JP2018180324A - パノラマ画像撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の撮像モジュールを組み合わせてパノラマ画像を撮像可能とすると共に、各撮像モジュールを単独で、又は自在に組み合わせて使用可能としたパノラマ画像撮像システムを提供すること。【解決手段】 視野角が１２０度以上となるパノラマ画像を撮像可能なパノラマ画像撮像システムであって、視野角が６０度以上の広角レンズ１０及び、動画又は静止画の画像データを撮像するデジタル撮像素子１１を少なくとも備える撮像モジュール１と、該デジタル撮像素子で撮像した画像データを処理し、所定の画像形式で出力又は保存する画像処理モジュール２と、該撮像モジュールと該画像処理モジュールとの間のデータ伝送を行うための有線又は無線のデータ伝送経路３とから構成されるパノラマ画像撮像システムにおいて、撮像モジュール１には、他の１つ以上の撮像モジュールと組み合わせて外周方向を撮像するために脱着可能に連結する第１の連結手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、１２０度以上となるパノラマ画像を撮像可能なパノラマ画像撮像システムに関し、特に、撮像モジュールと画像処理モジュールとを別体で構成したパノラマ画像撮像システムに係る。

近年、ＶＲ（仮想現実）技術の応用が進み、それに伴って周囲を超広角な画像で撮影する需要が高まっている。本件出願人らによっても、視野角が２２０、２５０度、２８０度といった超広角なレンズが提供されている。また超広角レンズを用いなくても、視野角が６０度以上の一般的な広角レンズで複数の方向を順次又は同時に撮影して画像をつなぎ合わせることで、一定の方向に視野角を拡げたパノラマ画像を撮影することもできる。

２つ以上の画像を同時に得るために複数のデジタルカメラを多方向に向けて配置し、撮影するための技術が数多く提供されている。
例えば、特許文献１には、複数の撮像ユニットと、各撮像ユニットから得られるフレームからパノラマ画像を生成する機能を有する本体部とを備えるパノラマ撮像装置が開示されている。そして、複数の撮像ユニットは、内側に配置される固定部材の外周に設置されることが記載されている。

また、特許文献２には、複数の撮影ユニットがジョイント穴と係合部材とを介して連結されるパノラマ撮影装置が開示されている。開示される第１の撮影ユニットには、レンズ等と画像処理部（ＣＰＵ）とが一体的に構成されており、例示される第２の撮影ユニットについてもこれらを分離した構成ではない。その他の撮影ユニットは、外部記憶装置用のスロットや、ストロボユニットが挙げられている。

さらに、特許文献３には、画像処理機能を有する制御ユニットと、レンズや撮像素子を備える基本ユニットが分離して構成され、複数の基本ユニットがコネクタにより連結されるパノラマ撮像装置が開示されている。

上記の従来技術において、特許文献１及び３の技術は、撮影光学系及び撮像素子からなる撮像ユニットや基本ユニットと、画像処理を行うための本体部や制御ユニットとから構成された装置が開示されており、特に特許文献３では基本ユニットを縦に並列配置することで視差を小さくすることを実現している。

特許5828038号公報 特開2007-288800号公報 特開2010-245691号公報

しかしながら、特許文献１及び３の装置はいずれも複数の光学系を備えて周囲を撮像することに特化した技術であり、パノラマ画像を撮像する専用の装置となっている。各光学系を単独で利用可能としたものではなく、用途が限定されている。
また、特許文献２では複数のモジュールを組み替えて使用できるものの、光学系と画像処理部は一体的に構成されており、これらの組み替えを実現できるものではない。

本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みて創出されたものであり、複数の撮像モジュールを組み合わせてパノラマ画像を撮像可能とすると共に、各撮像モジュールを単独で、又は自在に組み合わせて使用可能としたパノラマ画像撮像システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような手段を提供する。
すなわち、本発明は視野角が１２０度以上となるパノラマ画像を撮像可能なパノラマ画像撮像システムであって、視野角が６０度以上の広角レンズ及び、動画又は静止画の画像データを撮像するデジタル撮像素子を少なくとも備える撮像モジュールと、撮像モジュールとは別体で構成され、デジタル撮像素子で撮像した画像データを処理し、所定の画像形式で出力又は保存する画像処理モジュールと、撮像モジュールと画像処理モジュールとの間のデータ伝送を行うための有線又は無線のデータ伝送経路とから構成されるパノラマ画像撮像システムである。そして、上記の撮像モジュールには、他の１つ以上の撮像モジュールと組み合わせて外周方向を撮像するために連結する第１の連結手段を備えることを特徴とする。

上記の撮像モジュールにおいて、レンズマウントを備え、連結時に複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角のレンズに交換可能に構成してもよい。

上記の撮像モジュールにおいて、広角レンズが視野角を段階的又は無段階に変化可能なズームレンズであって、連結時には複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角に変化可能である構成でもよい。

上記のパノラマ画像撮像システムにおいて、単体での使用時には上記の撮像モジュールと上記の画像処理モジュールとを連結可能とした第２の連結手段を備える構成でもよい。

上記のパノラマ画像撮像システムにおいて、上記第1の連結手段と、上記第２の連結手段とが、少なくとも一部において同一部材から構成されていてもよい。

上記のパノラマ画像撮像システムが、複数の撮像モジュールと、複数の撮像モジュールとデータ伝送が可能な１つの画像処理モジュールとから構成されるパノラマ画像撮像システムを提供することもできる。

上記のパノラマ画像撮像システムに備えられる撮像モジュールを単体で提供することもできる。また、パノラマ画像撮像システムに備えられる画像処理モジュールを単体で提供することもできる。

本発明は上記構成により次のような効果を奏する。
すなわち、視野角が６０度以上の広角レンズ及び、動画又は静止画の画像データを撮像するデジタル撮像素子を少なくとも備える撮像モジュールと、デジタル撮像素子で撮像した画像データを処理し、所定の画像形式で出力又は保存する画像処理モジュールとを分離して構成することにより、撮像モジュールを小型化することが可能であり、組み合わせて撮像したときにノーダルポイントを集中させることができる。

また、撮像モジュールと画像処理モジュールは空間上で分離して配置するため、撮像モジュールや画像処理モジュールからの発熱を効率よく放熱することができる。特に、イメージセンサは発熱しやすく従来からその熱対策が課題となっているが、本発明では背面側を直接筐体として放熱することができ、有効である。
また、消費電力の大きな画像処理モジュール側にバッテリーを配置することができるので、撮像モジュールを小型化し、撮影時に設置上の制約が少なくなる。

そして、撮像モジュールには、他の１つ以上の撮像モジュールと組み合わせて外周方向を撮像するために脱着可能に連結する第１の連結手段を備えるので、撮像モジュールの組み合わせを任意に変更可能である。脱着することで単独の使用もできるし、必要な視野角に応じて所望の数を連結することもできる。

レンズマウントを備え、連結時に複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角のレンズに交換可能とすることで、市販されるものも含めて様々なレンズを使用することができる。特に、本発明では撮像モジュールの組み合わせを変更できるため、各撮像モジュールの撮影範囲に合わせてレンズの視野角を変化させることで、所望のアスペクト比と画質を選択することができる。

単体での使用時には撮像モジュールと画像処理モジュールとを連結可能とした第２の連結手段を備えることにより、例えば１つの撮像モジュールと１つの画像処理モジュールとを連結し、一般的なデジタルカメラとして使用することもできる。
さらに、第1の連結手段と第２の連結手段とを少なくとも一部において同一部材から構成することにより、構造の簡素化、汎用化に寄与する。

本発明では、複数の撮像モジュールと、１つの画像処理モジュールとから構成され、画像処理モジュールを共用したパノラマ画像撮像システムを提供することもできる。上記第２の連家主手段を備える構成において、２つ以上の撮像モジュールを備えたデジタルカメラを提供することもできる。

本発明に係るパノラマ画像撮像システムの構成を示す説明図である。 本発明に係るパノラマ画像撮像システムの別構成を示す説明図である。 本発明に係る撮像モジュールの実施例である。 本発明に係る撮像モジュールの実施例である。 撮像モジュールの組み合わせと視野角の関係を示す説明図である。 本発明に係る連結手段の説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
図１は、本発明に係るパノラマ画像撮像システム（以下、本システムと呼ぶ）の構成を示す説明図である。本システムは、視野角が１２０度以上となるパノラマ画像を撮像可能であって、撮像モジュール（１）と、画像処理モジュール（２）とを分離して構成する。本発明における分離の意味は、単に別々に構成されて製造時に組み付けられることを意味するのではなく、使用状態において空間上で離間して使用できることを意味する。

そして、撮像モジュール（１）には視野角が６０度以上の広角レンズ（１０）及び、動画又は静止画の画像データを撮像するデジタル撮像素子（１１）を少なくとも備える。一方、デジタル撮像素子（１１）で撮像した画像データを処理し、所定の画像形式で出力又は保存することは画像処理モジュール（２）において行う。なお、撮像モジュール（１）において画像データを画像処理モジュールに送信するための一次的な処理を行うことは可能である。

このようなデジタル撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーとして周知であり、本発明では素子の種類は限定されない。また画像処理回路についても公知のデジタルカメラやスマートフォンなどに実装されており周知技術を適宜使用することができる。

撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）とは離間して配置することが可能であり、両者の間のデータ伝送を行うためにデータ伝送経路（３）を有する。データ伝送経路（３）は有線又は無線の通信手段を用いることができる。

なお、データ伝送経路（３）はノイズの影響を十分に考慮する必要があり、有線の場合には同軸ケーブル、特にＬＶＤＳケーブルなどを用いること好適である。また信号線を減らし、コードの取り回しが良好なＭＩＰＩ（登録商標）規格に対応したケーブルを用いるとさらに好適である。

各画像処理モジュール（２）では公知の画像処理を行い、RAW形式やJPEG形式など所定の画像形式で出力する。本発明において、それぞれの画像処理モジュールで出力された画像を統合して１つのパノラマ画像とする処理は、本システムとは別のコンピュータや、インターネット上のサービスを用いることができる。画像処理モジュール（２）の１つに他の画像処理モジュール（２）からデータを伝送する手段を備えて、データを集約した画像処理モジュール（２）がパノラマ画像に合成して出力する構成でもよい。

撮像モジュール（１）には、他の１つ以上の撮像モジュール（１）と組み合わせて外周方向を撮像するために脱着可能に連結する第１の連結手段を備えることを特徴としている。連結手段については後述する。

図２は、本発明に係るパノラマ画像撮像システムの別構成を示す説明図である。
図１が示す実施例では撮像モジュール（１）１個について画像処理モジュール（２）を１個備える構成であるが、別構成では、複数の撮像モジュール（１）について１個の画像処理モジュール（２）を用いる。画像処理モジュール（２）には、複数のデータ伝送経路（３’）を入力可能に構成する。

本構成では、各撮像モジュール（１）におけるデジタル撮像素子（１１）の撮像のタイミングを同期させることが容易であり、画像処理モジュール（２）において各画像を組み合わせてパノラマ画像を直接出力することもできる。

図３及び図４は、本発明に係る撮像モジュール（１）の実施例である。撮像モジュール（１）は、交換可能なレンズ（１０）と、デジタル撮像素子（１１）を内部に備えた筐体（１２）とから構成され、レンズ（１０）を装着するためのマウント（１３）を備えている。
マウント（１３）は調整ネジ（１３０）を設け、レンズの傾きやレンズ自体の片ボケを調整できるようにしている。

本実施例においてマウント（１３）には内径25.4mmのＣマウントを採用しているが、言うまでもなくマウントの規格は限定されない。また一般的なマウント形状に限らず、レンズ（１０）がデジタル撮像素子（１１）との組み合わせが自在であればいかなる態様でもよい。

筐体（１２）の周囲には複数の三脚ネジ（１２０）を備えることもできる。三脚ネジは公知のデジタルカメラのように底面に１個だけ備えてもよいが、本発明では少なくとも２つの面に各１個以上備えることが好適である。本構成によれば、撮像モジュール（１）を複数組み合わせた時に、撮像モジュール（１）の向きが変わった場合でも、利用可能な三脚ネジ（１２０）を用いることができる。
また、１面に複数の三脚ネジ（１２０）を備えれば、複数組み合わせたときの重心に合わせてバランスのよい三脚ネジ（１２０）を使用することができる。
なお、三脚ネジに限らず任意のネジ、留め具、プラグなどを用いることもできる。

筐体（１２）の側面にはデータ伝送経路（３）であるケーブル（３０）を備えている。本実施例においてケーブル（３０）はコネクタ式とし、撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）との接続を切り離し可能としている。
撮像モジュール（１）の組み合わせた位置関係によって、ケーブル（３０）が側面に接続されていると支障がある場合には、図４に示す背面側のコネクタ蓋（３１）を開けてケーブル（３０）を背面側に接続することもできる。
もちろん、耐ノイズ性を向上させるために、ケーブル（３０）はコネクタ式ではなく、デジタル撮像素子（１１）と直接配線する構成でもよい。

撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）の組み合わせを自在にすることで、画像処理モジュール（２）を共用しながら、撮像モジュール（１）を使い分けることもできる。例えば、第１の撮像モジュール（１）には1/1.7型のＣＭＯＳセンサを用い、第２の撮像モジュール（１）には1/2.3型のＣＭＯＳセンサを用いた２種類の撮像モジュール（１）を用意する。
ユーザは、必要な画質や、予算に応じて第１又は第２の撮像モジュールを選択することができる。提供される製品としても、撮像モジュールごとに任意のサイズ、任意の種類のセンサを採用することができる。

画像処理モジュール（２）は処理能力に余裕があり、バッテリーやメモリスロット、インタフェース、Bluetooth(登録商標）や無線ＬＡＮ等の無線通信手段など撮像モジュールに依存しない装備が多く含まれる。一方で撮像モジュールは進歩が著しくコストの変化も大きい。そこで、撮像モジュール（１）をユーザが途中で交換可能な構成とすることで、低コストで新しい撮像モジュールを用いることができる。
また、マウント（１３）を備える場合には、使用したいマウントによって撮像モジュール（１）を選択することも可能となる。
画像処理機能の変化や、バッテリー容量の変更、インタフェースの変更などに合わせて画像処理モジュール（２）を交換することもできる。

図４は、撮像モジュールの組み合わせと視野角の関係を示す説明図である。図４（ａ）は撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）を１組とした場合の使用例を示している。本実施例において、レンズには視野角２２０度の超広角レンズを用いている。この場合、図示のように上方を向ければ、周囲３６０度、仰角方向にも２２０度の範囲の撮像が可能である。従って、１組だけで十分にパノラマ画像を得ることができる。

図４（ｂ）は撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）を２組とした場合の使用例を示している。この場合、背中合わせでレンズを外方に向けて撮影するので、各１８０度の視野角を撮像できればよい。上記２２０度の視野角のレンズをそのまま用いてもよいし、重複部分を考慮すると少なくとも１９０度程度の視野角のレンズを用いれば好適なパノラマ画像を得ることができる。

図４（ｃ）は撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）を３組とした場合の使用例を示している。この場合、レンズを放射状に外方に向けて撮影するので、各１２０度の視野角を撮像できればよい。この場合も合成時の重複部分を考慮して、視野角が１３０度以上、好ましくは１５０度以上のレンズを用いればよい。

同様に、４個の撮像モジュール（１）は各９０度を撮像するために視野角１００度以上、好ましくは１２０度以上、５個の撮像モジュール（１）は各７２度を撮像するために視野角８２度以上、好ましくは１０２度以上、６個の撮像モジュール（１）は各６０度を撮像するために視野角７０度以上、好ましくは９０度以上のレンズを用いることが好適である。

さらに、撮像モジュール（１）を９０度立てて使用してもよい。すなわち、視野角１８０度のレンズを使用して横長のアスペクト比を有するデジタル撮像素子（１１）に入射した場合、横方向では視野角が１８０度でも、縦方向では視野角が１５０度程度の実効領域となる。これを縦にして使用することで、縦方向（撮影時の仰角方向）に１８０度の視野角、横方向（水平方向）に１５０度の視野角として使用することができる。
これを利用して、例えば４個の撮像モジュール（１）を用いる場合に、縦方向で使用し仰角方向に１８０度の視野角、水平方向に１２０度の領域を使用することができる。レンズの周辺領域を使用しないことで収差の影響を抑制し、高画質化にも寄与する。

以上のように、本発明では、レンズマウントを備え、連結時に複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角のレンズに交換可能に構成にすることで、様々な視野角、画質のパノラマ画像を撮像することができる。

レンズマウントを備える、備えない、に関わらず、本発明では広角レンズに視野角を段階的又は無段階に変化可能なズームレンズを用いることもできる。視野角を変化させることでレンズを交換した場合と同様に、撮像モジュールの組み合わせに応じた最適な撮像が可能である。

撮像モジュールの連結数を検出できる検出回路を各撮像モジュール（１）に備えると共に、ズームを電子制御可能な制御手段を備え、連結数に応じて最適な視野角となるように視野角を自動的に変動させることもできる。

図６は本発明に係る連結手段の説明図である。本発明では撮像モジュール（１）には他の１つ以上の撮像モジュール（１）と組み合わせて外周方向を撮像するために脱着可能に連結する第１の連結手段である連結部（１４）を備える。本実施例では、筐体（１２）の背面角部に突出した連結部（１４）を２つずつ配設する。

連結部（１４）の態様は限定されないが、例えば凹部と凸部の組み合わせから成り、連結対象の連結部（１４）の凹部及び凸部と凹凸を嵌合させることで連結することができる。その他、ピンを相互に挿通して接続する方法、ネジ止めする方法、磁石を備えて磁着する方法、面ファスナーを用いる方法、など任意の連結方法を採用することができる。

そして、図６（ａ）に示されるように２個の撮像モジュール（１）を連結するときには連結部（１４）同士を対向して連結し、図６（ｂ）に示されるように４個の撮像モジュール（１）を連結するときには隣り合う連結部（１４）同士を順次連結して環状とする。

本発明において、第１の連結手段は必ずしも他の撮像モジュールと直接接続するだけでなく、別に用意するベース部材（図示しない）にそれぞれ連結する構成でもよい。ベース部材には、三脚への装着孔を備えることもできる。
例えば、図３及び図４で示した三脚ネジ（１２０）を第１の連結手段として、ベース部材（図示しない）と各筐体（１２）の三脚ネジ（１２０）を締結することで、複数の撮像モジュール（１）を連結できるようにしてもよい。

本発明のパノラマ画像撮像システムでは、単体での使用時には撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）とを連結可能とした第２の連結手段を備えることもできる。第２の連結手段によれば、分離して構成された本発明の撮像モジュール（１）と画像処理モジュール（２）を一体化して通常のデジタルカメラと同様に使用することができ、用途の多様化に寄与する。

第1の連結手段と、第２の連結手段とが、少なくとも一部において同一部材から構成することができ、本実施例では、これを共用とした例を示す。図６（ｃ）に示すように、画像処理モジュール（２）には撮像モジュール（１）の連結部（１４）が嵌合する嵌合孔を備えており、両者を連結することで一体的な使用が可能となる。
このとき、連結部（１４）にはデータ伝送経路（３）に変わって画像データの伝送を行うための信号接点を備えても良い。

上述した通り、第１の連結手段と第２の連結手段は、一部が共用される構成でもよく、さらに全く別個に備えてもよい。また、第１の連結手段は撮像モジュール（１）の組み合わせにより、使用する部分と使用しない部分とが混在していてもよい。例えば、撮像モジュール（１）を２個使用する場合には第２の連結手段と共用する一方、撮像モジュール（１）を３個組み合わせる場合には第２の連結手段とは別の部品を用いる構成でもよい。

１ 撮像モジュール
２ 画像処理モジュール
３ データ伝送経路
１０ レンズ
１１ デジタル撮像素子
１２ 筐体
１３ マウント
１４ 連結部

Claims (8)

1. 視野角が１２０度以上となるパノラマ画像を撮像可能なパノラマ画像撮像システムであって、
   視野角が６０度以上の広角レンズ及び、動画又は静止画の画像データを撮像するデジタル撮像素子を少なくとも備える撮像モジュールと、該デジタル撮像素子で撮像した画像データを処理し、所定の画像形式で出力又は保存する画像処理モジュールと、該撮像モジュールと該画像処理モジュールとの間のデータ伝送を行うための有線又は無線のデータ伝送経路とから構成されるパノラマ画像撮像システムにおいて、
   該撮像モジュールには、他の１つ以上の撮像モジュールと組み合わせて外周方向を撮像するために脱着可能に連結する第１の連結手段を備える
   ことを特徴とするパノラマ画像撮像システム。
2. 前記撮像モジュールにおいて、
   レンズマウントを備え、連結時に複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角のレンズに交換可能に構成した
   請求項１に記載のパノラマ画像撮像システム。
3. 前記撮像モジュールにおいて、
   前記広角レンズが視野角を段階的又は無段階に変化可能なズームレンズであって、
   連結時には複数の撮像モジュールを組み合わせる数に応じた視野角に変化可能である
   請求項１に記載のパノラマ画像撮像システム。
4. 前記パノラマ画像撮像システムにおいて、
   単体での使用時には前記撮像モジュールと前記画像処理モジュールとを連結可能とした第２の連結手段を備えた
   請求項１ないし３のいずれかに記載のパノラマ画像撮像システム。
5. 前記パノラマ画像撮像システムにおいて、
   前記第１の連結手段と、前記第２の連結手段とが、少なくとも一部において同一部材から構成される
   請求項４に記載のパノラマ画像撮像システム。
6. 前記パノラマ画像撮像システムが、
   複数の前記撮像モジュールと、
   該複数の撮像モジュールとデータ伝送が可能な１つの前記画像処理モジュールと
   から構成される請求項１ないし５のいずれかに記載のパノラマ画像撮像システム。
7. 前記請求項１ないし６のいずれかに記載のパノラマ画像撮像システムに備えられる撮像モジュール。
8. 前記請求項１ないし６のいずれかに記載のパノラマ画像撮像システムに備えられる画像処理モジュール。
   

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