JP2012093760A - パノラマ撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】異なる光軸方向におけるパノラマ画像を得ることができるパノラマ撮影システムを提供する。
【解決手段】光軸が直交するパノラマレンズ鏡胴１１０及び結像レンズ鏡胴１２０を備える。結像レンズ鏡胴１２０は、入射瞳面１２１を含み、パノラマレンズ鏡胴１１０は、パノラマレンズ１０、リレーレンズ１２及び反射素子１４を備える。パノラマレンズ１０は、物側に凸状となった環状入射面Ｓ１と、結像側に凸状となっており、前記環状入射面Ｓ１から入射した光を反射する環状反射面Ｓ２と、物側に凹状となっており、前記環状反射面Ｓ２からの光を反射する円状反射面Ｓ３と、結像側に凸状となっており、前記円状反射面Ｓ３からの光を結像側に出射する円状出射面Ｓ４と、を含む。円状出射面Ｓ４からの光線はリレーレンズ１２を介して入射瞳面１２１に伝えられ、結像レンズ鏡胴１２０によってパノラマ画像１２３を結像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学システムに関し、特にパノラマ撮影システムに関するものである。

従来のパノラマ撮影システムは、同じ光軸に沿って順番に配列されたパノラマレンズ、複数の光学レンズ及びイメージセンサーを備える。前記光学レンズは、前方の映像を捕捉し、前記パノラマレンズは、前記光学レンズの光軸の３６０度周囲における映像を捕捉し、前記イメージセンサーは、前記パノラマレンズ及び結像レンズが捕捉した映像を感知してパノラマ画像を形成する。

しかし、これらの光路の設計において、パノラマレンズを経過した光線は光学レンズを介してのみイメージセンサーに伝えられるため、同じ光軸方向におけるパノラマ画像しか得ることができない。従って、異なる光軸方向におけるパノラマ画像を得ることができず、消費者らの広角撮影に対する多様な要求を満足させることができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、異なる光軸方向におけるパノラマ画像を得ることができるパノラマ撮影システムを提供することを目的とする。

前記問題を解決するために、本発明に係るパノラマ撮影システムは、パノラマレンズ鏡胴及び前記パノラマレンズ鏡胴に接続されている結像レンズ鏡胴を備える。前記パノラマレンズ鏡胴の光軸と前記結像レンズ鏡胴の光軸とは直交し、前記結像レンズ鏡胴は、入射瞳面を含み、前記パノラマレンズ鏡胴は、物側から結像側に向かって、パノラマレンズ、リレーレンズ及び反射素子を順番に備え、前記パノラマレンズは、側方向からの光線を３６０度全周囲から入射させることができ且つ正の屈折力を有し、物側に面すると共に物側に凸状となった環状入射面と、結像側に面すると共に結像側に凸状となっており、前記環状入射面から入射した光を反射する環状反射面と、前記環状入射面の内周縁に接続し且つ物側に凹状となっており、前記環状反射面からの光を反射する円状反射面と、前記環状反射面の内周縁に接続し且つ正の屈折力を有し、結像側に凸状となっており、前記円状反射面からの光を結像側に出射する円状出射面と、を含み、前記円状出射面から出射した光線は前記リレーレンズを介して前記反射素子に伝えられ、この伝えられた光線は前記反射素子によって反射して前記入射瞳面に伝えられ、前記反射した光線は前記入射瞳面によって前記結像レンズ鏡胴に入射してパノラマ画像を結像する。

本発明に係るパノラマ撮影システムは、パノラマレンズ鏡胴内に反射素子が設置されることで、前記パノラマレンズ鏡胴の光軸と結像レンズ鏡胴の光軸とが直交して、前記パノラマ撮影システムの厚さが減少すると共に、異なる光軸方向におけるパノラマ画像を得ることができ、幅広い消費者らの要求を満足させることができる。

本発明に係るパノラマ撮影システムの光路を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係るパノラマ撮影システムについて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るパノラマ撮影システム１００の光路を示す図である。前記パノラマ撮影システム１００は、パノラマレンズ鏡胴１１０と、前記パノラマレンズ鏡胴１１０に接続されている結像レンズ鏡胴１２０と、を備える。本実施形態において、前記パノラマ撮影システム１００は、ビジコンカメラ（図示せず）に用いられ、前記結像レンズ鏡胴１２０は、前記ビジコンカメラのボディ内部に設置され、前記パノラマレンズ鏡胴１１０は、ビジコンカメラのボディ外部に設置される。前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸と前記結像レンズ鏡胴１２０の光軸とは直交する。また、前記パノラマ撮影システム１００を、撮影機能を有する携帯電話又はカメラに用いることができる。

前記結像レンズ鏡胴１２０は、物側から結像側に向かって、複数の結像レンズ（図示せず）及びイメージセンサー（図示せず）を順番に備える。前記結像レンズは、入射瞳面１２１を有し、前記イメージセンサーは、結像面１２３を有する。前記入射瞳面１２１を経過した光線が前記結像面１２３に伝えられて、前記イメージセンサーに画像信号を発生させる。本実施形態において、Ｏ_１は、前記結像レンズ鏡胴１２０の光軸である。前記イメージセンサーは、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサー又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサーとすることができる。

前記パノラマレンズ鏡胴１１０は、物側から結像側に向かって、パノラマレンズ１０、リレーレンズ１２及び反射素子１４を順番に備える。本実施形態において、Ｏ_２は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸である。前記光軸Ｏ_２は、前記光軸Ｏ_１と直交する。前記パノラマレンズ１０及び前記リレーレンズ１２の位置は固定されている。即ち、前記パノラマレンズ１０及び前記リレーレンズ１２は前記光軸Ｏ_２に沿って移動しない。

前記パノラマレンズ１０は、光学ガラス又はプラスチックからなる。本実施形態において、前記パノラマレンズ１０は、プラスチック製レンズである。前記パノラマレンズ１０の幾何学的な対称軸線は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２との共同軸線になっている。前記パノラマレンズ１０は、環状入射面Ｓ_１、環状反射面Ｓ_２、円状反射面Ｓ_３及び円状出射面Ｓ_４を含む。

前記環状入射面Ｓ_１は、円錐台の側面に近似し、該側面は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２に対して対称である。前記環状入射面Ｓ_１は、物側に面し、且つ物側に近接する第一円周縁１０１及び結像側に近接する第二円周縁１０２を含む。ここで、前記物側に近接することとは、前記第一円周縁１０１が前記第二円周縁１０２に対して物側に近接していることを指し、前記結像側に近接することとは、前記第二円周縁１０２が前記第一円周縁１０１に対して結像側に近接していることを指す。前記第一円周縁１０１の直径は前記第二円周縁１０２の直径より小さく、また前記環状入射面Ｓ_１の幅は均一である。前記環状入射面Ｓ_１は、物側に対して正の屈折力を有し、且つ物側に凸状になった表面である。前記環状入射面Ｓ_１を３６０度囲む光線は、前記環状入射面Ｓ_１に投射されて前記パノラマレンズ１０内に進入する。本実施形態において、前記３６０度の光線のうち、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２に垂直する平面に対して−１０度〜４０度の角度の範囲内において前記パノラマ撮影システムに入射した物が、前記パノラマレンズ１０に入射する。

前記環状反射面Ｓ_２は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２に対して対称である。前記環状反射面Ｓ_２は、結像側に面し、且つ結像側に近接する第三円周縁１０３及び物側に近接する第四円周縁１０４を含む。ここで、前記結像側に近接することとは、前記第三円周縁１０３が前記第四円周縁１０４に対して結像側に近接していることを指し、前記物側に近接することとは、前記第四円周縁１０４が前記第三円周縁１０３に対して物側に近接していることを指す。前記第三円周縁１０３の直径は前記第四円周縁１０４の直径より小さく、前記環状反射面Ｓ_２の幅は均一である。前記環状反射面Ｓ_２は、物側に対して正の屈折力を有し、且つ結像側に凸状になった表面である。前記環状反射面Ｓ_２には反射膜が成膜されている。前記環状入射面Ｓ_１から入射した光線は、前記環状反射面Ｓ_２によって反射して前記円状反射面Ｓ_３に伝えられる。

前記円状反射面Ｓ_３の円周縁は、前記環状入射面Ｓ_２の第一円周縁１０１に接続されている。前記円状反射面Ｓ_３は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２に対して対称である。前記円状反射面Ｓ_３は、物側に対して負の屈折力を有し、且つ結像側に凹状になった表面である。前記円状反射面Ｓ_３には反射膜が成膜されている。前記環状反射面Ｓ_２からの光線は、前記円状反射面Ｓ_３によって反射して前記円状出射面Ｓ_４に伝えられる。

前記円状出射面Ｓ_４の円周縁は、前記環状反射面Ｓ_２の第三円周縁１０３に接続されている。前記円状出射面Ｓ_４は、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２に対して対称である。前記円状出射面Ｓ_４は、物側に対して正の屈折力を有し、且つ結像側に凸状になった表面である。前記円状反射面Ｓ_３には反射膜が成膜されている。前記円状反射面Ｓ_３からの光線は、前記円状出射面Ｓ_４を介して前記パノラマレンズ１０から出射する。

前記円状反射面Ｓ_２の第四円周縁１０４と前記円状入射面Ｓ_１の第二円周縁１０２とは、円環状の平面である連結面１０５を通じて連結されている。前記円環状の連結面１０５の直径は、前記第二円周縁１０２又は前記第四円周縁１０４の直径より大きい。

前記リレーレンズ１２は、正の屈折力を有するレンズであり、且つ対物側の光入射面Ｓ_５及び結像側の光出射面Ｓ_６を含む。前記光入射面Ｓ_５は、負の屈折力を有する表面であり、前記光出射面Ｓ_６は、正の屈折力を有する表面である。前記リレーレンズ１２の少なくとも１つの表面（即ち、光入射面Ｓ_５又は光出射面Ｓ_６）は、非球面である。前記リレーレンズ１２は、前記パノラマレンズ１０から出射された光線を前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２へ集光する。本実施形態において、前記リレーレンズ１２はプラスチックからなり、コスト及び重さを低減する。

前記反射素子１４は、平面鏡又は反射プリズムである。本実施形態において、前記反射素子１４は、前記結像レンズ鏡胴１２０の光軸Ｏ_１及び前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２それぞれに対して４５度角を成す。前記反射素子１４は、前記パノラマレンズ１０から出射した全部の光線を反射する。また、前記反射素子１４は、前記結像レンズ鏡胴１２０の光軸Ｏ_１及び前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_２と任意の角度（例えば、３０度角又は６０度角）を成すように設置することができる。

光線が前記環状入射面Ｓ_１の任意点から屈折して前記パノラマレンズ１０内部に進入してから、この進入した光線は前記環状反射面Ｓ_２によって反射して前記円状反射面Ｓ_３に伝えられ、この反射した光線は前記円状反射面Ｓ_３によって再度反射した前記円状出射面Ｓ_４に伝えられ、この再度反射した光線は前記円状出射面Ｓ_４を介して前記パノラマレンズ１０から出射して前記リレーレンズ１２に伝えられ、この伝えられた光線は前記リレーレンズ１２によって集光されるように前記反射素子１４に伝えられる。前記集光された光線は前記反射素子１４によって反射してから、前記結像レンズ鏡胴１２０に進入してパノラマ画像を結像する。前記パノラマレンズ１０が捕捉した３６０度のパノラマ画像は、前記リレーレンズ１２及び入射瞳面１２１を経過した後前記イメージセンサーの結像面１２３において結像する。前記イメージセンサーは結像したパノラマ画像を対応する電気信号に変換してから、液晶、ＣＲＴ等のようないろいろな表示装置を介して表示する。

下記の表１及び表２のパラメータを参照しながら、前記パノラマ撮影システム１００におけるパノラマレンズ１０及びリレーレンズ１２に関してより詳細に説明する。その中で、Ｒは対応する表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面と次の表面との光軸における間隔であり、Ｎｄは対応するレンズの屈折率であり、Ｖｄは対応する表面のアッベ数である。

本実施形態において、前記パノラマレンズ１０及び前記リレーレンズ１２における各光学表面には、全て非球面を採用する。

前記パノラマレンズ１０及び前記リレーレンズ１２が非球面を採用する場合、レンズ表面中心を原点とし、光軸をｚ軸とすると、採用される非球面の表現式は以下の通りである。

ただし、ｙは光軸から非球面上における任意点までの高さであり、Ｒは曲率半径であり、ｋは円錐定数（Ｃｏｎｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、Ａ_４は、４番目のオーダーの非球面係数（４ｔｈ ｏｒｄｅｒ Ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、Ａ_６は、６番目のオーダーの非球面係数（６ｔｈ ｏｒｄｅｒ Ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。前記パノラマレンズ１０及び前記リレーレンズ１２の非球面係数は表２の通りである。

本発明に係るパノラマ撮影システム１００は、パノラマレンズ鏡胴１１０内に反射素子１４が設置されることで、前記パノラマレンズ鏡胴１１０の光軸Ｏ_１と結像レンズ鏡胴１２０の光軸Ｏ_２とが直交して、前記パノラマ撮影システム１００の厚さが減少すると共に、異なる光軸方向におけるパノラマ画像を得ることができ、幅広い消費者らの要求を満足させることができる。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。

１００ パノラマ撮影システム
１０ パノラマレンズ
１２ リレーレンズ
１４ 反射素子
１０１ 第一円周縁
１０２ 第二円周縁
１０３ 第三円周縁
１０４ 第四円周縁
１０５ 連結面
１１０ パノラマレンズ鏡胴
１２０ 結像レンズ鏡胴
１２１ 入射瞳面
１２３ 結像面
Ｓ_１ 環状入射面
Ｓ_２ 環状反射面
Ｓ_３ 円状反射面
Ｓ_４ 円状出射面
Ｓ_５ 光入射面
Ｓ_６ 光出射面
Ｏ_１、Ｏ_２ 光軸

Claims (5)

1. パノラマレンズ鏡胴と、前記パノラマレンズ鏡胴に接続されている結像レンズ鏡胴をと、備えるパノラマ撮影システムにおいて、
   前記パノラマレンズ鏡胴の光軸と前記結像レンズ鏡胴の光軸とが直交し、
   前記結像レンズ鏡胴は、入射瞳面を含み、
   前記パノラマレンズ鏡胴は、物側から結像側に向かって、パノラマレンズ、リレーレンズ及び反射素子を順番に備え、
   前記パノラマレンズは、側方向からの光線を３６０度全周囲から入射させることができ且つ正の屈折力を有し、物側に面すると共に物側に凸状となった環状入射面と、結像側に面すると共に結像側に凸状となっており、前記環状入射面から入射した光を反射する環状反射面と、前記環状入射面の内周縁に接続し且つ物側に凹状となっており、前記環状反射面からの光を反射する円状反射面と、前記環状反射面の内周縁に接続し且つ正の屈折力を有し、結像側に凸状となっており、前記円状反射面からの光を結像側に出射する円状出射面と、を含み、
   前記円状出射面から出射した光線は前記リレーレンズを介して前記反射素子に伝えられ、この伝えられた光線は前記反射素子によって反射して前記入射瞳面に伝えられ、前記反射した光線は前記入射瞳面によって前記結像レンズ鏡胴に入射してパノラマ画像を結像することを特徴とするパノラマ撮影システム。
2. 前記環状入射面は、前記環状入射面の周縁のうち結像側に近接する第二円周縁をさらに含み、前記第一円周縁と前記第二円周縁との間の幅は均一であり、前記第一円周縁の直径は前記第二円周縁の直径より小さく、
   前記環状反射面は、前記環状反射面の周縁のうち物側に近接する第四円周縁をさらに含み、前記第三円周縁と前記第四円周縁との間の幅は均一であり、前記第三円周縁の直径は前記第四円周縁の直径より小さく、
   前記円状入射面の第二円周縁と前記円状反射面の第四円周縁とは、円環状の平面である連結面を通じて連結されていることを特徴とする請求項１に記載のパノラマ撮影システム。
3. 前記パノラマレンズ及び前記リレーレンズは、プラスチック製レンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載のパノラマ撮影システム。
4. 前記リレーレンズは、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパノラマ撮影システム。
5. 前記リレーレンズは、正の屈折力を有するレンズであり、且つ対物側の光入射面及び結像側の光出射面を含み、
   前記光入射面は、負の屈折力を有する表面であり、前記光出射面は、正の屈折力を有する表面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパノラマ撮影システム。

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