JP2013054236A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムカメラやデジタルカメラなどの撮像装置で、広角レンズあるいは回転体ミラーを用いて撮影した場合に無駄になっていた、フィルムや撮像センサの四隅の領域を、有用な情報を記録するための領域として利用する。
【解決手段】撮像装置の筐体１０１に、光を内部に導くための導光窓１０５を設け、撮像センサ１０３までの光路として導光路１０７を設け、導光路１０７の途中に、光を透過する材質で作成された環境センサ１０６を配置する。魚眼レンズ１０２からの光が結像しない撮像センサの領域１０４に、環境センサが表示している環境情報を画像１０８として結像させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、撮像センサの領域を有効に利用する撮像装置に関する。

フィルムカメラやデジタルカメラなどの撮像装置を用いて、水平方向３６０°や半天球あるいは全天球の画像を撮影する場合に、一般的な画角のレンズを使い多数の画像を撮影した後、撮影画像を画像合成する方法と、より広範囲を一回で撮影出来るような広角レンズを用いて撮影することで、画像合成に必要な画像枚数を減らす方法がある。また、水平方向３６０°撮影の画像に、撮影時の方角の情報を付加するため、回転体ミラーの中心部分に方位磁針を組み込むことにより、回転体ミラーを用いた水平方向３６０°撮影では死角になる天頂部分の領域を有効に利用する方法もある（例えば、特許文献１を参照）。

従来、フィルムカメラやデジタルカメラなどの撮像装置で、広角レンズを用いて撮影した場合に、フィルム面あるいは撮像センサの受光面の一部分に、広角レンズを通した光が当たらない領域が生じる。これは、フィルム面あるいは撮像センサの受光面の形状が四角形であるのに対して、広角レンズを通した光が円形状であるので、四角形の受光面の四隅の部分には光が当たらないからである。

このような現象は広角レンズの撮影画角が大きくなるほど顕著になるため、フィルムや撮像センサの面積を有効に利用できず、デジタルカメラの場合には撮像センサの解像度を上げても、無駄になる領域が増えてしまうという問題があった。上記した回転体ミラーを用いた撮影方式においても、同様の問題があった。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、フィルムカメラやデジタルカメラなどの撮像装置で、広角レンズあるいは回転体ミラーを用いて撮影した場合に無駄になっていた、フィルムや撮像センサの四隅の領域を、有用な情報を記録するための領域として利用する撮像装置を提供することにある。

本発明は、撮像用レンズを通過した光が結像しない撮像センサの領域（以下、領域）が存在する撮像装置において、環境情報を表示する一または複数の環境センサを有し、前記環境センサに表示された環境情報を前記領域に光学的に記録することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、フィルムや撮像センサの四隅の領域を、有用な情報を記録するための領域として利用することができる。

レンズと撮像領域の関係を説明する図である。 環境センサの例を示す。 従来の撮像装置の構成を示す。 本発明の実施例１に係る撮像装置の構成を示す。 本発明の実施例２、３に係る撮像装置の構成を示す。 本発明の実施例４、５に係る撮像装置の構成を示す。 本発明の実施例６に係る撮像装置の構成を示す。 本発明の実施例７に係る撮像装置の構成を示す。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。本発明は、広角レンズあるいは回転体ミラーを用いた撮像装置による撮影に際して、電気信号を用いず物理的な現象のみによって撮影時点の環境を測定し表示する環境センサを用いて、広角レンズあるいは回転体ミラーでは結像されない撮像センサ領域に、環境センサの表示を光学的に写し込むことにより、撮像センサから出力される画像データの一部として、撮影時点の環境情報を取得する。

本発明で適用可能な環境センサの例として、液体式や機械式の温度計あるいは湿度計、液体封入式や錘式の傾斜系や水準器などが挙げられる。これらの環境センサによって表示される、撮影時の温度や湿度、撮像装置の傾きや方向などの環境情報を、広角レンズあるいは回転体ミラーからの画像とともに撮像センサで撮影する。

図１（ａ）は、一般的なレンズと、フィルムあるいは撮像センサの撮像領域との関係を説明する図である。通常の画角のレンズの場合、レンズを通過した光は、フィルムあるいは撮像センサの撮像領域１よりも大きな範囲２に投射される。したがって、フィルムあるいは撮像センサの撮像領域全体に、レンズからの画像が写ることになる。

図１（ｂ）は、広角レンズと、フィルムあるいは撮像センサの撮像領域との関係を説明する図である。広角レンズの場合、より広い範囲を撮像領域に写し込む必要があるので、レンズを通過した光のより多くの領域を、撮像領域１に投射する。そのため一般的な縦横比のフィルムあるいは撮像センサを用いる撮像装置では、図１（ｂ）に示すように、横方向の画像を撮像領域１に収めると、撮像領域１の左右に、レンズからの光が投射されない領域３が生じる。

図１（ｃ）は、魚眼レンズと、フィルムあるいは撮像センサの撮像領域との関係を説明する図である。魚眼レンズの場合、レンズを通過した画像の全てを、撮像領域１に投射する。そのため一般的な縦横比のフィルムあるいは撮像センサを用いる撮像装置では、図１（ｃ）に示すように、撮像領域１の左右に、レンズからの光が投射されない広い領域３が生じる。

図２（ａ）は、環境センサの例として液体封入式の一方向水準器を示す。この水準器は、光を透過する材質の楕円球状のカプセルに、液体と小さな気泡４を閉じ込めた構造である。水準器の外殻には２本の基準線５が設けられ、気泡４の位置が２本の基準線５の間にあれば、水準器６の長手方向に対して水平であることが判別できるようになっている。

図２（ｂ）は、環境センサの例として液体封入式の二方向水準器を示す。この水準器は、光を透過する材質の円盤状のカプセルに、液体と小さな気泡４が閉じ込めた構造である。水準器６の外殻には円形の基準線５が設けられ、水準器６の上面から見たとき、気泡４の位置が円形の基準線５の内側にあれば、水準器６の水平方向に対して水平であることが判別できるようになっている。

図２（ｃ）は、環境センサの例として錘式の傾斜計を示す。支点７から支持腕８が延びており、その先端には錘と指針９がある。支持腕８は支点７を介して数値板１０に接続され、錘と指針９は重力により常に下を指す。数値板１０は半円状に形成され、外周部１１に沿って角度の目盛りが付けられ、指針が指す目盛りを読むことにより、数値板１０に対する錘９の角度が分かる。

図２（ｄ）は、環境センサの例として液体式の温度計を示す。ガラス細管１２に液体１３が封入され、周囲の温度により液体が膨張あるいは縮小して、液体面の位置が変化し、その位置を数値板１４に記載された値として読み取る。数値板１４は光を透過する材質、光を透過しない材質、あるいは光を反射する材質の何れでもよい。

図２（ｅ）は、環境センサの例として機械式の温度計を示す。この温度計では、渦巻き状に巻いた板バネ１５を中心に、板バネ１５が周囲の温度により伸縮する量を、板バネに装着した指針１６の移動量に変換する。指針１６の位置を数値板１７の値として読み取る。数値板１７は光を透過する材質、光を透過しない材質、あるいは光を反射する材質の何れでもよい。

図２（ｆ）は、環境センサの例として球体の傾斜計を示す。この傾斜計は、光を透過する材質の球状のカプセル１８に、球体の錘１９が封入されている構造である。球体のカプセル１８の傾き量を、球体のカプセル１８に設けた測定線２０と、内部の錘１９との位置関係を上面から目視することで、値として読み取る。傾きの方向は、上面から目視した際の内部の錘の位置で判断する。測定線２０は同心円に限定されず、球体のカプセルの極点を結ぶ子午線方向に線を設けることにより、球体のカプセルの傾き方向も数値として読み取ることが可能になる。

この他、内部に液体が封入されている球体の傾斜計や、球体の錘ではなく液体に浮かぶ浮きを封入する構造もある。内部に液体を封入する例では、錘や浮きではなく気泡を使うものもある。

図３は、本発明を適用する撮像装置の構成例を示す。撮像装置の筐体１０１は遮光され、前面に魚眼レンズ１０２が組み込まれ、レンズ１０２の反対側の内部には撮像センサ１０３が配置されている。魚眼レンズ１０２は３枚のレンズで構成され、レンズを通過した光が撮像センサ１０３上に結像する。このとき、図１（ｃ）で説明したように、撮像センサ１０３の左右には、魚眼レンズ１０２からの光が結像しない領域１０４が存在する。

図３において、３枚のレンズの端を結び、撮像センサ１０３まで達している線は、魚眼レンズ１０２から撮像センサ１０３に至るまでの光線の通過範囲を示す。図３では、魚眼レンズ数が３枚で構成されているが、レンズの枚数に関わらず本発明は適用可能である。また、撮像センサではなくフィルムの撮像装置でも、本発明は適用可能である。撮像装置の構成によっては、レンズからの光が結像しない領域が左右の何れか一方にしか存在しない場合でも、本発明は適用可能である。撮像装置の一例であるフィルムカメラやデジタルカメラでは、図３に示す機能部品以外の多くの機能部品が内蔵されているが、それらは本発明には関係しないので省略する。

図４は、本発明の実施例１に係る撮像装置の構成を示す。撮像装置の筐体１０１に、光を内部に導くための導光窓１０５を設け、導光窓１０５から撮像センサ１０３までを導光路１０７とする。そして、導光路１０７の途中に、光を透過する材質で作成された環境センサ１０６を配置する。実施例１の構成によれば、魚眼レンズ１０２からの光が結像しない撮像センサ領域１０４に、環境センサ１０６が表示している環境情報を、画像１０８として結像させることが出来る。

導光路１０７の途中や環境センサ１０６の前後に集光用レンズを配置して、環境センサ１０６の表示を拡大あるいは縮小して撮像センサ１０３に結像させても良い。環境センサ１０６の表示を結像させる撮像センサ１０３の領域に対して、環境センサ１０６の表示が大きい場合には縮小して結像させ、逆に環境センサ１０６の表示が小さい場合には拡大して結像させればよい。一般的には、環境センサ１０６の物理的な大きさに対して、撮像センサ１０３の領域サイズの方が小さい場合が多いので、導光路の途中にレンズを配置して、環境センサ１０６の表示を縮小して結像させるのがよい。また、導光窓は単なる穴でも構わないが、撮像装置内部に異物が侵入しないように、ガラス等の光を透過する材質で密閉する方がよい。また、環境センサ１０６の表示の拡大、縮小のレンズを導光窓の密閉に兼用しても良い。

さらに、上記した実施例では環境センサ１０６が１個であるが、複数の環境センサ１０６を配置することも可能である。例えば、２つの一方向水準器を互いに直行する向きに配置することにより、二方向水準器と同様の効果が得られる。温度計と二方向水準器を配置することにより、傾きと温度の２種類の情報を画像に写し込む（記録する）ことが可能になる。

図５（ａ）は、本発明の実施例２に係る撮像装置の構成を示す。実施例２では、導光窓１０５と導光路１０７の途中に、鏡１０８を配置することにより、導光窓１０５、環境センサ１０６の配置の自由度を高めた実施例である。この他、導光窓１０５と導光路１０７の途中に、複数の鏡やレンズを配置することも可能である。

図５（ｂ）は、本発明の実施例３に係る撮像装置の構成を示す。実施例３は、光を透過しない材質の環境センサを用いた実施例である。光を透過しない材質の環境センサ１０６でも、図５（ｂ）に示すように環境センサ１０６、導光窓１０５、導光路１０７を配置することにより、環境センサ１０６の表示を撮像センサ１０３に結像させることが可能である。また、導光窓と導光路の途中に、鏡やレンズを配置することにより、導光窓、環境センサの配置の自由度を高めることができる。

図６（ａ）は、本発明の実施例４に係る撮像装置の構成を示す。実施例４では、魚眼レンズ１０２からの光が結像しない撮像センサ１０３上のセンサ領域が広い場合に、撮像装置の筐体１０１の上部と下部に、それぞれ導光窓１０５ａ、１０５ｂと導光路１０７ａ、１０７ｂを設け、複数の環境センサ１０６ａ、１０６ｂを配置する。実施例４では、導光窓１０５ａ、１０５ｂからの光をプリズム１０９ａ、１０９ｂにより撮像センサ１０３に照射している。他の構成例として、一つの導光窓からプリズムあるいは鏡を用いて複数の導光路に光を分配し、それぞれの導光路中の環境センサの表示を、別々の撮像センサ領域に結像させる構成でもよい。

広い画角を持つ魚眼レンズでは、レンズからの光が結像されない撮像センサ領域が広くなるが、本実施例によれば、無駄になる撮像センサの領域を環境情報の記録領域として有効に利用できる

図６（ｂ）は、本発明の実施例５に係る撮像装置の構成を示す。実施例５では、環境センサ１０６を導光路１０７中に配置するのではなく、撮像装置の筐体１０１の導光窓に配置する実施例である。実施例５によれば、特に環境センサが温度計である場合に、撮像装置の筐体内部の温度ではなく、撮像装置の筐体の外部気温を表示させることができる。本実施例によれば、撮影時の温度を画像データの一部として記録することができる。

図７は、本発明の実施例６に係る撮像装置の構成を示す。実施例６は、二方向水準器を内蔵した実施例であり、図７（ａ）は上面、（ｂ）は側面を示す。

環境センサ１０６の配置に制約がある場合に、鏡により導光窓と環境センサの位置関係を適切に設計できる。二方向水準器は、円盤状の環境センサを水平に配置する必要があるので、実施例６では、導光窓１０５を撮像装置の筐体１０１の上部に配置し、導光窓１０５の直下に二方向水準器１１０を配置し、二方向水準器１１０の下側に鏡１０８を配置する。この鏡１０８によって二方向水準器１１０を通過した光を撮像センサ１０３の方向に曲げる。図７（ｂ）では、撮像センサ１０３に魚眼レンズ１０２からの光が結像しない領域が図示されていないが、その理由は、一般的な撮像センサは横長であるので、撮像センサの上下方向には無駄になるセンサ領域がないか、あるいは非常に少なくなるように設計されているからである。

図７（ｃ）は、実施例６の撮像装置の構成例で取得される画像データを説明する図である。実施例６の撮像装置で得られる画像データの撮像領域２０２中には、魚眼レンズ１０２からの画像が投射されている領域２０１と、二方向水準器１１０の表示２０４が投射されている領域がある。

図７（ｃ）の画像データでは、二方向水準器１１０の内部の気泡が、右下方向に少しずれている。図７（ａ）、（ｂ）に示す撮像装置では、二方向水準器１１０の表示を鏡１０８で後方に９０°曲げているので、二方向水準器１１０を上から覗いたとすると、気泡は左下方向にずれていることになる。したがって、図７（ｃ）の画像データを撮影したときの撮像装置は、水平よりも少し前かがみで、かつ左肩が少し上がった状態であったことが分かる。

このように、環境センサとして二方向水準器１１０を内蔵した撮像装置であれば、撮影した画像データの一部に写し込まれている環境センサの表示を利用して、撮影時の撮像装置の傾きを知ることが可能になる。また、近年のデジタルカメラでは、撮影前あるいは撮影中の画像を撮像装置の筐体に設置された画像表示部に表示する機能があるので、そのようなデジタルカメラに本発明を適用すれば、カメラの傾きを当該表示部に表示された、二方向水準器の表示を参照しながら、撮影前あるいは撮影中にカメラの傾きを調節することが可能となる。

図８は、本発明の実施例７に係る撮像装置の構成を示す。図８（ａ）は、球体の傾斜計を内蔵した撮像装置の側面を示し、図８（ｂ）は、実施例７の撮像装置で撮影した画像データを示す。

実施例７の構成例では、撮像装置の傾きを詳細に測定するために、球体の傾斜計１１１を内蔵している。図８（ｂ）に示す画像データの撮像領域２０２中には、魚眼レンズ１０２からの画像が投射されている領域２０１と、球体の傾斜計１１１の表示２０５が投射されている領域がある。
球体の傾斜計１１１を内蔵することにより、傾斜計内部の球体の位置と、傾斜計に刻まれた複数の基準線との位置関係から、撮影時の撮像装置の傾きを画像データの一部として記録でき、撮影時点で撮像装置がどの方向にどの程度傾いていたかの詳細な情報を、撮影した画像データから取得することが可能になる。また、いずれの実施例も撮像装置を単体として用いた例を示したが、携帯電話、ＰＤＡ、スマートフォン、タブレット型情報処理装置等の撮像装置として組み込んでも良い。

１０１ 撮像装置の筐体
１０２ 魚眼レンズ
１０３ 撮像センサ
１０４ 光が結像しないセンサ領域
１０５ 導光窓
１０６ 環境センサ
１０７ 導光路
１０８ 環境センサを透過した画像

特開２００３−０２９３５６号公報

Claims (5)

1. 撮像用レンズを通過した光が結像しない撮像センサの領域（以下、領域）が存在する撮像装置において、環境情報を表示する一または複数の環境センサを有し、前記環境センサに表示された環境情報を前記領域に光学的に記録することを特徴とする撮像装置。
2. 光を撮像装置内部に導く開口部を撮像装置の筐体に設け、前記開口部から前記撮像センサまでの光路中に前記環境センサを配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 光を撮像装置内部に導く開口部を撮像装置の筐体に設け、前記開口部に前記環境センサを配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記環境センサは、温度計、水準器、傾斜計のいずれか一または複数を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像用レンズは、魚眼レンズであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。