JP3865516B2

JP3865516B2 - 全方位撮像装置

Info

Publication number: JP3865516B2
Application number: JP30290498A
Authority: JP
Inventors: 伸一加藤; 修西原; 正樹中道
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: JP2000131738A; US6375366B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、監視カメラなどに適用して好適な全方位撮像装置に関する。詳しくは、全方位の被写体を撮像できるように構成すると共に、特定範囲の方位のみを撮像できるようにして、余分な被写体の撮像を制限できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
全方位を撮像できる撮像装置が知られている。これは図１３に示すように回転対称な形状となされた凸面鏡１２を用いてこの凸面鏡１２に入射する全方位（３６０゜）の被写体を集光して、撮像手段であるこの例ではビデオカメラ１４で撮像するようにしたものである。
【０００３】
全方位の被写体を撮像できれば、この撮像装置を室内の特定の場所に１つだけ設置するだけで、その室内の状況をすべて把握できる。したがって、多数の撮像手段を場所を変えて同一室内に設置する必要がなくなるために、室内の監視などを行うには極めて好適な撮像装置と言える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、凸面鏡１２に入射した光を効率よくビデオカメラ１４に導くにはそれなりの工夫が必要であると共に、図１４のようにこの全方位撮像装置１０を天井に近い壁際に設置するような場合には、少なくともθの範囲で示される前方の方位の被写体のみが必要とする映像情報であり、−θの範囲の被写体映像はユーザにとっては全く不要な映像情報である。却って邪魔な映像となる場合もある。
【０００５】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、特に凸面鏡への入射範囲を規制できるようして不要な情報と必要な情報とを取捨できるようにした全方位撮像装置を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載したこの発明に係る全方位撮像装置では、透明な筒体の一端に取り付け固定された回転対称な形状を有した凸面鏡と、上記凸面鏡の頂部であって、その光軸上に、当該凸面鏡の鏡面部より外部に所定の長さだけ突出するように嵌入固定されたセンターニードルと、上記凸面鏡の光軸上のセンターニードルと対向する上記筒体の他端に設けられた撮像手段と、上記撮像手段の撮像範囲を規制する上記筒体に設けられたカバー体とで構成されたことを特徴とする。
【０００７】
この発明では、筒体の外側に回転自在に遮光用のカバー体を取り付けるとともに、凸面鏡の頂部に再入射光遮光用のセンターニードルを嵌入固定する。これによって凸面鏡への入射範囲を規制するとともに、カバー片の内面に入射した光による再入射光を遮断する。どの範囲までを規制するか、どの方位の入射を規制するかはカバー体の取り付け位置を調整することによって実現できる。
【０００８】
カバー体及びセンターニードルによって入射光及び再入射光が遮光されるので、不必要な情報は全てカットされるようになり、必要とする方位の、必要とする範囲だけに存在する被写体を確実に撮像できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係る全方位撮像装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１はこの発明に係る全方位撮像装置１０の実施形態を示す要部の断面図であって、その両端がそれぞれ開口された透明な筒体２０の一端この例では上端部に凸面鏡２４が取り付け固定され、その他端である下端部側に撮像手段であるこの例では超小型のビデオカメラ３２が嵌合固定される。
【００１１】
筒体２０は透明体であって、ガラス材や透明プラスチック材で加工されたものが使用される。全方位撮像装置１０の用途によって筒体２０の大きさが決定されるもので、監視カメラなどに使用する場合には、その外径が１ｃｍから数ｃｍ程度で、その長さが数ｃｍのものも使用される。筒体２０の外周面および内周面はある程度以上の鏡面仕上げとなるように加工されているものとする。
【００１２】
筒体２０の上端部に取り付け固定される凸面鏡２４は、図２にも示すように円板状の台座２４Ａと、この台座２４Ａと一体化された半球面状の凸面部２４Ｂとで構成される。凸面鏡２４は図示するようにその凸面部２４Ｂが下向きとなるように通常取り付けられるものであって、凸面鏡２４は真鍮などを成形加工したものが使用され、凸面部２４Ｂは鏡面仕上げされている。
【００１３】
この凸面鏡２４にはその頂部であって、凸面部２４Ｂの光軸上にはセンターニードル２３が凸面部２４Ｂの鏡面部より外部に所定の長さだけ突出するように嵌入固定されている。所定の長さと太さを有するこのセンターニードル２３は不要な反射光がビデオカメラ３２側に導かれないようにするための阻止棒である。
【００１４】
図１に示すように、台座２４Ａは筒体２０の外径とほぼ同じ外径となされており、凸面部２４Ｂは筒体２０の内面に嵌合固定されるように筒体２０の内径とほぼ同じ外径に選定されると共に、台座２４Ａとの境界部には凹状溝２５が形成されている。この凹状溝２５は筒体２０の上端面に接着剤などを用いて凸面鏡２４を固着するとき、接着時にこの接着剤が鏡面側に漏れ出すのを防止するためのものである。
【００１５】
これに対して筒体２０の先端部内面側にはリング状をなすと共に、上述した凹状溝２５に挿入されるフランジ２６が一体形成され、凸面鏡２４が図示のように筒体２０の上端部からその内部に図示の状態で挿入固定される。その凸面鏡２４は必要に応じて上述した接着剤などを使用して筒体２０の上端部に固定することができる。凸面鏡２４の台座２４Ａ側にはキャップ２８が装着固定される。キャップ２８は必要に応じて接着剤などを使用して強固に凸面鏡２４および筒体２０に固定することもできる。
【００１６】
筒体２０の下端部側には光学系３０を介してビデオカメラ３２が装着固定される。光学系３０は筒状をなす鏡胴３４の中に単一若しくは複数の光学レンズ３６が固定されて構成されたもので、その下端部内面にはネジ溝３８が切られており、筒体内部に装着されたゴムリング３７を介して、筐体５０の先端外周部に形成されたネジ溝４０に歯合されて、光学系３０が筐体５０と一体化される。光学系３０の筐体５０に対する歯合の深さを変えることで、筐体５０の内部に固定された撮像素子であるこの例では２次元センサ（ＣＣＤセンサ）４２との光学距離を調整できるようになっている。
【００１７】
筐体５０の筒体２０に対する固定は連結リング４４によって行われる。連結リング４４は下端部にドーナツ状フランジ４８を有する筒体であって、その先端内周部にはネジ４６が形成され、フランジ４８の内口部にもネジ４９が形成されている。そして、筒体２０の下端部に連結リング４４のネジ４６が螺合されると共に、連結リング４４に筐体５０が螺合される。これによって、連結リング４４を介してビデオカメラ３２の筐体５０を筒体２０に取り付け固定することができる。
【００１８】
ここで、凸面鏡２４の光軸上にビデオカメラ３２の光軸が一致するようにビデオカメラ３２が筒体２０に取り付けられるもので、こうすることによって筒体２０の中心軸Ｌａ、凸面鏡２４の光軸Ｌｂおよびビデオカメラ３２の光軸Ｌｃがほぼ同一線上に位置させた状態でこれら３者を一体化できる。
【００１９】
このように構成すると凸面鏡３２には筒体２０を中心とした３６０度の範囲の被写体像を写し出すことができるので、その被写体像をビデオカメラ３２の２次元センサ４２に結像させることで、３６０度の全方位に亘る被写体像を撮像することができる。
【００２０】
さてこの発明では、このような構成に加えてさらに撮像範囲を規制するカバー体６０をこの筒体２０に対して着脱自在に取り付けられるようにしたものである。カバー体６０は筒体２０の外周面の一部から外光が入射しないように遮光するための遮光体であって、筒体２０に取り付けるための装着頭部（取り付け用頭部）６０Ａと、この装着頭部６０Ａと連なるように一体的に設けられたカバー片（扇状フィン）６０Ｂとで構成される。
【００２１】
カバー片６０Ｂは筒状体の一部を構成するものであり、図４に示すように所定の角範囲αに亘って設けられている。遮光すべき角範囲αは用途に応じて設定される。カバー片６０Ｂの長さはゴムリング３７が取り付けられている位置当たりまでカバーすれば十分である。カバー片６０Ｂの遮光角αに応じて、図３のように装着頭部６０Ａも角度（３６０゜−α）（但し、α＞１８０°）だけ切欠されている。
【００２２】
カバー体６０は図１のように筒体２０の上端部の取り付けられたキャップ２８を塞ぐように装着頭部６０Ａが装着される。このとき、カバー体６０が筒体２０から外れないようにするため、カバー片６０Ｂの内面であってキャップ２８のフランジ２８ａの端部と接触する部分に係合段部６４が形成されている。
【００２３】
カバー体６０を装着すると、そのカバー片６０Ｂが筒体２０の外周面にほぼ密着した状態でこの筒体２０に装着されることになるから、カバー片６０Ｂ側からの外光が筒体２０の内部に進入することはない。つまり完全に角範囲αの外光は遮光される。
【００２４】
遮光すべき範囲αが１８０度を超えるような図４に示すカバー体６０の場合には、装着頭部６０Ａ側に形成されたこの係合段部６４によってほぼ確実にカバー体６０を筒体２０に取り付けることができる。またカバー片６０Ｂの内面に対して帯状に形成されたこの係合段部６４は、カバー体６０を筒体２０に対する回転段部としても機能するようになり、カバー体６０を回転するだけで筒体２０に対する開口方位つまり、遮光領域を調整できる。カバー体６０はプラスチック材などを使用して成形加工されたものを使用することができる。
【００２５】
カバー体６０を被せることによってカバー片６０Ｂの内面に入射した光が反射されて再び凸面鏡２４に入射することが考えられるが、この再入射光はセンターニードル２３によって遮断され、ビデオカメラ３２へ入射することはない。念のため、カバー片６０Ｂの内面に光吸収用膜をコーティングすることもできる。
【００２６】
図３に示す装着頭部６０Ａは遮光角度αに応じて切欠されているが、この切欠部は特に必要ではなく図５のようにキャップ２８を完全に塞いだ装着頭部６０Ａのように構成することもできる。この場合、図６に示すようにカバー片６０Ｂを初めとして装着頭部６０Ａの内面には一周するように係合段部６４が形成されている。この周状の係合段部６４によって、より確実にカバー片６０を筒体２０に固定できる。
【００２７】
カバー片６０Ｂの遮光角度αが図７に示すように１８０度以下であるときには、その装着頭部６０Ａは図５と同様にキャップ２８を完全にカバーするように、装着頭部６０Ａは図８に示すような全閉塞形状となされたものを使用することもできる。
【００２８】
図９および図１０は、図１および図２に示した凸面鏡２４の変形を示す実施形態であって、図１および図２の例は凸面部２４Ｂとして半球の一部を使用しているが、図９の場合はほぼ截頭円錐面を凸面部２４Ｃとして使用した場合であり、図１０の例はほぼ放物面をなす円錐面を凸面部２４Ｄとして使用した場合である。いずれの場合でも画像処理を行うことで所定角範囲の画像情報を得ることができる。
【００２９】
図１１は図３に対する別の実施形態を示すものである。図３では段部６４に連なるカバー片６０Ｂの厚みを同じにしてリング状の係合用段部を形成しているが、図１１の例では段部６４に代えてリング状の突条７０をカバー片６０Ｂの内部に形成したものである。突条７０とすることによってその分カバー片６０Ｂの厚みを薄く形成することができる。さらに、カバー片６０Ｂの内面が筒体２０の外周面に接触しなくなることから、カバー体６０の回転調整が容易になると共に、筒体２０の外周面が傷付きにくくなるなどの利点がある。
【００３０】
図１２は図９の変形例を示す実施態様であって、この場合も段部６４に代わるリング状の突条７０がカバー片６０Ｂの内側に形成されている。この場合も係合効果を損なうことなくカバー片６０Ｂの肉厚を薄くできるなどの効果を奏する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明では遮光できるカバー体及びセンターニードルを設けたものである。
【００３２】
これによればカバー体及びセンターニードルによって入射光及び再入射光が遮光されるので、不必要な情報は全てカットされるようになり、必要とする方位の、必要とする範囲だけに存在する被写体を確実に撮像できる。どの範囲までを規制するか、どの方位の入射を規制するかはカバー体の取り付け位置を調整することによって実現できるので、用途に応じて遮光範囲を設定できる特徴を有する。方位の調整も極めて簡単であるから、用途変更にも自在に対処できる。
【００３３】
したがってこの発明に係る全方位撮像装置は店内や室内などに使用される監視カメラや、展示会場でのデモンストレーション用などに適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る全方位撮像装置の一実施形態を示す要部の断面図である。
【図２】この全方位撮像装置に使用される凸面鏡の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】カバー体の実施形態を示す斜視図である（その１）。
【図４】カバー片の開口角度を示す図である。
【図５】カバー体の実施形態を示す斜視図である（その２）。
【図６】図５の断面図である。
【図７】他のカバー体の開口角度を示す図である。
【図８】その断面図である。
【図９】凸面鏡の他の実施形態を示す図１と同様な断面図である（その１）。
【図１０】凸面鏡の他の実施形態を示す図１と同様な断面図である（その２）。
【図１１】カバー体の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】カバー体の他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】全方位撮像装置の概念図である。
【図１４】方位規制の必要性を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・全方位撮像装置、１２、２４・・・凸面鏡、１４、３２・・・撮像手段（ビデオカメラ）、２０・・・筒体、３０・・・光学系、４２・・・２次元センサ、４４・・・連結リング、６０・・・カバー体、６０Ａ・・・装着頭部、６０Ｂ・・・カバー片、６４・・・係合段部

Claims

透明な筒体の一端に取り付け固定された回転対称な形状を有した凸面鏡と、
上記凸面鏡の頂部であって、その光軸上に、当該凸面鏡の鏡面部より外部に所定の長さだけ突出するように嵌入固定されたセンターニードルと、
上記凸面鏡の光軸上のセンターニードルと対向する上記筒体の他端に設けられた撮像手段と、
上記撮像手段の撮像範囲を規制する上記筒体に設けられたカバー体とで構成されたことを特徴とする全方位撮像装置。
上記カバー体は上記筒体の一端側に装着される装着頭部と、
この装着頭部に対して設けられた扇状の遮光角を有するカバー片とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の全方位撮像装置。
上記カバー体は遮光体であって、上記筒体に対し回転自在に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の全方位撮像装置。
上記筒体の中心軸と、上記凸面鏡の頂部を通る光軸と、上記撮像手段の光軸とがほぼ一致するようになされたことを特徴とする請求項１記載の全方位撮像装置。
上記撮像手段はビデオカメラであり、この撮像手段に設けられた撮像素子は２次元ＣＣＤであることを特徴とする請求項１記載の全方位撮像装置。