JP2007288569A - パノラマ撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パノラマ撮像装置において、画像同士の接合部に不自然さが残らないようにパノラマ画像を再生し、かつ装置全体が嵩張らずに薄型に構成する。
【解決手段】３行３列に亘って９個の光学レンズ８が一体的に形成された光学レンズアレイ１１と、光学レンズアレイ１１に平行に配置された受光素子アレイ３と、光学レンズアレイ１１の光入射側において左右の列の光学レンズ（サイドレンズ）８に対向させて配置された４５°直角プリズム１２を備える。４５°直角プリズム１２は、被写角度の正面略４０°の領域から中央の列の光学レンズ（センタレンズ）８へ入射する光を遮らないようにして傾斜して配置され、被写角度の左右略４０°の領域からの光をサイドレンズ８の光軸Ｌに一致するように屈曲させてサイドレンズ８に案内する。センタレンズ８を経て結像される中央の像と、サイドレンズ８を経て結像される左右の像が合成されてパノラマ画像が再生される。
【選択図】図１

Description

本発明は、パノラマ撮像装置に関する。

従来から、画角が１２０°を超えるようなパノラマ画像を撮像するために、魚眼レンズ等の超広角な光学系を備える撮像装置が用いられていたが、それらの撮像装置によって撮像された画像には周辺部分に樽状の歪が生じていた。

一方、撮像した画像をディジタル情報に変換して処理する技術の進歩に伴い、複数の光学系によって撮像領域を所定角度ずつずらして撮像された複数枚の画像を合成して１枚のパノラマ画像に再生する撮像装置が種々開発されている。

例えば、ディジタルカメラの正面と左右の側面にそれぞれレンズを備え、それら３つのレンズによって結像される画像を電子的に合成処理して画角が１８０°のパノラマ画像に再生する画像撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、２つの撮像光学系を備え、各撮像光学系の入射瞳と光軸との交点が略一致するように配置されることにより、各撮像光学系によって撮像された画像間の視差が軽減され、それらの画像を電子的に合成してパノラマ画像を再生することが容易である複眼撮像装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、１つの広角レンズと、該広角レンズによって結像される像を撮像する複数の撮像チップを備え、各撮像チップから独立して画像信号を読出すことができるように構成して、隙間のないパノラマ画像の撮影が容易に行えるようになったパノラマ電子カメラ用撮像素子が知られている（例えば、特許文献３参照）。

一方、レンズの光出射側に正角錘型のプリズムを備えて短い時間間隔で連写ができるように構成された電子スチルカメラ（例えば、特許文献４参照）や、先端に複数の光学系を備え複数個所が観測可能になった内視鏡（例えば、特許文献５参照）が知られている。
特開２００５−２６７８６号公報 特開平１０−１４５６５７号公報 実開平５−１８１７５号公報 特開平１１−３５２５５０号公報 特開平１１−１２５７７３号公報

ところで、上記特許文献１に記載の画像撮影装置では、画角が１８０°を超えるパノラマ画像を得るために３つの光学系を備え、そのうち２つは画角が９４．４°という極めて広角のレンズを用いている。

このように、少数の光学系（レンズ）によって画角が１２０°又は１８０°を超えるパノラマ画像を得るためには、光学系のレンズを６０°以上の大きな画角を有するレンズにする必要がある。その場合には、光学系の数が抑えられることから構造が簡単になりコストが抑えられるというメリットはあるが、画角が６０°を超えるレンズによって撮像された画像には、前述の通り樽状歪が生じるので、画像同士の接合部が不自然になるというデメリットがある。

画像周辺部の樽状歪をディジタル的に補正することは可能であるが、画角が６０°を大きく超えるような広角のレンズで撮像される場合には、歪の程度が大きくなるので接合部の不自然さを完全に解消することは困難であり、歪補正のために複雑な処理プログラムが必要になるという問題もある。

また、画角が１８０°を超えるような画像を撮像するためのパノラマ撮像装置は、例えば自動車の車体に付設され運転者の死角になる車体後方の領域を撮像する用途等にも用いられるので、極力嵩張らず薄型に構成されることが望ましい。

そこで、本発明は、１２０°以上の画角を有するパノラマ画像を撮像するためのパノラマ撮像装置において、画角が６０°を大きく超えるレンズを使用することなく極力少ない光学系により装置を構成でき、複雑な画像補正を施すことなく画像同士の接合部に不自然さが残らないようにパノラマ画像を再生でき、しかも装置全体が嵩張らずに薄型に構成できるパノラマ撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、１２０°以上の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、前記レンズ光学系が、前記被写角度の正面略４０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略４０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記左右のサイドレンズの光入射側において、前記被写角度の正面略４０°の領域から入射する光を遮らないように前記各サイドレンズに対して設けられ、前記被写角度のうち左右略４０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内する左右の４５°直角プリズム、又は６０°−３０°直角プリズムを備え、前記撮像手段が、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、前記画像再生手段が、前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略４０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略４０°の領域の像を合成して画角が１２０°以上のパノラマ画像に再生することを特徴とする。

請求項２の発明は、略１８０°の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、前記レンズ光学系が、前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略６０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記左右のサイドレンズの光入射側において、前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を遮らないように前記各サイドレンズに対して設けられ、前記被写角度のうち左右略６０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記サイドレンズへ案内する左右の正三角形プリズムを備え、前記撮像手段が、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、前記画像再生手段が、前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略６０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略６０°の領域の像を合成して画角が略１８０°のパノラマ画像に再生することを特徴とする。

請求項３の発明は、略１８０°の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、前記レンズ光学系が、前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略６０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、前記左右のサイドレンズの光入射側であって前記被写角度の正面略６０°の領域から前記センタレンズへ入射する光を遮らない位置に設けられ、前記被写角度のうち左右略６０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内する１個の正三角形プリズムを備え、前記撮像手段が、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、前記画像再生手段が、前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略６０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略６０°の領域の像を合成して画角が略１８０°のパノラマ画像に再生することを特徴とする。

請求項４の発明は、１２０°以上の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、前記レンズ光学系が、前記被写角度の正面領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一平面上に配置された光学レンズアレイと、前記光学レンズアレイの光入射側に設けられ、前記被写角度の左右領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内するプリズム又はミラーを備え、前記撮像手段が、前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、前記画像再生手段が、前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右領域の像を合成して画角が１２０°以上のパノラマ画像に再生することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記光学レンズアレイの光入射側に設けられるプリズム又はミラーが、前記１２０°以上の被写角度の正面領域から前記センタレンズへ入射する光を遮らない位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ光学系が、互いに光軸が平行なセンタレンズと左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、光学レンズアレイの光入射側に設けられ１２０°以上の被写角度から入射する光を、左右のサイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて案内するプリズム又はミラーを備え、撮像手段が、光学レンズアレイに平行に配置される受光素子アレイから構成されるので、画角が６０°を大きく超えるレンズを使用することなく極力少ない光学系により装置を構成でき、複雑な画像補正を施すことなく画像同士の接合部に不自然さが残らないようにパノラマ画像を再生することができ、しかも装置全体が嵩張らずに薄型に構成することができる。

（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。本実施形態のパノラマ撮像装置１は、図１及び図２に示されるように、１２０°の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系２と、レンズ光学系２の焦点平面に配置されレンズ光学系２によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する受光素子アレイ（撮像手段）３と、受光素子アレイ３によって変換された画像情報をＡＤコンバータ４を介してディジタル信号として取込むＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５と、ＤＳＰ５に取込まれた画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生用マイクロプロセッサ（画像再生手段）６と、画像再生用マイクロプロセッサ６によって再生された画像を表示する液晶パネル等の表示装置７を備える。

本実施形態のレンズ光学系２は、光軸Ｌが互いに平行な３行３列の９個の光学レンズ８が１枚の透明基板９に片凸レンズとして一体的に形成された光学レンズアレイ１１と、光学レンズアレイ１１の光入射側において、左右の列の光学レンズ８にそれぞれ対向して配置された４５°直角プリズム１２とを備える。９個の光学レンズ８は、全て４０°の画角を有する。また、４５°直角プリズム１２は、断面が直角二等辺三角形であり、図２に示されるように、光学レンズアレイ１１に対して傾斜して配置される。具体的な配置については、後に詳述する。なお、各４５°直角プリズム１２と光学レンズアレイ１１の間には絞り部材（図示省略）が配置される。また、光学レンズ８は、透明基板９と一体成形されたものに限らず、支持ホルダによって２次元平面上に配列されたものであってもよい。

光学レンズアレイ１１の中央の列の３個の光学レンズ（以下、センタレンズという）８は、被写角度の正面略４０°の領域から入射する光を直接受光し、左右の列の各３個の光学レンズ（以下、サイドレンズという）８は、被写角度の左右のそれぞれ略４０°の領域から入射する光を４５°直角プリズム１２を介して受光する。

４５°直角プリズム１２は、直角を挟む２つの辺のうち外側向きの一辺１２ａから光が入射し、入射した光が斜辺１２ｂによって反射されて他の一辺１２ｃから出射するように配置される。なお、本明細書においては、プリズムの光が入射する面、光が出射する面等を、光の進行経路を示す側面図と対比させて説明する都合上、「一辺」、「斜辺」等の用語を用いて示す。

具体的には、４５°直角プリズム１２は、図２に示されるように、サイドレンズ８に対向する一辺１２ｃが光学レンズアレイ１１に対して２５°の角度に傾斜するように配置され、斜辺１２ｂが光学レンズアレイ１１に対して７０°の角度に傾斜するように配置される。これによって、センタレンズ８から向かって正面方向への略４０°の範囲には、４５°直角プリズム１２が存在せず、センタレンズ８へ入射する光が遮られないように構成される。

また、４５°直角プリズム１２の直角を挟む２つの辺１２ａ、１２ｃのうち外側向きの一辺１２ａから入射する光のうち略４０°の角度の範囲の光がサイドレンズ８によって集光され、受光素子アレイ３上に結像される。

次に受光素子アレイ３について説明する。受光素子アレイ３は、光学レンズアレイ１１に対して平行であって、かつ光学レンズアレイ１１の各光学レンズ８の焦点平面に配置された固体撮像素子であり、基板上に形成されたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサから構成される。固体撮像素子は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。

受光素子アレイ３上には、図４に示されるように、３行３列の光学レンズ８によって９個の個眼像１３が結像される。センタレンズ８によって結像される中央の列の像１３は、上下及び左右が反転され、左右のサイドレンズ８によって結像される左右の列の像１３は、４５°直角プリズム１２のミラー作用によって上下が反転される。

さらに、図３を参照して詳細に説明する。図３の左側において示された受光素子アレイ３上の像は、被写体Ｂ側から見た像である。いま、パノラマ撮像装置１の前方に、図４に示されるように１２０°の被写角度に亘って４０°ごとの等間隔に「Ｌ」「Ｃ」「Ｒ」と表示された被写体Ｂが配置されている場合を想定する。この場合、中央の「Ｃ」（中央４０°の領域）は、センタレンズ８によって上下及び左右が反転されて受光素子アレイ３の中央の列に３個の個眼像１３として結像されるが、被写体Ｂ側から見た像としては、上下反転された像になる。

また、左の「Ｌ」（左側４０°の領域）と右の「Ｒ」（右側４０°の領域）は、４５°直角プリズム１２によって左右反転された後にそれぞれサイドレンズ８によって上下及び左右が反転されて受光素子アレイ３の左右の列に各３個の個眼像１３として結像される。被写体Ｂ側から見た像としては、上下及び左右が反転された像になる。

これら９個の個眼像１３が画像情報に変換された後、画像再生用マイクロプロセッサ６は、それらの画像情報を、そのまま順に読出す。順に読出された画像情報は、図３の中央に示されるように、左右の列が逆位置になっており、かつ左右の列の画像自体が左右反転している。この画像情報が、画像再生用マイクロプロセッサ６によって、左右の列の個眼像の位置を入替えられると共に、画像自体が左右反転されて図３の右側に示されるように１２０°の画角のパノラマ画像Ｐに再生される。

具体的には、画像再生用マイクロプロセッサ６は、中央の行の３個の個眼像１３（図３の中央において太枠１０で示された部分）の画像情報に基づいて画像処理を行う。画像再生用マイクロプロセッサ６は、まず左右反転された「Ｌ」（左側４０°領域の画像）と「Ｒ」（右側４０°領域の画像）の個眼像１３をミラー反転して正常な画像に戻し、その正常に戻した画像「Ｌ」と「Ｒ」を、中央４０°領域の画像「Ｃ」と合成して１２０°のパノラマ画像Ｐに再生する。

このとき、各個眼像１３は、略４０°の領域の画像であるので接合部の重なり部分をほとんど生じることなく３枚の画像が接合される。また、センタレンズ８及びサイドレンズ８が画角４０°のレンズであるので各画像１３の外周部の歪はほとんど生じず、画像同士の接合時に各画像に対する複雑な歪補正の処理が必要とされることがない。

なお、上記例では、画像再生用マイクロプロセッサ６は、中央の行の３個の個眼像１３の画像情報に基づいて画像処理を行ったが、上下の行の個眼像１３の画像情報に基づいても同様に画像処理を行ってパノラマ画像を再生し、３つのパノラマ画像から平均値をとる等の処理によって１つのパノラマ画像Ｐを再生するようにしてもよい。この場合には、画像情報の情報量が増加するので再生されるパノラマ画像Ｐの精細度が向上する。

また、光学レンズアレイ１１、４５°直角プリズム１２、及び受光素子アレイ３が、図５に示されるように、中央の１つの行に相当する部分のみで構成されたものであってもよい。具体的には、光学レンズアレイ１１は、横長の透明基板９に３個の光学レンズ８が一体的に形成され、中央の光学レンズ８がセンタレンズを構成し、左右の光学レンズ８がサイドレンズを構成する。この場合には、パノラマ撮像装置１の全体をより小型に構成することができる。

なお、図１に示されるパノラマ撮像装置１における光学レンズアレイ１１、４５°直角プリズム１２、及び受光素子アレイ３によって構成される装置部分の実際の大きさは、光学レンズアレイ１１と受光素子アレイ３が共に約９ｍｍ四方の大きさであり、４５°直角プリズム１２の頂部から受光素子アレイ３の底面までの厚みは約７ｍｍである。このように、装置全体が嵩張らない薄型に構成することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図６と図７を参照して説明する。第２の実施形態のパノラマ撮像装置１は、第１の実施形態とほぼ同一の構成であり、同一の構成部分については同一番号を付して説明を省略する。また、ＤＳＰ５と画像再生用マイクロプロセッサ６についても第１の実施形態と同一の構成であるので図示及び説明を省略する。

第２の実施形態が第１の実施形態と相違する部分は、光学レンズアレイ１１の光入射側に配置されるプリズムとして４５°直角プリズム１２の代わりに、６０°−３０°直角プリズム２２が配置される点である。６０°−３０°直角プリズム２２は、図７に示されるように、断面が直角三角形であり、直角に対向する２つの角が６０°と３０°に形成されたプリズムである。

６０°−３０°直角プリズムは、直角を挟む２つの辺のうちの短辺２２ｃが光学レンズアレイ１１に対して平行であり、直角を挟む長辺２２ａが外側向きに垂直になるように配置される。従って、斜辺２２ｂは、光学レンズアレイ１１に対して６０°の傾斜を有する。そして、被写角度１２０°の左右４０°の領域からの光が６０°−３０°直角プリズム２２の長辺２２ａから入射し、斜辺２２ｂによって反射され、短辺２２ｃから出射してサイドレンズ８によって集光され、受光素子アレイ３上に左右略４０°の領域の画像として結像される。

そして、第１の実施形態と同様に、左右略４０°の領域の画像（個眼像）１３と、センタレンズ８によって結像された中央略４０°の領域の画像（個眼像）１３が、画像再生用マイクロプロセッサ６によって略１２０°の画角のパノラマ画像Ｐに再生される。

この第２の実施形態においても、６０°−３０°直角プリズム２２の斜辺２２ｂは、光学レンズアレイ１１に対して６０°の傾斜を有するので、センタレンズ８から向かって正面方向への略４０°の範囲には、６０°−３０°直角プリズム２２が存在せず、センタレンズ８へ入射する光が遮られない。

また、センタレンズ８、及び左右のサイドレンズ８によって結像される各個眼像１３は、第１の実施形態と同様に、略４０°の領域の画像であるので接合部の重なり部分を大きく生じることなく３枚の画像（個眼像）１３が接合され、各画像１３の外周部の歪がほとんど生じないので複雑な歪補正の処理が必要とされることがない。

（第３の実施形態）
次に、略１８０°の画角のパノラマ画像を撮像できる第３の実施形態について、図８と図９を参照して説明する。第３の実施形態のパノラマ撮像装置１は、第１の実施形態とほぼ同一の構成であり、同一の構成部分については同一番号を付して説明を省略する。また、ＤＳＰ５と画像再生用マイクロプロセッサ６についても第１の実施形態と同一の構成であるので図示及び説明を省略する。

第３の実施形態が第１の実施形態と相違する部分は、撮像可能な画角を広げるために各光学レンズ８が６０°の画角を有するレンズで構成される点と、光学レンズアレイ１１の光入射側のプリズムとして４５°直角プリズムの代わりに、正三角形プリズム３２が配置される点である。正三角形プリズム３２は、図９に示されるように、断面が正三角形のプリズムである。

正三角形プリズム３２は、一辺３２ｃが光学レンズアレイ１１に対して平行になるように配置される。従って、内側向きの斜辺３２ｂは、光学レンズアレイ１１に対して６０°の傾斜を有する。そして、被写角度略１８０°の左右６０°の領域からの光が正三角形プリズム３２の外側向きの斜辺３２ａから入射し、内側向きの斜辺３２ｂによって反射され、光学レンズアレイ１１に平行な辺３２ｃから出射してサイドレンズ８によって集光され、受光素子アレイ３上に左右略６０°の領域の画像として結像される。

そして、第１の実施形態と同様に、左右略６０°の領域の画像（個眼像）１３と、センタレンズ８によって結像された中央略６０°の領域の画像（個眼像）１３が、画像再生用マイクロプロセッサ６によって略１８０°の画角のパノラマ画像Ｐに再生される。

この第３の実施形態において、正三角形プリズム３２の内側向きの斜辺３２ｂは、光学レンズアレイ１１に対して６０°の傾斜を有するので、センタレンズ８から向かって正面方向への略６０°の範囲には、正三角形プリズム３２が存在せず、センタレンズ８へ入射する光が遮られない。

なお、この第３の実施形態の場合には、左右の正三角形プリズム３２に入射する光の角度が６０°よりも大きくなる可能性があり、各サイドレンズ８によって結像される画像１３の画角が６０°よりも大きくなる可能性がある。その場合には、各画像１３の接合部の重なり部分を大きくすることによって調整される。

また、この第３の実施形態の場合には、各光学レンズ８が６０°の画角を有するレンズで構成されるので、受光素子アレイ３上の各個眼像１３の外周部に歪が生じる可能性があるが、各光学レンズ８を２枚又は３枚の組合せレンズによって構成することにより歪の大きさを実質的に支障がない程度に抑えることができる。

（第４の実施形態）
次に、略１８０°の画角のパノラマ画像を撮像できる第４の実施形態について、図１０と図１１を参照して説明する。第４の実施形態のパノラマ撮像装置１は、第１の実施形態と同様に３行３列の光学レンズ８を有する光学レンズアレイ１１と、光学レンズアレイ１１から所定距離隔てた位置に配置される受光素子アレイ３を備え、同一の構成部分については同一番号を付して説明を省略する。また、ＤＳＰ５と画像再生用マイクロプロセッサ６についても第１の実施形態と同一の構成であるので図示及び説明を省略する。

第４の実施形態が第１の実施形態と相違する部分は、撮像可能な画角を広げるために各光学レンズ８が６０°の画角を有するレンズで構成される点と、光学レンズアレイ１１の光入射側のプリズムとして４５°直角プリズム１２の代わりに、大きな１つの正三角形プリズム４２が配置される点である。正三角形プリズム４２の１辺の大きさは、光学レンズアレイ１１の１行３個の光学レンズ８に亘る長さに構成される。

正三角形プリズム４２は、一辺４２ｃが光学レンズアレイ１１に対して平行になるように配置される。従って、他の２辺４２ａ、４２ｂは、光学レンズアレイ１１に対して６０°の傾斜を有する。そして、被写角度略１８０°のうち左右６０°の領域からの光が正三角形プリズム４２の２つの斜辺４２ａ、４２ｂから入射し、互いに対向する斜辺４２ｂ、４２ａによって反射され辺４２ｃから出射してサイドレンズ８によって集光され、受光素子アレイ３上に左右略６０°の領域の画像（個眼像）として結像される。

一方、正面向き略６０°の領域からの光は、光学レンズアレイ１１の下の行の中央の光学レンズ（センタレンズ）８ａによって集光され、受光素子アレイ３上に中央略６０°の領域の画像（個眼像）として結像される。

そして、第１の実施形態と同様に、左右略６０°の領域の画像（個眼像）１３と中央略６０°の領域の画像（個眼像）１３が、画像再生用マイクロプロセッサ６によって略１８０°の画角のパノラマ画像Ｐに再生される。なお、この第４の実施形態の場合には、左右の列の個眼像を入替える必要がないので、その分だけ画像再生用マイクロプロセッサ６による再生処理の手順が簡単化される。

この第４の実施形態においては、被写体Ｂからの光を屈折させるプリズムが光学レンズアレイ１１の上の行の３つの光学レンズ８を覆うように配置される大きな正三角形プリズム４２であるが、正面向き略６０°の領域からの光を集光するセンタレンズは、下の行の中央の光学レンズ８ａであるので、このセンタレンズ８ａから向かって正面方向への略６０°の範囲には、正三角形プリズム４２が存在せず、センタレンズ８ａへ入射する光が遮られない。

（第５の実施形態）
次に、パノラマ撮像装置１から見て前方の略半球状のパノラマ画像を撮像できる第５の実施形態について、図１２と図１３を参照して説明する。第５の実施形態のパノラマ撮像装置１は、第１の実施形態のパノラマ撮像装置１と同様に３行３列の９個の光学レンズ８を有する光学レンズアレイ１１と、光学レンズアレイ１１から所定距離隔てた位置に配置される受光素子アレイ３を備える。同一の構成部分については同一番号を付して説明を省略する。また、ＤＳＰ５と画像再生用マイクロプロセッサ６についても第１の実施形態と同一の構成であるので図示及び説明を省略する。

第５の実施形態が第１の実施形態と相違する部分は、光学レンズアレイ１１の光入射側に設けられるプリズム５２が、略半球の全方向からの光を集光できるように、３行３列の中央の光学レンズ８ｃを除いて残りの８個全ての光学レンズ８に対向して配置される点である。

具体的には、図１２に示されるように、３行３列の中央の光学レンズ８ｃを除いて残りの８個の光学レンズ８に対向する位置に、中央の光学レンズ８ｃを中心として放射状に４５°直角プリズム５２が配置される。４５°直角プリズム５２の光学レンズアレイ１１に対する傾斜姿勢は、第１の実施形態と同様に、光学レンズアレイ１１に対向する一辺が光学レンズアレイ１１に対して２５°の角度に傾斜するように配置され、斜辺が光学レンズアレイ１１に対して７０°の角度に傾斜するように配置される。これによって、３行３列の中央の光学レンズ８ｃから向かって正面方向への略４０°の範囲には、４５°直角プリズム５２が存在せず、３行３列の中央の光学レンズ８ｃへ入射する光が遮られない。

なお、この第５の実施形態においては、３行３列の中央の１つの光学レンズ８ｃのみがセンタレンズであり、残りの８個の光学レンズ８はサイドレンズに相当する。

受光素子アレイ３上には、センタレンズ８ｃによってパノラマ撮像装置の正面略４０°の領域の画像が個眼像として結像され、８個のサイドレンズ８によって略半球の周辺側略４０°の領域Ｂ１〜Ｂ８（図１３）の画像がそれぞれ個眼像として結像される。そして、それらの９個の画像（個眼像）が画像再生用マイクロプロセッサ６によって略半球状のパノラマ画像に再生される。なお、各領域Ｂ１〜Ｂ８は、図１３に示されるように、縦方向の画角が４０°であり、横方向の画角が４５°である。

（第６の実施形態）
次に、光学レンズアレイ１１の光入射側に設けられるプリズムをミラーに代えた実施形態について、図１４を参照して説明する。第６の実施形態のパノラマ撮像装置１は、第１の実施形態とほぼ同一の構成であり、同一の構成部分については同一番号を付して説明を省略する。また、ＤＳＰ５と画像再生用マイクロプロセッサ６についても第１の実施形態と同一の構成であるので図示及び説明を省略する。

第６の実施形態のパノラマ撮像装置１においては、左右のサイドレンズ８に対向する位置に光学レンズアレイ１１に対して略３０°の傾斜姿勢で第１のミラー６２ａが配置される。左右のサイドレンズ８の外方位置には第１のミラー６２ａからの反射光を遮らないようにして第２のミラー６２ｂが配置される。センタレンズ８から向かって正面方向への略４０°の範囲には、ミラーが存在せず、センタレンズ８へ入射する光が遮られない。

被写角度１２０°のうち左右４０°の領域からの光が第２のミラー６２ｂと第１のミラー６２ａによって順に反射されて左右のサイドレンズ８に入射し、受光素子アレイ３上に左右４０°の領域の画像（個眼像）として結像される。被写角度１２０°のうち中央４０°の領域からの光は、直接センタレンズ８に入射し、受光素子アレイ３上に中央４０°の領域の画像（個眼像）として結像される。

第１の実施形態と同様に、左右４０°の領域の画像（個眼像）と中央４０°の領域の画像（個眼像）が、画像再生用マイクロプロセッサ６によって略１２０°の画角のパノラマ画像Ｐに再生される。なお、この第６の実施形態の場合には、左右の領域の画像は、左右反転されないので、その分だけ画像再生用マイクロプロセッサ６による再生処理の手順が簡単化される。

以上のように、本発明のパノラマ撮像装置１によれば、互いに光軸Ｌが平行なセンタレンズ８とサイドレンズ８が一体的に形成された光学レンズアレイ１１と、光学レンズアレイ１１の光入射側に設けられ左右の領域から入射する光をサイドレンズ８の光軸Ｌに一致するように屈曲させて案内するプリズム１２、２２、３２、４２、５２、又はミラー６２ａ、６２ｂを備え、撮像手段が、光学レンズアレイ１１に平行に配置される受光素子アレイ３から構成されるので、画角が６０°を大きく超えるレンズを使用することなく少ない光学系により装置を構成でき、複雑な画像補正を施すことなく画像同士の接合部に不自然さが残らないようにパノラマ画像Ｐを再生することができ、しかも装置全体が嵩張らずに薄型に構成することができる。

本発明の第１の実施形態に係るパノラマ撮像装置の概略構成を示す斜視図。 同パノラマ撮像装置におけるレンズ光学系と光の進行経路を示す側面図。 同パノラマ撮像装置における受光素子アレイ上の個眼像の結像状態と、画像再生用マイクロプロセッサによって処理される過程の画像情報と、再生されたパノラマ画像を順に示す説明図。 同パノラマ撮像装置と１２０°の被写角度に亘る被写体の関係を示す斜視図。 同パノラマ撮像装置におけるレンズ光学系の変形例を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係るパノラマ撮像装置のレンズ光学系を示す平面図。 同パノラマ撮像装置におけるレンズ光学系と光の進行経路を示す側面図。 本発明の第３の実施形態に係るパノラマ撮像装置のレンズ光学系を示す平面図。 同パノラマ撮像装置におけるレンズ光学系と光の進行経路を示す側面図。 本発明の第４の実施形態に係るパノラマ撮像装置のレンズ光学系を示す平面図。 同パノラマ撮像装置におけるレンズ光学系と光の進行経路を示す側面図。 本発明の第５の実施形態に係るパノラマ撮像装置のレンズ光学系を示す平面図。 同パノラマ撮像装置と略半球状の被写体の関係を示す図。 本発明の第６の実施形態に係るパノラマ撮像装置のレンズ光学系と光の進行経路を示す側面図。

符号の説明

１ パノラマ撮像装置
２ レンズ光学系
３ 受光素子アレイ（撮像手段）
６ 画像再生用マイクロプロセッサ（画像再生手段）
８ 光学レンズ（センタレンズ、サイドレンズ）
８ａ、８ｃ 光学レンズ（センタレンズ）
１１ 光学レンズアレイ
１２ ４５°直角プリズム
１３ 像
２２ ６０°−３０°直角プリズム
３２ 正三角形プリズム
４２ 正三角形プリズム
５２ ４５°直角プリズム
６２ａ 第１のミラー
６２ｂ 第２のミラー
Ｌ 光軸
Ｐ パノラマ画像

Claims (5)

1. １２０°以上の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、
   前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、
   前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、
   前記レンズ光学系が、
   前記被写角度の正面略４０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略４０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
   前記左右のサイドレンズの光入射側において、前記被写角度の正面略４０°の領域から入射する光を遮らないように前記各サイドレンズに対して設けられ、前記被写角度のうち左右略４０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内する左右の４５°直角プリズム、又は６０°−３０°直角プリズムを備え、
   前記撮像手段が、
   前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、
   前記画像再生手段が、
   前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略４０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略４０°の領域の像を合成して画角が１２０°以上のパノラマ画像に再生することを特徴とするパノラマ撮像装置。
2. 略１８０°の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、
   前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、
   前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、
   前記レンズ光学系が、
   前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略６０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
   前記左右のサイドレンズの光入射側において、前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を遮らないように前記各サイドレンズに対して設けられ、前記被写角度のうち左右略６０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記サイドレンズへ案内する左右の正三角形プリズムを備え、
   前記撮像手段が、
   前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、
   前記画像再生手段が、
   前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略６０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略６０°の領域の像を合成して画角が略１８０°のパノラマ画像に再生することを特徴とするパノラマ撮像装置。
3. 略１８０°の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、
   前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、
   前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、
   前記レンズ光学系が、
   前記被写角度の正面略６０°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右のそれぞれ略６０°の領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一体的に形成された光学レンズアレイと、
   前記左右のサイドレンズの光入射側であって前記被写角度の正面略６０°の領域から前記センタレンズへ入射する光を遮らない位置に設けられ、前記被写角度のうち左右略６０°の領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内する１個の正三角形プリズムを備え、
   前記撮像手段が、
   前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、
   前記画像再生手段が、
   前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面略６０°の領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右それぞれ略６０°の領域の像を合成して画角が略１８０°のパノラマ画像に再生することを特徴とするパノラマ撮像装置。
4. １２０°以上の被写角度から入射する光を集光して所定の焦点平面に結像させるレンズ光学系と、
   前記焦点平面に配置され前記レンズ光学系によって結像される像を電子的な画像情報へ変換する撮像手段と、
   前記撮像手段によって変換された画像情報に画像処理を施してパノラマ画像に再生する画像再生手段とを備えるパノラマ撮像装置において、
   前記レンズ光学系が、
   前記被写角度の正面領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズの両側に配置され該センタレンズと光軸が平行であって前記被写角度の左右領域から入射する光を受光する左右のサイドレンズが一平面上に配置された光学レンズアレイと、
   前記光学レンズアレイの光入射側に設けられ、前記被写角度の左右領域から入射する光を、前記各サイドレンズの光軸に一致するように屈曲させて前記各サイドレンズへ案内するプリズム又はミラーを備え、
   前記撮像手段が、
   前記光学レンズアレイから所定距離隔てて前記光学レンズアレイに平行に配置され、前記センタレンズ及び左右のサイドレンズによりそれぞれ結像される像を撮像する受光素子アレイから構成され、
   前記画像再生手段が、
   前記センタレンズによって結像される前記被写角度の正面領域の像と、前記左右のサイドレンズによって結像される前記被写角度の左右領域の像を合成して画角が１２０°以上のパノラマ画像に再生することを特徴とするパノラマ撮像装置。
5. 前記光学レンズアレイの光入射側に設けられるプリズム又はミラーが、前記１２０°以上の被写角度の正面領域から前記センタレンズへ入射する光を遮らない位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のパノラマ撮像装置。

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