JPH10136237A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で周囲３６０度の被写体の画像を
得ることである。 【解決手段】 撮像素子１７に被写体の像を結像するレ
ンズ系２２を設け、反射面２４が前記レンズ系２２の光
軸に対して傾斜するとともに前記レンズ系２２の光軸を
中心に回転するように反射鏡２３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置の周囲３６０
度の画像を撮影することができる撮像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、広い範囲にわたって人間の目で見
た状態により近い画像を記録・再生すると云う試みは種
々なされている。例えば、通常の３５ｍｍ方式のカメラ
では所定の範囲の撮影しかできないが、より広角な画像
を得るために、風景などの被写体の場合には、通常のカ
メラで撮影した画像をつないで鑑賞する方法、所謂、つ
なぎパノラマ写真がある。この方法によれば、カメラの
周囲３６０度にわたって画像を再現し鑑賞することがで
きる。

【０００３】また、近年のコンピュータ関連技術の発展
によって、コンピュータの中でアクティブに撮影画像を
再現しようというものがあり、その例としてＱｕｉｃｋ
ＴｉｍｅＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）の如
きものがある。この中には、カメラの回り３６０度に関
して一定の角度で撮影を行い、その画像をコンピュータ
画面上で再現するＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶＲ Ｐａｎｏｒ
ａｍａと、被写体の回り３６０度を所定の角度で撮影し
てコンピュータ画面上で再現するＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶ
Ｒ Ｏｂｊｅｃｔの二種類がある。このＱｕｉｃｋＴｉ
ｍｅＶＲ Ｏｂｊｅｃｔの撮影は、ターンテーブル等の
上に被写体を載せ、テーブルを所定角度回して静止させ
て撮影をすると云う手順を繰り返すことで行われる。但
し、被写体が建築物のように固定されたものや大きなも
のである場合には、被写体の回りにカメラを移動させて
撮影を行う必要がある。

【０００４】本発明は、ＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶＲ Ｐａ
ｎｏｒａｍａに関するものである。そのため、図６に基
づいてＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶＲ Ｐａｎｏｒａｍａの鑑
賞方法を示す例を説明する。図６(ａ)は、コンピュータ
画面上に表示される初期画面であり、図中の手のマーク
は、コンピュータに接続されたマウスの如きポインティ
ングデバイスの操作によって動くカーソルである。ユー
ザがポインティングデバイスのボタンを押しながらカー
ソルを動かす、すなわち、ドラッグすると、それに連動
して表示される画像は、図６(ｂ)に示すように別の視野
角の画像になる。引き続きドラッグを続けると、画像は
更に動いて図６(ｃ)のようになる。このように図６(ａ)
〜図６(ｃ)では自動車のフロントパネルのみであるが、
ユーザが更にドラッグを続けると自動車の内部後方を含
めて３６０度にわたって内部を見渡すことができる。さ
らに、ユーザがキーボードの所定のボタンを押すことに
より、カメラをズーミングした時と同様に画像の拡大・
縮小を行うことも可能である。これにより、ユーザは自
宅にいながらにして車内のすべてを確認することができ
るものである。このような自動車の内装などの他に、旅
行会社等では風景を撮影して動くパンフレットとして利
用することも行われている。

【０００５】つぎに、従来のこれらの画像を撮影する従
来の方法を説明する。複数の画像をつなげて鑑賞する、
所謂、つなぎパノラマ写真を撮影するには、通常のフィ
ルム露光式のカメラ或いは電子カメラを用いて撮影者あ
るいは撮影装置の回りを所定の角度（例えば、３０度）
毎に分割して複数の画像（３０度の場合には１２枚）を
撮影し、それらをマニュアルで、或いは、画像処理技術
を用いてつなぎ合わせると云う方法がとられている。

【０００６】また、撮像装置の回り３６０度のパノラマ
画像を連続して撮影する例として、特公平５−５２４８
５号公報に記載されたライン走査式パノラマカメラがあ
る。これは円筒形の管内を撮影するためのものであり、
回転する１次元センサと結像光学系及びマルチチャンネ
ル型光学ロータリージョイント等を用いたものである。
ここで、図７に基づいてその構造及び作用を説明する。
円筒形の内周部分の形態である被写体面１の像を光線を
９０度折り曲げる偏向素子２、レンズ系３を介してライ
ンセンサ４上に結像させる。この時、偏向素子２、レン
ズ系３、ラインセンサ４等で構成されるカメラヘッド部
５は、回転制御回路・回転駆動機構によって被写体面１
の中心軸（レンズ系３の光軸にほぼ一致している）を中
心に回転する構造になっているので、このカメラヘッド
部５の回転とともに被写体面１の３６０度全周の画像が
順次ラインセンサ４によって撮影される。一方、図示し
ないカメラ保持部は、カメラヘッドの上部に取り付けら
れたマルチチャンネル型光学ロータリージョイント６を
介して回転しないで固定的に設けられている。このマル
チチャンネル型光学ロータリージョイント６は、同心上
に複数の光ガイドを用いたフォトカプラで構成されるも
のであり、回転するカメラヘッド部５と回転しないカメ
ラ保持部との間のデータの受け渡しは、このマルチチャ
ンネル型光学ロータリージョイント６によって非接触状
態で並列的に行われる。固定側には、ロータリエンコー
ダ７が設けられており、回転の制御はこのロータリエン
コーダ７を用いて行われる。さらに、回転側には、被写
体面１上を照射する照明用光源が設けられており、集光
レンズ８、プリズム９、光ファイバ１０を介して被写体
面１を照明する構成となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のライン走査型パ
ノラマカメラにあっては、データ転送側の撮像素子であ
るラインセンサ４が回転し、データ受取側の演算処理回
路は回転しないため、撮影した画像のデータの転送に
は、マルチチャンネル型光学ロータリージョイント６と
云う複雑、かつ、高価な部品を用いなければならないと
云う問題がある。また、ラインセンサ４の如き１次元の
撮像素子のセンサを用いているため、カメラヘッド部５
の回転が必須であり、一定の領域の画像全体をリアルタ
イムで撮り込むことはできないと云う問題がある。

【０００８】このようなことから、本発明は、マルチチ
ャンネル型光学ロータリージョイントのような複雑な装
置を用いることなく、撮像装置の回り３６０度の全範囲
の被写体をレンズ系光軸を中心に回転しながら連続的
に、或いは、断続的に撮像を行うことができる撮像装置
を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
撮像素子と、この撮像素子に被写体の像を結像するレン
ズ系と、反射面が前記レンズ系の光軸に対して傾斜する
とともに前記レンズ系の光軸を中心に回転するように設
けられた反射鏡とよりなるものである。これにより、傾
斜した反射鏡の回転とともに回転する像を固定的に設け
られた撮像素子を用いて取り込むことができるため、マ
ルチチャンネル型光学ロータリージョイントのような複
雑で高価な部材を用いなくても３６０度回りの被写体の
画像を容易に得ることができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、反射鏡の回転量を
検知する回転量検知手段を有し、撮像素子の画像データ
とともに前記回転量検知手段で検知された回転量を出力
するデータ出力部を有するものである。これにより、反
射鏡で得られる画像がその反射鏡とともに回転していた
としても回転量との関連性を持たせた画像データを得る
ことができるものである。

【００１１】請求項３記載の発明は、データ出力部から
出力されたデータを出力された順に回転量に応じた座標
変換を行ってメモリに格納し、この格納されたデータを
座標変換の順序に従って出力装置に出力するようにした
ので、反射鏡の回転に伴って回転する画像として取り込
まれたデータを目視により自然に見える状態に容易に変
換することができるものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、中心部が狭く両端
部に向かって徐々に幅が広くなるスリットが形成された
スリット部材を２次元撮像エリアの近傍に位置させて反
射鏡と一体に回転するように設けたので、回転する画像
データの撮像素子の中心と周辺との周速の差異によって
生じる光量の変化を相殺して全面にわたって均等な光量
とすることができるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１乃至
図５に基づいて説明する。まず、図１に示される撮像装
置は、回転台１１とカメラヘッド部１２とよりなってい
る。そして、前記回転台１１は、固定的に設けられた固
定部１３とこの固定部１３に回転自在に結合された回転
部１４とよりなる。前記固定部１３の中心部分の空間１
５内には、固定台１６が固定されている。この固定台１
６の上面には、撮像素子としての２次元撮像素子１７が
その受光面を上にして取り付けられている。前記回転部
１４の中心には、前記空間１５に対応した開口部１８が
形成されており、この開口部１８には、前記カメラヘッ
ド部１２の円筒状の本体部１９が固定されている。前記
２次元撮像素子１７に近接した前記本体部１９の底面に
は、スリット板２０が配設されている。このスリット板
２０の中心には、中心部が狭く両端部に向かって徐々に
幅が広くなるスリット２１が形成されている。また、前
記カメラヘッド部１２の回転中心となる回転軸と光軸と
を一致させてレンズ系２２が前記本体部１９内に固定さ
れている。このレンズ系２２の光軸に対して、４５度の
傾斜角度をもって傾斜させた反射鏡２３がその光軸上に
位置して前記本体部１９内に固定されている。この反射
鏡２３の下面は反射面２４とされており、この反射面２
４に対向する前記本体部１９の側面には、開口２５が形
成され、この開口２５にはカバーガラス２６が取り付け
られて撮影窓２７が形成されている。

【００１４】このような構成において、回転台１１に取
り付けられたカメラヘッド部１２が回転することによ
り、撮影窓２７の外部に存在する被写体の像がその撮影
窓２７を経て取り込まれ、反射鏡２３の反射面２４で反
射されてレンズ系２２に至り、このレンズ系２２で被写
体像は、スリット２１を経て２次元撮像素子１７に結像
される。いま、カメラヘッド部１２が初期位置にあると
きの被写体をＡとし、角度θだけ回転した時の被写体を
Ｂとすると、初期位置にあっては、２次元撮像素子１７
に結像される像は、図３に示すように、図示状態では上
下方向に結像されており、カメラヘッド部１２が角度θ
だけ回動した時には、図３においては角度θだけ傾いた
状態に結像している。そのため、２次元撮像素子１７か
ら出力される画像データをそのまま表示装置で観察する
と、カメラヘッド部１２の回転に合わせて像がθ度だけ
傾いた見にくいものになってしまう。そこで、画像処理
により表示時に回転補正して常に正立するように補正す
る。これは、２次元撮像素子１７の各画素からの出力デ
ータのアドレスを座標変換することにより実現できる。
図４は、この座標変換を示したものであり、ＸＹ座標に
おいて、点Ｐ（ｘ，ｙ）の位置にある画素は、原点の回
りに角度θだけ回転させた場合の位置Ｐ’（ｘ’，
ｙ’）になり、その位置は、

【００１５】

【数１】

【００１６】により求められる。従って、カメラヘッド
部１２の初期位置に対するカメラヘッド部１２の回転角
（θ）を図示しないエンコーダ等を用いて検出し、画像
データと同時にデータ出力部から出力するようにしてお
く。そして、このデータ出力部から出力されたデータ
を、出力された順に角度θに応じた座標変換（アドレス
変換）を行って一旦メモリに格納し、それを変換後の順
序で表示装置等に出力すれば正立した画像を逐次得るこ
とができる。

【００１７】また、カメラヘッド部１２の回転は、撮像
領域の中央付近を中心に行われるため、中心付近と端部
とでは周速に差異が生じている。従って、２次元撮像素
子１７の端部の受光素子は、中央部の受光素子に較べて
光の照射時間が短く、出力画像データも暗いものになっ
てしまう。そこで、２次元撮像素子１７の直前に図５に
示したような中央部が狭く端部に向かって徐々に幅の広
がるスリット２１が存するため、周速の差異による露光
量の過不足をキャンセルすることができ、２次元撮像素
子１７の全面にわたって均一な露光量の画像を得ること
ができる。

【００１８】このような装置の使用方法は、次の２種類
のものがある。その第一は、２次元撮像素子１７の出力
を前述のように座標変換を行って２次元映像として鑑賞
する方法である。この適用例としては、例えば、一定速
度でカメラヘッド部１２を回転させて常時３６０度の映
像を映し出して防犯カメラとして用いることや、回転を
ステッピングモータ等の断続的に行える駆動手段を用い
て行い、任意に回転・停止を行えるようにしてテレビ会
議等において、発言者の追跡等に用いること等である。
この場合には、スリット２１が存在しない方が良いの
で、スリット板２０を着脱自在に設けておき、必要に応
じて選択しようするように配慮することが望ましい。

【００１９】使用方法の第二としては、２次元撮像素子
１７の撮像領域の内、特定の領域だけを抽出してそれを
連続した画像としてつないで１枚のパノラマ画像として
鑑賞する方法である。これは具体的には、図２に示した
被写体Ａ，Ｂの領域、すなわち、カメラヘッドがそれぞ
れの回転角において装置の回りの３６０度の空間を所定
の角度で分割した縦長の空間の像部分のみを抽出し、こ
れを順次つないでパノラマ写真とするものである。この
場合、撮像領域上の像は、図３で示すように回転するた
め、抽出する部分も撮像領域上を回転する短冊状の領域
となる。この撮像方法によれば、パノラマ写真の撮影や
前述のＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶＲの撮影を極めて容易に行
うことが可能となる。

【００２０】なお、前述の実施の態様においては、撮像
素子として２次元撮像素子を用いた状態について説明し
たが、１次元撮像素子を用いた場合でも、従来のように
マルチチャンネル型光学ロータリージョイント等の複雑
かつ高価な部材を用いる必要なく必要な画像データを得
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、撮像素子と、こ
の撮像素子に被写体の像を結像するレンズ系と、反射面
が前記レンズ系の光軸に対して傾斜するとともに前記レ
ンズ系の光軸を中心に回転するように設けられた反射鏡
とよりなるものである。これにより、傾斜した反射鏡の
回転とともに回転する像を固定的に設けられた撮像素子
を用いて取り込むことができるため、マルチチャンネル
型光学ロータリージョイントのような複雑で高価な部材
を用いなくても３６０度回りの被写体の画像を容易に得
ることができるという効果を有する。。

【００２２】請求項２記載の発明は、反射鏡の回転量を
検知する回転量検知手段を有し、撮像素子の画像データ
とともに前記回転量検知手段で検知された回転量を出力
するデータ出力部を有するものである。これにより、反
射鏡で得られる画像がその反射鏡とともに回転していた
としても回転量との関連性を持たせた画像データを得る
ことができるという効果を有する。

【００２３】請求項３記載の発明は、データ出力部から
出力されたデータを出力された順に回転量に応じた座標
変換を行ってメモリに格納し、この格納されたデータを
座標変換の順序に従って出力装置に出力するようにした
ので、反射鏡の回転に伴って回転する画像として取り込
まれたデータを目視により自然に見える状態に容易に変
換することができるという効果を有する。

【００２４】請求項４記載の発明は、中心部が狭く両端
部に向かって徐々に幅が広くなるスリットが形成された
スリット部材を２次元撮像エリアの近傍に位置させて反
射鏡と一体に回転するように設けたので、回転する画像
データの撮像素子の中心と周辺との周速の差異によって
生じる光量の変化を相殺して全面にわたって均等な光量
とすることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す縦断側面図であ
る。

【図２】その全体の斜視図である。

【図３】撮像素子の平面図である。

【図４】座標変換を説明する説明図である。

【図５】撮像素子とスリットとの関係を示す平面図であ
る。

【図６】従来のＱｕｉｃｋＴｉｍｅＶＲ Ｐａｎｏｒａ
ｍａの自動車の内装を鑑賞している状態を示す説明図で
ある。

【図７】従来の撮像装置の一例を示す一部を切り欠いた
斜視図である。

【符号の説明】

１７ 撮像素子 ２２ レンズ系 ２３ 反射面 ２４ 反射鏡

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子と、この撮像素子に被写体の像
   を結像するレンズ系と、反射面が前記レンズ系の光軸に
   対して傾斜するとともに前記レンズ系の光軸を中心に回
   転するように設けられた反射鏡とよりなることを特徴と
   する撮像装置。
2. 【請求項２】 反射鏡の回転量を検知する回転量検知手
   段を有し、撮像素子の画像データとともに前記回転量検
   知手段で検知された回転量を出力するデータ出力部を有
   することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 データ出力部から出力されたデータを出
   力された順に回転量に応じた座標変換を行ってメモリに
   格納し、この格納されたデータを座標変換の順序に従っ
   て出力装置に出力するようにしたことを特徴とする請求
   項２記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 中心部が狭く両端部に向かって徐々に幅
   が広くなるスリットが形成されたスリット部材を２次元
   撮像エリアの近傍に位置させて反射鏡と一体に回転する
   ように設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の撮
   像装置。