JP2009017434A - 多視野撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
映像を広視野にわたり取得することには大きな利点がある。特に監視カメラ（防犯カメラ）や車載カメラなどの動画に望ましい。広視野を実現するためにカメラの視野を回転して複数の映像を集める従来の方式がある。しかし回転による像の流れがあるため、高速に回転することは困難であった。また魚眼レンズのような広角レンズを用いて広視野を実現することができる。しかし遠距離にある被写体の映像の解像度が低いという問題がある。
【解決手段】
鏡Ｍ１をその面内で回転させる。そして鏡Ｍ１がカメラの前を横切るときにカメラは鏡Ｍ１の反射による視野を得る。鏡Ｍ１がカメラの前にないときは他の鏡の反射による別の視野に切り替わるようにした。これにより解像度を落とさずさらに映像が流れることなく複数の視野を高速に撮影できる。実用上同時に複数の視野の動画を撮影できる。
【選択図】 図1

Description

本発明は複数の視野を撮影する装置及び方法に関する。

映像を広視野にわたり取得することには大きな利点がある。特に監視カメラ（防犯カメラ）や車載カメラなどの動画に望ましい。広視野を実現するためにカメラの視野を回転して複数の映像を集める方式がある。特にカメラの前に鏡を置き、その鏡をカメラの光軸を中心に高速回転して映像を取得しようとする方式が提案されている。（例えば、特許文献１参照）また魚眼レンズのような広角レンズを用いて広視野を実現することができる。
米国特許６０３４７１６号

カメラの視野を回転して複数の映像を集める従来の方式は、回転が高速になると映像が流れるという問題がある。それを解決するため停止と撮影と回転を順に繰り返す方式が考えられるが、それでは回転が遅くなり各視野が更新される時間間隔が長くなる。また急加速による振動の問題が生じる。また魚眼レンズのような広角レンズを用いる場合、遠距離にある被写体の映像の解像度が低いという問題がある。

本発明の目的は、このような従来の方式が有する問題を解決することである。すなわち解像度を落とさずさらに映像が流れることなく複数の視野を高速に撮影する装置及び方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、カメラとモーターを有し、さらに２つ以上の鏡Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｎを有し、少なくともそのうちの1つの鏡Ｍ１は回転可能であり、その回転軸Ａ１が鏡Ｍ１の法線方向を向いておりあるいは鏡Ｍ１がその回転軸Ａ１の回転体の一部となる形状を有しており、前記モーターの動力により鏡Ｍ１が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と他の鏡の反射により得る少なくとも１つの別の視野が切り替わるものである。
さらに、鏡Ｍ２が回転可能であり、その回転軸Ａ２が鏡Ｍ２の法線方向を向いておりあるいは鏡Ｍ２がその回転軸Ａ２の回転体の一部となる形状を有しており、さらにＡ１とＡ２が平行でなく、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野が切り替わると望ましい。同様に回転可能な鏡を３つ以上にして各鏡の反射により得る視野が切り替わるようにもできる。
またさらに、鏡Ｍｎは静止しており、鏡Ｍｎの反射により得る視野も切り替わるように加えられる。

上記課題解決手段による作用は次の通りである。鏡Ｍ１がカメラの前方を横切る際、鏡Ｍ１の反射により得る視野がカメラに入る。このとき鏡Ｍ１の回転軸Ａ１が鏡Ｍ１の法線方向を向いているためあるいは鏡Ｍ１がその回転軸Ａ１の回転体の一部となる形状を有しているため、カメラに入る視野は回転に伴って変化しないので映像は流れずに撮影できる。さらに鏡Ｍ２も回転可能である場合、鏡Ｍ１が通り過ぎた後に鏡Ｍ２がカメラの前方を横切る際、鏡Ｍ２の反射により得る別の視野の映像が鏡Ｍ１の場合と同様に流れずに撮影できる。さらに回転する鏡の数を増して順に各視野をカメラに入れることもできる。
またさらに、上記鏡のうちＭｎだけ静止しており、他の鏡をＭｎとカメラの間にある配置とし、他の鏡がカメラの前方に来ていない間に、Ｍｎの反射により得る視野をカメラに入れることができる。
このようにして各鏡の反射により得る視野が切り替わるが、各鏡は定期的に停止する必要が無いため高速に回転でき、よって視野を高速に切り替えられる。
そしてこの方式は原理的に解像度の低下をもたらさない。

上述したように本発明の多視野撮影装置及び方法によれば、解像度を落とさずさらに映像が流れることなく複数の視野を高速に撮影できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１は本発明の原理を例示する図である。図１において１０は回転可能な鏡Ｍ１であり、１１は鏡Ｍ１の回転軸Ａ１であり鏡Ｍ１の法線方向を向いている。また１２は回転可能な鏡Ｍ２であり、１３は鏡Ｍ２の回転軸Ａ２であり鏡Ｍ２の法線方向を向いている。回転軸Ａ１と回転軸Ａ２は平行ではない。１４は鏡Ｍｎである。ここで本実施例ではｎは３である。鏡Ｍ３は静止している。１５はカメラである。１６は鏡Ｍ１の回転をスムーズにするための重りであり、鏡Ｍ１の回転軸に接続している。鏡Ｍ２の回転軸にも別の重りが接続してある。鏡Ｍ１と鏡Ｍ２が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野と鏡Ｍ３の反射により得る視野が切り替わる。

鏡Ｍ１がカメラの前方を横切る際、鏡Ｍ１の反射により得る視野Ａがカメラに入る。このとき鏡Ｍ１の回転軸Ａ１が鏡Ｍ１の法線方向を向いているため、カメラに入る視野は回転に伴って変化しないので映像は流れずに撮影できる。さらに鏡Ｍ１が通り過ぎた後に鏡Ｍ２がカメラの前方を横切る際、鏡Ｍ２の反射により得る視野Ｂの映像も同様に流れずに撮影できる。さらに鏡Ｍ１と鏡Ｍ２がＭｎとカメラの間にある配置となっているため、鏡Ｍ１と鏡Ｍ２がカメラの前方に来ていない間に、鏡Ｍｎの反射により得る視野Ｃをカメラに入れることができる。図１では視野Ａ，Ｂ，Ｃに関してカメラの光軸となる光路が描かれている。
このようにして各鏡の反射により得る視野が切り替わるが、各鏡は定期的に停止する必要が無いため高速に回転でき、よって視野を高速に切り替えられる。そしてこの方式は原理的に解像度の低下をもたらさない。実用上同時に複数の視野の動画を撮影できる。また振動がなく消費電力が少なく、単純な構造なので製作しやすい。

ここで鏡Ｍ１と鏡Ｍ２は各々のモーターで回転させてもよいが、両方を１つのモーターで回転させるほうが望ましい。図２にその１例を示す。２０はモーターであり、歯車２１を回転させる。歯車２１は歯車２２を回転させて鏡Ｍ２の回転軸Ａ２を回転させる。歯車２２は歯車２３を回転させて鏡Ｍ１の回転軸Ａ１を回転させる。これにより鏡Ｍ１と鏡Ｍ２は衝突することなく回転し続ける。モーターはステッピングモーターが望ましい。
例えばカメラが１秒間に９０フレーム撮影し鏡Ｍ１と鏡Ｍ２が１秒間に３０回転すれば、視野ＡとＢとＣが交互に撮影される。そして視野ＡのデータだけをディスプレイＤＡに映し、視野ＢのデータだけをディスプレイＤＢに映し、視野ＣのデータだけをディスプレイＤＣに映せば各ディスプレイは１秒間に３０フレームの映像を映すことができる。この様にして動画として十分なフレームレートが得られる。カメラの撮影とモーターの回転は同期をとることが望ましい。また各視野Ａ，Ｂ，Ｃのデータを各ハードディスクＨＡ，ＨＢ，ＨＣに別々に格納することが望ましい。

カメラの画角の選択は様々である。また回転軸Ａ１と回転軸Ａ２のなす角の選択も様々である。本実施例では画角が５０°程度とし、視野ＡとＢとＣが互いに接するように回転軸Ａ１と回転軸Ａ２のなす角を約５０°に定める。このときの本発明による装置の各視野範囲の例を図３に示す。３１は鏡Ｍ１の回転面を示す。３２は鏡Ｍ２の回転面を示す。図３にはモーターや歯車などは省略してある。装置には鏡とモーターを守りカメラを取り付けられるようにカバーを装着すると良いが図には描かれていない。本装置は壁３０に設置される。壁の横方向をＸ方向とし、壁の法線方向をＹ方向とする。鉛直方向をＺとおく。よって図３は平面図であり、図４に側面図を示す。図４には鏡Ｍ１、Ｍ２とモーターや歯車などは省略してある。カメラの光軸と鏡Ｍ３とのなす角の選択も様々であるが図４では約５０°である。図３に示す様に壁の前面で視野Ａ，Ｂ，Ｃを合わせると全視野が約１５０°になり、この範囲でリアルタイムの動画撮影が可能である。よって本方式は例えば広い店内や駅の構内などで監視カメラ（防犯カメラ）として効果的に活用できる。天井にも設置できるので設置スペースが問題になることは少ない。カメラが直接被写体の方を向かないので威圧感も少ない。また本方式を自動車に取り付けることで、後方の広い視野をドライバーに表示してバックミラーとサイドミラーの替わりにできる。またドライブレコーダーの視野を広くするためにも有用である。

上記実施例は例えば次のように変形できる。回転可能な鏡を１つだけに減らす。あるいは鏡Ｍ１または鏡Ｍ２の前に別の回転可能な鏡を１つ以上追加して各鏡の反射により得る視野が切り替わるようにする。また上記実施例では鏡Ｍｋの鏡面は平面であったが実際には必ずしも平面形状に限る必要は無い。回転する鏡Ｍｋの形状は回転軸Ａｋの回転体の一部を有する任意形状であればよい。例えば図５の５０に示すような凸面鏡の形状や凹面鏡の形状でも可能である。この場合でも鏡の反射によりカメラに入る映像は回転に伴って変化することはない。

本発明の一実施の形態による多視野撮影装置の原理を例示する図である。 図１に示した多視野撮影装置の回転部分の機構を例示する図である。 図１に示した多視野撮影装置の各視野範囲を例示する平面図である。 図３に示した多視野撮影装置の各視野範囲を例示する側面図である。 本発明の一実施の形態で用いうる凸面鏡を例示する図である。

符号の説明

１０ 鏡Ｍ１
１１ 回転軸Ａ１
１２ 鏡Ｍ２
１３ 回転軸Ａ２
１４ 鏡Ｍ３
１５ カメラ
１６ 重り
２０ モーター
２１ 歯車
２２ 歯車
２３ 歯車
３０ 壁
３１ 鏡Ｍ１の回転面
３２ 鏡Ｍ２の回転面
５０ 凸面鏡

Claims (8)

1. 複数の視野を撮影する装置であって、カメラとモーターを有し、さらに２つ以上の鏡Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｎを有し、少なくともそのうちの1つの鏡Ｍ１は回転可能でありその回転軸Ａ１が鏡Ｍ１の法線方向を向いており、前記モーターの動力により鏡Ｍ１が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と他の鏡の反射により得る少なくとも１つの別の視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影装置。
2. 請求項１に記載のものにおいて、さらに鏡Ｍ２が回転可能でありその回転軸Ａ２が鏡Ｍ２の法線方向を向いており、さらにＡ１とＡ２が平行でなく、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影装置。
3. 複数の視野を撮影する装置であって、カメラとモーターを有し、さらに２つ以上の鏡Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｎを有し、少なくともそのうちの1つの鏡Ｍ１は回転可能でありその回転軸Ａ１の回転体の一部となる形状を有し、前記モーターの動力により鏡Ｍ１が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と他の鏡の反射により得る少なくとも１つの別の視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影装置。
4. 請求項３に記載のものにおいて、さらに鏡Ｍ２が回転可能でありその回転軸Ａ２の回転体の一部となる形状を有し、さらにＡ１とＡ２が平行でなく、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影装置。
5. 複数の視野を撮影する方法であって、カメラとモーターを有し、さらに２つ以上の鏡Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｎを有し、少なくともそのうちの1つの鏡Ｍ１は回転可能でありその回転軸Ａ１が鏡Ｍ１の法線方向を向いており、前記モーターの動力により鏡Ｍ１が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と他の鏡の反射により得る少なくとも１つの別の視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影方法。
6. 請求項５に記載のものにおいて、さらに鏡Ｍ２が回転可能でありその回転軸Ａ２が鏡Ｍ２の法線方向を向いており、さらにＡ１とＡ２が平行でなく、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影方法。
7. 複数の視野を撮影する方法であって、カメラとモーターを有し、さらに２つ以上の鏡Ｍ１，Ｍ２，．．．Ｍｎを有し、少なくともそのうちの1つの鏡Ｍ１は回転可能でありその回転軸Ａ１の回転体の一部となる形状を有し、前記モーターの動力により鏡Ｍ１が回転することにより、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と他の鏡の反射により得る少なくとも１つの別の視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影方法。
8. 請求項７に記載のものにおいて、さらに鏡Ｍ２が回転可能でありその回転軸Ａ２の回転体の一部となる形状を有し、さらにＡ１とＡ２が平行でなく、前記カメラに入る映像が鏡Ｍ１の反射により得る視野と鏡Ｍ２の反射により得る視野が切り替わることを特徴とする多視野撮影方法。