JP2013182219A - Panoramic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はパノラマ撮像装置に関し、例えば広範囲の視野風景(以下、パノラマ風景という)を撮像する際に適用して好適なものである。 The present invention relates to a panoramic imaging apparatus, and is suitable for application to, for example, imaging a wide range of visual field scenery (hereinafter referred to as panoramic scenery).
近年、防犯のために設置されるディジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置としては、監視すべき空間全ての範囲が一目で分かるように、周囲360°の広範囲のパノラマ風景をパノラマ画像として撮像可能なパノラマ撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のパノラマ撮像装置では、必要最小限の情報量で広範囲に亘って周辺環境を観察できるだけでなく、所定領域だけを詳細に観察できるパノラマ画像を得ることも求められている。 In recent years, imaging devices such as digital cameras and video cameras installed for crime prevention can capture a wide range of panoramic views around 360 ° as panoramic images so that the entire range of the space to be monitored can be seen at a glance. A panoramic imaging device is known (see, for example, Patent Document 1). In this type of panoramic imaging apparatus, it is required to obtain a panoramic image that allows not only the surrounding environment to be observed over a wide range with a minimum amount of information but also a detailed observation of only a predetermined area.
ところで、近年では、画像の情報量を増加させることなく、広い視野を観察でき、かつ画角内に明確な高解像度の中心部分(以下、これを注目領域と呼ぶ)で詳細な観察が行える広角レンズ(以下、これを広角中心窩レンズと呼ぶ)も考えられている(例えば、特許文献2参照)。 By the way, in recent years, it is possible to observe a wide field of view without increasing the amount of information of an image, and a wide angle that enables detailed observation at a clear high-resolution central portion (hereinafter referred to as an attention area) within the angle of view. A lens (hereinafter referred to as a wide-angle foveal lens) is also considered (see, for example, Patent Document 2).
そこで、上述したパノラマ撮像装置に広角中心窩レンズを装着させたパノラマ撮像装置も考えられる。このようなパノラマ撮像装置では、広角中心窩レンズによって、パノラマ画像の情報量を増加させることなく、広い視野を観察可能であって、かつ画角内の注目領域の詳細な観察も行え得るものとなる。 Therefore, a panoramic imaging apparatus in which a wide-angle foveal lens is attached to the above-described panoramic imaging apparatus is also conceivable. In such a panoramic imaging device, the wide-angle foveal lens can observe a wide field of view without increasing the amount of information of the panoramic image, and can also perform detailed observation of the attention area within the angle of view. Become.
しかしながら、かかる構成でなる広角中心窩レンズを用いたパノラマ撮像装置では、画角内に高解像度の注目領域を中心部分にのみ有することから、パノラマ撮像装置を固定させた状態で、画角内に存在する被写体像(以下、注目像とも呼ぶ)を詳細に観察したいとき、モータ等の大掛かりな可動機構でレンズ光軸(これを視線とも呼ぶ)を移動させ、広角中心窩レンズの注目領域を注目したい注目像に合わせる必要がある。 However, since the panoramic imaging device using the wide-angle foveal lens having such a configuration has a high-resolution attention area only in the central portion within the angle of view, the panoramic imaging device is fixed within the angle of view. When you want to observe in detail the existing subject image (hereinafter also referred to as the attention image), move the lens optical axis (also referred to as the line of sight) with a large movable mechanism such as a motor, and focus on the attention area of the wide-angle foveal lens. It is necessary to match the image of interest you want.
そのため、かかる広角中心窩レンズを用いたパノラマ撮像装置には、広角中心窩レンズを移動させるメカニカルな可動機構を設置するための収納スペースや、広角中心窩レンズ自体を移動させるための移動スペースが必要となり、その分だけ小型化の向上が図り難いという問題があった。また、このパノラマ撮像装置では、メカニカルな可動機構を動かす大掛かりな機械的機構も必要であるため、その分だけ省エネルギー性の向上が図り難いという問題があった。 Therefore, a panoramic imaging device using such a wide-angle foveal lens requires a storage space for installing a mechanical movable mechanism for moving the wide-angle foveal lens and a movement space for moving the wide-angle foveal lens itself. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the size reduction accordingly. In addition, this panoramic imaging apparatus also requires a large mechanical mechanism for moving a mechanical movable mechanism, so that there is a problem that it is difficult to improve the energy saving.
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化及び省エネルギー性を図りつつ、パノラマ風景を所望の形態に幾何学変換し得るパノラマ撮像装置を提案することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to propose a panoramic imaging apparatus capable of geometrically transforming a panoramic landscape into a desired form while achieving downsizing and energy saving.
かかる課題を解決するため本発明の請求項1はパノラマ風景を取得して幾何学変換処理部に入射させるパノラマ情報取得部を備え、前記幾何学変換処理部は、屈折率変化手段が封入された屈折率変化層を第1基板と第2基板との間に有し、前記屈折率変化層に与えられる外部刺激により前記屈折率変化手段を配向制御して、該屈折率変化手段の配向変化により前記パノラマ風景を幾何学変換させることを特徴とするものである。 In order to solve such a problem, claim 1 of the present invention includes a panorama information acquisition unit that acquires a panoramic landscape and makes it incident on a geometric conversion processing unit, and the geometric conversion processing unit includes a refractive index changing unit enclosed therein. A refractive index changing layer is provided between the first substrate and the second substrate, the orientation of the refractive index changing means is controlled by an external stimulus applied to the refractive index changing layer, and the orientation changing of the refractive index changing means is performed. The panoramic landscape is geometrically transformed.
本発明によれば、従来のようなレンズを移動させるメカニカルな可動機構を設置するための収納スペースや、レンズ自体を移動させるための移動スペース、さらにはメカニカルな可動機構を動かす大掛かりな機械的機構が不要となり、その分だけ従来よりも小型化及び省エネルギー性を図れ、かつパノラマ風景を所望の形態に幾何学変換し得るパノラマ撮像装置を提案することができる。 According to the present invention, a conventional storage space for installing a mechanical movable mechanism for moving a lens, a movement space for moving the lens itself, and a large mechanical mechanism for moving the mechanical movable mechanism. Therefore, it is possible to propose a panoramic imaging apparatus capable of reducing the size and energy saving as compared with the conventional technique and geometrically converting a panoramic landscape into a desired form.
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)パノラマ撮像装置の概略
図1において、1はパノラマ撮像装置を示し、このパノラマ撮像装置1は、パノラマ情報取得部2と、幾何学変換処理部3と、撮像部4と、画像処理部5と、表示部6とを備え、幾何学変換処理部3、撮像部4及び画像処理部5が制御部7に接続された構成を有する。ここで、パノラマ情報取得部2は、パノラマ撮像装置1周辺360°の視野風景(以下、これをパノラマ風景とも呼ぶ)が円環状に映った投影パノラマ画像を、幾何学変換処理部3に入射し得るようになされている。
(1) Overview of Panorama Imaging Device In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a panorama imaging device. The panorama imaging device 1 includes a panorama information acquisition unit 2, a geometric conversion processing unit 3, an imaging unit 4, and an image processing unit. 5 and a display unit 6, and the geometric transformation processing unit 3, the imaging unit 4, and the image processing unit 5 are connected to the control unit 7. Here, the panorama information acquisition unit 2 enters a projected panoramic image in which a 360 ° field of view around the panorama imaging device 1 (hereinafter also referred to as a panoramic landscape) is reflected in an annular shape into the geometric conversion processing unit 3. Has been made to get.
実際上、パノラマ情報取得部2は、底部が開口されたすり鉢形状(截頭円錐形状)の第1反射ミラー10と、この第1反射ミラー10の下方に配置され、同じく底部が開口されたすり鉢形状の第2反射ミラー11と、この第2反射ミラー11の上方に配置された円盤形状の第3反射ミラー12とからなり、第1反射ミラー10、第2反射ミラー11及び第3反射ミラー12の各中心軸を一致させ、これら中心軸が鉛直方向に沿って配置された構成を有する。また、パノラマ情報取得部2は、第1反射ミラー10の側面方向のパノラマ風景を第1反射ミラー10によって下方の第2反射ミラー11に向けて反射させた後、第2反射ミラー11によって当該パノラマ風景を上方の第3反射ミラー12に向けて反射させ、最終的に第3反射ミラー12によって当該パノラマ風景を幾何学変換処理部3へ向けて入射させ得る。 In practice, the panorama information acquisition unit 2 includes a mortar-shaped (truncated cone-shaped) first reflecting mirror 10 having an open bottom, and a mortar that is disposed below the first reflecting mirror 10 and also has an open bottom. A second reflecting mirror 11 having a shape and a third reflecting mirror 12 having a disk shape disposed above the second reflecting mirror 11, and includes a first reflecting mirror 10, a second reflecting mirror 11, and a third reflecting mirror 12. These center axes are made to coincide with each other, and these center axes are arranged along the vertical direction. Further, the panorama information acquisition unit 2 reflects the panoramic landscape in the lateral direction of the first reflecting mirror 10 toward the second reflecting mirror 11 below by the first reflecting mirror 10, and then the panorama information is acquired by the second reflecting mirror 11. The landscape can be reflected toward the upper third reflection mirror 12, and finally the panoramic landscape can be incident on the geometric conversion processing unit 3 by the third reflection mirror 12.
ここで、第1反射ミラー10は、外側面にミラーが配置された構成を有し、当該外側面に映ったパノラマ風景を、下方の第2反射ミラー11の内側面に向けて反射させるよう、外側面の傾斜角度が調整されている。第2反射ミラー11は、内側面にミラーが配置された構成を有し、当該内側面に映ったパノラマ風景を、上方の中央領域に配置された第3反射ミラー12の下面に向けて反射させるよう、内側面の傾斜角度が調整されている。第3反射ミラー12は、平面状でなる下面にミラーが配置された構成を有し、当該下面に映ったパノラマ風景を、絞り部13を介して下方の幾何学変換処理部3へ向けて反射させるようになされている。 Here, the first reflection mirror 10 has a configuration in which a mirror is disposed on the outer surface, and reflects the panoramic scenery reflected on the outer surface toward the inner surface of the second reflection mirror 11 below. The inclination angle of the outer surface is adjusted. The second reflecting mirror 11 has a configuration in which a mirror is arranged on the inner side surface, and reflects the panoramic landscape reflected on the inner side surface toward the lower surface of the third reflecting mirror 12 arranged in the upper central region. Thus, the inclination angle of the inner surface is adjusted. The third reflecting mirror 12 has a configuration in which a mirror is arranged on a flat bottom surface, and reflects a panoramic landscape reflected on the bottom surface toward the geometric conversion processing unit 3 below through the diaphragm unit 13. It is made to let you.
ここで、幾何学変換処理部3に接続された制御部7は、マイクロコンピュータの構成を有し、主にCPU(Central Processing Unit)、メモリ及びROM(Read Only Memory)等を備え、ROMに格納されるプログラムを読み出し、当該プログラムをCPUで実行することによって、各種機能を実現する。因みに、この制御部7には、拡大指令ボタンや、縮小指令ボタン、回転指令ボタン等を含む各種ボタンの他、表示部6に表示される画像内の所定領域を拡大領域や縮小領域等としてカーソルで指定し得るマウス等を備えた操作部(図示せず)が接続されている。制御部7は、各種ボタンやマウス等の操作部に対するユーザの入力操作に応答して、各回路部を制御し、各種動作を実現し得る。 Here, the control unit 7 connected to the geometric transformation processing unit 3 has a microcomputer configuration, and mainly includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, a ROM (Read Only Memory), etc., and is stored in the ROM. Various functions are realized by reading the program to be executed and executing the program by the CPU. Incidentally, the control unit 7 includes a cursor as an enlargement region, a reduction region, or the like, in addition to various buttons including an enlargement command button, a reduction command button, a rotation command button, and the like. An operation unit (not shown) provided with a mouse or the like that can be designated with is connected. The control unit 7 can control various circuit units and implement various operations in response to user input operations performed on operation units such as various buttons and a mouse.
例えば、制御部7は、ユーザが操作部に対し入力操作することにより与えられた拡大指令命令や縮小指令命令、回転指令命令を当該操作部から受け取ると、これに応じて拡大指令信号や、縮小指令信号、回転指令信号を生成し、これを幾何学変換処理部3に送出する。ここで、幾何学変換処理部3は、パノラマ情報取得部2から入射された光束を、後述する入力側レンズ群、集光レンズ及び出力側レンズ群を透過させて撮像部4に対して出射し、これを撮像部4の撮像素子15に結像させ得る。 For example, when the control unit 7 receives an enlargement command command, a reduction command command, or a rotation command command given by the user performing an input operation on the operation unit from the operation unit, the control command 7 A command signal and a rotation command signal are generated and sent to the geometric transformation processing unit 3. Here, the geometric transformation processing unit 3 transmits the light beam incident from the panorama information acquisition unit 2 to the imaging unit 4 through an input side lens group, a condenser lens, and an output side lens group, which will be described later. This can be imaged on the imaging device 15 of the imaging unit 4.
この際、幾何学変換処理部3は、制御部7から拡大指令信号や、縮小指令信号、回転指令信号を受け取っていると、内部に設けた液晶レンズ層(後述する)内の液晶分子が、当該拡大指令信号や、縮小指令信号、回転指令信号に応じて配向状態を変化させ、当該液晶レンズ層の屈折率が変化し得る。これにより幾何学変換処理部3は、パノラマ風景を示す光束を液晶分子により屈折させ、一又は複数箇所を拡大又は縮小させたり、或いは光束全体を回転させ、拡大、縮小又は回転されたパノラマ風景を撮像部4の撮像素子15に結像させ得る。なお、この実施の形態の場合、撮像部4は、撮像素子15が水平状に配置されており、上方に配置された幾何学変換処理部3から光束が鉛直方向から入射し得るようになされている。 At this time, when the geometric transformation processing unit 3 receives an enlargement command signal, a reduction command signal, or a rotation command signal from the control unit 7, liquid crystal molecules in a liquid crystal lens layer (described later) provided therein are The alignment state can be changed according to the enlargement command signal, the reduction command signal, or the rotation command signal, and the refractive index of the liquid crystal lens layer can be changed. As a result, the geometric conversion processing unit 3 refracts the luminous flux indicating the panoramic landscape by the liquid crystal molecules, enlarges or reduces one or a plurality of locations, or rotates the entire luminous flux to enlarge, reduce, or rotate the panoramic landscape. An image can be formed on the image sensor 15 of the imaging unit 4. In the case of this embodiment, the imaging unit 4 is configured such that the imaging element 15 is horizontally arranged so that a light beam can be incident from the vertical direction from the geometric conversion processing unit 3 disposed above. Yes.
撮像部4は、撮像素子15に結像されたパノラマ風景の露光(光電変換による電荷蓄積)を行い、当該パノラマ風景に係る画像信号を生成し、これを画像処理部5に送出し得る。ここで、画像処理部5は、幾何学変換処理部3により例えば一部が拡大処理された画像信号を、撮像部4から受け取ると、補正処理を行い、パノラマ風景のうち幾何学変換処理部3により拡大処理された箇所を縮小して元の倍率へと補正し、これを補正画像信号として表示部6に送出する。これにより、表示部6には、図2に示すように、全体の倍率が揃い、かつ360°のパノラマ風景が円環状に表示されたパノラマ画像(以下、これをパノラマ投影画像と呼ぶ)I1が表示され得る。この際、表示部6に表示されるパノラマ投影画像I1のうち、幾何学変換処理部3により光学的に一度拡大された注目領域AR1は、解像度が向上しており、その部分だけがより詳細となったパノラマ投影画像I1をユーザに提示し得る。 The imaging unit 4 can expose a panoramic landscape imaged on the imaging device 15 (charge accumulation by photoelectric conversion), generate an image signal related to the panoramic landscape, and send the image signal to the image processing unit 5. Here, when the image processing unit 5 receives, for example, an image signal partially enlarged by the geometric conversion processing unit 3 from the imaging unit 4, the image processing unit 5 performs correction processing, and the geometric conversion processing unit 3 in the panoramic landscape. The portion subjected to enlargement processing is reduced and corrected to the original magnification, and this is sent to the display unit 6 as a corrected image signal. As a result, as shown in FIG. 2, the display unit 6 has a panoramic image (hereinafter referred to as a panoramic projection image) I1 in which the overall magnification is uniform and a 360 ° panoramic landscape is displayed in an annular shape. Can be displayed. At this time, in the panorama projection image I1 displayed on the display unit 6, the attention area AR1 optically enlarged once by the geometric conversion processing unit 3 has improved resolution, and only that portion is more detailed. The resulting panorama projection image I1 can be presented to the user.
また、画像処理部5は、操作部により入力された画像展開命令が制御部7を介して与えられると、補正画像信号に画像展開処理を施すことにより展開画像信号を生成し、これを表示部6に送出する。これにより、表示部6には、展開画像信号に基づいて、パノラマ投影画像I1を所定の分離線B1にて分離し、図3に示すように、パノラマ投影画像I1が長方形状に展開され、かつ360°のパノラマ風景を一端から他端に亘って歪がないよう補正したパノラマ画像(以下、これをパノラマ展開画像と呼ぶ)I2が表示され得る。 Further, when an image expansion command input from the operation unit is given via the control unit 7, the image processing unit 5 performs an image expansion process on the corrected image signal to generate a developed image signal, which is displayed on the display unit. 6 to send. Thereby, the panorama projection image I1 is separated by the predetermined separation line B1 on the display unit 6 based on the developed image signal, and the panorama projection image I1 is developed into a rectangular shape as shown in FIG. A panoramic image (hereinafter referred to as a panoramic developed image) I2 obtained by correcting a 360 ° panoramic landscape so that there is no distortion from one end to the other end can be displayed.
実際上、このパノラマ撮像装置1は、図2に示すようなパノラマ投影画像I1を生成するとき、先ず初めに、パノラマ情報取得部2で得られたパノラマ風景を撮像部4の撮像素子15に結像させて画像信号を生成し、これを画像処理部5にて修正等することなくそのまま表示部6に送出する。これにより表示部6には、画像信号に基づいて、拡大も縮小も回転もされていないパノラマ投影画像が表示され得る。 In practice, when the panorama imaging apparatus 1 generates a panorama projection image I 1 as shown in FIG. 2, first, the panorama landscape obtained by the panorama information acquisition unit 2 is connected to the image sensor 15 of the imaging unit 4. The image signal is generated to generate an image signal, which is sent to the display unit 6 as it is without being corrected by the image processing unit 5. Accordingly, a panorama projection image that has not been enlarged, reduced, or rotated can be displayed on the display unit 6 based on the image signal.
ユーザは、表示部6に表示されたパノラマ投影画像内において、図2に示したように、例えばパノラマ投影画像I1内の人物像H1の領域だけを注目領域AR1として解像度を高くしたいとき、操作部の入力操作により人物像H1を注目領域AR1としてカーソル等により指定した後、拡大指令命令を与える。これによりパノラマ撮像装置1では、制御部7から幾何学変換処理部3に拡大指定命令が与えられ、当該幾何学変換処理部3により注目領域AR1に相当する箇所の光束を屈折させて光学的に拡大し、この光束を基に撮像部4により得られた画像信号を画像処理部5に送出する。 When the user wants to increase the resolution in the panorama projection image displayed on the display unit 6 as shown in FIG. 2, for example, only the area of the human image H1 in the panorama projection image I1 is the attention area AR1, the operation unit After the person image H1 is designated as the attention area AR1 by the cursor or the like by the input operation, an enlargement instruction command is given. As a result, in the panorama imaging apparatus 1, an enlargement designation command is given from the control unit 7 to the geometric conversion processing unit 3, and the geometric conversion processing unit 3 refracts the light beam at the portion corresponding to the attention area AR1 and optically. The image signal obtained by the imaging unit 4 based on the luminous flux is sent to the image processing unit 5.
パノラマ撮像装置1は、幾何学変換処理部3により拡大された注目領域AR1を、画像処理部5によって幾何学変換処理部3での拡大率と同じ倍率分だけ縮小して元の倍率に戻した画像信号を生成し、これを表示部6に送出する。これにより、表示部6には、図2に示すように、全体的に倍率が同じであって、人物像H1の箇所だけ解像度が高い注目領域AR1が形成され、これら注目領域AR1以外の他の領域の解像度が低くなったパノラマ投影画像I1が表示され得る。なお、ここで、図2において、注目領域AR1以外の領域では、液晶レンズ層内の液晶分子の配向状態が、注目領域AR1内を拡大させるための配向状態となっていることから、その影響で光束が屈折して解像度が低下している。 In the panorama imaging apparatus 1, the attention area AR1 enlarged by the geometric conversion processing unit 3 is reduced by the image processing unit 5 by the same magnification as the enlargement ratio in the geometric conversion processing unit 3, and returned to the original magnification. An image signal is generated and sent to the display unit 6. As a result, as shown in FIG. 2, the display unit 6 forms an attention area AR1 having the same overall magnification and high resolution only in the portion of the person image H1, and other areas other than the attention area AR1. A panoramic projection image I1 with a reduced area resolution can be displayed. Here, in FIG. 2, in the region other than the attention region AR1, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal lens layer is the alignment state for enlarging the attention region AR1, and therefore the influence thereof. The luminous flux is refracted and the resolution is reduced.
因みに、画像処理部5は、例えば幾何学変換処理部3により一部が縮小処理された画像信号を撮像部4から受け取ると、画像信号に補正処理を行い、幾何学変換処理部3により縮小処理された箇所を拡大して元の倍率へと補正し、これを表示部6に送出する。これにより、表示部6には全体の倍率が揃ったパノラマ投影画像が表示され得る。なお、この際、表示部6に表示されるパノラマ投影画像のうち、幾何学変換処理部3により光学的に一度縮小された箇所は、解像度が低下しており、パノラマ投影画像全体のデータ量を低減し得る。 For example, when the image processing unit 5 receives an image signal partially reduced by the geometric transformation processing unit 3 from the imaging unit 4, for example, the image processing unit 5 performs correction processing on the image signal, and the geometric transformation processing unit 3 performs the reduction processing. The enlarged portion is enlarged and corrected to the original magnification, and this is sent to the display unit 6. As a result, a panorama projection image having the same overall magnification can be displayed on the display unit 6. At this time, the portion of the panorama projection image displayed on the display unit 6 that has been optically reduced once by the geometric conversion processing unit 3 has a reduced resolution, and the data amount of the entire panorama projection image is reduced. It can be reduced.
ところで、画像処理部5は、画像信号に補正処理を施すことにより、図2に示すパノラマ投影画像I1を分離線B1から分離して長方形状に展開し、かつパノラマ投影による歪を補正して、図3に示すような歪のないパノラマ展開画像I2を最終的に生成し得るようになされている。この際、パノラマ投影画像I1の分離線B1を跨ぐように注目領域AR1が指定された場合には、画像展開処理によって注目領域AR1が分割されてしまい、パノラマ展開画像I2の両端に分離した注目領域AR1がそれぞれ表れてしまう。その結果、パノラマ撮像装置1は、図3に示すように、ユーザにとって注目領域AR1を認識し難いパノラマ展開画像I2を生成し得ることになる。 By the way, the image processing unit 5 performs correction processing on the image signal to separate the panorama projection image I1 shown in FIG. 2 from the separation line B1 and develop it into a rectangular shape, and correct distortion caused by the panorama projection, A panoramic developed image I2 having no distortion as shown in FIG. 3 can be finally generated. At this time, when the attention area AR1 is specified so as to straddle the separation line B1 of the panorama projection image I1, the attention area AR1 is divided by the image development process, and the attention area is separated at both ends of the panorama development image I2. Each AR1 appears. As a result, as shown in FIG. 3, the panorama imaging apparatus 1 can generate a panoramic developed image I2 in which it is difficult for the user to recognize the attention area AR1.
そこで、本発明のパノラマ撮像装置1は、例えば図2に示すようなパノラマ投影画像I1に対し、幾何学変換処理部3において光学的な回転処理を実行することにより、図4に示すように、パノラマ投影画像I1(図2)全体が中心点を回転軸として所定角度に回転させ、注目領域AR1から分離線B1をずらしたパノラマ投影画像I3を生成し得、これを表示部6に表示し得る。その結果、パノラマ撮像装置1は、パノラマ投影画像I3からパノラマ展開画像を生成した際、図5に示すように、例えば注目領域AR2内にある人物像の顔等の特に注目したい箇所が分離線B1からずれ、パノラマ展開画像I4の両端に離れて表示されてしまうことを回避させ、ユーザが視認し易い注目領域AR2をパノラマ展開画像I4内に生成し得る。 Therefore, the panorama imaging apparatus 1 of the present invention performs optical rotation processing on the panorama projection image I1 as shown in FIG. 2 in the geometric conversion processing unit 3, for example, as shown in FIG. The entire panorama projection image I1 (FIG. 2) can be rotated by a predetermined angle about the center point as a rotation axis to generate a panorama projection image I3 in which the separation line B1 is shifted from the attention area AR1, and this can be displayed on the display unit 6. . As a result, when the panorama imaging apparatus 1 generates a panorama development image from the panorama projection image I3, as shown in FIG. 5, for example, a part of interest such as the face of a human image in the attention area AR2 is the separation line B1. The attention area AR2 that is easy for the user to visually recognize can be generated in the panorama development image I4 by avoiding being displayed at both ends of the panorama development image I4.
なお、図5は、図2に示すパノラマ投影画像I1を時計回りに10°回転させたパノラマ投影画像I3(図4)を生成し後、歪みを除去した非一様な解像度をもつパノラマ展開画像I4である。このようにパノラマ撮像装置1は、注目領域AR2のうち重要箇所が分離線B1に跨がないようにしたパノラマ展開画像I4を生成することで、このパノラマ展開画像I4内の注目領域AR2のうち途切れさせたくない重要箇所を、図示しない検知装置や認証装置等でのパターンマッチング等に用いることも可能となる。 Note that FIG. 5 shows a panorama developed image having non-uniform resolution in which the panorama projection image I3 (FIG. 4) obtained by rotating the panorama projection image I1 shown in FIG. I4. As described above, the panorama imaging apparatus 1 generates the panorama development image I4 in which the important part of the attention area AR2 does not straddle the separation line B1, so that the attention area AR2 in the panorama development image I4 is interrupted. It is also possible to use an important portion that is not desired to be used for pattern matching or the like in a detection device or an authentication device (not shown).
この場合、このように光学系内での光の速さでの回転処理を実行することにより生成したパノラマ投影画像I3やパノラマ展開画像I4を用いることで、検知装置や認証装置等にて画像の途切れを修正する修正処理が不要となり、その分、当該検知装置や認証装置等でのアプリケーションの負荷軽減を行うことができる。 In this case, by using the panorama projection image I3 and the panorama development image I4 generated by executing the rotation process at the speed of light in the optical system in this way, the detection device, the authentication device, etc. A correction process for correcting the interruption is not required, and the load on the application in the detection device or the authentication device can be reduced accordingly.
実際上、このパノラマ撮像装置1では、回転処理されたパノラマ投影画像I3を生成する際、幾何学変換処理部3における液晶分子により、パノラマ情報取得部2からの光束全体が屈折されて回転され、この光束全体が回転された出射光に基づくパノラマ風景が撮像部4の撮像素子15に結像され得る。撮像部4は、撮像素子15に結像されたパノラマ風景の露光(光電変換による電荷蓄積)を行い、当該パノラマ風景に係る画像信号を生成して、これを画像処理部5に送出し、当該画像処理部5にて補正処理等を行うことなく画像信号をそのまま表示部6に送出し得る。これにより、表示部6には、中心点を回転軸として全体が所定角度に回転したパノラマ投影画像が表示され得る。 In practice, in the panorama imaging apparatus 1, when the panorama projection image I3 subjected to the rotation processing is generated, the entire light flux from the panorama information acquisition unit 2 is refracted and rotated by the liquid crystal molecules in the geometric conversion processing unit 3, A panoramic landscape based on the emitted light obtained by rotating the entire light beam can be imaged on the imaging device 15 of the imaging unit 4. The imaging unit 4 performs exposure (charge accumulation by photoelectric conversion) of the panoramic landscape imaged on the imaging device 15, generates an image signal related to the panoramic landscape, and sends this to the image processing unit 5. The image signal can be sent as it is to the display unit 6 without performing correction processing or the like in the image processing unit 5. As a result, a panorama projection image whose whole is rotated by a predetermined angle with the center point as the rotation axis can be displayed on the display unit 6.
(2)幾何学変換処理部の構成
次に、光学的な拡大処理、縮小処理及び回転処理を行える幾何学変換処理部3について、以下具体的に説明する。ここで、このパノラマ撮像装置1では、図6に示すように、パノラマ風景の光束を幾何学変換処理部3に入射させる末端の第3反射ミラー12(末端反射ミラー)が平面状に形成されており、さらに幾何学変換処理部3内の各構成の配置が、第3反射ミラー12及び撮像素子15との関係で規定したことにより、幾何学変換処理部3における制御を簡略化し得るようになされている。
(2) Configuration of Geometric Conversion Processing Unit Next, the geometric conversion processing unit 3 that can perform optical enlargement processing, reduction processing, and rotation processing will be specifically described below. Here, in this panoramic imaging device 1, as shown in FIG. 6, the terminal third reflecting mirror 12 (terminal reflecting mirror) for allowing the light beam of the panoramic landscape to enter the geometric conversion processing unit 3 is formed in a planar shape. In addition, since the arrangement of each component in the geometric conversion processing unit 3 is defined by the relationship between the third reflecting mirror 12 and the image pickup device 15, the control in the geometric conversion processing unit 3 can be simplified. ing.
この場合、幾何学変換処理部3は、入力側レンズ群18aと、出力側レンズ群18bと、これら入力側レンズ群18a及び出力側レンズ群18b間に配置され、両凸状の集光レンズ24とを備えており、第3反射ミラー12に対向するように入力側レンズ群18aが配置され、撮像素子15と対向するように出力側レンズ群18bが配置された構成を有する。 In this case, the geometric conversion processing unit 3 is disposed between the input side lens group 18a, the output side lens group 18b, and the input side lens group 18a and the output side lens group 18b, and is a biconvex condensing lens 24. The input side lens group 18 a is disposed so as to face the third reflection mirror 12, and the output side lens group 18 b is disposed so as to face the imaging element 15.
パノラマ撮像装置1は、光学系の中心に配置される集光レンズ24の焦点距離をfとすると、第3反射ミラー12から入力側レンズ群18aまでの距離f1と、入力側レンズ群18aから集光レンズ24までの距離f2と、集光レンズ24から出力側レンズ群18bまでの距離f3と、出力側レンズ群18bから撮像素子15までの距離f4とがそれぞれ上述した距離fと同じ距離に配置されている。 In the panoramic imaging device 1, when the focal length of the condenser lens 24 arranged at the center of the optical system is f, the distance f 1 from the third reflecting mirror 12 to the input side lens group 18a and the input side lens group 18a the distance f 2 to the condenser lens 24, the distance f 3 from the condenser lens 24 to the output-side lens unit 18b, the length f and the distance f 4 from the output side lens group 18b to the imaging element 15 described above, respectively Are located at the same distance.
ここでは、入力側レンズ群18aの焦点距離を局所的に制御して、当該入力側レンズ群18aを多焦点凸レンズとするものとする。すなわち、パノラマ風景内の一部分を拡大する場合には、拡大させるある任意の部分の焦点距離を他の箇所よりも長くする。このとき、出力側レンズ群18bは、多焦点凹レンズとし、入力側レンズ群18aの焦点距離を長くした箇所に対応する箇所の焦点距離を、他の箇所よりも短くなるように制御する。これにより幾何学変換処理部3は、意図したように局所的な任意の箇所を拡大した像を撮像素子15に結像させることができる。 Here, it is assumed that the focal length of the input side lens group 18a is locally controlled so that the input side lens group 18a is a multifocal convex lens. That is, when a part of the panoramic landscape is enlarged, the focal length of an arbitrary part to be enlarged is made longer than the other part. At this time, the output side lens group 18b is a multifocal concave lens, and controls the focal length of the part corresponding to the part where the focal length of the input side lens group 18a is made longer than the other parts. Thereby, the geometric conversion processing unit 3 can form an image obtained by enlarging a local arbitrary portion as intended on the image sensor 15.
同様に入力側レンズ群18aの焦点距離を、非一様に凸レンズや凹レンズとして変化させたときには、それに対応する非一様な凹レンズや凸レンズの焦点距離となるように出力側レンズ群18bを制御することで、例えば複数点周りを同時に拡大したような任意の非一様な拡大率をもつ像を、撮像素子15に結像させることができる。このように幾何学変換処理部3は、第3反射ミラー12を平面状とし収差のないパノラマ風景が入射されるようにし、かつ入力側レンズ群18aと出力側レンズ群18bと集光レンズ24の各配置位置を調整したことで、入力側レンズ群18aの焦点距離分布に対応する出力側レンズ群18bの焦点距離の分布が、極めて簡便な演算により算出させることができ、かくして入力側レンズ群18aと出力側レンズ群18bの制御が簡略となる。 Similarly, when the focal length of the input side lens group 18a is changed non-uniformly as a convex lens or concave lens, the output side lens group 18b is controlled so as to be the focal length of the corresponding non-uniform concave lens or convex lens. Thus, for example, an image having an arbitrary non-uniform magnification such as the magnification around a plurality of points can be formed on the image sensor 15. As described above, the geometric conversion processing unit 3 makes the third reflecting mirror 12 planar so that a panoramic scene without aberration is incident, and the input side lens group 18a, the output side lens group 18b, and the condenser lens 24 By adjusting each arrangement position, the focal length distribution of the output side lens group 18b corresponding to the focal length distribution of the input side lens group 18a can be calculated by a very simple calculation, and thus the input side lens group 18a. Thus, the control of the output side lens group 18b is simplified.
次に、この幾何学変換処理部3の詳細な構成について説明する。図7に示すように、幾何学変換処理部3は、第3反射ミラー12から図示しない絞り13(図6)を介して得られた光束が、入力側レンズ群18a、集光レンズ24及び出力側レンズ群18bを順に通過し、撮像部4の撮像素子15に結像し得るようになされている。 Next, a detailed configuration of the geometric conversion processing unit 3 will be described. As shown in FIG. 7, the geometric conversion processing unit 3 uses the input side lens group 18 a, the condenser lens 24, and the output of the light beam obtained from the third reflecting mirror 12 via the diaphragm 13 (FIG. 6) not shown. It passes through the side lens group 18b in order and can be imaged on the image pickup device 15 of the image pickup section 4.
幾何学変換処理部3は、例えば、入力側レンズ群18aが2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bから構成されているとともに、出力側レンズ群18bも2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dから構成され、各幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dに駆動回路16が接続されている。 In the geometric conversion processing unit 3, for example, the input side lens group 18a includes two liquid crystal lenses 20a and 20b for geometric conversion lenses, and the output side lens group 18b also includes two liquid crystal lenses for geometric conversion lenses. The drive circuit 16 is connected to the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lenses.
ここで、駆動回路16は、拡大率指令電圧、縮小率指令電圧又は回転指令電圧を幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dに印加することにより、第1基板21及び第2基板22間にある液晶レンズ層23内に密封された液晶分子の配向状態を変化させ、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの屈折率を液晶分子により変化させ得る。 Here, the drive circuit 16 applies the enlargement ratio command voltage, the reduction ratio command voltage, or the rotation command voltage to the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lens, thereby the first substrate 21 and the second substrate. The orientation state of the liquid crystal molecules sealed in the liquid crystal lens layer 23 between 22 can be changed, and the refractive index of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses can be changed by the liquid crystal molecules.
実際上、この駆動回路16は、基準電圧配線25が幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの基準電極30にそれぞれ接続されているとともに、第1配線群26及び第2配線群27が幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dのITO(Indium Tin Oxide)電極層31にそれぞれ接続されている。これにより各幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dは、基準電圧配線25、第1配線群26及び第2配線群27を介して駆動回路16から基準電極30及びITO電極層31間に、配向した液晶分子のプレチルト角を補償する電圧が印加されると、液晶レンズ層23内における全ての液晶分子を液晶レンズ面に平行かつ基本配向方向の一方向に揃えて配向し得る。 In practice, the drive circuit 16 includes a reference voltage wiring 25 connected to the reference electrodes 30 of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses, respectively, and a first wiring group 26 and a second wiring group. 27 are respectively connected to ITO (Indium Tin Oxide) electrode layers 31 of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses. Accordingly, the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lenses are supplied from the drive circuit 16 through the reference voltage wiring 25, the first wiring group 26, and the second wiring group 27 to the reference electrode 30 and the ITO electrode layer 31. When a voltage for compensating the pretilt angle of the aligned liquid crystal molecules is applied between them, all the liquid crystal molecules in the liquid crystal lens layer 23 can be aligned parallel to the liquid crystal lens surface and aligned in one direction of the basic alignment direction.
ここで、この実施の形態の場合、幾何学変換処理部3は、入力側レンズ群18a及び出力側レンズ群18bにそれぞれ設けられた幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの構成が同一構成からなり、入力側レンズ群18aにて2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bを積層させた2層構造となっており、出力側レンズ群18bも2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dを積層させた2層構造となっている。 Here, in the case of this embodiment, the geometric transformation processing unit 3 is configured of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric transformation lenses provided in the input side lens group 18a and the output side lens group 18b, respectively. Has the same configuration, and has a two-layer structure in which two geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b are stacked in the input side lens group 18a, and the output side lens group 18b is also used for two geometric conversion lenses. It has a two-layer structure in which the liquid crystal lenses 20c and 20d are laminated.
これは、入力側レンズ群18aにて、各幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bの液晶レンズ層23の液晶分子がそれぞれ基本配向方向に関し異方性を生じているため、これら2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bを積層させた複数層の構造として液晶分子の異方性を低減し得るようになされている。具体的に、この実施の形態のように、入力側レンズ群18aにて2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bが2層に積層された構造となっている場合には、例えば第1層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aの液晶分子と、第2層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20bの液晶分子との基本配向方向を直交(90度)させることにより、液晶分子の異方性を低減させる構造になっている。 This is because the liquid crystal molecules of the liquid crystal lens layer 23 of each of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b have anisotropy in the basic alignment direction in the input side lens group 18a. The liquid crystal molecules 20a and 20b for the conversion lens are configured to have a multi-layer structure in which the anisotropy of liquid crystal molecules can be reduced. Specifically, when the input side lens group 18a has a structure in which two geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b are stacked in two layers as in this embodiment, for example, By making the basic alignment directions of the liquid crystal molecules of the liquid crystal lens 20a for the geometric conversion lens of the second layer and the liquid crystal molecules of the liquid crystal lens 20b of the second layer of geometric conversion lens orthogonal (90 degrees), The structure reduces anisotropy.
また、出力側レンズ群18bにおいても、入力側レンズ群18aと同様に、各幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dにおいてそれぞれ液晶レンズ層23の液晶分子が基本配向方向に関する異方性を生じているため、例えば第1層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20cの液晶分子と、第2層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20dの液晶分子との基本配向方向を直交(90度)させることにより、液晶分子の異方性を低減させる構造になっている。 Also in the output side lens group 18b, as in the input side lens group 18a, the liquid crystal molecules of the liquid crystal lens layer 23 in each of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20c and 20d cause anisotropy in the basic alignment direction. Therefore, for example, the basic alignment directions of the liquid crystal molecules of the first-layer geometric conversion lens liquid crystal lens 20c and the liquid crystal molecules of the second-layer geometric conversion lens liquid crystal lens 20d are orthogonal (90 degrees). Thus, the structure reduces the anisotropy of the liquid crystal molecules.
なお、この実施の形態の場合においては、2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bを積層させた2層構造の入力側レンズ群18aと、同じく2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dを積層させた2層構造の出力側レンズ群18bを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、3つや4つ等その他複数の幾何学変換レンズ用液晶レンズを積層させて、液晶分子の異方性を低減させた複数層構造の入力側レンズ群及び出力側レンズ群を適用してもよい。 In this embodiment, the input side lens group 18a having a two-layer structure in which two geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b are laminated, and two geometric conversion lens liquid crystal lenses 20c, 20c, Although the case where the output side lens group 18b having a two-layer structure in which 20d is laminated is applied has been described, the present invention is not limited to this, and a plurality of other liquid crystal lenses for geometric conversion lenses such as three or four are laminated. A multi-layered input side lens group and output side lens group in which the anisotropy of liquid crystal molecules is reduced may be applied.
このような構成のもと駆動回路16は、例えば制御部7からの拡大指令命令又は縮小指令命令に基づいて第1配線群26により拡大率指令電圧又は縮小率指令電圧を幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dのITO電極層31にそれぞれ印加し得る。さらに、駆動回路16は、制御部7からの回転指令命令に基づいて第2配線群27により回転指令電圧を幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dのITO電極層31にそれぞれ印加し得る。 With such a configuration, the drive circuit 16 converts the magnification ratio command voltage or the reduction ratio command voltage into the geometric conversion lens liquid crystal by the first wiring group 26 based on, for example, the magnification command instruction or the reduction command instruction from the control unit 7. They can be applied to the ITO electrode layers 31 of the lenses 20a, 20b, 20c, and 20d, respectively. Further, the drive circuit 16 applies a rotation command voltage to the ITO electrode layers 31 of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d by the second wiring group 27 based on the rotation command command from the control unit 7, respectively. Can do.
ここで、入力側レンズ群18aの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bや、出力側レンズ群18bの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dは、上述したように基本的構成が同一であることから、説明の重複を避けるため、入力側レンズ群18aにおける幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bのうち、1つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aに着目して以下説明する。図8に示すように、実際上、本発明による幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aは、ガラス等の透明部材でなる第1基板21上に、透明電極部材からなる基準電極30と、液晶レンズ層23と、第1基板21と同じく透明部材でなる第2基板22とが順に積層された構成を有し、当該第2基板22にITO電極層31が設けられた構成を有する。 Here, the liquid crystal lenses 20a and 20b for the geometric conversion lens of the input side lens group 18a and the liquid crystal lenses 20c and 20d for the geometric conversion lens of the output side lens group 18b have the same basic configuration as described above. Therefore, in order to avoid duplication of description, the following description will be given focusing on one of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b in the input side lens group 18a. As shown in FIG. 8, in practice, a liquid crystal lens 20a for a geometric conversion lens according to the present invention has a reference electrode 30 made of a transparent electrode member, a liquid crystal lens layer on a first substrate 21 made of a transparent member such as glass. 23 and a second substrate 22 made of a transparent member in the same manner as the first substrate 21, and a configuration in which an ITO electrode layer 31 is provided on the second substrate 22.
因みに、この実施の形態の場合、図7に示したように、入力側レンズ群18aの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bは、ITO電極層31が第3反射ミラー12側に配置され、第3反射ミラー12にて反射された光束がITO電極層31、第2基板22、液晶レンズ層23、基準電極30及び第1基板21の順に通過し得る。一方、出力側レンズ群18bの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20c,20dは、第1基板21が集光レンズ24側に配置されるとともに、ITO電極層31が撮像素子15側に配置され、入力側レンズ群18aの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b及び集光レンズ24を通過した光束が、第1基板21、基準電極30、液晶レンズ層23、第2基板22及びITO電極層31の順に通過し得る。 Incidentally, in the case of this embodiment, as shown in FIG. 7, in the liquid crystal lenses 20a and 20b for the geometric conversion lens of the input side lens group 18a, the ITO electrode layer 31 is disposed on the third reflection mirror 12 side. The light beam reflected by the third reflecting mirror 12 can pass through the ITO electrode layer 31, the second substrate 22, the liquid crystal lens layer 23, the reference electrode 30, and the first substrate 21 in this order. On the other hand, in the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20c and 20d of the output side lens group 18b, the first substrate 21 is disposed on the condenser lens 24 side, and the ITO electrode layer 31 is disposed on the imaging element 15 side. The luminous flux that has passed through the liquid crystal lenses 20a and 20b for the geometric conversion lens and the condenser lens 24 of the side lens group 18a is reflected on the first substrate 21, the reference electrode 30, the liquid crystal lens layer 23, the second substrate 22 and the ITO electrode layer 31. You can pass in order.
ここで、この実施の形態の場合、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aの入射面全面に設けられるITO電極層31には、図9に示すように、例えば縦8個、横8個の合計8×8個の拡大・縮小用電極EL2,mn(mは行列の行数を示し、nは行列の列数を示し、この場合m,nは1〜8のいずれかの整数を表す)がマトリックス状に配置されており、各拡大・縮小用電極EL2,mnにそれぞれ拡大・縮小電圧配線L2が接続されている。ITO電極層31には、例えば制御部7からの拡大指令信号に基づいて、拡大率指令電圧V2,mn(m,nは対応する拡大・縮小用電極EL2,mnを表し、この場合m,nは1〜8のいずれかの整数を示す)が駆動回路16から拡大・縮小電圧配線L2を介して所定の拡大・縮小用電極EL2,mnに印加され得る。 Here, in the case of this embodiment, the ITO electrode layer 31 provided on the entire incident surface of the liquid crystal lens 20a for geometric conversion lens has a total of 8 vertical and 8 horizontal, for example, as shown in FIG. X8 enlargement / reduction electrodes EL 2, mn (m represents the number of rows in the matrix, n represents the number of columns in the matrix, and in this case, m and n represent any integer from 1 to 8) are arranged in a matrix, each scale voltage line L 2 are connected to each scale electrode EL 2, mn. The ITO electrode layer 31 has, for example, an enlargement ratio command voltage V 2, mn (m, n represents a corresponding enlargement / reduction electrode EL 2, mn based on an enlargement instruction signal from the control unit 7, and in this case m , n represents represents an integer of 1 to 8) can be applied to a predetermined scaling electrode EL 2, mn through a scaling voltage wiring L 2 from the driving circuit 16.
例えば、ITO電極層31の縦n列目での拡大・縮小用電極EL2,1n〜EL2,8nに着目した場合には、図9に示すように、1行目の拡大・縮小用電極EL2,1nに拡大率指令電圧V2,1n、2行目の拡大・縮小用電極EL2,2nに拡大率指令電圧V2,2n、3行目の拡大・縮小用電極EL2,3nに拡大率指令電圧V2,3n、4行目の拡大・縮小用電極EL2,4nに拡大率指令電圧V2,4n、5行目の拡大・縮小用電極EL2,5nに電圧V2,5n、6行目の拡大・縮小用電極EL2,6nに拡大率指令電圧V2,6n、7行目の拡大・縮小用電極EL2,7nに拡大率指令電圧V2,7n、8行目の拡大・縮小用電極EL2,8nに拡大率指令電圧V2,8nが、拡大指令信号に基づき必要に応じて駆動回路16から印加され得る。なお、拡大・縮小用電極EL2,mn、拡大・縮小電圧配線L2及び拡大率指令電圧V2,mnのうち、下付文字「2」の表記は、後述する回転用電極等と区別するために付した符号である。 For example, looking at the vertical n-th column in scaling electrodes EL 2,1n ~EL 2,8n the ITO electrode layer 31, as shown in FIG. 9, first row scaling electrodes of EL 2,1n with enlargement ratio command voltage V 2,1n , second row enlargement / reduction electrode EL 2,2n with enlargement ratio command voltage V 2,2n , third row enlargement / reduction electrode EL 2,3n the magnification command voltage V 2,3N, magnification command voltage V 2, 4n to scale electrode EL 2, 4n of the fourth row, the voltage V 2 to the scale electrodes EL 2,5N row 5 , 5n , enlargement / reduction electrode EL 2,6n on the 6th row, enlargement rate command voltage V 2,6n , enlargement / reduction electrode EL 2,7n on the 7th row, enlargement rate command voltage V 2,7n , 8 An enlargement ratio command voltage V2,8n can be applied from the drive circuit 16 to the enlargement / reduction electrodes EL2,8n in the row as required based on the enlargement command signal. Of the enlargement / reduction electrode EL 2, mn , the enlargement / reduction voltage wiring L 2, and the enlargement ratio command voltage V 2, mn , the subscript “2” is distinguished from the rotation electrode described later. This is a reference sign.
幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aは、拡大率指令電圧V2,mnが駆動回路16から一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに印加されると、この拡大・縮小用電極EL2,mnに対向する液晶レンズ層23内の液晶分子のチルト角の配向状態が拡大率指令電圧V2,mnの電圧値に応じて変化し、これら液晶分子の配向状態がパノラマ風景を光学的に拡大し得る非球面凸レンズ(焦点距離が中心から離れるに連れて短くなる非球面凸レンズ)と同じ働きをする屈折率分布の状態となり得る。 When the enlargement ratio command voltage V 2, mn is applied from the drive circuit 16 to one or a plurality of enlargement / reduction electrodes EL 2, mn , the liquid crystal lens 20a for geometric conversion lens is expanded / reduced electrode EL 2. , mn changes the alignment state of the tilt angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal lens layer 23 in accordance with the voltage value of the magnification command voltage V2 , mn , and the alignment state of these liquid crystal molecules optically changes the panoramic landscape. It can be in a state of a refractive index distribution that performs the same function as an aspherical convex lens that can be enlarged (an aspherical convex lens whose focal length becomes shorter as it goes away from the center).
ここで、図10Aと、図10Aの側断面構成を示す図10Bは、例えば表示部6に表示されるパノラマ投影画像中の所定の1点が拡大指定位置P1として指定されたときの液晶レンズ層23全体での液晶分子35の配向状態をイメージした概略図である。なお、実際上、液晶分子35は、液晶レンズ層23内に複数積層されているが、図10A及び図10Bでは一列に並んだ液晶分子に着目して簡略的に図示している。また、これら図10A及び図10Bは、例えば第1層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aと、第2層目の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20bとを積層させたものを単層の液晶層に見立てたときのイメージ図である。 Here, FIG. 10A and FIG. 10B showing the side cross-sectional configuration of FIG. 10A are liquid crystal lens layers when, for example, one predetermined point in the panorama projection image displayed on the display unit 6 is designated as the enlargement designation position P1. 23 is a schematic diagram in which the alignment state of liquid crystal molecules 35 in the entire image 23 is imagined. In practice, a plurality of liquid crystal molecules 35 are stacked in the liquid crystal lens layer 23, but in FIG. 10A and FIG. 10B, the liquid crystal molecules 35 are illustrated in a simplified manner with attention paid to the liquid crystal molecules arranged in a line. 10A and 10B show, for example, a single-layer liquid crystal in which a first-layer geometric conversion lens liquid crystal lens 20a and a second-layer geometric conversion lens liquid crystal lens 20b are stacked. It is an image figure when considering it as a layer.
この場合には、拡大指定位置P1に対応する拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnが印加され、これに応じて液晶レンズ層23内の液晶分子35のチルト角の配向状態が制御され得る。このような液晶分子35は、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aを最低でも2層積層することによって仮想的にイメージされるものであり、単層の場合、第1基板21あるいは第2基板22に近くなるほど、液晶の性質から基本配向方向に拘束され得る。 In this case, the enlargement ratio command voltage V 2, mn is applied to the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn corresponding to the enlargement designation position P1, and the tilt angle of the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 is accordingly applied. The orientation state of can be controlled. Such liquid crystal molecules 35 are virtually imaged by laminating at least two layers of the liquid crystal lenses 20a for geometric conversion lenses. In the case of a single layer, the liquid crystal molecules 35 are formed on the first substrate 21 or the second substrate 22. The closer it is, the more it can be constrained in the basic alignment direction due to the properties of the liquid crystal.
すなわち、ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22に近い液晶分子35は、拡大率指令電圧によりチルト角のみを変化させる単屈折性を有した楕円形状の構造体となり得る。一方、ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22から離れた位置にある液晶分子35は、ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22から離れるに従って、基本配向方向への拘束が弱まり、短軸方向の屈折率と、長軸方向の屈折率とが異なる複屈折性を有した楕円形状の構造体とみなすことができ、配向状態が制御されることで、液晶レンズ層23内を通過する光束を所望の方向へ屈折させ得る。 That is, the liquid crystal molecules 35 close to the first substrate 21 or the second substrate 22 subjected to the rubbing process can be an elliptical structure having a single refraction property that changes only the tilt angle by the magnification command voltage. On the other hand, the liquid crystal molecules 35 located away from the first substrate 21 or the second substrate 22 subjected to the rubbing process move toward the basic alignment direction as they move away from the first substrate 21 or the second substrate 22 subjected to the rubbing process. The liquid crystal lens layer can be regarded as an elliptical structure having birefringence in which the constraint is weakened and the refractive index in the minor axis direction is different from the refractive index in the major axis direction, and the orientation state is controlled. The light beam passing through the inside 23 can be refracted in a desired direction.
この実施の形態の場合、液晶レンズ層23では、一方向(液晶レンズ層23の面方向と直交した光軸方向)に揃って配向されていた液晶分子35が、拡大指定位置P1と対向した拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnが印加されることで、図10Aに示すように、拡大指定位置P1を拡大中心として放射状に配向される。 In the case of this embodiment, in the liquid crystal lens layer 23, the liquid crystal molecules 35 aligned in one direction (the optical axis direction orthogonal to the surface direction of the liquid crystal lens layer 23) are enlarged facing the enlargement designated position P1. By applying the enlargement ratio command voltage V 2, mn to the reduction electrodes EL 2, mn , as shown in FIG. 10A, they are oriented radially with the enlargement designated position P1 as the enlargement center.
また、この際、液晶レンズ層23の基板に近い領域では、図10Bに示したように、拡大指定位置P1に対向した液晶分子35の長軸方向が、液晶レンズ層23の面方向とほぼ平行となるように配向され、当該拡大指定位置P1から離れるに従って液晶分子35の長軸方向が次第に光軸方向に傾いてゆき、拡大指定位置P1から遠く離れ拡大率指令電圧V2,mnの影響を受けない液晶分子35の長軸方向が光軸方向に揃った状態になっている。 At this time, in the region close to the substrate of the liquid crystal lens layer 23, as shown in FIG. 10B, the major axis direction of the liquid crystal molecules 35 facing the enlargement designated position P1 is substantially parallel to the surface direction of the liquid crystal lens layer 23. The major axis direction of the liquid crystal molecules 35 gradually inclines in the optical axis direction as the distance from the enlargement designated position P1 increases , and the influence of the enlargement ratio command voltage V2 , mn increases away from the enlargement designated position P1. The major axis direction of the liquid crystal molecules 35 not received is aligned with the optical axis direction.
これにより、液晶レンズ層23では、拡大指定位置P1が非球面凸レンズの凸部に相当し、当該拡大指定位置P1を拡大中心としてそこから離れるに連れて焦点距離が短くなる非球面凸レンズと同じ働きをする屈折率分布になるよう液晶分子35が配向され得る。かくして、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dは、光束が入射されると、拡大指定位置P1を中心としそこから離れるに連れて焦点距離が短くなる非球面凸レンズを実現した液晶分子35により光束を屈折し、拡大指定位置P1を中心に拡大されたパノラマ風景を撮像素子15に結像させ得る。 Thereby, in the liquid crystal lens layer 23, the enlargement designated position P1 corresponds to the convex portion of the aspherical convex lens, and the same function as the aspherical convex lens whose focal length becomes shorter as the enlargement designated position P1 becomes the enlargement center and moves away from it. The liquid crystal molecules 35 can be aligned so as to have a refractive index distribution. Thus, the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lens realize liquid crystal that realizes an aspherical convex lens in which, when a light beam is incident, the focal length decreases as the distance from the enlargement designated position P1 becomes the center. A light beam is refracted by the molecules 35, and a panoramic landscape enlarged around the enlargement designated position P1 can be imaged on the image sensor 15.
因みに、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aは、縮小率指令電圧V´2,mnが駆動回路16から一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに印加されると、この拡大・縮小用電極EL2,mnに対向する液晶レンズ層23内の液晶分子35の配向状態が縮小率指令電圧V´2,mnの電圧値に応じて変化し、これら液晶分子35の配向状態がパノラマ風景を光学的に縮小し得る非球面凹レンズ(焦点距離が中心から離れるに連れて長くなる非球面凹レンズ)と同じ働きをする屈折率分布の状態となり得る。 Incidentally, when the reduction ratio command voltage V ′ 2, mn is applied from the drive circuit 16 to one or a plurality of enlargement / reduction electrodes EL 2, mn , the liquid crystal lens 20a for geometric conversion lens is used for enlargement / reduction. The alignment state of the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 facing the electrodes EL 2, mn changes according to the voltage value of the reduction rate command voltage V ′ 2, mn , and the alignment state of these liquid crystal molecules 35 changes to a panoramic view. It can be in a state of a refractive index distribution that works in the same way as an aspheric concave lens that can be optically reduced (an aspheric concave lens that becomes longer as the focal distance is away from the center).
具体的に、この実施の形態の場合、液晶レンズ層23では、基準電圧により一方向に揃って配向されていた液晶分子35が、縮小指定位置と対向した拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V´2,mnが印加されることで、縮小指定位置を縮小中心として放射状に配向される。 Specifically, in this embodiment, in the liquid crystal lens layer 23, the liquid crystal molecules 35 aligned in one direction by the reference voltage are applied to the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn facing the reduction designated position. By applying the reduction rate command voltage V ′ 2, mn, the reduction direction command voltage V ′ 2, mn is oriented radially with the reduction specified position as the reduction center.
また、この際、液晶レンズ層23では、縮小指定位置に対向した液晶分子35の長軸方向が非球面凸レンズのケースとは異なり、図10Bを天地逆にしたような並びとなるように配向され、当該縮小指定位置から離れるに従って液晶分子35の長軸方向が次第に光軸方向に傾いてゆき、縮小指定位置から遠く離れ縮小率指令電極の影響を受けない液晶分子35の長軸方向が光軸方向に揃っている。これにより、液晶レンズ層23では、縮小指定位置が非球面凹レンズの凹部に相当し、当該縮小指定位置を縮小中心としてそこから離れるに連れて焦点距離が長くなる非球面凹レンズと同じ働きをする屈折率分布になるよう液晶分子35が配向され得る。 At this time, in the liquid crystal lens layer 23, the major axis direction of the liquid crystal molecules 35 facing the reduction designated position is different from the case of the aspherical convex lens, and the liquid crystal lens layer 23 is aligned so as to be arranged upside down in FIG. 10B. The longer axis direction of the liquid crystal molecules 35 gradually tilts in the optical axis direction as the distance from the specified reduction position increases, and the longer axis direction of the liquid crystal molecules 35 that are far from the specified reduction position and are not affected by the reduction rate command electrode is the optical axis. Aligned in the direction. Thereby, in the liquid crystal lens layer 23, the reduction designated position corresponds to the concave part of the aspherical concave lens, and the refraction works in the same manner as the aspherical concave lens whose focal length becomes longer as the reduction designated position is set as the reduction center and the distance from the reduction designated position increases. The liquid crystal molecules 35 can be aligned so as to have a rate distribution.
かくして、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dは、光束が入射されると、縮小指定位置を中心としそこから離れるに連れて焦点距離が長くなる非球面凹レンズを実現した液晶分子35により光束を屈折し、縮小指定位置を中心に縮小しそこから離れるにつれて縮小率が小さくなるパノラマ風景を撮像素子15に結像させ得る。 Thus, the liquid crystal molecules 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lenses are liquid crystal molecules that realize an aspherical concave lens in which, when a light beam is incident, the focal length increases as the distance from the reduction specified position becomes the center. The light beam is refracted by 35, and a panoramic landscape that is reduced around the specified reduction position and decreases as the distance from the reduction position can be imaged on the image sensor 15.
かかる構成に加えて、図9に示すように、ITO電極層31には、例えば1つの拡大・縮小用電極EL2,51に着目した場合、拡大・縮小用電極EL2,51を中心に縦2個、横2個の2×2の合計4個の回転用電極EL11 1,51,EL12 1,51,EL21 1,51,EL22 1,51が配置されており、これら1つの拡大・縮小用電極EL2,51と4つの回転用電極EL11 1,51,EL12 1,51,EL21 1,51,EL22 1,51とで1組の電極セル37を構成している。 In addition to such a configuration, as shown in FIG. 9, the ITO electrode layer 31, for example, when focusing on one scale electrodes EL 2,51, vertically centered scaling electrodes EL 2,51 A total of four rotating electrodes EL 11 1,51 , EL 12 1,51 , EL 21 1,51 , EL 22 1,51 of 2 × 2 × 2 are arranged. A pair of electrode cells 37 is composed of the expansion / reduction electrode EL 2,51 and the four rotation electrodes EL 11 1,51 , EL 12 1,51 , EL 21 1,51 , EL 22 1,51. Yes.
すなわち、このようにITO電極層31には、各拡大・縮小用電極EL2,mnを中心に縦2個、横2個の2×2の合計4個の回転用電極ELxy 1,mn(m,nは、行列の行数m個目、行列の列数n個目の拡大・縮小用電極EL2,mnに対応付けられていることを表し、この場合1〜8のいずれかの整数を示す。x,yは1又は2の整数であり回転用電極の配置位置を行列で表している)がそれぞれ配置され、これにより全体として当該回転用電極ELxy 1,mnが規則的に配置されている。 That is, in this way, the ITO electrode layer 31 has a total of four rotation electrodes EL xy 1, mn (2 × 2 × 2 × 2 in the center, with each of the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn at the center. m, n represents the correspondence with the expansion / reduction electrodes EL 2, mn of the m-th row of the matrix and the n-th row of the matrix, and in this case, an integer from 1 to 8 X and y are integers of 1 or 2, and the rotation electrode arrangement positions are represented in a matrix), whereby the rotation electrodes EL xy 1 and mn are regularly arranged as a whole. Has been.
図11に示すように、この実施の形態の場合、電極セル37は、四辺状からなり、中心部に円形状の拡大・縮小用電極EL2,mnを有し、この拡大・縮小用電極EL2,mnを中心に四辺状の回転用電極EL11 1,mn,EL12 1,mn,EL21 1,mn,EL22 1,mnが四隅に配置された構成を有する。そして、電極セル37には、各回転用電極EL11 1,mn,EL12 1,mn,EL21 1,mn,EL22 1,mnに回転電圧配線L1がそれぞれ接続されており、駆動回路16から各回転電圧配線L1を介して回転用電極EL11 1,mn,EL12 1,mn,EL21 1,mn,L22 1,mnに回転指令電圧V11 1,mn,V12 1,mn,V21 1,mn,V22 1,mnがそれぞれ印加され得る。 As shown in FIG. 11, in the case of this embodiment, the electrode cell 37 has a quadrilateral shape and has circular enlargement / reduction electrodes EL2 , mn at the center, and this enlargement / reduction electrode EL. Two- sided rotation electrodes EL 11 1, mn , EL 12 1, mn , EL 21 1, mn , EL 22 1, mn are arranged at the four corners with 2, mn as the center. Then, the electrode cell 37, each rotating electrode EL 11 1, mn, EL 12 1, mn, EL 21 1, mn, rotational voltage lines L 1 are respectively connected to the EL 22 1, mn, the driving circuit 16 to the rotation electrodes EL 11 1, mn , EL 12 1, mn , EL 21 1, mn , L 22 1, mn through the rotation voltage wiring L 1 to the rotation command voltages V 11 1, mn , V 12 1 , mn , V 21 1, mn , V 22 1, mn can be applied, respectively.
これにより回転用電極EL11 1,mn〜EL22 1,mnは、回転指令電圧V11 1,mn〜V22 1,mnが印加されることで、対向する液晶レンズ層23内の基板(ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22)から離れた位置にあり液晶の配向方向の拘束から自由になった液晶分子35を所定角度に回転させ、液晶レンズ層23の屈折率を変化させて、撮像素子15に結像されるパノラマ風景を回転させ得るようになされている。なお、図9では、各回転用電極ELxy 1,mnにそれぞれ接続されている回転電圧配線L1については省略して図示していない。また、回転用電極ELxy 1,mn、回転電圧配線L1及び回転指令電圧Vxy 1,mnのうち、下付文字「1」の表記は、上述した拡大・縮小用電極EL2,mn等と区別するために付した符号である。 Thus rotating electrode EL 11 1, mn ~EL 22 1 , mn , by rotation command voltage V 11 1, mn ~V 22 1 , mn is applied, the substrate in the liquid crystal lens layer 23 that faces (rubbing The refractive index of the liquid crystal lens layer 23 is changed by rotating the liquid crystal molecules 35 which are located away from the processed first substrate 21 or the second substrate 22) and are free from the constraint of the alignment direction of the liquid crystal to a predetermined angle. Thus, the panoramic landscape imaged on the image sensor 15 can be rotated. In FIG. 9, the rotation voltage wiring L 1 connected to each of the rotation electrodes EL xy 1 and mn is omitted and not shown. Of the rotation electrode EL xy 1, mn , the rotation voltage wiring L 1 and the rotation command voltage V xy 1, mn , the subscript “1” is indicated by the above-described enlargement / reduction electrode EL 2, mn, etc. It is the code | symbol attached | subjected in order to distinguish with.
例えば、図10A及び図10Bに示すように、拡大処理が施され液晶分子35の配向状態が変化している撮像画像全体を、拡大指定位置P1を回転中心位置として回転させる場合には、操作部からの入力操作に基づいて回転指令電圧Vxy 1,mnが各回転用電極ELxy 1,mnにそれぞれ印加され得る。これにより、図10C及び図10Dに示すように、液晶レンズ層23では、拡大率指令電圧V2,mnが印加された拡大・縮小用電極EL2,mnを中心として放射状に配向された液晶分子35が、その状態のまま回転中心位置P2を中心に所定角度回転して配向状態が変化し得る。 For example, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the entire captured image in which the alignment process of the liquid crystal molecules 35 has been changed by the enlargement process is rotated with the enlargement designated position P1 as the rotation center position, the operation unit Rotation command voltage V xy 1, mn can be applied to each rotation electrode EL xy 1, mn based on the input operation from. As a result, as shown in FIGS. 10C and 10D, in the liquid crystal lens layer 23, the liquid crystal molecules radially aligned around the enlargement / reduction electrodes EL 2, n to which the enlargement ratio command voltage V 2, mn is applied. 35 can be rotated by a predetermined angle around the rotation center position P2 in this state, and the orientation state can be changed.
例えば、図10Cでは、回転前の液晶分子35を薄い棒状線A1で示し、回転後の液晶分子35を濃い棒状線A2で示しており、回転指令電圧Vxy 1,mnが各回転用電極ELxy 1,mnに印加されることで、液晶分子35が回転中心位置P2を中心に逆時計回りに僅かに回転している。これにより、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dは、光束が入射されると、回転中心位置P2を中心に所定角度回転された液晶分子35により光束を屈折し、回転中心位置P2を中心に回転したパノラマ風景を撮像素子15に結像させ得る。 For example, in FIG. 10C, the liquid crystal molecules 35 before rotation are indicated by thin bar-like lines A1, the liquid crystal molecules 35 after rotation are indicated by dark bar-like lines A2, and the rotation command voltage V xy 1, mn is applied to each rotation electrode EL. By being applied to xy 1, mn , the liquid crystal molecules 35 are slightly rotated counterclockwise around the rotation center position P2. Accordingly, when the light flux is incident, the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d refract the light flux by the liquid crystal molecules 35 rotated by a predetermined angle around the rotation center position P2, and the rotation center position. A panoramic landscape rotated about P2 can be imaged on the image sensor 15.
(3)動作及び効果
以上の構成において、パノラマ撮像装置1では、第1反射ミラー、第2反射ミラー及び第3反射ミラーを経由させて、周囲360°のパノラマ風景を幾何学変換処理部3に入射させるパノラマ情報取得部2を設け、幾何学変換処理部3には、液晶分子35を一方向に配向させた液晶レンズ層23を、第1基板21と第2基板22との間に備え、拡大・縮小用電極EL2,mnがマトリックス状に配置されたITO電極層31を液晶レンズ層23上に有した幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを設けるようにした。
(3) Operation and Effect In the above configuration, in the panorama imaging device 1, a panoramic landscape around 360 ° is passed to the geometric conversion processing unit 3 via the first reflection mirror, the second reflection mirror, and the third reflection mirror. The panorama information acquisition unit 2 to be incident is provided, and the geometric conversion processing unit 3 includes a liquid crystal lens layer 23 in which liquid crystal molecules 35 are aligned in one direction between the first substrate 21 and the second substrate 22, The liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses having the ITO electrode layer 31 on which the enlargement / reduction electrodes EL 2 and mn are arranged in a matrix form on the liquid crystal lens layer 23 are provided.
また、この幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dでは、撮像画像のうち一又は複数の箇所に対し拡大指定がされると、拡大指定位置P1に対応した一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnが印加され、当該拡大・縮小用電極EL2,mnに対向した液晶レンズ層23内の液晶分子35が指定位置から離れるに連れて焦点距離が短くなる非球面凸レンズと同じ働きをする屈折率分布となるよう配向される。 Further, in the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d, when enlargement designation is performed on one or a plurality of locations in the captured image, one or a plurality of enlargement / reductions corresponding to the enlargement designation position P1. magnification command voltage V 2, mn is applied to the reduction electrode EL 2, mn, the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 that is facing the scale electrodes EL 2, mn is with distance from the designated position They are oriented so as to have a refractive index distribution that works the same as an aspherical convex lens with a shorter focal length.
これにより幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dでは、光束が通過する際、これら配向状態が変化した液晶分子35により屈折率を変化させ、拡大指定位置P1を拡大中心として拡大させたパノラマ風景を撮像素子15に結像させることができる。 As a result, in the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses, when the luminous flux passes, the refractive index is changed by the liquid crystal molecules 35 whose orientation state has changed, and the enlargement specified position P1 is enlarged. A panoramic landscape can be imaged on the image sensor 15.
かくして、この幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dでは、所定の拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnを単に印加するだけで、液晶レンズ層23内の液晶分子35の配向状態を変化させ、パノラマ風景のうちユーザが所望する箇所だけを拡大させ、視野の広さを維持したままパノラマ投影画像全体のデータ量を増加させることなく所望する箇所だけの解像度を向上させることができる。 Thus, the geometric transform lens for liquid crystal lens 20a, 20b, 20c, in 20d, merely applying the magnification command voltage V 2, mn a predetermined scaling electrode EL 2, mn, the liquid crystal lens layer 23 The orientation state of the liquid crystal molecules 35 is changed to enlarge only a desired part of the panoramic landscape, and only the desired part without increasing the data amount of the entire panorama projection image while maintaining the wide field of view. Resolution can be improved.
このように、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを設けることで、詳細に観察したい領域がパノラマ投影画像内に存在していたとき、モータ等の大掛かりな可動機構でレンズ自体を移動させなくとも、所定の拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnを単に印加するだけで、パノラマ投影画像内の所望の箇所を光学的に拡大させることができるので、従来のようなレンズを移動させるメカニカルな可動機構を設置するための収納スペースや、レンズ自体を移動させるための移動スペースが不必要となり、さらに、液晶分子35のみを動かし、メカニカルな可動機構を動かす必要がないため、その分だけ小型化並びに省エネルギー性の向上を図ることができる。 As described above, in this panoramic imaging device 1, by providing the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses, when a region to be observed in detail exists in the panorama projection image, a motor or the like is used. Even if the lens itself is not moved by a large-scale movable mechanism, the desired location in the panorama projection image can be optically applied by simply applying the enlargement ratio command voltage V2 , mn to the predetermined enlargement / reduction electrode EL2 , mn. Therefore, there is no need for a storage space for installing a mechanical movable mechanism for moving the lens as in the prior art or a movement space for moving the lens itself, and only the liquid crystal molecules 35 are used. Therefore, it is not necessary to move the mechanical movable mechanism, so that it is possible to reduce the size and improve the energy saving.
また、このパノラマ撮像装置1では、複数の拡大・縮小用電極EL2,mnがマトリックス状に配置されたITO電極層31が幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dに設けられていることから、所望の位置の拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnを同時に印加することで、同時に複数の箇所の液晶分子35の配向状態を変化させて屈折率を変化させることができ、かくして、複数の拡大指定位置P1を拡大中心として複数個所を同時に拡大させたパノラマ風景を撮像素子15に結像させることもできる。 Further, in this panoramic imaging apparatus 1, an ITO electrode layer 31 in which a plurality of enlargement / reduction electrodes EL 2, mn are arranged in a matrix is provided on the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, 20d for geometric conversion lenses. Therefore, by simultaneously applying the enlargement ratio command voltage V2 , mn to the enlargement / reduction electrodes EL2 , mn at the desired position, the orientation state of the liquid crystal molecules 35 at a plurality of locations can be changed at the same time to change the refractive index. Thus, a panoramic landscape obtained by simultaneously enlarging a plurality of places with a plurality of enlargement designated positions P1 as an enlargement center can be imaged on the image sensor 15.
そして、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにてパノラマ風景の一又は複数の箇所を拡大させた画像信号を撮像部4から画像処理部5に送出し、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにて拡大させた拡大箇所を、当該画像処理部5によって再び縮小させ元の倍率に戻す。 In this panoramic imaging device 1, an image signal obtained by enlarging one or a plurality of portions of the panoramic landscape by the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20 a, 20 b, 20 c, and 20 d is sent from the imaging unit 4 to the image processing unit 5. Then, the enlarged portions enlarged by the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d are reduced again by the image processing unit 5 to return to the original magnification.
このように、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにて拡大した拡大箇所を、画像処理部5によって縮小し再び元の縮尺に戻し、これをパノラマ投影画像として表示部6に表示していることから、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにより拡大させ解像度を向上させた拡大箇所を不自然に拡大させた状態のままユーザに提示することなく、全体的に縮尺が揃った自然なパノラマ投影画像をユーザに提示できる。また、このパノラマ撮像装置1では、円環状に周囲視野像が映ったパノラマ投影画像を分離線B1から展開させたパノラマ画像を生成して、これを表示部6にて表示させることもできる。 As described above, in the panorama imaging apparatus 1, the enlarged portion enlarged by the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d is reduced by the image processing unit 5 and returned to the original scale, and this is panorama. Since it is displayed on the display unit 6 as a projected image, it is possible for the user to unmagnify and enlarge the enlarged portion with the resolution improved by the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for geometric conversion lenses. Without presenting, it is possible to present to the user a natural panoramic projection image that is entirely scaled. Further, in this panoramic imaging device 1, a panoramic image in which a panoramic projection image in which a peripheral visual field image is displayed in an annular shape is developed from the separation line B 1 can be generated and displayed on the display unit 6.
これに加えて、このパノラマ撮像装置1では、パノラマ投影画像のうち一又は複数の箇所が縮小指定されると、幾何学変換処理部3において、縮小指定位置に対応した一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V2,mnが印加される。これにより、幾何学変換処理部3は、縮小率指令電圧V2,mnが印加された拡大・縮小用電極EL2,mnに対向した液晶レンズ層23内の液晶分子35が、指定位置から離れるに連れて焦点距離が長くなる非球面凹レンズと同じ働きをする屈折率分布となるよう配向する。 In addition, in the panorama imaging apparatus 1, when one or a plurality of locations in the panorama projection image is designated for reduction, the geometric conversion processing unit 3 performs one or more enlargement / reduction corresponding to the reduction designated position. The reduction rate command voltage V 2, mn is applied to the electrode EL 2, mn . Thus, the geometric transformation processing part 3, the reduction ratio command voltage V 2, the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 mn is opposed to the applied scale electrode EL 2, mn, away from the designated position Accordingly, the refractive index distribution is the same as that of the aspherical concave lens whose focal length becomes longer.
かくして、パノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dに光束が通過する際、配向状態が変化した液晶分子35により光束の屈折率が変化し、縮小指定位置を縮小中心として縮小させたパノラマ風景を撮像素子15に結像させることができる。 Thus, in the panoramic imaging device 1, when the light beam passes through the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d, the refractive index of the light beam is changed by the liquid crystal molecules 35 whose orientation state has changed, and the reduction designated position is set. A panoramic landscape reduced as a reduction center can be imaged on the image sensor 15.
これにより、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換処理部3において、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの所定の拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V´2,mnを単に印加させるだけで、液晶レンズ層23内の液晶分子35の配向状態が変化し、パノラマ風景のうちユーザが所望する箇所を縮小させて解像度を低下させ、不必要な箇所に割り当てるデータ量を抑えることができる。 As a result, in this panoramic imaging apparatus 1, the geometric conversion processing unit 3 applies the reduction rate command voltage V to the predetermined enlargement / reduction electrodes EL2 , mn of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, 20d for geometric conversion lenses. By simply applying ' 2, mn ' , the alignment state of the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 changes, and the portion desired by the user in the panoramic landscape is reduced to reduce the resolution, thereby making it unnecessary. The amount of data to be allocated can be reduced.
このように、パノラマ撮像装置1では、モータ等の大掛かりな可動機構でレンズ自体を移動させなくとも、幾何学変換処理部3にて所定の拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V´2,mnを単に印加させるだけで、パノラマ風景内の所望の箇所を光学的に縮小させることができ、従来のようなレンズを移動させるメカニカルな可動機構を設置するための収納スペースや、レンズ自体を移動させるための移動スペースが不必要となり、さらに、液晶分子35のみを動かし、メカニカルな可動機構を動かす必要がないため、その分だけ小型化並びに省エネルギー性の向上を図ることができる。 As described above, in the panoramic imaging device 1, the geometric conversion processing unit 3 applies the reduction ratio command voltage to the predetermined enlargement / reduction electrode EL2 , mn without moving the lens itself by a large movable mechanism such as a motor. By simply applying V´2 , mn , it is possible to optically reduce a desired location in the panoramic landscape, and a storage space for installing a mechanical movable mechanism that moves the lens as in the past, A moving space for moving the lens itself is unnecessary, and further, only the liquid crystal molecules 35 are moved, and there is no need to move a mechanical movable mechanism, so that downsizing and improvement in energy saving can be achieved.
また、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの液晶レンズ層23上に、複数の拡大・縮小用電極EL2,mnがマトリックス状に配置されたITO電極層31が設けられていることから、所望の位置の拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V´2,mnを同時に印加させることで、複数の箇所の液晶分子35の配向状態を同時に変化させて屈折率を変化させることができ、かくして、複数の縮小指定位置を縮小中心として複数個所を同時に縮小させたパノラマ風景を撮像素子15に結像させることもできる。 Further, in this panoramic imaging device 1, a plurality of enlargement / reduction electrodes EL2 , mn are arranged in a matrix on the liquid crystal lens layer 23 of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, 20d. Since the electrode layer 31 is provided, the reduction ratio command voltage V′2 , mn is simultaneously applied to the enlargement / reduction electrodes EL2 , mn at desired positions, thereby aligning the liquid crystal molecules 35 at a plurality of locations. It is possible to change the refractive index by changing the state at the same time, and thus it is possible to form an image on the image pickup device 15 in a panoramic landscape in which a plurality of reduction specified positions are reduced at the same time.
また、この場合、パノラマ撮像装置1では、このようにしてパノラマ風景の一又は複数の箇所を縮小させた縮小箇所を、画像処理部5によって再び拡大させ元の倍率に戻すことで、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにより縮小させ解像度を低下させた縮小箇所を不自然に縮小させた状態のままユーザに提示することなく、全体的に縮尺が揃った自然なパノラマ投影画像や、それを展開させたパノラマ画像をユーザに提示できる。 In this case, in the panorama imaging apparatus 1, the geometric conversion is performed by re-magnifying the reduced portion obtained by reducing one or more portions of the panoramic landscape in this way by the image processing unit 5 and returning the original magnification to the original magnification. Natural panorama projection image with a reduced scale overall without presenting to the user an unnaturally reduced reduced portion that has been reduced by the lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d and reduced in resolution. Or, a panoramic image obtained by developing it can be presented to the user.
さらには、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dにて一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに拡大率指令電圧V2,mnを印加し、これと同時に残りの他の一又は複数の拡大・縮小用電極EL2,mnに縮小率指令電圧V2,mnを印加することで、これら拡大率指令電圧V2,mn及び縮小率指令電圧V2,mnにより各液晶分子35を領域毎に異なる配向状態に変化させることもできる。かくして、パノラマ撮像装置1では、幾何学変換処理部3におけるこれら液晶分子35によって、パノラマ情報取得部2からの光束を屈折させ、ある箇所で拡大指定位置P1を拡大中心として拡大させ、これと同時に他の箇所で縮小指定位置を縮小中心として縮小させたパノラマ風景を、撮像素子15に結像させることができる。 Furthermore, in this panoramic imaging device 1, an enlargement ratio command voltage V2 , mn is applied to one or a plurality of enlargement / reduction electrodes EL2 , mn by the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, 20d for geometric conversion lenses. At the same time , by applying the reduction ratio command voltage V 2, mn to the remaining one or more enlargement / reduction electrodes EL 2, mn , the enlargement ratio command voltage V 2, mn and the reduction ratio command Each liquid crystal molecule 35 can be changed to a different alignment state for each region by the voltage V 2, mn . Thus, in the panorama imaging apparatus 1, the liquid crystal molecules 35 in the geometric conversion processing unit 3 refract the light beam from the panorama information acquisition unit 2 and expand it with the enlargement designated position P1 as the enlargement center at a certain point. A panoramic landscape that has been reduced around the specified reduction position at another location can be imaged on the image sensor 15.
なお、この場合でも、パノラマ撮像装置1では、パノラマ風景の一又は複数の箇所を拡大させた拡大箇所を、画像処理部5によって再び縮小させるとともに、パノラマ風景の一又は複数の箇所を縮小させた縮小箇所を、画像処理部5によって再び拡大させ、全体の倍率を元の倍率に戻し統一させることで、不自然に拡大及び縮小させた状態ではなく、全体的に縮尺が揃った自然なパノラマ投影画像やパノラマ画像をユーザに提示できる。また、これにより、パノラマ撮像装置1では、周囲360°の視野像を維持したまま、不必要な箇所を縮小してデータ量を抑えていることから、パノラマ投影画像全体のデータ量を増加させることなく、所望する箇所だけを拡大させて解像度を向上させたパノラマ投影画像をユーザに提示することができる。 Even in this case, in the panorama imaging apparatus 1, an enlarged portion obtained by enlarging one or more portions of the panoramic landscape is reduced again by the image processing unit 5, and one or more portions of the panoramic landscape are reduced. The reduced portion is enlarged again by the image processing unit 5, and the overall magnification is restored to the original magnification so as to be unified. Images and panoramic images can be presented to the user. Further, in this way, the panorama imaging apparatus 1 reduces the data amount by reducing unnecessary portions while maintaining the surrounding 360 ° field of view, thereby increasing the data amount of the entire panorama projection image. In addition, it is possible to present a panoramic projection image in which only a desired portion is enlarged and the resolution is improved to the user.
また、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dには、拡大・縮小用電極EL2,mnとは別に複数の回転用電極EL1,mnが縦横に規則的に配置されたITO電極層31を液晶レンズ層23上に設けるようにした。これにより、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの回転用電極EL1,mnに回転指令電圧V1,mnをそれぞれ印加することで、各回転用電極EL1,mnに対向した液晶レンズ層23内の液晶分子35の配向状態を変化させ、これら液晶分子35をそれぞれ所定角度に回転させることができる。 Further, in the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lens, an ITO in which a plurality of rotation electrodes EL 1, mn are regularly arranged vertically and horizontally apart from the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn. The electrode layer 31 was provided on the liquid crystal lens layer 23. Thereby, in this panoramic imaging device 1, the rotation command voltages V1 , mn are respectively applied to the rotation electrodes EL1 , mn of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, 20d for the geometric conversion lenses, whereby each rotation is applied. By changing the alignment state of the liquid crystal molecules 35 in the liquid crystal lens layer 23 facing the electrodes EL 1, mn , the liquid crystal molecules 35 can be rotated by a predetermined angle.
これにより、このパノラマ撮像装置1では、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを光束が通過する際、これら配向状態が変化した液晶分子35により光束の屈折率が変化し、液晶分子35によって回転中心位置を中心に所定角度だけパノラマ風景を回転させることができ、この回転させたパノラマ風景を撮像素子15に結像させることができる。 Thereby, in this panoramic imaging device 1, when the light beam passes through the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d, the refractive index of the light beam is changed by the liquid crystal molecules 35 whose orientation state has changed, and the liquid crystal is changed. With the numerator 35, the panorama landscape can be rotated by a predetermined angle around the rotation center position, and the rotated panorama landscape can be imaged on the image sensor 15.
これにより、パノラマ撮像装置1では、パノラマ投影画像の際に分離線B1上に注目領域AR1が位置し、パノラマ投影画像をパノラマ画像に展開させたときに注目領域AR1がパノラマ画像の両端に分割してしまうような場合であっても、注目領域AR1が分離線B1上に重ならないようにパノラマ投影画像を適宜回転させることで、注目領域AR1が分割していないパノラマ画像を生成することができる。 Thereby, in the panorama imaging device 1, the attention area AR1 is positioned on the separation line B1 in the case of the panorama projection image, and when the panorama projection image is developed into the panorama image, the attention area AR1 is divided at both ends of the panorama image. Even in such a case, it is possible to generate a panoramic image in which the attention area AR1 is not divided by appropriately rotating the panorama projection image so that the attention area AR1 does not overlap the separation line B1.
以上の構成によれば、パノラマ風景を取得して幾何学変換処理部3に入射させるパノラマ情報取得部2を備え、幾何学変換処理部3は、液晶分子35が封入された液晶レンズ層23を第1基板21と第2基板22との間に備え、この液晶レンズ層23に与えられる外部刺激たる電圧により液晶分子35を配向制御し、液晶分子35の配向変化によりパノラマ風景を幾何学変換させるようにしたことにより、来のようなレンズを移動させるメカニカルな可動機構を設置するための収納スペースや、レンズ自体を移動させるための移動スペース、さらにはメカニカルな可動機構を動かす大掛かりな機械的機構が不要となり、その分だけ小型化及び省エネルギー性の向上を図れ、かつパノラマ風景を所望の形態に幾何学変換し得る。 According to the above configuration, the panorama information acquisition unit 2 that acquires a panoramic landscape and enters the geometric conversion processing unit 3 is provided. The geometric conversion processing unit 3 includes the liquid crystal lens layer 23 in which the liquid crystal molecules 35 are sealed. Provided between the first substrate 21 and the second substrate 22, the orientation of the liquid crystal molecules 35 is controlled by a voltage as an external stimulus applied to the liquid crystal lens layer 23, and the panoramic landscape is geometrically converted by the orientation change of the liquid crystal molecules 35. By doing so, a storage space for installing a mechanical movable mechanism for moving the lens as in the past, a moving space for moving the lens itself, and a large mechanical mechanism for moving the mechanical movable mechanism Therefore, it is possible to reduce the size and improve the energy saving, and to convert the panoramic landscape into a desired form.
(4)他の実施の形態
(4−1)他の実施の形態による幾何学変換レンズ用液晶レンズ
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば、上述した実施の形態においては、区分けせずに連続的な空間でなる液晶レンズ層23を用い、拡大・縮小用電極EL2,mn及び回転用電極ELxy 1,mnが連続的にパターン化して配置されたITO電極層31を液晶レンズ層23に設けた連続型の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図12に示すように、仕切り部40により液晶レンズ層45を区分けしたマイクロ液晶レンズセル41を縦横に複数個連結させてアレイ状に配置し、これら各マイクロ液晶レンズセル41毎に電極セル37をそれぞれ設けた離散型の幾何学変換レンズ用液晶レンズを適用してもよい。
(4) Other Embodiments (4-1) Geometric Conversion Lens Liquid Crystal Lenses According to Other Embodiments The present invention is not limited to the present embodiments, and is within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the liquid crystal lens layer 23 which is a continuous space without being divided is used, and the enlargement / reduction electrode EL 2, mn and the rotation electrode are used. A case will be described in which the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the continuous geometric conversion lens in which the ITO electrode layer 31 in which the EL xy 1, mn are continuously patterned are provided on the liquid crystal lens layer 23 are applied. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 12, a plurality of micro liquid crystal lens cells 41 each having a liquid crystal lens layer 45 separated by a partitioning portion 40 are connected vertically and horizontally and arranged in an array. Micro LCD lens A discrete type liquid crystal lens for a geometric conversion lens in which an electrode cell 37 is provided for each cell 41 may be applied.
この場合、離散型の幾何学変換レンズ用液晶レンズに用いられるマイクロ液晶レンズセル41は、例えば電極セル37とほぼ同じ大きさからなり、透明部材でなる仕切り部40により区分けされた密封空間に液晶分子が密封された構成を有する。離散型の幾何学変換レンズ用液晶レンズでは、隙間無くアレイ状に配置させたマイクロ液晶レンズセル41に対して、それぞれ電極セル37により拡大率指令電圧V2,mn、縮小率指令電圧V´2,mn、回転指令電圧Vxy 1,mnが印加されることで、各マイクロ液晶レンズセル41毎に液晶分子の配向状態を変化させ、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In this case, the micro liquid crystal lens cell 41 used in the discrete type liquid crystal lens for geometric conversion lens has, for example, substantially the same size as the electrode cell 37, and the liquid crystal is sealed in the sealed space divided by the partition portion 40 made of a transparent member. The molecule has a sealed configuration. The discrete geometric transform lens for liquid crystal lens for micro liquid crystal lens cell 41 is arranged in the gap without an array, magnification command voltage V 2 by the electrode cells 37, respectively, mn, the reduction ratio command voltage V'2 , mn and rotation command voltage V xy 1, mn are applied, the orientation state of the liquid crystal molecules is changed for each micro liquid crystal lens cell 41, and the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
ここで、図13Aと、図13Aの側断面構成を示す図13Bは、1つのマイクロ液晶レンズセル41での液晶レンズ層45の概略図を示し、当該液晶レンズ層45においてプレチルト角を打ち消したときの液晶分子35の配向状態が示されている。この場合、液晶レンズ層45内では、液晶分子35がラビング処理により面方向にのみ平行に横たわって並んでおり、パノラマ風景の回転と、パノラマ風景の拡大中心点からの距離に応じた拡大率分布が、電極セル37に印加される拡大率指令電圧V2,mnと回転指令電圧Vxy 1,mnとによって制御され得る。 Here, FIG. 13A and FIG. 13B showing a side sectional configuration of FIG. 13A are schematic views of the liquid crystal lens layer 45 in one micro liquid crystal lens cell 41, and when the pretilt angle is canceled in the liquid crystal lens layer 45 The alignment state of the liquid crystal molecules 35 is shown. In this case, in the liquid crystal lens layer 45, the liquid crystal molecules 35 are laid in parallel only in the plane direction by the rubbing process, and the enlargement ratio distribution according to the rotation of the panoramic landscape and the distance from the enlargement center point of the panoramic landscape Can be controlled by the enlargement ratio command voltage V 2, mn and the rotation command voltage V xy 1, mn applied to the electrode cell 37.
なお、この場合でも、液晶分子35のプレチルト角が0度のとき、ラビング処理の方向によって液晶分子35の配向方向が決定されるため、この異方性の光学系への影響を軽減するために、内部レンズ部では、上述した実施の形態と同様に、入力側レンズ群及び出力側レンズ群において、それぞれ2つの幾何学変換レンズ用液晶レンズが積層され、2枚のマイクロ液晶レンズセル41が積層した構造となる。 Even in this case, when the pretilt angle of the liquid crystal molecules 35 is 0 degree, the orientation direction of the liquid crystal molecules 35 is determined by the direction of the rubbing treatment, so that the influence on the anisotropic optical system is reduced. In the internal lens unit, as in the above-described embodiment, in the input side lens group and the output side lens group, two liquid crystal lenses for geometric conversion lenses are stacked, and two micro liquid crystal lens cells 41 are stacked. It becomes the structure.
例えば、入力側レンズ群では、第1層目のマイクロ液晶レンズセル41の液晶分子が、第2層目のマイクロ液晶レンズセル41の液晶分子と90度回転させた構成となり得る(なお、これらマイクロ液晶レンズセル41を積層させることは図10Aの上面図をみたときマイクロ液晶レンズセル41の上面と垂直な方向(光軸方向)に液晶分子35を離散化させるとも言い得る)。また、上述した実施の形態と同様に、出力側レンズ群でも入力側レンズ群と同様に、第1層目のマイクロ液晶レンズセル41の液晶分子が、第2層目のマイクロ液晶レンズセル41の液晶分子と90度回転させた構成となり得る。 For example, in the input side lens group, the liquid crystal molecules of the first-layer micro liquid crystal lens cell 41 may be rotated by 90 degrees with the liquid crystal molecules of the second-layer micro liquid crystal lens cell 41 (note that these micro liquid crystal lens cells 41 have a configuration in which Lamination of the liquid crystal lens cell 41 can also be said to discretize the liquid crystal molecules 35 in a direction (optical axis direction) perpendicular to the top surface of the micro liquid crystal lens cell 41 when the top view of FIG. 10A is viewed. Similarly to the above-described embodiment, the liquid crystal molecules in the first-layer micro liquid crystal lens cell 41 in the output-side lens group are the same as those in the second-layer micro-liquid crystal lens cell 41 as in the input-side lens group. The structure can be rotated 90 degrees with liquid crystal molecules.
この場合、このようなマイクロ液晶レンズセル41では、先ず始めにプレチルト角が0度のとき液晶分子35がラビング方向と平行になるように、回転指令電圧Vxy 1,mnが与えられ、これにより図13Bに示すように液晶分子35が無回転の状態とされ、面方向に平行となり得る。なお、ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22に近い液晶分子35は電圧を印加せずともプレチルト角をもってラビング方向に拘束されるため、マイクロ液晶レンズセル41上面から液晶分子35を見ると、図13Aのように見える。すなわち、ラビング処理を施した第1基板21又は第2基板22から離れた位置にある液晶分子35に関して、回転指令電圧Vxy 1,mnを与えて無回転の状態にさせる操作を行う必要がある。 In this case, in such a micro liquid crystal lens cell 41, first, when the pretilt angle is 0 degree, the rotation command voltage V xy 1, mn is given so that the liquid crystal molecules 35 are parallel to the rubbing direction. As shown in FIG. 13B, the liquid crystal molecules 35 are non-rotated and can be parallel to the surface direction. Since the liquid crystal molecules 35 close to the first substrate 21 or the second substrate 22 subjected to the rubbing process are constrained in the rubbing direction with a pretilt angle without applying a voltage, the liquid crystal molecules 35 are moved from the upper surface of the micro liquid crystal lens cell 41. When viewed, it looks like FIG. 13A. That is, it is necessary to perform an operation for applying the rotation command voltage V xy 1, mn to the non-rotating state with respect to the liquid crystal molecules 35 located at a position away from the first substrate 21 or the second substrate 22 subjected to the rubbing process. .
その後、マイクロ液晶レンズセル41では、所定の拡大率指令電圧V2,mnが印加されることで、図14に示すように、液晶分子35が拡大率指令電圧V2,mnの大きさに応じて立ち上がり(すなわち、チルト角をもつことになる)、拡大指令電圧を与えた位置から離れるにつれて焦点距離が短くなる非球面凸レンズと同じ働きをする屈折率分布になるよう液晶分子35の配向状態が変わり得る。 Thereafter, in the micro liquid crystal lens cell 41, a predetermined magnification command voltage V 2, mn is applied, so that the liquid crystal molecules 35 correspond to the magnitude of the magnification command voltage V 2, mn as shown in FIG. The alignment state of the liquid crystal molecules 35 is such that the refractive index distribution has the same function as an aspherical convex lens whose focal length decreases with increasing distance from the position where the enlargement command voltage is applied (that is, having a tilt angle). It can change.
一方、マイクロ液晶レンズセル41を通過する光束に回転を与えるときには、液晶分子35のプレチルト角が0度になるように拡大率指令電圧V2,mn等を与えた上で、回転指令電圧Vxy 1,mnを変化させて、図15に示すように、基板から比較的離れた位置にある液晶分子35のパン角が一定になるように制御する。かくして、このような離散型の幾何学変換レンズ用液晶レンズでも、電圧に応じて液晶分子の配向状態を自由に変化させることができ、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。 On the other hand, when rotating the light beam passing through the micro liquid crystal lens cell 41, the rotation command voltage V xy is given after giving the enlargement command voltage V 2, mn etc. so that the pretilt angle of the liquid crystal molecules 35 becomes 0 degree. By changing 1, mn , the pan angle of the liquid crystal molecules 35 located relatively far from the substrate is controlled to be constant as shown in FIG. Thus, even in such a discrete type liquid crystal lens for geometric conversion lens, the alignment state of the liquid crystal molecules can be freely changed according to the voltage, and the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
また、上述した実施の形態においては、拡大用電極及び縮小用電極として、縦8個、横8個でマトリックス状に配置された合計64個の拡大・縮小用電極El2,mn(m,nは1〜8のいずれかの整数)を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、拡大・縮小用電極El2,mnの数は任意の数でよく、縦M個、横N個(M,Nは任意の整数)でマトリックス状に配置された合計M×N個の拡大・縮小用電極El2,mn(この場合、mは1〜Mのいずれかの整数、nは1〜Nのいずれかの整数)を適用してもよい。 In the embodiment described above, a total of 64 enlargement / reduction electrodes El 2, mn (m, n) arranged in a matrix of 8 vertically and 8 horizontally as the enlargement electrodes and the reduction electrodes. Is an integer of any one of 1 to 8), but the present invention is not limited to this, and the number of expansion / reduction electrodes El 2, mn may be any number, vertical M, horizontal A total of M × N expansion / reduction electrodes El 2, mn arranged in a matrix with N pieces (M and N are arbitrary integers) (where m is an integer from 1 to M and n is Any integer of 1 to N) may be applied.
さらに、上述した実施の形態においては、回転用電極として、縦8個、横8個の各拡大・縮小用電極EL2,mnにそれぞれ対応付けられ、各拡大・縮小用電極EL2,mnを中心に縦2個、横2個に規則的に配置された合計(8×8)×4個の回転用電極ELxy 1,mn(x,yは1又は2の整数で行列を表す)を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回転用電極ELxy 1,mnの数は任意の数でよく、縦M個、横N個(M,Nは任意の整数)の各拡大・縮小用電極EL2,mn(この場合、mは1〜Mのいずれかの整数、nは1〜Nのいずれかの整数)にそれぞれ対応付けられ、各拡大・縮小用電極EL2,mnを中心に縦X個、横Y個(X,Yは任意の整数)に配置された合計(M×N)×(X×Y)個の回転用電極ELxy 1,mn(この場合、xは1〜Xのいずれかの整数、yは1〜Yのいずれかの整数)を適用してもよい。 Further, in the above embodiment, as the rotation electrode and the vertical eight horizontal eight respective scaling electrode EL 2, respectively associated with mn, each scale electrode EL 2, mn A total of (8 × 8) × 4 rotation electrodes EL xy 1, mn (x and y are integers of 1 or 2) that are regularly arranged in the center and two vertically and two horizontally. Although the case where the present invention is applied has been described, the present invention is not limited to this, and the number of the rotation electrodes EL xy 1, mn may be any number, and may be M in the vertical direction and N in the horizontal direction (M and N are arbitrary integers). Each enlargement / reduction electrode EL 2, mn (where m is an integer from 1 to M and n is an integer from 1 to N) is associated with each enlargement / reduction electrode EL 2. , mn centered around X (vertical) and Y (horizontal) where X and Y are arbitrary integers. Total (M × N) × (X × Y) rotating electrodes EL xy 1, mn (in this case , X may be any integer from 1 to X, y may be any integer from 1 to Y)
さらに、上述した連続型の幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dや、変形例である離散型の幾何学変換レンズ用液晶レンズの他、マイクロ液晶レンズセル41よりも大きな液晶レンズセルに液晶レンズ層を離散的に分割し、連続型の電極パターンでなるITO電極層をこの液晶レンズ層に設けたハイブリット型の幾何学変換レンズ用液晶レンズ等、その他種々の構成でなる幾何学変換レンズ用液晶レンズを適用してもよい。なお、上述した実施の形態にて採用した連続型の液晶レンズ層を用いた幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dでは、離散型の幾何学変換レンズに比べて仕切り部40を有しない分だけ高い光量のパノラマ風景を撮像素子15に結像させることができ、またパノラマ風景の各点における拡大率と回転を任意に指定し得、これらを連続的に滑らかにパノラマ風景を変化させることができる。 Furthermore, in addition to the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the continuous geometric conversion lens described above and the discrete liquid crystal lens for the geometric conversion lens as a modification, a liquid crystal lens larger than the micro liquid crystal lens cell 41 is used. Geometry with various configurations, such as a liquid crystal lens for hybrid geometric conversion lenses, in which the liquid crystal lens layer is discretely divided into cells and an ITO electrode layer having a continuous electrode pattern is provided on the liquid crystal lens layer. A liquid crystal lens for a conversion lens may be applied. In the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d using the continuous liquid crystal lens layer employed in the above-described embodiment, the partition portion 40 is formed as compared with the discrete geometric conversion lens. A panoramic landscape with as much light as it can have can be imaged on the image sensor 15, and the magnification and rotation at each point of the panoramic landscape can be arbitrarily specified, and these panoramic landscapes can be changed smoothly and smoothly. Can be made.
さらに、上述した実施の形態においては、拡大・縮小用電極EL2,mnと回転用電極ELxy 1,mnとが所定パターンで配置されたITO電極層31を液晶レンズ層23に設け、拡大処理、縮小処理及び回転処理を1つの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dで実行し得るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、拡大・縮小用電極EL2,mnだけが所定パターンで配置されたITO電極層を液晶レンズ層23に設け、拡大処理及び縮小処理だけを1つの幾何学変換レンズ用液晶レンズで実行するようにしたり、或いは、回転用電極ELxy 1,mnだけが所定パターンで配置されたITO電極層を液晶レンズ層23に設け、回転処理だけを1つの幾何学変換レンズ用液晶レンズで実行するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the ITO electrode layer 31 in which the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn and the rotation electrodes EL xy 1, mn are arranged in a predetermined pattern is provided on the liquid crystal lens layer 23, and enlargement processing is performed. The case where the reduction processing and the rotation processing can be executed by one geometric conversion lens liquid crystal lens 20a, 20b, 20c, 20d has been described. However, the present invention is not limited to this, and the enlargement / reduction electrode EL is not limited thereto. An ITO electrode layer in which only 2, mn are arranged in a predetermined pattern is provided on the liquid crystal lens layer 23, and only the enlargement process and the reduction process are performed by one liquid crystal lens for a geometric conversion lens, or a rotation electrode An ITO electrode layer in which only EL xy 1 and mn are arranged in a predetermined pattern may be provided on the liquid crystal lens layer 23, and only the rotation process may be executed by one liquid crystal lens for a geometric conversion lens.
また、これら拡大処理及び縮小処理だけを実行可能な幾何学変換レンズ用液晶レンズと、回転処理だけを実行可能な幾何学変換レンズ用液晶レンズとを積層させ組み合わせて内部レンズ部を構成するようにしてもよい。このように、液晶分子のパン角の回転と、チルト角の回転とを幾何学変換レンズ毎に別々に制御可能な構造とした場合には、拡大率分布や回転量を連続的に変化させたパノラマ風景が得られることができるとともに、各液晶レンズ層上での電極配置を簡素化し得、一段と大きな光量を得ることができるという利点がある。 Further, the liquid crystal lens for the geometric conversion lens that can execute only the enlargement process and the reduction process and the liquid crystal lens for the geometric conversion lens that can execute only the rotation process are stacked and combined to form the internal lens unit. May be. As described above, when the rotation of the pan angle and the tilt angle of the liquid crystal molecules can be controlled separately for each geometric conversion lens, the enlargement ratio distribution and the rotation amount are continuously changed. There is an advantage that a panoramic view can be obtained, the electrode arrangement on each liquid crystal lens layer can be simplified, and a larger amount of light can be obtained.
さらに、上述した実施の形態においては、拡大率指令電圧V2,mn、縮小率指令電圧V´2,mn、回転指令電圧Vxy 1,mnを印加することにより液晶分子35の配向状態を変化させ、撮像素子15に結像されるパノラマ風景を拡大、縮小又は回転させる幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを適用した場合について述べたが、本発明ではこれに限らず、所定の電圧をITO電極層31に印加することにより液晶分子35の配向状態を任意に変化させ、撮像素子15に結像されるパノラマ風景を平行移動させる等その他種々の状態に幾何学変換し得る幾何学変換レンズを適用してもよい。 Further, in the embodiment described above, changing the alignment state of the liquid crystal molecules 35 by applying magnification command voltage V 2, mn, the reduction ratio command voltage V'2, mn, the rotation command voltage V xy 1, mn The geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for enlarging, reducing, or rotating the panoramic landscape formed on the image sensor 15 have been described. However, the present invention is not limited to this. By applying a predetermined voltage to the ITO electrode layer 31, the orientation state of the liquid crystal molecules 35 can be arbitrarily changed, and the panoramic landscape imaged on the image sensor 15 can be translated and converted into various other states. A geometric conversion lens may be applied.
例えば、撮像素子15に結像されるパノラマ風景を平行移動させる場合には、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dのうち、入力側レンズ群18aの幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aを例にあげると、ある特定箇所の拡大・縮小用電極EL2,mnに印加される拡大率指令電圧V2,mn(もしくは縮小率指令電圧V´2,mn)をその周囲の4つの回転指令電圧Vxy 1,mnと等しくし、これを移動指令電圧として印加することにより、液晶分子35の配向状態を変化させ、撮像素子15に結像されるパノラマ風景を、例えば上方向、下方向、左方向又は右方向のいずれか一方向に移動させる幾何学変換レンズ用液晶レンズとして動作させることができる。 For example, when the panoramic landscape imaged on the image sensor 15 is translated, the geometric conversion lens liquid crystal lens of the input side lens group 18a among the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d. Taking 20a as an example, the enlargement ratio command voltage V 2, mn (or the reduction ratio command voltage V ′ 2, mn ) applied to the enlargement / reduction electrodes EL 2, mn at a specific location is divided into four surroundings. By making the rotation command voltage V xy 1, mn equal and applying this as a movement command voltage, the orientation state of the liquid crystal molecules 35 is changed, and the panoramic landscape imaged on the image sensor 15 is changed, for example, upward or downward. It can be operated as a liquid crystal lens for a geometric conversion lens that moves in one direction of the direction, left direction, or right direction.
具体的には、パノラマ風景を一方向に移動させるために、液晶分子35の配向方向が、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aの液晶分子35と直交する幾何学変換レンズ用液晶レンズ20bを、上述した幾何学変換レンズ用液晶レンズ20aと同様の手法で動作させ、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20bの液晶分子35を同時に任意の一方向へ移動させることで、当該任意の一方向と同じ一方向にパノラマ風景を平行移動させることが可能となる。 Specifically, in order to move the panoramic landscape in one direction, the liquid crystal lens 20b for the geometric conversion lens in which the orientation direction of the liquid crystal molecules 35 is orthogonal to the liquid crystal molecules 35 of the liquid crystal lens 20a for the geometric conversion lens is described above. By operating in the same manner as the geometric conversion lens liquid crystal lens 20a and simultaneously moving the liquid crystal molecules 35 of the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a and 20b in one arbitrary direction, the same as the arbitrary one direction. It becomes possible to translate the panoramic landscape in one direction.
すなわち、上述の実施例では、基準電極30に印加される基準電圧からの拡大率指令電圧V2,mn(もしくは縮小率指令電圧V´2,mn)及びその周囲の4つの回転指令電圧Vxy 1,mnへのバイアス電圧により、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dは拡大、縮小、回転の他に像を平行移動させ得る。この場合、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dでは、バイアス電圧によりプレチルト角を0度にした後、その値を基準とした電圧が平行移動量に対応することになる。 That is, in the above-described embodiment, the enlargement rate command voltage V 2, mn (or the reduction rate command voltage V ′ 2, mn ) from the reference voltage applied to the reference electrode 30 and the four rotation command voltages V xy around it. The geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d can translate the image in addition to enlargement, reduction, and rotation by the bias voltage to 1, mn . In this case, in the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d, after the pretilt angle is set to 0 degree by the bias voltage, the voltage based on the value corresponds to the parallel movement amount.
さらに、本発明はこれに限らず、拡大処理及び又は縮小処理だけを実行可能な幾何学変換レンズ用液晶レンズと、回転処理だけ実行可能な幾何学変換レンズ用液晶レンズと、平行移動処理だけ実行可能な幾何学変換レンズ用液晶レンズを積層させ組み合わせて内部レンズ部を構成するようにしてもよい。このとき、上述の実施例と等価なパノラマ風景を得るには、平行移動処理、拡大処理及び又は縮小処理、回転処理の順番に留意する必要がある。 Furthermore, the present invention is not limited to this. The liquid crystal lens for a geometric conversion lens that can execute only the enlargement process and / or the reduction process, the liquid crystal lens for a geometric conversion lens that can execute only the rotation process, and the parallel movement process only. The internal lens portion may be configured by stacking and combining liquid crystal lenses for possible geometric conversion lenses. At this time, in order to obtain a panoramic view equivalent to the above-described embodiment, it is necessary to pay attention to the order of parallel movement processing, enlargement processing and / or reduction processing, and rotation processing.
さらに、上述した実施の形態においては、拡大率指令電圧V2,mn、縮小率指令電圧V´2,mn、回転指令電圧Vxy 1,mnを印加することにより配向状態が変化する液晶分子35を用い、幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dの屈折率を変化させる幾何学変換レンズを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、磁力や原子・分子間力、放射線等の外部刺激が外部から与えられることによって、対象部材の外観形状を変化させることなく、内部の屈折率を変化させる種々の屈折率変化手段を用いて屈折率を変化させる幾何学変換レンズを適用してもよい。 Further, in the embodiment described above, the liquid crystal molecules 35 magnification command voltage V 2, mn, the reduction ratio command voltage V'2, mn, the orientation state by applying a rotation command voltage V xy 1, mn changes Although the case where the geometric conversion lens that changes the refractive index of the liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d for the geometric conversion lens is applied has been described, the present invention is not limited to this. Geometries that change the refractive index using various refractive index changing means that change the internal refractive index without changing the external shape of the target member by applying external stimuli such as intermolecular force and radiation from the outside. A scientific conversion lens may be applied.
また、例えば、光の屈折率を変化させる手法としては、ガラス板あるいはプラスチック等の基板上に酸化インジウム・スズ、酸化タングステン、酸化タンタル、アルミニウム、パラジウム及びマグネシウム・ニッケル系合金薄膜を重ね合わせた構造をした薄膜材料を用い、外部からの電気及び磁力の印加によって、薄膜材料の透明度を変化させて屈折率を変化させる手法を適用してもよい。 In addition, for example, as a method of changing the refractive index of light, a structure in which an indium tin oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, aluminum, palladium, and magnesium / nickel alloy thin film are stacked on a glass plate or a plastic substrate. A method of changing the refractive index by changing the transparency of the thin film material by applying electricity and magnetic force from the outside may be applied.
さらに、上述した実施の形態においては、液晶分子35により光の屈折率を変化させる幾何学変換レンズ用液晶レンズ20a,20b,20c,20dを用いた幾何学変換レンズを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光のみならず、電子や電気、磁力、原子・分子間力、放射線等のあらゆるものの屈折率を変換させる幾何学変換レンズを適用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the geometric conversion lens using the geometric conversion lens liquid crystal lenses 20a, 20b, 20c, and 20d in which the refractive index of light is changed by the liquid crystal molecules 35 has been described. The present invention is not limited to this, and a geometric conversion lens that converts the refractive index of not only light but also electrons, electricity, magnetic force, atomic / molecular force, radiation, etc. may be applied.
(4−2)他の実施の形態によるパノラマ情報取得部
図1との対応部分に同一符号を付して示す図16において、51は他の実施の形態によるパノラマ撮像装置を示し、上述したパノラマ撮像装置1とはパノラマ情報取得部2の構成が異なるものである。この実施の形態の場合、パノラマ情報取得部52は、円錐形状からなり、傾斜面全てにミラーが設けられた構成を有する。このパノラマ情報取得部52は、頂点が撮像素子と対向するように配置されているとともに、当該頂点が撮像素子15の光軸上に配置され、傾斜面にて映る周囲360°の視野像を反射させて下方の撮像素子15に入射させ得るようになされている。このようなパノラマ情報取得部52を備えたパノラマ撮像装置51であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(4-2) Panorama Information Acquisition Unit According to Other Embodiment In FIG. 16, in which parts corresponding to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals, 51 denotes a panorama imaging apparatus according to another embodiment, and the panorama described above The configuration of the panorama information acquisition unit 2 is different from that of the imaging device 1. In the case of this embodiment, the panorama information acquisition unit 52 has a conical shape and has a configuration in which mirrors are provided on all inclined surfaces. The panorama information acquisition unit 52 is arranged so that the apex faces the image sensor, and the apex is arranged on the optical axis of the image sensor 15, and reflects a 360 ° field image reflected on an inclined surface. Thus, the light can enter the lower image sensor 15. Even with the panorama imaging device 51 provided with such a panorama information acquisition unit 52, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
また、他の実施の形態によるパノラマ情報取得部としては、例えばガラス等からなり、底部が半球状に形成された魚眼レンズを用いるようにしてもよく、この場合、パノラマ情報取得部の中心軸を撮像素子15の光軸上に配置し、かつ底部を撮像素子15に対向するように配置させ、当該底部にてパノラマ風景を屈曲させて下方の撮像素子15に入射させる。このようなパノラマ情報取得部52を備えたパノラマ撮像装置51であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、パノラマ情報取得部については種々の構成を適用してもよく、要は広範囲に亘ったパノラマ風景を撮像素子15に入射させることができれば種々の構成のパノラマ情報取得部を適用してもよい。 In addition, as a panorama information acquisition unit according to another embodiment, a fish-eye lens made of, for example, glass and having a hemispherical bottom may be used. In this case, the center axis of the panorama information acquisition unit is imaged. It arrange | positions on the optical axis of the element 15, and arrange | positions so that a bottom part may oppose the image pick-up element 15, a panoramic landscape is bent in the said bottom part, and it injects into the image pick-up element 15 below. Even with the panorama imaging device 51 provided with such a panorama information acquisition unit 52, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. It should be noted that various configurations may be applied to the panorama information acquisition unit. In short, panorama information acquisition units having various configurations may be applied as long as a panoramic landscape over a wide range can be incident on the image sensor 15. .
また、パノラマ情報取得部としては、例えば周囲360°の視野風景の他、周囲180°や120°等その他種々の広範囲の視野風景を、幾何学変換処理部3に入射するパノラマ情報取得部を適用してもよい。 Also, as the panorama information acquisition unit, for example, a panorama information acquisition unit that applies a wide range of field of view such as 180 ° or 120 ° of the surroundings to the geometric transformation processing unit 3 in addition to the 360 ° field of view landscape is applied. May be.
また、上述した実施の形態においては、パノラマ情報取得部として、パノラマ風景から得られる可視光をパノラマ情報として幾何学変換処理部3に入射させるパノラマ情報取得部2を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばパノラマ風景から得られる、近赤外線及び遠赤外線等の赤外線や、テラヘルツ波及び放射線等の光電磁波、磁気、電気、電子、量子をパノラマ情報として幾何学変換処理部に入射させるパノラマ情報取得部を適用してもよい。この場合、パノラマ撮像装置では、パノラマ情報取得部で得られるパノラマ情報の種類に応じて、当該パノラマ情報に適用可能な幾何学変換処理部、撮像素子を用いることになる。 In the above-described embodiment, the case where the panorama information acquisition unit 2 that causes the visible light obtained from the panoramic scenery to enter the geometric conversion processing unit 3 as the panorama information is described as the panorama information acquisition unit. The present invention is not limited to this, and is obtained from a panoramic landscape, for example, infrared rays such as near infrared rays and far infrared rays, photoelectromagnetic waves such as terahertz waves and radiation, magnetism, electricity, electrons, and quantum as a panoramic information. A panorama information acquisition unit that is incident on the screen may be applied. In this case, in the panorama imaging apparatus, a geometric conversion processing unit and an imaging element applicable to the panorama information are used according to the type of panorama information obtained by the panorama information acquisition unit.
1,51 パノラマ撮像装置
2,52 パノラマ情報取得部
3 幾何学変換処理部
20a,20b,20c,20d 幾何学変換レンズ用液晶レンズ
21 第1基板
22 第2基板
23 液晶レンズ層(屈折率変化層)
35 液晶分子(屈折率変化手段)
30 基準電極(第2電極)
31 ITO電極層(第1電極)
EL2,mn 拡大・縮小用電極(拡大用電極、縮小用電極)
EL1,mn 回転用電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,51 Panorama imaging device 2,52 Panorama information acquisition part 3 Geometric conversion process part 20a, 20b, 20c, 20d Liquid crystal lens for geometric conversion lenses 21 1st board | substrate 22 2nd board | substrate 23 Liquid crystal lens layer (refractive index change layer) )
35 Liquid crystal molecules (refractive index changing means)
30 Reference electrode (second electrode)
31 ITO electrode layer (first electrode)
EL 2, mn Expansion / reduction electrode (expansion electrode, reduction electrode)
EL 1, mn rotating electrode
Claims (7)
前記幾何学変換処理部は、
屈折率変化手段が封入された屈折率変化層を第1基板と第2基板との間に有し、前記屈折率変化層に与えられる外部刺激により前記屈折率変化手段を配向制御して、該屈折率変化手段の配向変化により前記パノラマ風景を幾何学変換させる
ことを特徴とするパノラマ撮像装置。 A panorama information acquisition unit that acquires a panoramic landscape and enters the geometric transformation processing unit,
The geometric transformation processing unit
Having a refractive index changing layer enclosing the refractive index changing means between the first substrate and the second substrate, and controlling the orientation of the refractive index changing means by an external stimulus applied to the refractive index changing layer; A panoramic imaging apparatus characterized in that the panoramic landscape is geometrically transformed by changing the orientation of the refractive index changing means.
前記屈折率変化層が液晶レンズ層であり、前記屈折率変化手段が液晶分子であり、
前記第1基板には第1電極を有し、前記第2基板には第2電極を有しており、
前記外部刺激として前記第1電極及び第2電極間に電圧が印加されることにより、前記液晶分子を配向制御し、光束を前記液晶分子により屈折させて前記パノラマ風景を幾何学変換させる
ことを特徴とする請求項1記載のパノラマ撮像装置。 The geometric transformation processing unit
The refractive index changing layer is a liquid crystal lens layer, and the refractive index changing means is a liquid crystal molecule;
The first substrate has a first electrode, the second substrate has a second electrode,
A voltage is applied between the first electrode and the second electrode as the external stimulus, thereby controlling the orientation of the liquid crystal molecules and refracting a light beam by the liquid crystal molecules to geometrically transform the panoramic landscape. The panorama imaging apparatus according to claim 1.
前記第1電極には、規則的に配置された複数の拡大・縮小用電極が設けられており、
前記複数の拡大・縮小用電極のうち、一又は複数の選択された拡大・縮小用電極にだけ電圧が印加されることで、前記一又は複数の選択された拡大・縮小用電極に対向する前記液晶分子を配向制御し、前記光束を前記液晶分子により屈折させ前記パノラマ風景を拡大及び又は縮小させる
ことを特徴とする請求項2記載のパノラマ撮像装置。 The geometric transformation processing unit
The first electrode is provided with a plurality of enlargement / reduction electrodes arranged regularly,
The voltage is applied only to one or more selected enlargement / reduction electrodes among the plurality of enlargement / reduction electrodes, so that the one or more selected enlargement / reduction electrodes are opposed to each other. The panorama imaging apparatus according to claim 2, wherein liquid crystal molecules are controlled in orientation, and the light flux is refracted by the liquid crystal molecules to enlarge and / or reduce the panoramic landscape.
前記第1電極は、規則的に配置された複数の回転用電極が設けられており、
前記複数の回転用電極に電圧が印加されることで、前記回転用電極に対向する前記液晶分子を配向制御し、前記光束を前記液晶分子により屈折させ前記パノラマ風景を回転させる
ことを特徴とする請求項2又は3記載のパノラマ撮像装置。 The geometric transformation processing unit
The first electrode is provided with a plurality of rotation electrodes arranged regularly,
A voltage is applied to the plurality of rotating electrodes to control the orientation of the liquid crystal molecules facing the rotating electrodes, and the light beam is refracted by the liquid crystal molecules to rotate the panoramic landscape. The panoramic imaging apparatus according to claim 2 or 3.
前記第2電極から前記第1電極へのバイアス電圧が印加されることで、前記第1電極及び前記第2電極間の前記液晶分子を配向制御し、前記光束を前記液晶分子により屈折させ前記パノラマ風景を平行移動させる
ことを特徴とする請求項2〜4のうちいずれか1項記載のパノラマ撮像装置。 The geometric transformation processing unit
By applying a bias voltage from the second electrode to the first electrode, the alignment of the liquid crystal molecules between the first electrode and the second electrode is controlled, and the light beam is refracted by the liquid crystal molecules to cause the panorama. The panoramic imaging apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the landscape is moved in parallel.
前記パノラマ風景を反射させて前記幾何学変換処理部に入射させる複数の反射ミラーを備え、前記反射ミラーのうち、最終的に前記幾何学変換処理部へ前記パノラマ風景を入射させる末端反射ミラーの反射面が平面状に形成されている
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項記載のパノラマ撮像装置。 The panorama information acquisition unit
A plurality of reflecting mirrors that reflect the panoramic landscape and enter the geometric transformation processing unit are provided, and of the reflecting mirrors, reflection of a terminal reflecting mirror that finally enters the panoramic landscape to the geometric transformation processing unit The panoramic imaging apparatus according to claim 1, wherein the surface is formed in a flat shape.
前記パノラマ風景から得られる可視光や、赤外線、光電磁波、磁気、電気、電子、量子をパノラマ情報として前記幾何学変換処理部に入射する
ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項記載のパノラマ撮像装置。 The panorama information acquisition unit
The visible light obtained from the panoramic landscape, infrared rays, optical electromagnetic waves, magnetism, electricity, electrons, and quantum are incident on the geometric transformation processing unit as panoramic information. 7. The panoramic imaging device described in the item.
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