JP2009210951A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することが可能であり、かつ、撮像領域が小さくなるのを抑制することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１００は、被写領域Ｒａ１から入射される光を集光するためのレンズ３ａと、被写領域Ｒａ１に対して右側の被写領域Ｒａ２から光が入射されるプリズム５ａと、プリズム５ａから出射される光を集光するためのレンズ３ｂと、被写領域Ｒａ１に対して左側の被写領域Ｒａ３から光が入射されるプリズム５ｂと、プリズム５ｂから出射される光を集光するためのレンズ３ｃとを備えている。そして、レンズ３ａ〜３ｃは、正面視において、三角形の頂点と対応する領域に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズを備えた撮像装置に関する。

従来、レンズを備えた撮像装置が種々知られている（たとえば、特許文献１〜６参照）。

上記特許文献１〜３には、レンズとプリズムとを備え、複数の視野を撮像することが可能な撮像装置が開示されている。また、上記特許文献４〜６には、複数のレンズを備え、薄型化を図ることが可能な撮像装置が開示されている。

また、従来では、広角レンズを備え、パノラマ画像を撮像することが可能な撮像装置も知られている。

しかしながら、従来の広角レンズを備えた撮像装置では、撮像された画像の周辺部分に、樽型歪みが発生するという不都合があった。

そこで、従来では、上記のような不都合を解消するために、正面（第１領域）から入射される光を集光するレンズ（第１レンズ）と、右側（第２領域）から光が入射されるプリズム（第１光路変更部材）と、プリズムから出射される光を集光するレンズ（第２レンズ）と、左側（第３領域）から光が入射されるプリズム（第２光路変更部材）と、プリズムから出射される光を集光するレンズ（第３レンズ）とを備えた撮像装置が提案されている。この撮像装置では、３つのレンズが水平方向に一列に配置されている。そして、この撮像装置では、３つのレンズにより集光された光を撮像して合成することにより、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することが可能である。

特開２００４−３２８０４５号公報 特許第３５６６１００号公報 再表ＷＯ２００５／０２４５０８号公報 特開２００５−１６７４４２号公報 特開２００６−２４６１９３号公報 特開２００７−２９５１４１号公報

しかしながら、上記のような従来提案された撮像装置では、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することが可能であるが、クロストークが発生するのを抑制するために、撮像領域を小さくしなければならないという問題点がある。

また、上記特許文献１〜６に開示された撮像装置では、パノラマ画像を撮像するための構成については、示唆も開示もされていない。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することが可能であり、かつ、撮像領域が小さくなるのを抑制することが可能な撮像装置を提供することである。

本発明の撮像装置は、第１領域から入射される光を集光するための第１レンズを備えた撮像装置において、第１領域に対して右側の第２領域から光が入射される第１光路変更部材と、第１光路変更部材から出射される光を集光するための第２レンズと、第１領域に対して左側の第３領域から光が入射される第２光路変更部材と、第２光路変更部材から出射される光を集光するための第３レンズとをさらに備え、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズは、正面視において、三角形の頂点と対応する領域に配置されている。

このように構成することによって、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズにより集光された光を撮像して合成することにより、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することができる。また、３つのレンズが水平方向に一列に配置されることによりレンズ間の距離が小さくなる場合に比べて、クロストークが発生するのを抑制しながら、撮像領域が小さくなるのを抑制することができる。

上記撮像装置において、第１レンズは、第２レンズまでの距離と、第３レンズまでの距離とが実質的に同じ大きさを有するように配置され、第２レンズと第３レンズとを結んだ線に対して、第１レンズと第２レンズとを結んだ線の角度と、第１レンズと第３レンズとを結んだ線の角度とが実質的に同じ大きさを有するように構成されていてもよい。

このように構成することによって、第１光路変更部材を第２レンズと対応する領域に設けるとともに、第２光路変更部材を第３レンズと対応する領域に設けた場合に、第１領域から第１レンズに入射される光が第１光路変更部材および第２光路変更部材により影響を受けるのを抑制することができる。その結果、撮像されるパノラマ画像の画像品位が低下するのを抑制することができる。

上記撮像装置において、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズを介して光が入射される撮像素子と、第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズと撮像素子との間に設けられた遮光部材とをさらに備えていてもよい。

このように構成することによって、遮光部材により、光線到達領域を調整することができるので、クロストークが発生するのを抑制しながら、撮像領域を大きくすることができる。

上記撮像装置において、第１光路変更部材は、第２レンズと対応する領域に設けられ、第２光路変更部材は、第３レンズと対応する領域に設けられていてもよい。

このように構成することによって、第１光路変更部材により、容易に、第２領域からの光を第２レンズに出射することができるとともに、第２光路変更部材により、容易に、第３領域からの光を第３レンズに出射することができる。

本発明によれば、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、パノラマ画像を撮像することが可能であり、かつ、撮像領域が小さくなるのを抑制することが可能な撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態による撮像装置の全体構成の概略を示した分解斜視図である。図２〜図６は、図１に示した撮像装置の構成を説明するための図である。まず、図１〜図６を参照して、本実施形態による撮像装置１００の構成について説明する。

本発明の一実施形態による撮像装置１００は、図１に示すように、撮像素子１と、隔壁２と、レンズホルダ３と、絞り部材４と、プリズム５ａおよび５ｂとを備えている。

撮像素子１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子、またはＣＭＯＳ撮像素子などからなり、カバーガラス１ａ（図２および図３参照）を含むパッケージ内に設けられている。また、撮像素子１は、図２および図３に示すように、カバーガラス１ａの表面と間隔Ｄ１を隔てて実質的に平行に設けられている。図２は図１の５００−５００線に沿った断面図、図３は図１の５１０−５１０線に沿った断面図である。

隔壁２は、遮光性を有するとともに、カバーガラス１ａの表面上に設けられている。この隔壁２は、光線到達領域Ｒｃ１、Ｒｃ２、およびＲｃ３を調整するために設けられている。また、隔壁２には、図４に示すように、正面視（図１のＹ２方向を見た場合）において、三角形の頂点と対応する領域に矩形状の開口部２ａ〜２ｃが形成されている。なお、隔壁２は、本発明の「遮光部材」の一例である。

隔壁２の表面上には、図２および図３に示すように、近赤外線を除去するための赤外線カットフィルタ６が設けられている。

ここで、本実施形態では、レンズホルダ３は、赤外線カットフィルタ６の表面上に設けられている。また、レンズホルダ３は、図５に示すように、正面視において、三角形の頂点と対応する領域にレンズ３ａ〜３ｃを保持している。レンズ３ａは、レンズ３ｂまでの距離Ｄ２と、レンズ３ｃまでの距離Ｄ３とが実質的に同じ大きさを有するように配置されている。また、レンズ３ｂとレンズ３ｃとを結んだ線に対して、レンズ３ａとレンズ３ｂとを結んだ線は、角度θ６を有する。また、レンズ３ｂとレンズ３ｃとを結んだ線に対して、レンズ３ａとレンズ３ｃとを結んだ線は、角度θ６と実質的に同じ大きさの角度θ７を有する。

レンズ３ａ〜３ｃは、図２および図３に示すように、それぞれ、隔壁２の開口部２ａ〜２ｃと対応する領域に設けられている。また、レンズ３ａ〜３ｃは、平凸レンズであり、約４０°の画角を有する。なお、レンズ３ａ、３ｂ、および３ｃは、それぞれ、本発明の「第１レンズ」、「第２レンズ」、および「第３レンズ」の一例である。

レンズ３ａは、図３に示すように、θ１（本実施形態では、約４０°）の角度範囲を有する被写領域Ｒａ１から入射される光線Ｌ１を撮像素子１の撮像領域Ｒｂ１に集光するために設けられている。なお、図３の光線Ｌ１は、被写領域Ｒａ１から撮像領域Ｒｂ１に集光される光線の一例である。また、被写領域Ｒａ１は、本発明の「第１領域」の一例である。

レンズ３ｂは、図２に示すように、プリズム５ａから入射される光線Ｌ２を撮像素子１の撮像領域Ｒｂ２に集光するために設けられている。また、レンズ３ｃは、プリズム５ｂから入射される光線Ｌ３を撮像素子１の撮像領域Ｒｂ３に集光するために設けられている。

絞り部材４は、遮光性を有するとともに、レンズホルダ３の表面上に設けられている。この絞り部材４は、レンズ３ａ〜３ｃに入射する光量を調整するために設けられている。また、絞り部材４には、図１に示すように、正面視において、三角形の頂点と対応する領域に円形状の開口部４ａ〜４ｃが形成されている。開口部４ａ〜４ｃは、図２および図３に示すように、それぞれ、レンズ３ａ〜３ｃと対応する領域に設けられている。

プリズム５ａは、図２に示すように、平面的に見て直角二等辺三角形状に形成されるとともに、Ｚ１方向（図１参照）に延びるように形成されている。このプリズム５ａは、光入射面５１ａと、光入射面５１ａと直交する面である光出射面５２ａと、光反射面５３ａとを有する。また、プリズム５ａは、絞り部材４の開口部４ｂと対応する領域に設けられている。なお、プリズム５ａは、本発明の「第１光路変更部材」の一例である。

また、プリズム５ａは、光出射面５２ａの絞り部材４の表面に対する傾斜角度がθ２（本実施形態では、約２５°）となるように設けられている。また、プリズム５ａは、被写領域Ｒａ１（図３参照）に対して右側（Ｘ１方向側）の被写領域Ｒａ２から入射される光線Ｌ２をレンズ３ｂに出射するために設けられている。具体的には、光線Ｌ２が光入射面５１ａを介して入射され、その光線Ｌ２が光反射面５３ａにより反射される。その後、光線Ｌ２が光出射面５２ａを介して出射される。被写領域Ｒａ２は、θ３（本実施形態では、約４０°）の角度範囲を有する。なお、図２の光線Ｌ２は、被写領域Ｒａ２から撮像領域Ｒｂ２に集光される光線の一例である。また、被写領域Ｒａ２は、本発明の「第２領域」の一例である。

プリズム５ｂは、平面的に見て直角二等辺三角形状に形成されるとともに、Ｚ１方向（図１参照）に延びるように形成されている。このプリズム５ｂは、光入射面５１ｂと、光入射面５１ｂと直交する面である光出射面５２ｂと、光反射面５３ｂとを有する。また、プリズム５ｂは、絞り部材４の開口部４ｃと対応する領域に設けられている。なお、プリズム５ｂは、本発明の「第２光路変更部材」の一例である。

また、プリズム５ｂは、光出射面５２ｂの絞り部材４の表面に対する傾斜角度がθ４（本実施形態では、約２５°）となるように設けられている。また、プリズム５ｂは、被写領域Ｒａ１（図３参照）に対して左側（Ｘ２方向側）の被写領域Ｒａ３から入射される光線Ｌ３をレンズ３ｃに出射するために設けられている。具体的には、光線Ｌ３が光入射面５１ｂを介して入射され、その光線Ｌ３が光反射面５３ｂにより反射される。その後、光線Ｌ３が光出射面５２ｂを介して出射される。被写領域Ｒａ３は、θ５（本実施形態では、約４０°）の角度範囲を有する。なお、図２の光線Ｌ３は、被写領域Ｒａ３から撮像領域Ｒｂ３に集光される光線の一例である。また、被写領域Ｒａ３は、本発明の「第３領域」の一例である。

ここで、撮像装置１００では、図３に示すように、撮像素子１の撮像領域Ｒｂ１と、隔壁２の開口部２ａと、レンズ３ａと、絞り部材４の開口部４ａとにより、被写領域Ｒａ１を撮像するための個眼１０が構成されている。そして、個眼１０では、光線到達領域Ｒｃ１の内側に撮像領域Ｒｂ１が形成されている。

また、撮像装置１００では、図２に示すように、撮像素子１の撮像領域Ｒｂ２と、隔壁２の開口部２ｂと、レンズ３ｂと、絞り部材４の開口部４ｂと、プリズム５ａとにより、被写領域Ｒａ１（図３参照）の右側の被写領域Ｒａ２を撮像するための個眼１１が構成されている。そして、個眼１１では、光線到達領域Ｒｃ２の内側に撮像領域Ｒｂ２が形成されている。

また、撮像装置１００では、撮像素子１の撮像領域Ｒｂ３と、隔壁２の開口部２ｃと、レンズ３ｃと、絞り部材４の開口部４ｃと、プリズム５ｂとにより、被写領域Ｒａ１（図３参照）の左側の被写領域Ｒａ３を撮像するための個眼１２が構成されている。そして、個眼１２では、光線到達領域Ｒｃ３の内側に撮像領域Ｒｂ３が形成されている。

個眼１０〜１２は、正面視において、三角形の頂点と対応する領域に配置されている。個眼１０の撮像領域Ｒｂ１は、図６に示すように、Ｚ２方向側の端部Ｒｂ１１が個眼１１の光線到達領域Ｒｃ２のＺ１方向側の端部Ｒｃ２１、および個眼１２の光線到達領域Ｒｃ３のＺ１方向側の端部Ｒｃ３１と隣接するように設けられている。

個眼１０の光線到達領域Ｒｃ１は、Ｚ２方向側の端部Ｒｃ１１近傍が個眼１１の光線到達領域Ｒｃ２のＺ１方向側の端部Ｒｃ２１近傍、および個眼１２の光線到達領域Ｒｃ３のＺ１方向側の端部Ｒｃ３１近傍と重なるように構成されている。また、個眼１０の光線到達領域Ｒｃ１は、Ｚ２方向側の端部Ｒｃ１１が個眼１１の撮像領域Ｒｂ２のＺ１方向側の端部Ｒｂ２１、および個眼１２の撮像領域Ｒｂ３のＺ１方向側の端部Ｒｂ３１と隣接するように構成されている。

個眼１１の撮像領域Ｒｂ２は、図２および図６に示すように、Ｘ２方向側の端部Ｒｂ２２が個眼１２の光線到達領域Ｒｃ３のＸ１方向側の端部Ｒｃ３２と隣接するように設けられている。個眼１２の撮像領域Ｒｂ３は、Ｘ１方向側の端部Ｒｂ３２が個眼１１の光線到達領域Ｒｃ２のＸ２方向側の端部Ｒｃ２２と隣接するように設けられている。また、個眼１１の光線到達領域Ｒｃ２は、Ｘ２方向側の端部Ｒｃ２２近傍が個眼１２の光線到達領域Ｒｃ３のＸ１方向側の端部Ｒｃ３２近傍と重なるように構成されている。

また、撮像装置１００には、個眼１０〜１２により撮像された画像を１つの画像に合成するための処理部（図示せず）が設けられている。

本実施形態では、上記のように、被写領域Ｒａ１を撮像するための個眼１０と、被写領域Ｒａ１の右側の被写領域Ｒａ２を撮像するための個眼１１と、被写領域Ｒａ１の左側の被写領域Ｒａ３を撮像するための個眼１２とを設けることによって、個眼１０〜１２により撮像された画像を合成することにより、樽型歪みが発生するのを抑制しながら、角度範囲が約１２０°のパノラマ画像を撮像することができる。

また、本実施形態では、個眼１０〜１２を、正面視において三角形の頂点と対応する領域に配置することによって、個眼が水平方向に一列に配置されることにより個眼間の距離が小さくなる場合に比べて、クロストークが発生するのを抑制しながら、個眼１０〜１２の撮像領域Ｒｂ１〜Ｒｂ３が小さくなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、光線到達領域Ｒｃ１、Ｒｃ２、およびＲｃ３を調整するための隔壁２を設けることによって、クロストークが発生するのを抑制しながら、個眼１０〜１２の撮像領域Ｒｂ１〜Ｒｂ３を大きくすることができる。具体的には、クロストークが発生するのを抑制しながら、個眼間の距離を小さくすることができるので、個眼１０〜１２の撮像領域Ｒｂ１〜Ｒｂ３を大きくすることができる。その結果、撮像素子１の撮像領域として利用可能な範囲を大きくすることができる。

プリズム５ａを設けることによって、被写領域Ｒａ２からの光線Ｌ２をレンズ３ｂに出射することが容易にできるとともに、プリズム５ｂを設けることによって、被写領域Ｒａ３からの光線Ｌ３をレンズ３ｃに出射することが容易にできる。

また、本実施形態では、プリズム５ａをレンズ３ｂと対応する領域に設けるとともに、プリズム５ｂをレンズ３ｃと対応する領域に設け、かつ、レンズ３ａからレンズ３ｂまでの距離Ｄ２と、レンズ３ａからレンズ３ｃまでの距離Ｄ３とを実質的に同じ大きさにすることによって、個眼１０が被写領域Ｒａ１を撮像する際に、プリズム５ａおよび５ｂにより影響を受けるのを抑制することができる。その結果、撮像されるパノラマ画像の画像品位が低下するのを抑制することができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、プリズム５ａおよび５ｂが平面的に見て直角二等辺三角形状に形成される例を示したが、これに限らず、図７に示した本実施形態の第１変形例による撮像装置２００のように、プリズム２０１ａおよび２０１ｂが平面的に見て３０°と６０°の角を有する直角三角形状に形成されていてもよい。このように構成すれば、個眼１０が被写領域Ｒａ１を撮像する際に、プリズム２０１ａおよび２０１ｂにより影響を受けるのをより抑制することができる。

また、上記実施形態では、プリズム５ａおよび５ｂが平面的に見て直角二等辺三角形状に形成され、レンズ３ａ〜３ｃが約４０°の画角を有する例を示したが、これに限らず、図８に示した本実施形態の第２変形例による撮像装置３００のように、プリズム３０１ａおよび３０１ｂが平面的に見て正三角形状に形成され、レンズ３ａ〜３ｃが約６０°の画角を有するようにしてもよい。このように構成すれば、角度範囲が約１８０°のパノラマ画像を撮像することができる。

また、上記実施形態では、開口部２ａ〜２ｃを有する隔壁２を設ける例を示したが、これに限らず、図９に示した本実施形態の第３変形例のように、Ｔ字状の隔壁４０１を設けてもよい。このように構成すれば、図９および図１０に示すように、３つの個眼１０、１１、および１２に対応する撮像領域Ｒｂ４、Ｒｂ２、およびＲｂ３の面積を最大限大きくすることができる。

また、上記実施形態では、第１光路変更部材（第２光路変更部材）としてプリズム５ａ（５ｂ）を用いる例を示したが、これに限らず、第１光路変更部材（第２光路変更部材）として一対のミラーを用いてもよい。

また、上記実施形態では、撮像領域Ｒｂ１、Ｒｂ２、およびＲｂ３がそれぞれ光線到達領域Ｒｃ１、Ｒｃ２、およびＲｃ３の内側に形成される例を示したが、これに限らず、隔壁２の開口部２ａ〜２ｃの大きさを調整することにより、光線到達領域Ｒｃ１、Ｒｃ２、およびＲｃ３がそれぞれ撮像領域Ｒｂ１、Ｒｂ２、およびＲｂ３と実質的に同じ大きさになるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、レンズ３ａ〜３ｃが平凸レンズである例を示したが、これに限らず、レンズ３ａ〜３ｃが両凸レンズなどであってもよい。

本発明の一実施形態による撮像装置の全体構成の概略を示した分解斜視図である。 図１の５００−５００線に沿った断面図である。 図１の５１０−５１０線に沿った断面図である。 図１の撮像装置の隔壁を示した図である。 図１の撮像装置のレンズホルダを示した図である。 図１の撮像装置の撮像素子を示した図である。 本実施形態の第１変形例による撮像装置を示した断面図である。 本実施形態の第２変形例による撮像装置を示した断面図である。 本実施形態の第３変形例による撮像装置を説明するための図である。 本実施形態の第３変形例による撮像装置を説明するための図である。

符号の説明

１ 撮像素子
２、４０１ 隔壁（遮光部材）
３ａ レンズ（第１レンズ）
３ｂ レンズ（第２レンズ）
３ｃ レンズ（第３レンズ）
５ａ、２０１ａ、３０１ａ プリズム（第１光路変更部材）
５ｂ、２０１ｂ、３０１ｂ プリズム（第２光路変更部材）
１００、２００、３００ 撮像装置

Claims (4)

1. 第１領域から入射される光を集光するための第１レンズを備えた撮像装置において、
   前記第１領域に対して右側の第２領域から光が入射される第１光路変更部材と、
   前記第１光路変更部材から出射される光を集光するための第２レンズと、
   前記第１領域に対して左側の第３領域から光が入射される第２光路変更部材と、
   前記第２光路変更部材から出射される光を集光するための第３レンズと、をさらに備え、
   前記第１レンズ、前記第２レンズ、および前記第３レンズは、正面視において、三角形の頂点と対応する領域に配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１レンズは、前記第２レンズまでの距離と、前記第３レンズまでの距離とが実質的に同じ大きさを有するように配置され、
   前記第２レンズと前記第３レンズとを結んだ線に対して、前記第１レンズと前記第２レンズとを結んだ線の角度と、前記第１レンズと前記第３レンズとを結んだ線の角度とが実質的に同じ大きさを有するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記第１レンズ、前記第２レンズ、および前記第３レンズを介して光が入射される撮像素子と、
   前記第１レンズ、前記第２レンズ、および前記第３レンズと、前記撮像素子との間に設けられた遮光部材と、をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記第１光路変更部材は、前記第２レンズと対応する領域に設けられ、
   前記第２光路変更部材は、前記第３レンズと対応する領域に設けられていることを特徴とする撮像装置。

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