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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】2024-07-10
(45)【発行日】2024-07-19
(54)【発明の名称】撮像装置
(51)【国際特許分類】
G03B 17/17 20210101AFI20240711BHJP
G03B 5/08 20210101ALI20240711BHJP
G03B 17/02 20210101ALI20240711BHJP
G03B 37/00 20210101ALI20240711BHJP
H04N 23/50 20230101ALI20240711BHJP
【ＦＩ】
G03B17/17
G03B5/08
G03B17/02
G03B37/00 A
H04N23/50
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020146617
(22)【出願日】2020-09-01
(65)【公開番号】P2022041428
(43)【公開日】2022-03-11
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】洗井 淳
(72)【発明者】
【氏名】三須 俊枝
(72)【発明者】
【氏名】三ツ峰 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】河北 真宏
(72)【発明者】
【氏名】盛岡 寛史
(72)【発明者】
【氏名】荒井 敦志
(72)【発明者】
【氏名】杉之下 太一
【審査官】登丸 久寿
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０６５０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７８６５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１４５６５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０７３２６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－２１１３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２２７１８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ １７／１７
Ｇ０３Ｂ ５／０８
Ｇ０３Ｂ １７／０２
Ｇ０３Ｂ ３７／００
Ｈ０４Ｎ ２３／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体からの光の量を調整する絞りと、前記絞りを通過した光により前記被写体の光学像を生成する結像光学系と、前記結像光学系が生成した光学像を受像する受像素子と、前記結像光学系からの光を前記受像素子に向けて反射する反射鏡と、を備え、前記被写体の中心と前記結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮影する撮像装置であって、前記受像素子は、前記結像光学系の光軸に対して垂直に配置し、
前記反射鏡は、前記結像光学系の光軸に対して平行、かつ、前記受像素子に対して垂直に配置し、
前記絞りと前記反射鏡とが、前記結像光学系からの光が前記反射鏡で反射されて前記受像素子に入射するように移動し、
前記被写体の中心から前記結像光学系の中心を通過する基準線を予め設定し、
前記基準線と前記受像素子の延長面とが交わる位置から前記受像素子の中心までの距離が、前記受像素子の長さより大きい場合、
前記絞りは、前記基準線が開口を通過する位置に、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向に移動して配置され、
前記受像素子は、当該受像素子の中心が前記結像光学系の光軸と一致するように配置し、
前記反射鏡は、前記受像素子の中心から前記距離の半分だけ離れた位置に、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して配置されることを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
被写体からの光の量を調整する絞りと、前記絞りを通過した光により前記被写体の光学像を生成する結像光学系と、前記結像光学系が生成した光学像を受像する受像素子と、前記結像光学系からの光を前記受像素子に向けて反射する反射鏡と、を備え、前記被写体の中心と前記結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮影する撮像装置であって、
前記受像素子は、前記結像光学系の光軸に対して垂直に配置し、
前記反射鏡は、前記結像光学系の光軸に対して平行、かつ、前記受像素子に対して垂直に配置し、
前記絞りと前記受像素子とが、前記結像光学系からの光が前記反射鏡で反射されて前記受像素子に入射するように移動し、
前記被写体の中心から前記結像光学系の中心を通過する基準線と、前記結像光学系の光軸と前記受像素子とが交わる基準点とを予め設定し、
前記基準線と前記受像素子の延長面とが交わる位置から前記基準点までの距離が、前記受像素子の長さより大きい場合、
前記絞りは、前記基準線が開口を通過する位置に、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向に移動して配置され、
前記受像素子は、当該受像素子の中心が前記距離と前記長さとの差分だけ前記基準点から離れた位置に、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して配置され、
前記反射鏡は、前記基準点から前記長さの半分だけ離れた位置にあることを特徴とする撮像装置。
【請求項3】
被写体からの光の量を調整する絞りと、前記絞りを通過した光により前記被写体の光学像を生成する結像光学系と、前記結像光学系が生成した光学像を受像する受像素子と、前記結像光学系からの光を前記受像素子に向けて反射する反射鏡と、を備え、前記被写体の中心と前記結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮影する撮像装置であって、
前記受像素子は、前記結像光学系の光軸に対して垂直に配置し、
前記反射鏡は、前記結像光学系の光軸に対して平行、かつ、前記受像素子に対して垂直に配置し、
前記絞りと前記受像素子と前記反射鏡とが、前記結像光学系からの光が前記反射鏡で反射されて前記受像素子に入射するように移動し、
前記被写体の中心から前記結像光学系の中心を通過する基準線と、前記結像光学系の光軸と前記受像素子とが交わる基準点とを予め設定し、
前記基準線と前記受像素子の延長面とが交わる位置から前記基準点までの距離ｄｈが、前記受像素子の長さδｈより大きい場合、
前記絞りは、前記基準線が開口を通過する位置に、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向に移動して配置され、
前記反射鏡は、以下の式（１）を満たす範囲において、前記基準点から前記反射鏡までの距離ｄｍｈだけ、前記結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向及びｙ軸方向に前記基準点から離れた位置に移動して配置され、
δｈ／２＜ｄｍｈ＜ｄｈ－δｈ／２ （１）
前記受像素子は、以下の式（２）に示すように、前記基準点から前記受像素子の中心までの距離ｄｄｈだけ離れた位置に、前記ｘ軸方向及び前記ｙ軸方向に移動して配置される
ｄｄｈ＝（ｄｈ－ｄｍｈ）／２ （２）ことを特徴とする記載の撮像装置。
【請求項4】
前記受像素子が受像した光学像を、前記被写体を前記結像光学系から見た場合と同様の正立像に変換する変換手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被写体の中心と結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮像する撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
通常のカメラは、撮像対象となる被写体の中心と、結像光学系の光軸とが一致した状態で撮像を行う。図１１に示すように、カメラ１０１は、結像光学系としてのカメラレンズ１０１ａと、撮像素子１０１ｂと、開口絞り１０１ｃとを備える。また、図１１には、カメラレンズ１０１ａの光軸１０１ｄと、被写体１０１ｅと、撮像素子１０１ｂが受像した被写体の像１０１ｆとを図示した。
【0003】
ここで、光軸１０１ｄと撮像素子１０１ｂとが垂直になるように配置し、被写体１０１ｅの中心と光軸１０１ｄとが一致した状態で撮像する。例えば、撮像素子１０１ｂとして、写真フィルムや電荷結合素子を用いる。開口絞り１０１ｃは、その中心と光軸１０１ｄとが一致した状態で配置する。被写体の像１０１ｆは、カメラレンズ１０１ａから被写体１０１ｅを見た景色を、点対称に１８０度反転した状態で撮像素子１０１ｂが受像したものである。撮像素子１０１ｂで受像した像１０１ｆを表示する場合、一般には視認性を考慮して再度点対称に１８０度反転し、カメラレンズ１０１ａから被写体１０１ｅを見た場合と同様の景色（正立像）へと変換する。
【0004】
通常のカメラ１０１では、被写体１０１ｅの中心が光軸１０１ｄから大きく離れている場合、カメラレンズ１０１ａが結像する被写体の像１０１ｆを撮像素子１０１ｂで受像することが困難となる。この問題を解決する手法として、被写体の中心と結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮像するシフトカメラが提案されている（特許文献１）。
【0005】
図１２に示すように、従来のシフトカメラ１０２は、カメラレンズ１０２ａと、撮像素子１０２ｂと、開口絞り１０２ｃとを備える。また、図１２には、カメラレンズ１０２ａの光軸１０２ｄと、被写体１０２ｅと、撮像素子１０２ｂが受像した被写体の像１０２ｆとを図示した。また、被写体１０２ｅとカメラレンズ１０２ａとの中心を結ぶ基準線１０２ｇを図示した。
【0006】
ここで、光軸１０２ｄと撮像素子１０２ｂとが垂直になるように配置し、ｘ方向において、被写体１０２ｅの中心と光軸１０２ｄとが一致しない状態で撮像する。例えば、撮像素子１０２ｂとして、写真フィルムや電荷結合素子を用いる。撮像素子１０２ｂ及び開口絞り１０２ｃは、それらの中心が基準線１０２ｇに一致するように配置する。被写体の像１０２ｆは、カメラレンズ１０２ａから被写体１０２ｅを見た景色を、点対称に１８０度反転した状態で撮像素子１０２ｂが受像したものである。撮像素子１０２ｂで受像した像１０２ｆを表示する場合、一般には視認性を考慮して再度点対称に１８０度反転し、カメラレンズ１０２ａから被写体１０２ｅを見た場合と同様の景色へと変換する。
【0007】
前記したシフトカメラ１０２を用いることで、撮像対象となる被写体１０２ｅの中心が、カメラレンズ１０２ａの光軸１０２ｄから大きく離れている場合でも、カメラレンズ１０２ａで結像される被写体の像１０２ｆを、撮像素子１０２ｂで受像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開平７－１２８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
前記したシフトカメラでは、撮像対象となる被写体の中心が結像光学系の光軸から離れる量に応じて、撮像素子を大きく移動させなければならず、装置が大型化するという課題がある。
【0010】
本発明は、被写体の中心と結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮像する場合でも、小型な撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は、被写体からの光の量を調整する絞りと、絞りを通過した光により被写体の光学像を生成する結像光学系と、結像光学系が生成した光学像を受像する受像素子と、結像光学系からの光を受像素子に向けて反射する反射鏡と、を備え、被写体の中心と結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮影する構成とした。
【0012】
かかる撮像装置において、受像素子は、結像光学系の光軸に対して垂直に配置する。
また、反射鏡は、結像光学系の光軸に対して平行、かつ、受像素子に対して垂直に配置する。
そして、絞りと反射鏡の少なくとも一方とが、結像光学系からの光が反射鏡で反射されて受像素子に入射するように移動する。
被写体の中心から前記結像光学系の中心を通過する基準線を予め設定する。
基準線と受像素子の延長面とが交わる位置から受像素子の中心までの距離が、受像素子の長さより大きい場合、絞りは、基準線が開口を通過する位置に、結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向に移動して配置される。
受像素子は、受像素子の中心が結像光学系の光軸と一致するように配置する。
反射鏡は、受像素子の中心から距離の半分だけ離れた位置に、結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して配置される。
また、反射鏡は、結像光学系の光軸に対して平行、かつ、受像素子に対して垂直に配置する。
そして、絞りと反射鏡の少なくとも一方とが、結像光学系からの光が反射鏡で反射されて受像素子に入射するように移動する。
被写体の中心から前記結像光学系の中心を通過する基準線を予め設定する。
基準線と受像素子の延長面とが交わる位置から受像素子の中心までの距離が、受像素子の長さより大きい場合、絞りは、基準線が開口を通過する位置に、結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向に移動して配置される。
受像素子は、受像素子の中心が結像光学系の光軸と一致するように配置する。
反射鏡は、受像素子の中心から距離の半分だけ離れた位置に、結像光学系の光軸に垂直なｘｙ平面のｘ軸方向及びｙ軸方向に移動して配置される。
【0013】
すなわち、撮像装置は、結像光学系の光軸から離れる方向に進行する被写体の光を反射板が光軸側に反射するので、受像素子を結像光学系の光軸付近に配置可能とし、小型化できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、被写体の中心と結像光学系の光軸とが一致しない状態で撮像する場合でも、撮像装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図2】第１実施形態において、受像素子の配置を説明する説明図である。
【図3】第２実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図4】第２実施形態において、受像素子の配置を説明する説明図である。
【図5】第３実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図6】第３実施形態において、受像素子の配置を説明する説明図である。
【図7】第４実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図8】第４実施形態において、受像素子の配置を説明する説明図である。
【図9】第５実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
【図10】第５実施形態に係る撮像装置の他の構成を説明する説明図である。
【図11】従来のカメラを説明する説明図である。
【図12】従来のシフトカメラを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【0017】
（第１実施形態）
［撮像装置の構成］
図１を参照し、第１実施形態に係る撮像装置１の構成について説明する。
図１に示すように、撮像装置１は、絞り１０と、絞り移動機構１１と、結像光学系２０と、受像素子３０と、反射鏡４０と、反射鏡移動機構４１とを備える。また、撮像装置１では、被写体Ｔから見て、絞り１０、結像光学系２０、反射鏡４０及び受像素子３０がｚ方向に並んでいる。
［撮像装置の構成］
図１を参照し、第１実施形態に係る撮像装置１の構成について説明する。
図１に示すように、撮像装置１は、絞り１０と、絞り移動機構１１と、結像光学系２０と、受像素子３０と、反射鏡４０と、反射鏡移動機構４１とを備える。また、撮像装置１では、被写体Ｔから見て、絞り１０、結像光学系２０、反射鏡４０及び受像素子３０がｚ方向に並んでいる。
【0018】
以後、ｘ軸が水平方向（ｘ方向）、ｙ軸が垂直方向（ｙ方向）、ｚ軸が奥行方向（ｚ方向）を表すこととする。また、光軸Ｊに垂直な平面をｘｙ平面、光軸Ｊに平行な平面をｙｚ平面とする。
また、図１には、撮像対象となる被写体Ｔ、被写体Ｔの光学像Ｕを図示した。図１では、被写体Ｔは、ｘ方向のみ変位することとする。
また、図１には、撮像対象となる被写体Ｔ、被写体Ｔの光学像Ｕを図示した。図１では、被写体Ｔは、ｘ方向のみ変位することとする。
【0019】
ここで、受像素子３０は、結像光学系２０の光軸Ｊに対して垂直に配置する。また、反射鏡４０は、結像光学系２０の光軸Ｊに対して平行、かつ、受像素子３０に対して垂直に配置する。
【0020】
また、撮像装置１では、絞り１０と受像素子３０又は反射鏡４０の少なくとも一方とが、結像光学系２０からの光が反射鏡４０で反射されて受像素子３０に入射するように移動する。本実施形態では、絞り１０及び反射鏡４０が移動する一方、結像光学系２０及び受像素子３０が固定されている。なお、結像光学系２０は、常に固定されている。
【0021】
絞り１０は、被写体Ｔからの光の量を調整する一般的な絞りである。つまり、絞り１０は、受像素子３０で受像する光学像Ｕに寄与する光の範囲を制限するものであり、羽根の枚数や形状が特に制限されない。例えば、絞り１０としては、７枚羽の虹彩絞りがあげられる。
【0022】
本実施形態では、絞り１０は、モータなどの絞り移動機構１１によって、ｘ方向に移動することとする。つまり、絞り１０は、絞り移動機構１１によって、基準線Ｇの方向に応じて、受像素子３０で受像する光学像Ｕに寄与する光の範囲を効率的に制限できる位置に移動する。
なお、絞り１０は、結像光学系２０の光軸Ｊよりも被写体Ｔの側に位置しているが、光学像Ｕに寄与する光の範囲を効率的に制限できれば、その位置は特に制限されない。
なお、絞り１０は、結像光学系２０の光軸Ｊよりも被写体Ｔの側に位置しているが、光学像Ｕに寄与する光の範囲を効率的に制限できれば、その位置は特に制限されない。
【0023】
結像光学系２０は、絞り１０を通過した光により被写体Ｔの光学像Ｕを生成するカメラレンズであり、レンズの種類や画角が特に制限されない。また、結像光学系２０は、絞り１０に対して平行となるように配置する。つまり、結像光学系２０は、そのレンズ面がｘｙ平面と平行になる。図１では、結像光学系２０が単一のレンズで図示されているが、結像光学系２０が複数のレンズで構成されるレンズ群であってもよい。なお、結像光学系の中心とは、結像光学系２０の主点（第１光学主点）のことである。
【0024】
受像素子３０は、結像光学系２０が生成した光学像Ｕを受像する一般的な撮像素子である。また、受像素子３０は、絞り１０及び結像光学系２０に対して平行となるように配置する。つまり、受像素子３０は、その受像面がｘｙ平面と平行で、結像光学系２０の光軸Ｊに対して垂直になるように配置する。後記するように、受像素子３０の中心は、結像光学系２０の光軸Ｊと一致する。例えば、受像素子３０としては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子があげられる。
【0025】
反射鏡４０は、結像光学系２０からの光を受像素子３０に向けて反射するものである。また、反射鏡４０は、絞り１０、結像光学系２０及び受像素子３０に対して垂直となるように配置する。つまり、反射鏡４０は、その反射面が結像光学系２０の光軸Ｊ（ｙｚ平面）に対して平行、かつ、受像素子３０の受像面（ｘｙ平面）に対して垂直になるように配置する。例えば、反射鏡４０としては、一般的な鏡又は反射膜があげられる。本実施形態では、反射鏡４０は、モータなどの反射鏡移動機構４１によって、ｘ方向及びｙ方向に移動することとする。
【0026】
＜撮像装置の小型化＞
ここで、撮像装置１は、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０を用いて小型化を実現している。
ここで、撮像装置１は、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０を用いて小型化を実現している。
【0027】
図１に示すように、被写体Ｔの中心から結像光学系２０の中心（主点）を通過する基準線Ｇを予め設定する。
図１には、反射鏡４０を備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０として破線で図示した。この場合、仮想受像素子５０の中心は、基準線Ｇと受像素子３０の延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０は、受像素子３０に対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図１には、受像素子３０のｘ方向の長さδｈ、受像素子３０の中心から仮想受像素子５０の中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
図１には、反射鏡４０を備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０として破線で図示した。この場合、仮想受像素子５０の中心は、基準線Ｇと受像素子３０の延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０は、受像素子３０に対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図１には、受像素子３０のｘ方向の長さδｈ、受像素子３０の中心から仮想受像素子５０の中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
【0028】
仮に撮像装置１が反射鏡４０を備えない場合、結像光学系２０によって生成される光学像を受像するためには、基準線Ｇがｘｙ平面に交わる位置Ｐ、つまり、仮想受像素子５０の位置に受像素子３０を配置する必要がある。この場合、受像素子３０が結像光学系２０の光軸Ｊからｘ方向に大きく外れ、撮像装置１が大型化してしまう。
【0029】
そこで、撮像装置１では、距離ｄｈが長さδｈより大きい場合、以下のような構成を採用することとした。図１に示すように、絞り１０は、絞り移動機構１１によって、基準線Ｇが開口を通過する位置に移動して配置される。また、受像素子３０は、受像素子３０の中心が結像光学系２０の光軸Ｊと一致するように配置する。そして、反射鏡４０は、反射鏡移動機構４１によって、受像素子３０の中心から距離の半分ｄｈ／２だけ離れた位置に移動して配置される。
【0030】
【0031】
図２に示すように、受像素子３０は、ｘ方向の距離ｄｈが長さδｈを超え、又は、ｙ方向の距離ｄｖが長さδｖを超えるように配置すればよい。従って、受像素子３０は、仮想受像素子５０の中心が図２の斜線部分に重なるように配置すればよい。つまり、仮想受像素子５０の中心が、受像素子３０の中心を基準として、ｘ方向の長さ３δｈ、又は、ｙ方向の長さ３δｖを超える位置にあればよい。例えば、図２の仮想受像素子５０は、受像素子３０の中心に対して、ｘ方向の長さδｈ及びｙ方向の長さδｖを超えた距離ｄに位置するので、前記した条件を満たす。
【0032】
なお、図示を省略した反射鏡４０は、仮想受像素子５０に対して、距離ｄ／２だけ離れた位置に、受像素子３０の中心と仮想受像素子５０の中心とを結ぶ線に対して垂直な平面（ｙｚ平面）に沿って配置すればよい。
【0033】
［作用・効果］
以上のように、撮像装置１では、結像光学系２０からの光が反射鏡４０で反射されて受像素子３０に入射するので、光学像Ｕを受像素子３０が受像できる。さらに、撮像装置１では、受像素子３０の中心が結像光学系２０の光軸Ｊと一致するので、反射鏡４０を備えない場合に比べて、小型化できる。
以上のように、撮像装置１では、結像光学系２０からの光が反射鏡４０で反射されて受像素子３０に入射するので、光学像Ｕを受像素子３０が受像できる。さらに、撮像装置１では、受像素子３０の中心が結像光学系２０の光軸Ｊと一致するので、反射鏡４０を備えない場合に比べて、小型化できる。
【0034】
（変形例）
なお、被写体Ｔが光軸Ｊの左側に位置することとして説明したが、被写体Ｔが光軸Ｊの右側に位置する場合もある。この場合、撮像装置１は、反射鏡４０が光軸Ｊの左側になるように上下反転させて撮影すればよい。つまり、撮像装置１は、反射鏡４０が光軸Ｊを挟んで被写体Ｔの反対側になる状態で撮影すればよい。この他、撮像装置１は、光軸Ｊの両側に反射鏡４０を配置してもよい。
なお、被写体Ｔが光軸Ｊの左側に位置することとして説明したが、被写体Ｔが光軸Ｊの右側に位置する場合もある。この場合、撮像装置１は、反射鏡４０が光軸Ｊの左側になるように上下反転させて撮影すればよい。つまり、撮像装置１は、反射鏡４０が光軸Ｊを挟んで被写体Ｔの反対側になる状態で撮影すればよい。この他、撮像装置１は、光軸Ｊの両側に反射鏡４０を配置してもよい。
【0035】
また、絞り１０及び反射鏡４０は、被写体Ｔの位置に応じて、カメラマンが手動で移動させればよい。また、撮像装置１が被写体Ｔの位置を検出し、検出した被写体Ｔの位置に基づいて、絞り１０及び反射鏡４０を自動的に移動させてもよい。
【0036】
（第２実施形態）
［撮像装置の構成］
図３を参照し、第２実施形態に係る撮像装置１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第２実施形態では、受像素子３０Ｂが移動する一方、反射鏡４０Ｂが固定されている点が、第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、絞り１０Ｂ及び受像素子３０Ｂが移動する。
［撮像装置の構成］
図３を参照し、第２実施形態に係る撮像装置１Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第２実施形態では、受像素子３０Ｂが移動する一方、反射鏡４０Ｂが固定されている点が、第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、絞り１０Ｂ及び受像素子３０Ｂが移動する。
【0037】
図３に示すように、撮像装置１Ｂは、絞り１０Ｂと、絞り移動機構１１Ｂと、結像光学系２０と、受像素子３０Ｂと、受像素子移動機構３１Ｂと、反射鏡４０Ｂとを備える。
なお、受像素子３０Ｂ及び受像素子移動機構３１Ｂ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
なお、受像素子３０Ｂ及び受像素子移動機構３１Ｂ以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【0038】
受像素子３０Ｂは、モータなどの受像素子移動機構３１Ｂによって、ｘ方向に移動する。他の点、受像素子３０Ｂは、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
【0039】
反射鏡４０Ｂは、反射鏡移動機構を備えておらず、移動しない。他の点、反射鏡４０Ｂ、第１実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
【0040】
＜撮像装置の小型化＞
ここで、撮像装置１Ｂは、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０Ｂを用いて小型化を実現している。
ここで、撮像装置１Ｂは、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０Ｂを用いて小型化を実現している。
【0041】
図３に示すように、被写体Ｔの中心から結像光学系２０の中心（主点）を通過する基準線Ｇを予め設定する。また、結像光学系２０の光軸Ｊと受像素子３０Ｂとが交わる基準点Ｈを予め設定する。
図３には、反射鏡４０Ｂを備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０Ｂとして図示した。この場合、仮想受像素子５０Ｂの中心は、基準線Ｇと受像素子３０Ｂの延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０Ｂは、受像素子３０Ｂに対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図３には、受像素子３０Ｂのｘ方向の長さδｈ、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｂの中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
図３には、反射鏡４０Ｂを備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０Ｂとして図示した。この場合、仮想受像素子５０Ｂの中心は、基準線Ｇと受像素子３０Ｂの延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０Ｂは、受像素子３０Ｂに対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図３には、受像素子３０Ｂのｘ方向の長さδｈ、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｂの中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
【0042】
仮に撮像装置１Ｂが反射鏡４０Ｂを備えない場合、結像光学系２０によって生成される光学像を受像するためには、基準線Ｇがｘｙ平面に交わる位置Ｐ、つまり、仮想受像素子５０Ｂの位置に受像素子３０Ｂを配置する必要がある。この場合、受像素子３０Ｂが結像光学系２０の光軸Ｊからｘ方向に大きく外れ、撮像装置１Ｂが大型化してしまう。
【0043】
そこで、撮像装置１Ｂでは、距離ｄｈが長さδｈより大きい場合、以下のような構成を採用することとした。図３に示すように、絞り１０Ｂは、絞り移動機構１１Ｂによって、基準線Ｇが開口を通過する位置に移動して配置される。また、反射鏡４０Ｂは、基準点Ｈから長さの半分δｈ／２だけ離れた位置に配置する。従って、反射鏡４０Ｂは、受像素子３０Ｂの中心から距離（ｄｈ－δｈ／２）だけ離れた位置に配置する。
【0044】
また、受像素子３０Ｂは、受像素子移動機構３１Ｂによって、受像素子３０Ｂの中心が、基準点Ｈから距離と長さとの差分（ｄｈ－δｈ）だけ離れた位置に移動して配置される。図３の例では、距離と長さとの差分（ｄｈ－δｈ）が負の値になるので、受像素子３０Ｂは、光軸Ｊに対して、ｘ方向で仮想受像素子５０Ｂの反対側に移動することになる。
【0045】
【0046】
受像素子３０Ｂは、ｘ方向の距離ｄｈが長さδｈを超え、又は、ｙ方向の距離ｄｖが長さδｖを超えるように移動すればよい。従って、受像素子３０Ｂは、仮想受像素子５０Ｂの中心が図４の斜線部分に重なるように移動すればよい。つまり、仮想受像素子５０Ｂの中心が、受像素子３０Ｂの中心を基準として、ｘ方向の長さ３δｈ、又は、ｙ方向の長さ３δｖを超える位置にあればよい。例えば、図４の仮想受像素子５０Ｂは、受像素子３０Ｂの中心に対して、ｘ方向の長さδｈ及びｙ方向の長さδｖを超えた距離ｄに位置するので、前記した条件を満たす。
【0047】
なお、図示を省略した反射鏡４０Ｂは、仮想受像素子５０Ｂに対して、基準点Ｈから距離ｄθだけ離れた位置に、基準点Ｈと仮想受像素子５０Ｂの中心とを結ぶ線に対して垂直な平面（ｙｚ平面）に沿って配置すればよい。
【0048】
ここで、方向θは、基準点Ｈに対する仮想受像素子５０Ｂの方向を表す。つまり、方向θは、基準点Ｈからの延長線と、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｂの中心までの線とのなす角である。また、距離dθは、仮想受像素子５０Ｂが位置する方向θに基づいて、以下の式(１－１)から式（１－８）で表される。
【0049】
【数1】
【0050】
［作用・効果］
以上のように、撮像装置１Ｂでは、結像光学系２０からの光が反射鏡４０Ｂで反射されて受像素子３０Ｂに入射するので、光学像Ｕを受像素子３０Ｂが受像できる。さらに、撮像装置１Ｂでは、受像素子３０Ｂを結像光学系２０の光軸Ｊの付近に配置できるので、反射鏡４０Ｂを備えない場合に比べて、小型化できる。
以上のように、撮像装置１Ｂでは、結像光学系２０からの光が反射鏡４０Ｂで反射されて受像素子３０Ｂに入射するので、光学像Ｕを受像素子３０Ｂが受像できる。さらに、撮像装置１Ｂでは、受像素子３０Ｂを結像光学系２０の光軸Ｊの付近に配置できるので、反射鏡４０Ｂを備えない場合に比べて、小型化できる。
【0051】
（第３実施形態）
［撮像装置の構成］
図５を参照し、第３実施形態に係る撮像装置１Ｃの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第３実施形態では、受像素子３０Ｃも移動する点が、第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、絞り１０Ｃ、受像素子３０Ｃ及び反射鏡４０Ｃが移動する。
［撮像装置の構成］
図５を参照し、第３実施形態に係る撮像装置１Ｃの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第３実施形態では、受像素子３０Ｃも移動する点が、第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、絞り１０Ｃ、受像素子３０Ｃ及び反射鏡４０Ｃが移動する。
【0052】
図５に示すように、撮像装置１Ｃは、絞り１０Ｃと、絞り移動機構１１Ｃと、結像光学系２０と、受像素子３０Ｃと、受像素子移動機構３１Ｃと、反射鏡４０Ｃと、反射鏡移動機構４１Ｃとを備える。
なお、撮像装置１Ｃの各手段は、第１実施形態及び第２実施形態と同様のため、説明を省略する。
なお、撮像装置１Ｃの各手段は、第１実施形態及び第２実施形態と同様のため、説明を省略する。
【0053】
＜撮像装置の小型化＞
ここで、撮像装置１Ｃは、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０Ｃを用いて小型化を実現している。
ここで、撮像装置１Ｃは、撮像対象となる被写体Ｔの中心と、結像光学系２０の光軸Ｊとが一致しない状態で撮像する場合にも、反射鏡４０Ｃを用いて小型化を実現している。
【0054】
図５に示すように、被写体Ｔの中心から結像光学系２０の中心（主点）を通過する基準線Ｇを予め設定する。また、結像光学系２０の光軸Ｊと受像素子３０Ｃとが交わる基準点Ｈを予め設定する。
図５には、反射鏡４０Ｃを備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０Ｃとして図示した。この場合、仮想受像素子５０Ｃの中心は、基準線Ｇと受像素子３０Ｃの延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０Ｃは、受像素子３０Ｃに対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図５には、受像素子３０Ｃのｘ方向の長さδｈ、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｃの中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
図５には、反射鏡４０Ｃを備えない場合に仮想的に配置する受像素子を仮想受像素子５０Ｃとして図示した。この場合、仮想受像素子５０Ｃの中心は、基準線Ｇと受像素子３０Ｃの延長面（ｘｙ平面）とが交わる位置Ｐになる。なお、仮想受像素子５０Ｃは、受像素子３０Ｃに対して、ｘ方向のみ変位するものとする。
また、図５には、受像素子３０Ｃのｘ方向の長さδｈ、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｃの中心までのｘ方向の距離ｄｈを図示した。
【0055】
仮に撮像装置１Ｃが反射鏡４０Ｃを備えない場合、結像光学系２０によって生成される光学像Ｕを受像するためには、基準線Ｇがｘｙ平面に交わる位置Ｐ、つまり、仮想受像素子５０Ｃの位置に受像素子３０Ｃを配置する必要がある。この場合、受像素子３０Ｃが結像光学系２０の光軸からｘ方向に大きく外れ、撮像装置１Ｃが大型化してしまう。
【0056】
そこで、撮像装置１Ｃでは、距離ｄｈが長さδｈより大きい場合、以下のような構成を採用することとした。図５に示すように、絞り１０Ｃは、絞り移動機構１１Ｃによって、基準線Ｇが開口を通過する位置に移動して配置される。
【0057】
反射鏡４０Ｃは、反射鏡移動機構４１Ｃによって、以下の式（２）を満たす範囲において、基準点Ｈから反射鏡４０までの距離ｄｍｈだけ、基準点Ｈから離れた位置に移動して配置される。
δｈ／２＜ｄｍｈ＜ｄｈ－δｈ／２ （２）
δｈ／２＜ｄｍｈ＜ｄｈ－δｈ／２ （２）
【0058】
受像素子３０Ｃは、受像素子移動機構３１Ｃによって、以下の式（３）に示すように、基準点Ｈから受像素子３０Ｃの中心までの距離ｄｄｈだけ離れた位置に移動して配置される。
ｄｄｈ＝（ｄｈ－ｄｍｈ）／２ （３）
ｄｄｈ＝（ｄｈ－ｄｍｈ）／２ （３）
【0059】
なお、図５では、受像素子３０Ｃがｘ方向に変位することとして説明したが、図６に示すように、受像素子３０Ｃはｙ方向にも変位できる。
また、図６には、受像素子３０Ｃのｙ方向の長さδｖ、受像素子３０Ｃの中心から仮想受像素子５０Ｃの中心までのｙ方向の距離ｄを図示した。
また、図６には、受像素子３０Ｃのｙ方向の長さδｖ、受像素子３０Ｃの中心から仮想受像素子５０Ｃの中心までのｙ方向の距離ｄを図示した。
【0060】
受像素子３０Ｃは、ｘ方向の距離ｄｈが長さδｈを超え、又は、ｙ方向の距離ｄｖが長さδｖを超えるように移動すればよい。従って、受像素子３０Ｃに対し、図６の斜線部分に仮想受像素子５０Ｃの中心が位置すればよい。つまり、仮想受像素子５０Ｃの中心が、受像素子３０Ｃの中心を基準として、ｘ方向の長さ３δｈ、又は、ｙ方向の長さ３δｖを超える位置にあればよい。例えば、図６の仮想受像素子５０Ｃは、受像素子３０Ｃの中心に対して、ｘ方向の長さδｈ及びｙ方向の長さδｖを超えた距離ｄに位置するので、前記した条件を満たす。
【0061】
なお、図示を省略した反射鏡４０Ｃは、仮想受像素子５０Ｃに対して、基準点Ｈから距離ｄｍθだけ離れた位置に、基準点Ｈと仮想受像素子５０Ｃの中心とを結ぶ線に対して垂直な平面（ｙｚ平面）に沿って配置すればよい。
【0062】
ここで、方向θは、基準点Ｈからの線と、基準点Ｈから仮想受像素子５０Ｃの中心までの線とのなす角である。また、距離dｍθは、仮想受像素子５０Ｃが位置する方向θに基づいて、以下の式(４）で表される。さらに、基準点Ｈから受像素子３０Ｃの中心までの距離ｄｄθが、以下の式（５）で表される。
ｄθ＜dｍθ＜ｄ－ｄθ （４）
ｄｄθ＝（ｄ－dｍθ）／２ （５）
ｄθ＜dｍθ＜ｄ－ｄθ （４）
ｄｄθ＝（ｄ－dｍθ）／２ （５）
【0063】
［作用・効果］
以上のように、撮像装置１Ｃでは、結像光学系２０からの光が反射鏡４０Ｃで反射されて受像素子３０Ｃに入射するので、光学像Ｕを受像素子３０Ｃが受像できる。さらに、撮像装置１Ｃでは、受像素子３０Ｃを結像光学系２０の光軸Ｊの付近に配置できるので、反射鏡４０Ｃを備えない場合に比べて、小型化できる。
以上のように、撮像装置１Ｃでは、結像光学系２０からの光が反射鏡４０Ｃで反射されて受像素子３０Ｃに入射するので、光学像Ｕを受像素子３０Ｃが受像できる。さらに、撮像装置１Ｃでは、受像素子３０Ｃを結像光学系２０の光軸Ｊの付近に配置できるので、反射鏡４０Ｃを備えない場合に比べて、小型化できる。
【0064】
（第４実施形態）
図７を参照し、第４実施形態に係る撮像装置１Ｄについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
第４実施形態では、距離ｄｈが長さδｈ以下のため、反射鏡４０を介さずに、受像素子３０が光学像Ｕを受像する点が、第１実施形態と異なる。
なお、撮像装置１Ｄの構成自体は、図１の撮像装置１と同様のため、説明を省略する。
図７を参照し、第４実施形態に係る撮像装置１Ｄについて、第１実施形態と異なる点を説明する。
第４実施形態では、距離ｄｈが長さδｈ以下のため、反射鏡４０を介さずに、受像素子３０が光学像Ｕを受像する点が、第１実施形態と異なる。
なお、撮像装置１Ｄの構成自体は、図１の撮像装置１と同様のため、説明を省略する。
【0065】
図７に示すように、撮像装置１Ｄは、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合、反射鏡４０を介さずに、結像光学系２０によって生成される光学像Ｕを受像素子３０が受像する。このとき、結像光学系２０によって生成される光学像Ｕを受像するためには、基準線Ｇが受像素子３０の中心と一致している必要がある。
【0066】
なお、図７では、受像素子３０がｘ方向に変位することとして説明したが、図８に示すように、受像素子３０はｙ方向にも変位できる。
また、図８には、受像素子３０のｙ方向の長さδｖ、受像素子３０の中心から仮想受像素子５０の中心までのｙ方向の距離ｄｖを図示した。
また、図８には、受像素子３０のｙ方向の長さδｖ、受像素子３０の中心から仮想受像素子５０の中心までのｙ方向の距離ｄｖを図示した。
【0067】
図８に示すように、受像素子３０は、ｘ方向の距離ｄｈが長さδｈ以下、又は、ｙ方向の距離ｄｖが長さδｖ以下となるように配置すればよい。つまり、受像素子３０の中心は、ｘ方向の長さ３δｈ、又は、ｙ方向の長さ３δｖ以下の位置にあればよい。
【0068】
［作用・効果］
このように、撮像装置１Ｄは、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合でも受像素子３０が光学像Ｕを受像できるので、小型化できる。つまり、撮像装置１Ｄは、距離ｄｈが長さδｈより大きい場合だけでなく、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合にも、小型化できる。
なお、第２実施形態及び第３実施形態に係る撮像装置１Ｂ，１Ｃにおいても、第４実施形態を適用することができる。
このように、撮像装置１Ｄは、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合でも受像素子３０が光学像Ｕを受像できるので、小型化できる。つまり、撮像装置１Ｄは、距離ｄｈが長さδｈより大きい場合だけでなく、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合にも、小型化できる。
なお、第２実施形態及び第３実施形態に係る撮像装置１Ｂ，１Ｃにおいても、第４実施形態を適用することができる。
【0069】
（第５実施形態）
［撮像装置の構成］
図９を参照し、第５実施形態に係る撮像装置１Ｅの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第５実施形態では、受像素子３０が受像した光学像Ｕを、被写体Ｔを結像光学系２０から見た場合と同様の正立像Ｗに変換する点が、第１実施形態と異なる。
［撮像装置の構成］
図９を参照し、第５実施形態に係る撮像装置１Ｅの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第５実施形態では、受像素子３０が受像した光学像Ｕを、被写体Ｔを結像光学系２０から見た場合と同様の正立像Ｗに変換する点が、第１実施形態と異なる。
【0070】
図９に示すように、撮像装置１Ｅは、絞り１０と、絞り移動機構１１と、結像光学系２０と、受像素子３０と、反射鏡４０と、反射鏡移動機構４１と、変換手段６０とを備える。なお、図９の撮像装置１Ｅでは、距離ｄｈが長さδｈを超えていることとする。
【0071】
変換手段６０は、受像素子３０が受像した光学像Ｕを、被写体Ｔを結像光学系２０から見た場合と同様の正立像Ｗに変換するものである。
なお、変換手段６０以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
なお、変換手段６０以外の各手段は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【0072】
ここで、仮想受像素子５０が受像した像Ｖが結像光学系２０を通過するため、被写体Ｔはその中心で点対称に１８０度反転した状態となる。そして、受像素子３０が受像した光学像Ｕは、反射鏡４０で反射されているため、像Ｖが左右反転した状態となる。つまり、光学像Ｕは、被写体Ｔが上下反転した状態となる。このため、変換手段６０は、受像素子３０が受像した光学像Ｕを上下反転させる変換処理を行って、正立像Ｗを生成する。
【0073】
また、撮像装置１Ｅは、第４実施形態で説明したように、距離ｄｈが長さδｈ以下の場合にも適用できる。図１０に示すように、撮像装置１Ｅは、反射鏡４０を介さずに受像素子３０が光学像Ｕを受像している。この場合、変換手段６０は、受像素子３０が受像した光学像Ｕをその中心で点対称に１８０度反転させる変換処理を行って、正立像Ｗを生成する。
【0074】
なお、変換手段６０は、光学像Ｕを読み出した後に変換処理を実行する計算機として実装してもよい。また、変換手段６０は、受像素子３０から信号を読み出す際に変換処理を行う演算回路として実装してもよい。さらに、変換手段６０は、変換処理を行う際、結像光学系２０による光学的な歪みを補正する処理をあわせて行ってもよい。
【0075】
［作用・効果］
このように、撮像装置１Ｅは、受像素子３０が受像した光学像Ｕを正立像Ｗに変換するので、視認性を向上させることができる。
なお、第２実施形態及び第３実施形態に係る撮像装置１Ｂ，１Ｃにおいても、第５実施形態を適用することができる。
このように、撮像装置１Ｅは、受像素子３０が受像した光学像Ｕを正立像Ｗに変換するので、視認性を向上させることができる。
なお、第２実施形態及び第３実施形態に係る撮像装置１Ｂ，１Ｃにおいても、第５実施形態を適用することができる。
【0076】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
【符号の説明】
【0077】
１～１Ｅ 撮像装置
１０～１０Ｃ 絞り
１１～１１Ｃ 絞り移動機構
２０ 結像光学系
３０～３０Ｃ 受像素子
３１Ｂ，３１Ｃ 受像素子移動機構
４０～４０Ｃ 反射鏡
４１～４１Ｃ 反射鏡移動機構
５０～５０Ｃ 仮想受像素子
１０～１０Ｃ 絞り
１１～１１Ｃ 絞り移動機構
２０ 結像光学系
３０～３０Ｃ 受像素子
３１Ｂ，３１Ｃ 受像素子移動機構
４０～４０Ｃ 反射鏡
４１～４１Ｃ 反射鏡移動機構
５０～５０Ｃ 仮想受像素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】