光学系统、投影装置及摄像装置的制作方法

本发明涉及一种光学系统、投影装置及摄像装置，尤其涉及一种对不连续的平面进行投影的光学系统及利用该光学系统的投影装置以及对不连续的平面的被摄体进行拍摄的光学系统及利用该光学系统的摄像装置。

背景技术：

作为对建筑物等立体物的表面投影图像的技术，已知有投影映射。投影映射中，通常按进行图像投影的每个面准备投影装置。例如，使用正交的2个平面进行投影映射时，使用2台投影装置。拍摄的情况也相同，同时拍摄不同的方向时，按所拍摄的每个方向准备摄像装置。

专利文献1中，记载有通过个别地准备能够进行图像投影的多个投影部，并调整各投影部的方向，由此能够对多个平面进行投影的投影装置。并且，专利文献2、3中，作为利用1台投影装置对正交的2个平面进行图像投影的方法，记载有对投影在各面的图像实施梯形校正等而对各面投影无畸变的图像的方法。并且，专利文献4中记载有能够同时拍摄前方及侧方的光学系统。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2012-529223号公报

专利文献2：日本特开2009-260531号公报

专利文献3：日本特开2015-139087号公报

专利文献4：日本特开2011-075915号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

然而，专利文献1的投影装置需要多个投影部，因此存在装置大型化的缺点。并且，专利文献2、3的方法中，投影在2个面的图像之间产生间隙，因此存在图像的连续性受损的缺点。专利文献4的光学系统中，同样存在在前方的摄像区域和侧方的摄像区域之间产生成为死角区域的缺点。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够对不连续的平面进行无间隙的投影且能够对不连续的平面进行无死角的拍摄的光学系统、投影装置及摄像装置。

用于解决技术课题的手段

用于解决上述课题的方法如下。

(1)一种光学系统，其使不连续的第1平面及第2平面的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的第1受光区域及第2受光区域，或将显示于1个图像显示元件的不同的第1显示区域及第2显示区域的投影用图像放大来对第1平面及第2平面进行投影，所述光学系统具备：第1光学系统，对第1平面进行拍摄或投影；第2光学系统，对第2平面进行拍摄或投影，该第2光学系统包含2个反射光学元件，且至少一个反射光学元件具有光焦度；共同光学系统，使经由第1光学系统入射的被摄体像成像于图像传感器的第1受光区域且使经由第2光学系统入射的被摄体像成像于图像传感器的第2受光区域，或使显示于图像显示元件的第1显示区域的投影用图像入射于第1光学系统且使显示于图像显示元件的第2显示区域的投影用图像入射于第2光学系统；第1调焦部，使第1光学系统中的至少一部分光学元件移动；及第2调焦部，使第2光学系统的具有光焦度的反射光学元件移动，通过第1光学系统及共同光学系统进行拍摄或投影的第1视角和通过第2光学系统及共同光学系统进行拍摄或投影的第2视角重叠。

本方式的光学系统具备第1光学系统、第2光学系统及共同光学系统。第1光学系统为对第1平面进行拍摄或投影的光学系统。第2光学系统为对第2平面进行拍摄或投影的光学系统。共同光学系统为如下光学系统，即，适用于成像透镜时，使经由第1光学系统入射的被摄体像成像于图像传感器的第1受光区域且使经由第2光学系统入射的被摄体像成像于图像传感器的第2受光区域。并且，共同光学系统为如下光学系统，即，适用于投影透镜时，使显示于图像显示元件的第1显示区域的投影用图像入射于第1光学系统且使显示于图像显示元件的第2显示区域的投影用图像入射于第2光学系统。通过具备第1光学系统、第2光学系统及共同光学系统，适用于成像透镜时，能够使不连续的第1平面及第2平面的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的第1受光区域及第2受光区域。并且，适用于投影透镜时，能够将显示于1个图像显示元件的不同的第1显示区域及第2显示区域的投影用图像放大来对不连续的第1平面及第2平面进行投影。

并且，本方式的光学系统构成为如下，即，将通过第1光学系统及共同光学系统进行拍摄或投影的视角设为第1视角，并将通过第2光学系统及共同光学系统进行拍摄或投影的视角设为第2视角时，第1视角和第2视角重叠。由此，适用于成像透镜时，能够对不连续的平面进行无死角的拍摄。并且，适用于投影透镜时，能够对不连续的平面进行无间隙的投影。

而且，本方式的光学系统中具备第1调焦部及第2调焦部。第1调焦部使第1光学系统中的至少一部分光学元件移动来调节由第1光学系统及共同光学系统构成的光学系统的焦点。第2调焦部使构成第2光学系统的2个反射光学元件中的具有光焦度的反射光学元件移动来调节由第2光学系统及共同光学系统构成的光学系统的焦点。由此，能够分别清晰地拍摄第1平面及第2平面的被摄体像。并且，能够分别对第1平面及第2平面投影清晰的图像。

另外，此处的不连续表示第1平面和第2平面不在同一平面上。因此，即使在第1平面和第2平面相连的情况下，具有互不相同的角度时，也会成为不连续的2个平面。并且，即使第1平面与第2平面平行，但在前后配置时，也会成为不连续的2个平面。

(2)根据上述(1)的光学系统，其中，在将重叠的一侧的第2平面的端部与第1光学系统及共同光学系统的光轴所成的角度设为ω12，并将所重叠的一侧的第1平面的端部与和光轴正交的轴所成的角度设为ω21时，满足ω12+ω21＞π/2的条件。

根据本方式，光学系统构成为如下，即，在将重叠的一侧的第2平面的端部与第1光学系统及共同光学系统的光轴所成的角度设为ω12，并将所重叠的一侧的第1平面的端部与和光轴正交的轴所成的角度设为ω21时，满足ω12+ω21＞π/2的条件。由此，能够构成第1视角及第2视角重叠的光学系统。

(3)根据上述(1)或(2)的光学系统，其中，通过第2调焦部移动的反射光学元件具有凸反射面。

根据本方式，能够通过第2调焦部移动的反射光学元件由具有凸反射面的反射光学元件构成。由此，能够将第2视角设为广角。

(4)根据上述(1)至(3)中任一项的光学系统，其还具备：角度调整部，调整2个反射光学元件中的至少一个反射光学元件的角度。

(5)根据上述(1)至(4)中任一项的光学系统，其中，第1平面与第2平面所成的角度小于π。

根据本方式，可构成为对具有不同角度的2个平面进行投影或拍摄的光学系统。更具体而言，可构成为对以小于180°的角度交叉的2个平面进行投影或拍摄的光学系统。例如，可构成为对以钝角交叉的2个平面进行投影或拍摄的光学系统。

(6)根据上述(5)的光学系统，其中，第1平面与第2平面所成的角度为π/2。

根据本方式，可构成为对成直角的2个平面进行投影或拍摄的光学系统。另外，此处的π/2的范围内包括实际上识别为π/2的范围。即，包括第1平面与第2平面所成的角度大致为π/2的情况。

(7)根据上述(1)至(6)中任一项的光学系统，其中，第2光学系统配设于以第1光学系统及共同光学系统的光轴作为旋转对称中心的多个旋转对称位置。

根据本方式，具备多个第2光学系统。由此，能够对3个以上的平面进行投影或拍摄。各第2光学系统配设于以第1光学系统及共同光学系统的光轴作为旋转对称中心的多个旋转对称位置。例如，以第1光学系统及共同光学系统的光轴作为旋转对称中心而配设于左右的旋转对称位置。由此，能够对第1平面及其左右两侧的面进行投影或拍摄。并且，例如，以第1光学系统及共同光学系统的光轴作为旋转对称中心而配设于上下左右的旋转对称位置。由此，能够对第1平面及其上下左右的4个面进行投影或拍摄。

(8)一种投影装置，其具备：上述(1)至(7)中任一项的光学系统；图像显示元件；投影用图像获取部，获取所投影的图像；及投影用图像生成部，从通过投影用图像获取部获取的图像生成如下图像，即，在显示于图像显示元件时，投影在第1平面的投影用图像显示于第1显示区域且投影在第2平面的投影用图像显示于第2显示区域的图像。

根据本方式，可将上述(1)至(7)中任一项的光学系统适用于投影装置的投影透镜。投影装置中，除了光学系统及图像显示元件以外，还具备：投影用图像获取部，获取所投影的图像；及投影用图像生成部，从所获取的图像生成投影用图像。投影用图像生成部生成如下图像，即，在显示于图像显示元件时，投影在第1平面的投影用图像显示于第1显示区域且投影在第2平面的投影用图像显示于第2显示区域。

(9)根据上述(8)的投影装置，投影用图像生成部生成如下图像，即，在经由光学系统对第1平面及第2平面进行投影时，显示于第1显示区域的投影用图像和显示于第2显示区域的投影用图像在第1平面与第2平面的交界连续的图像。

根据本方式，在经由光学系统对第1平面及第2平面进行投影时，可生成在第1平面与第2平面的交界连续的图像。由此，能够进行无间隙的图像投影。

(10)一种摄像装置，其具备：上述(1)至(7)中任一项的光学系统；图像传感器；及摄像图像获取部，获取成像于图像传感器的第1受光区域及第2受光区域的图像。

根据本方式，可将上述(1)至(7)的光学系统适用于摄像装置的成像透镜。摄像装置中，除了光学系统及图像传感器以外，还具备：摄像图像获取部，获取成像于图像传感器的第1受光区域及第2受光区域的图像。

(11)根据上述(10)的摄像装置，其还具备：合成图像生成部，生成对成像于所述第1受光区域的图像和成像于所述第2受光区域的图像进行合成而得的合成图像。

根据本方式，还具备合成图像生成部。合成图像生成部生成对成像于第1受光区域的图像和成像于第2受光区域的图像进行接合而得的合成图像。成像于第1受光区域的图像和成像于第2受光区域的图像具有彼此重叠的部分。因此，能够利用所重叠的部分而对图像进行合成。

发明效果

根据本发明，能够对不连续的平面进行无间隙的投影且能够对不连续的平面进行无死角的拍摄。

附图说明

图1是表示成像透镜所具有的功能的概要的图。

图2是表示成像透镜的一实施方式的剖视图。

图3是基于第1调焦部的调焦的概念图。

图4是基于第2调焦部的调焦的概念图。

图5是表示对具有不同角度的3个平面进行拍摄的成像透镜的一例的剖视图。

图6是成像透镜的透镜数据。

图7是表示摄像装置的概略结构的图。

图8是图像信号处理部的框图。

图9是表示被摄体的一例的图。

图10是表示拍摄图9所示的被摄体时可获得的图像的一例的图。

图11是表示从摄像图像提取的图像的一例的图。

图12是表示校正处理之后的图像的一例的图。

图13是表示第1图像及第2图像的重叠部分的图。

图14是表示合成图像的一例的图。

图15是表示投影装置的概略结构的图。

图16是投影用图像生成部所具备的功能的框图。

图17是表示投影用图像的设定的一例的图。

图18是表示输出图像的一例的图。

图19是表示校正之后的输出图像的一例的图。

图20是表示所投影的图像的一例的图。

具体实施方式

以下，根据附图对用于实施本发明的优选方式进行详细说明。

◆成像透镜◆

[概要]

首先，对适用了本发明的成像透镜的概要进行说明。

图1是表示成像透镜所具有的功能的概要的图。

如图1所示，本实施方式的成像透镜10构成为使不连续的2个平面的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的受光区域的透镜。

另外，此处的不连续的2个平面表示2个平面不在同一平面上。因此，即使在2个平面相连的情况下，具有互不相同的角度时，也会成为不连续的2个平面。并且，即使2个平面平行，但在前后配置时，也会成为不连续的2个平面。将其中一个平面设为第1平面s1，将另一个平面设为第2平面s2。并且，将第1平面s1的被摄体像所成像的受光区域设为第1受光区域，将第2平面s2的被摄体像所成像的受光区域设为第2受光区域。

成像透镜10具备：第1光学系统g1，对第1平面s1进行拍摄；第2光学系统g2，对第2平面s2进行拍摄；及共同光学系统gc，使经由第1光学系统g1入射的被摄体像成像于图像传感器is的第1受光区域且使经由第2光学系统g2入射的被摄体像成像于图像传感器is的第2受光区域，通过第1光学系统g1及共同光学系统gc拍摄到的视角和通过第2光学系统g2及共同光学系统gc拍摄到的视角重叠。由此，能够对第1平面s1和第2平面s2进行无死角的拍摄。

并且，成像透镜10具备：第1调焦部，调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点；及第2光学系统g2，调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。由此，能够对第1平面s1及第2平面s2个别地进行调焦来拍摄清晰的像。

[结构]

接着，对适用了本发明的成像透镜的结构的一例进行说明。

图2是表示适用了本发明的成像透镜的一实施方式的剖视图。图2中，左侧为物体侧，右侧为像侧。并且，将与像面sim正交的轴设为z轴，将与z轴正交的轴设为x轴，将与z轴及x轴正交的轴设为y轴。图2中，x轴为与纸面正交的轴。图2中，z轴及y轴为与纸面平行的轴。

图2所示的成像透镜10为使具有不同角度的第1平面s1及第2平面s2的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的第1受光区域r1及第2受光区域r2的透镜。成像透镜10具备：第1光学系统g1，对第1平面进行拍摄；第2光学系统g2，对第2平面进行拍摄；共同光学系统gc，使经由第1光学系统g1入射的被摄体像成像于图像传感器的第1受光区域且使经由第2光学系统g2入射的被摄体像成像于图像传感器的第2受光区域；及孔径光阑st。

另外，将成像透镜10适用于摄像装置时，优选具备与摄像装置的规格等相应的各种滤光器、保护用盖玻璃等。因此，图2的成像透镜10中，示出了将设想到这些的平行平面板状的光学元件pp配置于透镜系统与像面sim(图像传感器的受光面)之间的例。另外，配置光学元件pp的位置并不限定于此。并且，成像透镜10还能够设为省略光学元件pp的结构。

第1光学系统g1相对于共同光学系统gc配置于物体侧且配置于同轴上。第1光学系统g1沿着相对于像面sim垂直的光轴z1，从物体侧依次具有负透镜l11、负透镜l12、正透镜l13及负透镜l14。各透镜l11～l14为光学元件的一例。

第2光学系统g2相对于共同光学系统gc配置于物体侧。第2光学系统g2沿着与zy平面平行的光轴z2，从物体侧依次具备凸面的第1反射镜m1及凸面的第2反射镜m2。第1反射镜m1及第2反射镜m2为具有光焦度的反射光学元件的一例。另外，为了方便起见，图1中仅图示了第1反射镜m1及第2反射镜m2的反射面。

共同光学系统gc沿着光轴z1，从物体侧依次具备负透镜lc1、负透镜lc2、正透镜lc3、正透镜lc4、正透镜lc5与负透镜lc6接合而成的接合透镜及正透镜lc7。

孔径光阑st配置于共同光学系统gc的透镜lc4与透镜lc5之间。

[光的路径]

接着，对入射于本实施方式的成像透镜10的光所前进的路径进行说明。

《入射于第1光学系统的光的路径》

图2中，作为入射于第1光学系统g1的光的光路，示出了最大视角的轴外光束lf1的光路。

来自第1平面的被摄体的光通过第1光学系统g1及共同光学系统gc而入射于图像传感器的受光面，并在图像传感器的第1受光区域r1形成被摄体像。

入射于第1光学系统g1的光以透镜l11、透镜l12、透镜l13、透镜l14的顺序通过各透镜，从第1光学系统g1出射，并入射于共同光学系统gc。入射于共同光学系统gc的光以透镜lc1、透镜lc2、透镜lc3、透镜lc4、孔径光阑st、透镜lc5、透镜lc6、透镜lc7的顺序通过各透镜，从共同光学系统gc出射，并入射于图像传感器的受光面。

《入射于第2光学系统的光的路径》

图2中，作为入射于第2光学系统g2的光的光路，示出了最大视角的轴外光束lf2的光路。

来自第2平面的被摄体的光通过第2光学系统g2及共同光学系统gc而入射于图像传感器的受光面，并在图像传感器的第2受光区域r2形成被摄体像。

在此，入射于第2光学系统g2的光首先被第1反射镜m1反射。被第1反射镜m1反射的光进一步被第2反射镜m2反射，并从第2光学系统g2出射。被第2反射镜m2反射而从第2光学系统g2出射的光入射于共同光学系统gc。入射于共同光学系统gc的光以透镜lc1、透镜lc2、透镜lc3、透镜lc4、孔径光阑st、透镜lc5、透镜lc6、透镜lc7的顺序通过各透镜，从共同光学系统gc出射，并入射于图像传感器的受光面。

[视角]

接着，对通过各光学系统拍摄的视角进行说明。

将通过第1光学系统g1及共同光学系统gc拍摄到的视角设为第1视角，并将通过第2光学系统g2及共同光学系统gc拍摄到的视角设为第2视角。成像透镜10中，第1视角和第2视角重叠。

如图1所示，将所重叠的一侧的第2平面的端部e2与第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1所成的角度(所谓的，半视角)设为ω12，并将所重叠的一侧的第1平面s1的端部e1与和光轴z1正交的轴ax所成的角度设为ω21。成像透镜10构成为满足ω12+ω21＞π/2的条件。

[调焦]

成像透镜10具备：第1调焦部，调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点；及第2调焦部，调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。

《第1调焦部》

图3是基于第1调焦部的调焦的概念图。

如图3所示，第1调焦部通过使整个第1光学系统g1沿着光轴z1前后移动来调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。

图3中，箭头ar1所示的方向为第1光学系统g1的移动方向。图3的(b)表示相对于图3的(a)，使第1光学系统g1向物体侧移动的状态。对于使第1光学系统g1移动的机构，能够采用凸轮机构、螺旋机构等公知的移动机构。

《第2调焦部》

图4是基于第2调焦部的调焦的概念图。

第2调焦部通过使第2反射镜m2沿着第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1前后移动来调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。

图4中，箭头ar2所示的方向为第2反射镜m2的移动方向。图4的(b)表示相对于图4的(a)，使第2反射镜m2向物体侧移动的状态。对于使第2反射镜m2移动的机构，能够采用使光学元件直线移动的公知的移动机构。

[作用]

如以上那样构成的成像透镜10在适用于摄像装置时，使第1平面s1的被摄体像经由第1光学系统g1及共同光学系统gc而成像于图像传感器is的第1受光区域r1。并且，使第2平面s2的被摄体像经由第2光学系统g2及共同光学系统gc而成像于图像传感器is的第2受光区域r2。第2受光区域r2为与第1受光区域r1不同的区域。第1平面s1及第2平面s2为具有不同角度的不连续的面。因此，根据本实施方式的成像透镜10，在适用于摄像装置时，能够利用1个图像传感器is对不连续的2个平面进行拍摄。

并且，本实施方式的成像透镜10中，通过第1光学系统g1及共同光学系统gc拍摄的视角(第1视角)和通过第2光学系统g2及共同光学系统gc拍摄的视角(第2视角)重叠。由此，在适用于摄像装置时，能够对不连续的平面的被摄体像进行无死角的拍摄。

而且，本实施方式的成像透镜10具备第1调焦部及第2调焦部。第1调焦部调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。由此，能够清晰地拍摄第1平面s1的被摄体。第2调焦部调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。由此，能够清晰地拍摄第2平面s2的被摄体。如此，通过具备第1调焦部及第2调焦部，能够清晰地拍摄第1平面s1及第2平面s2这两者的被摄体。

[变形例]

《第2光学系统》

在上述实施方式中，由2个反射镜构成了第2光学系统g2，但第2光学系统g2的结构并不限定于此。是包含2个反射光学元件且至少一个反射光学元件具有光焦度的结构即可。因此，由2个反射镜构成时，还能够由平面镜构成其中一个反射镜。并且，构成第2光学系统g2的反射光学元件并不限定于反射镜，还能够采用其他反射光学元件。例如，还能够由具有反射面的透镜构成。另外，为了设为广角，优选将反射光学元件的反射面设为凸面。

《第1调焦部》

在上述实施方式中，通过使整个第1光学系统g1移动来调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。第1调焦的结构并不限定于此。也可以设为仅使构成第1光学系统g1的一部分透镜移动来进行调焦的结构。

《第2调焦部》

在上述实施方式中，通过使第2反射镜m2沿着第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1移动来调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。第2调焦部的结构并不限定于此。例如，可以设为通过使第1反射镜m1沿着第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1移动来进行调焦的结构。并且，也可以设为使2个第1反射镜m1及第2反射镜m2相互移动来进行调焦的结构。而且，还可以设为组合绕与x轴平行的轴的旋转、向与y轴平行的方向的移动等来进行调焦的结构。

《由第2光学系统及共同光学系统构成的光学系统的拍摄方向的调整》

对于由第2光学系统及共同光学系统构成的光学系统的拍摄方向，例如能够通过使第2光学系统g2的第2反射镜m2绕与x轴平行的轴旋转来进行调整。第1平面s1和第2平面s2具有不同角度时，根据第2平面s2相对于第1平面s1的角度，调整第2反射镜m2的旋转角度来与第2平面s2的角度对齐。

并且，也可以设置调整第2反射镜m2的旋转角度的角度调整部，从而能够将拍摄方向调整为任意方向。

《第1平面及第2平面》

如上所述，成像透镜构成为使不连续的2个平面的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的受光区域的透镜。尤其适合2个平面所成的角度小于π的情况。并且，2个平面所成的角度为π/2时，能够构成为能够同时拍摄直角的2个平面的成像透镜。

《3个以上的平面的拍摄》

通过具备多个第2光学系统，能够对3个以上的不连续的平面进行拍摄。在该情况下，将各第2光学系统配设于以第1光学系统及共同光学系统的光轴作为旋转对称中心的旋转对称位置。

图5是表示对具有不同角度的3个平面进行拍摄的成像透镜的一例的剖视图。图5中，左侧为物体侧，右侧为像侧。

图5所示的成像透镜10a构成为使作为不连续的3个平面的第1平面、第一第2平面及第二第2平面的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的受光区域的透镜。第1平面配置于第一第2平面及第二第2平面之间，各平面具有不同的角度。

如图5所示，本例的成像透镜10a相对于上述实施方式的成像透镜10，具备2个第2光学系统g21、g22。将其中一个设为第一第2光学系统g21，并将另一个设为第二第2光学系统g22。

第一第2光学系统g21为对第一第2平面进行拍摄的光学系统。第一第2光学系统g21沿着光轴z21，从物体侧依次具备凸面的第1反射镜m11及凸面的第2反射镜m12。

第二第2光学系统g22为对第二第2平面进行拍摄的光学系统。第二第2光学系统g22沿着光轴z22，从物体侧依次具备凸面的第1反射镜m21及凸面的第2反射镜m22。

第一第2光学系统g21及第二第2光学系统g22以第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1作为旋转对称中心，配置于180°的旋转对称位置。在该情况下，第一第2光学系统g21及第二第2光学系统g22配置成相对于第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1轴对称。

根据本例的成像透镜10a，第1平面的被摄体像通过第1光学系统g1及共同光学系统gc而成像于图像传感器的第1受光区域r1。第一第2平面的被摄体像通过第一第2光学系统g21及共同光学系统gc，并通过成像透镜10a而成像于图像传感器的第一第2受光区域r21。第二第2平面的被摄体像通过第二第2光学系统g22及共同光学系统gc而成像于图像传感器的第二第2受光区域r22。

如此，通过具备2个第2光学系统，能够拍摄3个不连续的平面。此外，通过将第2光学系统配设于以第1光学系统及共同光学系统的光轴z1作为旋转对称中心的多个旋转对称位置，能够对不连续的多个平面进行拍摄。

《其他变形例》

上述的优选结构和可能的结构能够进行任意组合，优选根据对成像透镜要求的事项而选择性地适当采用。通过适当采用上述结构，能够实现更良好的光学性能和能够应对更高规格的光学系统。

[实施例]

以下，对上述实施方式的成像透镜10的数值实施例进行说明。

图6是表示上述实施方式的成像透镜的透镜数据的表。图6的(a)是表示第1光学系统g1的透镜数据的表。图6的(b)是表示第2光学系统g2的透镜数据的表。图6的(c)是表示共同光学系统gc的透镜数据的表。

在图6所示的各表中，“面编号”栏的各数值是以将最靠物体侧的构成要件的物体侧的面设为第1个，随着朝向像面侧而依次增加的方式对构成要件的面标注编号时的第i个(i＝1、2、3、…)的面的编号。“曲率半径”栏的各数值为第i个面的曲率半径。“面间隔”栏的各数值为第i个面与第(i+1)个面之间的光轴上的间隔。“nd”栏的各数值为以将最靠物体侧的构成要件设为第1个，随着朝向像面侧而依次增加的方式对构成要件标注编号时的第j个(j＝1、2、3、…)构成要件的与d线(波长587.6nm)相关的折射率。“vd”栏的各数值为第j个构成要件的d线基准的阿贝数。“y轴方向位移”栏的各数值为使构成要件沿着y轴位移时的位移量。“绕x轴的旋转角度”为使构成要件绕x轴旋转时的旋转角度。

另外，共同光学系统gc的透镜数据中将孔径光阑st和光学元件pp包括在内而示出，在相当于孔径光阑st的面的面编号栏中还结合(st)这一词句来记载。

并且，将第1光学系统g1及共同光学系统gc的光轴z1的方向设为z轴，将与z轴正交的方向设为x轴，并将与z轴及x轴正交的方向设为y轴。x轴为与纸面正交的轴。y轴为与纸面平行的轴。z轴将从物体朝向像的方向设为正。x轴将相对于纸面从里侧朝向近前侧的方向设为正。y轴将从纸面的下侧朝向上侧的方向设为正。因此，对于曲率半径，构成要件的面形状为向物体侧凸出时，其符号成为正，向像侧凸出时，其符号成为负。并且，对于面间隔，第(i+1)个面相对于第i个面，位于像侧时，其符号成为正，位于物体侧时，其符号成为负。

各表的各数值记载了用规定的位数取近似值的数值。并且，角度的单位使用了“度”，长度的单位使用了“mm”。但是，光学系统能够放大比例或缩小比例来使用，因此还能够使用其他适当的单位。

另外，第1光学系统g1的透镜数据的“面间隔”的最下栏的数值表示第1光学系统g1的最终面与共同光学系统gc的第1面之间的面间隔。第2光学系统g2的透镜数据的“面间隔”的最下栏的数值表示第2光学系统g2的最终面与共同光学系统gc的第1面之间的面间隔。共同光学系统gc的透镜数据的“面间隔”的最下栏的数值表示共同光学系统gc的最终面与像面sim之间的面间隔。

本例的成像透镜10中，作为第1光学系统g1，从物体侧依次具备负透镜l11、负透镜l12、正透镜l13及负透镜l14。并且，作为第2光学系统g2，从物体侧依次具备凸面的第1反射镜m1及凸面的第2反射镜m2。而且，作为共同光学系统gc，从物体侧依次具备负透镜lc1、负透镜lc2、正透镜lc3、正透镜lc4、正透镜lc5与负透镜lc6接合而成的接合透镜及正透镜lc7，并在透镜lc4与透镜lc5之间具备孔径光阑st。

并且，本例的成像透镜10使整个第1光学系统g1沿着光轴z1移动来调节由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。并且，使第2光学系统g2的第2反射镜m2沿着光轴z1移动来调节由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统的焦点。

◆投影透镜◆

上述实施方式的成像透镜通过在图像传感器的位置配置图像显示元件而作为投影透镜发挥作用。上述实施方式的成像透镜在用作投影透镜时也没有任何问题，能够将图像分别投影在不连续的2个平面。

用作投影透镜时，作为将显示于1个图像显示元件的不同的第1显示区域及第2显示区域的投影用图像放大来对第1平面s1及第2平面s2进行投影的光学系统发挥作用。在该情况下，第1光学系统g1作为对第1平面s1进行投影的光学系统发挥作用，第2光学系统g2作为对第2平面s2进行投影的光学系统发挥作用。并且，共同光学系统gc作为使显示于图像显示元件的第1显示区域的投影用图像入射于第1光学系统g1且使显示于图像显示元件的第2显示区域的投影用图像入射于第2光学系统g2的光学系统发挥作用。

若将通过第1光学系统g1及共同光学系统gc投影在第1平面的视角设为第1视角，并将通过第2光学系统g2及共同光学系统gc投影在第2平面的视角设为第2视角，则第1视角和第2视角重叠。由此，能够对不连续的2个平面进行无间隙的图像投影。

◆摄像装置◆

接着，对使用上述实施方式的成像透镜10的摄像装置进行说明。在此，对适用于对正交的2个平面(第1平面s1及第2平面s2)进行拍摄的摄像装置的情况为例进行说明。

[结构]

图7是表示本实施方式的摄像装置的概略结构的图。

摄像装置100主要具备成像透镜10、图像传感器is、对从图像传感器is输出的信号进行处理的图像信号处理部110及显示部120。

<成像透镜>

成像透镜10构成为对正交的2个平面(第1平面s1及第2平面s2)进行拍摄的透镜。

<图像传感器>

图像传感器is配置于共同光学系统gc的光轴z1上且相对于共同光学系统gc的光轴z1正交而配置。图像传感器is例如由ccd(电荷耦合器件，chargedcoupleddevice)、cmos(互补金属氧化物半导体，complementarymetaloxidesemiconductor)等公知的区域图像传感器构成。

<图像信号处理部>

图8是图像信号处理部的框图。

图像信号处理部110具备模拟信号处理部110a、模拟数字转换器(adc：analog-to-digitalconverter)110b、数字信号处理部110c、图像提取部110d、图像校正部110e及合成图像生成部110f等。

<模拟信号处理部>

模拟信号处理部110a读入从图像传感器is输出的每个像素的模拟图像信号，并实施相关双采样、扩增处理等规定的信号处理。

<模拟数字转换器>

模拟数字转换器(adc)110b将从模拟信号处理部110a输出的模拟图像信号转换为数字图像信号。

<数字信号处理部>

数字信号处理部110c读入从模拟数字转换器110b输出的数字图像信号，并实施灰度变换处理、白平衡校正处理、伽马校正处理、同步化处理、yc变换处理等规定的信号处理，从而生成表示所拍摄的图像的图像数据。

图9是表示被摄体的一例的图。并且，图10是表示拍摄图9所示的被摄体时可获得的图像的一例的图。

如图9所示，被摄体为粘贴在正交的第1平面s1及第2平面s2的测试图c1、c2。

如图10所示，通过拍摄获得1张图像。将通过拍摄获得的图像设为摄像图像im。摄像图像im中包含2个图像im1、im2，分别显示于不同的区域r1、r2。将其中一个区域r1设为第1区域r1，将另一个区域r2设为第2区域r2。第1区域r1为与图像传感器is的第1受光区域r1相对应的区域。第2区域r2为与图像传感器is的第2受光区域r2相对应的区域。

将显示于第1区域r1的图像im1设为第1图像im1。第1图像im1为通过由第1光学系统g1及共同光学系统gc构成的光学系统拍摄的图像。第1图像im1中，除了第1平面s1的图像以外，还包含第2平面s2的一部分。即，第1图像im1为拍摄第1平面s1而得的图像，但构成为在其一部分包含第2平面s2的图像的图像。

将显示于第2区域r2的图像im2设为第2图像im2。第2图像im2为通过由第2光学系统g2及共同光学系统gc构成的光学系统拍摄的图像。第2图像im2中，除了第2平面s2的图像以外，还包含第1平面s1的一部分。即，第2图像im2为拍摄第2平面s2而得的图像，但构成为在其一部分包含第1平面s1的图像的图像。

如此，第1图像im1及第2图像im2由彼此包含另一个图像的一部分的图像构成。即，由包含彼此重叠的部分的图像构成。

<图像提取部>

图像提取部110d进行从摄像图像im提取第1图像im1及第2图像im2的处理。

图11是表示从摄像图像提取的图像的一例的图。图11的(a)中示出了从摄像图像im提取的第1图像im1的一例。图11的(b)中示出了从摄像图像im提取的第2图像im2的一例。

如图11所示，通过提取处理，能够从摄像图像im分别获取第1图像im1及第2图像im2。图像提取部110d为摄像图像获取部的一例。

<图像校正部>

如图10及图11，通过拍摄获得的第1图像im1及第2图像im2中会产生畸变等。图像校正部110e对通过拍摄获得的第1图像im1及第2图像im2进行必要的校正处理。校正例如为畸变校正等。并且，为了对齐第1图像im1及第2图像im2的大小，根据需要进行放大、缩小图像的处理。这些校正处理能够利用公知的方法来实施。

图12是表示校正处理之后的图像的一例的图。图12的(a)中示出了校正之后的第1图像im1的一例。图12的(b)中示出了校正之后的第2图像im2的一例。

如图12所示，通过实施所需的校正处理，可获得无畸变的图像。

<合成图像生成部>

合成图像生成部110f获取校正之后的第1图像im1及第2图像im2，生成对两者进行合成而得的1张合成图像。

如上所述，第1图像im1及第2图像im2具有彼此重叠的部分。

图13是表示第1图像及第2图像的重叠部分的图。

图13的(a)表示第1图像im1的重叠部分。该图中，用框f1包围的斜线区域为与第2图像im2的重叠部分。

图13的(b)表示第2图像im2的重叠部分。该图中，用框f2包围的斜线区域为与第1图像im1的重叠部分。

合成图像生成部110f利用重叠部分对第1图像im1及第2图像im2进行合成，从而生成1张合成图像。具体而言，首先，分别从第1图像im1及第2图像im2提取重叠部分。接着，利用所提取的重叠部分，对第1图像im1及第2图像im2进行位置对准，从而生成对两者进行合成而得的1张合成图像。

图14是表示合成图像的一例的图。

如该图所示，通过对第1图像im1及第2图像im2进行合成，生成1张合成图像imc。合成图像imc为结合了第1图像im1与第2图像im2的图像，为将正交的第1平面s1及第2平面s2的图像展开为平面的图像。

《显示部》

显示部120包含lcd(液晶显示器，liquidcrystaldisplay)等显示器件及其驱动电路等，显示通过图像信号处理部110生成的合成图像。

[作用]

接着，对本实施方式的摄像装置100的作用进行说明。

通过使用上述实施方式的成像透镜1㈡，能够使正交的第1平面s1及第2平面s2的被摄体像成像于1个图像传感器的不同的受光区域。由此，能够通过1个图像传感器对不连续的2个平面进行拍摄。

如图10所示，摄像图像im中，2个图像im1、im2分开显示于2个区域r1、r2。显示于其中一个第1区域r1的第1图像im1为拍摄第1平面s1而得的图像，在其一部分包含第2平面s2的图像。显示于另一个第2区域r2的第2图像im2为拍摄第2平面s2而得的图像，在其一部分包含第1平面s1的图像。

如图11所示，摄像图像im分离为第1图像im1及第2图像im2。如图12所示，被分离的各图像im1、im2实施所需的校正处理。之后，如图13及图14所示，利用彼此重叠的部分合成为1张图像imc，所合成的图像imc显示于显示部120。

如此，根据本实施方式的摄像装置100，能够利用1个摄像装置100对不连续的2个平面进行无间隙的拍摄。

[变形例]

在上述实施方式中，设为将所生成的合成图像imc显示于显示部120的结构，但也可以设为记录于记录部的结构。

并且，记录于记录部时，也可以设为记录从摄像图像im、摄像图像im提取的第1图像im1及第2图像im2等而不是记录合成图像imc的结构。

并且，在上述实施方式中，将使用具备1个第2光学系统的成像透镜的情况为例进行了说明，但还能够使用具备多个第2光学系统的成像透镜。在该情况下，摄像图像中，多个第2图像显示于以第1图像的中心作为旋转对称中心的多个旋转对称位置。

并且，图像传感器is也可以根据需要，使该受光面的中心的位置沿相对于共同光学系统gc的光轴z1垂直的方向位移。由此，能够有效地利用受光面。

◆投影装置◆

如上所述，成像透镜10通过在图像传感器的位置配置图像显示元件而作为投影透镜发挥作用。以下，对将成像透镜10用作投影透镜的投影装置进行说明。在此，将适用于将图像投影在正交的2个平面(第1平面s1及第2平面s2)的投影装置的情况为例进行说明。

[结构]

图15是表示本实施方式的投影装置的概略结构的图。

投影装置200主要具备投影透镜210、图像显示元件220、照明光学系统230、投影用图像获取部240、投影用图像生成部250及投影用图像显示控制部260。

<投影透镜>

投影透镜210构成为放大从图像显示元件220获得的像来投影在正交的2个平面(第1平面s1及第2平面s2)的透镜。更具体而言，构成为将显示于图像显示元件220的第1显示区域的投影用图像放大来投影在第1平面s1上，且将显示于图像显示元件220的第2显示区域的投影用图像放大来投影在第2平面s2上的透镜。其基本结构与上述实施方式的成像透镜10相同。

<图像显示元件>

图像显示元件220为形成图像光的透射型显示元件，根据图像信号对来自照明光学系统230的照明光进行调制，由此形成图像。图像显示元件220配置于相当于投影透镜210的成像位置的位置。

<照明光学系统>

照明光学系统230具备光源、均一化光学系统等。作为照明光学系统230的光源，例如能够使用led(发光二极管，lightemittingdiode)、水银灯、激光器等。

<投影用图像获取部>

投影用图像获取部240获取对第1平面s1及第2平面s2进行投影的图像。关于图像，可获取1张图像(参考图14)。

<投影用图像生成部>

投影用图像生成部250从通过投影用图像获取部240获取的图像生成投影用图像。即，生成用于对第1平面s1及第2平面s2进行投影的图像。此时，投影用图像生成部250在经由投影透镜210投影在第1平面s1及第2平面s2时，生成在第1平面s1与第2平面s2的交界连续的图像。

图16是投影用图像生成部所具备的功能的框图。

投影用图像生成部250具有作为投影用图像设定部250a、输出图像生成部250b及输出图像校正部250c的功能。

投影用图像设定部250a从通过投影用图像获取部240获取的图像设定对第1平面s1及第2平面s2进行投影的图像。

图17是表示投影用图像的设定的一例的图。

将通过投影用图像获取部240获取的图像作为输入图像im。并且，将对第1平面s1进行投影的图像作为第1平面投影用图像im1，将对第2平面s2进行投影的图像作为第2平面投影用图像im2。投影用图像设定部250a从输入图像im设定第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2。

如上所述，通过投影用图像获取部240可获取1张图像作为输入图像im。投影用图像设定部250a以预先设定的比例对输入图像im进行分割，并设定第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2。

输出图像生成部250b生成显示于图像显示元件220的图像(输出图像)。输出图像为在显示于图像显示元件220时，在第1显示区域显示第1平面投影用图像im1且在第2显示区域显示第2平面投影用图像im2的图像。

如上所述，经由投影透镜210而投影在第1平面s1及第2平面s2上的图像会重叠。输出图像生成部250b以投影在各平面上的图像彼此不重叠的方式生成输出图像。并且，输出图像生成部250b以使投影在各平面上的图像在其交界连续的方式生成输出图像。

图18是表示输出图像的一例的图。

该图中，以符号t1表示的区域是在将输出图像im0显示于图像显示元件220时，显示于图像显示元件220的第1显示区域的区域。并且，以符号t2表示的区域是在将输出图像im0显示于图像显示元件220时，显示于图像显示元件220的第2显示区域的区域。

并且，以符号ol1表示的区域是在将显示于图像显示元件220的第1显示区域的图像进行投影时投影在第2平面s2上的区域，以符号ol2表示的区域是在将显示于图像显示元件220的第2显示区域的图像进行投影时投影在第1平面s1上的区域。即，是在显示于第1显示区域的图像与显示于第2显示区域的图像之间重叠的区域。

输出图像生成部250b避开重叠的区域而对第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2进行布局来生成输出图像im0。另一方面，输出图像生成部250b以使投影在第1平面s1的第1平面投影用图像im1和投影在第2平面s2的第2平面投影用图像im2在第1平面s1与第2平面s2的交界连续的方式生成输出图像im0。

重叠的区域根据投影透镜210的各光学系统投影在各平面的视角、到各平面为止的距离等而改变。输出图像生成部250b事先获取这些信息作为重叠信息，生成输出图像im0。

输出图像校正部250c对输出图像im0进行用于提高可见性的所需的校正处理。即，若直接投影输出图像im0，则投影在各平面的图像中会产生畸变等。因此，进行对畸变等进行校正的处理。

图19是表示校正之后的输出图像的一例的图。

如该图所示，对第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2实施所需的校正。关于校正，除了上述畸变校正以外，还进行放大、缩小各图像等的校正。

<显示控制部>

投影用图像显示控制部260将通过投影用图像生成部250生成的投影用图像(校正之后的输出图像im0)显示于图像显示元件220。

[作用]

接着，对本实施方式的投影装置200的作用进行说明。

若将所投影的图像输入至投影用图像获取部240，则设定投影在第1平面s1的图像(第1平面投影用图像im1)和投影在第2平面s2的图像(第2平面投影用图像im2)，生成输出图像im0。

若将输出图像im0显示于图像显示元件220，则第1平面投影用图像im1显示于图像显示元件220的第1显示区域。并且，第2平面投影用图像im2显示于图像显示元件220的第2显示区域。

显示于图像显示元件220的第1显示区域的图像经由投影透镜210被放大而投影在第1平面s1。但是，其一部分投影在第2平面s2。并且，显示于图像显示元件220的第2显示区域的图像经由投影透镜210被放大而投影在第2平面s2。但是，其一部分投影在第1平面s1。

如此，投影在第1平面s1及第2平面s2的图像彼此重叠。但是，由于实施了校正处理，因此重叠部分并不会损害可见性。

图20是表示所投影的图像的一例的图。

如该图所示，第1平面投影用图像im1的投影像pi1投影在第1平面s1且第2平面投影用图像im2的投影像pi2投影在第2平面s2。

如此，根据本实施方式的投影装置200，能够对正交的2个平面(第1平面s1及第2平面s2)进行图像投影。

[变形例]

《投影透镜》

并且，在上述实施方式中，将使用具备1个第2光学系统的投影透镜的情况为例进行了说明，但还能够使用具备多个第2光学系统的投影透镜。在该情况下，显示于图像显示元件的图像中，多个第2平面投影用图像显示于以第1平面投影用图像的中心作为旋转对称中心的多个旋转对称位置。

《图像显示元件》

图像显示元件并不限于透射型显示元件，也可以设为反射型显示元件。在该情况下，投影装置200变更为适合各自的光学系统。

并且，图像显示元件可以根据需要使其显示面的中心位置沿相对于共同光学系统gc的光轴z1垂直的方向位移。由此，能够有效地利用图像显示元件的显示区域。

《投影用图像获取部》

投影用图像获取部也可以分别获取投影在各平面的图像。即，可以分别获取投影在第1平面的图像及投影在第2平面的图像。

并且，将投影在各平面的图像作为1张图像来获取时，也可以设为用户能够任意地设定投影在各平面的图像。在该情况下，投影用图像设定部250a根据来自用户的命令，对输入图像进行分割来设定投影在各平面的图像。

《输出图像的生成》

在上述实施方式中，以使投影在各平面的图像不重叠的方式生成了输出图像，但也可以生成重叠的图像作为输出图像。在该情况下，优选对图像实施用于提高重叠部分的可见性的处理。例如，将重叠区域的亮度设为低于其他区域，从而使其在投影时成为与其他区域大致相同的亮度。即，以投影时整体成为均匀的亮度的方式进行设定。

此外，作为不使其重叠的处理，能够采用从其中一个图像切出重叠区域的处理等。

《投影在各平面的图像的位置调整》

可以设为能够通过手动对显示于图像显示元件的第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2的显示位置进行调整。由此，能够通过手动对投影在各平面上的图像的位置进行微调整。在该情况下，还具备操作部及显示位置调整部。显示位置调整部根据操作部的操作，分别调整第1平面投影用图像im1及第2平面投影用图像im2的显示位置。

符号说明

10、10a-成像透镜，100-摄像装置，110-图像信号处理部，110a-模拟信号处理部，110b-模拟数字转换器，110c-数字信号处理部，110d-图像提取部，110e-图像校正部，110f-合成图像生成部，120-显示部，200-投影装置，210-投影透镜，220-图像显示元件，230-照明光学系统，240-投影用图像获取部，250-投影用图像生成部，250a-投影用图像设定部，250b-输出图像生成部，250c-输出图像校正部，260-投影用图像显示控制部，ar1-表示第1光学系统1的移动方向的箭头，ar2-表示第2反射镜m2的移动方向的箭头，c1、c2-测试图，e1-重叠的一侧的第1平面的端部，e2-重叠的一侧的第2平面s2的端部，f1-表示第1图像与第2图像重叠的区域的框，f2-表示第2图像与第1图像重叠的区域的框，g1-第1光学系统，g2-第2光学系统，g21-第一第2光学系统，g22-第二第2光学系统，gc-共同光学系统，is-图像传感器，im-摄像图像，im1-第1图像，im2-第2图像，imc-合成图像，l11～l14、lc1～lc7-构成第1光学系统的透镜，lf1、lf2-轴外光束，m1-构成第2光学系统的第1反射镜，m2-构成第2光学系统的第2反射镜，m11-构成第一第2光学系统的第1反射镜，m12-构成第一第2光学系统的第2反射镜，m21-构成第二第2光学系统的第1反射镜，m22-构成第二第2光学系统的第2反射镜，ol1、ol2-重叠的区域，pp-光学元件，pi1-第1平面投影用图像的投影像，pi2-第2平面投影用图像的投影像，r1-图像传感器的第1受光区域，r2-图像传感器的第2受光区域，r21-图像传感器的第一第2受光区域，r22-图像传感器的第二第2受光区域，s1-第1平面，s2-第2平面，sim-像面，st-孔径光阑，t1-显示于图像显示元件的第1显示区域的区域，t2-显示于图像显示元件的第2显示区域的区域，z1、z2、z21、z22-光轴，f-表示重叠的区域的框，im-输入图像，im0-输出图像，im1-第1平面投影用图像，im2-第2平面投影用图像，r1-摄像图像的第1区域，r2-摄像图像的第2区域。