JP2005151206A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイ状に並べたカメラにより撮像された複数の映像をつなげて１つの映像とした場合に、カメラ間の繋ぎ目が目立たず、かつ、撮影装置の感度が低下しない撮像装置を提供する。
【解決手段】 被写体から所定距離を隔てて配置された第１レンズ１と、この第１レンズ１から所定距離隔てて、かつ、前記第１レンズ１から出射される光の光路上に配置された結像手段５と、この結像手段５から所定距離隔てて、かつ、前記結像手段５に結像された前記被写体の像に対向した同一平面上に配置された複数の第２レンズ２からなるレンズ群３と、このレンズ群３から所定距離隔てて、かつ、前記レンズ群３に対向した同一平面上に配置された複数の撮像手段４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のカメラを用いた撮像装置に関し、特に、複数のカメラをアレイ状に並べた撮像装置に関する。

従来、複数のカメラをアレイ状に並べた撮像装置により、３次元空間を撮像して、２次元画像を取得する技術がある。前記技術は、例えば、複数のカメラの撮像領域として互いにオーバーラップする部分を設けて撮像し、パターンマッチングなどの信号処理を用いて各カメラ間の繋ぎ目を両方のカメラ映像から検出し、連続的に映像を繋げるものである（例えば、特許文献１）。

また、レンズの後ろに３つの等しい光学像を形成するプリズム設け、３台のカメラにより、この光学像を３分の１ずつ、オーバーラップ領域を含めて撮像して、その撮像した画像を繋げて１つの映像とする技術も知られていた（例えば、非特許文献１）。
特開２００１−９４８５７号公報（段落番号０００８〜００１０） 映像情報メディア学会誌Ｖｏｌ、５６、Ｎｏ、８、ｐｐ１２２６〜１２２９

しかしながら、複数のカメラを用いて、３次元空間を撮像しようとする場合に、複数のカメラを隣り合わせて配置してもカメラレンズの光軸位置が異なるため、各カメラの撮像映像に視差が発生し、同じ３次元空間を撮像しても、この視差により、各カメラにおいてオクルージョン（カメラ毎の映像内の見え隠れ）が発生し、同じ映像を撮像することが困難であった。従って、各カメラで、オーバーラップ領域を含めて撮像して、その撮像した画像を繋げるための対応点がオクルージョンにより正確に検出できないため、各カメラで撮像した映像を繋げて１つの映像としても、カメラ間の繋ぎ目が目立ってしまうという問題があった。

また、被写体、撮像条件を変更する場合にすべてのカメラのアイリス量、画角及びフォーカス位置を変更する必要があったため、非常に手間と時間がかかっていた。
また、非特許文献１に記載のプリズムを用いた撮像装置では、レンズへ入射される入射光の一部しか撮像素子における光電変換に使用されていなかったので、感度が低かった。

本発明は、前記問題点に鑑み創案されたもので、映像内のカメラ間の繋ぎ目が目立たず、かつ、撮像装置の感度が低下しない撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る撮像装置は、被写体から所定距離を隔てて配置された第１レンズと、この第１レンズから所定距離隔てて、かつ、前記第１レンズから出射される光の光路上に配置された結像手段と、この結像手段から所定距離隔てて、かつ、前記結像手段に結像された前記被写体の像に対向した同一平面上に配置された複数の第２レンズからなるレンズ群と、このレンズ群から所定距離隔てて、かつ、前記レンズ群に対向した同一平面上に配置された複数の撮像手段とを備える。

請求項１に係る撮像装置によれば、被写体の像が、第１レンズにより、結像手段に結像され、この結像手段に結像された被写体の像が、複数の第２レンズにより、複数の撮像手段に結像され、複数の撮像手段により撮像される。

ここで、レンズ群が被写体の像に対向するとは、被写体の像が結像される結像手段と、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面が平行な場合だけでなく、レンズ群が、結像手段に結像された被写体の像から出射される光を入射することができれば、被写体の像が結像される結像手段と、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面がなす角度は問わない。また、レンズ群が、結像手段に結像された被写体の像から出射される光の一部を入射することができる場合であっても、被写体の像が結像される結像手段と、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面がなす角度は問わない。

また、被写体の像が結像される結像手段とレンズ群が対向するとは、レンズ群が、結像手段に結像された被写体の像から出射される光を入射することができればよく、また、レンズ群が、結像手段に結像された被写体の像から出射される光の一部を入射することができる場合であってもよい。

また、撮像手段がレンズ群に対向するとは、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面と、複数の撮像手段が配置される平面が平行な場合だけではなく、複数の撮像手段にレンズ群を構成する複数の第２レンズから出射される光が入射することができれば、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面と、撮像手段が配置される平面がなす角度は問わない。また、複数の撮像手段にレンズ群を構成する複数の第２レンズから出射される光の一部が入射することができる場合であっても、レンズ群を構成する複数の第２レンズが配置される平面と、撮像手段が配置される平面がなす角度は問わない。

また、撮像手段と第２レンズが対向するとは、撮像手段がレンズ群を構成する複数の第２レンズから出射される光を入射することができればよく、撮像手段がレンズ群を構成する複数の第２レンズから出射される光の一部を入射することができる場合であってもよい。

請求項２に係る撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置であって、前記結像手段が、透過型スクリーンであることを特徴とする。

請求項２に係る撮像装置によれば、透過型スクリーンに結像された被写体の像が、透過型スクリーンからみて第１レンズとは反対側に配置された第２レンズにより、透過型スクリーンからみて第１レンズとは反対側に配置された撮像手段に結像され、撮像手段により撮像される。

ここで、透過型スクリーンとは、観察者が、被写体を結像した面とは反対側の方向から、被写体を結像した面とは反対側の面を見ても、結像した被写体の像を観察することができるスクリーンをいう。

請求項３に係る撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置であって、前記結像手段が、反射型スクリーンであることを特徴とする。

請求項３に係る撮像装置によれば、反射型スクリーンに結像された被写体の像が、反射型スクリーンからみて、第１レンズと同じ側に配置された第２レンズにより、反射型スクリーンからみて、第１レンズと同じ側に配置された撮像手段に結像され、撮像手段により撮像される。

ここで、反射型スクリーンとは、観察者が、被写体を結像した面と同一の方向から被写体を結像した面を見た場合に、結像した被写体の像を観察することができるスクリーンをいう。

請求項４に係る撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置であって、前記結像手段が、ファイバーオプティックプレートであることを特徴とする。

請求項４に係る撮像装置によれば、結像手段がファイバーオプテックプレートであるので、第１レンズにより被写体の像が結像されるファイバーオプテックプレートの面と、第２レンズに光が出射されるファイバーオプテックプレートの面を平行にする必要をなくすことができる。
ここで、ファイバーオプティックプレートとは、数ミクロンの光ファイバを束にした光学デバイスで、レンズに代わる光学素子として、光や像を高効率、低歪みで伝達するものである。

請求項５に係る撮像装置は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、前記結像手段と前記レンズ群の間にあって、前記結像手段からの光路上に像側テレセントリック光学系を備えた。

請求項５に係る撮像装置によれば、像側テレセントリック光学系を備えたことにより、主光線がレンズ光軸に対し像側で平行にすることができる。従って、複数のカメラを隣り合わせて配置しても各カメラの撮像映像に視差が生じない。
ここで、像側テレセントリック光学系とは、像側の主光線がレンズ光軸に対して平行である光学系をいう。

請求項６に係る撮像装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置であって、前記結像手段が、イメージインテンシファイヤを備えた。

請求項６に係る撮像装置によれば、イメージインテンシファイヤにより、結像手段に結像された被写体の像について光電効果で生じた電子を増幅することができる。
ここで、イメージインテンシファイヤとは、一端に感光性の電子放出器を、他端に蛍光板を持った電子管である。また、イメージインテンシファイヤは、管の内側の電子レンズが像をリレーして、受光した光を数万倍に増幅する装置である。

請求項７に係る撮像装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置であって、前記撮像手段で撮像された画像をアフィン変換するアフィン変換手段と、このアフィン変換手段でアフィン変換された画像について隣接する画像同士を合成する画像合成手段とを備える。

請求項７に係る撮像装置によれば、撮像手段に撮像された画像をアフィン変換し、隣接する撮像手段よりに撮像された画像との対応点を検出して、検出した対応点に基づいて、隣接する撮像手段により撮像された画像を合成する。

請求項１、請求項２または請求項３に係る発明によれば、第１レンズにより、結像手段に、３次元空間を２次元画像として結像して、この結像手段に結像された２次元画像を、第２レンズにより撮像手段に結像して、撮像手段が撮像するので、２次元画像では、レンズと撮像手段を備えるカメラの撮像位置が異なっていても、オクルージョンの問題が発生しないので、映像のカメラ間の繋ぎ目が目立たなくすることができる。

また、請求項１、請求項２及び請求項３に係る発明によれば、被写体、撮像条件を変更しても、第１レンズと結像手段についてアイリス量を変更して、結像手段に結像される被写体の像の明るさを一定にすれば、第２レンズと撮像手段についてアイリス量を変更する必要をなくすことができる。また、第１レンズと結像手段について画角及びフォーカス位置を変更して、結像手段に結像される被写体の像の大きさを一定にして、被写体にピントを合わせれば、被写体が結像される結像手段と第２レンズ及び撮像手段の位置は一定であるので、第２レンズと撮像手段について画角及びフォーカス位置を変更する必要をなくすことができる。従って、手間と時間を大幅に短縮することができる。さらに、第１レンズに入射する光を効率よく撮像手段に入射させることができるので、撮像装置の感度が低下しない。

請求項４に係る発明によれば、第１レンズにより被写体の像が結像される面と、第２レンズに光が出射する面を平行にする必要がないので、撮像装置の小型化などを図ることができる。

請求項５に係る発明によれば、主光線がレンズの光軸に対し被写体の像側で平行にすることができる。つまり、画角が限り無く０度に近いため被写体が上下しても、寸法変動や位置変動がなく測定誤差を発生させない。

請求項６に係る発明によれば、イメージインテンシファイヤが、光電効果により生じた電子を増幅するので、撮像装置の感度をより向上させることができる。

請求項７に係る発明によれば、対応点を正確に検出することができ、正確な対応点に基づいて、各カメラで撮像した映像を繋げることができるので、映像内のカメラ間の繋ぎ目をより目立たなくすることができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態である撮像装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、静止画像を撮像する場合について説明する。参照する図１は、第１の実施形態である撮像装置を示す概略図である。図１に示すように、撮像装置１０は、第１レンズ１、レンズ群３、撮像手段４、透過型スクリーン（結像手段）５及び画像処理手段７を備える。

第１レンズ１は、本実施の形態では、凸レンズであり、被写体から出射される光の光路上にあって、被写体から所定距離隔てて配置されている。透過型スクリーン５は、第１レンズ１に対向しており、かつ、第１レンズ１から出射される光の光路上にあって、第１レンズ１から所定距離隔てて配置されている。また、透過型スクリーン５は、第１レンズ１により被写体の像を結像されるものである。ここで、被写体から第１レンズ１までの距離をＬ₁、第１レンズ１から透過型スクリーン５までの距離をＬ₂、第１レンズ１の焦点距離をｆ₁とすると以下の式（１）を満たす。ただし、式（１）を正確には満たさなくても、透過型スクリーン５が焦点深度内に配置され、被写体が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁＋１／Ｌ₂＝１／ｆ₁・・・（１）

レンズ群３は、同一平面上に配置された、同一の焦点距離を有する複数の第２レンズ２からなる。またレンズ群３は、透過型スクリーン５に対向しており、かつ、透過型スクリーン５に結像されて被写体の像から出射される光の光路上にあって、透過型スクリーン５から所定距離隔てて配置されている。また、第２レンズ２は、本実施の形態では凸レンズである。

撮像手段４は、レンズ群３に対向しており、かつ、レンズ群３から出射される光の光路上にあって、レンズ群３から所定距離隔てて配置されている。また、撮像手段４は、レンズ群３により結像される被写体の像を、オーバーラップ領域を含めて撮像するものであり、本実施の形態では、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサである。また、第２レンズ２と撮像手段４の数は同じである。ここで、透過型スクリーン５からレンズ群３までの距離をＬ₃、レンズ群３から撮像手段４までの距離をＬ₄、第２レンズ２の焦点距離をｆ₂とすると、以下の式（２）を満たす。ただし、式（２）を正確には満たさなくても、撮像手段４が焦点深度内に配置され、透過型スクリーン５が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₃＋１／Ｌ₄＝１／ｆ₂・・・（２）

画像処理手段７は、各第２レンズにより各撮像手段４により撮像された画像を合成して合成画像とするものである。以下画像処理手段７について図２を用いて説明する。ここで、図２は、画像処理手段を示すブロック図である。

図２に示すように、画像処理手段７は、アフィン変換手段７ａ、画像合成手段７ｂからなる。アフィン変換手段７ａは、各撮像手段４により撮像された画像をアフィン変換することにより画像を補正して画像の対応点を検出しやすくして対応点を検出するものである。

ここで対応点とは、隣接する２枚の画像が対応する境界線上の点をいう。画像合成手段７ｂは、アフィン変換手段７ａにより対応点が検出された画像を、この対応点に基づいて、隣接する画像同士を合成して合成画像とするものである。画像データ処理手段７は、パーソナルコンピュータなどである。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る撮像装置１０の動作について説明する。参照する図３は、第１の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。撮像装置１０の第１レンズ１が、被写体の像を透過型スクリーン５に結像する（ステップＳ１）。次に、レンズ群３の第２レンズ２が、透過型スクリーン５に結像された被写体の像を撮像手段４に結像して、撮像手段４がオーバーラップ領域を含めて、被写体の像を撮像する（ステップＳ２）。

撮像手段４で撮像された画像が、画像処理手段７のアフィン変換手段７ａに出力され、出力された画像を、アフィン変換手段７ａがアフィン変換することにより出力された画像の補正を行う（ステップＳ３）。アフィン変換手段７ａがアフィン変換された画像について隣接する画像の対応点を検出する（ステップＳ４）。また、画像合成手段７ｂが検出された対応点に基づいて隣接する画像を合成する（ステップＳ５）。そして、すべての画像を合成したかどうか判断する（ステップＳ６）。すべての画像を合成したと判断した場合（Ｙｅｓ）には処理を終了し、すべての画像を合成していないと判断した場合（Ｎｏ）にはステップＳ４に戻って処理を続ける。

第１の実施形態に係る撮像装置によれば、３次元の被写体が第１レンズ１により、透過型スクリーン５に、２次元の被写体の像として結像され、この透過型スクリーン５に結像された２次元の被写体の像を、第２レンズ２により撮像手段４に結像して、撮像手段４が撮像するので、２次元画像では、第２レンズ２と撮像手段４を備えるカメラの撮像位置が異なっていても、オクルージョンの問題が発生しないので、映像のカメラ間の繋ぎ目を目立たなくすることができる。

また、被写体、撮像条件が変わっても、第１レンズ１と透過型スクリーン５についてのみアイリス量、画角及びフォーカス位置を変更する必要があり、第２レンズ２と撮像手段４についてアイリス量、画角及びフォーカス位置を変更する必要がないので、手間と時間を大幅に短縮することができる。さらに、レンズに入射される入射光の利用効率を大幅に向上できるので、撮像装置１０の感度が低下しない。

なお、本実施の形態では静止画像を撮像する場合について説明したが、動画像についても撮像することができる。また、同一の被写体について、第２レンズ毎の撮像タイミングをずらして撮像手段により撮像して、撮像された画像を撮像順に並べて再生することにより、高速度の動きを有する被写体を鮮明に再生することができる。

また、透過型スクリーンにイメージインテンシファイヤを設けてもよい。イメージインテンシファイヤを設けることにより、撮像感度が向上する。また、本実施の形態では、撮像手段をＣＣＤセンサとしたが、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどであってもよい。また、第１レンズ、第２レンズは、複数のレンズを組み合わされたレンズ系などであってもよい。また、本実施の形態では、第２レンズを５個としたが、複数であればよい。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態である撮像装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る撮像装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。ここで参照する図４は、第２の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。

図４に示すように、撮像装置２０は、第１レンズ１、ファイバーオプティックプレート（結像手段）２５、レンズ群３、撮像手段４及び画像処理手段７を備えている。ファイバーオプティックプレート２５は、第１レンズ１により被写体の像が結像される面とレンズ群３に対して被写体の像の光を出射する面とを備える。ファイバーオプティックプレート２５の第１レンズ１側の面は、第１レンズ１に対向しており、かつ、第１レンズ１から出射される光の光路上にあって、第１レンズ１から所定距離隔てて配置されている。また、レンズ群３は、ファイバーオプティックプレート２５のレンズ群３側の面と対向しており、ファイバーオプティックプレート２５のレンズ群３側の面から出射される光の光路上にあって、ファイバーオプティックプレート２５のレンズ群３側の面から所定距離隔てて配置されている。

ここで、被写体から第１レンズ１までの距離をＬ₅、第１レンズ１からファイバーオプティックプレート２５の第１レンズ１側の面までの距離をＬ₆、第１レンズ１の焦点距離をｆ₃とすると以下の式（３）を満たす。ただし、式（３）を正確には満たさなくても、ファイバーオプティックプレート２５の第１レンズ１側の面が焦点深度内にあり、被写体が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₅＋１／Ｌ₆＝１／ｆ₃・・・（３）

また、ファイバーオプティックプレート２５のレンズ群３側の面からレンズ群３までの距離をＬ₇、レンズ群３から撮像手段４までの距離をＬ₈、第２レンズ２の焦点距離をｆ₄とすると以下の式（４）を満たす。ただし、式（４）を正確には満たさなくても、撮像手段４が焦点深度内にあり、ファイバーオプティックプレート２５のレンズ群３側の面が被写界深度内にあればよい。

１／Ｌ₇＋１／Ｌ₈＝１／ｆ₄・・・（４）

ファイバーオプティックプレート２５は、被写体の像を結像する面と被写体の像からの光を出射する面とが平行でなくてもよいので、結像手段にファイバーオプティックプレート２５を用いることにより第１レンズ１により被写体の像が撮像される面と、第２レンズ２に光を出射する面を平行にする必要がないので、撮像装置の小型化などを図ることができる。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態である撮像装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る撮像装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。ここで参照する図５は、第３の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。

図５に示すように、撮像手段３０は、第１レンズ１、第１フィールドレンズ３１（結像手段）、像側テレセントリック光学系３９、第２フィールドレンズ３２、レンズ群３、撮像手段４及び画像処理手段７を備える。

第１フィールドレンズ３１は、像側テレセントリック光学系３９の開口部３８ｂに被写体から出射される光を集光するものである。また、第１フィールドレンズ３１は、像側テレセントリック光学系３９の開口部３８ｂに被写体から出射される光を効率よく集めるためのものである。また、第１フィールドレンズ３１は、第１レンズ１により被写体の像を結像されるものである。また、第１フィールドレンズ３１は、第１レンズ１に対向しており、かつ、第１レンズ１から出射される光の光路上にあって、第１レンズ１から所定距離隔てて配置されている。ここで、被写体から第１レンズ１までの距離をＬ₉、第１レンズ１から第１フィールドレンズ３１までの距離をＬ₁₀、第１レンズ１の焦点距離をｆ₅とすると以下の式（５）を満たす。ただし、式（５）を正確に満たさなくても、第１フィールドレンズ３１が焦点深度内にあり、被写体が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₉＋１／Ｌ₁₀＝１／ｆ₅・・・（５）

像側テレセントリック光学系３９は、開口部３８ｂを有する遮蔽物３８ａと凸レンズ３８ｃからなる。遮蔽物３８ａは、第１フィールドレンズ３１に対向しており、第１フィールドレンズ３１に結像された被写体の像から出射される光の光路上にあって、第１フィールドレンズ３１から所定距離隔てて配置されている。また、遮蔽物３８ａの開口部３８ｂは第１レンズ１、第１フィールドレンズ３１、凸レンズ３８ｃ及び第２フィールドレンズ３２の光軸上に開口されている。

第１レンズ１から第１フィールドレンズ３１までの距離をＬ₁₀、第１フィールドレンズ３１から遮蔽物３８ａまでの距離をＬ₁₁、第１フィールドレンズ３１の焦点距離をｆ₆とすると以下の式（６）を満たす。ただし、式（６）を正確に満たさなくても、遮蔽物３８ａが焦点深度内にあり、第１フィールドレンズ３１が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁₀＋１／Ｌ₁₁＝１／ｆ₆・・・（６）

凸レンズ３８ｃは、遮蔽物３８ａに対向しており、かつ、開口部３８ｂから出射される光の光路上にあって、開口部３８ｂから凸レンズ３８ｃの焦点距離ｆ₇隔てて配置されている。また、第２フィールドレンズ３２は、撮像手段４（レンズ群３）に、像側テレセントリック光学系３９から出射される光を集光するためのものである。また、第２フィールドレンズ３２は、撮像手段４に、像側テレセントリック光学系３９から出射される光を効率良く集光するためのものである。また、第２フィールドレンズ３２は、凸レンズ３８ｃに対向しており、かつ、凸レンズ３８ｃから出射される光の光路上にあって、凸レンズ３８ｃから所定距離隔てて配置されている。ここで第１フィールドレンズ３１から凸レンズ３８ｃまでの距離をＬ₁₂、凸レンズ３８ｃから第２フィールドレンズ３２までの距離をＬ₁₃、凸レンズ３８ｃの焦点距離をｆ₇とすると以下の式（７）を満たす。ただし、式（７）を正確に満たさなくても、第１フィールドレンズ３１が焦点深度内にあり、第２フィールドレンズ３２が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁₂＋１／Ｌ₁₃＝１／ｆ₇・・・（７）

本実施の形態に係る撮像装置は、像側テレセントリック光学系３９により、凸レンズ３８ｃと第２フィールドレンズ３２との間で、主光線をレンズ光軸に対し平行にすることができる。つまり、複数のカメラを隣り合わせて配置しても各カメラの撮像映像に視差が生じない。

なお、本実施の形態では、第１フィールドレンズ３１と第２フィールドレンズ３２を設けたが、第１フィールドレンズ３１と第２フィールドレンズ３２を設けなくてもよい。また、凸レンズ３８ｃ、第１フィールドレンズ３１及び第２フィールドレンズ３２は複数のレンズを組み合わせたレンズ系であってもよい。また、本実施の形態では、第２レンズ２を３個としているが、複数であればよい。

［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態である撮像装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施形態である撮像装置と同一の構成については同一の符号を付して、その説明は省略する。ここで参照する図６は、第４の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。

図６に示すように、撮像装置４０は、凸レンズ４７、第１レンズ１、反射型スクリーン（結像手段）４５、レンズ群３、撮像手段４及び画像処理手段７を備える。凸レンズ４７は、被写体から出射される光を屈折させて第１レンズ１に入射させるものであって、被写体から出射される光の光路上にあって、被写体から所定距離隔てて配置されている。第１レンズ１は、凸レンズ４７から出射される光を屈折させて反射型スクリーン４５に入射させるものであって、凸レンズ４７に対向しており、かつ、凸レンズ４７から出射される光の光路上にあって、凸レンズ４７から所定距離隔てて配置されている。

反射型スクリーン４５は、第１凸レンズ１から出射される光を反射させて、レンズ群３に反射した光を入射させるものであって、第１凸レンズ１に対向しており、かつ、第１凸レンズ１から出射される光の光路上にあって、第１凸レンズ１から所定距離隔てて配置されている。レンズ群３は、反射型スクリーン４５に対向しており、かつ、反射型スクリーン４５が反射する光の光路上にあって、反射型スクリーン４５から所定距離隔てて配置されている。撮像手段４は、レンズ群３からの光路上にあって、レンズ群３から所定距離隔てて配置されている。

ここで、被写体から凸レンズ４７までの距離をＬ₁₄、凸レンズ４７から、凸レンズ４７と第１レンズ１の間の被写体の像までの距離をＬ₁₅、凸レンズ４７の焦点距離をｆ₈とすると以下の式（８）を満たす。ただし、式（８）を正確には満たさなくても、凸レンズ４７と第１レンズ１の間の被写体の像が焦点深度内に配置され、被写体が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁₄＋１／Ｌ₁₅＝１／ｆ₈・・・（８）

また、凸レンズ４７と第１レンズ１の間の被写体の像から第１レンズ１までの距離をＬ₁₆、第１レンズ１から反射型スクリーン４５までの距離をＬ₁₇、第１レンズ１の焦点距離をｆ₉とすると以下の式（９）を満たす。ただし、式（９）を正確に満たさなくても、反射型スクリーン４５が焦点深度内に配置され、凸レンズ４７と第１レンズ１の間の被写体の像が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁₆＋１／Ｌ₁₇＝１／ｆ₉・・・（９）

また、反射型スクリーン４５からレンズ群３までの距離をＬ₁₈、レンズ群３から撮像手段４までの距離をＬ₁₉、第２レンズ２の焦点距離をｆ₁₀とすると以下の式（１０）を満たす。ただし、式（１０）を正確に満たさなくても、撮像手段４が焦点深度内に配置され、反射型スクリーン４５が被写界深度内に配置されていればよい。

１／Ｌ₁₈＋１／Ｌ₁₉＝１／ｆ₁₀・・・（１０）

第４の実施形態に係る撮像装置によれば、被写体の像が、反射型スクリーン４５からみて、第１レンズ１と同じ側に配置された第２レンズ２により、反射型スクリーン４５からみて、第１レンズ１と同じ側に配置された撮像手段４に結像され、撮像手段４により撮像されるので、３次元空間を２次元画像として撮像しても、レンズと撮像手段を備える各カメラの撮像位置が異なることによるオクルージョンの問題が発生せず、映像内のカメラ間の繋ぎ目を目立たなくすることができる。

なお本実施の形態では、凸レンズ４７を１枚の凸レンズとしたが、２以上の凸レンズを設けて、被写体から出射される光を徐々に屈折させてもよい。また、凸レンズ４７を複数のレンズからなるレンズ系としてもよい。

第１の実施形態である撮像装置を示す概略図である。 画像処理手段を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。 第３の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。 第４の実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。

符号の説明

１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ レンズ群
４ 撮像手段
５ 透過型スクリーン
７ 画像処理手段
７ａ アフィン変換手段
７ｂ 画像合成手段
１０、２０、３０、４０ 撮像装置
２５ ファイバーオプティックプレート
３１ 第１フィールドレンズ
３９ 像側テレセントリック光学系
４５ 反射型スクリーン
４７ 凸レンズ

Claims (7)

1. 被写体から所定距離を隔てて配置される第１レンズと、
   この第１レンズから所定距離隔てて、かつ、前記第１レンズから出射される光の光路上に配置された結像手段と、
   この結像手段から所定距離隔てて、かつ、前記結像手段に結像された前記被写体の像に対向した同一平面上に配置された複数の第２レンズからなるレンズ群と、
   このレンズ群から所定距離隔てて、かつ、前記レンズ群に対向した同一平面上に配置された複数の撮像手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記結像手段が、透過型スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記結像手段が、反射型スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記結像手段が、ファイバーオプテックプレートであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記結像手段と前記レンズ群の間にあって、前記結像手段からの光路上に像側テレセントリック光学系を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記結像手段が、イメージインテンシファイヤを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮像手段で撮像された画像をアフィン変換するアフィン変換手段と、
   このアフィン変換手段でアフィン変換された画像について隣接する画像同士を合成する画像合成手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
   

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