JP7286956B2 - Imaging device - Google Patents
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本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.
本出願人は、180度より広い画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像センサとを有する同一構造の撮像系を2つ組み合わせ、各撮像系によって撮像された像を合成して4πラジアンの立体角内の像を得る、全天球型の撮像システム(撮像装置)について、特許出願を行い、特許権を取得している(例えば特許文献1、2)。
The applicant of the present invention combines two imaging systems of the same structure each having a wide-angle lens with an angle of view wider than 180 degrees and an imaging sensor that captures an image by the wide-angle lens, and synthesizes the images captured by each imaging system. A patent application has been filed for an omnidirectional imaging system (imaging device) that obtains an image within a solid angle of 4π radians (for example,
全天球型の撮像システムは、一定の光学性能や画角を維持しながら、小型化(薄型化)により携帯性を向上することが要求される。 The omnidirectional imaging system is required to improve portability by downsizing (thinning) while maintaining constant optical performance and angle of view.
しかしながら、特許文献1を含む従来の全天球型の撮像システムは、小型化(薄型化)の要求に十分に応えられていない点で、改良の余地がある。
However, conventional omnidirectional imaging systems, including that of
例えば、高品質な画像を得るために大型の撮像センサ(例えばCMOSセンサ)を搭載した場合、撮像センサの配置スペースを確保するために撮像システムが大型化(厚肉化)してしまう。また、高品質な画像を得るために光学系のレンズ枚数を増やしたりレンズ径を大きくしたりした場合、光学系の配置スペースを確保するために撮像システムが大型化(厚肉化)してしまう。さらに、多種多様な撮像を可能にする撮像機能部を搭載する場合、撮像機能部の配置スペースを確保するために撮像システムが大型化(厚肉化)してしまう。 For example, when a large image sensor (for example, a CMOS sensor) is installed in order to obtain a high-quality image, the size (thickness) of the image pickup system is increased in order to secure the installation space for the image sensor. In addition, if the number of lenses in the optical system is increased or the diameter of the lens is increased in order to obtain a high-quality image, the imaging system will become larger (thick) in order to secure the installation space for the optical system. . Furthermore, when mounting an imaging function unit that enables various types of imaging, the imaging system becomes large (thick) in order to secure the arrangement space for the imaging function unit.
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、筐体内部のスペース効率を向上して小型化(薄型化)を図ることができる撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus that can improve the space efficiency inside the housing and can be miniaturized (thinned).
本実施形態の撮像装置は、複数の光学系と、前記複数の光学系による像が結像する複数の撮像センサと、前記複数の光学系において前記複数の撮像センサに至る光路を変更する複数の光路変更部と、を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットを保持すると共に、前記撮像ユニットの保持領域において、前記複数の光学系の少なくとも一部を露出させ、その露出部を除く前記撮像ユニットの最大外形部に直接的に対向する筐体ユニットと、を有し、前記複数の光学系は、前群と、後群とを有し、前記複数の光路変更部は、前記前群と前記後群の間に位置する第1、第2の光路変更部と、前記後群と前記撮像センサの間に位置する第3の光路変更部とを有し、前記筐体ユニットは、前記最大外形部を除いた前記撮像ユニットの最大幅と最大厚さの範囲内かつ前記第3の光路変更部の背面領域に、撮像装置の撮像機能部を保持し、前記複数の撮像センサは、それぞれの撮像面が互いに逆方向を向き、それぞれの背面が対向して前記筐体ユニットの内部に支持された2つの撮像センサを有し、前記複数の光学系は、前記撮像ユニットと前記筐体ユニットの幅方向と厚さ方向に直交する方向に延びる2つの後群を有し、前記2つの後群が、前記撮像ユニットの前記最大外形部を規定する、ことを特徴としている。 The imaging apparatus of this embodiment includes a plurality of optical systems, a plurality of imaging sensors on which images are formed by the plurality of optical systems, and a plurality of imaging sensors that change optical paths leading to the plurality of imaging sensors in the plurality of optical systems. an imaging unit having an optical path changing section; holding the imaging unit and exposing at least a portion of the plurality of optical systems in a holding area of the imaging unit; a housing unit that directly faces the outer shape section, the plurality of optical systems having a front group and a rear group, and the plurality of optical path changing sections comprising the front group and the rear group and a third optical path changing portion positioned between the rear group and the imaging sensor, wherein the casing unit has the maximum outer shape portion An image pickup function unit of an image pickup device is held within the range of the maximum width and maximum thickness of the image pickup unit excluding the image pickup unit and in the back area of the third optical path changing unit, and the plurality of image pickup sensors are arranged on the respective image pickup surfaces. are facing in opposite directions to each other and are supported inside the housing unit with their back surfaces facing each other, and the plurality of optical systems are arranged in the width direction of the imaging unit and the housing unit. and two rear groups extending in a direction orthogonal to the thickness direction, wherein the two rear groups define the maximum external shape of the imaging unit.
本発明によれば、筐体内部のスペース効率を向上して小型化(薄型化)を図ることができる撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image pickup apparatus that can improve the space efficiency inside the housing and can be miniaturized (thinned).
図1~図17を参照して、本実施形態による撮像装置1について詳細に説明する。以下の説明中の前、後、上、下、左、右の各方向は、各図に記載した矢線方向を基準とする。また、左右方向が幅方向に一致しており、前後方向が厚さ方向に一致している。
An
図1A、図1B、図2A、図2B、図3A、図3Bの六面図に示すように、撮像装置1は、撮像装置1の各構成要素が組み付けられてこれを保持する筐体(筐体ユニット)10を有している。筐体10は、左右方向に短く、上下方向に長く、前後方向に所定の厚みを持ち、上面が丸みを帯びた輪郭を有している。筐体10は、後側金属筐体20と前側金属筐体30を有している。後側金属筐体20と前側金属筐体30は、後述する後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80と接続樹脂筐体90と比較して相対的に高剛性の金属材料(例えばマグネシウム合金)から構成された一体成形品とすることができる。
As shown in the six views of FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, and 3B, the
後側金属筐体20と前側金属筐体30は、左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60によって接続されている。左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60は、例えば、後側金属筐体20と前側金属筐体30と同一の金属材料から構成することができるが、その材料には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
The
後側金属筐体20と前側金属筐体30の一方には、位置決めボス(図示略)が形成されており、後側金属筐体20と前側金属筐体30の他方には、ボス挿入孔(図示略)が形成されており、位置決めボスをボス挿入孔に挿入することにより、後側金属筐体20と前側金属筐体30が接近した状態で位置決めされる。後側金属筐体20と前側金属筐体30は、左側面と右側面と下面に、上記位置決め状態で重なって共締め可能なネジ孔(図示略)を有している。
A positioning boss (not shown) is formed in one of the
後側金属筐体20と前側金属筐体30の間の左側面と右側面と下面の隙間に、左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60を嵌め込んで、これらに挿通した共締めネジ(図示略)を上記ネジ孔に螺合する(締め付ける)ことにより、後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60が一体化される。なお、後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60を一体化するための構成には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
The left side connection housing 40, the right side connection housing 50, and the
後側金属筐体20の上方には、略円形のレンズ露出孔21が形成されており、前側金属筐体30の上方には、略円形のレンズ露出孔31が形成されている。後側金属筐体20の上下方向の中間部よりやや下方には、撮像(静止画撮像、動画撮像)のトリガとなるシャッターボタン(撮像機能部、操作部)22が設けられている。シャッターボタン22の下方には、撮像装置1の操作画面や設定画面等の各種情報を表示する表示ユニット(撮像機能部、状態表示部)23が設けられている。表示ユニット23は、例えば、有機ELディスプレイから構成することができる。
A substantially circular
左側面接続筐体40の上下方向の中間部には、例えば、音声案内メッセージ等を発するスピーカ(撮像機能部)41が設けられている。右側面接続筐体50の上下方向の中間部には、撮像装置1の電源のオンオフを切り替えるための電源ボタン(撮像機能部、操作部)51が設けられており、電源ボタン51の下方には、撮影モードや無線接続モードの設定操作を行うための操作ボタン(撮像機能部、操作部)52、53、54が設けられている。
A speaker (imaging function unit) 41 for emitting, for example, a voice guidance message is provided in the middle portion in the vertical direction of the left
後側金属筐体20のシャッターボタン22のやや上方の右側には、上下方向に離間する2つのマイクロフォン(撮像機能部、集音部)24が設けられている。前側金属筐体30の上下方向の中間部よりやや上方には、左右方向に離間する2つのマイクロフォン(撮像機能部、集音部)32が設けられている。表裏に位置する後側金属筐体20の2つのマイクロフォン24と前側金属筐体30の2つのマイクロフォン32の計4つのマイクロフォンによって3D音声が取得可能となっている。
On the right side slightly above the
後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60の結合体は、上下方向の中間部より下方がグリップ部GPを構成している。撮影者は、グリップ部GPを把持した状態で、シャッターボタン22、電源ボタン51、操作ボタン52~54を押圧操作することができる。
A combination of the
後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60の結合体は、上方が開放された開口部OSを有している。開口部OSは、後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80と接続樹脂筐体90によって埋められている。後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80と接続樹脂筐体90は、後側金属筐体20と前側金属筐体30と比較して相対的に低剛性の樹脂材料(例えばPC(ポリカーボネート)若しくはABS樹脂又はこれらの混合材)から構成された一体成形品とすることができる。
A combination of the
後側樹脂筐体70は、後側金属筐体20の上方に形成された開口部OSの湾曲切欠部に嵌め込まれる湾曲形状を有している。前側樹脂筐体80は、前側金属筐体30の上方に形成された開口部OSの湾曲切欠部に嵌め込まれる湾曲形状を有している。後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80は、前後方向に逆方向を向いた対称形状を有している。接続樹脂筐体90は、後側金属筐体20と前側金属筐体30の上方に形成された開口部OSのうち、後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80の間に嵌め込まれる湾曲形状を有している。
The
図示は省略しているが、後側金属筐体20のレンズ露出孔21のやや上方には、左右方向に離間した一対のネジ孔付凸部が形成されており、後側樹脂筐体70には、一対のネジ孔付凸部に対応する一対のネジ挿通孔が形成されている。一対のネジ孔付凸部と一対のネジ挿通孔を位置合わせして、一対の締付ネジを一対のネジ挿通孔に挿通して一対のネジ孔付凸部のネジ孔に螺合する(締め付ける)ことで、後側金属筐体20と後側樹脂筐体70が接続される。なお、ここでは後側金属筐体20と後側樹脂筐体70の接続構造を説明したが、前側金属筐体30と前側樹脂筐体80の接続構造も同様となっている。
Although not shown, a pair of projections with screw holes are formed slightly above the
図4~図6に示すように、筐体10の内部には、互いに対称に配置される2つの広角レンズ系(魚眼レンズ系、光学系、撮像光学系)A、Bと、2つの広角レンズ系A、Bによる像が結像する2つの撮像センサAI、BIが保持(収納)されている。図4~図6では、筐体10を模式的に仮想線(二点鎖線)で描いている。各2つの広角レンズ系A、Bと撮像センサAI、BIは、同一仕様とすることができる。広角レンズ系A、Bは、180度より広い画角を有している。撮像装置1は、撮像センサAI、BIが結像した2つの像を合成することにより4πラジアンの立体角内の像を得る、全天球型の撮像装置とすることができる。
As shown in FIGS. 4 to 6, inside the
広角レンズ系Aは、物体側から像側に向かって順に、負の前群AFと、第1プリズム(第1の光路変更部)AP1と、可変開口絞りASと、第2プリズム(第2の光路変更部)AP2と、正の後群ARと、第3プリズム(第3の光路変更部)AP3とを有している。負の前群AFは、180°より大きい高画角の光線を取り込む機能を持ち、正の後群ARは、結像画像の収差を補正する機能を持つ。可変開口絞りASは、図4~図6では図示を省略して、図7の展開図のみに描いている。 The wide-angle lens system A includes, in order from the object side to the image side, a negative front group AF, a first prism (first optical path changing unit) AP1, a variable aperture stop AS, a second prism (second an optical path changing portion) AP2, a positive rear group AR, and a third prism (third optical path changing portion) AP3. The negative front group AF has a function of taking in light rays with a wide angle of view larger than 180°, and the positive rear group AR has a function of correcting aberrations of the formed image. The variable aperture stop AS is omitted from FIGS. 4 to 6, and is only shown in the developed view of FIG.
負の前群AFは、前方から入射した被写体光束を発散させながら後方に出射する。第1プリズムAP1は、負の前群AFから入射した被写体光束を左方に90°反射する。可変開口絞りASは、第1プリズムAP1が反射した被写体光束の透過量を調整(光量調整)する。第2プリズムAP2は、可変開口絞りASが光量調整した被写体光束を下方に90°反射する。正の後群ARは、第2プリズムAP2が反射した被写体光束を収束させながら下方に出射する。第3プリズムAP3は、正の後群ARから入射した被写体光束を右方に90°反射して、撮像センサAIの撮像面に結像させる。第3プリズムAP3の出射面には、撮像センサAIの撮像面に向かって突出する凸面AP3Xが形成されている。負の前群AF及び正の後群ARは、それぞれ、図7に示すように複数枚のレンズで構成される(図4~図6では代表的な符号としてAF及びARを示している)。 The negative front group AF diverges the subject light flux incident from the front and emits it rearward. The first prism AP1 reflects the subject light flux incident from the negative front group AF by 90° to the left. The variable aperture stop AS adjusts (light amount adjustment) the transmission amount of the subject light beam reflected by the first prism AP1. The second prism AP2 reflects downward 90° the subject light flux whose light amount has been adjusted by the variable aperture stop AS. The positive rear group AR emits downward while converging the subject light flux reflected by the second prism AP2. The third prism AP3 reflects the subject light flux incident from the positive rear group AR by 90 degrees to the right, and forms an image on the imaging surface of the image sensor AI. A convex surface AP3X projecting toward the imaging surface of the image sensor AI is formed on the output surface of the third prism AP3. The negative front group AF and the positive rear group AR are each composed of a plurality of lenses as shown in FIG. 7 (in FIGS. 4 to 6, AF and AR are shown as representative symbols).
広角レンズ系Bは、物体側から像側に向かって順に、負の前群BFと、第1プリズム(第1の光路変更部)BP1と、可変開口絞りBSと、第2プリズム(第2の光路変更部)BP2と、正の後群BRと、第3プリズム(第3の光路変更部)BP3とを有している。負の前群BFは、180°より大きい高画角の光線を取り込む機能を持ち、正の後群BRは、結像画像の収差を補正する機能を持つ。 The wide-angle lens system B includes, in order from the object side to the image side, a negative front group BF, a first prism (first optical path changing section) BP1, a variable aperture stop BS, and a second prism (second It has an optical path changing portion) BP2, a positive rear group BR, and a third prism (third optical path changing portion) BP3. The negative front group BF has a function of taking in light rays with a wide angle of view larger than 180°, and the positive rear group BR has a function of correcting aberration of the formed image.
負の前群BFは、後方から入射した被写体光束を発散させながら前方に出射する。第1プリズムBP1は、負の前群BFから入射した被写体光束を右方に90°反射する。可変開口絞りBSは、第1プリズムBP1が反射した被写体光束の透過量を調整(光量調整)する。第2プリズムBP2は、可変開口絞りBSが光量調整した被写体光束を下方に90°反射する。正の後群BRは、第2プリズムBP2が反射した被写体光束を収束させながら下方に出射する。第3プリズムBP3は、正の後群BRから入射した被写体光束を左方に90°反射して、撮像センサBIの撮像面に結像させる。第3プリズムBP3の出射面には、撮像センサBIの撮像面に向かって突出する凸面BP3Xが形成されている。負の前群BF及び正の後群BRは、それぞれ、図7に示すように複数枚のレンズで構成される(図4~図6では代表的な符号としてBF及びBRを示している)。 The negative front group BF diverges the subject light beam incident from the rear and emits it forward. The first prism BP1 reflects the subject light flux incident from the negative front group BF by 90° to the right. A variable aperture stop BS adjusts (light amount adjustment) the transmission amount of the subject light beam reflected by the first prism BP1. The second prism BP2 reflects downward by 90° the subject light flux whose light amount has been adjusted by the variable aperture stop BS. The positive rear group BR emits downward while converging the subject light flux reflected by the second prism BP2. The third prism BP3 reflects the subject light flux incident from the positive rear group BR by 90° to the left to form an image on the imaging surface of the imaging sensor BI. A convex surface BP3X projecting toward the imaging surface of the imaging sensor BI is formed on the output surface of the third prism BP3. Each of the negative front group BF and the positive rear group BR is composed of a plurality of lenses as shown in FIG. 7 (BF and BR are shown as representative symbols in FIGS. 4 to 6).
広角レンズ系A、Bの撮像センサAI、BIは、撮像センサAIの撮像面が左方を向き、撮像センサBIの撮像面が右方を向き、撮像センサAI、BIの背面(撮像面とは反対側の面)が背中合わせとなるように支持されている。 The image sensors AI and BI of the wide-angle lens systems A and B have the imaging surface of the image sensor AI facing left, the imaging surface of the image sensor BI facing right, and the back of the image sensor AI and BI (the imaging surface is opposite sides) are supported back-to-back.
図7は、広角レンズ系A、B及び撮像センサAI、BIを展開して描いた図である。図7は、第1プリズムAP1~第3プリズムAP3及び第1プリズムBP1~第3プリズムBP3による反射方向を無視して描いている。従って、図7における広角レンズ系A、B及び撮像センサAI、BIの構成は同一(共通)となる。 FIG. 7 is a diagram showing the wide-angle lens systems A and B and the imaging sensors AI and BI in development. FIG. 7 is drawn ignoring the reflection directions by the first prism AP1 to the third prism AP3 and the first prism BP1 to the third prism BP3. Therefore, the wide-angle lens systems A and B and the imaging sensors AI and BI in FIG. 7 have the same (common) configuration.
負の前群AF、BFは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、両凹負レンズL3とを有している。 The negative front groups AF and BF have, in order from the object side, a negative meniscus lens L1 with a convex surface facing the object side, a negative meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side, and a biconcave negative lens L3. there is
正の後群AR、BRは、物体側から順に、両凸正レンズL4と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5と、両凸正レンズL6と、両凹負レンズL7と、両凸正レンズL8と、両凹負レンズL9と、両凸正レンズL10とを有している。両凸正レンズL6と両凹負レンズL7は、接合されている。両凸正レンズL8と両凹負レンズL9は、接合されている。 The positive rear groups AR and BR include, in order from the object side, a biconvex positive lens L4, a positive meniscus lens L5 having a convex surface facing the object side, a biconvex positive lens L6, a biconcave negative lens L7, and a biconvex lens. It has a positive lens L8, a biconcave negative lens L9, and a biconvex positive lens L10. The biconvex positive lens L6 and the biconcave negative lens L7 are cemented together. The biconvex positive lens L8 and the biconcave negative lens L9 are cemented together.
上記で説明した負の前群AF、BFと正の後群AR、BRの構成はあくまで一例であり、負の前群AF、BFと正の後群AR、BRの構成については、種々の設計変更が可能である。また、前群AF、BFは負のパワーでなく正のパワーを有していてもよいし、後群AR、BRは正のパワーではなく負のパワーを有していてもよい。 The configuration of the negative front groups AF and BF and the positive rear groups AR and BR described above is merely an example, and the configuration of the negative front groups AF and BF and the positive rear groups AR and BR may be of various designs. Change is possible. Also, the front groups AF and BF may have positive power instead of negative power, and the rear groups AR and BR may have negative power instead of positive power.
以上のように構成された撮像装置1では、広角レンズ系Aの負の前群AFと広角レンズ系Bの負の前群BFが前後方向に逆向き且つ同一(共通)の光軸上に配置される。また、第1プリズムAP1と第2プリズムAP2によって各90°折り曲げられて上下方向に延びる正の後群ARと、第1プリズムBP1と第2プリズムBP2によって各90°折り曲げられて上下方向に延びる正の後群BRとが、左右方向に離間して互いに平行をなすように配置される。また、第3プリズムAP3によって90°右方に折り曲げられた箇所にある撮像センサAIと、第3プリズムBP3によって90°左方に折り曲げられた箇所にある撮像センサBIとが、両者の撮像面を左右方向に向けるとともに、撮像面と反対側の面を背中合わせにして配置される。撮像装置1では、広角レンズ系Aの負の前群AFの物体側のレンズが前側金属筐体30のレンズ露出孔31から前方に突出(露出)し、広角レンズ系Bの負の前群BFの物体側のレンズが後側金属筐体20のレンズ露出孔21から後方に突出(露出)し、その他の構成要素が筐体10の内部に収納される。
In the
すなわち、広角レンズ系A、Bは、筐体10の上方において前後方向に対向する前群AF、BFと、筐体10の上方から下方に向かって平行に延びる後群AR、BRと、を有している。また、広角レンズ系A、Bの各々は、プリズム(光路変更部)として、筐体10の上方において前群AF、BFを通過した被写体光束の光路を左右方向に変更する第1プリズム(第1の光路変更部)AP1、BP1と、筐体10の上方において第1プリズム(第1の光路変更部)AP1、BP1を通過した被写体光束の光路を上下方向に変更する第2プリズム(第2の光路変更部)AP2、BP2と、筐体10の下方において後群AR、BRを通過した被写体光束の光路を左右方向に変更する第3プリズム(第3の光路変更部)AP3、BP3とを有している。これにより、撮像装置1の各構成要素を筐体10の内部に高いレイアウト効率で配置してコンパクト化を図ることが可能になる。
That is, the wide-angle lens systems A and B have front groups AF and BF facing each other in the front-rear direction above the
広角レンズ系Aの第1プリズムAP1及び広角レンズ系Bの第1プリズムBP1は、広角レンズ系A、Bに共通の反射面(光路変更部)を有している。すなわち、第1プリズムAP1と第1プリズムBP1は、互いの斜面どうしが近接して反射面を共有している。広角レンズ系A、Bの反射面は、広角レンズ系A、Bに共通化された反射膜からなり、この反射膜が、光学的に等価な2つの透明部材である第1プリズムAP1と第1プリズムBP1の斜面の間に挟持される。この状態で、第1プリズムAP1と第1プリズムBP1と反射膜が一体化され、広角レンズ系A、Bに共通の反射面(光路変更部)が形成される。これにより、広角レンズ系A、Bの入射光軸方向の幅を小さくすることが可能になる。 The first prism AP1 of the wide-angle lens system A and the first prism BP1 of the wide-angle lens system B have a reflecting surface (optical path changing portion) common to the wide-angle lens systems A and B. That is, the first prism AP1 and the first prism BP1 share a reflecting surface with their slopes close to each other. The reflecting surfaces of the wide-angle lens systems A and B are made of a reflecting film common to the wide-angle lens systems A and B. This reflecting film is composed of two optically equivalent transparent members, a first prism AP1 and a first prism AP1. It is sandwiched between the slopes of prism BP1. In this state, the first prism AP1, the first prism BP1, and the reflective film are integrated to form a common reflective surface (optical path changing portion) for the wide-angle lens systems A and B. FIG. This makes it possible to reduce the width of the wide-angle lens systems A and B in the incident optical axis direction.
広角レンズ系Aの第1プリズムAP1と第2プリズムAP2の間には、可変開口絞りASが配置されており、広角レンズ系Bの第1プリズムBP1と第2プリズムBP2の間には、可変開口絞りBSが配置されている。光量調整用の可変開口絞りASの近く(前後)に第1プリズムAP1と第2プリズムAP2を設け、光量調整用の可変開口絞りBSの近く(前後)に第1プリズムBP1と第2プリズムBP2を設けることで、小さい直角プリズムを用いることができ、広角レンズ系A、Bの相互間隔を小さくすることができる。また、可変開口絞りASを中心として、その両側に第1プリズムAP1と第2プリズムAP2があり、その両側に負の前群AFと正の後群ARがあるという対称構成、及び、可変開口絞りBSを中心として、その両側に第1プリズムBP1と第2プリズムBP2があり、その両側に負の前群BFと正の後群BRがあるという対称構成を実現することができる。 A variable aperture stop AS is arranged between the first prism AP1 and the second prism AP2 of the wide-angle lens system A, and a variable aperture stop AS is arranged between the first prism BP1 and the second prism BP2 of the wide-angle lens system B. A diaphragm BS is arranged. A first prism AP1 and a second prism AP2 are provided near (before and after) the variable aperture stop AS for light amount adjustment, and a first prism BP1 and a second prism BP2 are provided near (before and after) the variable aperture stop BS for light amount adjustment. By providing them, a small right-angle prism can be used, and the distance between the wide-angle lens systems A and B can be reduced. In addition, a symmetrical structure in which the variable aperture stop AS is the center, the first prism AP1 and the second prism AP2 are located on both sides thereof, and the negative front group AF and the positive rear group AR are located on both sides of the variable aperture stop AS, and a variable aperture stop. A symmetrical configuration can be realized with BS as the center, on both sides of which are the first prism BP1 and the second prism BP2, and on both sides of which are the negative front group BF and the positive rear group BR.
可変開口絞りASと可変開口絞りBSは、撮像センサAIと撮像センサBIの出力に基づいて、別個独立に開度調整される。例えば、撮像装置1を屋外で使用する場合には、広角レンズ系A、Bの一方だけに太陽光が多く入射する結果、広角レンズ系A、Bによる明るさ(露光状態)が大きく異なることがある。この状態で、撮像センサAIと撮像センサBIによる像を合成すると、明るい部分と暗い部分の境界が映り込んだ不自然な全天球画像となってしまう。そこで、広角レンズ系A、Bの一方だけに太陽光が多く入射する場合には、その一方の広角レンズ系の可変開口絞りを他方の広角レンズ系の可変開口絞りより絞り込むことで、広角レンズ系A、Bによる明るさ(露光状態)が均一となるように調整して、明るい部分と暗い部分の境界が存在しない自然な全天球画像を得ることが可能になる。
The opening degrees of the variable aperture stop AS and the variable aperture stop BS are independently adjusted based on the outputs of the image sensor AI and the image sensor BI. For example, when the
広角レンズ系Aの第3プリズムAP3は、撮像センサAIに向かって突出する凸面(非球面)AP3Xを有しており、広角レンズ系Bの第3プリズムBP3は、撮像センサBIに向かって突出する凸面(非球面)BP3Xを有している。広角レンズ系A、Bは焦点距離が短いので、本実施形態のように、広角レンズ系A、Bの最後の面を曲げる場合、焦点距離が短いにもかかわらずバックフォーカスが長いという事態が発生してしまう。この事態を避けるために、凸面AP3Xと凸面BP3Xを設けて射出位置を変更している。 The third prism AP3 of the wide-angle lens system A has a convex surface (aspherical surface) AP3X projecting toward the image sensor AI, and the third prism BP3 of the wide-angle lens system B projects toward the image sensor BI. It has a convex surface (aspherical surface) BP3X. Since the wide-angle lens systems A and B have short focal lengths, when the last surfaces of the wide-angle lens systems A and B are bent as in this embodiment, the back focal length is long despite the short focal lengths. Resulting in. In order to avoid this situation, a convex surface AP3X and a convex surface BP3X are provided to change the injection position.
以上のように構成された広角レンズ系A、B(第1プリズム~第3プリズムAP1~AP3、BP1~BP3を含む)と、撮像センサAI、BIとは、撮像ユニット(光学ユニット)100として一体化(ブロック化)されている。撮像ユニット100にはネジ孔(図示略)が形成されている。撮像ユニット100を筐体ユニット10(後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60の結合体)の内部に収容した状態で、これらに挿通した共締めネジ(図示略)を上記ネジ孔に螺合する(締め付ける)ことで、撮像ユニット100が組み付けられる。なお、撮像ユニット100を筐体ユニット10に組み付けるための構成には自由度があり、種々の設計変更が可能である。
The wide-angle lens systems A and B (including the first to third prisms AP1 to AP3 and BP1 to BP3) configured as described above and the imaging sensors AI and BI are integrated as an imaging unit (optical unit) 100. are blocked (blocked). A screw hole (not shown) is formed in the
図8、図9に示すように、撮像ユニット100は、大別して、第1保持筐体101と、第2保持筐体102と、第3保持筐体103と、第4保持筐体104とを有している。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
第1保持筐体101は、広角レンズ系A、Bの前群AF、BFと第1プリズムAP1、BP1と第2プリズムAP2、BP2を保持する。第1保持筐体101は、前方筐体101Aと後方筐体101Bを前後方向から突き合わせて結合することにより構成されている。
The
第2保持筐体102は、広角レンズ系A、Bの後群AR、BRを保持する。第2保持筐体102は、広角レンズ系A、Bの後群AR、BRに対応する形状を有しており、広角レンズ系A、Bの後群AR、BRに対応する左右方向に離間して一対設けられている。
The
第3保持筐体103は、広角レンズ系A、Bの第3プリズムAP3、BP3を保持する。第3保持筐体103は、広角レンズ系A、Bの第3プリズムAP3、BP3に対応する形状を有しており、広角レンズ系A、Bの第3プリズムAP3、BP3に対応する左右方向に離間して一対設けられている。
The
第4保持筐体104は、撮像センサAI、BIを保持する。第4保持筐体104は、撮像センサAI、BIに対応する形状を有しており、撮像センサAI、BIに対応する左右方向に隣接して背中合わせになるように一対設けられている。
The
図10A、図10Bは、筐体(筐体ユニット)10に撮像ユニット100を組み付けた状態における両者の位置関係を示す図である。図10A、図10Bでは、筐体(筐体ユニット)10における撮像ユニット100の占有領域を太線で囲んで強調して描いている。
10A and 10B are diagrams showing the positional relationship between the
図10A、図10Bに示すように、撮像ユニット100を保持する筐体(筐体ユニット)10は、上下方向に見たとき、上方に位置する撮像ユニット100の保持領域と、下方に位置する撮像ユニット100の非保持領域とに区画される。撮像ユニット100の第1保持筐体101は、光学系A、Bの少なくとも一部である前群AF、BFの前方レンズ(例えば負レンズL1)を露出させ、その露出部を除く最大外形部を形成する。図10A、図10Bでは、最大外形部における撮像ユニット100の幅(左右方向の長さ)をwで示しており、最大外形部における撮像ユニット100の厚さ(前後方向の長さ)をdで示している。
As shown in FIGS. 10A and 10B , the housing (housing unit) 10 that holds the
図11A、図11Bは、撮像ユニット100を組み付けた筐体(筐体ユニット)10を示す図である。図11A、図11Bに示すように、筐体(筐体ユニット)10は、撮像ユニット100の保持領域において、光学系A、Bの少なくとも一部である前群AF、BFの前方レンズ(例えば負レンズL1)を露出させ、その露出部を除く最大外形部を形成する。図11A、図11Bでは、撮像ユニット100の保持領域における筐体(筐体ユニット)10の最大外形部の幅(左右方向の長さ)をWで示しており、撮像ユニット100の保持領域における筐体(筐体ユニット)10の最大外形部の厚さ(前後方向の長さ)をDで示している。
11A and 11B are diagrams showing a housing (housing unit) 10 in which the
また、図11Bに示すように、筐体(筐体ユニット)10は、撮像ユニット100の非保持領域における最大外形部(グリップ部GPの最大外形部)を有している。撮像ユニット100の非保持領域における筐体(筐体ユニット)10の最大外形部(グリップ部GPの最大外形部)の厚さ(前後方向の長さ)D’は、撮像ユニット100の保持領域における筐体(筐体ユニット)10の最大外形部の厚さ(前後方向の長さ)Dより僅かに大きくなっている(D’>D)。但し、撮像ユニット100の非保持領域における筐体(筐体ユニット)10の最大外形部(グリップ部GPの最大外形部)の前後方向への突出量は、光学系A、Bの前群AF、BFの視野範囲内に入らない程度に抑えられている。
In addition, as shown in FIG. 11B, the housing (housing unit) 10 has a maximum outer shape portion (the maximum outer shape portion of the grip portion GP) in the non-holding area of the
図12、図13、図14は、図1のXII-XII線、XIII-XIII線、XIV-XIV線に沿う断面図である。 12, 13, and 14 are cross-sectional views taken along lines XII-XII, XIII-XIII, and XIV-XIV in FIG.
図13、図14に示すように、筐体(筐体ユニット)10の撮像ユニット100の非保持領域には、撮像センサAI、BIによる撮像信号を無線信号に変換する無線モジュール基板(撮像機能部、回路基板)110が保持(収納)されている。無線モジュール基板110は、前方側に位置するサブ基板111と後方側に位置するメイン基板112を前後方向に重ね合わせて電気的に接続可能に結合してなる。サブ基板111は、相対的に小型の平面視略矩形形状をなしており、メイン基板112は、相対的に大型の平面視略矩形形状をなしている。メイン基板112には、後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80と接続樹脂筐体90の内方空間に向かって上方に延びる伝送部材113が取り付けられている(図16A、図16B参照)。この伝送部材113は、例えば、同軸ケーブル又はFPCにより構成することができる。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the non-holding area of the
図14に示すように、後側樹脂筐体70と前側樹脂筐体80と接続樹脂筐体90の内方空間には、通信アンテナ(撮像機能部、アンテナ基板)120が設けられている。一端部がメイン基板112に接続された伝送部材113の他端部は、通信アンテナ120に接続されている。伝送部材113は、撮像センサAI、BIによる撮像信号を通信アンテナ120に伝送し、通信アンテナ120は、当該撮像信号を外部機器に無線送信する。また、通信アンテナ120は、外部機器との間で各種信号を送受信することができる。
As shown in FIG. 14 , a communication antenna (imaging function unit, antenna substrate) 120 is provided in the inner space of the
図示は省略しているが、通信アンテナ120は、アンテナ本体と、このアンテナ本体を保持するアンテナ基板とを有している。アンテナ本体は、例えば、FPC又はリジッドFPCにより構成することができる。アンテナ基板は、筐体10(後側金属筐体20と前側金属筐体30と左側面接続筐体40と右側面接続筐体50と下面接続筐体60)の上面に形成された開口部OSの形状に沿った湾曲形状(円弧形状)をなしており、該湾曲形状の上面に伝送部材113の他端部が接続されるともにアンテナ本体が貼り付けられている。
Although not shown, the
図13、図14に示すように、筐体(筐体ユニット)10の撮像ユニット100の非保持領域には、撮像装置1の各構成要素に電力を供給する電池130が保持(収納)されている。電池130は、無線モジュール基板110と上下方向の位置を重複させて、且つ、無線モジュール基板110よりも前方に配置されている。
As shown in FIGS. 13 and 14 , a
図15は、撮像ユニット100と筐体ユニット10の最大外形部における幅と厚さの関係を示す図である。図15に示すように、筐体ユニット10は、撮像ユニット100を保持すると共に、撮像ユニット100の保持領域において、光学系A、Bの少なくとも一部である前群AF、BFの前方レンズ(例えば負レンズL1)を露出させている。そして、筐体ユニット10は、上記の露出部を除いた撮像ユニット100の最大外形部に直接的に対向している。すなわち、撮像ユニット100の最大外形部と筐体ユニット10の最大外形部の間には、撮像装置1の撮像機能部やその他の各種部品が存在していない。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the width and thickness of the
図15に示すように、撮像ユニット100の最大外形部における幅wと厚さd、及び、筐体ユニット10の最大外形部における幅Wと厚さDは、W>w、D>dを満足している。このように、撮像ユニット100と筐体ユニット10の最大外形部どうしを直接的に対向させて寸法を詰めることにより、撮像装置1の小型化(薄型化)を図ることができる。
As shown in FIG. 15, the width w and thickness d at the maximum outer shape of the
このように、撮像ユニット100と筐体ユニット10の最大外形部における寸法を詰めて撮像装置1の小型化(薄型化)を図った場合、撮像装置1の撮像機能部やその他の各種部品をどこにどのように配置するかが問題となる。
In this way, when miniaturization (thinness reduction) of the
そこで、本実施形態の撮像装置1では、筐体ユニット10が、最大外形部を除いた撮像ユニット100の最大幅wの範囲内、及び、最大外形部を除いた撮像ユニット100の最大厚さdの範囲内の少なくとも一方に位置させて、撮像装置1の撮像機能部やその他の各種部品を配置している。これにより、筐体ユニット10の内部のスペース効率を向上して、撮像装置1の小型化(薄型化)に寄与することができる。
Therefore, in the
ここで、撮像装置1の撮像機能部として、例えば、シャッターボタン22、表示ユニット23、マイクロフォン24、マイクロフォン32、スピーカ41、電源ボタン51、操作ボタン52~54、無線モジュール基板110、通信アンテナ120及び電池130等が挙げられる。
Here, as the imaging function unit of the
上述した撮像装置1の撮像機能部の中でも、図16A、図16Bに示すように、上下一対のマイクロフォン24と左右一対のマイクロフォン32の計4つのマイクロフォンは、最大外形部を除いた撮像ユニット100の最大幅wと最大厚さdの範囲内かつ光学系A、Bの第3プリズム(第3の光路変更部)AP3、BP3の背面領域に位置するようにして、筐体ユニット10に保持されている。
Among the imaging function units of the
すなわち、4つのマイクロフォン24、32は、筐体ユニット10による撮像ユニット100の保持領域のうち、撮像ユニット100の占有領域のデットスペースとなるおそれがある光学系A、Bの第3プリズム(第3の光路変更部)AP3、BP3の裏側に配置されている。これにより、筐体ユニット10の内部のスペース効率を向上して、撮像装置1の小型化(薄型化)に寄与することができる。
That is, the four
さらに、図17に示すように、光学系A、Bの第3プリズム(第3の光路変更部)AP3、BP3の背面領域(裏側)には、4つのマイクロフォン24、32に加えて、撮像センサAI、BIからの熱を蓄熱するための蓄熱部材(撮像機能部)140が設けられる。これにより、筐体ユニット10の内部のスペース効率を向上して、撮像装置1の小型化(薄型化)に寄与することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 17, in addition to the four
なお、筐体ユニット10が、最大外形部を除いた撮像ユニット100の最大幅wと最大厚さdの範囲内かつ光学系A、Bの第3プリズム(第3の光路変更部)AP3、BP3の背面領域に位置するようにして保持する撮像機能部は、上述の4つのマイクロフォン24、32に限定されることはない。例えば、シャッターボタン22、表示ユニット23、スピーカ41、電源ボタン51、操作ボタン52~54、無線モジュール基板110、通信アンテナ120及び電池130の少なくとも1つを筐体ユニット10の上記領域に保持してもよい。
The
以上の実施形態では、撮像装置1が2つの広角レンズ系A、Bを搭載する場合を例示して説明したが、撮像装置1が搭載する広角レンズ系の数は2つに限定されず、3つ以上であってもよい。この場合、撮像装置1が搭載する撮像センサの数を広角レンズ系の数と一致させてもよい。
In the above embodiment, the
1 撮像装置
10 筐体(筐体ユニット)
20 後側金属筐体
21 レンズ露出孔
22 シャッターボタン(撮像機能部、操作部)
23 表示ユニット(撮像機能部、状態表示部)
24 マイクロフォン(撮像機能部、集音部)
30 前側金属筐体
31 レンズ露出孔
32 マイクロフォン(撮像機能部、集音部)
40 左側面接続筐体
41 スピーカ(撮像機能部)
50 右側面接続筐体
51 電源ボタン(撮像機能部、操作部)
52 53 54 操作ボタン(撮像機能部、操作部)
60 下面接続筐体
70 後側樹脂筐体
80 前側樹脂筐体
90 接続樹脂筐体
100 撮像ユニット(光学ユニット)
101 第1保持筐体
101A 前方筐体
101B 後方筐体
102 第2保持筐体
103 第3保持筐体
104 第4保持筐体
110 無線モジュール基板(撮像機能部、回路基板)
111 サブ基板
112 メイン基板
113 伝送部材
120 通信アンテナ(撮像機能部、アンテナ基板)
130 電池(撮像機能部)
140 蓄熱部材
GP グリップ部
OS 開口部
A 広角レンズ系(魚眼レンズ系、光学系、撮像光学系)
AF 前群
AR 後群
AS 可変開口絞り
AP1 第1プリズム(第1の光路変更部)
AP2 第2プリズム(第2の光路変更部)
AP3 第3プリズム(第3の光路変更部)
AP3X 凸面
AI 撮像センサ
B 広角レンズ系(魚眼レンズ系、光学系、撮像光学系)
BF 前群
BR 後群
BS 可変開口絞り
BP1 第1プリズム(第1の光路変更部)
BP2 第2プリズム(第2の光路変更部)
BP3 第3プリズム(第3の光路変更部)
BP3X 凸面
BI 撮像センサ
L1 負レンズ
L2 負レンズ
L3 負レンズ
L4 正レンズ
L5 正レンズ
L6 正レンズ
L7 負レンズ
L8 正レンズ
L9 負レンズ
L10 正レンズ
1
20
23 display unit (imaging function unit, state display unit)
24 Microphone (imaging function unit, sound collecting unit)
30 Front
40 left
50 Right
52 53 54 Operation button (imaging function unit, operation unit)
60 Lower
101
111 sub-board 112
130 battery (imaging function unit)
140 heat storage member GP grip OS opening A wide-angle lens system (fisheye lens system, optical system, imaging optical system)
AF Front group AR Rear group AS Variable aperture stop AP1 First prism (first optical path changing unit)
AP2 second prism (second optical path changing part)
AP3 third prism (third optical path changing part)
AP3X Convex AI Imaging sensor B Wide-angle lens system (fisheye lens system, optical system, imaging optical system)
BF Front group BR Rear group BS Variable aperture diaphragm BP1 First prism (first optical path changing unit)
BP2 second prism (second optical path changing part)
BP3 third prism (third optical path changing part)
BP3X convex BI image sensor L1 negative lens L2 negative lens L3 negative lens L4 positive lens L5 positive lens L6 positive lens L7 negative lens L8 positive lens L9 negative lens L10 positive lens
Claims (8)
前記撮像ユニットを保持すると共に、前記撮像ユニットの保持領域において、前記複数の光学系の少なくとも一部を露出させ、その露出部を除く前記撮像ユニットの最大外形部に直接的に対向する筐体ユニットと、
を有し、
前記複数の光学系は、前群と、後群とを有し、
前記複数の光路変更部は、前記前群と前記後群の間に位置する第1、第2の光路変更部と、前記後群と前記撮像センサの間に位置する第3の光路変更部とを有し、
前記筐体ユニットは、前記最大外形部を除いた前記撮像ユニットの最大幅と最大厚さの範囲内かつ前記第3の光路変更部の背面領域に、撮像装置の撮像機能部を保持し、
前記複数の撮像センサは、それぞれの撮像面が互いに逆方向を向き、それぞれの背面が対向して前記筐体ユニットの内部に支持された2つの撮像センサを有し、
前記複数の光学系は、前記撮像ユニットと前記筐体ユニットの幅方向と厚さ方向に直交する方向に延びる2つの後群を有し、前記2つの後群が、前記撮像ユニットの前記最大外形部を規定する、
ことを特徴とする撮像装置。 Imaging comprising a plurality of optical systems, a plurality of imaging sensors on which images formed by the plurality of optical systems are formed, and a plurality of optical path changing units for changing optical paths in the plurality of optical systems to reach the plurality of imaging sensors a unit;
A housing unit that holds the image pickup unit, exposes at least a portion of the plurality of optical systems in a holding area of the image pickup unit, and directly faces a maximum outer shape portion of the image pickup unit excluding the exposed portion. and,
has
The plurality of optical systems have a front group and a rear group,
The plurality of optical path changing sections include first and second optical path changing sections positioned between the front group and the rear group, and a third optical path changing section positioned between the rear group and the imaging sensor. has
The housing unit holds an imaging function unit of an imaging device within a range of the maximum width and the maximum thickness of the imaging unit excluding the maximum outer shape portion and in the back area of the third optical path changing unit,
The plurality of imaging sensors have two imaging sensors supported inside the housing unit with their respective imaging surfaces facing in opposite directions and their back surfaces facing each other,
The plurality of optical systems have two rear groups extending in a direction perpendicular to the width direction and the thickness direction of the imaging unit and the housing unit, and the two rear groups extend in the maximum outer shape of the imaging unit. prescribing the part,
An imaging device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 where w is the width and d is the thickness of the imaging unit at the maximum outer shape portion, and W>w and D>d are satisfied, where W is the width and D is the thickness of the housing unit;
2. The imaging device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。 The housing unit holds the imaging function section of the imaging device within the range of the maximum width of the imaging unit excluding the maximum outer shape section.
3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の撮像装置。 The housing unit holds the imaging function section of the imaging device within a range of the maximum thickness of the imaging unit excluding the maximum outer shape section.
4. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized by:
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 A portion of the front group is exposed from the exposed portion of the housing unit,
5. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の撮像装置。 The imaging function unit includes at least one of a battery, a circuit board, a display unit, an antenna board, an operation unit, a heat storage member, a speaker, and a microphone,
6. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that:
前記撮像機能部は、上下一対のマイクロフォンと、左右一対のマイクロフォンとの4つのマイクロフォンを含み、前記4つのマイクロフォンは、前記最大外形部を除いた前記撮像ユニットの最大幅と最大厚さの範囲内かつ前記2つのプリズムの背面領域に位置するようにして、前記筐体ユニットに保持される、The imaging function unit includes four microphones, a pair of upper and lower microphones and a pair of left and right microphones, and the four microphones are within the range of the maximum width and maximum thickness of the imaging unit excluding the maximum outer shape portion. and held in the housing unit so as to be located in the back area of the two prisms,
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の撮像装置。7. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized by:
前記回路基板の略矩形形状の平面は、前記2つの撮像センサの撮像面と異なる方向に配置される、The substantially rectangular plane of the circuit board is arranged in a direction different from the imaging surfaces of the two imaging sensors,
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の撮像装置。8. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized by:
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