WO2003021347A1 - Imaging device - Google Patents

Description

技術分野

本発明は撮像装置に関し、 撮影明した映像における高層建造物等の高い位置で の高さ方向の長さが圧縮して撮影されないようにしたものである。 背景技術

書

ビデオカメラで高い建物等の被写体を撮影する場合は、 F I G. 6のように ビデオカメラを上向きにすることによりビデオカメラの光軸と被写体 1とを鋭 角ひに設定する必要がある。 ここで、 ビデオカメラ等のレンズは複数枚のレン ズで構成されるが、 これらは等価的に一枚の凸レンズ 2で表現される。 そして 、 凸レンズ 2と撮像素子 3とはビデオカメラの中心線に対していずれも直角に なっている。 被写体 1の A, B, Cの部分は撮像素子 3上では A' , B' ， C ' となり、 B点は A, C点の中間高さ位置なのに B' C' に対して A' B' が 短くなることから、 被写体 1の高い位置の部分が圧縮されて短く撮像される。 上記の問題を解決するには F I G. 2のように凸レンズ 2に対して撮像素子 3を平行移動させればよいことが知られている。 F I G. 2において被写体 1 と撮像素子 3とは平行なので AB ： B C = A' Β' ： B' C となり被写体 1 の長さ方向での圧縮， 引伸は生じない。 このようなあおり撮影といわれる構成 では、 D点は撮影不可能であり、 C点より上方のみが撮影範囲となる。

ところが、 パノラマ撮影等のように水平面上で全周 360度の広範囲撮影を 行なう場合にも同様の問題が生じる。 そこで本発明は、 斯かる課題を解決した撮像装置を提供することを目的とす る。 発明の開示

斯かる目的を達成するための請求項 1に係る撮像装置の構成は、 撮影しょう とする被撮影部を分割して複数の被撮影部分を想定し、 夫々の被撮影部分を個 別に撮影する撮像手段を同一面上に円周方向に沿って複数設け、 夫々の撮像手 段からの映像を貼りあわせて広範囲映像を得る撮像装置であって、 夫々の撮像 手段は、 相互に平行な面の上に等価凸レンズと撮像部とを夫々設け、 等価凸レ ンズと撮像部とを前記相互に平行な面に沿って相対的にずらして設置したこと を特徴とする。

斯かる撮像装置では、 広範囲撮影において等価凸レンズと撮像素子との位置 をずらして撮影するので、 高層建造物等の被写体を撮影した場合に高い位置で の高さ方向の長さが圧縮されるという不自然さが解消される。

請求項 2に係る撮像装置の構成は、 請求項 1において、 前記撮像手段に設け られる絞りの中心を通る主光線の中で、 ガウス領域を通る主光線を選択し、 当 該主光線における物空間での直線成分を延長して光軸と交わる点を N P点とし て設定し、 夫々の撮像手段における N P点のうちの、 いずれか一つの N P点を 中心とする球の内部である N P点領域に、 他の N P点が配置されるようにした ことを特徴とする。

斯かる撮像装置では、 撮像手段におけるいずれか一つの撮像手段の N P点領 域に他の N P点が配置されるので、 パララックスのない広範囲映像が得られる 請求項 3に係る撮像装置の構成は、 請求項 2において、 前記球の半径寸法を 略 2 0 m mとしたことを特徴とする。 斯かる撮像装置では、 いずれか一つの N P点を中心とする半径寸法が略 2 0 m mの球の内部である N P点領域に、 他の N P点が配置されるようにしたので 、 パララックスのない広範囲映像が得られる。

請求項 4に係る撮像装置の構成は、 請求項 3において、 前記撮像手段を水平 面上に円周方向に沿って複数設け、 前記等価凸レンズと前記撮像部とを相対的 にずらす方向を鉛直方向としたことを特徴とする。

斯かる撮像装置では、 高い位置での高さ方向に圧縮のない映像であって、 水 平面上での周囲 3 6 0度の広範囲映像を得るための撮影が行なえる。

請求項 5に係る撮像装置の構成は、 請求項 4において、 前記等価凸レンズと 前記撮像部とを相対的にずらす量を変えるための調整手段を設けたことを特徴 とする。

斯かる撮像装置では、 高い位置での高さ方向の圧縮のない映像であって、 水 平面上での周囲 3 6 0度の広範囲映像を得るための撮影が行なえ、 しかも撮影 できる高さが自由に変えられる。 前記の N P点および N P点領域については、 以下に定義する。 F I G . 5は 図示しない被写体で反射した光が等価凸レンズ 3 0 0を介して撮像部 3 0 1へ 至り、 撮像部 3 0 1の上に像を結ぶ状態を示したものである。 等価凸レンズと は、 撮像部に像を結ぶための単一または複数のレンズの集まりを、 ひとつの凸 レンズとして表現したものであり、 レンズだけでなく凸面鏡や凹面鏡も等価凸 レンズの構成要素となる。 ここでは、 等価凸レンズ 3 0 0はレンズ 3 0 2〜レ ンズ 3 0 8によって構成され、 絞り 3 0 9がレンズ 3 0 4と レンズ 3 0 5 との 間に設けられている。 絞り 3 0 9の中心を通る無数の主光線のうちの、 レンズ の収差が無視できるガウス領域を通る主光線 3 1 1を選択し、 選択した主光線 3 1 1のうちの物空間 3 1 2における直線成分を延長して光軸 3 1 0と交わる 点を N P (ノンパララックス）点 3 1 3とし、 当該 N P点を中心とする半径 2 0 mm以内の球の内部を N P点領域 3 1 4とする。 N P点領域を N P点を中心と する半径 20mmの球内としたのは、 いずれか一つの撮像手段における N P点 を中心とする半径 20mmの球内に他の撮像手段の NP点が位置する位に、 N P点どうしが接近しておれば、 パララックスの発生を無視できる程度にに抑え ることが出来るからである。 なお、 3 1 5は像空間である。 図面の簡単な説明

F I G. 1は本発明による撮像装置の実施の形態 1を示す構成図、 F I G. 2は本発明による撮像装置の実施の形態 1の作用説明図、 F I G. 3は本発明 による撮像装置の実施の形態 2を示す構成図、 F I G. 4Aは本発明による撮 像装置の実施の形態 3を示す正面図、 F I G. 4 Bは本発明による撮像装置の 実施の形態 3を示す平面図、 F I G. 5は本発明に係り、 撮像手段の NP点と NP点領域とを定義するための説明図、 F I G. 6は高層建造物等の被写体を 撮影する際に、 上部が短く圧縮されて撮影されることを示す説明図。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明による撮像装置の実施の形態を説明する。

(a) 実施の形態 1

まず、 撮像装置の実施の形態 1を F I G. 1に基づいて説明する。 この実施 の形態は、 レンズに対して撮像素子を固定し、 撮影範囲を固定したものである 図のようにベース 4の上面にはベース 4の中心を中心とする円の周囲に等間 隔に 4つの撮像手段 5が設けられている。

夫々の撮像手段 5の構成は同一なのでひとつについてのみ説明する。 6は有 底筒形状の保持部材、 7は撮像素子 (撮像部)、 8は前玉レンズ （等価凸レンズ ) である。 撮像素子 7と前玉レンズ 8とは相互に平行になっており、 撮像素子 7に対して前玉レンズ 8の位置が高い位置に設定されている。 この高さの値は 、 予め計算された計算値によるものである。 撮像素子 7に接続される処理手段 については、 図示省略する。

これらの撮像手段 5どうしの関係は以下のようになつている。 即ち、 ベース 4の中心を貫通する中心線 P上の一点に、 夫々の撮像手段 5の N P点が配置さ れている。

斯かる撮像装置では、 高層建造物等の高い位置での高さ方向への圧縮のない 周囲 3 6 0度の広範囲撮影が行なえる。 また、 夫々の撮像手段 5の N P点が一 点に配置されるので、 パララックスのない広範囲映像が得られる。

( b ) 実施の形態 2

次に、 実施の形態 2について説明する。 この実施の形態はレンズに対して撮 像素子が相対的に上下移動して撮影範囲が変えられるようにしたものである。

F I G . 3に示すように、 ベース 4の外周部には、 筒形の支持部 4 aがー体 に形成されている。 支持部 4 aの上には水平方向へ 9 0 ° 毎に 4つのリング状 のレンズ鏡筒 9が固着され、 レンズ鏡筒 9の内部には前玉レンズ 8が固着され ている。

一方、 支持部 4の中央部には 4本のガイ ドビン 1 0が立設され、 このガイ ド ピン 1 0が昇降台 1 1に形成されたガイ ド孔に挿通されている。 そして、 昇降 台 1 1を昇降駆動するための駆動手段が設けられている。 即ち、 支持部 4の中 央にめねじ部 4 bが形成される一方、 支持部 4の下方からめねじ部 4 bに調整 ねじ （調整手段） 1 2がねじ込まれている。 この調整ねじ 1 2の先端は回動自 在な状態で昇降台 1 1に結合されている。

昇降台 1 1における前記レンズ鏡筒 9と対応する位置には支持板 1 3を介し て撮像素子 7が取り付けられている。 支持板 1 3には撮像素子 7を囲繞するよ うにしてレンズ鏡筒 1 4が固着され、 対応するレンズ鏡筒 1 4どうしが蛇腹 1 5を介して連結されている。 これにより、 4つの撮像手段 1 6が構成されてい る。

斯かる撮像装置では、 高い位置での高さ方向の圧縮のない、 水平面上での周 囲 3 6 0度の広範囲撮影が行なえる。 F I G . 3において撮像素子 7の高さを 前玉レンズ 8の高さと略同一にしておく と、 水平面上での周囲 3 6 0度の通常 の広範囲映像が得られ、 調整ねじ 1 2を回すことにより昇降台 1 1と共に撮像 素子 7を下げると、 前記の広範囲映像であって高い位置を撮影した高さ方向の 圧縮のないものが得られる。 撮影範囲の高さは、 調整ネジ 2を回して調整する その他の構成， 作用は実施の形態 1 と同じなので、 説明を省略する。

なお、 実施の形態 2は高さ方向の撮影範囲を上方向へ移動する構成としたが 、 撮像装置の上下を入れ替えることにより下方向へ移動することも可能であり 、 調整ねじ 1 2の長さを長くすることにより上方向又は下方向の双方向への移 動が可能である。

( c ) 実施の形態 3

最後に、 実施の形態 3を F I G . 4に基づいて説明する。 この撮像装置は、 建物の中やコンサ一ト会場， 街頭風景などを撮影するのに用いて好適なもので ある。

F I G . 4に示すように円周方向へ 9 0度ごとに撮像手段 1 7が配置され、 その上には F I G . 1に示した構成であってベース上に載った 4つの撮像手段 5が設けられている。 ベース 4より上のものは、 実施の形態 1のものと同一構 造である。 ベース 4より下部のものも夫々の撮像手段 1 7の N P点が同一点に 配置されており、 撮像手段 1 7の N P点も撮像手段 5の N P点と同一位置に配 置されている。 つまり、 撮像手段 5 , 撮像手段 1 7の全ての撮像手段の N P点 が同一位置に配置されている。 斯かる撮像装置では、 実施の形態 1の広範囲映像の下方に更に映像を追加し たものとなり、 映像の範囲が上下方向へ広くなる。

なお、 実施の形態 1〜3に真上向きの撮像手段を単一又は複数追加し、 現在 の撮像手段の N P点に、 追加した撮像手段の N P点が一致するように配置する ことで、 パララックスを生じることなく半天球の広範囲映像を得ることが可能 になる。 また、 実施の形態では、 全ての撮像手段の N P点が一致する場合を示 したが、 撮像手段におけるいずれか一つの N P点領域に他の N P点が配置され ておれば、 パララックスの発生を無視できる程度に抑えることができる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 撮影しょうとする被撮影部を分割して複数の被撮影部分を想定し、 夫々の被撮影部分を個別に撮影する撮像手段を同一面上に円周方向に沿って 複数設け、 夫々の撮像手段からの映像を貼りあわせて広範囲映像を得る撮像装 置であって、

夫々の撮像手段は、 相互に平行な面の上に等価凸レンズと撮像部とを夫々設 け、 等価凸レンズと撮像部とを前記相互に平行な面に沿って相対的にずらして 設置したことを特徴とする撮像装置。

2 . 前記撮像手段に設けられる絞りの中心を通る主光線の中で、 ガウス領域 を通る主光線を選択し、 当該主光線における物空間での直線成分を延長して光 軸と交わる点を N P点として設定し、

夫々の撮像手段における N P点のうちの、 いずれか一つの N P点を中心とす る球の内部である N P点領域に、 他の N P点が配置されるようにしたことを特 徴とする請求の範囲第 1項に記載の撮像装置。

3 . 前記球の半径寸法を略 2 O m mとしたことを特徴とする請求の範囲第 2 項に記載の撮像装置。

4 . 前記撮像手段を水平面上に円周方向に沿って複数設け、 前記等価凸レン ズと前記撮像部とを相対的にずらす方向を鉛直方向としたことを特徴とする請 求の範囲第 3項に記載の撮像装置。

5 . 前記等価凸レンズと前記撮像部とを相対的にずらす量を変えるための調 整手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の撮像装置。