JP7116471B2 - camera - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 平成29年9月30日に刊行された雑誌 宇宙船、Vol.158、第74~75頁に発表 (刊行物等) Application of
特許法第30条第2項適用 平成29年10月12日にウェブサイト パノラに発表 (刊行物等)Application of
特許法第30条第2項適用 平成29年10月16日にウェブサイト 日経トレンディネットに発表Application of
本発明は、撮影装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.
近年、ユーザの動きに追従するように映像を変化させ、目の前の映像があたかも現実のものであるかのように体験させるVR(Virtual Reality)やAR(Augmented Reality)と呼ばれる技術の研究が進んでいる。 In recent years, there has been research into technologies called VR (Virtual Reality) and AR (Augmented Reality), which change the image to follow the user's movements and make the image in front of the user feel as if it were real. progressing.
VR等に用いられる映像は、ユーザがどのような方向を見ても映像が途切れないように、魚眼レンズ又は広角レンズを備えたカメラや、複数のカメラを備えた撮影装置によって撮影されることがある。 Images used in VR and the like are sometimes captured by a camera equipped with a fisheye lens or a wide-angle lens, or by a camera equipped with multiple cameras so that the images are not interrupted no matter what direction the user looks. .
例えば、下記特許文献1には、フレームの外側を向き、それぞれ撮影範囲が異なるようにフレームにマウントされた複数のカメラと、フレームに接続された支持部材と、を備えたカメラシステムが記載されている。 For example, Patent Literature 1 below describes a camera system including a plurality of cameras mounted on the frame so that they face the outside of the frame and have different photographing ranges, and a support member connected to the frame. there is
特許文献1に記載のカメラシステムが備える複数のカメラでそれぞれ動画を撮影し、撮影された動画を合成して一つのパノラマ動画を生成することができる。しかしながら、従来の撮影装置では、隣接する2つのカメラの撮影範囲が重複しない死角が存在したり、撮影範囲の重複が僅かであったりするために、撮影対象が移動して、隣接する2つのカメラの一方の撮影範囲から他方の撮影範囲に動く場合、生成されるパノラマ動画に飛びや歪み等のノイズが生じることがある。 A plurality of cameras included in the camera system described in Patent Literature 1 capture moving images, and combine the captured moving images to generate one panoramic moving image. However, in the conventional photographing device, there are blind spots where the photographing ranges of the two adjacent cameras do not overlap, or the overlapping of the photographing ranges is slight. When moving from one shooting range to the other shooting range, noise such as skipping or distortion may occur in the generated panoramic video.
このようなノイズは、例えば120fps(frames per seconds)程度の高フレームレートの動画で顕著となる。そのため、従来の撮影装置では、ノイズの少ないスローモーションのパノラマ動画を撮影することが困難だった。 Such noise becomes conspicuous in moving images with a high frame rate of, for example, about 120 fps (frames per second). For this reason, it was difficult to shoot slow-motion panoramic videos with little noise using conventional shooting devices.
そこで、本発明は、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することのできる撮影装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a photographing apparatus capable of photographing a panoramic video with reduced noise at a relatively high frame rate.
本発明の一態様に係る撮影装置は、基準面の平面視において略回転対称な多角形の外形を有する筐体と、基準面に対して光軸が所定の仰角をなすように、多角形の複数の辺に外向きに設けられている複数のカメラを備える撮影装置であって、複数のカメラは、複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの所定距離での撮影範囲が、途切れることなく重複し、複数のカメラ全ての所定距離での撮影範囲が、多角形の対称軸上で重複するように設けられている。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a housing having a polygonal outer shape that is substantially rotationally symmetrical in a plan view of a reference plane, and a polygonal housing so that an optical axis forms a predetermined elevation angle with respect to the reference plane. A photographing device provided with a plurality of cameras facing outward on a plurality of sides, wherein the photographing ranges at a predetermined distance of two adjacent cameras among the plurality of cameras overlap without interruption. However, the photographing ranges at the predetermined distances of all the cameras are provided so as to overlap on the axis of symmetry of the polygon.
この態様によれば、複数のカメラによって、半球状の領域を死角無く、重複して撮影することができ、隣接する2つのカメラの一方の撮影範囲から他方の撮影範囲に撮影対象が動く場合であっても、隣接する2つのカメラ両方により撮影対象が撮影される期間が十分に長く確保される。そのため、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, the hemispherical area can be photographed redundantly by a plurality of cameras without blind spots, and even when the object to be photographed moves from one photographing range to the other photographing range of two adjacent cameras. Even if there is, a sufficiently long period in which the object to be photographed is photographed by both of the two adjacent cameras is ensured. Therefore, it is possible to shoot a panoramic video with reduced noise at a relatively high frame rate.
また、上記態様において、複数のカメラは、複数のカメラ全ての所定距離での撮影範囲が、基準面を含むように設けられていてよい。 Further, in the above aspect, the plurality of cameras may be provided such that the photographing range at the predetermined distance of all of the plurality of cameras includes the reference plane.
この態様によれば、複数のカメラによって、立体角にして2πステラジアン以上の領域を死角無く、重複して撮影することができ、地上から撮影対象を見上げるアングルで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, an area of 2π steradian or more in terms of a solid angle can be photographed redundantly with a plurality of cameras without blind spots, and a panoramic video with reduced noise can be photographed at an angle looking up at the object to be photographed from the ground. can do.
また、上記態様において、複数のカメラは、基準面の平面視において、複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの光軸の間の角度が、60°以下となるように設けられていてよい。 In the above aspect, the plurality of cameras may be provided such that the angle between the optical axes of two adjacent cameras out of the plurality of cameras is 60° or less in a plan view of the reference plane.
この態様によれば、隣接する2つのカメラの撮影範囲が十分に大きく重複することとなり、隣接する2つのカメラ両方により撮影対象が撮影される期間が十分に長く確保される。そのため、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, the photographing ranges of the two adjacent cameras overlap sufficiently, and a sufficiently long period in which the photographing target is photographed by both of the two adjacent cameras is ensured. Therefore, it is possible to shoot a panoramic video with reduced noise at a relatively high frame rate.
また、上記態様において、複数のカメラは、基準面の平面視において、複数のカメラの光軸が、多角形に外接する円の半径方向と交わるように設けられていてよい。 Further, in the above aspect, the plurality of cameras may be provided so that the optical axes of the plurality of cameras intersect with the radial direction of a circle circumscribing the polygon in plan view of the reference plane.
この態様によれば、複数のカメラをより密集させて配置することができ、撮影対象が撮影装置に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, a plurality of cameras can be arranged more densely, and a panoramic video with reduced noise can be shot at a relatively high frame rate even when the shooting target is close to the shooting device. be able to.
また、上記態様において、多角形は、星形多角形であり、複数のカメラは、基準面の平面視において、星形多角形の複数の辺に外向きに設けられていてよい。 Further, in the above aspect, the polygon may be a star-shaped polygon, and the plurality of cameras may be provided outward on a plurality of sides of the star-shaped polygon in a plan view of the reference plane.
この態様によれば、複数のカメラをより密集させて配置することができ、撮影対象が撮影装置に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, a plurality of cameras can be arranged more densely, and a panoramic video with reduced noise can be shot at a relatively high frame rate even when the shooting target is close to the shooting device. be able to.
また、上記態様において、星形多角形は、正多角形と、正多角形の複数の辺に接続された複数の不等辺三角形とで構成される図形であり、複数のカメラは、基準面の平面視において、複数の不等辺三角形の特定の辺に外向きに設けられていてよい。 Further, in the above aspect, the star-shaped polygon is a figure composed of a regular polygon and a plurality of scalene triangles connected to a plurality of sides of the regular polygon, and the plurality of cameras are positioned on the reference plane. In plan view, it may be provided outward on specific sides of the plurality of scalene triangles.
この態様によれば、複数のカメラをより密集させて配置しつつ、筐体が写り込まないようにすることができ、撮影対象が撮影装置に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。 According to this aspect, it is possible to dispose a plurality of cameras more densely and prevent the housing from being captured, and even when the object to be photographed is close to the photographing device, the frame rate is relatively high. You can shoot panoramic movies with reduced noise.
本発明によれば、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することのできる撮影装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can image|photograph the panoramic video which reduced noise by a comparatively high frame rate can be provided.
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that, in each figure, the same reference numerals have the same or similar configurations.
はじめに、従来技術に係る撮影装置40の課題について説明する。図5は、従来技術に係る撮影装置40の撮影範囲を示す斜視図である。本例で示す従来技術に係る撮影装置40は、正五角形の辺と、正五角形の中央に計6つのカメラを設けた撮影装置である。同図では、そのうち3つのカメラの距離Rでの撮影範囲を、第1撮影範囲40a、第2撮影範囲40b及び第3撮影範囲40cとして示している。
First, the problem of the
第1撮影範囲40a、第2撮影範囲40b及び第3撮影範囲40cは、四隅で隣接するカメラの撮影範囲と重複するものの、第1撮影範囲40aと第2撮影範囲40bの間には第1死角42が存在し、第2撮影範囲40bと第3撮影範囲40cの間には第2死角44が存在する。また、図5では図示していないが、正五角形の中央に設けられたカメラによって上方を撮影しているが、その撮影範囲と、正五角形の辺に設けられた5つのカメラの撮影範囲との間にも死角が存在する。
Although the
このように、隣接する2つのカメラの所定距離での撮影範囲が必ずしも重複せず、死角が存在するため、従来技術に係る撮影装置40では、撮影対象が移動して、隣接する2つのカメラの一方の撮影範囲から他方の撮影範囲に動く場合、生成されるパノラマ動画に飛びや歪み等のノイズが生じることがある。このようなノイズは、撮影対象が撮影装置40に近接した場合や、120fps程度の高フレームレートの動画の場合で顕著となる。
As described above, the photographing ranges of the two adjacent cameras at a predetermined distance do not necessarily overlap, and there is a blind spot. When moving from one shooting range to another shooting range, noise such as skipping and distortion may occur in the generated panorama moving image. Such noise becomes conspicuous when the object to be shot is close to the
図1は、本発明の実施形態に係る撮影装置10の斜視図である。また、図2は、本実施形態に係る撮影装置10の平面図である。図2は、基準面の平面視における撮影装置10を示す図である。ここで、基準面は、撮影装置10の筐体30が載置される平面であってよい。
FIG. 1 is a perspective view of an
撮影装置10は、基準面の平面視において略回転対称な多角形の外形を有する筐体30と、基準面に対して光軸が所定の仰角をなすように、多角形の複数の辺に外向きに設けられている7つのカメラを備える。本実施形態の筐体30は、対称軸Cを中心として7回対称な多角形の外形を有する。もっとも、筐体30は、8回対称等の任意の回転対称性の外形を有してよい。
The photographing
筐体30の外形をなす多角形は、星形多角形であり、複数のカメラは、基準面の平面視において、星形多角形の複数の辺に外向きに設けられていてよい。このような配置によって、複数のカメラをより密集させることができ、撮影対象が撮影装置10に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。例えば、基準面の平面視において、円周に沿って外向きに複数のカメラを配置する場合、隣接する2つのカメラの間の距離は、カメラの幅よりも小さくすることができない。一方、本実施形態に係る撮影装置10では、星形多角形の複数の辺に外向きに複数のカメラを配置することで、隣接する2つのカメラの間の距離をより小さくすることができ、複数のカメラをより密集させることができる。
The polygon forming the outer shape of the
筐体30の外形をなす星形多角形は、正多角形32と、正多角形32の複数の辺に接続された複数の不等辺三角形34とで構成される図形であってよい。本実施形態では、正多角形32は、正七角形である。また、不等辺三角形34は、第1辺34a、第2辺34b及び第3辺34cを有し、第1辺34a、第2辺34b及び第3辺34cの長さは、それぞれ異なっている。より具体的には、第1辺34aは、第3辺34cよりも長く、第2辺34bは、第1辺34aよりも長い。また、第2辺34bは、正多角形32の辺に一致している。
The star-shaped polygon forming the outer shape of the
複数のカメラは、基準面の平面視において、複数の不等辺三角形34の特定の辺に外向きに設けられている。具体的には、複数のカメラは、第1辺34aにそれぞれ設けられている。本実施形態では、七角形の各辺に計7つの不等辺三角形34が存在し、7つの第1辺34aに、第1カメラ20a、第2カメラ20b、第3カメラ20c、第4カメラ20d、第5カメラ20e、第6カメラ20f及び第7カメラ20gが設けられている。第1カメラ20a、第2カメラ20b、第3カメラ20c、第4カメラ20d、第5カメラ20e、第6カメラ20f及び第7カメラ20gは、同一の構成のカメラであってよく、例えば120fps程度のフレームレートで、16:9のアスペクト比の動画を撮影するカメラであってよい。7つの第1辺34aにそれぞれカメラを配置することで、複数のカメラをより密集させて配置しつつ、筐体30が写り込まないようにすることができ、撮影対象が撮影装置に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。
A plurality of cameras are provided facing outward on specific sides of the plurality of
本実施形態では、複数のカメラは、基準面の平面視において、複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの光軸の間の角度が、60°以下となるように設けられている。例えば、隣接する第2カメラ20bと第3カメラ20cについて、第2カメラの光軸22bと第3カメラの光軸22cとの間の角度αは、約51.4°である。ここで、角度αは、180°から正七角形の内角を引いた値である。本実施形態では、任意の隣接する2つのカメラの光軸の間の角度は、同様に約51.4°となっている。これにより、隣接する2つのカメラの撮影範囲が十分に大きく重複することとなり、隣接する2つのカメラ両方により撮影対象が撮影される期間が十分に長く確保される。そのため、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができ、ノイズの少ないスローモーションのパノラマ動画を撮影することができる。なお、複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの光軸の間の角度が60°の場合、筐体30の外形をなす多角形は、正六角形又は正六角形の各辺に不等辺三角形を接続した星形多角形であってよい。また、複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの光軸の間の角度が45°の場合、筐体30の外形をなす多角形は、正八角形又は正八角形の各辺に不等辺三角形を接続した星形多角形であってよい。
In this embodiment, the plurality of cameras are provided such that the angle between the optical axes of two adjacent cameras among the plurality of cameras is 60° or less in a plan view of the reference plane. For example, for the adjacent
また、複数のカメラは、基準面の平面視において、複数のカメラの光軸が、筐体30の外形をなす多角形に外接する円の半径方向38と交わるように設けられていてよい。本実施形態の場合、筐体30の外形は星形多角形をなしており、外接円36は、星形多角形に外接する円である。また、外接円36の中心は、星形多角形の対称軸Cと一致している。半径方向38は、外接円36の中心を通り、外接円36に直交する方向である。本実施形態では、例えば第2カメラ20bは、第2カメラの光軸22bが、半径方向38と角度βをなすように設けられている。角度βは、例えば10°~30°であってよいが、その値は任意である。本実施形態では、複数のカメラ全てについて、光軸と外接円36との間の角度がβとなっている。このように、カメラの光軸を外接円36に対して傾けて複数のカメラを配置することで、複数のカメラをより密集させて配置することができ、撮影対象が撮影装置に近接した場合であっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。
Further, the plurality of cameras may be provided so that the optical axes of the plurality of cameras intersect with the
図3は、本実施形態に係る撮影装置10の撮影範囲を示す側面図である。同図では、第4カメラの光軸22dを示して、第4カメラ20dのレンズから距離Rでの撮影範囲を、第4カメラの撮影範囲24dとして示している。ここで、距離Rは、本発明の所定距離に相当し、例えば50cmであってよい。なお、図3で示す距離Rは、図5で示す距離Rと同じ距離である。
FIG. 3 is a side view showing the imaging range of the
第4カメラ20dは、基準面Sに対して、第4カメラの光軸22dが所定の仰角γをなすように設けられている。ここで、仰角γは、45°~65°程度であってよく、本実施形態では約50°である。また、第4カメラの撮影範囲24dは、仰角方向について角度θの拡がりを有する。ここで、角度θは、例えば120°であってよい。複数のカメラの仰角γは、仰角方向についての撮影可能な角度θに対して、(γ-θ/2)≧0となるように選択されてよい。本実施形態では、複数のカメラ全ての仰角がγであり、複数のカメラ全ての撮影範囲は、仰角方向について角度θの拡がりを有する。
The
距離Rでの第4カメラの撮影範囲24dは、筐体30の対称軸Cと交わる第1重複領域D1を含む。第1重複領域D1では、複数のカメラ全ての所定距離での撮影範囲が重複する。本実施形態では、複数のカメラ全ての所定距離での撮影範囲が、対称軸Cと交わる第1重複領域D1を含む。すなわち、複数のカメラ全てが、所定距離で対称軸Cを撮影範囲に含むように設けられている。
The
また、距離Rでの第4カメラの撮影範囲24dは、基準面Sを含むように設けられている。本実施形態では、複数のカメラ全ての所定距離での撮影範囲が、基準面Sを含むように設けられている。これにより、複数のカメラによって、立体角にして2πステラジアン以上の領域を死角無く、重複して撮影することができ、地上から撮影対象を見上げるアングルで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。そのため、特撮映像等のミニチュア撮影を行う場合に、特に効果的なパノラマ動画を撮影することができる。ミニチュア撮影を行う場合には、ミニチュアの建物が崩落する様子等をリアルに描写するために、スローモーションの動画とする場合があるが、本実施形態に係る撮影装置10によれば、そのような場合に特に効果的なパノラマ動画を撮影することができる。
Also, the photographing
図4は、本実施形態に係る撮影装置10の撮影範囲を示す斜視図である。同図では、距離Rでの第3カメラの撮影範囲24cと、距離Rでの第4カメラの撮影範囲24dとを示している。また、第3カメラの撮影範囲24cと、第4カメラの撮影範囲24dとの重複領域を、第2重複領域D2として示している。なお、図4で示す第3カメラの撮影範囲24c及び第4カメラの撮影範囲24dは、図5で示す距離Rと同じ距離における撮影範囲である。
FIG. 4 is a perspective view showing the imaging range of the
第3カメラの撮影範囲24cと、第4カメラの撮影範囲24dとは、距離Rで途切れることなく重複している。すなわち、距離Rでの撮影範囲の重なりを示す第2重複領域D2は、穴の無い連続した領域である。本実施形態では、複数のカメラのうち任意の隣接する2つのカメラの距離Rでの撮影範囲が、途切れることなく重複している。これにより、複数のカメラによって、半球状の領域を死角無く、重複して撮影することができ、隣接する2つのカメラの一方の撮影範囲から他方の撮影範囲に撮影対象が動く場合であっても、隣接する2つのカメラ両方により撮影対象が撮影される期間が十分に長く確保される。そのため、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。
The photographing
図4では、距離Rでの第3カメラの撮影範囲24cと、距離Rでの第4カメラの撮影範囲24dとが、第1重複領域D1において対称軸Cと交わることが示されている。このように、距離Rでの複数のカメラ全ての撮影範囲が、頂点を含むことで、撮影対象が撮影装置10を覆うようなアングルであっても、比較的高いフレームレートで、ノイズを低減したパノラマ動画を撮影することができる。
FIG. 4 shows that the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are for facilitating understanding of the present invention, and are not intended to limit and interpret the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, materials, conditions, shape, size, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. Moreover, it is possible to partially replace or combine the configurations shown in the embodiments.
10…撮影装置、20a…第1カメラ、20b…第2カメラ、20c…第3カメラ、20d…第4カメラ、20e…第5カメラ、20f…第6カメラ、20g…第7カメラ、22b…第2カメラの光軸、22c…第3カメラの光軸、22d…第4カメラの光軸、24c…第3カメラの撮影範囲、24d…第4カメラの撮影範囲、30…筐体、32…正多角形、34…不等辺三角形、34a…第1辺、34b…第2辺、34c…第3辺、36…外接円、38…半径方向、40…従来技術に係る撮影装置、40a…第1撮影範囲、40b…第2撮影範囲、40c…第3撮影範囲、42…第1死角、44…第2死角、C…対称軸、D1…第1重複領域、D2…第2重複領域、S…基準面
10 Photographing
Claims (3)
前記基準面に対して光軸が所定の仰角をなすように、前記多角形の複数の辺に外向きに設けられている複数のカメラを備える撮影装置であって、
前記複数のカメラは、
前記複数のカメラのうち隣接する2つのカメラの所定距離での撮影範囲が、途切れることなく重複し、
前記複数のカメラ全ての前記所定距離での撮影範囲が、前記多角形の対称軸上で重複するように設けられ、
前記複数のカメラは、前記基準面の平面視において、前記複数のカメラの光軸が、前記多角形に外接する円の半径方向と交わるように設けられている、
撮影装置。 a housing having a substantially rotationally symmetrical polygonal outline in a plan view of a reference plane;
A photographing device comprising a plurality of cameras facing outward on a plurality of sides of the polygon so that the optical axis forms a predetermined elevation angle with respect to the reference plane,
The plurality of cameras are
shooting ranges at a predetermined distance of two adjacent cameras among the plurality of cameras overlap without interruption;
shooting ranges of all of the plurality of cameras at the predetermined distance are provided so as to overlap on the axis of symmetry of the polygon ;
The plurality of cameras are provided so that the optical axes of the plurality of cameras intersect a radial direction of a circle circumscribing the polygon in a plan view of the reference plane.
photographic equipment.
前記複数のカメラは、前記基準面の平面視において、前記星形多角形の複数の辺に外向きに設けられている、
請求項1に記載の撮影装置。 the polygon is a star polygon,
The plurality of cameras are provided facing outward on a plurality of sides of the star-shaped polygon in a plan view of the reference plane.
The photographing device according to claim 1 .
前記複数のカメラは、前記基準面の平面視において、前記複数の不等辺三角形の特定の辺に外向きに設けられている、
請求項2に記載の撮影装置。 The star-shaped polygon is a figure composed of a regular polygon and a plurality of scalene triangles connected to a plurality of sides of the regular polygon,
The plurality of cameras are provided facing outward on specific sides of the plurality of scalene triangles in a plan view of the reference plane.
The photographing device according to claim 2 .
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