WO2014168110A1 - 撮像装置 - Google Patents

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WO2014168110A1
WO2014168110A1 PCT/JP2014/060086 JP2014060086W WO2014168110A1 WO 2014168110 A1 WO2014168110 A1 WO 2014168110A1 JP 2014060086 W JP2014060086 W JP 2014060086W WO 2014168110 A1 WO2014168110 A1 WO 2014168110A1
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imaging
unit
photographing unit
lens group
photographing
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Inventor
欣也 加藤
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/17—Bodies with reflectors arranged in beam forming the photographic image, e.g. for reducing dimensions of camera
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/04—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with cameras or projectors providing touching or overlapping fields of view
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus.
  • An imaging device having a thin card shape is known (see Patent Document 1).
  • This imaging apparatus includes a plurality of imaging lenses having different optical axes, and the optical axes of the imaging lenses are arranged in different directions at an angle corresponding to the angle of view of the imaging lens, thereby providing a plurality of connections. A wide-angle image that matches the angle of view of the image lens can be taken.
  • an imaging apparatus includes a first imaging unit and a second imaging unit for imaging a part of an imaging range, and a housing that houses the first imaging unit and the second imaging unit.
  • An imaging optical system including a first lens group, an optical path bending element, and a second lens group, the first imaging unit and the second imaging unit arranged in order from the subject side;
  • the optical axes of the lens group and the second lens group are fixed, and the second lens group moves along the optical axis.
  • the first photographing unit and the second photographing unit are configured such that the center of the region where the subject light of each image sensor takes in the light is offset with respect to the optical axis. It is preferable to arrange them in a center.
  • the imaging device of the second aspect in the imaging optical system, it is preferable that the imaging element moves along the optical axis during zooming.
  • the first imaging unit and the second imaging unit in the imaging device according to any one of the first to third aspects, have an optical axis closer to the subject than the optical path bending element in the imaging optical system. Are preferably parallel to each other.
  • the second lens group has cut out a portion through which subject light incident on the image pickup element does not pass. It preferably has a lens shape.
  • the optical path bending element is a prism having a free-form surface formed in a non-rotational symmetry with respect to the central axis. preferable.
  • the imaging optical system may include a lens having a free-form surface formed non-rotationally symmetric with respect to the central axis. preferable.
  • FIG. 6 is a schematic view of the configuration of first to fourth imaging units as viewed from the Y-axis direction.
  • FIG. 6 is a schematic view of the configuration of first to fourth imaging units as viewed from the Z-axis direction.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a vertical shooting range of first to fourth shooting units.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a horizontal shooting range of first to fourth shooting units.
  • FIG. 6 is a perspective view for explaining a photographing range of first to fourth photographing units.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of an imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the imaging device 1 has a housing 2 that is a thin card shape with a thickness D of about 3 mm.
  • the thickness direction (front-rear direction) of the housing 2 is the Z-axis direction
  • the front side (subject-side surface) and the long side direction of the rear surface are the X-axis directions
  • the short side direction is defined as the Y-axis direction.
  • the positive direction of the Z axis is a direction from the front surface to the rear surface
  • the positive direction of the X axis is a direction from left to right when viewed from the front surface
  • the positive direction of the Y axis is a direction from bottom to top.
  • the housing 2 accommodates four photographing units 31 to 34 that photograph different photographing ranges.
  • the four photographing units 31 to 34 are arranged in a 2 ⁇ 2 grid.
  • the upper left shooting unit is referred to as a first shooting unit 31
  • the upper right shooting unit is referred to as a second shooting unit 32
  • the lower left shooting unit is referred to as a third shooting unit 33
  • the lower right shooting unit is referred to as a fourth shooting unit 34.
  • the first to fourth imaging units 31 to 34 are respectively imaged by the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 having a variable focal length and the first to fourth imaging optical systems 310 to 340, respectively.
  • the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 are provided in the central portion 2C of the housing 2.
  • the first imaging element 311 and the third imaging element 331 are arranged on the left side of the first imaging optical system 310 and the third imaging optical system 330 when viewed from the front.
  • the second imaging element 321 and the fourth imaging element 341 are arranged on the right side of the second imaging optical system 320 and the fourth imaging optical system 340 when viewed from the front.
  • first to fourth imaging optical systems 310 to 340 subject light incident from the Z-axis direction is bent in the X-axis direction and is on a plane (YZ plane) perpendicular to the X-axis.
  • the light enters the first to fourth imaging elements 311 to 341 arranged.
  • the first to fourth imaging elements 311 to 341 have a size of, for example, 1/4 inch (3.6 mm ⁇ 2.7 mm, diagonal 4.5 mm), the long side is in the Y-axis direction, and the short side is Z. It arrange
  • FIG. 1A schematically shows a state in which the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 are at the wide-angle end (short focus)
  • FIG. 1B is a diagram illustrating the first to fourth imaging optical systems 310 to 340. Schematically shows a state where is at the telephoto end (long focal point).
  • the left portion 2L and the right portion 2R of the housing 2 are moved in the X-axis direction as the first to fourth photographing units 31 to 34 extend in the X-axis direction. To grow.
  • the left portion 2L and the right portion 2R of the housing 2 are changed to X as the first to fourth photographing units 31 to 34 contract in the X-axis direction. Shrink in the axial direction. The movement of the first to fourth photographing units 31 to 34 at the time of zooming will be described later.
  • FIG. 2 schematically shows the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 or the third photographing unit 33 and the fourth photographing unit 34 as viewed from the Y-axis direction.
  • the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33 and the second photographing unit 32 and the fourth photographing unit 34 have the same shape.
  • FIG. 3 schematically shows the first to fourth photographing units 31 to 34 viewed from the Z-axis direction.
  • the first photographing unit 31, the second photographing unit 32, the third photographing unit 33, and the fourth photographing unit 34 are symmetric (left-right symmetric) with respect to the YZ plane.
  • the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33, and the second photographing unit 32 and the fourth photographing unit 34 are symmetric (vertically symmetric) with respect to the XZ plane.
  • the first to fourth photographing units 31 to 34 have a common configuration that is vertically or bilaterally symmetric.
  • this common configuration will be described using the first imaging unit 31.
  • the first lens group 51 having a positive refractive power, the prism 52, and the second lens group 53 having a negative refractive power are light sequentially from the subject side. It is arranged along the axis and has a so-called telephoto type two-group zoom configuration.
  • the first lens group 51 and the second lens group 53 are each composed of a plurality of lenses, although only one lens is shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
  • Subject light incident from the Z-axis direction passes through the first lens group 51, is bent in the X-axis direction by the prism 52, passes through the second lens group 53, and is incident on the imaging surface of the first image sensor 311.
  • Imaged In the first imaging optical system 310, the optical axis Ax1 from the subject to the prism 52 is parallel to the Z axis. However, the light from the prism 52 to the first imaging element 311 is bent by the prism 52 so that the optical axis is bent vertically.
  • the axis Ax2 is parallel to the X-axis direction. That is, the optical axis Ax1 of the first lens group 51 and the optical axis Ax2 of the second lens group 53 are arranged to intersect each other.
  • the length of the first imaging optical system 310 in the Z-axis direction can be shortened by bending the optical axis from the Z-axis direction to the X-axis direction.
  • the thickness of 2 can be reduced.
  • the thickness of the housing 2 can be reduced to about 3 mm. Even when the thickness of the housing 2 is about 3 mm, the diameter of the first lens group 51 can be 3 mm or more. In this case, the thickness of the first lens group 51 in the Z-axis direction needs to be 3 mm or less.
  • the positions of the first lens group 51 and the prism 52 are fixed, and the second lens group 53 and the first imaging element 311 are configured to be movable along the optical axis Ax2.
  • the solid line schematically shows the position at the telephoto end
  • the broken line schematically shows the position at the wide-angle end.
  • the focal length of the entire 310 is increased, and the first imaging device 311 is moved away from the first lens group 51 accordingly, thereby focusing on the imaging surface of the first imaging device 310.
  • the first imaging is performed by moving the second lens group (concave lens) 52 away from the first lens group (convex lens) 51.
  • the focal length of the entire optical system 310 is shortened, and accordingly, the first image sensor 311 is brought closer to the first lens group 51 to focus on the imaging surface of the first image sensor 311.
  • the first lens group 51 is fixed and is not moved in the Z-axis direction, and the second lens group 53 and the first image sensor 311 are moved in the X-axis direction. Since it is moved, it is only necessary to expand and contract the housing 2 in the X-axis direction, and the thickness of the housing 2 can be reduced.
  • the optical axis Ax1 and the optical axis Ax2 do not change and are fixed during zooming.
  • first imaging unit 31 Since the configuration of the first imaging unit 31 described above is the same in the second to fourth imaging units 32 to 34, the description thereof is omitted. It should be noted that the first to fourth imaging units 31 to 34 always have the same focal length (angle of view) so that the second lens group 53 and the first to fourth imaging elements 311 to 341 are at the time of zooming. Is moved.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a shooting range in the vertical direction (Y-axis direction).
  • FIG. 4A shows a state at the telephoto end
  • FIG. 4B shows a state at the wide-angle end.
  • the optical axis Ax2 from the prism 52 to the first to fourth imaging elements 311 to 341 is in the X-axis direction, but in FIG. 4, the optical axis Ax2 is aligned with the optical axis Ax1 for the sake of explanation.
  • the prism 52 is omitted.
  • the first shooting unit 31 and the third shooting unit 33 and the set of the second shooting unit 32 and the fourth shooting unit 34 have the same principle, the first shooting unit 31 and the third shooting unit will be described below. A description will be given using a set of photographing units 33.
  • the center of the region where the subject light of the first imaging element 311 is taken in is decentered downward (Y-axis negative direction) with respect to the optical axis Ax2 of the first imaging optical system 310. Yes. Therefore, in the YZ plane, if the angle of view on the upper side (upper field angle) from the optical axis Ax1 of the first photographing unit 31 is ⁇ and the field angle on the lower side (lower side angle of view) from the optical axis Ax1 is ⁇ , then ⁇ > ⁇ .
  • the third imaging unit 33 is configured to be vertically symmetrical with the first imaging unit 31, and is the center of the region for capturing the subject light of the third imaging element 331 with respect to the optical axis Ax2 of the third imaging optical system 330.
  • the upper field angle of the third photographing unit 33 is ⁇
  • the lower field angle is ⁇ ( ⁇ > ⁇ ).
  • the optical axes Ax1 from the subject to the prism 52 are each in the Z-axis direction and parallel to each other.
  • the combined angle of view of the first imaging unit 31 and the third imaging unit 33 is the upper angle of view ⁇ of the first imaging unit 31 and the lower angle of view of the third imaging unit 33.
  • the first imaging unit 31 captures the upper half area of the subject
  • the third imaging unit 33 captures the lower half area of the subject. Therefore, by synthesizing (joining) the photographed image by the first photographing unit 31 and the photographed image by the third photographing unit 33, a photographed image having a vertical angle of view 2 ⁇ can be generated.
  • the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33 are configured so that the photographing ranges partially overlap.
  • the minimum distance at which the shooting range R1 of the first shooting unit 31 and the shooting range R3 of the third shooting unit 33 overlap is the shortest shooting distance.
  • the photographing range R1 of the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33 are changed. Since the shooting range R3 changes, the shortest shooting distance changes.
  • the shortest shooting distance is the longest at the telephoto end and the shortest at the wide-angle end.
  • the angle of view ( ⁇ , ⁇ ) of the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33 changes during zooming, but the first photographing unit 31 is changed. Since the optical axis Ax1 of the third photographing unit 33 is fixed, it remains parallel to each other. Therefore, regardless of zooming, the angle of view of the first shooting unit 31 and the third shooting unit 33 in the YZ plane is the upper angle of view ⁇ of the first shooting unit 31 and the lower view of the third shooting unit 33.
  • the angle of view 2 ⁇ is obtained by adding the angle ⁇ .
  • the angle of view 2 ⁇ of the combined first imaging unit 31 and the third imaging unit 33 increases.
  • the angle of view 2 ⁇ of the first imaging unit 31 and the third imaging unit 33 is also reduced.
  • the second photographing unit 32 and the fourth photographing unit 34 are the same as the first photographing unit 31 and the third photographing unit 33 described above, and the second photographing unit 32 photographs the upper half area of the subject, The photographing unit 34 photographs the lower half area of the subject.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the imaging range in the horizontal direction (X-axis direction).
  • FIG. 5A shows a state at the telephoto end
  • FIG. 5B shows a state at the wide-angle end. Since the set of the first shooting unit 31 and the second shooting unit 32 and the set of the third shooting unit 33 and the fourth shooting unit 34 have the same principle, the first shooting unit 31 and the second shooting unit 32 are described below. A description will be given using a set of photographing units 32.
  • the center of the region where the subject light of the first imaging element 311 is captured is decentered in the forward direction (Z-axis negative direction) with respect to the optical axis Ax2 of the first imaging optical system 310. Yes.
  • the center of the region where the subject light of the first image sensor 311 takes in the light axis Ax1 of the first imaging optical system 310 is decentered in the right direction (X-axis positive direction).
  • ⁇ > ⁇ where ⁇ is the left view angle (left view angle) from the optical axis Ax1 of the first photographing unit 31 and ⁇ is the right view angle (right view angle) from the optical axis Ax1. It becomes.
  • the second imaging unit 32 is configured symmetrically with the first imaging unit 31, and the center of the region for capturing the subject light of the second imaging element 321 with respect to the optical axis Ax2 of the second imaging optical system 320.
  • the center of the area where the subject light of the second image sensor 321 captures the subject light is decentered leftward (X-axis negative direction) with respect to the optical axis Ax1 of the second imaging optical system 320.
  • the left field angle of the second photographing unit 32 is ⁇
  • the right field angle is ⁇ ( ⁇ > ⁇ ).
  • the optical axes Ax1 from the subject to the prism 52 are the Z-axis directions and are parallel to each other.
  • the combined angle of view of the first imaging unit 31 and the second imaging unit 32 is the left field angle ⁇ of the first imaging unit 31 and the right field angle ⁇ of the second imaging unit 32.
  • the first photographing unit 31 photographs the left half area of the subject
  • the second photographing unit 32 photographs the right half area of the subject. Therefore, a photographic image having a horizontal angle of view 2 ⁇ can be generated by combining (joining) the photographic image obtained by the first photographic unit 31 and the photographic image obtained by the second photographic unit 32.
  • the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 are configured so that the photographing ranges partially overlap.
  • the minimum distance at which the shooting range R1 of the first shooting unit 31 and the shooting range R2 of the second shooting unit 32 overlap is the shortest shooting distance.
  • the photographing range R1 of the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 are changed. Since the shooting range R2 changes, the shortest shooting distance changes.
  • the shortest shooting distance is the longest at the telephoto end and the shortest at the wide-angle end.
  • the angle of view ( ⁇ , ⁇ ) of the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 changes during zooming, but the first photographing unit 31 is changed. Since the optical axis Ax1 of the second photographing unit 32 is fixed, it remains parallel to each other. Therefore, regardless of zooming, the angle of view of the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 in the XZ plane is the left field angle ⁇ of the first photographing unit 31 and the right field angle of the second photographing unit 32.
  • the angle of view 2 ⁇ is obtained by adding ⁇ .
  • the angle of view 2 ⁇ of the combined first imaging unit 31 and the second imaging unit 32 increases.
  • the angle of view 2 ⁇ of the combined first imaging unit 31 and the second imaging unit 32 also decreases.
  • the third photographing unit 33 and the fourth photographing unit 34 are the same as the first photographing unit 31 and the second photographing unit 32 described above, and the third photographing unit 33 photographs the left half area of the subject, The photographing unit 34 photographs the right half area of the subject.
  • the first photographing unit 31 photographs the upper left region T ⁇ b> 1 of the subject T
  • the second photographing unit 32 photographs the upper right region T ⁇ b> 2 of the subject T
  • the third photographing unit 33 photographs the lower left area T3 of T
  • the fourth photographing unit 34 photographs the lower right area T4 of the subject T.
  • the captured image by the first capturing unit 31 and the captured image by the second capturing unit 32 partially overlap
  • the captured image by the first capturing unit 31 and the captured image by the third capturing unit 33 partially overlap
  • the photographed image by the photographing unit 32 and the photographed image by the fourth photographing unit 34 partially overlap
  • the photographed image by the third photographing unit 33 and the photographed image by the fourth photographing unit 34 partially overlap.
  • the imaging device 1 combines the images captured by the first to fourth imaging units 31 to 34 in a control unit (not shown) (that is, overlaps and overlaps the overlapping areas), thereby obtaining a horizontal field angle 2 ⁇ and a vertical field angle. A 2 ⁇ whole captured image is generated.
  • a method of synthesizing the captured images by the first to fourth imaging units 31 to 34 for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-199757 may be used.
  • the imaging apparatus 1 when the imaging apparatus 1 is photographed so that the housing 2 is horizontally long (the long side is in the X-axis direction), the obtained captured image is vertically long. This is because the first to fourth imaging elements 311 to 341 are arranged vertically long (that is, with the short side as the Z-axis direction) in order to reduce the thickness of the housing 2.
  • the cross section of the subject luminous flux is light.
  • the shapes of the first lens group 51, the prism 52, and the second lens group 53 may be shapes having a free curved surface that is non-rotational symmetric with respect to the central axis.
  • the first to fourth imaging elements 311 to 341 are deviated forward (Z-axis negative direction) with respect to the optical axis Ax2 of the first to fourth imaging optical systems 310 to 340. Arranged with heart. Therefore, in the prism 52 and the second lens group 53 of the first to fourth imaging optical systems 310 to 340, the portion through which subject light incident on the first to fourth imaging elements 311 to 341 passes is behind the optical axis Ax2. The side part is very narrow compared to the front part. Therefore, the shape of the prism 52 and the second lens group 53 may be a shape in which a portion where the subject light behind the optical axis Ax2 does not pass is cut out.
  • the second lens group 53 may have a shape close to a half chipped lens (semicircular lens) that leaves the front side (Z-axis negative direction side) of the optical axis Ax2.
  • the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 have the centers of the areas where the subject light of the first to fourth imaging elements 311 to 341 is captured. It is arranged to be eccentric with respect to the optical axis Ax2.
  • the imaging apparatus 1 can divide and share the angle of view to each of the first to fourth imaging units 31 to 34, so that the imaging device having the same size is used and the imaging device is not decentered. In comparison, the angle of view can be widened, and a wide range can be photographed.
  • the image pickup apparatus 1 can make the image pickup device smaller than the case where the image pickup device 1 shoots at the same angle of view and the image pickup element is not decentered, and the image pickup apparatus 1 can be made thin. As described above, the imaging apparatus 1 can capture a wide range while being thin.
  • the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 are each provided with a prism 52 that is an optical path bending element that bends the optical path in the plane direction (X-axis direction) of the housing 2. Yes. Thereby, the length of the casing 2 in the thickness direction (Z-axis direction) in the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 can be shortened, so that the imaging device 1 can be made thin.
  • the optical axis and the first lens group 51 are fixed when the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 are zoomed, and the second lens group 53 and the first to fourth imaging elements are fixed. 311 to 341 move along the optical axis.
  • the imaging apparatus 1 since the optical axis is not changed at the time of zooming, it is not necessary to provide a complicated mechanism for changing the optical axis, and the imaging apparatus 1 can have a simple configuration. Further, in the imaging apparatus 1, the second lens group 53 and the first to fourth imaging elements 311 to 341 move along the plane direction (X-axis direction) of the housing 2, and therefore the first to fourth imaging optics. There is no need to expand and contract the systems 310 to 340 in the Z-axis direction, and the imaging device 1 can be made thin.
  • the direction of the optical axis Ax2 is not limited to this, and may be any plane direction of the housing 2 (that is, a direction along a plane (XY plane) perpendicular to the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 2). Good. Note that the direction of the optical axis Ax2 does not have to be strictly the planar direction of the housing 2 and may be slightly inclined from the planar direction of the housing 2 as long as the housing 2 can be thinned. .
  • the first to fourth imaging optical systems 310 to 340 have a telephoto type two-group zoom configuration.
  • a zooming function such as a retrofocus type two-group zoom configuration is realized.
  • the lens configuration may be other configurations. Also in this case, when zooming, if the lens on the first to fourth imaging elements 311 to 341 side of the prism 52 is moved and the lens on the subject side of the prism 52 is fixed, Z The imaging apparatus 1 can be thinned without extending or contracting in the axial direction.
  • the present invention is applied to the imaging apparatus 1 having the four photographing units 31 to 34 has been described, but the number of photographing units is not limited thereto.
  • the present invention may be applied to any imaging apparatus having at least two or more imaging units that capture a part of the imaging range.
  • Japan Patent Application No. 81156 (Applied April 9, 2013)

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Abstract

　撮像装置は、撮影範囲の一部を重複して撮影する第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットと、第１撮影ユニットと第２撮影ユニットとを収容する筐体と、を備え、第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットは、被写体側から順に配設された、第１レンズ群と、光路折り曲げ素子と、第２レンズ群と、を含む撮像光学系と、撮像光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、をそれぞれ有し、光路折り曲げ素子は、筐体の平面方向に被写体光を折り曲げ、撮像光学系では、変倍の際、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸は固定であり、第２レンズ群が光軸に沿って移動する。

Description

撮像装置
　本発明は、撮像装置に関する。
　薄型のカード形状でなる撮像装置が知られている（特許文献１参照）。この撮像装置は、異なる光軸を有する複数の結像レンズを備え、各結像レンズの光軸を結像レンズの画角に応じた角度で異なる方向に傾けて配置することで、複数の結像レンズの画角を合わせた広角の画像を撮影できるようになっている。
日本国特開２０１１－１９９７５７号公報
　上述したようなカード形状の撮像装置において、さらに、薄型でありながら広い範囲を撮影可能にすることが望まれている。
　本発明の第１の態様によると、撮像装置は、撮影範囲の一部を重複して撮影する第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットと、第１撮影ユニットと第２撮影ユニットとを収容する筐体と、を備え、第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットは、被写体側から順に配設された、第１レンズ群と、光路折り曲げ素子と、第２レンズ群と、を含む撮像光学系と、撮像光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、をそれぞれ有し、光路折り曲げ素子は、筐体の平面方向に被写体光を折り曲げ、撮像光学系では、変倍の際、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸は固定であり、第２レンズ群が光軸に沿って移動する。
　本発明の第２の態様によると、第１の態様の撮像装置において、第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットは、それぞれの撮像素子の被写体光を取り込む領域の中心が、光軸に対して偏心して配置されることが好ましい。
　本発明の第３の態様によると、第２の態様の撮像装置において、撮像光学系では、変倍の際、撮像素子が光軸に沿って移動することが好ましい。
　本発明の第４の態様によると、第１～３のいずれか一態様の撮像装置において、第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットでは、撮像光学系における光路折り曲げ素子よりも被写体側の光軸が、互いに平行であることが好ましい。
　本発明の第５の態様によると、第１～４のいずれか一態様の撮像装置において、撮像光学系では、第２レンズ群が、撮像素子に入射する被写体光が通過しない部分を切り欠いたレンズ形状でなることが好ましい。
　本発明の第６の態様によると、第１～５のいずれか一態様の撮像装置において、光路折り曲げ素子は、中心軸に対して非回転対称に形成された自由曲面を有するプリズムであることが好ましい。
　本発明の第７の態様によると、第１～６のいずれか一態様の撮像装置において、撮像光学系は、中心軸に対して非回転対称に形成された自由曲面を有するレンズを含むことが好ましい。
　本発明によれば、薄型でありながら広い範囲を撮影することができる。
本発明の一実施の形態による撮像装置の構成を説明する斜視図である。 第１～第４撮影ユニットの構成をＹ軸方向から見た模式図である。 第１～第４撮影ユニットの構成をＺ軸方向から見た模式図である。 第１～第４撮影ユニットの垂直方向の撮影範囲を説明する図である。 第１～第４撮影ユニットの水平方向の撮影範囲を説明する図である。 第１～第４撮影ユニットの撮影範囲を説明する斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための一実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による撮像装置１の構成を説明する斜視図である。撮像装置１は、厚みＤが約３ｍｍ程度である薄型のカード形状である筐体２を有する。なお、以下の説明において、筐体２の厚さ方向（前後方向）をＺ軸方向とし、筐体２の前面（被写体側の面）および後面の長辺方向をＸ軸方向とし、前面および後面の短辺方向をＹ軸方向とする。また、Ｚ軸の正方向を前面から後面へ向かう方向とし、Ｘ軸の正方向を正面から見て左から右へ向かう方向とし、Ｙ軸の正方向を下から上へ向かう方向とする。
　筐体２には、互いに異なる撮影範囲をそれぞれ撮影する４つの撮影ユニット３１～３４が収容されている。４つの撮影ユニット３１～３４は、２行×２列の格子状に並んで配置されている。以下の説明では、正面から見て、左上の撮影ユニットを第１撮影ユニット３１と表記し、右上の撮影ユニットを第２撮影ユニット３２と表記し、左下の撮影ユニットを第３撮影ユニット３３と表記し、右下の撮影ユニットを第４撮影ユニット３４と表記する。
　第１～第４撮影ユニット３１～３４は、それぞれ、焦点距離が可変である第１～第４撮像光学系３１０～３４０と、第１～第４撮像光学系３１０～３４０によりそれぞれ結像された被写体像を撮像する第１～第４撮像素子３１１～３４１と、を有する。第１～第４撮像光学系３１０～３４０は、筐体２の中央部分２Ｃに設けられている。第１撮像素子３１１および第３撮像素子３３１は、正面から見て第１撮像光学系３１０および第３撮像光学系３３０よりも左側に配置されている。第２撮像素子３２１および第４撮像素子３４１は、正面から見て第２撮像光学系３２０および第４撮像光学系３４０よりも右側に配置されている。第１～第４撮像光学系３１０～３４０では、詳しくは後述するが、Ｚ軸方向から入射する被写体光がＸ軸方向に折り曲げられて、Ｘ軸に対して垂直な面（ＹＺ平面）上に配置された第１～第４撮像素子３１１～３４１にそれぞれ入射するようになっている。なお、第１～第４撮像素子３１１～３４１は、たとえば１／４インチ（３．６ｍｍ×２．７ｍｍ，対角４．５ｍｍ）のサイズでなり、長辺がＹ軸方向、短辺がＺ軸方向となるようにして配置されている。このため、筐体２の厚みＷを約３ｍｍ程度と薄くすることができる。
　また、筐体２の左部分２Ｌおよび右部分２Ｒは、それぞれＸ軸方向に伸縮可能に構成されている。図１（Ａ）は第１～第４撮像光学系３１０～３４０が広角端（短焦点）である状態を模式的に示し、図１（Ｂ）は第１～第４撮像光学系３１０～３４０が望遠端（長焦点）である状態を模式的に示している。広角端から望遠端への変倍の際には、第１～第４撮影ユニット３１～３４がＸ軸方向に伸びるのに伴って、筐体２の左部分２Ｌおよび右部分２ＲがＸ軸方向に伸びる。一方、望遠端から広角端への変倍の際には、第１～第４撮影ユニット３１～３４がＸ軸方向に縮むのに伴って、筐体２の左部分２Ｌおよび右部分２ＲがＸ軸方向に縮む。なお、変倍の際の第１～第４撮影ユニット３１～３４の動きについては後述する。
　次に、図２および図３を用いて、第１～第４撮影ユニット３１～３４の構成を具体的に説明する。図２は、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２、または第３撮影ユニット３３および第４撮影ユニット３４をＹ軸方向から見た図を模式的に示す。なお、Ｙ軸方向から見ると、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３と、第２撮影ユニット３２および第４撮影ユニット３４とは、同じ形状となっている。図３は、第１～第４撮影ユニット３１～３４をＺ軸方向から見た図を模式的に示す。第１撮影ユニット３１と第２撮影ユニット３２、第３撮影ユニット３３と第４撮影ユニット３４は、それぞれ互いにＹＺ平面について対称（左右対称）の構成である。また、第１撮影ユニット３１と第３撮影ユニット３３、第２撮影ユニット３２と第４撮影ユニット３４は、それぞれ互いにＸＺ平面について対称（上下対称）の構成である。このように、第１～第４撮影ユニット３１～３４は、互いに上下または左右対称である共通の構成を有している。この共通の構成について、以下、第１撮影ユニット３１を用いて説明する。
　第１撮影ユニット３１の第１撮像光学系３１０では、被写体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群５１と、プリズム５２と、負の屈折力を有する第２レンズ群５３とが光軸に沿って配置されており、いわゆるテレフォトタイプの２群ズーム構成となっている。なお、第１レンズ群５１および第２レンズ群５３は、それぞれ、図２および図３では１つのレンズのみが記載されているが、実際は複数のレンズから構成される。
　Ｚ軸方向から入射する被写体光は、第１レンズ群５１を透過して、プリズム５２によりＸ軸方向に折り曲げられ、第２レンズ群５３を透過して、第１撮像素子３１１の撮像面上に結像される。第１撮像光学系３１０では、被写体からプリズム５２までの光軸Ａｘ１はＺ軸に平行であるが、プリズム５２によって光軸が垂直に折り曲げられることで、プリズム５２から第１撮像素子３１１までの光軸Ａｘ２はＸ軸方向に平行となっている。すなわち、第１レンズ群５１の光軸Ａｘ１と第２レンズ群５３の光軸Ａｘ２とが交差するように配置されている。このように、第１撮像光学系３１０では、光軸をＺ軸方向からＸ軸方向に折り曲げることで、第１撮像光学系３１０のＺ軸方向の長さを短くすることができるので、筐体２の厚みを薄くすることができる。さらに、プリズム５２のＺ軸方向の長さおよび第２レンズ群５３の直径を３ｍｍ以下とすることで、筐体２の厚みを約３ｍｍ程度と薄型にすることができる。また、筐体２の厚みを３ｍｍ程度とした場合でも、第１レンズ群５１の直径は３ｍｍ以上とすることができる。この場合、第１レンズ群５１のＺ軸方向の厚みは３ｍｍ以下とする必要がある。
　また、第１撮影ユニット３１では、第１レンズ群５１およびプリズム５２は位置が固定されており、第２レンズ群５３および第１撮像素子３１１が光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。図２および図３に示す第２レンズ群５３および第１撮像素子３１１において、実線は望遠端での位置を模式的に示しており、破線は広角端での位置を模式的に示している。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍の際には、第２レンズ群（凹レンズ）５３を第１レンズ群（凸レンズ）５１に近づく方向に移動させることにより第１撮像光学系３１０全体の焦点距離を長くし、これに伴って第１撮像素子３１１を第１レンズ群５１から遠ざけることにより第１撮像素子３１０の撮像面にピントを合わせる。一方、望遠端（Ｔ）から広角端（Ｗ）への変倍の際には、第２レンズ群（凹レンズ）５２を第１レンズ群（凸レンズ）５１から遠ざかる方向に移動させることにより第１撮像光学系３１０全体の焦点距離を短くし、これに伴って第１撮像素子３１１を第１レンズ群５１に近づけることにより第１撮像素子３１１の撮像面にピントを合わせる。このように、第１撮影ユニット３１では、変倍の際に、第１レンズ群５１を固定してＺ軸方向に移動させず、第２レンズ群５３および第１撮像素子３１１をＸ軸方向に移動させるので、筐体２をＸ軸方向に伸縮させるだけでよく、筐体２の厚みを薄くすることができる。なお、第１撮影ユニット３１において、変倍の際、光軸Ａｘ１および光軸Ａｘ２は、変動せず、固定である。
　以上説明した第１撮影ユニット３１の構成については、第２～第４撮影ユニット３２～３４においても同様であるため、説明を省略する。なお、第１～第４撮影ユニット３１～３４は、常に、互いに同じ焦点距離（画角）となるように、変倍時において、第２レンズ群５３および第１～第４撮像素子３１１～３４１が移動される。
　次に、第１～第４撮影ユニット３１～３４の撮影範囲について、図４および図５を用いて説明する。図４は、垂直方向（Ｙ軸方向）の撮影範囲について模式的に説明する図である。図４（Ａ）は、望遠端での状態を示し、図４（Ｂ）は、広角端での状態を示す。なお、実際には、プリズム５２から第１～第４撮像素子３１１～３４１までの光軸Ａｘ２はＸ軸方向であるが、図４では説明のために光軸Ａｘ１と一直線上に光軸Ａｘ２を記載し、プリズム５２を省略している。また、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の組と、第２撮影ユニット３２および第４撮影ユニット３４の組とでは同様の原理であるので、以下は、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の組を用いて説明する。
　第１撮影ユニット３１では、第１撮像光学系３１０の光軸Ａｘ２に対して、第１撮像素子３１１の被写体光を取り込む領域の中心が下方向（Ｙ軸負方向）に偏心されて配置されている。したがって、ＹＺ平面において、第１撮影ユニット３１の光軸Ａｘ１から上側の画角（上側画角）をα、光軸Ａｘ１から下側の画角（下側画角）をβとすると、α＞βとなる。一方、第３撮影ユニット３３は、第１撮影ユニット３１と上下対称に構成されており、第３撮像光学系３３０の光軸Ａｘ２に対して、第３撮像素子３３１の被写体光を取り込む領域の中心が上方向（Ｙ軸正方向）に偏心されて配置されている。ＹＺ平面において、第３撮影ユニット３３の上側画角はβとなり、下側画角はαとなる（α＞β）。また、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３において、被写体からプリズム５２までの光軸Ａｘ１は、それぞれＺ軸方向であり、互いに平行な方向である。
　このような構成により、ＹＺ平面において、第１撮影ユニット３１と第３撮影ユニット３３とを合わせた画角は、第１撮影ユニット３１の上側画角αと第３撮影ユニット３３の下側画角αとを合わせた２αとなり、第１撮影ユニット３１が被写体の上半分の領域を撮影し、第３撮影ユニット３３が被写体の下半分の領域を撮影する。したがって、第１撮影ユニット３１による撮影画像と第３撮影ユニット３３による撮影画像とを合成する（繋ぎ合わせる）ことで、垂直画角２αの撮影画像を生成することができる。
　なお、第１撮影ユニット３１による撮影画像と第３撮影ユニット３３による撮影画像とを合成するためには、これらの画像が一部重複する領域を有している必要がある。そのため、第１撮影ユニット３１と第３撮影ユニット３３とは、撮影範囲が一部重複するように構成されている。また、被写体から撮像装置１までの距離（撮影距離）において、第１撮影ユニット３１の撮影範囲Ｒ１と第３撮影ユニット３３の撮影範囲Ｒ３とが重複する最低限の距離が、最短撮影距離となる。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、変倍により第１撮影ユニット３１と第３撮影ユニット３３の画角が変化すると、第１撮影ユニット３１の撮影範囲Ｒ１と第３撮影ユニット３３の撮影範囲Ｒ３が変化するため、最短撮影距離が変化する。最短撮影距離は、望遠端において最も長くなり、広角端において最も短くなる。
　また、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、変倍時において、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の画角（α，β）は変化するが、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の光軸Ａｘ１は固定されているため互いに平行のままである。したがって、変倍によらず、ＹＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３を合わせた画角は、第１撮影ユニット３１の上側画角αと第３撮影ユニット３３の下側画角αを足した画角２αとなる。ＹＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の画角がそれぞれ大きくなるにつれ、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３を合わせた画角２αも大きくなる。一方、ＹＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３の画角がそれぞれ小さくなるにつれ、第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３を合わせた画角２αも小さくなる。
　第２撮影ユニット３２および第４撮影ユニット３４でも、以上説明した第１撮影ユニット３１および第３撮影ユニット３３と同様であり、第２撮影ユニット３２が被写体の上半分の領域を撮影し、第４撮影ユニット３４が被写体の下半分の領域を撮影する。
　図５は、水平方向（Ｘ軸方向）の撮影範囲について模式的に説明する図である。図５（Ａ）は望遠端での状態を示し、図５（Ｂ）は広角端での状態を示す。なお、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の組と、第３撮影ユニット３３および第４撮影ユニット３４の組とでは同様の原理であるので、以下は、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の組を用いて説明する。
　第１撮影ユニット３１では、第１撮像光学系３１０の光軸Ａｘ２に対して、第１撮像素子３１１の被写体光を取り込む領域の中心が前方向（Ｚ軸負方向）に偏心されて配置されている。すなわち、第１撮像光学系３１０の光軸Ａｘ１に対して第１撮像素子３１１の被写体光を取り込む領域の中心が右方向（Ｘ軸正方向）に偏心されていることとなる。これにより、ＸＺ平面において、第１撮影ユニット３１の光軸Ａｘ１から左側の画角（左側画角）をγ、光軸Ａｘ１から右側の画角（右側画角）をδとすると、γ＞δとなる。一方、第２撮影ユニット３２は、第１撮影ユニット３１と左右対称に構成されており、第２撮像光学系３２０の光軸Ａｘ２に対して、第２撮像素子３２１の被写体光を取り込む領域の中心が前方向（Ｚ軸負方向）に偏心されて配置されている。すなわち、第２撮像光学系３２０の光軸Ａｘ１に対して第２撮像素子３２１の被写体光を取り込む領域の中心が左方向（Ｘ軸負方向）に偏心されていることとなる。ＸＺ平面において、第２撮影ユニット３２の左側画角はδとなり、右側画角はγとなる（γ＞δ）。また、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２において、被写体からプリズム５２までの光軸Ａｘ１は、それぞれＺ軸方向であり、互いに平行な方向である。
　このような構成により、ＸＺ平面において、第１撮影ユニット３１と第２撮影ユニット３２とを合わせた画角は、第１撮影ユニット３１の左側画角γと第２撮影ユニット３２の右側画角γとを合わせた２γとなり、第１撮影ユニット３１が被写体の左半分の領域を撮影し、第２撮影ユニット３２が被写体の右半分の領域を撮影する。したがって、第１撮影ユニット３１による撮影画像と第２撮影ユニット３２による撮影画像とを合成する（繋ぎ合わせる）ことで、水平画角２γの撮影画像を生成することができる。
　なお、第１撮影ユニット３１による撮影画像と第２撮影ユニット３２による撮影画像とを合成するためには、これらの画像が一部重複する領域を有している必要がある。そのため、第１撮影ユニット３１と第２撮影ユニット３２とは、撮影範囲が一部重複するように構成されている。また、第１撮影ユニット３１の撮影範囲Ｒ１と第２撮影ユニット３２の撮影範囲Ｒ２とが重複する最低限の距離が、最短撮影距離となる。図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、変倍により第１撮影ユニット３１と第２撮影ユニット３２の画角が変化すると、第１撮影ユニット３１の撮影範囲Ｒ１と第２撮影ユニット３２の撮影範囲Ｒ２が変化するため、最短撮影距離が変化する。最短撮影距離は、望遠端において最も長くなり、広角端において最も短くなる。
　また、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、変倍時において、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の画角（γ，δ）は変化するが、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の光軸Ａｘ１は固定されているため互いに平行のままである。したがって、変倍によらず、ＸＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２を合わせた画角は、第１撮影ユニット３１の左側画角γと第２撮影ユニット３２の右側画角γを足した画角２γとなる。ＸＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の画角がそれぞれ大きくなるにつれ、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２を合わせた画角２γも大きくなる。一方、ＸＺ平面において、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２の画角がそれぞれ小さくなるにつれ、第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２を合わせた画角２γも小さくなる。
　第３撮影ユニット３３および第４撮影ユニット３４でも、以上説明した第１撮影ユニット３１および第２撮影ユニット３２と同様であり、第３撮影ユニット３３が被写体の左半分の領域を撮影し、第４撮影ユニット３４が被写体の右半分の領域を撮影する。
　以上の構成により、図６に示すように、撮像装置１では、被写体Ｔの左上領域Ｔ１を第１撮影ユニット３１が撮影し、被写体Ｔの右上領域Ｔ２を第２撮影ユニット３２が撮影し、被写体Ｔの左下領域Ｔ３を第３撮影ユニット３３が撮影し、被写体Ｔの右下領域Ｔ４を第４撮影ユニット３４が撮影する。第１撮影ユニット３１による撮影画像と第２撮影ユニット３２による撮影画像とが一部重複し、第１撮影ユニット３１による撮影画像と第３撮影ユニット３３による撮影画像とが一部重複し、第２撮影ユニット３２による撮影画像と第４撮影ユニット３４による撮影画像とが一部重複し、第３撮影ユニット３３による撮影画像と第４撮影ユニット３４による撮影画像とが一部重複している。撮像装置１は、不図示の制御部において、これら第１～第４撮影ユニット３１～３４による撮影画像を合成する（すなわち重複領域を重ねて繋ぎ合わせる）ことで、水平画角２γ・垂直画角２αの全体撮影画像を生成する。第１～第４撮影ユニット３１～３４による撮影画像を合成する方法については、たとえば、特開２０１１－１９９７５７号公報で開示されている方法を用いればよい。
　なお、図１に示すように筐体２が横長となる（長辺がＸ軸方向となる）ように撮像装置１を構えて撮影した際に、得られる撮影画像は縦長となる。これは、筐体２の厚みを薄くするために、第１～第４撮像素子３１１～３４１が縦長に（すなわち短辺をＺ軸方向として）配置されているためである。
　また、上述したように、第１～第４撮像光学系３１０～３４０の光軸に対して、第１～第４撮像素子３１１～３４１が偏心して配置されているため、被写体光束の断面は光軸に対して非回転対称の形状となる。したがって、第１レンズ群５１、プリズム５２、および第２レンズ群５３の形状を、中心軸に対して非回転対称である自由曲面を有する形状としてもよい。これにより、第１～第４撮像光学系３１０～３４０の光学性能（収差など）を最適化しやすくできる。
　また、図５に示したように、第１～第４撮像光学系３１０～３４０の光軸Ａｘ２に対して、第１～第４撮像素子３１１～３４１が前方向（Ｚ軸負方向）に偏心して配置されている。そのため、第１～第４撮像光学系３１０～３４０のプリズム５２および第２レンズ群５３において、第１～第４撮像素子３１１～３４１に入射する被写体光が通過する部分は、光軸Ａｘ２より後ろ側部分において前側部分と比較して非常に狭い。そこで、プリズム５２および第２レンズ群５３の形状を、光軸Ａｘ２より後ろ側の被写体光が通過しない部分を切り欠いた形状としてもよい。すなわち、第２レンズ群５３では、光軸Ａｘ２より前側（Ｚ軸負方向側）を残した半欠けレンズ（半円形状のレンズ）に近い形状としてもよい。これにより、プリズム５２および第２レンズ群５３のＺ軸方向の長さが短くなるため、筐体２を一段と薄型にすることができる。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像装置１において、第１～第４撮影ユニット３１～３４では、第１～第４撮像素子３１１～３４１の被写体光を取り込む領域の中心が第１～第４撮像光学系３１０～３４０の光軸Ａｘ２に対して偏心して配置されるようにした。これにより、撮像装置１は、第１～第４撮影ユニット３１～３４にそれぞれ画角を分割して分担させることができるので、同じ大きさの撮像素子を使用し且つ撮像素子を偏心させない場合と比べて、画角を広げることができ、広い範囲を撮影することができる。換言すれば、撮像装置１は、同じ画角で撮影し且つ撮像素子を偏心させない場合と比べて撮像素子を小さくすることができ、撮像装置１を薄型にすることができる。このように、撮像装置１は、薄型でありながら、広い範囲を撮影することができる。
（２）撮像装置１において、第１～第４撮像光学系３１０～３４０には、それぞれ、光路を筐体２の平面方向（Ｘ軸方向）に折り曲げる光路折り曲げ素子であるプリズム５２が設けられている。これにより、第１～第４撮像光学系３１０～３４０における筐体２の厚み方向（Ｚ軸方向）の長さを短くすることができるので、撮像装置１を薄型にすることができる。また、撮像装置１では、第１～第４撮像光学系３１０～３４０の変倍の際、光軸および第１レンズ群５１は固定であり、第２レンズ群５３と第１～第４撮像素子３１１～３４１とが光軸に沿って移動する。このように、撮像装置１では、変倍の際に光軸を変動させないので、光軸を変動させるための複雑な機構を設ける必要がなく、撮像装置１を簡易な構成とすることができる。また、撮像装置１では、第２レンズ群５３と第１～第４撮像素子３１１～３４１とが筐体２の平面方向（Ｘ軸方向）に沿って移動するので、第１～第４撮像光学系３１０～３４０をＺ軸方向に伸縮させる必要がなく、撮像装置１を薄型にすることができる。
（変形例）
　上述した実施の形態では、第１～第４撮像光学系３１０～３４０において、被写体からプリズム５２までの光軸Ａｘ１が互いに平行である例について説明したが、必ずしも平行でなくてもよく、変倍時においても光軸Ａｘ１，Ａｘ２が固定されている構成であればよい。
　上述した実施の形態では、第１～第４撮像光学系３１０～３４０において、プリズム５２から第１～第４撮像素子３１１～３４１までの光軸Ａｘ２がＸ軸方向である例について説明した。しかしながら、光軸Ａｘ２の方向はこれに限らなくてよく、筐体２の平面方向（すなわち筐体２の厚み方向（Ｚ軸方向）に垂直な平面（ＸＹ平面）に沿った方向）であればよい。なお、光軸Ａｘ２の方向は、厳密に筐体２の平面方向でなくてもよく、筐体２を薄型にできる範囲であれば筐体２の平面方向から若干傾いた方向であってもよい。
　上述した実施の形態では、第１～第４撮像光学系３１０～３４０を、テレフォトタイプの２群ズーム構成としたが、たとえば、レトロフォーカスタイプの２群ズーム構成など、変倍機能を実現するレンズ構成はこの他の構成であってもよい。この場合にも、変倍の際に、プリズム５２よりも第１～第４撮像素子３１１～３４１側のレンズを移動させ、プリズム５２よりも被写体側のレンズは固定させるように構成すれば、Ｚ軸方向への伸縮を行わずにすみ、撮像装置１を薄型にすることができる。
　上述した実施の形態では、４つの撮影ユニット３１～３４を有する撮像装置１に本発明を適用する例について説明したが、撮影ユニットの数はこれに限らなくてよい。撮影範囲の一部を重複して撮影する少なくとも２つ以上の撮影ユニットを有する撮像装置であれば、本発明を適用するようにしてもよい。
　以上の説明はあくまで一例であり、上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。また、上記実施形態に各変形例の構成を適宜組み合わせてもかまわない。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特許出願２０１３年第８１１５６号（２０１３年４月９日出願）
１…撮像装置、２…筐体、３１…第１撮影ユニット、３２…第２撮影ユニット、３３…第３撮影ユニット、３４…第４撮影ユニット、５１…第１レンズ群、５２…プリズム、５３…第２レンズ群、３１０…第１撮像光学系、３１１…第１撮像素子、３２０…第２撮像光学系、３２１…第２撮像素子、３３０…第３撮像光学系、３３１…第３撮像素子、３４０…第４撮像光学系、３４１…第４撮像素子

Claims (7)

  1. 　撮影範囲の一部を重複して撮影する第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットと、
    　前記第１撮影ユニットと前記第２撮影ユニットとを収容する筐体と、
    を備え、
    　前記第１撮影ユニットおよび第２撮影ユニットは、
    　被写体側から順に配設された、第１レンズ群と、光路折り曲げ素子と、第２レンズ群と、を含む撮像光学系と、
    　前記撮像光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
    　をそれぞれ有し、
    　前記光路折り曲げ素子は、前記筐体の平面方向に被写体光を折り曲げ、
    　前記撮像光学系では、変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸は固定であり、前記第２レンズ群が前記光軸に沿って移動する撮像装置。
  2. 　請求項１に記載の撮像装置において、
    　前記第１撮影ユニットおよび前記第２撮影ユニットは、それぞれの前記撮像素子の被写体光を取り込む領域の中心が、前記光軸に対して偏心して配置される撮像装置。
  3. 　請求項２に記載の撮像装置において、
    　前記撮像光学系では、変倍の際、前記撮像素子が光軸に沿って移動する撮像装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    　前記第１撮影ユニットおよび前記第２撮影ユニットでは、前記撮像光学系における前記光路折り曲げ素子よりも被写体側の光軸が、互いに平行である撮像装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    　前記撮像光学系では、前記第２レンズ群が、前記撮像素子に入射する被写体光が通過しない部分を切り欠いたレンズ形状でなる撮像装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    　前記光路折り曲げ素子は、中心軸に対して非回転対称に形成された自由曲面を有するプリズムである撮像装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    　前記撮像光学系は、中心軸に対して非回転対称に形成された自由曲面を有するレンズを含む撮像装置。
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