JP2006047776A - 広角撮像装置および光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で広角を撮影でき、撮影した画像の変換処理を不要とした広角撮像装置を提供する。
【解決手段】広角撮像装置１ａは、光学部２ａとカメラ部３ｂを備える。光学部２ａは、外部からの光を反射する凸状の柱状反射曲面５と、柱状反射曲面５の前面に形成され、外部からの光を透過すると共に、柱状反射曲面５から入射した光を反射する第１の偏光フィルム６を有する柱状透過・反射曲面４を備える。また、柱状透過・反射曲面４で反射した光が集まる部位に入射部９を備える。入射部９には、柱状透過・反射曲面４で反射した光を透過すると共に、柱状透過・反射曲面４を透過した直接光を遮蔽する第２の偏光フィルム１１を備える。また、入射部９にカメラ部３ａが取り付けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、広角の画像を撮像する広角撮像装置および広角撮像装置を構成する光学装置に関する。詳しくは、反射面と偏光手段の組み合わせで、画像歪が無く死角が少ない画像を撮像できるようにしたものである。

図１４は従来の広角撮像装置を示す説明図である。従来の広角撮像装置５１は、円錐反射鏡５２とカメラ部５３を備える。カメラ部５３は、例えば合焦点用のピンホール５４と２次元画像センサ５５を備える。

また、２次元画像センサ５５で撮像した画像データを処理するため、カメラ処理部５６と、変換処理部５７を備える。

従来の広角撮像装置５１は、円錐反射鏡５２からの反射光をカメラ部５３の２次元画像センサ５５で撮影する。このため、２次元画像センサ５５では円形状の画像の撮影が行われる。

２次元画像センサ５５の画像データはカメラ処理部５６で処理が行われ、円形形状の映像が出力される。変換処理部５７では、円形映像の円中心を基準として、角度と中心からの距離を四角形の画像にする座標変換処理が行われる。これにより、円形の映像から四角形の映像が得られる。

また、複数の反射鏡を組み合わせて広角を撮影できるようにした広角撮像装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１６３８１９号公報

２次元画像センサの撮像範囲は四角形であるが、円錐反射鏡を使用した構成では、２次元画像センサで円形状の画像が撮影される。これにより、２次元画像センサでは利用されない受光素子が生じ使用効率が下がるので、感度が悪いという問題がある。

また、円形映像の円中心に近い部分は小さい画像となり、円形映像から四角形映像への変換処理で荒い画像に変換される。変換後の四角形の映像は、全体の映像の荒さの調和をとるため、円中心から遠い部分に相当する変換画像部分の精細度を下げて映像のバランスを取る。

このように、円錐反射鏡を使用した従来の広角撮像装置では、映像精細度が低いという問題がある。また、画像変換処理部が必要なので、高価格であるという問題がある。

更に反射鏡を組み合わせて広角を撮影できるようにした従来の広角撮像装置では、直接光が２次元画像センサに入射すると、撮影した画像に対する視認性が劣る。このため、遮蔽板を設ける構成としているが、死角となる範囲が多く生じるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で広角を撮影でき、撮影した画像の変換処理を不要とした広角撮像装置および光学装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る広角撮像装置は、外部からの光を反射する柱状凸曲面と、柱状凸曲面の前面に形成され、外部からの光を透過すると共に、柱状凸曲面から入射した光を反射する第１の偏光手段を有する柱状凹曲面と、柱状凹曲面で反射した光が集まる部位に設けられ、柱状凹曲面で反射した光を透過すると共に、柱状凹曲面を透過した直接光を遮蔽する第２の偏光手段と、第２の偏光手段を透過した光を受光する撮像手段とを備えたものである。

また、本発明に係る光学装置は、外部からの光を反射する柱状凸曲面と、柱状凸曲面の前面に形成され、外部からの光を透過すると共に、柱状凸曲面から入射した光を反射する第１の偏光手段を有する柱状凹曲面と、柱状凹曲面で反射した光が集まる部位に設けられ、柱状凹曲面で反射した光を透過すると共に、柱状凹曲面を透過した直接光を遮蔽する第２の偏光手段とを備えたものである。

本発明に係る光学装置およびこの光学装置を備えた広角撮像装置では、外部からの光は柱状凹曲面を透過して柱状凸曲面に入射する。柱状凸曲面に入射した光は柱状凹曲面に向けて反射する。柱状凹曲面は、柱状凸曲面から入射した光を第２の偏光手段へ向けて反射する。

第２の偏光手段は、柱状凸曲面および柱状凹曲面で反射した光は透過し、撮像手段に入射させる。また、第２の偏光手段は、柱状凹曲面を透過した直接光は遮蔽する。

本発明の広角撮像装置によれば、柱状凸曲面と柱状凹曲面で広角からの入射光を受けることで、撮像手段では四角形の画像を撮像することができる。これにより、画像歪補正処理部が不要で、製品コストを抑えることができる。

また、撮像手段の画素の有効利用率が大きくなり、解像度の高い画像が得られる。更に、柱状凹曲面は外部からの光は透過するので、死角が生じない。

また、柱状凸曲面と柱状凹曲面による反射と偏光を利用して、広角からの入射光を受けるため、光学装置を鏡と偏光フィルムで構成することができ、構成が簡単であるので小型化できると共に、製品コストを抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の広角撮像装置および光学装置の実施の形態について説明する。

＜広角撮像装置の構成＞
図１は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図１では広角撮像装置１ａの光学系を模式的に図示している。

第１の実施の形態の広角撮像装置１ａは光学部２ａとカメラ部３ａを備える。まず、光学装置としての光学部２ａの構成について説明すると、光学部２ａは例えば中空構造で、外側に柱状凹曲面である柱状透過・反射曲面４を備えると共に、内側に柱状凸曲面である柱状反射曲面５を備える。

柱状透過・反射曲面４は、正面側の内面は凹状の曲面で構成され、曲面からつながる左右両端は例えば平面状に構成される。柱状透過・反射曲面４は、内面の全体に後述する反射形直線偏光フィルムとλ／４遅延フィルムからなる第１の偏光手段である第１の偏光フィルム６を備え、正面側の内面に凹状反射面７が構成される。

柱状反射曲面５は、柱状透過・反射曲面４の内面と対向して凸状反射面８を備える。凸状反射面８は例えば反射鏡で構成され、光学部２ａの左右両側では側方を向き、中央部では正面を向くように凸状に湾曲した形状で、柱状透過・反射曲面４を透過した光を、この柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７の方向へ反射する。

光学部２ａは、柱状反射曲面５の中央に入射部９を備える。また、光学部２ａは、柱状透過・反射曲面４の中央前面に遮光板１０を備える。遮光手段である遮光板１０は入射部９の前面に配置され、光学部２ａの正面からの光が直接入射部９に入射しないように遮光する。

撮像手段であるカメラ部３ａは、第２の偏光フィルム１１と収差補正用の柱状凹レンズ１２と凸レンズ１３と２次元画像センサ１４を備える。カメラ部３ａは、第２の偏光フィルム１１が入射部９に位置するように光学部２ａに取り付けられる。

第２の偏光手段である第２の偏光フィルム１１は、後述するλ／４遅延フィルムと直線偏光フィルムを備えて、透過する光を選択する。そして、第２の偏光フィルム１１を透過した光は、柱状凹レンズ１２によって収差が補正され、凸レンズ１３によって２次元画像センサ１４に結像される。

次に、光学部２ａおよびカメラ部３ａに備えられた偏光フィルムの構成について説明する。図２は光の電界と磁界の伝搬の様子を示す説明図で、光は、周知のように、振動する電界Ｅと、電界Ｅと直交しながら振動する磁界Ｈからなり、振動の方向が進行方向と垂直な横波である。

一般に、電界はＥｘ成分とＥｙ成分に分解することができ、Ｅｘ成分とＥｙ成分が同位相である場合は直線偏光となり、Ｅｘ成分とＥｙ成分に位相差がある場合は楕円偏光となる。なお、以下の説明では楕円偏光を円偏光として説明する。

図３は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの要部構成および動作を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は偏光状態の変換処理を模式的に示す説明図である。

図３（ａ）に示す柱状透過・反射曲面４に備えた第１の偏光フィルム６は、図３（ｂ）に示すように反射形直線偏光フィルム６ａとλ／４遅延フィルム６ｂを備える。また、入射部９に備えた第２の偏光フィルム１１は、λ／４遅延フィルム１１ａと直線偏光フィルム１１ｂを備える。

第１の偏光フィルム６のλ／４遅延フィルム６ｂと第２の偏光フィルム１１のλ／４遅延フィルム１１ａは１／４波長板と称され、透過光の電界のＥｘ成分またはＥｙ成分の位相が１／４波長（π／２）だけ遅れる（進む）もので、透過光の偏光状態を変換することができる。

図４は１／４波長板の動作原理を示す説明図である。１／４波長板は、図４（ａ）に示すように、偏光方向がｘ軸およびｙ軸と一致しない直線偏光が入射すると、円偏光に変換して出射する。

例えば、図４（ｂ）に示すように、ｙ軸から−４５°傾いている直線偏光が１／４波長板に入射すると、時間と共に左回りに回転する円偏光となる。また、図４（ｃ）に示すように、ｙ軸から４５°傾いている直線偏光が入射すると、右回りに回転する円偏光となる。

また、１／４波長板は、図４（ｄ）に示すように、円偏光が入射すると直線偏光に変換して出射する。例えば、図４（ｅ）に示すように、左回りに回転する円偏光が１／４波長板に入射すると、ｙ軸から４５°傾いた直線偏光となる。また、図４（ｆ）に示すように、右回りに回転する円偏光が入射すると、ｙ軸から−４５°傾いた直線偏光となる。

図３に示す第１の偏光フィルム６の反射形直線偏光フィルム６ａと第２の偏光フィルム１１の直線偏光フィルム１１ｂは偏光子と称され、入射光の一方向の電界成分のみを透過させる。ここで、反射形直線偏光フィルム６ａの偏光面と直線偏光フィルム１１ｂの偏光面は直交する構成である。

第１の偏光フィルム６は、反射形直線偏光フィルム６ａが柱状透過・反射曲面４側に位置し、λ／４遅延フィルム６ｂが柱状反射曲面５と対向する。これにより、外部から柱状透過・反射曲面４に光が入射すると、反射形直線偏光フィルム６ａによって一の方向の直線偏光が透過する。そして、λ／４遅延フィルム６ｂによって、直線偏光が偏光方向に応じた円偏光に変換されて出射する。

また、柱状反射曲面５で反射した光が柱状透過・反射曲面４に入射すると、後述するように、λ／４遅延フィルム６ｂによって円偏光が一の方向と直交する他の方向の直線偏光に変換され、反射形直線偏光フィルム６ａで反射する。そして反射形直線偏光フィルム６ａで反射した直線偏光はλ／４遅延フィルム６ｂで円偏光に変換されて出射する。

第２の偏光フィルム１１は、λ／４遅延フィルム１１ａが柱状透過・反射曲面４と対向する。これにより、柱状透過・反射曲面４から出射した円偏光が第２の偏光フィルム１１に入射すると、λ／４遅延フィルム１１ａによって直線偏光に変換される。

ここで、柱状透過・反射曲面４を透過して直接第２の偏光フィルム１１に入射する光（直接光）と、柱状反射曲面５および柱状透過・反射曲面４で反射して第２の偏光フィルム１１に入射する光（反射光）とでは、円偏光の回転方向が逆向きとなるように構成している。

これにより、直接光と反射光では、λ／４遅延フィルム１１ａで変換される直線偏光の偏光方向が直交する。よって、直線偏光フィルム１１ｂでは反射光を透過し、直接光を遮蔽することができる。

図５は本実施の形態の広角撮像装置の制御系の一例を示す制御ブロック図である。広角撮像装置１ａは、２次元画像センサ１４がカメラ処理部１５に接続され、２次元画像センサ１４で撮像したデータから映像を取得している。

ここで、本例の広角撮像装置１ａは、光学部２ａによって光学的に四角形の画像を得ているので、画像歪補正処理部は必要とされない。

＜広角撮像装置の動作＞
次に、図３等を参照して第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの動作を説明する。ここで、外部より柱状透過・反射曲面４に入射した光が、第１の偏光フィルム６で正面から見て右回転の円偏光に変換される構成で説明する。

すなわち、図３（ａ）に示すように、外部より光学部２ａの柱状透過・反射曲面４に入射した光は、図３（ｂ）に示すように、第１の偏光フィルム６の反射形直線偏光フィルム６ａによって入射光の一の方向の電界成分が透過される。本動作例では、一の方向の直線偏光を縦方向と称し、一の方向と直交する他の方向を横方向と称する。

反射形直線偏光フィルム６ａを透過した縦方向の直線偏光は、第１の偏光フィルム６のλ／４遅延フィルム６ｂによって右回転の円偏光に変換されて、柱状透過・反射曲面４より出射される。

第１の偏光フィルム６によって柱状透過・反射曲面４で右回転の円偏光に変換された光は、図３（ａ）に示すように柱状反射曲面５の凸状反射面８で反射して、進行方向が反転する。

このため、柱状反射曲面５で反射した光は左回転の円偏光となって、柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７に入射される。柱状透過・反射曲面４に入射される左回転の円偏光は、第１の偏光フィルムのλ／４遅延フィルム６ｂで横方向の直線偏光に変換される。

この変換された直線偏光の偏光面は、柱状透過・反射曲面４の反射形直線偏光フィルム６ａの偏光面に対して垂直方向となるため、反射形直線偏光フィルム６ａで反射される。そして、この反射された横方向の直線偏光は、λ／４遅延フィルム６ｂによって左回転の円偏光に変換されて、柱状透過・反射曲面４より出射される。

柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７で反射した光は、入射部９に入射される。柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７で反射した光は左回転の円偏光となって出射され、入射部９にはカメラ部３ａの第２の偏光フィルム１１が配置されるので、左回転の円偏光がλ／４遅延フィルム１１ａに入射する。

左回転の円偏光はλ／４遅延フィルム１１ａで横方向の直線偏光に変換され、直線偏光フィルム１１ｂを透過する。そして、第２の偏光フィルム１１を透過した光は、柱状凹レンズ１２によって収差が補正され、凸レンズ１３によって２次元画像センサ１４に結像される。

ここで、外部より入射して柱状透過・反射曲面４を透過した光は、上述したように右回転の円偏光である。柱状透過・反射曲面４を透過した光が直接入射部９に入射すると、右回転の円偏光はλ／４遅延フィルム１１ａで縦方向の直線偏光に変換される。

上述したように、第１の偏光フィルム６の反射形直線偏光フィルム６ａの偏光面と、第２の偏光フィルム１１の直線偏光フィルム１１ｂの偏光面は直交する構成である。これにより、柱状透過・反射曲面４からの直接光は、第２の偏光フィルム１１の直線偏光フィルム１１ｂで遮蔽される。

したがって、第２の偏光フィルム１１は、外部から柱状透過・反射曲面４を透過した直接光は除き、柱状反射曲面５で反射した光をカメラ部３ａに入射することができる。

図６は入射角と光路の関係を示す説明図である。柱状反射曲面５の凸状反射面８は、光学部２ａの左右両側では側方を向き、中央部では正面を向くように凸状に湾曲した形状であり、広角で入射する光を柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７に集める。

柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７は、柱状反射曲面５の凸状反射面８で反射した光をカメラ部３ａに入射する形状を有する。

広角からの入射光Ａの光路を実線で示す。光学部２ａの側方からの入射光Ａは、柱状透過・反射曲面４を透過して、柱状反射曲面５の凸状反射面８の側部側で反射する。

柱状反射曲面５の凸状反射面８は、側部側で反射した光を柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７に入射させる。そして、凹状反射面７に入射した光はカメラ部３ａに方向に反射され、カメラ部３ａに入射して２次元画像センサ１４の端部側に到達する。

ここで、柱状透過・反射曲面４は、左右両側は柱状反射曲面５を覆う位置まで延在しており、広角からの入射光Ａであっても、図３で説明した偏光状態の変換によってカメラ部３ａに入射する。

正面からの入射光Ｂの光路を破線で示す。カメラ部２ａの正面からの入射光Ｂは、遮蔽板１０を避けるように遮蔽板１０の縁で柱状透過・反射曲面４を透過して、柱状反射曲面５の凸状反射面８の入射部９側の端部付近で反射する。

柱状反射曲面５の凸状反射面８は、入射部９側の端部付近で反射した光を柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７の中央付近に入射させる。そして、凹状反射面７に入射した光はカメラ部３ａに方向に反射され、カメラ部３ａに入射して２次元画像センサ１４の中央付近に到達する。

広角と正面の中間付近からの入射光Ｃの光路を一点差線で示す。入射光Ｃは柱状透過・反射曲面４を透過して、柱状反射曲面５の凸状反射面８の正面側で反射する。

柱状反射曲面５の凸状反射面８は、正面側で反射した光を柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７に入射させる。そして、凹状反射面７に入射した光はカメラ部３ａに方向に反射され、カメラ部３ａに入射して２次元画像センサ１４に到達する。

このように、遮蔽板１０を備えることで、直接光のカメラ部３ａへの入射を防ぐと共に、遮光板１０の左右から入射する光によって、左右で連続した画像が得られ、水平方向に略１８０°の画角を有し、実質的に死角のない広角画像を撮像することができる。

図７は収差補正の原理を示し、図７（ａ）は水平方向の収差補正、図７（ｂ）は垂直方向の収差補正を示す。水平方向の収差は、入射角によらず被写体距離Ｌが一定になるように柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７の曲率と、柱状反射曲面５の凸状反射面８の曲率が調整されることで補正される。

また、垂直方向の収差は、被写体距離がカメラ部３ａの柱状凹レンズ１２で水平方向の被写体距離Ｌと同等の距離となるように調整されることで補正される。このように、水平方向および垂直方向の収差補正により、高解像度で高感度の広角画像を撮像することができる。

以上のように、第１の実施の形態の広角撮像装置１ａでは、柱状透過・反射曲面４と第１の偏光フィルム６、および柱状反射曲面５を備えた光学部２ａで、水平方向の広角方向から光を集めカメラ部３ａに入射する。これにより、カメラ部３ａの２次元画像センサ１４で得られる映像は水平方向に圧縮された画像となり、垂直方向は従来の一般的なカメラと同様の視野を有する映像を得ることができる。このため、図５に示す制御ブロックにおいて、従来の広角カメラで行われている画像変換処理は必要としない。

また、光学的に四角形の撮影範囲で画像が入射されるので、２次元画像センサ１４の受光素子が有効に利用され、精細で感度が高い映像を得ることができる。そして、光学部２ａを反射鏡と偏光フィルムで構成することが可能なため、安価かつ小型に作成することができる。具体的には、１ｃｍ角程度の大きさで実現可能である。

＜広角撮像装置の変形例＞
図８は第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの一例を示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は偏光状態の変換処理を模式的に示す説明図である。第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの光学部２ｂは、偏光フィルムとして、柱状透過・反射曲面４に反射形直線偏光フィルム１６を備える。また、柱状反射曲面５にλ／４遅延フィルム１７を備える。更に、カメラ部３ａ（入射部９）に直線偏光フィルム１８を備える。

ここで、反射形直線偏光フィルム１６の偏光面と直線偏光フィルム１８の偏光面は直交する構成である。他の構成は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同じであり、構成の詳細な説明は省略する。

次に、第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの動作について説明する。ここで、外部より入射して柱状透過・反射曲面４を透過した光が、λ／４遅延フィルム１７によって正面から見て右回転の円偏光に変換される構成で説明する。

すなわち、図８（ａ）に示すように、外部より光学部２ｂの柱状透過・反射曲面４に入射した光は、図８（ｂ）に示すように、反射形直線偏光フィルム１６によって入射光の一の方向の電界成分が透過される。本動作例では、一の方向の直線偏光を縦方向と称し、一の方向と直交する他の方向を横方向と称する。

反射形直線偏光フィルム１６を透過して柱状透過・反射曲面４から出射された縦方向の直線偏光は、柱状反射曲面５に入射する。そして、λ／４遅延フィルム１７によって右回転の円偏光に変換されて、図８（ａ）に示すように柱状反射曲面５の凸状反射曲面８で反射して、進行方向が反転する。

このため、柱状反射曲面５で反射した光は左回転の円偏光となって、λ／４遅延フィルム１７に入射する。λ／４遅延フィルム１７に入射される左回転の円偏光は、横方向の直線偏光に変換されて、柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７へ向けて出射される。

この変換された直線偏光の偏光面は、柱状透過・反射曲面４の反射形直線偏光フィルム１６の偏光面に対して垂直方向となるため、反射形直線偏光フィルム１６で反射される。そして、この反射された横方向の直線偏光は、入射部９に入射される。

入射部９に配置される直線偏光フィルム１８の偏光面は、反射形直線偏光フィルム１６の偏光面と直交している。これにより、反射形直線偏光フィルム１６で反射されて入射部９に入射した横方向の直線偏光は、直線偏光フィルム１８を透過する。そして、直線偏光フィルム１８を透過した光は、柱状凹レンズ１２によって収差が補正され、凸レンズ１３によって２次元画像センサ１４に結像される。

ここで、外部より入射して柱状透過・反射曲面４を透過した光は、上述したように縦方向の直線偏光である。上述したように、反射形直線偏光フィルム１６の偏光面と、直線偏光フィルム１８の偏光面は直交する構成である。これにより、柱状透過・反射曲面４からの直接光は、入射部９で直線偏光フィルム１８によって遮蔽される。

したがって、外部から柱状透過・反射曲面４を透過した直接光は除き、柱状反射曲面５で反射した光をカメラ部３ａに入射することができる。

図９は第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃの構成の一例を示し、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は平面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃは、カメラ部３ｂにピンホール１９を備える。ピンホール１９を備えたカメラ部３ｂでは、焦点深度が深いため、収差補正用の柱状凹レンズおよび凸レンズを省略した構成とすることができる。

なお、第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃでは、光学部２ａの構成は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａと同様で良く、ピンホール１９に第２の偏光フィルム１１を備える。

また、光学部２ａの動作は図３で説明した動作と同じであり、柱状透過・反射曲面４を透過して柱状反射曲面５の凸状反射面８で反射し、更に柱状透過・反射曲面４の凹状反射面７で反射した光が第２の偏光フィルム１１を透過する。そして、第２の偏光フィルム１１を透過した光は、ピンホール１９によって絞られて２次元画像センサ１４に到達する。

なお、第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃでは、第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの光学部２ｂを備える構成としても良い。

＜広角撮像装置の具体例＞
図１０および図１１は広角撮像装置の具体例を示し、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、図１０および図１１は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａを例にしている。

図１０の構成では、柱状透過・反射曲面４を透明なガラスまたはプラスチック等で構成し、裏面の全体に第１の偏光フィルム６を貼り付けると共に、正面に遮光板１０を貼り付ける。

また、柱状反射曲面５を樹脂等で構成し、表面に蒸着等で鏡面５ａを形成する。そして、柱状透過・反射曲面４を構成する部材と柱状反射曲面５を構成する部材を接着等で一体として光学部２ａを構成する。

なお、光学部２ａの上下面は遮光する。また、第２の偏光フィルム１１は、例えばカメラ部３ａの柱状凹レンズ１２の正面に貼り付ける。

図１１の構成では、光学部２ａを透明なガラスまたはプラスチック等の光学ブロックで構成し、正面側に柱状透過・反射曲面４を形成すると共に、裏面側に柱状反射曲面５を形成する。

そして、柱状透過・反射曲面４には前面に第１の偏光フィルム６を貼り付けると共に、正面に遮光板１０を貼り付ける。また、柱状反射曲面５には入射部９を除いて鏡面５ａを形成する。

なお、光学部２ａの上下面は遮光する。また、第２の偏光フィルム１１は、例えば光学部２ａの入射部９に貼り付ける。

ここで、図１０および図１１は第１の実施の形態の広角撮像装置１ａを例にしているが、第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂおよび第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃも同様の構成で具体化が可能である。

例えば、広角撮像装置１ｂでは、柱状反射曲面５に鏡面５ａを形成すると共に、λ／４遅延フィルム１７を貼り付ける構成となる。

図１２および図１３は広角撮像装置の適用例を示す説明図である。図１２に示す例では、自動車５０の車体前面のバンパー等に広角撮像装置１を取り付けたものである。

広角撮像装置１は水平方向にほぼ１８０°の画角を有することから、狭い交差点等で、自動車５０を交差点に進入させることなく、左右の確認が行えるいわゆるブラインドコーナカメラに適用可能である。

図１３に示す例では、自動車５０の車体前面に加えて、運転席と反対側の車体側面のバックミラー等に広角撮像装置１を取り付けたものである。すなわち、「直前側方運転視界基準」が法制化され、自動車５０の直前および運転席と反対側の側面の所定の範囲を直接的もしくは間接的に視認できるようにすることが義務化される。

広角撮像装置１は水平方向にほぼ１８０°の画角を有することから、２個の広角撮像装置１を備えれば、自動車５０の直前と側方のほぼ全体を間接的に視認可能となる。

本発明の広角撮像装置は、水平方向にほぼ１８０°の画角を有することから、車両の安全確認用のカメラ、およびドアホン等に適用される。

第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの構成の一例を示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 光の電界と磁界の伝搬の様子を示す説明図である。 第１の実施の形態の広角撮像装置１ａの要部構成および動作を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は偏光状態の変換処理を模式的に示す説明図である。 １／４波長板の動作原理を示す説明図である。 本実施の形態の広角撮像装置の制御系の一例を示す制御ブロック図である。 入射角と光路の関係を示す説明図である。 収差補正の原理を示し、図７（ａ）は水平方向の収差補正、図７（ｂ）は垂直方向の収差補正を示す。 第２の実施の形態の広角撮像装置１ｂの一例を示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は偏光状態の変換処理を模式的に示す説明図である。 第３の実施の形態の広角撮像装置１ｃの構成の一例を示し、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は平面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 広角撮像装置の具体例を示し、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 広角撮像装置の具体例を示し、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 広角撮像装置の適用例を示す説明図である。 広角撮像装置の適用例を示す説明図である。 従来の広角撮像装置を示す説明図である。

符号の説明

１ａ・・・広角撮像装置、２ａ・・・光学部、３ａ・・・カメラ部、４・・・柱状透過・反射曲面、５・・・柱状反射曲面、６・・・第１の偏光フィルム、６ａ・・・反射形直線偏光フィルム、６ｂ・・・λ／４遅延フィルム、７・・・凹状反射面、８・・・凸状反射面、９・・・入射部、１０・・・遮光板、１１・・・第２の偏光フィルム、１１ａ・・・λ／４遅延フィルム、１１ｂ・・・直線偏光フィルム、１２・・・柱状凹レンズ、１３・・・凸レンズ、１４・・・２次元画像センサ、１５・・・カメラ処理部

Claims (7)

1. 外部からの光を反射する柱状凸曲面と、
   前記柱状凸曲面の前面に形成され、外部からの光を透過すると共に、前記柱状凸曲面から入射した光を反射する第１の偏光手段を有する柱状凹曲面と、
   前記柱状凹曲面で反射した光が集まる部位に設けられ、前記柱状凹曲面で反射した光を透過すると共に、前記柱状凹曲面を透過した直接光を遮蔽する第２の偏光手段と、
   前記第２の偏光手段を透過した光を受光する撮像手段と
   を備えたことを特徴とする広角撮像装置。
2. 前記撮像手段の前方の前記柱状凹曲面の前面に遮光手段を備え、
   前記柱状凸曲面および前記柱状凹曲面は、前記遮光手段を避けて前方より入射した光を、前記撮像手段の中央付近に結像するように、前記第２の偏光手段へ向けて反射させる形状を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の広角撮像装置。
3. 前記第１の偏光手段は、一の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向と直交する他の方向の直線偏光を反射する偏光子と、直線偏光を円偏光に変換する波長板とを備え、
   前記第２の偏光手段は、円偏光を直線偏光に変換する波長板と、他の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向の直線偏光を反射する偏光子とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の広角撮像装置。
4. 前記第１の偏光手段は、一の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向と直交する他の方向の直線偏光を反射する偏光子を備え、
   前記第２の偏光手段は、他の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向の直線偏光を反射する偏光子を備え、
   前記柱状凹曲面と前記柱状凸曲面の間に、前記柱状凹曲面から出射した直線偏光を円偏光に変換して前記柱状凸曲面に入射すると共に、前記前記柱状凸曲面で反射した円偏光を直線偏光に変換して前記柱状凹曲面に入射する波長板を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の広角撮像装置。
5. 外部からの光を反射する柱状凸曲面と、
   前記柱状凸曲面の前面に形成され、外部からの光を透過すると共に、前記柱状凸曲面から入射した光を反射する第１の偏光手段を有する柱状凹曲面と、
   前記柱状凹曲面で反射した光が集まる部位に設けられ、前記柱状凹曲面で反射した光を透過すると共に、前記柱状凹曲面を透過した直接光を遮蔽する第２の偏光手段と
   を備えたことを特徴とする光学装置。
6. 前記第１の偏光手段は、一の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向と直交する他の方向の直線偏光を反射する偏光子と、直線偏光を円偏光に変換する波長板とを備え、
   前記第２の偏光手段は、円偏光を直線偏光に変換する波長板と、他の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向の直線偏光を反射する偏光子とを備えた
   ことを特徴とする請求項５記載の光学装置。
7. 前記第１の偏光手段は、一の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向と直交する他の方向の直線偏光を反射する偏光子を備え、
   前記第２の偏光手段は、他の方向の直線偏光を透過すると共に、一の方向の直線偏光を反射する偏光子を備え、
   前記柱状凹曲面と前記柱状凸曲面の間に、前記柱状凹曲面から出射した直線偏光を円偏光に変換して前記柱状凸曲面に入射すると共に、前記前記柱状凸曲面で反射した円偏光を直線偏光に変換して前記柱状凹曲面に入射する波長板を備えた
   ことを特徴とする請求項５記載の光学装置。
   

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