JP2020042228A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像センサを大型化しても高品位な広視野画像を取得可能な撮像装置を提供する。【解決手段】所定の軸（１０１）を基準として配置された複数の撮像ユニット（１０ａ〜１０ｃ）を有する撮像装置（１００）であって、複数の撮像ユニットはそれぞれ、物体側に配置され、第１の光軸（ＯＡ１）を有する第１の光学素子（１１）と、像側に配置され、第２の光軸（ＯＡ２）を有する第２の光学素子（１３）と、第１の光学素子からの光束を折り曲げて第２の光学素子へ導く第３の光学素子（１２）と、撮像素子（１４）とを有し、複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、第２の光軸は、所定の軸の方向とは異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光学系を有する撮像装置に関する。

従来、複数の光学系を備え、パノラマ撮影や全方位撮影等の超広視野撮影が可能な撮像装置が知られている。また、超広視野の撮影画像を得るための手法として、複数の光学系で得られる撮影画像からパターンマッチング等の手法により複数の画像を繋ぎ合わせる方法が知られている。その際、撮像装置を構成する各光学系の入射瞳位置が異なると、撮影画像間に視差が生じ、撮影画像を繋ぎ合わせる際にズレが生じる。

そこで、このような撮影画像間の視差を低減する撮像装置が提案されている。例えば特許文献１には、全ての入射瞳位置を所定の範囲内に収めるため、入射瞳をレンズ鏡筒外に設定し、入射光を反射部材で屈曲させ、入射瞳を反射部材よりも像側に形成する撮像装置が開示されている。

特開２００２−３２０１２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撮像装置では、撮像センサを大型化すると、撮像センサ同士の干渉を避けるために互いの光学系を離間させる必要があり、入射瞳位置を所定の範囲内に収めることは困難である。その結果、撮影画像間の視差を低減することは難しい。

そこで本発明は、撮像センサを大型化しても高品位な広視野画像を取得可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、所定の軸を基準として配置された複数の撮像ユニットを有する撮像装置であって、前記複数の撮像ユニットはそれぞれ、物体側に配置され、第１の光軸を有する第１の光学素子と、像側に配置され、第２の光軸を有する第２の光学素子と、前記第１の光学素子からの光束を折り曲げて前記第２の光学素子へ導く第３の光学素子と、撮像素子とを有し、前記複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、前記第２の光軸は、前記所定の軸の方向とは異なる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、撮像センサを大型化しても高品位な広視野画像を取得可能な撮像装置を提供することができる。

第１の実施形態における撮像装置の俯瞰図である。 第１の実施形態における撮像装置の上面図である。 第１の実施形態における撮像装置を光軸ＯＡ１に沿って見た図である。 第１の実施形態における撮像装置を光軸ＯＡ２に沿って見た図である。 比較例としての撮像装置の上面図である。 比較例としての撮像装置の撮影範囲の説明図である。 第１の実施形態における撮像装置の撮影範囲の説明図である。 第２の実施形態における撮像装置の俯瞰図である。 第２の実施形態における撮像装置の上面図である。 第３の実施形態における撮像装置の俯瞰図である。 第３の実施形態における撮像装置の上面図である。 第４の実施形態における撮像装置の俯瞰図である。 第４の実施形態における撮像装置を光軸ＯＡ１に沿って見た図である。 第４の実施形態における撮像装置を光軸ＯＡ２に沿って見た図である。 第５の実施形態における撮像装置の俯瞰図である。 第５の実施形態における撮像装置を光軸ＯＡ１に沿って見た図である。 第５の実施形態における撮像装置の光軸ＯＡ２に沿って見た図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態における撮像装置の概略構成について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００の俯瞰図である。図２は、撮像装置１００の上面図である。

撮像装置１００は、３台のカメラユニット（撮像ユニット）１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）を備えて構成される。カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、基準軸（所定の軸）１０１を中心として、１２０度ごとの回転対称に３方向に向けて配置されている。撮像装置１００は、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより取得される画像を結合し、広視野の画像を生成することができる。３台のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、いずれも略同一の構成を有する。このため、以下、カメラユニット１０ａの構成に関してのみ説明する。

カメラユニット１０ａは、物体側レンズ（第１の光学素子）１１、プリズム（第３の光学素子）１２、像側レンズ（第２の光学素子）１３、および、撮像素子１４を備えて構成される。光軸ＯＡ１は、物体側レンズ１１の光軸（第１の光軸）である。光軸ＯＡ２は、像側レンズ１３の光軸（第２の光軸）である。プリズム１２は、光軸ＯＡ１に垂直な入射面と、光軸ＯＡ２に垂直な射出面と、光軸ＯＡ１の方向の光束を光軸ＯＡ２の方向に折り曲げる反射面と、を備えて構成されている。光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ２は、プリズム１２の反射面で直交する。入射瞳ＥＮＰは、物体側から入射して撮像素子１４上に結像する光束の主光線のうち、物体側レンズ１１に入射する前の光線を延長して光軸ＯＡ１と交わる点である。

次に、図３および図４を参照して、撮像装置１００の光軸ＯＡ１、ＯＡ２、および、撮像素子１４のそれぞれの方向の関係について説明する。図３は、カメラユニット１０ａを光軸ＯＡ１に沿って物体側から見た図である。カメラユニット１０ａの光軸ＯＡ１は、基準軸１０１に略直交する方向（直角方向）を向いている。光軸ＯＡ２は、光軸ＯＡ１に沿って物体側から見たときに基準軸１０１に対して所定の角度（角度θ１）をなしている。なお本実施形態において、角度θ１は２０度であるが、これに限定されるものではない。

図４は、カメラユニット１０ａを光軸ＯＡ２に沿ってプリズム１２側から見た図である。光軸ＯＡ２に沿ってプリズム１２側から撮像素子１４を見たとき、撮像素子１４は、矩形（撮像素子１４の外形）の縦横のいずれかの辺１４ａが光軸ＯＡ１に対して角度θ１をなすように配置される。本実施形態において、光軸ＯＡ２が基準軸１０１に対してなす角度およびその方向と、撮像素子１４の矩形の縦横いずれかの辺１４ａが光軸ＯＡ１に対してなす角度およびその方向とが互いに等しくなるように配置される。これにより、後述のとおり、撮像素子１４により取得される画像の縦方向が基準軸１０１の方向と一致する。

カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより取得された画像を合成して広視野の一つの合成画像を生成する際に、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの入射瞳ＥＮＰの位置（入射瞳位置）を互いに近づけることが好ましい。入射瞳ＥＮＰの位置を近づけることにより、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの視差によるズレを軽減して良好な合成画像を得ることができる。すなわち、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを互いに近接して配置することが好ましい。本実施形態では、カメラユニット１０ａのプリズム１２、像側レンズ１３、および、撮像素子１４は、他のカメラユニット１０ｂ、１０ｃと干渉しない程度に十分近接した位置に配置されている。

次に、図５を参照して、光軸ＯＡ２が基準軸１０１に対して所定の角度（角度θ１）をなすように配置する効果について説明する。図５は、比較例としての撮像装置６００の上面図である。図５の比較例としての撮像装置６００において、例えば特許文献１に示されるように、各カメラユニットの光軸ＯＡ２は基準軸１０１と平行である。

各カメラユニットの光軸ＯＡ２が基準軸１０１と平行である場合、図５に示されるように、各カメラユニットの撮像素子１４の角部１４ｅ同士が互いに近接する。撮像素子１４が大型化すると、各カメラユニットの撮像素子１４同士の干渉を避けるため、各カメラユニットを基準軸１０１から離すように移動させる必要がある。図５の比較例としての撮像装置６００と図２の本実施形態の撮像装置１００とを比較すると、本実施形態の撮像装置１００ほうが小型化可能であるとともに、各カメラユニットの入射瞳ＥＮＰ同士を近づけることができる。

次に、図６および図７を参照して、撮像素子１４の矩形（外形）の縦横の辺１４ａを光軸ＯＡ１に対して所定の角度（θ１）をなすように配置する効果について説明する。図６（Ａ）は、比較例としての撮像装置６００において、撮像素子１４の辺１４ａを光軸ＯＡ１に対して傾けない場合（辺１４ａと光軸ＯＡ１とが平行である場合）の撮影範囲の説明図であり、撮像装置６００を取り囲む仮想の天球６０２を示している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の展開図である。

図６（Ａ）において、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃはそれぞれ、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃで撮影される画像の撮影範囲である。光軸ＯＡ２を基準軸１０１に対して角度θだけ傾ける一方、撮像素子１４の辺１４ａの向きを光軸ＯＡ１に対して傾けない場合、撮影範囲１０３ａは、光軸ＯＡ２が基準軸１０１に対してなす角度θ１だけ傾く。例えば、基準軸１０１が鉛直方向を向き、光軸ＯＡ１が水平方向を向いている状態で風景を撮影した場合、図６（Ｂ）に示されるように、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃで撮影される画像内の水平線は、画像の縦横に対して水平ではなく角度θ１だけ傾く。

また、３台のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃでそれぞれ撮影される範囲を天球１０２上に投影する場合を考える。このとき、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃで撮影される撮影範囲１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがそれぞれ基準軸１０１に対して角度θ１だけ傾いているため、撮影範囲１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ同士の重なり領域が基準軸１０１の方向において狭まる。その結果、撮影範囲１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのいずれにも含まれない画像欠落領域が生じる。画像欠落領域を避けて合成画像を生成すると、合成画像のサイズが縦方向（基準軸１０１の方向）において狭くなる。

図７（Ａ）は、本実施形態の撮像装置１００において、撮像素子１４の辺１４ａを光軸ＯＡ１に対して角度θ１だけ傾けた場合の撮影範囲の説明図であり、撮像装置１００を取り囲む仮想の天球１０２を示している。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の展開図である。

本実施形態の撮像装置１００のように、撮像素子１４を光軸ＯＡ１に対して所定の角度（角度θ１）だけ傾けると、撮影範囲１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの水平線に対する傾きがキャンセルされる。このため、撮像装置１００で風景を撮影した場合、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃで撮影される画像内の水平線および垂直線は画像の縦横の方向とそれぞれ一致する。

３台のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃでそれぞれ撮影される範囲を天球１０２上に投影すると、各カメラユニットで撮影される撮影範囲１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ同士の重なり領域が、図６（Ｂ）の比較例と比べて基準軸１０１の方向において広い。このため本実施形態によれば、合成画像の縦方向（基準軸１０１の方向）のサイズを大きくすることができる。

［第２の実施形態］
次に、図８および図９を参照して、本発明の第２の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置２００は、天頂方向のカメラユニット（天頂カメラユニット、第２の撮像ユニット）２０を有する点で、第１の実施形態の撮像装置１００と異なる。カメラユニット２０は、複数の撮像ユニット１０ａ〜１０ｃの撮影範囲外を撮影可能な第２の撮像ユニットであり、基準軸２０１の方向と平行な光軸（第３の光軸）ＯＡ３を有する直進光学系を有する。なお撮像装置２００の他の構成は、第１の実施形態の撮像装置１００と同様であるため、その説明は省略する。

図８は、本実施形態における撮像装置２００の俯瞰図である。図９は、撮像装置２００の上面図である。撮像装置２００は、第１の実施形態と同様の３台のカメラユニット１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）、および、天頂方向に向けてカメラユニット２０を備えて構成される。撮像装置２００は、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびカメラユニット２０により取得される画像を結合し、広視野の画像を生成することができる。

カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、基準軸２０１に関して１２０度回転対称に配置されている。カメラユニット２０は、基準軸２０１上に配置されている。カメラユニット２０は、物体側レンズ２１、像側レンズ２２、および、撮像素子２３を備えて構成される。カメラユニット２０の光軸ＯＡ３は、基準軸２０１と略同一直線上に配置されている。カメラユニット２０は、側方に配置されたカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの撮影範囲外である基準軸２０１の方向における撮影を行う。本実施形態の構成によれば、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびカメラユニット２０で撮影した画像を合成することにより、第１の実施形態の撮像装置１００よりも広い視野をカバーした合成画像を生成することができる。

本実施形態において、カメラユニット２０の入射瞳ＥＮＰの位置を他のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの入射瞳ＥＮＰの位置の近くに配置することが好ましい。これにより、カメラユニット２０と他のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃとの間での画像合成の際に、入射瞳ＥＮＰの位置ずれによる画像のずれを低減することができる。また本実施形態において、カメラユニット２０は、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれか一つに近接配置するのではなく、３台のカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの全てに対して均等の距離に配置することが好ましい。このような観点から、前述のとおり、カメラユニット２０は、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの配置の回転対称軸である基準軸２０１上に配置し、かつ物体側レンズ２１は物体側レンズ１１と重なる位置に配置されることが好ましい。

一方、このような配置を採用すると、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれの撮像素子１４とカメラユニット２０の撮像素子２３との間の距離が近くなる。その結果、大型の撮像素子を搭載する場合、撮像素子同士の干渉を回避するためにカメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを基準軸２０１から遠ざける必要がある。このとき、第１の実施形態と同様に、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの光軸ＯＡ２を基準軸２０１に対して所定の角度（角度θ２）だけ傾ける。これにより、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれの撮像素子１４は、カメラユニット２０の撮像素子２３から離れる方向に移動する。このため、撮像素子を大型化しても、カメラユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの入射瞳ＥＮＰの位置を互いに遠ざけることなく、カメラユニット２０を設けることが可能となる。

［第３の実施形態］
次に、図１０および図１１を参照して、本発明の第３の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置３００は、６台のカメラユニット１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ）を有し、立体撮影が可能である点で、第１の実施形態の撮像装置１００と異なる。撮像装置３００の他の構成は、第１の実施形態の撮像装置１００と同様であるため、その説明は省略する。

カメラユニット１０ａ〜１０ｆは、２台ずつ同一方向に向けて、基準軸３０１に関して１２０度回転対称に配置される。同一方向に向けられた２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂは、立体撮影のために所定の基線長Ｌだけ離して配置される。２台のカメラユニット１０ｃ、１０ｄおよび２台のカメラユニット１０ｅ、１０ｆのそれぞれに関しても同様である。

６台のカメラユニット１０ａ〜１０ｆは、左眼用画像を取得する３台のカメラユニット１０ａ、１０ｃ、１０ｅと、右眼用画像を取得する３台のカメラユニット１０ｂ、１０ｄ、１０ｆとして機能する。左眼用画像を取得する３台のカメラユニット１０ａ、１０ｃ、１０ｅで撮影される３枚の画像は、合成されて左眼用広角画像となる。右眼用画像を取得する３台のカメラユニット１０ｂ、１０ｄ、１０ｆで撮影される３枚の画像は、合成されて右眼用広角画像となる。

本実施形態において、画像合成の際の画像のずれを軽減するため、左眼用カメラ同士および右眼用カメラ同士を近接して配置することが好ましい。一方、立体画像を得るために必要な基線長Ｌとして、同一方向を向いた左眼用カメラの光軸ＯＡ１と右眼用カメラの光軸ＯＡ１は互いに４０〜６０ｍｍ程度離して配置されることが好ましい。

このとき、左眼用カメラ（例えばカメラユニット１０ａ）と、隣接する他方を向いた右眼用カメラ（例えばカメラユニット１０ｆ）との間で撮像素子１４の干渉を考慮する必要がある。本実施形態では、第１の実施形態１と同様に、カメラユニット１０ａ〜１０ｆの物体側から見て光軸ＯＡ２を基準軸３０１に対して所定の角度（角度θ３）だけ傾けて配置する。これにより、１２０度の角度を隔てて隣接する右眼用カメラの撮像素子と左眼用カメラの撮像素子との隙間が拡大し、その分だけカメラユニット１０ａ〜１０ｆを基準軸３０１に近づける方向に移動することができる。このため、右眼用カメラ同士の入射瞳位置のズレ、左眼用カメラ同士の入射瞳位置のズレをそれぞれ小さくすることができる。

また、光軸ＯＡ２に沿ってプリズム側から見て、撮像素子を光軸ＯＡ１に対して所定の角度（角度θ３）だけ傾けて配置する。これにより、カメラユニット１０ａ〜１０ｆで撮影する画像の縦横の方向が一致し、画像合成を簡易に行うことができる。また、基準軸３０１の方向におけるカメラユニット１０ａ〜１０ｆで撮影する撮影範囲の重なり領域を大きくとることができ、合成画像のサイズをより大きくすることが可能となる。

［第４の実施形態］
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の第４の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置４００は、同一方向に向けて横に並べて配置された２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂを有する。撮像装置４００は、例えば、視差を利用して立体撮影を行うことや、２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂの焦点距離を互いに異ならせて広角撮影および望遠撮影を同時に行うことができる。また撮像装置４００は、カメラユニットごとに異なる周波数帯の電磁波の画像を取得するマルチスペクトルカメラとして利用することができる。

図１２は、本実施形態における撮像装置４００の俯瞰図である。図１３は、撮像装置４００を光軸ＯＡ１に沿って物体側から見た図である。図１４は、撮像装置４００を光軸ＯＡ２に沿ってプリズム側から見た図である。なお本実施形態のカメラユニット１０ａ、１０ｂの構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるため、それらの説明を省略する。

同一方向を向いた２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂを近接させて配置する場合、撮像素子１４同士の干渉を避けるように配置する必要がある。特に、カメラユニット１０ａ、１０ｂのそれぞれの撮像素子１４が、物体側レンズ１１の径、プリズム１２の横幅、または、像側レンズ１３の径よりも大きい場合、カメラユニット１０ａ、１０ｂの光軸ＯＡ１の間の距離は、撮像素子１４のサイズに応じて決定される。図１４に示されるように、カメラユニット１０ａ、１０ｂのそれぞれの撮像素子１４を互いに離れる方向に光軸ＯＡ２を傾けて配置することで、撮像素子１４同士の干渉を回避することができる。

撮像装置４００の天地の方向を決める軸を基準軸４０１とする。第１の実施形態と同様に、基準軸４０１と光軸ＯＡ２とのなす角度を所定の角度（角度θ４）とすると、撮像素子１４を光軸ＯＡ１に対して所定の角度（角度θ４）だけ傾ける。これにより、カメラユニット１０ａ、１０ｂで撮影する画像は、撮影画像の縦横の方向と基準軸４０１の方向とが一致する。カメラユニット１０ａ、１０ｂのそれぞれにおいて光軸ＯＡ２の傾く方向や傾き角が異なる場合でも、カメラユニットごとに撮像素子１４の光軸ＯＡ１に対する角度を適切に設定することで、カメラユニット１０ａ、１０ｂで撮影する画像の縦横の方向が一致する。

本実施形態のように同一方向に向いた２台のカメラユニットを有する撮像装置４００によれば、撮像素子のサイズに制限されることなく、２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂを近接配置することができる。

［第５の実施形態］
次に、図１５乃至図１７を参照して、本発明の第５の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置５００は、互いに異なる方向に向けた２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂを有する。２台のカメラユニット１０ａ、１０ｂの光軸ＯＡ１は互いに基準軸５０１を回転軸として回転移動した位置関係にある。撮像装置５００は、カメラユニット１０ａ、１０ｂで撮影された画像を合成して、より広い視野の画像を生成することができる。

図１５は、本実施形態における撮像装置５００の俯瞰図である。図１６は、撮像装置５００を光軸ＯＡ１に沿って物体側から見た図である。図１７は、撮像装置５００を光軸ＯＡ２に沿ってプリズム側から見た図である。なお本実施形態のカメラユニット１０ａ、１０ｂの構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様であるため、それらの説明を省略する。

本実施形態では、カメラユニット１０ａ、１０ｂの光軸ＯＡ２を、プリズム１２によって互いの撮像素子１４から離れる方向に配置する。このとき光軸ＯＡ２は、基準軸５０１に対して所定の角度（角度θ５）をなしており、光軸ＯＡ２に沿ってプリズム側から見たときに光軸ＯＡ１に対して撮像素子１４の縦横いずれかの辺１４ａは所定の角度（角度θ５）をなして配置される。これにより、光軸ＯＡ２を基準軸５０１と平行に配置する場合に比べて、カメラユニット１０ａ、１０ｂの撮像素子１４同士の距離が離れる。その結果、大型の撮像素子を設置することや、カメラユニット１０ａ、１０ｂ同士を近接させて配置することができる。また、カメラユニット１０ａ、１０ｂで撮影した画像の縦横の向きが揃うため、画像の合成を簡易に行うことが可能になる。

このように各実施形態において、撮像装置１００（２００、３００、４００、５００）は、所定の軸（基準軸１０１、２０１、３０１、４０１、５０１）を基準として配置された複数の撮像ユニット（カメラユニット１０ａ〜１０ｃ等）を有する。複数の撮像ユニットはそれぞれ、第１の光学素子（物体側レンズ１１）、第２の光学素子（像側レンズ１３）、第３の光学素子（プリズム１２）、および、撮像素子（１４）を有する。第１の光学素子は、物体側に配置され、第１の光軸（光軸ＯＡ１）を有する。第２の光学素子は、像側に配置され、第２の光軸（光軸ＯＡ２）を有する。第３の光学素子は、第１の光学素子からの光束を折り曲げて第２の光学素子へ導く。複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、第２の光軸は、所定の軸の方向とは異なる（第２の光軸は、所定の軸に対して所定の角度（角度θ１、θ２、θ３、θ４、θ５）を有する）。

好ましくは、複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、第１の光軸の方向は、撮像素子のいずれの一辺１４ａの方向（撮像素子の外形の長辺および短辺のいずれの方向）とも異なる。より好ましくは、第２の光軸と所定の軸とのなす角度は、第１の光軸と撮像素子の一辺とのなす角度と等しい。また好ましくは、複数の撮像ユニットのそれぞれにおいて、撮像素子に結像する像の所定の軸の方向と撮像素子の少なくとも一辺とは互いに平行である。また好ましくは、複数の撮像ユニットのそれぞれの第１の光軸は、所定の軸に関して回転対称である。

好ましくは、複数の撮像ユニットのそれぞれの第１の光軸は、所定の軸を中心とした全周を等分するように配置されている（第１の実施形態）。より好ましくは、撮像装置は、複数の撮像ユニットで取得された複数の画像を合成し、連続した全周の画像を生成する。また好ましくは、撮像装置は、複数の撮像ユニットの撮影範囲外を撮影可能な第２の撮像ユニット（カメラユニット２０）を有する。第２の撮像ユニットは、所定の軸の方向と平行な第３の光軸（光軸ＯＡ３）を有する直進光学系を有する。より好ましくは、撮像装置は、複数の撮像ユニットで撮影された複数の画像と第２の撮像ユニットで撮影された画像とを合成して、連続する一つの画像を生成する。また好ましくは、複数の撮像ユニットは、同一方向に向けて２台ずつ並列に配置されている（第３の実施形態）。また好ましくは、複数の撮像ユニットのそれぞれの第１の光軸は、所定の軸と垂直かつ第１の光軸と垂直な方向に並行移動した関係を有する（第４の実施形態）。

各実施形態によれば、複数の光学系（撮像ユニット）により撮像された複数の画像を繋ぎ合わせて広視野画像を得る撮像装置において、撮像センサを大型化しても高品位な広視野画像を取得可能な撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ カメラユニット（撮像ユニット）
１１ 物体側レンズ（第１の光学素子）
１２ プリズム（第３の光学素子）
１３ 像側レンズ（第２の光学素子）
１４ 撮像素子
２０ カメラユニット（第２の撮像ユニット）
１００ 撮像装置
１０１ 基準軸（所定の軸）
ＯＡ１ 光軸（第１の光軸）
ＯＡ２ 光軸（第２の光軸）

Claims (11)

1. 所定の軸を基準として配置された複数の撮像ユニットを有する撮像装置であって、
   前記複数の撮像ユニットはそれぞれ、
   物体側に配置され、第１の光軸を有する第１の光学素子と、
   像側に配置され、第２の光軸を有する第２の光学素子と、
   前記第１の光学素子からの光束を折り曲げて前記第２の光学素子へ導く第３の光学素子と、
   撮像素子と、を有し、
   前記複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、前記第２の光軸は、前記所定の軸の方向とは異なることを特徴とする撮像装置。
2. 前記複数の撮像ユニットの少なくとも一つにおいて、前記第１の光軸の方向は、前記撮像素子のいずれの一辺の方向とも異なることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第２の光軸と前記所定の軸とのなす角度は、前記第１の光軸と前記撮像素子の前記一辺とのなす角度と等しいことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記複数の撮像ユニットのそれぞれにおいて、前記撮像素子に結像する像の前記所定の軸の方向と前記撮像素子の少なくとも一辺とは互いに平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記複数の撮像ユニットのそれぞれの前記第１の光軸は、前記所定の軸に関して回転対称であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記複数の撮像ユニットのそれぞれの前記第１の光軸は、前記所定の軸を中心とした全周を等分するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記撮像装置は、前記複数の撮像ユニットで取得された複数の画像を合成し、連続した全周の画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記複数の撮像ユニットの撮影範囲外を撮影可能な第２の撮像ユニットを更に有し、
   前記第２の撮像ユニットは、前記所定の軸の方向と平行な第３の光軸を有する直進光学系を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記撮像装置は、前記複数の撮像ユニットで撮影された複数の画像と前記第２の撮像ユニットで撮影された画像とを合成して、連続する一つの画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記複数の撮像ユニットは、同一方向に向けて２台ずつ並列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記複数の撮像ユニットのそれぞれの前記第１の光軸は、前記所定の軸と垂直かつ前記第１の光軸と垂直な方向に並行移動した関係を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。