JP2007028272A - パノラマカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】視界領域が広く、かつ高画質なパノラマカメラを提供する。
【解決手段】カメラ７本体を収納する収納箱８と、その収納箱８内に設けられたカメラヘッド７ａと、そのカメラヘッド７ａ前部に設けられた対角魚眼レンズ（広角レンズ）７ｂと、その対角魚眼レンズ７ｂによる投影面２１に設けられた１ラインＣＣＤと、駆動モーター９（収納箱８を回転させる手段）と、Ａ／Ｄ変換部４４（１ラインＣＣＤにより読み取られる画像データのアナログ信号をデジタル信号に変換する手段）とを備え、対角魚眼レンズ７ｂ前方の収納箱８にスリット１１を備えるとともに、１ラインＣＣＤが投影面２１における投影画像２２の対角線２３である。
【選択図】図１

Description

本発明は、施設案内や監視などに使用されるカメラに係り、特に水平方向の周囲３６０度に加え、天頂から地面まで垂直方向１８０度を含んだ全天周を撮影することが可能なパノラマカメラに関する。

従来のパノラマカメラは、駆動モーターによりビデオカメラを１回転させ、結像面に設けられた１ラインＣＣＤによる回転角度ごとの画像データをメモリーに記憶させた後、映像信号に合わせて読み出すことにより、周囲３６０度の視野を有する映像を得ている（例えば特許文献１）。

特開平８−２７５０６６号公報

しかし、このようなパノラマカメラでは、撮影点を中心として垂直方向である映像高さが限定された水平方向のみのパノラマ映像しか得ることができないという問題があった。
そこでこの発明の目的は、視界領域を広げたパノラマカメラを提供することにある。

このため請求項１に記載の発明は、カメラ本体を収納する収納箱と、該収納箱内に設けられたカメラヘッドと、該カメラヘッド前部に設けられた広角レンズと、該広角レンズによる結像面に設けられた１ラインＣＣＤと、前記収納箱を回転させる手段と、前記１ラインＣＣＤにより読み取られる画像データのアナログ信号をデジタル信号に変換する手段とを備えるパノラマカメラにおいて、前記広角レンズ前方の前記収納箱にスリットを備え、前記１ラインＣＣＤが前記投影面における投影画像の対角線であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパノラマカメラにおいて、前記広角レンズは、対角魚眼レンズであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のパノラマカメラにおいて、前記広角レンズを、前記カメラ本体の取り付け位置に対して水平角度より４５度傾斜させて備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のパノラマカメラにおいて、前記広角レンズの焦点が、前記カメラ本体の回転中心軸線上に位置するように前記広角レンズを前記カメラ本体に備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、カメラ本体を収納する収納箱と、その収納箱内に設けられたカメラヘッドと、そのカメラヘッド前部に設けられた広角レンズと、その広角レンズによる結像面に設けられた１ラインＣＣＤと、収納箱を回転させる手段と、１ラインＣＣＤにより読み取られる画像データのアナログ信号をデジタル信号に変換する手段とを備えるパノラマカメラにおいて、広角レンズ前方の収納箱にスリットを備え、１ラインＣＣＤが投影面における投影画像の対角線であるので、カメラ本体が１周した時点で全天周画像を形成することができるとともに、１ラインＣＣＤ中の受光素子数を増やすことができる。従って、視界領域が広く、かつ高画質なパノラマカメラを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、広角レンズは、対角魚眼レンズであるので、カメラ本体が１周した時点で全天周画像を形成することができる。従って、視界領域が広いパノラマカメラを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、広角レンズを、カメラ本体の取り付け位置に対して水平角度より４５度傾斜させて備え１８０度視野を得ているので、投影された画像が投影面に正常な位置で投影される。従って、投影画像の傾きを補正する必要がない、高画質のパノラマカメラを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、広角レンズの焦点が、カメラ本体の回転中心軸線上に位置するように広角レンズをカメラ本体に備えるので、パララックスエラーを回避させたパノラマカメラを提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は、本発明のパノラマカメラを示す側面図である。この例のパノラマカメラ１は、キャスター２ａ，２ｂ，２ｃなどを取り付けた台座３の中心部上に支柱４を備え、この支柱４の上端に配設された駆動モーター５を内設した回転箱６と、回転箱６上に固設されたカメラ７を内設した収納箱８などから構成される。

支柱４の内部には上端の開口部４ａから下端まで貫通させた空洞４ｂが設けられ、上部のカメラ７や駆動モーター５などの電源コードを通している。カメラ７は、カメラヘッド７ａの前部に対角魚眼レンズ７ｂが取り付けられている。

図２は収納箱８付近の斜視図である。対角魚眼レンズ７ｂの前方には、対角魚眼レンズ７ｂが覗ける程度の縦長のスリット１１が収納箱８前部に設けられている。また、この場合雨天を除く野外または室内の撮影用として、収納箱８本体の側板１２ａ，１２ｂと天板１３には、カメラ７から発生する熱を外側へ逃がすためにヒートシンク（放熱板）が設けられている。

図３は、対角魚眼レンズ７ｂからの画像を投影する投影面を示した模式図である。対角魚眼レンズ７ｂから得られる対角魚眼レンズ７ｂの真上（天頂）から真下（地面）までを含んだ画像は、対角魚眼レンズ７ｂ後方のカメラヘッド７ａ内にある受光素子の配列（リニアＣＣＤ）により成る投影面２１に長方形状の投影画像２２を形成する。

ここで、撮影画像は投影画像２２において歪みの最も少ない中心点を通る中央部縦断線（１ラインＣＣＤ）のみを撮影画像の１カットとしてとらえるが、この１ラインＣＣＤ中にある受光素子数が多いほど高い画像解像度（高画質）が得られることから、長方形状の投影画像２２において対角線２３を撮影画像の１カットとしてとらえるようにする。

このとき、１カットとしてとらえられた撮影画像は、水平方向（中心点を通る中央部縦断線）から４５度（対角線２３角度）傾斜した画像をとらえることになる。このため、対角魚眼レンズ７ｂを通常取り付ける位置の水平方向から４５度傾斜させてカメラヘッド７ａに取り付けるようにする。これにより投影面２１に投影画像２２が４５度傾いた状態で投影されるため、対角線２３の１カット画像が水平位置でとらえられるようになる。

図４は対角魚眼レンズ７ｂをカメラヘッド７ａに取り付ける位置を示した模式図である。駆動モーター５に３６０度水平方向に回転させるカメラ７の回転中心軸３１の線上に対角魚眼レンズ７ｂの焦点位置３２を有するように対角魚眼レンズ７ｂを取り付けるようにする。その結果、駆動モーター５によりカメラ７を回転させ撮影したときに、天頂と地面に画像抜け部分や画像歪曲部分（パララックスエラー）を生じることなく、正常な撮影画像を得ることができる。

図５は、本発明のパノラマカメラ１の制御ブロック図を示したものである。パノラマカメラ１の制御部４１には、対角魚眼レンズ７ｂなどを有する撮影部４２、投影面２１などを有する投影部４３、投影されたアナログデータをデジタルデータに変換させるＡ／Ｄ変換部４４、変換されたデジタルデータを所定のデータ量に集積しパノラマ画像を構成する縦１ライン画像を形成させるデータキャプチャ部４５、投影された画像のデジタルデータを記憶させる記憶部４６、画像処理部４７、駆動モーター５の角度を制御する駆動制御部４８などが接続される。また、画像処理部４７で処理された画像をネットワーク回線などに配信する通信部４９なども接続される。

そこで、以上のような構成を有する本発明のパノラマカメラ１を用いてパノラマ画像を得るためには、以下のような動作が行われる。なお、カメラ７は駆動モーター５により平面視時計周りに回転させる。
今、収納箱８が基準となる位置にあり、不図示のシャッターを１回押すことにより制御部４１は、投影部４３から対角魚眼レンズ７ｂによりカメラヘッド７ａ内の投影面に投影された画像における対角線２３のアナログデータをＡ／Ｄ変換部４４に送信する。そして、制御部４１は、Ａ／Ｄ変換部４４に変換させた対角線２３の画像のデジタルデータをデータキャプチャ部４５に送信する。

図６は、データキャプチャ部４５内の詳細な制御フローを示す。これはパノラマ画像を構成する縦１ラインの画像形成を上端から順に制御するものである。なお、このパノラマ画像を構成する縦１ラインは８１９２ピクセルから形成される。

まず、投影面の１ラインＣＣＤ２３における天頂部分の変換されたデジタルデータは、Ｓ１においてパノラマ画像を構成する縦１ラインの画像形成中であることを意味するステータスが１になっていればＳ２のバンクセレクトへ進む。ステータスが０である場合は、スタートに戻り再度開始する。バンクセレクトでは、このデータの記憶領域が収納箱８の基準位置における画像の縦１ラインの１ピクセル目であることを指定される。

続いて、Ｓ３のフレームバッファ読出において、これまでに記憶領域に記憶されたデータを読み出せない（この場合において前のデータが存在しない）ことからＳ４のデータカウンタにおいてこのデータのカウントを１ピクセル目と決定し、Ｓ５において記憶部４８に転送してデータを記憶させる。さらに、Ｓ６では、このデータが８１９２ピクセル目に達していなければ次のデータ（２ピクセル目）となる投影面の１ラインＣＣＤ２３における天頂の下部分を変換したデジタルデータの読込を上述同様に開始させる。

そして、投影面の１ラインＣＣＤ２３における地面部分の変換されたデジタルデータがＳ６において、このデータが８１９２ピクセル目であれば、データ読込を終了させるとともに、制御部４１にも収納箱８の基準位置におけるデータ読込を終了したことを送信する。

制御部４１は、読込を終えた縦１ラインのデータを記憶部４６から画像処理部４７へ送り、ＲＧＢ画像ズレ補正による色彩補正や、有効画素にするための切り取り処理などを行う。そして図７に示されるように、このときのカメラ７が１カットでとらえた画像の視野は、対角魚眼レンズ７ｂ正面の垂直１８０度の円弧５１内であり、画像処理部４７にこの円弧５１内の画像データを書き込む。

制御部４１は、駆動制御部４８へ収納箱８を基準位置から次の所望する撮影角度に回転させるように指示を出すことで、駆動制御部４８が駆動モーター５を駆動させ、収納箱８内に備えたカメラ７を収納箱８ごと回転させる。

そして制御部４１は、収納箱８が次の所望する撮影角度になったとき、上記同様に対角魚眼レンズ７ｂによる投影面における１ラインＣＣＤ２３のデジタル変換された画像データを８１９２ピクセルまで記憶部４６に記憶させた後、画像処理部４７へ送り前述の画像処理を行った後、前の撮影角度で得られた縦１ラインの画像データの右側につないで書き込む。

このように、対角魚眼レンズ７ｂを取り付けたカメラ７を撮影地点の基準となる角度から３６０度水平方向に回転させながら得られた縦１ラインの画像データを逐次画像処理部４６でつないでいくので、通信部４９を介してパソコンなどの画面において画像を見る場合は、左側から順に縦１ラインの画像が形成されていく。

従ってパソコンなどの画面上において、撮影された画像が水平方向に３６０度および垂直方向では天頂から地面までの垂直１８０度の円弧５１内における全天周（パノラマ）画像が得られる。また、カメラ７を同じ撮影位置で連続して２回転、３回転させていくと、新しい映像が画面左側から逐次更新されることになる。

以上、詳述したように、この例のパノラマカメラ１は、カメラ７本体を収納する収納箱８と、その収納箱８内に設けられたカメラヘッド７ａと、そのカメラヘッド７ａ前部に設けられた対角魚眼レンズ（広角レンズ）７ｂと、その対角魚眼レンズ７ｂによる投影面２１に設けられた１ラインＣＣＤと、駆動モーター９（収納箱８を回転させる手段）と、Ａ／Ｄ変換部４４（１ラインＣＣＤにより読み取られる画像データのアナログ信号をデジタル信号に変換する手段）とを備え、対角魚眼レンズ７ｂ前方の収納箱８にスリット１１を備えるとともに、１ラインＣＣＤが投影面２１における投影画像２２の対角線２３である。加えて、対角魚眼レンズ７ｂはカメラヘッド７ａに対して水平方向より４５度傾斜させ、かつカメラ７の回転軸中心線３１上に対角魚眼レンズ７ｂの焦点位置３２を有するように対角魚眼レンズ７ｂをカメラヘッド７ａに備える。

なお、上述の例では、カメラ７を平面視時計回りで回転させ撮影し、画面上のパノラマ画像を左から逐次形成する説明をしたが、この発明はこれに限定されるものではなく、カメラ７を平面視反時計回りで回転させ撮影し、画面上のパノラマ画像を右から逐次形成してもよい。また、収納箱８本体の側板１２ａ，１２ｂと天板１３には、複数の溝板による隙間が設けられているが、これに限らず室外での雨天などにおける撮影時に対応するため、側板１２ａ，１２ｂと天板１３に隙間を設けず、スリット１１を透明フィルムなどで覆った密閉型の収納箱８を用いてもよい。

本発明のパノラマカメラの一例を示す側面図である。 図１に示すパノラマカメラの上部斜視図である。 図１に示すパノラマカメラの対角魚眼レンズを投影面に投影させた模式図である。 図１に示すパノラマカメラの対角魚眼レンズの取り付け位置を示した模式図である。 図１に示すパノラマカメラの制御ブロック図である。 図１に示すパノラマカメラのデータキャプチャ部内におけるフローチャートである。 図１に示すパノラマカメラが１カットでとらえた画像の視野を示した図である。

符号の説明

１ パノラマカメラ
２ａ，２ｂ，２ｃ キャスター
３ 台座
４ 支柱
４ａ 開口部
４ｂ 空洞
５ 駆動モーター
６ 回転箱
７ａ カメラヘッド
７ｂ 対角魚眼レンズ
８ 収納箱
１１ スリット
１２ａ，１２ｂ 側板
１３ 天板
２１ 投影面
２２ 投影画像
２３ 対角線
３１ 回転中心軸
３２ 焦点位置
４１ 制御部
４２ 撮影部
４３ 投影部
４４ Ａ／Ｄ変換部
４５ データキャプチャ部
４６ 記憶部
４７ 画像処理部
４８ 駆動制御部
４９ 通信部
５１ 円弧

Claims (4)

1. カメラ本体を収納する収納箱と、
   該収納箱内に設けられたカメラヘッドと、
   該カメラヘッド前部に設けられた広角レンズと、
   該広角レンズによる投影面に設けられた１ラインＣＣＤと、
   前記収納箱を回転させる手段と、
   前記１ラインＣＣＤにより読み取られる画像データのアナログ信号をデジタル信号に変換する手段とを備えるパノラマカメラにおいて、
   前記広角レンズ前方の前記収納箱にスリットを備え、
   前記１ラインＣＣＤが前記投影面における投影画像の対角線であることを特徴とするパノラマカメラ。
2. 前記広角レンズは、対角魚眼レンズであることを特徴とする請求項１に記載のパノラマカメラ。
3. 前記広角レンズを、前記カメラ本体の取り付け位置に対して水平角度より４５度傾斜させて備えることを特徴とする請求項１に記載のパノラマカメラ。
4. 前記広角レンズの焦点が、前記カメラ本体の回転中心軸線上に位置するように前記広角レンズを前記カメラ本体に備えることを特徴とする請求項１に記載のパノラマカメラ。

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