３１，３２，３３を全て所定
量ずつ繰り出せばよい。更に、各撮像素子３４，３５，
３６の専有する空間が大きくて、スペースが足りない場
合には、これらの各撮像素子３４，３５，３６から交点
Ｏまでの距離を一層離すことで該当スペースを容易に確
保できるもので、これらは、以下に述べる各構成例にも
あてはまることである。
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
上記の図２において説明した原理により、最終的には、
６８°の水平画角と１２０万画素に近い広角度範囲，高
精度な撮像画像が得られる。なお、本構成例において、
撮影物体が有限距離にあってフォーカスを行う必要のあ
る場合には、各撮影レンズ３１，３２，３３を全て所定
量ずつ繰り出せばよい。更に、各撮像素子３４，３５，
３６の専有する空間が大きくて、スペースが足りない場
合には、これらの各撮像素子３４，３５，３６から交点
Ｏまでの距離を一層離すことで該当スペースを容易に確
保できるもので、これらは、以下に述べる各構成例にも
あてはまることである。
【００１８】次に、図４は、本発明の基礎となる複眼式
光学系の更に他の例を模式的に示す構成説明図であり、
図５は、同複眼式光学系における撮像画面の合成態様を
示す説明図である。
光学系の更に他の例を模式的に示す構成説明図であり、
図５は、同複眼式光学系における撮像画面の合成態様を
示す説明図である。
【００１９】本構成例は、水平方向に２つずつ，垂直方
向に２つずつの計４つの撮像系を立体的に組合せたもの
で、夫々に上側及び下側の左右に配した各撮影レンズ５
１，５２及び５３，５４と、該各撮影レンズ５１，５
２，５３，５４の結像位置に置かれて、前例の場合と同
様に１／２インチ４０万画素のＣＣＤを用いることで、
夫々上側及び下側の左右に配した各撮像素子５５，５６
及び５７，５８とを有しており、且つ夫々の各撮影レン
ズ系の光軸５９，６０及び６１，６２は、共通の交点Ｏ
で相互に交わっている。なお、本構成例の場合、光学的
ローパスフィルターについては、図示省略してある。そ
して、この場合における各撮影レンズ系のスペックは、
次の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１２ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝３０° 各撮影レンズ系の垂直画角 ２ωV ＝２３° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 各撮影レンズ系の垂直像高 ＩＨV ＝２．４ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸５９，６０及び６１，６
２の夫々は、相互に水平方向へ２８°ずつの角度，垂直
方向へ２１°ずつの角度で傾いており、且つ前記交点Ｏ
は、前記各撮像素子５５，５６及び５７，５８から７０
ｍｍ離れたところに設定される。
向に２つずつの計４つの撮像系を立体的に組合せたもの
で、夫々に上側及び下側の左右に配した各撮影レンズ５
１，５２及び５３，５４と、該各撮影レンズ５１，５
２，５３，５４の結像位置に置かれて、前例の場合と同
様に１／２インチ４０万画素のＣＣＤを用いることで、
夫々上側及び下側の左右に配した各撮像素子５５，５６
及び５７，５８とを有しており、且つ夫々の各撮影レン
ズ系の光軸５９，６０及び６１，６２は、共通の交点Ｏ
で相互に交わっている。なお、本構成例の場合、光学的
ローパスフィルターについては、図示省略してある。そ
して、この場合における各撮影レンズ系のスペックは、
次の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１２ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝３０° 各撮影レンズ系の垂直画角 ２ωV ＝２３° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 各撮影レンズ系の垂直像高 ＩＨV ＝２．４ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸５９，６０及び６１，６
２の夫々は、相互に水平方向へ２８°ずつの角度，垂直
方向へ２１°ずつの角度で傾いており、且つ前記交点Ｏ
は、前記各撮像素子５５，５６及び５７，５８から７０
ｍｍ離れたところに設定される。
【００２０】従って、本構成例の場合には、各撮像系に
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
図５に示すような撮像画面を得ることができるもので、
最終的には、５８°の水平画角，及び４４°の垂直画角
によって撮像された略１６０万画素に近い広角度範囲，
高精度な撮像画像が得られる。即ち、図５において、６
３，６４及び６５，６６は、夫々上側及び下側の左右に
配される各撮影レンズ５１，５２及び５３，５４の各撮
影レンズ系に対応した撮像系で得られる撮像画面範囲で
あり、このような光学系によれば、従来のＮＴＳＣ撮像
系を用いながら、ハイビジョンに相当する広画角，高精
細な撮像画像が得られる。
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
図５に示すような撮像画面を得ることができるもので、
最終的には、５８°の水平画角，及び４４°の垂直画角
によって撮像された略１６０万画素に近い広角度範囲，
高精度な撮像画像が得られる。即ち、図５において、６
３，６４及び６５，６６は、夫々上側及び下側の左右に
配される各撮影レンズ５１，５２及び５３，５４の各撮
影レンズ系に対応した撮像系で得られる撮像画面範囲で
あり、このような光学系によれば、従来のＮＴＳＣ撮像
系を用いながら、ハイビジョンに相当する広画角，高精
細な撮像画像が得られる。
【００２１】次に、図６は、本発明の基礎となる複眼式
光学系の更に他の例を模式的に示す構成説明図であり、
図７は、同複眼式光学系における撮像画面の合成態様を
示す説明図である。
光学系の更に他の例を模式的に示す構成説明図であり、
図７は、同複眼式光学系における撮像画面の合成態様を
示す説明図である。
【００２２】本構成例は、水平方向上側及び下側に２つ
ずつ，中間に３つの計７つの撮像系を垂直方向に立体的
に組合せたもので、夫々上側，中間及び下側の左右方向
に配した各撮影レンズ７１，７２と、７３，７４，７５
と、それに７６，７７とには、最もシンプルな単レンズ
を用い、又、該各撮影レンズ７１，７２，‥‥，７７の
結像位置に置かれる夫々上側，中間及び下側の左右方向
に配した各撮像素子７８，７９と、８０，８１，８２
と、それに８３，８４とには、非常に安価且つ容易に得
られる１／４インチ・６万画素のＣＣＤ（例えば、スク
エア形状）を用いており、且つ夫々の各撮影レンズ系の
光軸８５，８６，‥‥，９１は、共通の交点Ｏで相互に
交わっている。なお、本構成例の場合にも、光学的ロー
パスフィルターは、図示省略してある。そして、この場
合における前記各撮影レンズ系のスペックは、次の通り
であってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１０ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝１４° 各撮影レンズ系の垂直画角 ２ωV ＝１４° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝１．２ｍｍ 各撮影レンズ系の垂直像高 ＩＨV ＝１．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸８５，８６，‥‥，９１
は、相互に水平方向及び垂直方向へ共に１３°ずつの角
度の傾きを夫々にもたせており、且つ前記交点Ｏは、前
記各撮像素子７８，７９，‥‥，８４から４０ｍｍ離れ
たところに設定される。
ずつ，中間に３つの計７つの撮像系を垂直方向に立体的
に組合せたもので、夫々上側，中間及び下側の左右方向
に配した各撮影レンズ７１，７２と、７３，７４，７５
と、それに７６，７７とには、最もシンプルな単レンズ
を用い、又、該各撮影レンズ７１，７２，‥‥，７７の
結像位置に置かれる夫々上側，中間及び下側の左右方向
に配した各撮像素子７８，７９と、８０，８１，８２
と、それに８３，８４とには、非常に安価且つ容易に得
られる１／４インチ・６万画素のＣＣＤ（例えば、スク
エア形状）を用いており、且つ夫々の各撮影レンズ系の
光軸８５，８６，‥‥，９１は、共通の交点Ｏで相互に
交わっている。なお、本構成例の場合にも、光学的ロー
パスフィルターは、図示省略してある。そして、この場
合における前記各撮影レンズ系のスペックは、次の通り
であってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝１０ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝１４° 各撮影レンズ系の垂直画角 ２ωV ＝１４° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝１．２ｍｍ 各撮影レンズ系の垂直像高 ＩＨV ＝１．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸８５，８６，‥‥，９１
は、相互に水平方向及び垂直方向へ共に１３°ずつの角
度の傾きを夫々にもたせており、且つ前記交点Ｏは、前
記各撮像素子７８，７９，‥‥，８４から４０ｍｍ離れ
たところに設定される。
【００２３】従って、本構成例の場合には、各撮像系に
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
図７に示すような撮像画面を得ることができるもので、
最終的には、４０°の水平画角及び垂直画角によって撮
像された略４２万画素に近い広角度範囲，高精度な撮像
画像が得られる。なお、図７において、９２，９３，‥
‥，９８は、夫々に各撮影レンズ７１，７２，‥‥，７
７の各撮影レンズ系に相当する各撮像系で得られる夫々
の各撮像画面範囲であり、該各撮像画面範囲中で、点線
表示相当部には、オーバーラップ部分（図示省略）を有
している。
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
図７に示すような撮像画面を得ることができるもので、
最終的には、４０°の水平画角及び垂直画角によって撮
像された略４２万画素に近い広角度範囲，高精度な撮像
画像が得られる。なお、図７において、９２，９３，‥
‥，９８は、夫々に各撮影レンズ７１，７２，‥‥，７
７の各撮影レンズ系に相当する各撮像系で得られる夫々
の各撮像画面範囲であり、該各撮像画面範囲中で、点線
表示相当部には、オーバーラップ部分（図示省略）を有
している。
【００２４】実施例
以下、本発明の実施例を説明する。図８は、本発明に係
る複眼式光学系の一実施例を模式的に示す構成説明図で
ある。
る複眼式光学系の一実施例を模式的に示す構成説明図で
ある。
【００２５】本実施例は、２つの撮像系を水平に組合せ
たもので、夫々の各撮影レンズ１０１，１０２と、夫々
の光軸を途中で屈曲させる各反射ミラー１０５，１０６
を介して該各撮影レンズ１０１，１０２の結像位置に置
かれる夫々の各撮像素子１０３，１０４とを有してお
り、該各撮像素子１０３，１０４には、例えば、１／２
インチ・４０万画素のＣＣＤを用い、且つ各撮影レンズ
系の光軸１０７，１０８は、仮想的に共通の交点Ｏで相
互に交わっている。なお、本実施例の場合にも、光学的
ローパスフィルターは、図示省略してある。そして、こ
の実施例における前記各撮影レンズ系のスペックは、次
の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝７ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝４９° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸１０７，１０８は、水平
方向に３０°の角度で傾いており、且つ前記交点Ｏは、
前記各反射ミラー１０５，１０６から２０ｍｍ離れたと
ころに設定される。
たもので、夫々の各撮影レンズ１０１，１０２と、夫々
の光軸を途中で屈曲させる各反射ミラー１０５，１０６
を介して該各撮影レンズ１０１，１０２の結像位置に置
かれる夫々の各撮像素子１０３，１０４とを有してお
り、該各撮像素子１０３，１０４には、例えば、１／２
インチ・４０万画素のＣＣＤを用い、且つ各撮影レンズ
系の光軸１０７，１０８は、仮想的に共通の交点Ｏで相
互に交わっている。なお、本実施例の場合にも、光学的
ローパスフィルターは、図示省略してある。そして、こ
の実施例における前記各撮影レンズ系のスペックは、次
の通りであってよい。 各撮影レンズ系の焦点距離 ｆ＝７ｍｍ 各撮影レンズ系の水平画角 ２ωH ＝４９° 各撮影レンズ系の水平像高 ＩＨH ＝３．２ｍｍ 又、前記各撮影レンズ系の光軸１０７，１０８は、水平
方向に３０°の角度で傾いており、且つ前記交点Ｏは、
前記各反射ミラー１０５，１０６から２０ｍｍ離れたと
ころに設定される。
【００２６】従って、本実施例の場合には、各撮像系に
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
最終的には、７９°の水平，垂直画角と６５万画素に近
い広角度範囲，高精度な撮像画像が得られる。そして、
本実施例のように前記各撮影レンズ系の光軸１０７，１
０８を前記各反射ミラー１０５，１０６によって屈曲さ
せると、前記各撮像素子１０３，１０４の機械的干渉を
避けるのが容易になるために、前記交点Ｏの位置を光学
系に近付けることができるもので、この結果、本撮像系
全体のコンパクトな構成が可能になる。一方、このよう
に各撮影レンズ系の光軸を屈曲させるように構成するこ
とは、上記の各構成例においても有効である。又、本実
施例においては、前記各撮影レンズ系のオーバーラップ
する領域部分の角度を約１９°と比較的多くとっている
ために、各該当領域では、実質的な画素密度を容易に増
加し得て、より一層，高解像度による撮像画像を得るこ
とも可能であり、更には、該領域の撮像画像データか
ら、視差を利用したＡＦを行うことも可能である。
よって撮像された夫々の各画像を電気的に合成すると、
最終的には、７９°の水平，垂直画角と６５万画素に近
い広角度範囲，高精度な撮像画像が得られる。そして、
本実施例のように前記各撮影レンズ系の光軸１０７，１
０８を前記各反射ミラー１０５，１０６によって屈曲さ
せると、前記各撮像素子１０３，１０４の機械的干渉を
避けるのが容易になるために、前記交点Ｏの位置を光学
系に近付けることができるもので、この結果、本撮像系
全体のコンパクトな構成が可能になる。一方、このよう
に各撮影レンズ系の光軸を屈曲させるように構成するこ
とは、上記の各構成例においても有効である。又、本実
施例においては、前記各撮影レンズ系のオーバーラップ
する領域部分の角度を約１９°と比較的多くとっている
ために、各該当領域では、実質的な画素密度を容易に増
加し得て、より一層，高解像度による撮像画像を得るこ
とも可能であり、更には、該領域の撮像画像データか
ら、視差を利用したＡＦを行うことも可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る複眼
式光学系によれば、複数の各撮影レンズと、各撮影レン
ズに対応した複数の各撮像素子とを用い、各撮影レンズ
の結像位置に対して夫々の各撮像素子を配置させ、且つ
これらの複数の各撮影レンズ系は、少なくとも各光軸の
延長部が略一致する交点で交わるように配置させると共
に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角度を、
個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以下に設
定し、しかも各撮影レンズ系の光軸を各反射ミラーによ
って屈曲させたから、複数の各撮影レンズ及び各撮像素
子による極めて簡単な構成によるのみで、所望の広い画
角範囲，高解像度の撮像画像を容易に得られ、撮像系全
体のコンパクトな構成が可能になり、しかも夫々の各撮
影レンズ及び各撮像素子には、比較的安価なものを用い
ることができる等の優れた特長を有するものである。
式光学系によれば、複数の各撮影レンズと、各撮影レン
ズに対応した複数の各撮像素子とを用い、各撮影レンズ
の結像位置に対して夫々の各撮像素子を配置させ、且つ
これらの複数の各撮影レンズ系は、少なくとも各光軸の
延長部が略一致する交点で交わるように配置させると共
に、相互に隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角度を、
個々の各撮影レンズ系のカバーする半画角の和以下に設
定し、しかも各撮影レンズ系の光軸を各反射ミラーによ
って屈曲させたから、複数の各撮影レンズ及び各撮像素
子による極めて簡単な構成によるのみで、所望の広い画
角範囲，高解像度の撮像画像を容易に得られ、撮像系全
体のコンパクトな構成が可能になり、しかも夫々の各撮
影レンズ及び各撮像素子には、比較的安価なものを用い
ることができる等の優れた特長を有するものである。
【図１】本発明の基礎となる複眼式光学系の概念を模式
的に示す構成説明図である。
的に示す構成説明図である。
【図２】図１に示した複眼式光学系における撮像画面の
合成態様を示す説明図である。
合成態様を示す説明図である。
【図３】本発明の基礎となる複眼式光学系の他の例を模
式的に示す構成説明図である。
式的に示す構成説明図である。
【図４】本発明の基礎となる複眼式光学系の更に他の例
を模式的に示す構成説明図である。
を模式的に示す構成説明図である。
【図５】図４に示した複眼式光学系における撮像画面の
合成態様を示す説明図である。
合成態様を示す説明図である。
【図６】本発明の基礎となる複眼式光学系の更に他の例
を模式的に示す構成説明図である。
を模式的に示す構成説明図である。
【図７】図６に示した複眼式光学系における撮像画面の
合成態様を示す説明図である。
合成態様を示す説明図である。
【図８】本発明に係る複眼式光学系の一実施例を模式的
に示す構成説明図である。
に示す構成説明図である。
【図９】従来のハイビジョンカメラ用の撮像素子で広画
角範囲を撮影するための光学系レイアウトを示す構成説
明図である。
角範囲を撮影するための光学系レイアウトを示す構成説
明図である。
１１〜１３，３１〜３３，５１〜５４，７１〜７７，１
０１，１０２撮影レンズ １４〜１６，３４〜３６，５５〜５８，７８〜８４，１
０３，１０４撮像素子 １７〜１９，４０〜４２，５９〜６２，８５〜９１，１
０７，１０８撮影レンズ系の光軸 ２０〜２２，６３〜６６，９２〜９８撮像画面範囲 ２３ 撮像可能な全撮像画面範囲 ３７〜３９ 光学的ローパスフィルター １０５，１０６ 反射ミラー ２ωH 撮影レンズ系の水平画角 Ｏ 撮影レンズ系の光軸の交点 θ 隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度
０１，１０２撮影レンズ １４〜１６，３４〜３６，５５〜５８，７８〜８４，１
０３，１０４撮像素子 １７〜１９，４０〜４２，５９〜６２，８５〜９１，１
０７，１０８撮影レンズ系の光軸 ２０〜２２，６３〜６６，９２〜９８撮像画面範囲 ２３ 撮像可能な全撮像画面範囲 ３７〜３９ 光学的ローパスフィルター １０５，１０６ 反射ミラー ２ωH 撮影レンズ系の水平画角 Ｏ 撮影レンズ系の光軸の交点 θ 隣接する各撮影レンズ系の光軸間の角
度
Claims (3)
- 【請求項１】 撮影レンズと該撮影レンズに対応した撮
像素子とで構成され、前記撮影レンズの結像位置に撮像
素子を配置した撮影レンズ系を複数有し、これらの複数
の各撮影レンズ系は、少なくとも各光軸の延長部が略一
致する交点で交わるように配置されると共に、相互に隣
接する各撮影レンズ系の光軸間の角度が個々の各撮影レ
ンズ系のカバーする半画角の和以下に設定され、前記撮
影レンズ系の各々は光偏向部材を備え、各撮影レンズ系
の一部は、前記光偏向部材で偏向された光が進行する光
路中に配置され、該光路中のみに前記撮像素子を配置し
たことを特徴とする複眼式光学系。 - 【請求項２】 相互の共通する所定の点から異なる方向
の撮像範囲を撮影する複眼式光学系であって、該光学系
は、撮影レンズと該撮影レンズに対応した撮像素子とで
構成され、前記撮影レンズの結像位置に撮像素子を配置
した撮影レンズ系を複数有し、該撮影レンズ系の各々
は、前記各々撮像範囲の中心と前記所定の点を結ぶ光路
上に配置された光偏向部材を備えると共に、相互に隣接
する各撮影レンズ系の光軸間の角度が個々の各撮影レン
ズ系のカバーする半画角の和以下に設定され、前記光偏
向部材で偏向された光が進行する光路中のみに前記撮像
素子が配置されていることを特徴とする複眼式光学系。 - 【請求項３】 隣り合う前記撮影レンズ系で共通に撮影
した撮影領域の画像データから、視差を利用したＡＦを
行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の複眼式光
学系を用いた撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003114317A JP2003330133A (ja) | 2003-04-18 | 2003-04-18 | 複眼式光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003114317A JP2003330133A (ja) | 2003-04-18 | 2003-04-18 | 複眼式光学系 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20958493A Division JP3523667B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 複眼式光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003330133A true JP2003330133A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29707405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003114317A Pending JP2003330133A (ja) | 2003-04-18 | 2003-04-18 | 複眼式光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003330133A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006009088A1 (ja) | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Sony Corporation | 撮像装置 |
-
2003
- 2003-04-18 JP JP2003114317A patent/JP2003330133A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006009088A1 (ja) | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Sony Corporation | 撮像装置 |
| EP1770435A1 (en) * | 2004-07-16 | 2007-04-04 | Sony Corporation | Imaging apparatus |
| EP1770435A4 (en) * | 2004-07-16 | 2008-09-03 | Sony Corp | ILLUSTRATION DEVICE |
| US7457051B2 (en) | 2004-07-16 | 2008-11-25 | Sony Corporation | Imaging apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060829 |