JP2009017106A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影者に負担を掛けることなく所望の被写体を高画質で撮影することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】光学系１０１は、中央部を拡大し、周辺部を圧縮する歪曲収差を有する。イメージセンサ１０２は、歪曲収差を持つ光学系１０１を通して得られた光学像を受光し、電気信号（画像信号）に変換する。歪曲収差補正画像処理装置１０３は、イメージセンサ１０２から出力された画像信号に対して、光学歪曲収差を補正し、高画質化のための画像処理を行い、記録のためのデータ圧縮処理を行う。これらは、人体に装着する物に対して、人が顔を向けた方向とイメージセンサ１０２の撮像方向とが一致した状態を保つように組み込まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体に装着可能な撮像装置に関する。

画像を撮影する場合、従来の手法では、撮影者がカメラを手で構え、ファインダまたは液晶画面で撮影画像を確認しながら撮影している。このため、撮影者は撮影に注力せざるを得ず、撮影現場にいる人々と一緒にその場を楽しむことができない。例えば、子供の運動会や学芸会等では、撮影者はファインダ等に写った画像を注視するしかなく、自分も一緒にスポーツ等を行いながら撮影することは極めて困難である。

そこで、人体に装着可能な小型のカメラを用いて撮影者の負担を軽減することにより、撮影現場にいる人々と一緒に撮影者もその場を楽しむことができるようになる。このようなカメラは、例えば非特許文献１，２に記載されている。非特許文献１には、カメラを内蔵した帽子が記載されている。また、非特許文献２には、カメラを装着したヘルメットが記載されている。
湯木進悟、「絶対誰にも気付かれない?!デジカメ内臓の野球帽でシークレット撮影」、［online］、２００７年４月９日、マイコミジャーナル、［平成１９年６月２８日検索］、インターネット＜URL: http://journal.mycom.co.jp/news/2007/04/09/015/index.html＞ 「長岡市地震防災訓練におけるJAXA情報収集訓練の実施について」、［online］、平成１７年１０月２４日、宇宙航空研究開発機構、［平成１９年６月２８日検索］、インターネット＜URL: http://www.jaxa.jp/press/2005/10/20051024_nagaoka_j.html＞

通常の撮影では、所望の被写体を高画質で撮影するため、ズーム操作により被写体を拡大して撮影することが行われる。しかし、人体に装着可能な上記のカメラでは、ズーム操作が実現されていない。また、ズーム操作を実現するには何らかの操作が必要になるため、撮影者に負担が掛かるという問題もある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、撮影者に負担を掛けることなく所望の被写体を高画質で撮影することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、中央部を拡大し、周辺部を圧縮する歪曲収差を持つ光学系と、前記光学系を通して得られた光学像を受光し、電気信号に変換する撮像部と、前記撮像部から出力された電気信号に対して、前記歪曲収差を補正する処理を行う補正部と、人が顔を向けた方向と撮像方向が一致するように前記撮像部を人体に装着可能な装着部とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

また、本発明の撮像装置は、撮影動作を制御する制御情報を外部から受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記制御情報に基づいて前記撮像部を制御する制御部とをさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記受信部は人の脳波を受信して当該脳波から前記制御情報を抽出することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、撮像方向と同一方向に照明光を照射する光源をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、前記補正部によって処理された電気信号に基づいた画像を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記装着部は、帽子、ヘルメット、眼鏡、ゴーグル、水中眼鏡、スキューバダイビング用レギュレータ、およびシュノーケルのいずれかであることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置を装着した撮影者が所望の被写体の方向に顔を向けるだけで、中央部を拡大し周辺部を圧縮する歪曲収差を持つ光学系を通る光学像の中央部に所望の被写体を捉えた状態で撮影を行うことが可能となるので、撮影者に負担を掛けることなく所望の被写体を高画質で撮影することができるというという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による撮像装置の電気的な構成を示している。図１に示すように、本実施形態による撮像装置は、光学系１０１と、イメージセンサ１０２と、歪曲収差補正画像処理装置１０３と、画像表示装置１０４と、画像記憶装置１０５と、制御装置１０６と、受信部１０７と、光源１０８とを有している。

光学系１０１は、中央部を拡大し、周辺部を圧縮する歪曲収差を有する光学系である。イメージセンサ１０２は、歪曲収差を持つ光学系１０１を通して得られた光学像を受光し、電気信号（画像信号）に変換するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子である。歪曲収差補正画像処理装置１０３は、イメージセンサ１０２から出力された画像信号に対して、表示や圧縮に必要な形式に変換する処理を行う。すなわち、歪曲収差補正画像処理装置１０３は、画像信号に対して、光学歪曲収差を補正し、高画質化のための画像処理を行い、記録のためのデータ圧縮処理を行う。

画像表示装置１０４は、液晶画面等から構成され、歪曲収差補正画像処理装置１０３によって処理された画像信号に基づいて画像を表示する。画像記憶装置１０５は、撮影した画像データを記録するための半導体メモリや磁気メモリ等である。制御装置１０６は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等に格納された制御プログラムに従って、撮像装置内の各部を制御する。受信部１０７は、撮影動作を制御する制御情報（シャッタトリガ情報等）を外部から受信する。制御装置１０６は、受信部１０７によって受信された制御情報に従って制御を行う。光源１０８はイメージセンサ１０２の撮像方向と同一方向に照明光を照射する。

図２は、同一の被写体に対して、歪曲収差を持つ光学系を通して撮影した画像（図２（ａ）および（ｂ））と、歪曲収差を持たない通常の光学系を通して撮影した画像（図２（ｃ））とを示している。図２（ａ）は、縦・横独立に、中央部から周辺部に向かうほど光学像の圧縮率が高くなる歪曲収差を持つ光学系を通して撮影される画像の例であり、図２（ｂ）は、共軸系の光学系により、中央部からの距離が大きくなるほど光学像の圧縮率が同心円状に高くなる樽型の歪曲収差を持つ光学系を通して撮影される画像の例である。

このように、歪曲収差を持つ本実施形態の光学系１０１を通して撮影される画像では、中央部が拡大され、周辺部が圧縮により縮小される。図２（ａ）および（ｂ）のそれぞれに示した歪曲収差を組み合わせた歪曲収差を有する光学系を実現することも可能である。一般的に、図２（ａ）のような歪曲収差を発生させた方が、より高画質に補正を行うことが可能である。以下では、本実施形態の光学系１０１が、図２（ａ）に示した歪曲収差を有するものとして説明する。

図３（ａ）は、図２（ａ）と同様に、縦・横独立な歪曲収差を持つ光学系を通して撮影された被写体の画像を示している。図３（ａ）に示す画像では、図２（ａ）と同様に、被写体の中央部が縦・横共に拡大され、被写体の周辺部が縦・横共に圧縮されている。図３（ｂ）は、この被写体の本来の画像、すなわち、光学収差の無い光学系を通して撮影された画像を示している。

図３（ｂ）の（１）〜（１３）は、被写体の位置において、横方向に等間隔の距離を有する座標位置を示しており、Ａ〜Ｏは、縦方向に等間隔の距離を有する座標位置を示している。また、図３（ａ）の（１）〜（１３）は、図３（ｂ）の（１）〜（１３）に対応した座標位置を示しており、図３（ａ）のＡ〜Ｏは、図３（ｂ）のＡ〜Ｏに対応した座標位置を示している。

したがって、図３（ａ）および（ｂ）において、同一の符号に対応した座標位置（例えば、図３（ａ）における（（７）、Ｈ）と図３（ｂ）における（（７）、Ｈ））には、同じ画像が対応している。このような歪曲収差を持つ光学系は、図４に示すようにカマボコ形のシリンドリカルレンズ４０１、４０２を縦・横に組み合わせることにより実現することができる。

図３（ｂ）に示す風景を本実施形態による撮像装置で撮影した場合、歪曲収差を持つ光学系１０１を通った光学像は、その中央部が拡大され、周辺部が圧縮されて、図３（ａ）に示す画像としてイメージセンサ１０２上に結像する。この歪曲収差を持った光学像は、イメージセンサ１０２により電気信号に変換される。

このイメージセンサ１０２にはベイヤー配列の色フィルタが貼付されており、ベイヤー配列の色情報を含む画素データが順次出力される。この画素データは図示しないアナログフロントエンド回路（ＣＤＳ・ＰＧＡ・Ａ／Ｄ）によりデジタル信号に変換され、歪曲収差補正画像処理装置１０３に入力される。

図１に示した光学系１０１〜光源１０８は、人体に装着する物（帽子、ヘルメット、眼鏡、ゴーグル、水中眼鏡、スキューバダイビング用レギュレータ、シュノーケル等）に組み込まれる。特に、人が顔を向けた方向とイメージセンサ１０２の撮像方向とが一致した状態を保つように撮像装置の各部が組み込まれる。撮像装置の各部を帽子等に組み込んだ例は後述する。

本実施形態による撮像装置は、中央部を拡大し周辺部を圧縮する歪曲収差を持つ光学系１０１を備えているため、光学系１０１を通る光学像の中央部に所望の被写体を捉えた状態で撮影を行えば、所望の被写体を高画質で撮影することができる。上記のように、本実施形態による撮像装置では、人が顔を向けた方向とイメージセンサ１０２の撮像方向とが一致した状態が保たれるようになっているので、撮像装置を装着した撮影者が所望の被写体の方向に顔を向けるだけで、光学系１０１を通る光学像のほぼ中央部に所望の被写体を捉えた状態で撮影を行うことが可能となる。したがって、この状態で撮影を行うことにより、ズーム操作のために撮影者に負担を掛けることなく所望の被写体を高画質で撮影することができる。

撮影動作は、受信部１０７によって受信された制御情報に基づいて実行される。例えば、人の脳波を捉えて撮影動作を実行してもよい。この場合、受信部１０７は脳波を受信して制御装置１０６へ出力し、制御装置１０６は脳波の解析により脳波から制御情報を抽出し、その制御情報に基づいて撮影動作を制御する。これによって、両手が塞がるようなスポーツを撮影者が行っている最中でも、所望のタイミングで撮影を行うことができる。

また、図５に示すように、シャッタボタン１０９ａおよび送信部１０９ｂを備えた操作部１０９を設け、シャッタボタン１０９ａの操作に応じて撮影動作を実行してもよい。この場合、シャッタボタン１０９ａの押下により撮影が指示されると、シャッタボタン１０９ａから制御情報が送信部１０９ｂへ出力される。送信部１０９ｂは制御情報を送信し、受信部１０７はその制御情報を受信して制御装置１０６へ出力する。制御装置１０６は、その制御情報に基づいて撮影動作を制御する。送信部１０９ｂと受信部１０７の間で行われる通信は有線通信と無線通信のどちらでも可能である。また、撮影動作を指示するための操作は、手による操作に限らず、歯や舌等で操作を行ってもよい。あるいは、シャッタボタンの代わりに、音声入力を行う機構を設け、音声で操作を行ってもよい。

以下、シャッタボタンを設ける場所を例示する。スキューバダイビングで撮影を可能とする場合、シャッタボタンをグローブや腕時計に設けてもよいし、水深計等の機材に設けてもよい。また、レギュレータにカメラ、ストロボ、およびシャッタボタンを設けると、撮影者がレギュレータを咥えたままで撮影することが可能であるし、オクトパスに咥え直して、カメラ付きのレギュレータを口から離して手に持って撮影することも可能である。

スキーで撮影を可能とする場合、例えばストックのグリップ部分にシャッタボタンを設ければよい。また、自転車やオートバイの運転時の撮影を可能とする場合、例えばハンドルのグリップ部分にシャッタボタンを設ければよい。また、野球をしているときの撮影を可能とする場合、グラブの中に無線通信可能なシャッタボタンを設ければよい。

次に、本実施形態による撮像装置を、人体に装着可能な物に組み込んだ例を説明する。図６は、帽子に撮像装置を組み込んだ例を示している。図６（ａ）に示すように、帽子２０のつばの下側にカメラ本体２１が装着されている。撮影者が帽子２０を装着したときに撮像方向が正面方向となるように、カメラ本体２１の向きが調整されている。

図６（ｂ）は、帽子２０を裏側から見た図であり、カメラ本体２１の他に、ライト２２、ディスプレイ２３、受信部２４、および電源２５が帽子２０に装着されており、これらは配線２６，２７で接続されている。カメラ本体２１の内部には、図１に示した光学系１０１、イメージセンサ１０２、歪曲収差補正画像処理装置１０３、画像記憶装置１０５、および制御装置１０６が格納されている。ライト２２は、図１に示した光源１０８に相当する。ライト２２をストロボにしてもよい。

ディスプレイ２３は、図１に示した画像表示装置１０４に相当する。このディスプレイ２３は可動式となっており、画像の確認を可能とするため撮影者の目の前にディスプレイ２３が下りた状態と、被写体の直視を可能とするため帽子２０のつばに接するようにディスプレイ２３が上がった状態との切替が可能である。受信部２４は、図１に示した受信部１０７に相当する。電源２５は撮像装置の各部に駆動電力を供給する。電源２５の中に画像記憶装置１０５を設けてもよい。

図７は、眼鏡に撮像装置を組み込んだ例を示している。眼鏡３０のフレーム上にカメラ本体３１、ライト３２、ディスプレイ３３、および電源・通信部３４が装着されており、これらは配線３５で接続されている。撮影者が眼鏡３０を装着したときに撮像方向が正面方向となるように、カメラ本体３１の向きが調整されている。カメラ本体３１の内部には、図１に示した光学系１０１、イメージセンサ１０２、歪曲収差補正画像処理装置１０３、画像記憶装置１０５、および制御装置１０６が格納されている。ライト３２は、図１に示した光源１０８に相当する。ライト３２をストロボにしてもよい。

ディスプレイ３３は、図１に示した画像表示装置１０４に相当する半透過型のディスプレイであり、カメラ本体３１が撮影した画像の表示／非表示を切り替えることが可能である。電源・通信部３４は、撮像装置の各部に駆動電力を供給する電源と、図１に示した受信部１０７とを備えている。

図８は、スキューバダイビング用具に撮像装置を組み込んだ例を示している。図８（ａ）では、レギュレータ４０にカメラ本体４１およびシャッタボタン４２が装着されている。カメラ本体４１の内部には、図１に示した光学系１０１、イメージセンサ１０２、歪曲収差補正画像処理装置１０３、画像記憶装置１０５、制御装置１０６、受信部１０７、および光源１０８が格納されている。カメラ本体４１とシャッタボタン４２の間では、有線または無線による制御情報の通信が行われる。

また、ゴーグル４３にはディスプレイ４４が設けられている。このディスプレイ４４は、図１に示した画像表示装置１０４に相当する半透過型のディスプレイであり、カメラ本体４１が撮影した画像の表示／非表示を切り替えることが可能である。図８（ｂ）では、ゴーグル４３にカメラ本体４１が装着されている。シャッタボタンは図示していないが、図８（ａ）と同様にレギュレータにシャッタボタンを装着してもよいし、グローブ等に装着してもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において、光学系における歪曲収差の有無による光学像を例示した図である。 本発明の一実施形態において、歪曲収差を有する光学系により撮像された画像と原画像とを例示した図である。 本発明の一実施形態において、歪曲収差を有する光学系の構成を例示した図である。 本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による撮像装置を帽子に組み込んだ例を示す図である。 本発明の一実施形態による撮像装置を眼鏡に組み込んだ例を示す図である。 本発明の一実施形態による撮像装置をスキューバダイビング用具に組み込んだ例を示す図である。

符号の説明

１０１・・・光学系、１０２・・・イメージセンサ（撮像部）、１０３・・・歪曲収差補正画像処理装置（補正部）、１０４・・・画像表示装置（表示部）、１０５・・・画像記憶装置、１０６・・・制御装置（制御部）、１０７・・・受信部、１０８・・・光源、１０９・・・操作部、１０９ａ・・・シャッタボタン、１０９ｂ・・・送信部

Claims (6)

1. 中央部を拡大し、周辺部を圧縮する歪曲収差を持つ光学系と、
   前記光学系を通して得られた光学像を受光し、電気信号に変換する撮像部と、
   前記撮像部から出力された電気信号に対して、前記歪曲収差を補正する処理を行う補正部と、
   人が顔を向けた方向と撮像方向が一致するように前記撮像部を人体に装着可能な装着部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 撮影動作を制御する制御情報を外部から受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された前記制御情報に基づいて前記撮像部を制御する制御部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記受信部は人の脳波を受信して当該脳波から前記制御情報を抽出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 撮像方向と同一方向に照明光を照射する光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記補正部によって処理された電気信号に基づいた画像を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記装着部は、帽子、ヘルメット、眼鏡、ゴーグル、水中眼鏡、スキューバダイビング用レギュレータ、およびシュノーケルのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置。

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