JP2004134892A

JP2004134892A - 無線撮像装置

Info

Publication number: JP2004134892A
Application number: JP2002295305A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nishimura; 西村　直樹; Masaaki Shibata; 柴田　雅章; Kenji Saito; 斉藤　謙治
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】環境変化に対するセンシング感度の良好な無線撮像装置を実現できるようにする。
【解決手段】被写体の撮像機能を備える撮像手段（１、２、４）とワイヤレス通信の機能を備える通信手段４ａとを有する無線撮像素子１００を含み、撮像手段が少なくとも、光学レンズと１、光学レンズ１からの入射光を制限する絞り２と、絞り２を通過してきた入射光を電気信号に変換する光センサ４とを備え、絞り２と一体的に前記ワイヤレス通信のためのアンテナ３を構成するようにして、無線撮像素子１００の大きさを大きくすることなく、アンテナ３の大きさを確保できるようにする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線もしくは光を用いて通信を行う無線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線（Ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）や光を用いたワイヤレス通信が盛んである。例えば携帯電話は、９００〜１９００ＭＨｚ帯などの電磁波を用いることで、いつでもどこでも通話可能なワイヤレスのモバイル・コミュニケーションツールとして欠かせない物となっている。また、パーソナルコンピューター（パソコン）の相互間、パソコンとプリンターなどとの通信手段として、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１．ｂ，ａ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの規格により、２．４５ＧＨｚ帯の無線電波を用いてのワイヤレス通信が可能になっており、オフィスや家庭などに広く普及している。さらに東日本旅客鉄道株式会社が２００１年に採用したＳｕｉｃａ（登録商標）カードも、１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波を用いて、駅改札での乗車券の読み書きが、非接触にできるようになっている。
【０００３】
以上は、手のひらサイズもしくはそれ以上の大きさの製品であるが、コイン状もしくはそれ以下のサイズの無線通信機器、いわゆる無線タグも、個別認識（ＩＤ）などの用途で使用されるようになっている。例えば、自動車のキーに１ｃｍ程度の小型の無線タグを入れることで、キーのオンと同時に認証操作を行って盗難を防止することなどが実現化している。この他に光による通信機器も、例えば有線通信が難しい山頂でのカメラ撮影における山頂と地上との高速通信に用いられている。
【０００４】
また、多数のセンサをネットワークに組み込むことで新しい付加価値を生むことも盛んに行なわれており、例えば、建築構造物の鉄骨に加速度センサとひずみセンサを埋め込み、鉄骨やコンクリートの疲労度合いを計測するシステムを構築して、地震の発生に備えようとする提案もなされている。
【０００５】
さらに、最近では、これらのセンシングネットワークを無線で行う提案も活発になってきている。日経エレクトロニクス２００２年７月１５日号、Ｐ９９〜１２９には、いくつかのセンシングネットワークシステムが紹介されている。例えば、森林内に多数のセンサを散在させ、森林の酸素発生量やＣＯ_２吸収量、森林の温度、湿度などを詳細に把握するようにして、山火事の早期発見、ＣＯ_２の排出権取引に利用するなどの例が記載されている。
【０００６】
また、光をセンシングして撮像ネットワークを構築することも考えられる。撮像系に用いるレンズには各種のタイプが知られているが、特公平７−９７１７８号公報には、図１１に示すように、球レンズ１の中央部に絞り２を入れた球レンズの例が示されている。この絞りによって、撮像光学系の結像特性が向上することが知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−９７１７８号公報
【非特許文献１】
日経エレクトロニクス、２００２年７月１５日号、Ｐ．９９〜１２９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
多くのセンシング機器（以下Ｍｏｔｅと呼ぶ）を配設してワイヤレスセンシングネットワークを構成する場合に、わずかな環境の変化を広い範囲でセンシングできるように構成するためには、Ｍｏｔｅの大きさを小さくする必要がある。　また、無線通信を行う場合に、できるだけ遠くに通信できるようにするためには、アンテナの大きさをできるだけ大きくする必要がある。
【０００９】
従って、無線通信によるワイヤレスセンシングネットワークをより広い範囲で、わずかな環境変化でもセンシングできるように構成する場合には、Ｍｏｔｅの大きさを小さくし、且つ、無線通信のためのアンテナを大きくする必要がある。
【００１０】
しかしながら、この無線通信のためのアンテナをＭｏｔｅに設けると、Ｍｏｔｅの大きさが大きくなってしまい、環境変化に対するセンシング感度が良好なワイヤレスセンシングネットワークの構築の妨げとなってしまうという問題がある。さらに、Ｍｏｔｅの構成が複雑化して、そのＭｏｔｅの作製プロセスも複雑になってしまうという問題もある。
【００１１】
本発明は前述の問題点にかんがみてなされたもので、センシング機器を大きくすることなく、且つ、そのセンシング機器を簡易な構成で作製できるようにして、環境変化に対するセンシング感度の良好な装置を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線撮像装置は、被写体の撮像機能を備える撮像手段と光もしくは無線によるワイヤレス通信の機能を備える通信手段とを有する無線撮像素子を含む無線撮像装置であって、前記撮像手段は、光学レンズと、前記光学レンズからの入射光を制限する絞りと、前記絞りを通過してきた入射光を電気信号に変換する光センサとを含み、前記絞りと一体的に前記ワイヤレス通信のためのアンテナが設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の無線撮像装置の他の特徴とするところは、前記通信手段は、前記光センサで変換された電気信号に基づいて高周波信号を生成し、生成した高周波信号を前記アンテナから外部に送信することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の無線撮像装置のその他の特徴とするところは、前記絞りの全面を前記アンテナとして形成することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の無線撮像装置のその他の特徴とするところは、前記無線撮像素子を複数個備え、前記ワイヤレス通信による共同的作業によって前記撮像機能を果たす機能素子群を有し、前記機能素子群がネットワークを構成することにより、前記撮像手段における撮像情報の管理を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の無線撮像装置のその他の特徴とするところは、前記無線撮像素子を一括に管理する親基地をさらに有し、前記親基地が前記無線撮像素子と前記ワイヤレス通信を行うことにより、前記無線撮像素子を制御もしくは前記無線撮像素子からの撮像情報を受信することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら、本発明の無線撮像装置の実施形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
−無線撮像装置における無線撮像素子の構成−
図１は、本発明の実施形態における無線撮像装置における無線撮像素子（撮像Ｍｏｔｅ）１００の概略構成図である。
撮像Ｍｏｔｅ１００は、球レンズ１と、その球レンズ１の半分の部分の中央に開口部を持ち、撮像Ｍｏｔｅ１００に入射した入射光を制限する絞り２と、絞り２と一体的に構成されたコイル状のアンテナ３と、絞り２を通過してきた入射光を電気信号に変換する光センサ４とを有している。さらに、光センサ４と同一基板上に設けられ、当該光センサ４で電気信号に変換された撮像データから高周波信号を生成する無線通信回路４ａが設けられている。
【００１９】
コイル状のアンテナ３には不図示の端子があり、この端子は無線通信回路４ａと電気的に接続されており、無線通信回路４ａで生成された高周波信号を外部にアンテナ３を介して送信することができるように構成されている。
【００２０】
図２は、光センサ４と無線通信回路４ａとが設けられた基板を球レンズ１と別個に設けた場合について示したものである。この場合にも、絞り２にはコイル状のアンテナ３を設けてある。図１と図２との構成を比較すると、図２ではこの基板の裏側にアンテナ３を設置することも可能である。従って、本実施形態における撮像Ｍｏｔｅを構成する場合には、図１のような球レンズ１の内側の球面に光センサ４を配置する場合が好ましい。
【００２１】
図３，図４，図５は、図１及び図２におけるアンテナ３の別の例を示したものである。
【００２２】
図３に示した例では、アンテナ状のコイル３１が約３周分に渡り巻かれており、より高い通信性能を持つように構成されている。
図４に示した例では、図１の例とほぼ同じであるが、絞り２の外周側にアンテナコイル３が置かれて、同じ１回の巻き数であるが、通信性能を高めたものを示している。
図５に示した例では、前述の絞り２の全面をアンテナ２３として機能させる場合について示したものである。この場合には、最も有効に絞りに使った面積を使用することができる。但し、アンテナに有効なように導電率の高い材料で構成する必要がある。
【００２３】
本発明の構成においては、例えば１ｍｍの球で撮像Ｍｏｔｅを構成した場合、アンテナの大きさは、１ｍｍの直径のアンテナが最も大きくできるアンテナの大きさとなる。
【００２４】
また、撮像Ｍｏｔｅ１００を複数個備え、ワイヤレス通信による共同的作業によって撮像機能を果たす機能素子群からなるセンシングネットワークシステムを構成して、全体の前記機能素子群がネットワークを構成することにより、撮像情報の管理を行うことも本発明の範疇に含まれる。
【００２５】
−無線撮像素子の作製方法−
次に、本実施形態の撮像Ｍｏｔｅの作製方法について説明する。
図６は、本実施形態の撮像Ｍｏｔｅの作製方法を説明する概略図である。
まず、図６に示したように、いわゆる、たこ焼きを作るときに使用するような金型５０を用いて半球のモールドレンズ２０を作製する。
【００２６】
続いて、作製された半球レンズ２０を図７に示したように、中央部に絞り２を入れて張り合わせる。この時に絞り２には、あらかじめアンテナ３が配線されている。続いて、貼りあわせが終了した後に、図８に示すように、光センサ４と通信回路部４ａとからなる基板をアンテナ３とワイヤー６０で電気的に接続する。前述した工程を経ることで、絞り２にアンテナ３を配置した本実施形態の撮像Ｍｏｔｅ１００が完成する。また、以上述べた作製方法により、一度に多数の撮像Ｍｏｔｅ１００を作製することが可能となる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図９は、微小球の撮像Ｍｏｔｅ１００をカード状の基板４２の上に複数配置した無線撮像装置の概略構成図である。本実施形態の無線撮像装置は、撮像Ｍｏｔｅ１００を制御する親基地４１をさらに構成したものである。
【００２８】
図９に示した無線撮像装置は、被写体からの光４３を受光し、その光から生成したセンシング撮像情報を内部の絞りと一体的に構成されているアンテナを介して外部に送信する撮像Ｍｏｔｅ１００と、カード状基板４２上に設けられ、撮像Ｍｏｔｅ１００からのセンシング撮像情報を受信する親基地４１とを有して構成されている。また、親基地４１では、受信した複数の撮像Ｍｏｔｅ１００からの撮像情報をもとに、高画質処理や微小球の撮像Ｍｏｔｅ１００間の視差を利用して奥域情報を算出し、３次元画像として画像情報を得るように処理することもできる。
【００２９】
図１０は、微小球の撮像Ｍｏｔｅ１００を様々な方向の光軸に向けて配設し、広角な撮像情報を得られるようにした無線撮像装置の概略構成図である。
図１０に示した無線撮像装置も、図９に示した装置と同様に、各方向からの光４３ａ〜４３ｆを受光し、その光から生成したセンシング撮像情報を内部の絞りと一体的に構成されているアンテナを介して外部に送信する撮像Ｍｏｔｅ１００と、各撮像Ｍｏｔｅ１００からのセンシング撮像情報を受信し、受信した各方位からの撮像情報を合成して広角な撮像情報を生成する親基地４１とを有して構成されている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ワイヤレス通信のためのアンテナを、絞りと一体的に形成するようにしたので、無線撮像素子の大きさを大きくすることなく、アンテナの大きさを確保することができ、環境変化に対するセンシング感度の良好な無線撮像装置を実現することができる。これにより、絞りと別体にアンテナを設けたものと比較して、その構造を簡素化することができ、作製プロセスを簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線撮像装置に含まれる無線撮像素子の概略構成図である。
【図２】無線撮像装置に含まれる無線撮像素子の概略構成図である。
【図３】無線撮像素子の絞りの概略構成図である。
【図４】無線撮像素子の絞りの概略構成図である。
【図５】無線撮像素子の絞りの概略構成図である。
【図６】無線撮像素子の作製方法を説明する概略図である。
【図７】無線撮像素子の作製方法を説明する概略図である。
【図８】無線撮像装置に含まれる無線撮像素子の概略構成図である。
【図９】無線撮像装置の概略構成図である。
【図１０】無線撮像装置の概略構成図である。
【図１１】従来の球レンズの概略構成図である。
【符号の説明】
１００　撮像Ｍｏｔｅ（無線撮像素子）
１　球レンズ
２　絞り
３、２３、３１　アンテナ
４　光センサ
４ａ　無線通信回路
２０　半球レンズ
５０　半球レンズの型
６０　ワイヤー
４１　親基地
４２　カード状の基板
４３、４３ａ〜４３ｆ　被写体からの光

Claims

被写体の撮像機能を備える撮像手段と光もしくは無線によるワイヤレス通信の機能を備える通信手段とを有する無線撮像素子を含む無線撮像装置であって、
前記撮像手段は、光学レンズと、前記光学レンズからの入射光を制限する絞りと、前記絞りを通過してきた入射光を電気信号に変換する光センサとを含み、
前記絞りと一体的に前記ワイヤレス通信のためのアンテナが設けられていることを特徴とする無線撮像装置。
前記通信手段は、前記光センサで変換された電気信号に基づいて高周波信号を生成し、生成した高周波信号を前記アンテナから外部に送信することを特徴とする請求項１に記載の無線撮像装置。
前記絞りの全面を前記アンテナとして形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線撮像装置。
前記無線撮像素子を複数個備え、前記ワイヤレス通信による共同的作業によって前記撮像機能を果たす機能素子群を有し、前記機能素子群がネットワークを構成することにより、前記撮像手段における撮像情報の管理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線撮像装置。
前記無線撮像素子を一括に管理する親基地をさらに有し、
前記親基地が前記無線撮像素子と前記ワイヤレス通信を行うことにより、前記無線撮像素子を制御もしくは前記無線撮像素子からの撮像情報を受信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線撮像装置。