JP2002229138A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2002229138A
JP2002229138A JP2001029030A JP2001029030A JP2002229138A JP 2002229138 A JP2002229138 A JP 2002229138A JP 2001029030 A JP2001029030 A JP 2001029030A JP 2001029030 A JP2001029030 A JP 2001029030A JP 2002229138 A JP2002229138 A JP 2002229138A
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point
image pickup
imaging
concave mirror
imaging device
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Shigeru Tajima
茂 田島
Koichi Yoshikawa
功一 吉川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲映像を形成するために複数のビデオカ
メラによる映像を貼り合わせても、パララックスが生じ
てしまう。 【解決手段】 凹面鏡5の中心に孔5aを形成し孔5a
を挟む位置に凸面鏡12とCCD撮像素子6とを設ける
ことによりNP点NをCCD撮像素子6の外側に有する
撮像手段4を設け、略同一点にNP点を有する撮像手段
4を複数設けて撮像装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に関し、広
範囲映像を形成するために貼り合わせる映像間のパララ
ックスを小さくしたものである。
【0002】
【従来の技術】空間のある一点を視点とし、水平面上で
その周囲を撮影してパノラマ映像等の広範囲映像を得る
には、視点を中心とする円周に沿って複数のカメラを等
間隔に配置するとともに夫々のカメラの光軸を放射方向
へ向けて固定し、夫々のカメラで撮影した映像をつなぎ
合わせることが考えられる。
【0003】図8は水平面上での周囲360度の範囲の
広範囲映像を得るために90度ごとに4台のビデオカメ
ラ1を配置したものである。ビデオカメラ1の水平方向
での画角θは90度以上必要であり、隣り合うビデオカ
メラ1の撮影範囲にはオーバーラップ部分aが生じ、こ
の部分ではパララックスが生じる。
【0004】パララックスの値はビデオカメラからの距
離によって異なるので、隣り合う映像を貼り合わせる際
にどの距離を基準とするかという点に困難が生じ、自動
化の妨げになる。
【0005】一方、パララックスをなくすには図9のよ
うに画角θにより定まる映像の端部どうしが隣接するよ
うに設定すればよい。このような状態となるためには画
角θの頂点であるNP点(後述する)Nの位置が4台のビ
デオカメラ1において同一点に配置されることが必要に
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところがビデオカメラ
1のNP点Nの位置は、図10に示す鏡筒1a内の複数
のレンズの設計のパラメータとして定義される画角θや
レンズの有効径dにより一義的に決まり、その位置は最
も外側のレンズ1bと撮像面との間に存在し、図9から
わかるように4台のビデオカメラ1どうしが相互に干渉
してNP点Nを同一点に配置することは物理的に不可能
である。
【0007】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。
【0008】
【課題を解決するための手段】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、撮影しようとす
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、前記撮像手段は、中心に孔を有する凹
面鏡と、当該凹面鏡の焦点位置に配置した凸面鏡と、当
該凹面鏡の反凸面鏡側に配置されるとともに前記凹面鏡
及び前記凸面鏡で反射した光を受けて電気に変換する光
電変換部とで構成したことを特徴とし、請求項2に係る
撮像装置の構成は、請求項1において、前記光電変換部
として撮像素子を用いたことを特徴とし、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NP点として設
定し、夫々の撮像手段におけるNP点のうちの、いずれ
か一つのNP点を中心とする球の内部であるNP点領域
に、他のNP点が配置されるようにしたことを特徴と
し、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NP点領域の半径寸法を略20mmとしたこと
を特徴とし、請求項5に係る撮像装置の構成は、請求項
4において、前記撮像手段におけるNP点を、隣り合う
撮像手段における画角形成線上あるいは画角形成線の延
長線上に配置したことを特徴とする。
【0009】前記のNP点およびNP点領域について
は、以下に定義する。図7は図示しない被写体で反射し
た光が等価凸レンズ300を介して撮像部301へ至
り、撮像部301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300はレンズ302〜レンズ308によって構成
され、絞り309がレンズ304とレンズ305との間
に設けられている。絞り309の中心を通る無数の主光
線のうちの、光軸310に近いガウス領域を通ってレン
ズの収差が無視できる主光線311を選択し、選択した
主光線311のうちの物空間312における直線成分を
延長して光軸310と交わる点をNP(ノンパララック
ス)点313とし、当該NP点を中心とする半径20m
m以内の球の内部をNP点領域314とする。NP点領
域をNP点を中心とする半径20mmの球内としたの
は、一つの撮像手段におけるNP点を中心とする半径2
0mmの球内に他の撮像手段のNP点が位置する位に、
NP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、315は像空間である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による撮像装置の実
施の形態を説明する。
【0011】(a)実施の形態1 本発明による撮像装置の実施の形態1を図1に示す。図
のように、ベース10の上に支柱2を介して撮像手段群
3が設けられている。撮像手段群3は複数の撮像手段4
によって構成されている。
【0012】撮像手段4の構造を図2に示す。略円形の
凹面鏡5が設けられ、凹面鏡5の中央には孔5aが形成
されている。凹面鏡5における焦点の位置に凹面鏡5の
凹部と対向させて凸面鏡12が配置され、カセグレン型
を構成している。また、凹面鏡5における反凸面鏡12
側にはCCD撮像素子(光電変換部)6が配置されてい
る。凸面鏡12は複数のステー7を介して凹面鏡5に支
持されている。凹面鏡5の凸面側には処理手段8が図1
の支持部材7を介して取り付けられており、CCD撮像
素子6は信号処理8に取り付けられ、かつ接続されてい
る。
【0013】凹面鏡5、凸面鏡12に対するNP点Nは
処理手段8の右側となり、NP点Nから凹面鏡5の上下
端へ向かって引いた直線どうしのなす角度θが画角とな
る。本実施の形態では4つの撮像手段4により周囲36
0度を撮影するので、θ=90度となる。このNP点N
の位置は、凹面鏡5に対して凸面鏡12の反対側の空間
中となる。このように、NP点Nの位置が処理手段8の
右側の空間中に存在するため、複数の撮像手段4におけ
るNP点Nを空間の同一点に配置し、複数の凹面鏡5を
NP点Nを囲むようにして配置することが可能になる。
【0014】このように、NP点Nを同一点に配置する
ことにより、NP点Nのまわりに4つの撮像手段4を設
けたのが図1の撮像装置である。なお、4つの撮像手段
4で囲まれた部分には、支柱2が挿入されている。支柱
2の上部には四角形の取付台11が結合されており、取
付台11には図示しない着脱手段を介して着脱自在に4
個の撮像手段4が取り付けられている。
【0015】パララックスを最小にするため、撮像手段
4の使用数に応じて凹面鏡5の外形形状が最適化され
る。例えば実施の形態1のように撮像装置が撮像手段4
を4個用いた場合の凹面鏡5の外形形状は、円形を相互
に平行な直線に沿って切断した形状となる。
【0016】図3に電気信号処理ブロック図を示す。タ
イミングジェネレータ17によりCCD撮像素子6が駆
動され、CCD撮像素子6の出力信号はプリアンプ15
により増幅され、A/D変換器16によりADコンバー
トされる。そして、このデジタル信号は信号処理部18
により信号処理され、出力される。この信号処理方式は
現在一般に製造されているビデオカメラと全く同一であ
る。
【0017】図2の処理手段8が、図1に示すように電
源供給や映像モニタやカメラパラメータ(アイリス、シ
ャッタスピード、ホワイトバランス等)の制御のための
制御装置13を介してハードディスクやVTRによる記
録装置14に接続されている。
【0018】斯かる撮像装置では、4台の撮像手段4に
よる4つの映像を90度ずつ周囲360度にわたって貼
り合わせることが可能であり、4つの撮像手段4のNP
点Nを同一点に一致させることによってパララックスを
零にすることができる。
【0019】(b)実施の形態2 次に、実施の形態2を図4に示す。この実施の形態は、
撮像手段4の数を12個にしたものである(現実には1
1個)。
【0020】図4に示すように撮像手段4の総数は下面
のものを除いた(支柱2を通すため)11個であり、凹
面鏡5の画角は若干のオーバーラップをもたせて理論的
に72度に設定されている。取付台11は凹面鏡5のN
P点Nの位置が一点で交わるように小形に設定される。
【0021】斯かる撮像装置を用いて撮影する場合につ
いて説明する。図4において各撮像手段4のNP点Nは
同一点を共有するように配置されている。11個の撮像
手段4は同一の構成であり、11個の撮像手段4により
広範囲映像を撮影することになる。このため、隣り合う
各撮像手段4による撮影範囲(被撮影部分)は図5の
(イ)、(ロ)、(ハ)となり、各撮像手段4による映
像を貼り合わせたときの境界線がb,c,dとなる。そ
して、各撮像手段4による映像も正五角形となる。
【0022】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。
【0023】(c)実施の形態3 最後に、実施の形態3について説明する。
【0024】図6は、実施の形態1において4つの撮像
手段4におけるNP点N1〜N4が同一点となるように配
置するのではなく、画角を形成する画角形成線、又はそ
の延長線の上で、NP点をある長さ分だけ移動させ、N
P点N1〜N4が長方形を描くようにしたものである。こ
の長方形の中にカメラの信号処理回路、その他を収納で
き、設計面からは設計の自由度が増加する。
【0025】斯かる撮像装置では、夫々の撮像手段4間
で、パララックスは生じない。映像どうしの間で距離の
ずれが生じるが、この距離のずれは、一つのビデオ映像
に対して数学的に記述できるモーフィングを行い、コン
ピュータによる映像処理で容易に取り除くことができ
る。
【0026】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。
【0027】なお、実施の形態3は水平方向へ4つ撮像
手段4を配置した場合を示したが、実施の形態2等の多
面体を形成するものにも適用できる。また、実施の形態
では、全ての撮像手段のNP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NP点領域に他の
NP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。
【0028】
【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項1
〜5に係る撮像装置によれば、凹面鏡の中心に孔を形成
し当該孔を挟むようにして凸面鏡と光電変換部とを設け
て撮像手段を構成したので、NP点の位置が光電変換部
の外側の空間となり、複数の撮像手段のNP点を略一致
させることが可能になる。従って、パララックスのない
広範囲映像が得られる。また、凹面鏡を用いた光学系な
ので、色収差が生じない。請求項5に係る撮像装置によ
れば、NP点によって囲まれた部分、つまりは撮像手段
群の中心位置にスペースが形成されるので、ハードウェ
ア等を収容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による撮像装置の実施の形態1を示す斜
視図。
【図2】本発明による撮像装置の実施の形態1における
撮像手段の構成図。
【図3】本発明による撮像装置の実施の形態1における
電気信号処理ブロック図。
【図4】本発明による撮像装置の実施の形態2を示す斜
視図。
【図5】本発明による撮像装置の実施の形態2の作用説
明図。
【図6】本発明による撮像装置の実施の形態3の構造を
示す構成図。
【図7】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。
【図8】ビデオカメラを水平方向へ90度ごとに配置し
た場合のパララックス発生の説明図。
【図9】ビデオカメラを水平方向へ90度ごとに配置し
た場合にNP点が同一点を占めればパララックスが生じ
ないことを示す説明図。
【図10】ビデオカメラのNP点の位置を示す構成図。
【符号の説明】
4…撮像手段 5…凹面鏡 5a…孔 6…CCD撮像素子 12…凸面鏡 N…NP点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H059 BA11 2H087 KA03 LA01 RA44 TA00 TA04 5C022 AB61 AB68 AC42 AC51 AC54 AC78

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮影しよ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、 前記撮像手段は、中心に孔を有する凹面鏡と、当該凹面
    鏡の焦点位置に配置した凸面鏡と、当該凹面鏡の反凸面
    鏡側に配置されるとともに前記凹面鏡及び前記凸面鏡で
    反射した光を受けて電気に変換する光電変換部とで構成
    したことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記光電変換部として撮像素子を用いた
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 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NP点として設定し、 夫々の撮像手段におけるNP点のうちの、いずれか一つ
    のNP点を中心とする球の内部であるNP点領域に、他
    のNP点が配置されるようにしたことを特徴とする請求
    項2に記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記NP点領域の半径寸法を略20mm
    としたことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記撮像手段におけるNP点を、隣り合
    う撮像手段における画角形成線上あるいは画角形成線の
    延長線上に配置したことを特徴とする請求項4に記載の
    撮像装置。
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