JP2011017824A - 光学系 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型の光学素子を移動することにより連続的に画角を変化させることが可能な全方位撮像光学系又は投影光学系を提供する。
【解決手段】 360°全方位の画角を有する画像を像面5に結像させるか、像面5に配置された画像を360°全方位の画角に投影する前群Gfと後群Gbからなる光学系1であって、中心軸2を含む断面内では第1入射瞳P1が中心軸2から離れて位置し、中心軸2に直交した平面に投影した時には第2入射瞳P2が中心軸2上に位置し、遠方から入射する光束は、前群Gf及び後群Gbを順に経て、像面5の中心軸2から外れた位置に円環状に結像する光学系1において、第1の入射瞳P1近傍に配置され、中心軸2に対して平行に移動することにより、中心軸2を含む断面内で撮影方向又は投影方向を可変とする画角可変手段としての画角可変素子Aを有する。
【選択図】図3
【解決手段】 360°全方位の画角を有する画像を像面5に結像させるか、像面5に配置された画像を360°全方位の画角に投影する前群Gfと後群Gbからなる光学系1であって、中心軸2を含む断面内では第1入射瞳P1が中心軸2から離れて位置し、中心軸2に直交した平面に投影した時には第2入射瞳P2が中心軸2上に位置し、遠方から入射する光束は、前群Gf及び後群Gbを順に経て、像面5の中心軸2から外れた位置に円環状に結像する光学系1において、第1の入射瞳P1近傍に配置され、中心軸2に対して平行に移動することにより、中心軸2を含む断面内で撮影方向又は投影方向を可変とする画角可変手段としての画角可変素子Aを有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、光学系に関し、特に、360°全方位の画角を有する画像を像面に結像させるか、像面に配置された画像を360°全方位の画角に投影する全天カメラ、全天プロジェクター等の光軸方向の画角を可変にした光学系に関するものである。
従来、反射光学系を用いた360°全方位(全周)の画像を得る画角可変の光学系としては、特許文献1、2に開示されたような光学系が知られている。
特許文献1に記載された技術は、本発明者による先行技術であるが、全周の一部の方向を拡大して他の方向は縮小したり、任意の部分の上下方向の画角を変化させるものであり、全周の画角をすべての方向で任意の画角に可変するものではない。
また、特許文献2に記載された技術は、複数枚の反射面からなる全周光学系で、任意の反射面を移動又は変形することにより画角を変化させるものであるが、大きな反射面を移動する必要があり、構造が複雑で画角可変機構が複雑であった。
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の光学素子を移動することにより連続的に画角を変化させることが可能な全方位撮像光学系又は投影光学系を提供することである。
上記目的を達成する本発明の光学系は、360°全方位の画角を有する画像を像面に結像させるか、像面に配置された画像を360°全方位の画角に投影する前群と後群からなる光学系であって、前記中心軸を含む断面内では第1入射瞳が前記中心軸から離れて位置し、前記中心軸に直交した平面に投影した時には第2入射瞳が前記中心軸上に位置し、遠方から入射する光束は、前記前群及び前記後群を順に経て、前記像面の前記中心軸から外れた位置に円環状に結像する光学系において、前記第1の入射瞳近傍に配置され、前記中心軸に対して平行に移動することにより、前記中心軸を含む断面内で撮影方向又は投影方向を可変とする画角可変手段を有することを特徴とする。
また、前記画角可変手段は、前記中心軸に対して回転対称な円環状の形状をした光学素子であり、前記中心軸を含む断面では所定のパワーを有し、前記中心軸と直交する断面ではパワーを有さないことを特徴とする。
また、前記中心軸の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群と、前記中心軸の周りで回転対称な正パワーを有する後群と、を備えており、前記前群は、結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、遠方からの光束が入射する前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳と前記中心軸を挟んで反対側に配置されている第1反射面と、前記第1反射面と前記中心軸に対して同じ側に配置される第2反射面と、を含み、前記第1反射面の中心光線と交差する位置は、前記第2反射面の中心光線と交差する位置より前記中心軸方向で前記後群側に位置しており、前記中心軸方向で前記第1反射面の外周と前記第2反射面の外周の間に前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳が配置されていることを特徴とする。
また、前記中心軸の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群と、前記中心軸の周りで回転対称な正パワーを有する後群と、を備えており、前記前群は、結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、遠方からの光束が入射する前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳と前記中心軸を挟んで反対側に配置されている第1反射面と、前記第1反射面と前記中心軸を挟んで反対側に配置される第2反射面と、を含み、前記第1反射面の中心光線と交差する位置は、前記第2反射面の中心光線と交差する位置より前記中心軸方向で前記後群側に位置しており、前記中心軸方向で前記第1反射面の外周と前記第2反射面の外周の間に前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳が配置されていることを特徴とする。
以上の本発明の光学系においては、小型の光学素子を移動することにより連続的に画角を変化させることが可能な全方位撮像光学系又は投影光学系を提供することができる。
以下、実施例に基づいて本発明にかかる光学系について説明する。
図1は、本実施形態の光学系である。
本実施形態では、360°全方位の画角を有する画像を像面5に結像させるか、像面5に配置された画像を360°全方位の画角に投影する前群Gfと後群Gbからなる光学系1であって、中心軸2を含む断面内では第1入射瞳P1が中心軸2から離れて位置し、中心軸2に直交した平面に投影した時には第2入射瞳P2が中心軸2上に位置し、遠方から入射する光束は、前群Gf及び後群Gbを順に経て、像面5の中心軸2から外れた位置に円環状に結像する光学系1において、第1の入射瞳P1近傍に配置され、中心軸2に対して平行に移動することにより、中心軸2を含む断面内で撮影方向又は投影方向を可変とする画角可変手段としての画角可変素子Aを有する。
本実施形態では、画角可変素子Aを第1の入射瞳P1近傍に配置するので、画角可変素子Aの光軸方向の大きさを小さくすることが可能となり、画角可変素子Aを小型に構成することが可能となる、また、画角可変素子Aを中心軸2に対して平行に移動させるので、画角可変素子Aを移動させる図示しない移動機構を簡素化することが可能となる。
また、画角可変素子Aは、中心軸2に対して回転対称な円環状の形状をした光学素子であるので、全周の映像を一度に均一に変換することが可能となる。
また、画角可変素子Aは、中心軸2を含む断面では所定のパワーを有するので、前群Gfに入射する光束を変化させることが可能となる。特に、負のパワーを有することが好ましい。負のパワーを有することにより、前群Gfに入射する光束を絞ることが可能となり、中心軸2を含む断面での広画角化が可能となる。
また、画角可変素子Aは、中心軸2に対して回転対称なので、中心軸2と直交する断面ではパワーを有さない。
また、中心軸2の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群Gfと、中心軸2の周りで回転対称な正パワーを有する後群Gbと、を備えており、前群Gfは、結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、遠方からの光束が入射する中心軸2を含む断面内での第1入射瞳P1と中心軸2を挟んで反対側に配置されている第1反射面22と、第1反射面22と中心軸2に対して同じ側に配置される第2反射面23と、を含み、第1反射面21の中心光線と交差する位置は、第2反射面23の中心光線と交差する位置より中心軸2方向で後群Gb側に位置しており、中心軸2方向で第1反射面22の外周と第2反射面23の外周の間に中心軸2を含む断面内での第1入射瞳P1が配置されているので、画角変換素子Aが前群Gfから大きく突出することのない構造とすることが可能となる。
また、中心軸2の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群Gfと、中心軸2の周りで回転対称な正パワーを有する後群Gbと、を備えており、前群Gfは、結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、遠方からの光束が入射する中心軸2を含む断面内での第1入射瞳P1と中心軸2を挟んで反対側に配置されている第1反射面22と、第1反射面22と中心軸2を挟んで反対側に配置される第2反射面23と、を含み、第1反射面22の中心光線と交差する位置は、第2反射面23の中心光線と交差する位置より中心軸2方向で後群Gb側に位置しており、中心軸2方向で第1反射面22の外周と第2反射面23の外周の間に中心軸2を含む断面内での第1入射瞳P1が配置されているので、画角変換素子Aが前群Gfから大きく突出することのない構造とすることが可能となる。
以下に、本発明にかかる光学系の実施例1及び実施例2を説明する。これら光学系の構成パラメータは後記する。
座標系は、図1に示すように、図示しない物体面から光学系1に入射する主光線を延長した線と中心軸2が交差する点を光学系の原点Oとし、中心軸2の方向をY軸方向とし、図1の紙面内をY−Z平面とする。そして、図1の像面5と反対の方向をY軸正方向とし、Y軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をX軸正方向とする。
偏心面については、その面が定義される座標系の上記光学系1の原点Oからの偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、光学系1の原点Oに定義される座標系のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はZ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα,β,γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずX軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のY軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のZ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
また、後記の構成パラメータ中にデータの記載されていない非球面に関する項は0である。屈折率、アッベ数については、d線(波長587.56nm)に対するものを表記してある。長さの単位はmmである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。なお、画角変換素子Aは中心軸方向に移動可能なので、*で示された画角変換素子Aに関するY軸方向の偏心は、第1状態から第3状態までそれぞれ別に示す。
なお、非球面ASSは、以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。
Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+k)Y2 /R2 }1 /2]
+aY4 +bY6 +cY8 +dY10+・・・
・・・(a)
ただし、Zを軸とし、Yを軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは近軸曲率半径、kは円錐定数、a、b、c、d、…はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+k)Y2 /R2 }1 /2]
+aY4 +bY6 +cY8 +dY10+・・・
・・・(a)
ただし、Zを軸とし、Yを軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは近軸曲率半径、kは円錐定数、a、b、c、d、…はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
また、拡張回転自由曲面ERFSは、以下の定義で与えられる回転対称面である。
図2に示すように、まず、Y−Z座標面上で原点を通る下記の曲線(b)が定められる。
Z=(Y2 /RY)/[1+{1−(C1 +1)Y2 /RY2 }1 /2]
+C2 Y+C3 Y2 +C4 Y3 +C5 Y4 +C6 Y5 +C7 Y6
+・・・・+C21Y20+・・・・+Cn+1 Yn +・・・・
・・・(b)
次いで、この曲線(b)をX軸正方向を向いて左回りを正として角度θ(°)回転した曲線F(Y)が定められる。この曲線F(Y)もY−Z座標面上で原点を通る。
+C2 Y+C3 Y2 +C4 Y3 +C5 Y4 +C6 Y5 +C7 Y6
+・・・・+C21Y20+・・・・+Cn+1 Yn +・・・・
・・・(b)
次いで、この曲線(b)をX軸正方向を向いて左回りを正として角度θ(°)回転した曲線F(Y)が定められる。この曲線F(Y)もY−Z座標面上で原点を通る。
その曲線F(Y)をY正方向に距離R(負のときはY負方向)だけ平行移動し、その後にZ軸の周りでその平行移動した曲線を回転させてできる回転対称面を拡張回転自由曲面とする。
その結果、拡張回転自由曲面はY−Z面内で自由曲面(自由曲線)になり、X−Y面内で半径|R|の円になる。
この定義からZ軸が拡張回転自由曲面の軸(回転対称軸)となる。
ここで、RYはY−Z断面での球面項の曲率半径、C1 は円錐定数、C2 、C3 、C4 、C5 …はそれぞれ1次、2次、3次、4次…の非球面係数である。
なお、Z軸を中心軸に持つ円錐面は拡張回転自由曲面の1つとして与えられ、RY=∞,C1 ,C2 ,C3 ,C4 ,C5 ,…=0とし、θ=(円錐面の傾き角)、R=(X−Z面内での底面の半径)として与えられる。
実施例1の光学系1の中心軸2に沿ってとった断面図を図3、光学系1の平面図を図4、光学系1の画角変換素子Aを移動させた図を図5に示す。また、この実施例の画角変換素子Aを移動させた状態ごとの光学系全体の横収差図を図6〜図8に示す。この横収差図において、中央に示された角度は、(水平方向画角、垂直方向の画角)を示し、その画角におけるY方向(メリジオナル方向)とX方向(サジタル方向)の横収差を示す。
光学系1は、前群Gfと、後群Gbと、前群Gfと後群Gbの間で中心軸2に同軸に配置された開口Sとからなる。
前群Gfは、第1の入射瞳P1近傍に配置され、中心軸2に対して回転対称な円環状の形状をした画角変換素子Aと、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい前群透明媒体Lと、両凹負レンズと両凸正レンズの接合レンズからなる前群第1レンズ成分Lf1と、両凸正レンズからなる前群第2レンズ成分Lf2と、を有する。
画角変換素子Aは、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい樹脂等からなり、遠方の物体面からの光束が入射する拡張回転自由曲面からなる前群第1透過面11と、前群第1透過面11より中心軸2側に配置されていて、前群第1透過面11から入射した光束が入射し前群透明媒体Lに向かって射出する拡張回転自由曲面からなる前群第1透過面12と、を有する。
前群透明媒体Lは、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい樹脂等からなり、画角変換素子Aからの光束が入射する拡張回転自由曲面からなる前群第3透過面21と、前群第3透過面21と中心軸2を挟んで反対側で前群第3透過面21より像面5側に配置されていて、前群第3透過面21から入射した光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第1反射面22と、前群第1反射面22と中心軸2に対して同じ側で前群第1反射面22より像面5と反対側に配置され、前群第1反射面22で反射された光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第2反射面23と、後群Gbに面していて、前群第2反射面23で反射された光束が入射し非球面からなる前群第4透過面24と、を有する。
後群Gbは、両凸正レンズからなる後群第1レンズ成分Lb1と、物体側に凹面を向けた平凹レンズと像側に凸面を向けた平凸レンズの接合レンズからなる後群第2レンズ成分Lb2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズの接合レンズからなる後群第3レンズ成分Lb3と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる後群第4レンズ成分Lb4と、を有する。
また、後群Gbと像面5との間には、フィルタFとプリズムPが配置されている。
光学系1において、物体面から入射する光束は、画角変換素子Aの前群第1透過面11から入射し、前群第2透過面12から出射する。画角変換素子Aを出車した光束は、前群透明媒体Lの前群第2透過面21を経て、中心軸2を横切って前群第3透過面21と反対側の前群第1反射面22で後群Gbから離れるように反射されて、前群第1反射面22と中心軸2に対して同じ側で後群Gbからより離れた側に位置している前群第2反射面23で後群Gb方向へ再度反射され、射出面の前群第4透過面24を経て前群透明媒体Lから外に出る。前群透明媒体Lを出射した光束は、前群第1レンズ成分Lf1から前群第2レンズ成分Lf2を経て、前群Gfから出射する。
その後、前群Gfと後群Gbの間で中心軸2に同軸に配置された開口Sとを経て、後群第1レンズ成分Lb1から後群第4レンズ成分Lb4及びフィルタFとプリズムPを経て、像面5の中心軸2から外れた半径方向の所定位置に円環状に結像する。
なお、図3に示すように、中心軸2を含む断面内では第1入射瞳P1が中心軸2から離れて位置し、図4に示すように、中心軸2に直交した平面に投影した時には中心軸2上に第2入射瞳P2が位置する。
図5は、実施例1の光学系の画角可変素子Aの移動の様子を示した図である。図5(a)は、画角可変素子Aが像面から離れた位置にある第1の状態、図5(b)は、画角可変素子Aが中間位置にある第2の状態、図5(c)は、画角可変素子Aが像面に近い位置にある第3の状態である。図5(b)及び図5(c)の画角可変素子Aに隣接して記載された矢印は、図5(a)に示した第1の状態から移動した方向を示している。
この実施例1の仕様は、
水平画角 360°
垂直画角 50°(上40°、下10°、中心15°)
中心画角 第1状態 第2状態 第3状態
10.0 15.00 20.00
第1入射瞳径 1.08mm
像の大きさ φ1.10mm〜φ4.98mm
である。
水平画角 360°
垂直画角 50°(上40°、下10°、中心15°)
中心画角 第1状態 第2状態 第3状態
10.0 15.00 20.00
第1入射瞳径 1.08mm
像の大きさ φ1.10mm〜φ4.98mm
である。
実施例2の光学系1の中心軸2に沿ってとった断面図を図9、光学系1の平面図を図10、光学系1の画角変換素子Aを移動させた図を図11に示す。また、この実施例の画角変換素子Aを移動させた状態ごとの光学系全体の横収差図を図12〜図14に示す。この横収差図において、中央に示された角度は、(水平方向画角、垂直方向の画角)を示し、その画角におけるY方向(メリジオナル方向)とX方向(サジタル方向)の横収差を示す。
光学系1は、前群Gfと、後群Gbと、前群Gfと後群Gbの間で中心軸2に同軸に配置された開口Sとからなる。
前群Gfは、第1の入射瞳P1近傍に配置され、中心軸2に対して回転対称な円環状の形状をした画角変換素子Aと、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい前群透明媒体Lと、両凹負レンズと両凸正レンズの接合レンズからなる前群第1レンズ成分Lf1と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる前群第2レンズ成分Lf2と、を有する。
画角変換素子Aは、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい樹脂等からなり、遠方の物体面からの光束が入射する拡張回転自由曲面からなる前群第1透過面11と、前群第1透過面11より中心軸2側に配置されていて、前群第1透過面11から入射した光束が入射し前群透明媒体Lに向かって射出する拡張回転自由曲面からなる前群第1透過面12と、を有する。
前群透明媒体Lは、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい樹脂等からなり、画角変換素子Aからの光束が入射する拡張回転自由曲面からなる前群第3透過面21と、前群第3透過面21と中心軸2を挟んで反対側で前群第3透過面21より像面5側に配置されていて、前群第3透過面21から入射した光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第1反射面22と、前群第1反射面22と中心軸2に対して同じ側で前群第1反射面22より像面5と反対側に配置され、前群第1反射面22で反射された光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第2反射面23と、後群Gbに面していて、前群第2反射面23で反射された光束が入射し非球面からなる前群第4透過面24と、を有する。
後群Gbは、両凸正レンズからなる後群第1レンズ成分Lb1と、物体側に凹面を向けた平凹レンズと像側に凸面を向けた平凸レンズの接合レンズからなる後群第2レンズ成分Lb2と、両凹負レンズと両凸正レンズの接合レンズからなる後群第3レンズ成分Lb3と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる後群第4レンズ成分Lb4と、を有する。
また、後群Gbと像面5との間には、フィルタFとプリズムPが配置されている。
光学系1において、物体面から入射する光束は、画角変換素子Aの前群第1透過面11から入射し、前群第2透過面12から出射する。画角変換素子Aを出車した光束は、前群透明媒体Lの前群第2透過面21を経て、中心軸2を横切って前群第3透過面21と反対側の前群第1反射面22で後群Gbから離れるように反射されて、前群第1反射面22と中心軸2に対して同じ側で後群Gbからより離れた側に位置している前群第2反射面23で後群Gb方向へ再度反射され、射出面の前群第4透過面24を経て前群透明媒体Lから外に出る。前群透明媒体Lを出射した光束は、前群第1レンズ成分Lf1から前群第2レンズ成分Lf2を経て、前群Gfから出射する。
その後、前群Gfと後群Gbの間で中心軸2に同軸に配置された開口Sとを経て、後群第1レンズ成分Lb1から後群第4レンズ成分Lb4及びフィルタFとプリズムPを経て、像面5の中心軸2から外れた半径方向の所定位置に円環状に結像する。
なお、図9に示すように、中心軸2を含む断面内では第1入射瞳P1が中心軸2から離れて位置し、図10に示すように、中心軸2に直交した平面に投影した時には中心軸2上に第2入射瞳P2が位置する。
図11は、実施例1の光学系の画角可変素子Aの移動の様子を示した図である。図11(a)は、画角可変素子Aが像面から離れた位置にある第1の状態、図11(b)は、画角可変素子Aが中間位置にある第2の状態、図11(c)は、画角可変素子Aが像面に近い位置にある第3の状態である。図11(b)及び図11(c)の画角可変素子Aに隣接して記載された矢印は、図11(a)に示した第1の状態から移動した方向を示している。
この実施例2の仕様は、
水平画角 360°
垂直画角 50°(上40°、下10°、中心15°)
中心画角 第1状態 第2状態 第3状態
0.00 15.00 30.00
第1入射瞳径 0.59mm
像の大きさ φ1.10mm〜φ4.98mm
である。
水平画角 360°
垂直画角 50°(上40°、下10°、中心15°)
中心画角 第1状態 第2状態 第3状態
0.00 15.00 30.00
第1入射瞳径 0.59mm
像の大きさ φ1.10mm〜φ4.98mm
である。
以下に、上記実施例1及び実施例2の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の “RE”は反射面、“ERFS”は拡張回転自由曲面、“ASS”は非球面を示す。
実施例1
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(第1入射瞳) 0.00 偏心(1)
2 ∞(第2入射瞳) 0.00 偏心(2)
3 ERFS[1] 0.00 偏心(3) 1.5163 64.1
4 ERFS[2] 0.00 偏心(4)
5 ERFS[3] 0.00 偏心(5) 1.5163 64.1
6 ERFS[4](RE) 0.00 偏心(6) 1.5163 64.1
7 ERFS[5](RE) 0.00 偏心(7) 1.5163 64.1
8 ASS[1] 6.00 偏心(8)
9 -4.36 1.00 1.6204 60.3
10 7.02 3.50 1.5673 42.8
11 -8.73 0.15
12 52.18 2.50 1.5891 61.1
13 -13.62 4.41
14 ∞(絞り) 1.06
15 104.53 2.00 1.4875 70.2
16 -17.15 0.80
17 -7.58 1.50 1.6510 56.1
18 ∞ 2.50 1.5673 42.8
19 -8.45 0.15
20 33.57 1.00 1.8467 23.8
21 9.41 3.00 1.4875 70.2
22 -16.29 0.15
23 15.48 3.00 1.5163 64.1
24 127.92 0.50
25 ∞ 3.50 1.5163 64.1
26 ∞ 5.00
27 ∞ 12.80 1.7015 41.2
28 ∞ 0.20
像 面 ∞
ERFS[1]
RY -16.13
θ -15.00
R -18.00
ERFS[2]
RY 2.60
θ -15.00
R -17.00
ERFS[3]
RY 3.55
θ -26.03
R -14.14
ERFS[4]
RY -37.22
θ -37.31
R 15.52
C3 8.7159E-004 C4 -4.4882E-005
ERFS[5]
RY 12.88
θ -77.98
R 5.21
C3 -3.8207E-002 C4 -3.5876E-004
ASS[1]
曲率半径 4.14
k -1.5017E+000
偏心[1]
X 0.00 Y 3.62 Z -14.14
α -15.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 5.12 4.82 4.44
偏心[4]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 5.12 4.82 4.44
偏心[5]
X 0.00 Y 3.62 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -7.60 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y 6.53 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[8]
X 0.00 Y -10.49 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(第1入射瞳) 0.00 偏心(1)
2 ∞(第2入射瞳) 0.00 偏心(2)
3 ERFS[1] 0.00 偏心(3) 1.5163 64.1
4 ERFS[2] 0.00 偏心(4)
5 ERFS[3] 0.00 偏心(5) 1.5163 64.1
6 ERFS[4](RE) 0.00 偏心(6) 1.5163 64.1
7 ERFS[5](RE) 0.00 偏心(7) 1.5163 64.1
8 ASS[1] 6.00 偏心(8)
9 -4.36 1.00 1.6204 60.3
10 7.02 3.50 1.5673 42.8
11 -8.73 0.15
12 52.18 2.50 1.5891 61.1
13 -13.62 4.41
14 ∞(絞り) 1.06
15 104.53 2.00 1.4875 70.2
16 -17.15 0.80
17 -7.58 1.50 1.6510 56.1
18 ∞ 2.50 1.5673 42.8
19 -8.45 0.15
20 33.57 1.00 1.8467 23.8
21 9.41 3.00 1.4875 70.2
22 -16.29 0.15
23 15.48 3.00 1.5163 64.1
24 127.92 0.50
25 ∞ 3.50 1.5163 64.1
26 ∞ 5.00
27 ∞ 12.80 1.7015 41.2
28 ∞ 0.20
像 面 ∞
ERFS[1]
RY -16.13
θ -15.00
R -18.00
ERFS[2]
RY 2.60
θ -15.00
R -17.00
ERFS[3]
RY 3.55
θ -26.03
R -14.14
ERFS[4]
RY -37.22
θ -37.31
R 15.52
C3 8.7159E-004 C4 -4.4882E-005
ERFS[5]
RY 12.88
θ -77.98
R 5.21
C3 -3.8207E-002 C4 -3.5876E-004
ASS[1]
曲率半径 4.14
k -1.5017E+000
偏心[1]
X 0.00 Y 3.62 Z -14.14
α -15.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 5.12 4.82 4.44
偏心[4]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 5.12 4.82 4.44
偏心[5]
X 0.00 Y 3.62 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -7.60 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y 6.53 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[8]
X 0.00 Y -10.49 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
実施例2
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(第1入射瞳) 0.00 偏心(1)
2 ∞(第2入射瞳) 0.00 偏心(2)
3 ERFS[1] 0.00 偏心(3) 1.8830 40.7
4 ERFS[2] 0.00 偏心(4)
5 ERFS[3] 0.00 偏心(5) 1.5163 64.1
6 ERFS[4](RE) 0.00 偏心(6) 1.5163 64.1
7 ERFS[5](RE) 0.00 偏心(7) 1.5163 64.1
8 ASS[1] 6.00 偏心(8)
9 -4.69 1.00 1.6204 60.3
10 7.85 3.50 1.5673 42.8
11 -6.83 0.15
12 -59.59 2.50 1.5891 61.1
13 -10.90 1.53
14 ∞(絞り) 2.77
15 88.91 2.00 1.4875 70.2
16 -17.04 0.80
17 -9.87 1.50 1.6510 56.1
18 ∞ 2.50 1.5673 42.8
19 -14.06 0.15
20 -47.30 1.00 1.8467 23.8
21 17.99 3.00 1.4875 70.2
22 -12.66 0.15
23 10.08 3.00 1.5163 64.1
24 108.99 0.50
25 ∞ 3.55 1.5163 64.1
26 ∞ 5.00
27 ∞ 12.80 1.7015 41.2
28 ∞ 0.20
像 面 ∞
ERFS[1]
RY-104.50
θ -11.17
R -24.00
ERFS[2]
RY 242.14
θ -11.17
R -23.00
ERFS[3]
RY -6.19
θ -28.68
R -17.46
ERFS[4]
RY -32.13
θ -38.18
R 14.85
C3 -2.3844E-004 C4 -5.2338E-005
ERFS[5]
RY 15.68
θ -79.02
R 5.24
C3 -4.6484E-002 C4 4.8067E-005
ASS[1]
曲率半径 4.02
k -1.2858E+000
偏心[1]
X 0.00 Y 4.71 Z -17.46
α -15.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 27.78 6.43 -14.11
偏心[4]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 27.78 6.43 -14.11
偏心[5]
X 0.00 Y 4.71 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -6.80 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y 7.37 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[8]
X 0.00 Y -11.84 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞(第1入射瞳) 0.00 偏心(1)
2 ∞(第2入射瞳) 0.00 偏心(2)
3 ERFS[1] 0.00 偏心(3) 1.8830 40.7
4 ERFS[2] 0.00 偏心(4)
5 ERFS[3] 0.00 偏心(5) 1.5163 64.1
6 ERFS[4](RE) 0.00 偏心(6) 1.5163 64.1
7 ERFS[5](RE) 0.00 偏心(7) 1.5163 64.1
8 ASS[1] 6.00 偏心(8)
9 -4.69 1.00 1.6204 60.3
10 7.85 3.50 1.5673 42.8
11 -6.83 0.15
12 -59.59 2.50 1.5891 61.1
13 -10.90 1.53
14 ∞(絞り) 2.77
15 88.91 2.00 1.4875 70.2
16 -17.04 0.80
17 -9.87 1.50 1.6510 56.1
18 ∞ 2.50 1.5673 42.8
19 -14.06 0.15
20 -47.30 1.00 1.8467 23.8
21 17.99 3.00 1.4875 70.2
22 -12.66 0.15
23 10.08 3.00 1.5163 64.1
24 108.99 0.50
25 ∞ 3.55 1.5163 64.1
26 ∞ 5.00
27 ∞ 12.80 1.7015 41.2
28 ∞ 0.20
像 面 ∞
ERFS[1]
RY-104.50
θ -11.17
R -24.00
ERFS[2]
RY 242.14
θ -11.17
R -23.00
ERFS[3]
RY -6.19
θ -28.68
R -17.46
ERFS[4]
RY -32.13
θ -38.18
R 14.85
C3 -2.3844E-004 C4 -5.2338E-005
ERFS[5]
RY 15.68
θ -79.02
R 5.24
C3 -4.6484E-002 C4 4.8067E-005
ASS[1]
曲率半径 4.02
k -1.2858E+000
偏心[1]
X 0.00 Y 4.71 Z -17.46
α -15.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 27.78 6.43 -14.11
偏心[4]
X 0.00 Y * Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
第1状態 第2状態 第3状態
Y 27.78 6.43 -14.11
偏心[5]
X 0.00 Y 4.71 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -6.80 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y 7.37 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[8]
X 0.00 Y -11.84 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
このように、実施例1及び実施例2では、画角可変素子Aを第1の入射瞳P1近傍に配置するので、画角可変素子Aの光軸方向の大きさを小さくすることが可能となり、画角可変素子Aを小型に構成することが可能となる、また、画角可変素子Aを中心軸2に対して平行に移動させるので、画角可変素子Aを移動させる図示しない移動機構を簡素化することが可能となる。
また、画角可変素子Aは、中心軸2に対して回転対称な円環状の形状をした光学素子であるので、全周の映像を一度に均一に変換することが可能となる。
また、画角可変素子Aは、中心軸2を含む断面では負のパワーを有するので、前群Gfに入射する光束を絞ることが可能となり、中心軸2を含む断面での広画角化が可能となる。
なお、図15は、実施例3を示す図である。実施例3の前群透明媒体Lは、図15に示すように、中心軸2の周りで回転対称な屈折率が1より大きい樹脂等からなり、画角変換素子Aからの光束が入射する拡張回転自由曲面からなる前群第3透過面21と、前群第3透過面21と中心軸2を挟んで反対側で前群第3透過面21より像面5側に配置されていて、前群第3透過面21から入射した光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第1反射面22と、前群第1反射面22と中心軸2を挟んで反対側で前群第1反射面22より像面5と反対側に配置され、前群第1反射面22で反射された光束が入射し拡張回転自由曲面からなる前群第2反射面23と、後群Gbに面していて、前群第2反射面23で反射された光束が入射し非球面からなる前群第4透過面24と、を有する構造としてもよい。
1…光学系
2…中心軸
5…像面
A…画角可変素子(画角可変手段)
Gf…前群
Gb…後群
L…透明媒体
P1…第1入射瞳
P2…第2入射瞳
S…開口
2…中心軸
5…像面
A…画角可変素子(画角可変手段)
Gf…前群
Gb…後群
L…透明媒体
P1…第1入射瞳
P2…第2入射瞳
S…開口
Claims (4)
- 360°全方位の画角を有する画像を像面に結像させるか、像面に配置された画像を360°全方位の画角に投影する前群と後群からなる光学系であって、
前記中心軸を含む断面内では第1入射瞳が前記中心軸から離れて位置し、
前記中心軸に直交した平面に投影した時には第2入射瞳が前記中心軸上に位置し、
遠方から入射する光束は、前記前群及び前記後群を順に経て、前記像面の前記中心軸から外れた位置に円環状に結像する光学系において、
前記第1の入射瞳近傍に配置され、前記中心軸に対して平行に移動することにより、前記中心軸を含む断面内で撮影方向又は投影方向を可変とする画角可変手段を有することを特徴とする光学系。 - 前記画角可変手段は、
前記中心軸に対して回転対称な円環状の形状をした光学素子であり、
前記中心軸を含む断面では所定のパワーを有し、
前記中心軸と直交する断面ではパワーを有さない
ことを特徴とする請求項1に記載の光学系。 - 前記中心軸の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群と、
前記中心軸の周りで回転対称な正パワーを有する後群と、
を備えており、
前記前群は、
結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、
遠方からの光束が入射する前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳と前記中心軸を挟んで反対側に配置されている第1反射面と、
前記第1反射面と前記中心軸に対して同じ側に配置される第2反射面と、
を含み、
前記第1反射面の中心光線と交差する位置は、前記第2反射面の中心光線と交差する位置より前記中心軸方向で前記後群側に位置しており、
前記中心軸方向で前記第1反射面の外周と前記第2反射面の外周の間に前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳が配置されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学系。 - 前記中心軸の周りで回転対称な少なくとも2面の反射面を持つ前群と、
前記中心軸の周りで回転対称な正パワーを有する後群と、
を備えており、
前記前群は、
結像系の場合は光線の進む順に、投影系の場合は光線の進む順とは反対に、
遠方からの光束が入射する前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳と前記中心軸を挟んで反対側に配置されている第1反射面と、
前記第1反射面と前記中心軸を挟んで反対側に配置される第2反射面と、
を含み、
前記第1反射面の中心光線と交差する位置は、前記第2反射面の中心光線と交差する位置より前記中心軸方向で前記後群側に位置しており、
前記中心軸方向で前記第1反射面の外周と前記第2反射面の外周の間に前記中心軸を含む断面内での前記第1入射瞳が配置されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009161537A JP2011017824A (ja) | 2009-07-08 | 2009-07-08 | 光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009161537A JP2011017824A (ja) | 2009-07-08 | 2009-07-08 | 光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011017824A true JP2011017824A (ja) | 2011-01-27 |
Family
ID=43595675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009161537A Withdrawn JP2011017824A (ja) | 2009-07-08 | 2009-07-08 | 光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011017824A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9869854B2 (en) | 2015-12-16 | 2018-01-16 | Canon U.S.A, Inc. | Endoscopic system |
WO2020225924A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | オリンパス株式会社 | 広角光学系、撮像装置、及び撮像システム |
-
2009
- 2009-07-08 JP JP2009161537A patent/JP2011017824A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9869854B2 (en) | 2015-12-16 | 2018-01-16 | Canon U.S.A, Inc. | Endoscopic system |
WO2020225924A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | オリンパス株式会社 | 広角光学系、撮像装置、及び撮像システム |
US11906712B2 (en) | 2019-05-09 | 2024-02-20 | Olympus Corporation | Wide-angle optical system, image pickup apparatus, and image pickup system |
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