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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-04
(45)【発行日】2022-04-12
(54)【発明の名称】撮像システム
(51)【国際特許分類】
G03B 17/02 20210101AFI20220405BHJP
G03B 37/00 20210101ALI20220405BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20220405BHJP
H04N 5/225 20060101ALI20220405BHJP
H04N 5/232 20060101ALI20220405BHJP
G03B 19/07 20210101ALN20220405BHJP
G03B 17/17 20210101ALN20220405BHJP
【ＦＩ】
G03B17/02
G03B37/00 A
G03B15/00 W
G03B15/00 H
H04N5/225 100
H04N5/225 800
H04N5/232 380
G03B19/07
G03B17/17
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020068583
(22)【出願日】2020-04-06
(62)【分割の表示】P 2019203381の分割
【原出願日】2012-12-20
(65)【公開番号】P2020109535
(43)【公開日】2020-07-16
【審査請求日】2020-05-01
(31)【優先権主張番号】P 2012060242
(32)【優先日】2012-03-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100110607
【弁理士】
【氏名又は名称】間山 進也
(72)【発明者】
【氏名】増田 憲介
(72)【発明者】
【氏名】寺尾 典之
(72)【発明者】
【氏名】入野 祥明
(72)【発明者】
【氏名】田中 智憲
(72)【発明者】
【氏名】今江 望
(72)【発明者】
【氏名】原田 亨
(72)【発明者】
【氏名】竹中 博一
(72)【発明者】
【氏名】山本 英明
(72)【発明者】
【氏名】澤口 聡
(72)【発明者】
【氏名】別所 大介
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 裕之
(72)【発明者】
【氏名】庄原 誠
【審査官】越河 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２１０６５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１３９３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２４４５１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２２９５３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２１８２９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ １７／０２
Ｇ０３Ｂ ３７／００
Ｇ０３Ｂ １５／００
Ｈ０４Ｎ ５／２２５
Ｈ０４Ｎ ５／２３２
Ｇ０３Ｂ １９／０７
Ｇ０３Ｂ １７／１７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
全天周を撮像する撮像システムであって、光学系と、
シャッターボタンと、
前記光学系の一部を露出する開口が設けられた筐体と、を備え、
前記シャッターボタンは、前記筐体の前記開口の１つが設けられた面において、光軸に沿った方向に押圧可能に配置されており、
前記光学系のうち最も物体側に位置するレンズのレンズ面は、前記筐体の前記開口から突出している、撮像システム。
【請求項2】
前記光学系の画角は、１８０°より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項3】
前記光学系の画角は、１９０°より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項4】
前記筐体は、略直方体の形状であり、前記開口が設けられた前記面において長手方向を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項5】
前記光学系は、前記形状の前記長手方向の一方の端部に偏って配置される、請求項４に記載の撮像システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像システムに関し、レンズ面が筐体から突出している撮像システムに関する。
【背景技術】
【0002】
全天周を一度に撮像する撮像システムとして、魚眼レンズや超広角レンズなどの広角なレンズを複数使用したものが知られている。上記撮像システムでは、各々のレンズからの像を同一または対応するセンサに投影し、画像処理により結合することで、全天周画像を生成することができる。
【0003】
複数のレンズを用いた撮像システムでは、光学部品が少ない構成で撮像システムを構築しようとすると、各レンズに割り当てられる画角が広くなる傾向にあった。例えば、２つの魚眼レンズを用いて全天周画像を撮影させる場合、各々の魚眼レンズには１８０°以上の画角が必要となる。
【0004】
しかしながら、画角が広いレンズは、入射側のレンズの曲率半径が小さくなり、筐体から突出する傾向にある。レンズ面が筐体から突出する撮像システムでは、撮像システムを落下させた場合に、レンズが破損しやすいという問題がある。
【0005】
レンズを破損から保護する技術としては、例えば、特開昭６２－１９１８３８号公報（特許文献１）が知られている。特許文献１は、押し釦形状のレンズカバー開閉用操作部材を、グリップ側のレンズ鏡筒カバー側面に設けたことを特徴とするレンズカバー付カメラを開示する。特許文献１の従来技術では、押し釦形状のレンズカバー開閉用操作部材が新たに必要となるため、コストが増加してしまう。
【0006】
また、上述したような撮像システムでは、筐体形状が直線的な撮像システムの場合は特に、光学系と、シャッターボタンと、電力供給手段とを直線状に配置する設計とされることが多い。このような撮像システムでは、撮影者は、撮影システムの重心位置からシャッターボタンの位置の間を保持することになる。そして、シャッターボタンを押圧するとき、撮像システムの重量の中で割合を多く占める光学系および電力供給手段の配置が不適切であると、手振れが生じ易く、撮影者は安定的に撮影することが難しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、撮影者が好適に撮影することができる撮像システムを提供することを目的とする。
【0008】
本発明の他の目的は、レンズ面が筐体から突出している撮像システムにおいて、新たな部品を加えることなく、撮像システムが落下してしまった場合において、レンズ面が破損してしまう可能性を好適に低減することができる、撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明では、上記課題を解決するために、全天周を撮像する撮像システムであって、
光学系と、
シャッターボタンと、
前記光学系の一部を露出する開口が設けられた筐体と、を備え、
前記シャッターボタンは、前記筐体の前記開口の１つが設けられた面において、光軸に沿った方向に押圧可能に配置されており、
前記光学系のうち最も物体側に位置するレンズのレンズ面は、前記筐体から突出している、撮像システムを提供する。
光学系と、
シャッターボタンと、
前記光学系の一部を露出する開口が設けられた筐体と、を備え、
前記シャッターボタンは、前記筐体の前記開口の１つが設けられた面において、光軸に沿った方向に押圧可能に配置されており、
前記光学系のうち最も物体側に位置するレンズのレンズ面は、前記筐体から突出している、撮像システムを提供する。
【発明の効果】
【0010】
上記構成を採用することにより、撮影者が好適に撮影することができる撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態による全天周撮像システムの全体図。
【図2】本実施形態による全天周撮像システムの撮像体における２つの結像光学系の詳細な構成図。
【図3】第１レンズＬＡ１，ＬＡ２におけるサグ量を説明する図。
【図4】他の実施形態による全天周撮像システムの全体図。
【図5】他の実施形態による全天周撮像システムの全体図。
【図6】他の実施形態による全天周撮像システムの六面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本願の実施形態について説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、撮像システムの一例として、２つの魚眼レンズを光学系に含む撮像体と、電力供給手段としてバッテリとを備えた、全天周撮像システム１０を用いて説明する。
【0013】
図１は、本実施形態による全天周撮像システム１０を示す全体図である。図１に示す全天周撮像システム１０は、撮像体１２と、バッテリ１４と、コントローラ・ボード１６Ａ，１６Ｂと、これらの部品１２，１４，１６Ａ，１６Ｂを保持する筐体１８とを備える。図１に示す実施形態では、撮像体１２は、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂと、２つの固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂとを含み構成されている。結像光学系２０と固体撮像素子２４とを１個ずつ組み合わせたものを撮像光学系と参照する。
【0014】
図１に例示する結像光学系２０各々は、６群７枚の魚眼レンズとして構成されている。結像光学系２０が構成する魚眼レンズは、図１に示す実施形態では、１８０度（＝３６０度／ｎ；ｎ＝２）より大きい画角を有する。魚眼レンズは、好適には１８５度以上の画角を有し、さらに１９０度以上の画角を有することが好ましい。このような画角を有することにより、互いの重なり領域を基にして、画像処理において合成がなされる。
【0015】
図２は、図１に示す撮像体１２における２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂの詳細な構成を示す図である。なお、図１で示すように各結像光学系は互いのプリズムを軸にして接合されているが、図２においては、便宜上、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂが離間して描かれている点に留意されたい。図２に示すように、第１の結像光学系２０Ａは、レンズＬＡ１～ＬＡ３により構成される前群と、反射部材である直角プリズムＰＡと、レンズＬＡ４～ＬＡ７により構成される後群とを含む。そして、第４レンズＬＡ４の物体側には、開口絞りＳＡが配置される。第１の結像光学系２０Ａでは、また、第７レンズＬＡ７の像側には、フィルタＦと、開口絞りＳＡとが配置される。
【0016】
同様に結像光学系２０Ｂは、レンズＬＢ１～ＬＢ３により構成される前群と、直角プリズムＰＢと、レンズＬＢ４～ＬＢ７により構成される後群とを含む。第４レンズＬＢ４の物体側には、開口絞りＳＢが配置される。また、第７レンズＬＢ７の像側には、フィルタＦと、開口絞りＳＢとが配置される。
【0017】
特定の実施形態においては、第１の結像光学系２０Ａの前群を構成するレンズＬＡ１～ＬＡ３は、物体側から順に、光学ガラス材料による負のメニスカスレンズ（ＬＡ１）、プラスチック樹脂材料による負レンズ（ＬＡ２）、および光学ガラス材料による負のメニスカスレンズ（ＬＡ３）である。後群を構成するレンズＬＡ４～ＬＡ７は、物体側から順に、光学ガラス材料による両凸レンズ（ＬＡ４）、光学ガラス材料による両凸レンズ（ＬＡ５）と両凹レンズ（ＬＡ６）との張り合わせレンズ、およびプラスチック樹脂材料による両凸レンズ（ＬＡ７）である。
【0018】
上記特定の実施形態においては、第２の結像光学系２０Ｂの前群を構成するレンズＬＢ１～ＬＢ３も同様に、物体側から順に、光学ガラス材料による負メニスカスレンズ（ＬＢ１）、プラスチック樹脂材料による負レンズ（ＬＢ２）、および光学ガラス材料による負のメニスカスレンズ（ＬＢ３）である。後群を構成するレンズＬＢ４～ＬＢ７も、物体側から順に、光学ガラス材料による両凸レンズ（ＬＢ４）、光学ガラス材料による両凸レンズ（ＬＢ５）と両凹レンズ（ＬＢ６）との張り合わせレンズ、およびプラスチック樹脂材料による両凸レンズ（ＬＢ７）である。
【0019】
これら第１および第２の結像光学系２０Ａ，２０Ｂにおいて、前群のプラスチック樹脂材料による負レンズＬＡ２，ＬＢ２と、後群のプラスチック樹脂材料による両凸レンズＬＡ７，ＬＢ７とは、両面が非球面である。一方、残りの光学ガラス材料による各レンズは、球面レンズとされている。
【0020】
前群と後群との間に配置される直角プリズムＰＡ，ＰＢは、好適には、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の屈折率が１．８より大きい材質で形成される。直角プリズムＰＡ，ＰＢは、それぞれ、前群からの光を後群に向かって内部反射させる。したがって、各々の結像光学系２０Ａ，２０Ｂにおいて、結像光束の光路は、直角プリズムＰＡ，ＰＢ内を通過する。上記高い屈折率の材料で直角プリズムを構成することにより、直角プリズムＰＡ，ＰＢ内の光路長が長くなり、前群、直角プリズムおよび後群における前群と後群の間の光路長を、機械的な長さよりも長くできる。ひいては、魚眼レンズをコンパクトに構成することができる。
【0021】
また、開口絞りＳＡ，ＳＢの近傍に直角プリズムＰＡ，ＰＢを配置することにより、小さな外形の直角プリズムを用いるができるようになり、魚眼レンズ間の距離を小さくできる。また、図２に示すような直角プリズムＰＡ，ＰＢの配置を採用することにより、２つの光学系の視差を小さくすることができる。さらに、図１および図２に示すように、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂを対向させて配置することにより、さらにコンパクトな構造とし、撮像されない空間領域を小さくすることができる。
【0022】
ここで、再び図１を参照する。２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂの光学素子（レンズ、プリズム、フィルタおよび開口絞り）は、その光軸が対応する固体撮像素子２４の受光領域の中心部に直交して位置するように、かつ、受光領域が、対応する魚眼レンズの結像面となるように、鏡筒２６によって、固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂに対して位置関係が定められて保持されている。つまり、結像光学系２０各々は、組み合わせられる固体撮像素子２４の受光領域に撮像対象の像を結像させるよう位置決めされている。
【0023】
固体撮像素子２４各々は、受光領域が面積エリアを成す２次元の固体撮像素子であり、組み合わせられる結像光学系２０により集光された光を画像信号に変換する。固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂは、その受光面に、極微小な受光領域が相互に分離して２次元的に配列した構造を有する。個々の微小な受光領域で光電変換される情報が個々の画素を構成する。
【0024】
図１に示す実施形態では、結像光学系２０Ａ，２０Ｂは、同一仕様のものであり、それぞれの光軸が合致するようにして、互いに逆向きに組み合わせられている。そして、全天周撮像システム１０は、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂと、２つの固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂとを組み合わせて、全天周の画像情報を撮像できるように構成されている。また、図１に示す構成を採用することにより、筐体１８の上部の物体も撮影可能とされている。
【0025】
第１の撮像光学系により撮像される画像は、２次元の固体撮像素子２４Ａの受光領域上に結像する。同様に第２の撮像光学系が撮像する画像は、２次元の固体撮像素子２４Ｂの受光領域上に結像する。固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂは、受光した光分布を画像信号に変換して、コントローラ・ボード１６Ａ，１６Ｂに入力する。
【0026】
コントローラ・ボード１６Ａ，１６Ｂ上には、図示しない画像処理部および出力部が設けられる。上記固体撮像装置２４Ａ，２４Ｂから出力される画像信号は、コントローラ・ボード１６上の画像処理部へと入力される。画像処理部は、固体撮像素子２４Ａおよび固体撮像素子２４Ｂからそれぞれ入力される画像信号を１つの画像に合成して、立体角４πラジアンの画像（以下「全天周画像」と参照する。）とし、出力部へ出力する。ここで、図１に示す実施形態では、全天球画像を生成しているが、水平面のみ３６０度を撮影した、いわゆるパノラマ画像であっても良い。
【0027】
上述したように、魚眼レンズが１８０度以上の画角を有しているので、固体撮像素子２４Ａおよび２４Ｂから出力される画像信号を合成して全天周画像を構成する際には、重複する画像部分が、同一像を表す基準データとして画像繋ぎ合わせの参考とされる。出力部は、例えばディスプレイ装置、印刷装置、ＳＤカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）などの外部記憶媒体などとして構成され、合成された全天球画像を出力する。
【0028】
上記バッテリ１４は、固体撮像装置２４Ａ，２４Ｂおよびコントローラ・ボード１６Ａ，１６Ｂ上のチップやコンポーネントに電力を供給する電力供給手段である。バッテリ１４は、アルカリマンガン一次電池やオキシライド一次電池などの一次電池や、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマ二次電池、ニッケル水素二次電池などの二次電池を用いて構成される。
【0029】
図１に示す全天周撮像システム１０は、一端に撮像光学系が設けられた棒形状を有する。筐体１８は、コントローラ・ボード１６Ａ，１６Ｂおよびバッテリ１４を含むモジュールを保持する本体部と、撮像体１２を保持し、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１を露出する開口が設けられたレンズ保持部とからなる。筐体１８は、本体部の平坦な筐体面１８Ａ，１８Ｂを有する。
【0030】
図１に示す結像光学系２０Ａ，２０Ｂにおいて、最も物体側に位置する第１レンズＬＡ１，ＬＢ１は、筐体１８における本体部の筐体面１８Ａ，１８Ｂから突出している。特定の実施形態では、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１は、筐体１８の外部に露出されている。
【0031】
結像光学系２０Ａ単体の落下試験を行うと、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１が光学ガラス材料により形成されているとすると、１．５ｍ程の高さから落下させる条件で、レンズ表面にひびが入る場合がある。第１レンズＬＡ１，ＬＢ１がプラスチック樹脂材料により形成されていると、上記と同様の条件では、レンズ表面にキズつく場合がある。つまり、撮影者が本全天周撮像システム１０を保持し、誤って手から滑り落としてしまうと、第１レンズが破損してしまう可能性がある。第１レンズＬＡ１，ＬＢ１が破損してしまうと、固体撮像素子２４の受光面に適切に結像させることができず、良好な画像を得ることが困難となる。
【0032】
図１に示す全天周撮像システム１０において、上述した撮像体１２およびバッテリ１４が、多くの割合の重量を占める主要な部材である。そこで、本実施形態による全天周撮像システム１０では、上記重量を占める主要な部材である撮像体１２およびバッテリ１４の配置に関して、全天周撮像システム１０全体のモーメントを踏まえ、以下の特徴を備える。
【0033】
本実施形態による全天周撮像システム１０は、撮像体１２の重心位置をＡとし、バッテリ１４の重心位置をＢとし、当該全天周撮像システム１０全体の重心をＰとし、上記撮像体１２の重心位置Ａおよび重心Ｐの距離ＡＰと、上記バッテリ１４の重心位置Ｂおよび重心Ｐの距離ＢＰとが、下記関係式（１）を満たす。
【0034】
（数１）
ＡＰ＞ＢＰ ・・・（１）
ＡＰ＞ＢＰ ・・・（１）
【0035】
上記関係式（１）が満たされることにより、全天周撮像システム１０全体の重心がバッテリ１４側に偏ることになる。これにより、例えば全天周撮像システム１０が手から滑り落下してしまった場合に、突出した光学素子を有する撮像体１２側から落下することが少なくなる。
【0036】
また、好適な実施形態では、図１中、撮像体１２の重心位置Ａと全体の重心Ｐとの間の位置Ｓにシャッターボタンを配置することができる。シャッターボタンは、撮像体１２による撮像開始の指示を入力するために撮影者により押圧される撮像開始入力手段である。図１に示す実施形態による全天周撮像システム１０では、撮像体１２、シャッターボタンおよびバッテリ１４は、図面上同一直線ｘ上に配置されており、かつ、撮像体１２の重心位置Ａ、シャッターボタン位置Ｓおよび全天周撮像システム１０全体の重心Ｐの順に並ぶように配置されている。シャッターボタンは、図１においては、筐体１８の正面側に配置されている。
【0037】
なお、シャッターボタンの配置は、図１に示した配置に限定されるものではない。図５は、他の実施形態による全天周撮像システム１０を示す全体図である。図５に示す全天周撮像システム１０では、シャッターボタン２２は、図５の紙面において直線ｘの左側、つまり左側の結像光学系２０Ａの下に位置し、結像光学系２０Ａ，２０Ｂの光軸にそった方向に押圧されるように設置されている。図５においても、撮像体１２の重心位置Ａ、シャッターボタン位置Ｓおよび全天周撮像システム１０全体の重心Ｐの順に並ぶように配置されている点では、図１と同様である。また、図６は、図５で示された、他の実施形態による全天周撮像システム１０の六面図である。
【0038】
撮影者が安定的に本全天周撮像システム１０を保持するためには、本全天周撮像システム１０の形状の中心Ｎ付近、すなわち位置Ｓと位置Ｐの間を保持することが望ましい。撮影者は、上述のような保持状態で、重心Ｐより撮像体１２側に配置されたシャッターボタンを押圧することとなる。このとき、撮像体１２よりも、撮像体１２から離れたバッテリ１４側へ重心が偏る配置構成を採用することで、シャッターボタンが押圧されても、バッテリ１４側の方のモーメントが大きいため、画質の劣化を招く手振れが抑制される。ひいては、撮影者は安定的に全天周撮像システム１０を用いて撮影することが可能となる。
【0039】
なお、部材１２，１４各々の重心の測定は、ロードセル（質量測定器）を用いて、各部材の２次元方向の重心位置を複数回測定することにより、３次元の重心位置を特定することができる。なお、説明する実施形態では、重心位置Ａは、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂ、鏡筒２６および固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂを含む撮像体１２全体の重心としている。しかしながら、他の実施形態では、固体撮像素子２４Ａを除外し、２つの結像光学系２０Ａ，２０Ｂおよび鏡筒２６を含む部分の重心を重心位置Ａとしてもよい。また、重心位置Ｂは、バッテリ１４の重心であり、本実施形態では、バッテリ１４を固体撮像素子２４へ接続するケーブルは含めていない。
【0040】
また、全天周撮像システム１０では、撮像体１２の質量をｍとし、バッテリ１４の質量をＭとして、撮像体１２の重量ｍおよびバッテリ１４の重量Ｍが、下記関係式（２）を満たすことが好ましい。
【0041】
（数２）
ｍ＜Ｍ ・・・（２）
ｍ＜Ｍ ・・・（２）
【0042】
さらに全天周撮像システム１０では、全天周撮像システム１０全体の形状の中心位置をＮとして、撮像体１２の重量ｍと、バッテリ１４の重量Ｍと、撮像体１２の重心位置Ａおよび上記中心Ｎの距離ＡＮと、バッテリ１４の重心位置Ｂおよび中心Ｎの距離ＢＮとが、下記関係式（３）を満たすことが好ましい。
【0043】
（数３）
ｍ×ＡＮ＜Ｍ×ＢＮ ・・・（３）
ｍ×ＡＮ＜Ｍ×ＢＮ ・・・（３）
【0044】
上記関係式（２）および（３）が満たされることにより、全天周撮像システム１０全体の重心がバッテリ１４側に偏ることになる。これにより、例えば全天周撮像システム１０が手から滑り落下してしまった場合に、突出した光学素子を有する撮像体１２側から落下することが少なくなる。
【0045】
上述した配置構成は、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１が筐体面１８Ａ，１８Ｂから突出する形状を有している撮像システムに対し、特に有効である。第１レンズＬＡ１，ＬＢ１のサグ量が３ｍｍ以上となる撮像システムに対し、特に有効である。これは、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１のサグ量が３ｍｍ以上となると、１．５ｍからの落下試験において、光学ガラス材料で形成されたレンズでは割れが、プラスチック樹脂材料で形成されたレンズではキズが、顕著となることによる。なお、ここでいうサグ量は、有効径におけるサグ量を示しており、非有効径のサグ量は含まない。
【0046】
上記サグ量ｈは、図３に示すように定義され、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１の凸レンズの曲率半径をｒとし、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１の有効径（直径）をＲとし、曲率半径ｒで規格化して、下記関係式（４）が満たされる場合に好適である。
【0047】
（数４）
１－１ｃｏｓ｛ｓｉｎ－１（Ｒ／２ｒ）｝≧０．１７ ・・・（４）
１－１ｃｏｓ｛ｓｉｎ－１（Ｒ／２ｒ）｝≧０．１７ ・・・（４）
【0048】
例えば、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１の第１レンズの曲率半径ｒが１８ｍｍであり、有効径Ｒが２０ｍｍであるとすると、この第１レンズのサグ量ｈは、約３．０３ｍｍとなり、サグ量ｈを曲率半径ｒで規格化した値（ｈ／ｒ）は、約０．１７となり、上記（４）関係式が満たされる。
【0049】
また、例えば、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１の第１レンズの曲率半径ｒが１７ｍｍであり、有効径Ｒが２０ｍｍであるとすると、この第１レンズのサグ量ｈは、約３．２５ｍｍとなり、サグ量ｈを曲率半径ｒで規格化した値（ｈ／ｒ）は、約０．１９となり、上記（４）関係式が満たされる。
【0050】
さらに、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１の第１レンズの曲率半径ｒが１０ｍｍであり、有効径Ｒが２０ｍｍであるとすると、この第１レンズのサグ量ｈは、約１０．００ｍｍとなり、サグ量ｈを曲率半径ｒで規格化した値（ｈ／ｒ）は、約１となり、上記（４）関係式が満たされる。なお、規格化した値（ｈ／ｒ）の上限は１であるため、この値が上限となる。
【0051】
以下、上記関係式（１）～（３）を満たす撮像体１２およびバッテリ１４の配置構成を実現するための材料構成について説明する。
【0052】
撮像体１２の重量ｍが、バッテリ１４の重量Ｍに比べて軽くなる、すなわち上記関係式（３）を満たすためには、撮像体１２の結像光学系２０で用いられるレンズについて、比重が小さな材料を採用すればよい。上述したように結像光学系２０は、特定の実施形態では、６群７枚のレンズ構成とされており、この内、物体側から２枚目のレンズＬＡ２，ＬＢ２および７枚目ＬＡ７，ＬＢ７は、プラスチック樹脂材料で形成されている。また、他の実施形態では、第２レンズＬＡ２，ＬＢ２および第７レンズＬＡ７，ＬＢ７に限定されず、レンズＬＡ１～ＬＡ７，ＬＢ１～ＬＢ７の全部または任意の一部をプラスチック樹脂材料で形成してもよい。
【0053】
レンズを形成する材料としては、好適には、比重が２．５ｇ／ｃｍ３（以下、単位を省略する。）より小さなプラスチック樹脂材料を用いることができる。このようなプラスチック樹脂材料としては、シクロオレフィン樹脂（比重１．１）、エピスルフィド系樹脂（比重１．４６）、チオウレタン系樹脂（比重１．３５）、（ポリエステル）メタクリレート（比重１．３７）、ポリカーボネート（比重１．２０）、（ウレタン）メタクリレート（比重１．１７）、（エポキシ）メタクリレート（比重１．１９）、ジアリルカーボネート（１．２３）、ジアリルフタレート系樹脂（比重１．２７）、ウレタン系樹脂（比重１．１）、ポリメチルメタクリレート（比重１．１８）、およびアリルジグリコールカーボネート（比重１．３２）などを挙げることができる。レンズを形成するプラスチック樹脂材料としては、より好適には、ガラス（比重２．５）に比べ２倍以上比重が小さくなるような、比重１．１以上１．２５未満のプラスチック樹脂材料を用いることができる。
【0054】
また、上記関係式（３）を満たすためには、レンズだけでなく、レンズを保持する鏡筒２６についても比重が小さな材料を採用することが好ましい。鏡筒を形成する材料としては、好適には、比重が２．７ｇ／ｃｍ３より小さなプラスチック樹脂材料を用いることができる。鏡筒を形成するプラスチック樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、アクリルニトリルブダジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）などの樹脂と、ガラス繊維、炭素繊維、ピッチ系、ＰＡＮ（Polyacrylonitrile）系の炭素繊維などのフィラーとからなる複合材料を用いることができる。
【0055】
鏡筒を形成するプラスチック樹脂材料としては、より好適には、アルミ（比重２．７）に比べ２倍以上比重が小さくなる、比重１．３以上１．３５未満のプラスチック樹脂材料を用いることができる。鏡筒を形成する材料としては、例示的には、ガラス入りポリカーボネート材を用いることができる。
【0056】
また、再び図１を参照すると、本全天周撮像システム１０は、好適には、筐体１８におけるバッテリ１４が配置される付近の外装に配置された、衝撃吸収材３０を備えることができる。衝撃吸収材は、低反発ウレタンゴムなどの低弾性ゴム材料や、衝撃吸収ゲル成形物などを用いることができる。
【0057】
上述した配置構成では、例えば全天周撮像システム１０が手元から落下してしまった場合でも、バッテリ１４側から落下し易くなる。上記衝撃吸収材３０を備える構成により、落下時において好適に筐体１８および収容するモジュールを保護することができる。
【0058】
なお、上述までの実施形態では、２つの撮像光学系を用いて全天周を撮影可能な全天周撮像システムについて説明してきたが、２つの撮像光学系を組み合わせた状態に限定されるものではなく、単眼式の棒状カメラにおいても適用することができる。また、上述までの説明では、歪曲収差が補正されない魚眼レンズを一例に説明してきたが、歪曲収差が補正される超広角レンズを用いて全天周撮像システムを構成することもできる。
【0059】
さらに、２より大きな自然数ｎ個の撮像光学系を用いて全天周を撮影可能な撮像システム一般に適用してもよい。例えば、３６０度／３＝１２０度より大きい画角を有する広角レンズ（結像光学系）を３個、同一平面内で放射状に配設し、各々に固体撮像素子を組み合わせて撮像システムを構成することができる。この場合に得られる画像は、全天周画像ではないが、３６０度の水平パノラマ画像を撮像でき、車載カメラや防犯カメラとして良好である。また、撮像される画像は、静止画であってもよいし、動画であってもよい。
【0060】
また、上述までの実施形態では、直線的な形状を有する全天周撮像システムについて説明してきた。しかしながら、上記配置構成は、他の形状を有する全天周撮像システムに対しても好適に適用することができる。図４は、他の実施形態による全天周撮像システムの全体を示す図である。なお、図４に示す実施形態による全天周撮像システム５０は、図１に示す実施形態の全天周撮像システム１０と類似する構成を備えているので、以下、相違点を中心に説明する。
【0061】
図４に示す他の実施形態による全天周撮像システム５０は、撮像体５２と、バッテリ５４と、図示しないコントローラ・ボードと、これらの部品を保持する筐体５８とを備える。図４に示す実施形態では、撮像体５２は、図１に示した実施形態と同様に、６群７枚の魚眼レンズとして構成された２つの結像光学系と、２つの固体撮像素子とを含み構成されている。図４に示す結像光学系は、図１および図２に示した実施形態と同様の構成を有するが、前群と後群との間には直角プリズムが設けられておらず、互いに光軸を一致させながら互いに逆向きに組み合わせられている。
【0062】
図４に示す全天周撮像システム５０は、両側に撮像光学系が設けられた球形状を有する。筐体５８は、撮像体５２、コントローラ・ボードおよびバッテリ５４を保持する本体部に、第１レンズＬＡ１，ＬＢ１を露出する開口が設けられた構造を有する。図４に示す結像光学系において、最も物体側に位置する第１レンズＬＡ１，ＬＢ１は、筐体５８の表面から突出し、筐体５８の外部に露出されている。
【0063】
図４に示す全天周撮像システム５０においても同様に、上述した撮像体５２およびバッテリ５４が、多くの割合の重量を占める主要な部材となる。そこで、図４に示す実施形態による全天周撮像システム５０では、上記重量を占める主要な部材である撮像体５２およびバッテリ５４の配置に関して、下の特徴を備えている。
【0064】
図４に示す実施形態による全天周撮像システム５０は、撮像体５２の重心位置をＡとし、バッテリ５４の重心位置をＢとし、当該全天周撮像システム５０全体の重心をＰとして、上記撮像体５２の重心位置Ａおよび重心Ｐの距離ＡＰと、上記バッテリ５４の重心位置Ｂおよび重心Ｐの距離ＢＰとが、上記関係式（１）を満たす。
【0065】
上記関係式（１）が満たされることにより、図４に示すような球形状の全天周撮像システムにおいても、全体の重心がバッテリ５４側に偏ることになる。また、筐体５８におけるバッテリ５４が配置される付近の外装に衝撃吸収材７０を設けることにより、落下時に好適に筐体を保護することができる。
【0066】
なお、その他の配置構成を規定する条件については、図１を参照して説明した実施形態と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【0067】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、レンズ面が筐体から突出している撮像システムであって、重心のバランスが改良された撮像システムを提供することができる。また、上記撮像システムでは、新たな部品を加えることなく、撮像システムが落下してしまった場合において、レンズ面が破損してしまう可能性を好適に低減することができる。
【0068】
以下、本発明の実施形態による撮像システムについて、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
【実施例1】
【0069】
図１に示す直線的な形状を有する全天周撮像システム１０を構成した。結像光学系２０Ａ，２０Ｂは、６群７枚のレンズ構成とし、この内の物体側から２枚目のレンズＬＡ２，ＬＢ２および７枚目のレンズＬＡ７，ＬＢ７は、プラスチックレンズとした。プラスチック・レンズは、Ｚｅｏｎｅｘ（登録商標）のＥ４８Ｒのプラスチック樹脂材料（比重１．１）を用いて形成されたものとした。鏡筒２６は、比重１．３のガラス入りポリカーボネート（ＰＣ＋ＧＦ）材を用いて形成した。
【0070】
１枚目のレンズＬＡ１，ＬＢ１の曲率半径ｒは、１７ｍｍであり、有効径Ｒは、２０ｍｍであり、サグ量ｈは、約３．２５ｍｍであった。また、１枚目のレンズＬＡ１，ＬＢ１の筐体面１８Ａ，１８Ａからの突出量は、約５ｍｍであった。したがって、上記関係式（４）は満たされた。
【0071】
レンズＬＡ１～７，ＬＢ１～７、直角プリズムＰＡ，ＰＢ、鏡筒２６、固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂを組み合わせた撮像体１２の重心位置Ａと、全体の重心Ｐと、バッテリ１４の重心位置Ｂとを測定したところ、距離ＡＰは３８ｍｍであり、距離ＢＰは２６ｍｍであった。また、撮像体１２の重量ｍは、１７ｇであり、バッテリ１４の重量Ｍは２５ｇであった。また、撮像体１２の重心位置Ａおよびバッテリ１４の重心位置Ｂと、全天周撮像システム１０の形状の中心Ｎの距離ＡＮおよびＢＮを計測したところ、距離ＡＮは３５ｍｍであり、距離ＢＮは、２９ｍｍであった。したがって、上記関係式（１）～（３）は満たされていた。
【0072】
シャッターボタンを距離ＰＳが１０ｍｍとなる位置Ｓに設けた。点Ｓにおけるシャッターボタンを押圧１０ｇで押した場合においても、安定して撮影することができた。
【実施例2】
【0073】
図４に示す球形状を有する全天周撮像システム５０を構成した。結像光学系各々は、６群７枚のレンズ構成とし、この内の物体側から２枚目のレンズＬＡ２，ＬＢ２および７枚目のレンズＬＡ７，ＬＢ７は、Ｚｅｏｎｅｘ（登録商標）のＥ４８Ｒのプラスチックレンズとした。鏡筒２６は、ガラス入りポリカーボネート（ＰＣ＋ＧＦ）材を用いた。
【0074】
１枚目のレンズＬＡ１，ＬＢ１の曲率半径ｒは、１７ｍｍであり、有効径Ｒは、２０ｍｍであり、サグ量ｈは、約３．５ｍｍであった。したがって、上記関係式（４）は満たされた。
【0075】
レンズＬＡ１～７，ＬＢ１～７、直角プリズムＰＡ，ＰＢ、鏡筒、固体撮像素子を組み合わせた撮像体５２の重心位置Ａと、全体の重心Ｐと、バッテリ５４の重心位置Ｂとを測定したところ、距離ＡＰは１５ｍｍであり、距離ＢＰは１０ｍｍでとなった。また、撮像体５２の重量ｍは、１７ｇであり、バッテリ５４の重量Ｍは２５ｇであった。また、距離ＡＮは０ｍｍであり、距離ＢＮは、２５ｍｍであった。したがって、上記関係式（１）～（３）は満たされていた。
【実施例3】
【0076】
実施例１と同じ結像光学系２０Ａ，２０Ｂおよび鏡筒２６を用いて、図５および図６に示す直線的な形状を有する全天周撮像システム１０を構成した。１枚目のレンズＬＡ１，ＬＢ１の曲率半径ｒは、１７ｍｍであり、有効径Ｒは、２０ｍｍであり、サグ量ｈは、約３．２５ｍｍであった。また、１枚目のレンズＬＡ１，ＬＢ１の筐体面１８Ａ，１８Ａからの突出量は、約５ｍｍであった。したがって、上記関係式（４）は満たされた。
【0077】
レンズＬＡ１～７，ＬＢ１～７、直角プリズムＰＡ，ＰＢ、鏡筒２６、固体撮像素子２４Ａ，２４Ｂを組み合わせた撮像体１２の重心位置Ａと、全体の重心Ｐと、バッテリ１４の重心位置Ｂとを測定したところ、距離ＡＰは４７ｍｍであり、距離ＢＰは３２ｍｍであった。また、撮像体１２の重量ｍは、１７ｇであり、バッテリ１４の重量Ｍは２５ｇであった。また、撮像体１２の重心位置Ａおよびバッテリ１４の重心位置Ｂと、全天周撮像システム１０の形状の中心Ｎの距離ＡＮおよびＢＮを計測したところ、距離ＡＮは４２ｍｍであり、距離ＢＮは、３７ｍｍであった。したがって、上記関係式（１）～（３）は満たされていた。シャッターボタン２２を、距離ＰＳが７．５ｍｍとなる、レンズ形成側の筐体面の位置Ｓに設けた。点Ｓにおけるシャッターボタンを押圧１０ｇで押した場合においても、安定して撮影することができた。
【0078】
以上、本発明の実施形態および実施例について説明してきたが、本発明の実施形態および実施例は上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、他の実施形態、他の実施例、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【0079】
本発明は、以下も開示する。
（付記１）
光学系および固体撮像素子を有する撮像体と、前記固体撮像素子へ電力を供給する電力供給手段と、前記撮像体および前記電力供給手段を保持する筐体とを備える撮像システムであって、
前記光学系は、前記筐体から突出した少なくとも１つの光学素子を含み、
前記光学系を含む部分の重心位置をＡとし、前記電力供給手段の重心位置をＢとし、当該撮像システム全体の重心をＰとして、前記光学系を含む部分の重心位置Ａおよび前記全体の重心Ｐの距離ＡＰと、前記電力供給手段の重心位置Ｂおよび前記全体の重心Ｐの距離ＢＰとが、下記関係式
ＡＰ＞ＢＰ
を満たす、撮像システム。
（付記２）
前記撮像システムは、さらに、前記撮像体による撮像開始の指示が入力される撮像開始入力手段を備え、
前記光学系、前記撮像開始入力手段および前記電力供給手段は、前記撮像開始入力手段の位置をＳとして、前記光学系を含む部分の重心位置Ａ、前記撮像開始入力手段の位置Ｓ、および前記全体の重心Ｐの順となるように配置されている、付記１に記載の撮像システム。
（付記３）
前記筐体から突出する少なくとも１つの光学素子は、凸レンズであり、前記凸レンズは、該凸レンズの曲率半径をｒとし、有効径をＲとして、下記関係式、
１－１ｃｏｓ｛ｓｉｎ－１（Ｒ／２ｒ）｝≧０．１７
を満たす、付記１または２に記載の撮像システム。
（付記４）
前記光学系を含む部分の重量をｍとし、前記電力供給手段の重量をＭとして、前記光学系を含む部分の重量ｍおよび前記電力供給手段の重量Ｍが、下記関係式
ｍ＜Ｍ
を満たす、付記１～３のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記５）
前記撮像システム全体の形状の中心位置をＮとして、前記光学系を含む部分の重量ｍと、前記電力供給手段の重量Ｍと、前記光学系を含む部分の重心位置Ａおよび前記中心Ｎの距離ＡＮと、前記電力供給手段の重心位置Ｂおよび前記中心Ｎの距離ＢＮとが、下記関係式
ｍ×ＡＮ＜Ｍ×ＢＮ
を満たす、付記４に記載の撮像システム。
（付記６）
前記光学系は、前記光学素子として、比重が２．５ｇ／ｃｍ３より小さい材質で構成される１枚以上のレンズを含む、付記１～５のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記７）
前記光学系は、前記光学素子として樹脂材料で構成される１枚以上のレンズと、樹脂材料で構成され前記光学素子を固定する光学素子保持部材とを含む、付記１～６のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記８）
前記筐体における前記電力供給手段が配置される付近の外装に配置された、衝撃吸収材を備える、付記１～７のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記９）
前記光学系は、それぞれ３６０度／ｎ以上の画角を有するｎ個の結像光学系から構成される、付記１～８のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記１）
光学系および固体撮像素子を有する撮像体と、前記固体撮像素子へ電力を供給する電力供給手段と、前記撮像体および前記電力供給手段を保持する筐体とを備える撮像システムであって、
前記光学系は、前記筐体から突出した少なくとも１つの光学素子を含み、
前記光学系を含む部分の重心位置をＡとし、前記電力供給手段の重心位置をＢとし、当該撮像システム全体の重心をＰとして、前記光学系を含む部分の重心位置Ａおよび前記全体の重心Ｐの距離ＡＰと、前記電力供給手段の重心位置Ｂおよび前記全体の重心Ｐの距離ＢＰとが、下記関係式
ＡＰ＞ＢＰ
を満たす、撮像システム。
（付記２）
前記撮像システムは、さらに、前記撮像体による撮像開始の指示が入力される撮像開始入力手段を備え、
前記光学系、前記撮像開始入力手段および前記電力供給手段は、前記撮像開始入力手段の位置をＳとして、前記光学系を含む部分の重心位置Ａ、前記撮像開始入力手段の位置Ｓ、および前記全体の重心Ｐの順となるように配置されている、付記１に記載の撮像システム。
（付記３）
前記筐体から突出する少なくとも１つの光学素子は、凸レンズであり、前記凸レンズは、該凸レンズの曲率半径をｒとし、有効径をＲとして、下記関係式、
１－１ｃｏｓ｛ｓｉｎ－１（Ｒ／２ｒ）｝≧０．１７
を満たす、付記１または２に記載の撮像システム。
（付記４）
前記光学系を含む部分の重量をｍとし、前記電力供給手段の重量をＭとして、前記光学系を含む部分の重量ｍおよび前記電力供給手段の重量Ｍが、下記関係式
ｍ＜Ｍ
を満たす、付記１～３のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記５）
前記撮像システム全体の形状の中心位置をＮとして、前記光学系を含む部分の重量ｍと、前記電力供給手段の重量Ｍと、前記光学系を含む部分の重心位置Ａおよび前記中心Ｎの距離ＡＮと、前記電力供給手段の重心位置Ｂおよび前記中心Ｎの距離ＢＮとが、下記関係式
ｍ×ＡＮ＜Ｍ×ＢＮ
を満たす、付記４に記載の撮像システム。
（付記６）
前記光学系は、前記光学素子として、比重が２．５ｇ／ｃｍ３より小さい材質で構成される１枚以上のレンズを含む、付記１～５のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記７）
前記光学系は、前記光学素子として樹脂材料で構成される１枚以上のレンズと、樹脂材料で構成され前記光学素子を固定する光学素子保持部材とを含む、付記１～６のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記８）
前記筐体における前記電力供給手段が配置される付近の外装に配置された、衝撃吸収材を備える、付記１～７のいずれか１つに記載の撮像システム。
（付記９）
前記光学系は、それぞれ３６０度／ｎ以上の画角を有するｎ個の結像光学系から構成される、付記１～８のいずれか１つに記載の撮像システム。
【符号の説明】
【0080】
１０…全天周撮像システム、１２…撮像体、１４…バッテリ、１６…コントローラ・ボード、１８…筐体、２０Ａ…結像光学系、２０Ｂ…結像光学系、２２…シャッターボタン、２４Ａ，２４Ｂ…固体撮像素子、２６…鏡筒、３０，７０…衝撃吸収材、５０…全天周撮像システム、５２…撮像体、５４…バッテリ、５８…筐体、Ｆ…フィルタ、ＬＡ，ＬＢ…レンズ、ＰＡ，ＰＢ…直角プリズム、ＳＡ，ＳＢ…開口絞り
【先行技術文献】
【特許文献】
【0081】
【文献】特開昭６２－１９１８３８号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
