JP2008046174A

JP2008046174A - パノラマ撮像装置

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Publication number: JP2008046174A
Application number: JP2006219158A
Authority: JP
Inventors: Takashi Toyoda; 孝豊田; Yoshizumi Nakao; 良純中尾; Yasuo Masaki; 康生政木
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: US20090195639A1; JP4396674B2; CN102096305A; US8035681B2; EP1887790B1; DE602007005553D1; US8094183B2; CN101122734A; US20080036852A1; EP1887790A1

Abstract

【課題】略１８０°の被写角度を撮像するためのパノラマ撮像装置において、広角レンズを使用することなく装置を構成でき複雑な画像補正をすることなくパノラマ画像を再生する。
【解決手段】３行３列に亘って９個の光学レンズが一平面上に配置された光学レンズアレイ９と、受光素子アレイ３と、光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３（サイドレンズ）に対置された４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３を備える。正面領域略３６°からの光が光学レンズＬ２−２（センタレンズ）に受光され、左右領域略７２°からの光が略３６°の領域ごとに４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３と４５°直角プリズムＰ３−１、Ｐ３−３によって別々に集光され、各サイドレンズにそれぞれ受光される。センタレンズによって結像される正面の像と各サイドレンズによって結像される４つの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、監視カメラや自動車の周囲確認用の装置として装置周囲の広い範囲の被写領域を撮像する種々の装置が知られている。

例えば、車両の前方と左右の３方向を監視するためのカメラ装置として、撮像素子の光入射側にプリズムを備え、左右方向からの光はプリズムによって屈折させて撮像素子上の所定領域に結像させ、正面方向からの光はプリズムを介さずに撮像素子上の別の領域に結像させ、結像させた左右方向の像及び正面方向の像は、それぞれモニタ装置上に区分して表示されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、撮像素子の結像面に光学像を形成する複数の撮像光学手段を備え、これら複数の撮像光学手段の光軸がレンズの近傍の１点で交差され、かつ隣接する各撮像光学手段の撮影視野が連続するように構成され、各撮像光学手段によって撮影された画像がパノラマ画像に再生されてモニタ画面に表示される広角撮像装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、右方からの光と左方からの光を反射鏡によってフィルム面の上下に別々に露光させるステレオ写真撮影用カメラ（例えば、特許文献３参照）や、全方位からの光を双曲面形状に形成された反射部によって反射させ、反射部に対向する位置に設けられた撮像素子に集光するように構成された視覚センサ（例えば、特許文献４参照）が知られている。
特開２００３−２０７８３６号公報特開２００６−２５３４０号公報特開２００４−４８６９号公報特開２００５−１０９７８５号公報

ところで、上記特許文献１に記載のカメラ装置は、車両の前方と左右の３方向からの画像が得られるが、それらの画像はそれぞれ独立した画像としてモニタ装置に表示され、一連の連続した画像（パノラマ画像）に再生されるものではない。

また、上記カメラ装置では、カメラ装置の周囲の１８０°程度の広い範囲を監視できるようにするためには３方向からの画像をいずれも６０°以上の画角が得られるものにしなければならない。そのためには、撮像用レンズとしていわゆる広角レンズを使用しなければならず、画像周辺部に樽状歪が生じてしまう。樽状歪は画像をディジタル的に処理することによって補正が可能であるが、歪補正のためには複雑な処理プログラムが必要になる。

上記特許文献２に記載の広角撮像装置では、各撮像光学手段によって撮像された画像がモニタ画面上においてパノラマ画像として再生され、例えば当該広角撮像装置が監視カメラとして用いられる場合にいわゆる死角（撮像されない領域）が生じず、監視機能がより高いものであるが、複数の撮像光学手段が立体的に配置される構造であることから装置全体の嵩が大きくなりがちであるという問題がある。

そこで、本発明は、略１８０°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°を超える広角レンズを使用することなく装置を構成でき、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、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３６°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズと光軸が平行であって、前記被写角度の左右それぞれ略７２°の領域から入射する光をそれぞれ略３６°の領域ごとに受光する左右２個ずつのサイドレンズとが一平面上に配置された光学レンズアレイと、前記左右２個ずつ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３６°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それぞれに対向して設けられ、前記被写角度のうち左右略７２°の領域から入射する光を、それぞれ略３６°の領域ごとに集光し、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２個ずつの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２個ずつ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３６°の領域の像と、前記左右２個ずつのサイドレンズによって結像されるそれぞれ略３６°の領域の像との合計５個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２の発明は、１８０°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分割された複数の領域ごとに受光する複数のサイドレンズとが一平面上に配置された光学レンズアレイと、前記サイドレンズの光入射側に設けられ、各サイドレンズが受光する前記被写角度の左右領域から入射する光を、分割された複数の領域ごとに集光し、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それぞれ複数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、前記左右それぞれ複数のサイドレンズによって結像された複数領域ごとの左右領域の像とを合成して画角が１８０°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３の発明は、請求項２の発明において、前記センタレンズが受光する被写角度の正面領域と、前記複数のサイドレンズがそれぞれ受光する被写角度の分割された各左右領域が、略同じ角度の領域であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、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平面上に配置された光学レンズアレイと、略１８０°の被写角度から入射する光のうち左右それぞれ略７２°の領域からの光を、それぞれ略３６°の領域ごとに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左右２個ずつの直角プリズムを備え、被写角度の正面略３６°の領域の像と被写角度の左右の略３６°の領域の４つの像との合計５個の像が合成されて画角が略１８０°のパノラマ画像に再生されるので、画角が６０°を超えるレンズを使用することなく装置を構成でき、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。

請求項２の発明によれば、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平面上に配置された光学レンズアレイと、１８０°以上の被写角度から入射する光のうち左右の領域からの光を、それぞれ分割された複数の領域ごとに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を備え、被写角度の正面領域の像と被写角度の左右の分割された複数の領域ごとの像とが合成されて画角が１８０°以上のパノラマ画像に再生されるので、画角が６０°を超えるレンズを使用することなく装置を構成でき、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。

以下、本発明の一実施形態に係るパノラマ撮像装置ついて、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乃至図３に示されるように、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（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）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ａが互いに平行な３行３列の９個の光学レンズＬが１枚の透明基板８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９と、光学レンズアレイ９の光入射側において、４つの光学レンズＬにそれぞれ対向して配置された左右２個ずつの４５°直角プリズムＰとを備える。以下、各光学レンズＬを行列の位置に応じた添字によって区別して表示する。例えば、１行１列の光学レンズはＬ１−１と表示する。

４５°直角プリズムＰは、４箇所の光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３に対向して配置される。以下、各４５°直角プリズムＰを、その位置に応じた添字によって区別する。例えば、１行１列の光学レンズＬ１−１に対向して配置された４５°直角プリズムはＰ１−１と表示する（図１及び図２参照）。

各４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３は、図３に示されるように、断面が直角を挟む２つの辺Ｐａ、Ｐｂと直角に対向する斜辺Ｐｃからなる二等辺三角形であり、光学レンズアレイ９に対して傾斜して配置される。４５°直角プリズムＰ１−１と４５°直角プリズムＰ１−３は、光学レンズアレイ９に対して比較的大きな傾斜角度（略２６°）で配置され、４５°直角プリズムＰ３−１と４５°直角プリズムＰ３−３は、光学レンズアレイ９に対して比較的小さな傾斜角度（略１０°）で配置される。なお、図３は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った展開断面を示す。

９個の光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２・・は、全て３６°の画角を有し、各光学レンズによって形成される画像に歪はほとんど生じない。なお、各４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３と光学レンズアレイ９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Ｌ１−１、Ｌ１−２・・は、透明基板８に一体的に形成されたものではなく、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。

中央位置の光学レンズＬ２−２（以下、センタレンズという）は、図３に示されるように被写角度の正面略３６°の領域から入射する光をプリズムを介さずに直接受光し、４つの光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３（以下、サイドレンズという）は、被写角度のうち左右略７２°の領域から入射する光を、それぞれ略３６°に２分割された領域ごとに各４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３を介して受光する。

各４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３・・は、直角を挟む２つの辺Ｐａ、Ｐｂのうち外側向きの一辺Ｐａから光が入射し、入射した光が斜辺Ｐｃによって反射されて他の一辺Ｐｂ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Ｐ１−１と４５°直角プリズムＰ１−３は、被写角度の正面略３６°の左右に隣接する略３６°の領域Ｚ１（以下、第１の左右領域という）からの光を集光するように配置され、４５°直角プリズムＰ３−１と４５°直角プリズムＰ３−３は、第１の左右領域Ｚ１のさらに外側に隣接する略３６°の領域Ｚ２（以下、第２の左右領域という）からの光を集光するように配置される。

各４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３に集光された光は、斜辺Ｐｃによって反射されて光学レンズアレイ９に対向する他の一辺Ｐｂから出射され、それぞれサイドレンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３によって受光される。

また、センタレンズＬ２−２から向かって正面方向への略３６°の範囲には、４５°直角プリズムが存在せず、センタレンズＬ２−２へ入射する光が遮られない。

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９に対して平行であって、かつ光学レンズアレイ９の各光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２・・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（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサから構成される。固体撮像素子は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）であってもよい。

受光素子アレイ３上には、３行３列の各光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２・・によって９個の個眼像Ｆが結像される。各個眼像Ｆは、光学レンズと同様に行列の位置に応じた添字によって区別して表示する。例えば、光学レンズＬ１−１に対応する個眼像はＦ１−１と表示する。

センタレンズＬ２−２によって結像される個眼像Ｆ２−２は、上下左右が反転された像になり、サイドレンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３によって結像される各個眼像Ｆ１−１、Ｆ１−３、Ｆ３−１、Ｆ３−３は、４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３のミラー作用によって左右反転が解消されて上下が反転された像になる。

さらに、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５を参照して詳細に説明する。図４（ａ）と図４（ｂ）は、１８０°に亘る被写体Ｂに向き合って配置されたパノラマ撮像装置１の斜め左上方からの斜視図と斜め右上方からの斜視図である。また、図５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（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように１８０°の被写角度に亘って３６°ごとの等間隔に「Ｑ」「Ｌ」「Ｃ」「Ｒ」「Ｐ」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」（正面３６°の領域）は、センタレンズＬ２−２によって上下及び左右が反転されて受光素子アレイ３の中央に個眼像Ｆ２−２として結像されるが、被写体Ｂ側から見た像としては、図５の左側に示されるように、上下が反転された像になる。

なお、本実施形態では光学レンズＬ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−２についても、正面略３６°領域からの光を受光するので、図５の左側に示されるように、受光素子アレイ３上の対応する位置に被写体中央の「Ｃ」の上下反転された個眼像Ｆ１−２、Ｆ２−１、Ｆ２−３、Ｆ３−２が形成される。

また、正面３６°の領域（図４（ａ）及び図４（ｂ）においてＺ０として示す）に隣接する第１の左右領域Ｚ１の「Ｌ」と「Ｒ」は、４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３によって左右反転された後にそれぞれサイドレンズＬ１−３、Ｌ１−３によって上下及び左右が反転されて、図５の左側に示されるように受光素子アレイ３上の対応する位置にそれぞれ個眼像Ｆ１−１、Ｆ１−３として結像される。被写体Ｂ側から見た像としては、図５の左側に示されるように、「Ｌ」と「Ｒ」がそれぞれ上下及び左右に反転された像になる。

さらに、第１の左右領域Ｚ１に隣接する第２の左右領域Ｚ２の「Ｑ」と「Ｐ」は、４５°直角プリズムＰ３−１、Ｐ３−３によって左右反転された後にそれぞれサイドレンズＬ３−１、Ｌ３−３によって上下及び左右が反転されて、図５の左側に示されるように受光素子アレイ３上の対応する位置にそれぞれ個眼像Ｆ３−１、Ｆ３−３として結像される。被写体Ｂ側から見た像としては、図５の左側に示されるように、「Ｑ」と「Ｐ」がそれぞれ上下及び左右に反転された像になる。

これら９個の個眼像Ｆ１−１、Ｆ１−２・・が受光素子アレイ３によって画像情報に変換され、変換された画像情報が、図５の左側に示された受光素子アレイ３の左下隅の画素から右上隅の画素へと順に読出される。順に読出された画像情報は、図５の中央に示されるように、上下が反転されて正常に復されるが、「Ｐ」「Ｑ」「Ｌ」「Ｒ」については左右の列位置が逆になっており、かつ画像自体が左右反転している。これらの画像情報が、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５の右側に示されるように１８０°の画角のパノラマ画像ＰＦに再生される。なお、図５の中央の図は、画像再生用マイクロプロセッサ６による処理過程における画像を示し、表示装置７によって表示されることが可能である。

具体的には、画像再生用マイクロプロセッサ６は、図５の中央に示された画像において太枠ｆで示された部分の５つの個眼像Ｆ３−１、Ｆ３−３、Ｆ２−２、Ｆ１−１、Ｆ１−３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、左右反転された「Ｐ」「Ｑ」「Ｌ」「Ｒ」の個眼像Ｆ３−１、Ｆ３−３、Ｆ１−３、Ｆ１−１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「Ｐ」「Ｑ」「Ｌ」「Ｒ」を、中央の画像「Ｃ」に対して適正な位置に接合して図５の右側に示される１８０°のパノラマ画像ＰＦに再生する。

このとき、各個眼像Ｆ１−１、Ｆ１−２・・は、略３６°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５枚の画像が接合される。また、センタレンズＬ２−２及びサイドレンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３が画角３６°のレンズであるので各画像Ｆ１−１、Ｆ１−３・・の外周部にほとんど歪みが生じず、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、図５の左側に示されるように受光素子アレイ３上の個眼像Ｆ１−２、Ｆ２−１、Ｆ２−３、Ｆ３−２もＦ２−２と同様に、被写体Ｂ中央の「Ｃ」の画像となるので、再生用マイクロプロセッサ６は、それらの個眼像のうちのいずれか１つの画像情報を用いてパノラマ画像ＰＦを再生するようにしてもよい。この場合には、そのパノラマ画像ＰＦを再生するために用いるいずれかの個眼像「Ｃ」を結像するいずれかの光学レンズＬ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−２が請求項１及び請求項２において定義するセンタレンズに相当する。

また、逆に個眼像Ｆ１−２、Ｆ２−１、Ｆ２−３、Ｆ３−２がパノラマ画像ＰＦを再生するために用いられない場合には、光学レンズＬ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−２が省略されてもいいし、各光学レンズＬ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−２に対応する絞り開口が閉塞されて、受光素子アレイ３上の１行２列位置、２行１列位置、２行３列位置、３行２列位置に個眼像が形成されないように構成されてもよい。

次に、本実施形態によるパノラマ撮像装置１の変形例について、図６及び図７を参照して説明する。第１の変形例に係るパノラマ撮像装置１は、図６に示されるように、光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３にそれぞれ対向させて６個の４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３、Ｐ２−１、Ｐ２−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３が設けられる。光学レンズアレイ９に対する傾斜は、１行目の４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３が最も大きく、３行目の４５°直角プリズムＰ３−１、Ｐ３−３が最も小さく、２行目の４５°直角プリズムＰ２−１、Ｐ２−３が中間程度になされている。

つまり、１行目の４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３が被写角度の正面に近い左右領域からの光を集光し、２行目の４５°直角プリズムＰ２−１、Ｐ２−３が次に正面に近い左右領域からの光を集光し、３行目の４５°直角プリズムＰ３−１、Ｐ３−３が被写角度の正面から最も遠い左右領域からの光を集光するように配置される。

さらに具体的に説明すると、１８０°の被写角度から入射する光のうち正面略２６°の領域からの光が中央の光学レンズＬ２−２によって受光される。そして、正面略２６°を除く左右それぞれ略７７°の領域から入射する光が略２６°ずつの３つの領域に分割され、正面領域に最も近い左右領域の光が４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−３によって集光されて光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３により受光され、正面領域に次に近い左右領域の光が４５°直角プリズムＰ２−１、Ｐ２−３によって集光されて光学レンズＬ２−１、Ｌ２−３により受光され、正面領域から最も遠い左右領域の光が４５°直角プリズムＰ３−１、Ｐ３−３によって集光されて光学レンズＬ３−１、Ｌ３−３により受光される。本変形例では、６つの光学レンズＬ１−１、Ｌ１−３、Ｌ２−１、Ｌ２−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３がサイドレンズに相当する。

従って、本変形例の場合には、受光素子アレイ３上に正面略２６°の領域の個眼像と、左右略７７°の領域がそれぞれ３つに分割された６つの左右領域の個眼像が形成され、合計７個の個眼像が合成されてパノラマ画像ＰＦとして再生される。

本変形例における各光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２・・は、画角が略２６°あればよいので、受光素子アレイ３上に形成される各個眼像に生じる歪がさらに小さく、パノラマ画像ＰＦに再生されたときの接合部の不自然さがさらに少ない。

なお、正面略２６°を除く左右それぞれ略７７°の領域は、略２６°ずつの３つの領域に分割されるのではなく、異なった角度の領域に分割されてもよい。例えば、左右の略７７°の領域が３０°、２５°、２２°等の３つの領域に分割されてもよい。

本実施形態によるパノラマ撮像装置１の第２の変形例は、図７に示されるように、１行５列の光学レンズアレイ９を有し、光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−４、Ｌ１−５にそれぞれ対向させて４個の４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−２、Ｐ１−４、Ｐ１−５が設けられる。受光素子アレイ３についても１行５列の個眼像が形成される横に細長い形状に構成される。本変形例では、４つの光学レンズＬ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−４、Ｌ１−５がサイドレンズに相当する。

そして、各４５°直角プリズムは、光学レンズアレイ９に対する傾斜が４５°直角プリズムＰ１−２、Ｐ１−４については比較的大きく、４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−５については比較的小さくなるようにして固定され、４５°直角プリズムＰ１−２、Ｐ１−４によって正面よりの左右領域（第１の左右領域）からの光が集光され、４５°直角プリズムＰ１−１、Ｐ１−５によって正面から遠い左右領域（第２の左右領域）からの光が集光される。

従って、本変形例の場合には、受光素子アレイ３上に正面領域の個眼像と、左右領域の４個の個眼像が形成され、合計５個の個眼像が合成されてパノラマ画像ＰＦとして再生される。本変形例では、光学レンズアレイ９及び受光素子アレイ３の面積が大幅に縮小されるので、装置全体の嵩をさらに小さくできる。

なお、上記実施形態及び変形例において、被写角度の左右領域からの光を屈曲させてサイドレンズへ案内するプリズムは、４５°直角プリズムに限られず、例えば６０°−３０°直角プリズムや正三角形プリズムであってもよい。

以上のように、本発明のパノラマ撮像装置１によれば、被写角度の正面領域を除く左右領域が複数の領域に分割され、左右領域からの光が複数の領域ごとにプリズムによって集光されて各サイドレンズに案内されるので、画角が６０°を超えるレンズを使用することなく装置を構成でき、各個眼像に歪がほとんど生じないので複雑な画像補正を施すことなく画像同士の接合が行え接合部の不自然さがほとんどないパノラマ画像ＰＦを再生することができる。また、装置全体を嵩張らずに薄型に構成することができる。

本発明の一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の正面図。図２におけるＡ−Ａ線に沿った展開断面図。（ａ）は、同パノラマ撮像装置と１８０°の被写角度に亘る被写体の位置関係を示す装置背面左上方からの斜視図、（ｂ）は、同右上方からの斜視図。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と、同個眼像が画像情報として処理されパノラマ画像に再生される過程を示す説明図。同パノラマ撮像装置の変形例を示す正面図。同パノラマ撮像装置の別の変形例を示す正面図。

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）
９光学レンズアレイ
ａ光軸
Ｌ２−２センタレンズ
Ｌ１−１、Ｌ１−３、Ｌ３−１、Ｌ３−３サイドレンズ
Ｐ１−１、Ｐ１−３、Ｐ３−１、Ｐ３−３４５°直角プリズム（直角プリズム）
Ｆ１−１、Ｆ１−３、Ｆ２−２、Ｆ３−１、Ｆ３−３個眼像（像）
Ｚ０正面領域
Ｚ１第１の左右領域
Ｚ２第２の左右領域
ＰＦパノラマ画像

Claims

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３６°の領域から入射する光を受光するセンタレンズと、該センタレンズと光軸が平行であって、前記被写角度の左右それぞれ略７２°の領域から入射する光をそれぞれ略３６°の領域ごとに受光する左右２個ずつのサイドレンズとが一平面上に配置された光学レンズアレイと、
前記左右２個ずつ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３６°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それぞれに対向して設けられ、前記被写角度のうち左右略７２°の領域から入射する光を、それぞれ略３６°の領域ごとに集光し、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２個ずつの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２個ずつ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３６°の領域の像と、前記左右２個ずつのサイドレンズによって結像されるそれぞれ略３６°の領域の像との合計５個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。
１８０°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分割された複数の領域ごとに受光する複数のサイドレンズとが一平面上に配置された光学レンズアレイと、
前記サイドレンズの光入射側に設けられ、各サイドレンズが受光する前記被写角度の左右領域から入射する光を、分割された複数の領域ごとに集光し、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それぞれ複数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、前記左右それぞれ複数のサイドレンズによって結像された複数領域ごとの左右領域の像とを合成して画角が１８０°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。
前記センタレンズが受光する被写角度の正面領域と、前記複数のサイドレンズがそれぞれ受光する被写角度の分割された各左右領域が、略同じ角度の領域であることを特徴とする請求項２に記載のパノラマ撮像装置。