JP2006509228A - パノラマ対物レンズ及びパノラマカメラ - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のミラー（４）及び少なくとも１枚の第２のミラー（５）及び少なくとも１枚のレンズ（８）を具備する写真用対物レンズに関する。レンズ（８）が内側に固定されるバレル（７、１１）は、第１のミラー（４）の支持本体（３）によって形成される。

Description

本発明は、像形成用にミラー及びレンズの両方を用いる対物レンズ及びそのような対物レンズを備えるカメラに関する。

焦点距離に応じてこれらの対物レンズをより短くすることが可能であるために、レンズ光学素子における対応する対物レンズに比べて、対物レンズの重量を相当軽減し、使い勝手を向上することから、非平面結像ミラーがきわめて長い焦点距離向けの写真用対物レンズに用いられてきた。

近年、結像素子として非平面ミラー面を用いる３６０°の全景までのきわめて広い視角を有する対物レンズに関するさまざまな構成が、提案されている。そのような対物レンズの構成及びこのような対物レンズに用いられるミラー面のタイプに関する概要は、非特許文献１の論文に記載されている。

特許文献１から、２枚のミラーが光透過性本体の境界面上に形成され、第１のミラーの中央領域は反射被覆がない状態のままであるため、光線がこの中央領域を通ってレンズ系に達することができるようになっており、光透過性本体の屈折効果を考慮するために、中央領域の形状が周囲のミラー面とは異なるような対物レンズが知られている。

ミラー及びレンズ光学素子を備えた対物レンズは、最初に完全な組立品としてレンズ光学素子を提供し、次にホルダを介してこれにミラーを取付けることによって通常は実現される。レンズ光学素子は、そのように動作することができる対物レンズであることが多い。この対物レンズの大きさ及び対物レンズの大きさや焦点距離によって決定される必要な距離のために、結合されたミラー／対物レンズの小型化に制限がある。さらに、ミラーの光学特性のために、全体の構成が鮮明な画像を形成するように規定された態様でレンズ−光学対物レンズの焦点をぼかさなければならない。このことは、調整に尽力を尽くすことを意味している。

国際公開第００／４１０２４号パンフレット Ｓ．Ｋ．ネイヤー（Ｓ．Ｋ．Ｎａｙａｒ）及びＶ．ペリ（Ｖ．Ｐｅｒｉ）著、「折畳み式カタジオプトリックカメラ」（Ｆｏｌｄｅｄ Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ Ｃａｍｅｒａ）、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ （ＣＶＰＲ）、第２巻、ＩＥＥＥ、２１７頁以降

本発明の目的は、簡単かつ廉価な方法で作製することができ、小型化に十分に適しているミラー及び少なくとも１枚のレンズを備えた写真用対物レンズの仕様を定めることにある。

この目的は、請求項１の特徴を有する対物レンズによって実現される。簡素化および小型化は、第１のミラーが形成される支持本体が、少なくとも１枚のレンズを収容するためのバレルとしても用いられることによって実現される。したがって、レンズは、独立の構成単位を形成する従来のレンズ光学素子において見られるように、対物レンズの空間要件を増大する個別のバレルに包含されない。

本発明の第１の好ましい実施形態によれば、レンズを収容するバレルのほか、レンズ自体もミラー用の支持材料との一体部品から構成される。これにより、ミラー及びレンズの支持本体を１回の運転サイクルで、たとえばプラスチック射出成形によって簡単かつ廉価な方法で作製されることができる。

第２の好ましい実施形態によれば、レンズは、ミラーの支持本体から個別に作製され、支持本体に形成されたバレルに挿入される。これにより、挿入前のレンズの屈折面の微細な機械加工、たとえば研磨、反射防止被覆の塗布などが容易になる。

このような方法でミラーのバレルに取付けられたレンズは、特に、レンズ系の前置レンズであってもよい。そのようなレンズ系の一般に前置レンズより直径の小さい他のレンズは、ミラーによって形成されるバレルの中に挿入される中間バレルの中に取付けられることができる。

レンズは、第１のミラーの面に凹部を設けて成る、すなわち、第１のミラーの面とレンズとの間に延在し、レンズ用の遮光体として機能しうるバレルの部分があることが好ましい。

レンズをそのように引っ込んだ状態に組立てることが可能であるためには、双曲面が第１のミラーとして選択されることが好ましいが、放物面、楕円面の形または回転円錐曲線部分の一般的な形で構成される。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付図面を参照して、具体的な実施形態の以下の説明から得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるミラー−対物レンズを具備するカメラの概略断面図を示している。カメラは、光軸Ａ上に配置されたＣＣＤ（電荷結合素子）２などの感光素子を備えたカップ状のハウジング１を具備している。ハウジングは、光学品質に関して光透過性材料の支持本体３によってその上面で閉じられている。支持本体３は、光軸Ａを中心にして凸状回転双曲線対称の形の外面を有し、その外面上に、アルミニウム又は銀の層が蒸着されて第１のミラー４を形成している。第１のミラー４の上に一定の距離で、ここでは凹状の回転双曲面の形を成す第２のミラー５が配置される。任意の方位角から広範囲の天頂角θで第１のミラー４に入射する光線６は、第１のミラー４から第２のミラー５に反射され、そこからレンズ８が支持本体３と一体部品として配置されている支持本体３の中央の凹部７に入射され、ＣＣＤ２に周囲の画像を投影する。

レンズは、ミラー４の面に対して凹部を形成するレンズ８の位置によってかすめるように入射する散乱光を防ぐ。そのような散乱光は、凹部７の側壁９に達するに過ぎない。そこからレンズ８に散乱光が反射されないようにするために、側壁９は暗く塗られてもよい。

光学特性を向上するために、レンズ８は反射防止被覆を施されることができる。また、レンズ８を散乱光から保護するために、側壁９を黒くするのではなく、この反射防止被覆が塗布されてもよい。これには、側壁９に入射する散乱光が実質的に完全に第１のミラー４の背後の支持本体３に入射し、その外縁に向かって支持本体３の中を全反射することによって除去されるという効果がある。

図１の具体的な実施形態において、両方のミラー４、５は双曲面であるため、第２のミラー５の二次焦点Ｆ２’がミラー４の背後、すなわち凹部７に位置する。レンズ８を用いてＣＣＤチップ２上にこの二次焦点Ｆ２’を結像することができるようにするために、レンズ８もまた、凹部７の底部にある第１のミラー４の面に対して凹部を成すように二次焦点Ｆ２’よりも下に配置されなければならない。

図１に示されているように、ＣＣＤチップ２に面するレンズ８の面は、支持本体３の後部の隣接領域の上方に盛り上がっていることから、最初の成形を通して十分な品質で既に得ることができない場合には、面の品質を向上させるために、難なく研磨されることができる。しかし、その位置のために、凹部７の底部を形成するレンズ８の面は、少なくともその縁領域では研磨することが困難である。レンズ８の不具合がこのような縁領域における結像特性を減じないようにするために、上述の黒層は凹部７の側壁９で散乱光を抑制するに塗布されるほか、適切な面品質が十分な信頼性で実現することできないようなレンズ８の縁領域にも塗布されるように形成されることができる。これは、支持本体３の中心領域及びレンズ８の拡大断面図を示す図２の実施例によって示され、吸収黒層は１０によって表されている。

図３は、図１からさらに発展したカメラを示している。ハウジング１及びＣＣＤチップ２は、図１とは変わらないため、図３には示されていない。

図３の実施形態において、支持本体３との一体部品から構成されるレンズ８は、支持本体３の後部の上方に盛り上がるのではなく、ここでは支持本体３の後部も凹部１１を備えており、凹部１１の底部はレンズ８の後部によって形成される。２つの円筒形の凹部７、１１は、互いに位置合せされ、光軸Ａに沿って延在し、レンズ８が中に収容される光学バレルの２つの部品と考えられる。ここでは、凹部１１は、今度は多数の別のレンズ１３を収容する中間バレル１２が挿入される差込式取付け部として同時に用いられる。支持本体３と一体部品であるレンズ８および中間バレル１２のレンズ１３が、対物レンズを形成する。前置レンズとしてこの対物レンズの最大のレンズであるレンズ８は、中間バレル１２に収容されないため、中間バレル１２の直径は、全体の対物レンズの小型タイプの構成を形成する前置レンズの直径を超える必要はない。

図４は、本発明によるミラー−対物レンズの別の実施形態を示しており、レンズ８が第１のミラー４の支持本体３と一体部品を構成していないが、この支持本体３がレンズ８を収容するためのバレルを表す内部ショルダを備えた貫通孔１５を備える。図４の実施形態では、バレル１５は、ミラー４とは遠い方に面するショルダ１４の側部で広くなっているため、レンズ８と、さらなるレンズ１３を保持する中間バレル１２と、は、支持本体３の後部から挿入され、支持本体３に取付けられることができる。この設計により、レンズ８を支持本体３とは個別に作製、研磨および被覆することができることから、面全体にわたって良好な光学品質が備えることができ、続いて支持本体３のバレル１５に取付けるだけで済む。その結果、支持本体３を光学品質に関して光透過性材料から全体を作製する必要がなく、第２のミラー５のように、光学特性が要件に影響されない光透過性材料からなってもよい。

本発明の第１の実施形態によるミラー、レンズを含む対物レンズの概略断面図を示す。 第１の実施形態の変形の拡大詳細図を示す。 本発明の別の実施形態によるミラー、レンズを含む対物レンズの断面図を示す。 本発明の別の実施形態によるミラー、レンズを含む対物レンズの断面図を示す。

Claims (10)

1. 第１のミラー（４）、少なくとも１枚の第２のミラー（５）及び少なくとも１枚のレンズ（８）を具備する写真用対物レンズであって、
   前記レンズ（８）が固定されるバレル（７；７、１１；１５）が前記第１のミラー（４）の支持本体（３）によって形成されることを特徴とする写真用対物レンズ。
2. 前記ミラー（４、５）及び前記レンズ（８）が、共通の光軸Ａを有することを特徴とする請求項１に記載の写真用対物レンズ。
3. 前記対物レンズにおけるビーム経路が、前記第１のミラー（４）から前記第２のミラー（５）を介して前記レンズ（８）まで延在することを特徴とする請求項１または２に記載の写真用対物レンズ。
4. 前記レンズ（８）が、前記第１のミラー（４）の面に凹部を設けて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の写真用対物レンズ。
5. 少なくとも前記第１のミラー（４）が、双曲面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の写真用対物レンズ。
6. 前記レンズ（８）が、前記第１のミラー（４）の前記支持本体（３）との一体部品から構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の写真用対物レンズ。
7. 前記レンズ（８）が、前記バレル（１５）の中に挿入されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の写真用対物レンズ。
8. 前記レンズ（８）が、レンズ系の前置レンズであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の写真用対物レンズ。
9. 前記前置レンズ（８）を除き、前記レンズ系のレンズ（１３）が前記ミラー（３）の前記バレル（１１；１５）の中に挿入される中間バレル（１２）に取付けられることを特徴とする請求項８に記載の写真用対物レンズ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の対物レンズを特徴とするパノラマカメラ。

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