KR100983625B1

KR100983625B1 - 촬상장치

Info

Publication number: KR100983625B1
Application number: KR1020057009862A
Authority: KR
Inventors: 고이치 요시카와
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2010-09-24
Also published as: CN100449402C; WO2004051365A1; EP1593999B1; US20060114332A1; US7515177B2; EP1593999A4; JP2004184862A; EP1593999A1; DE60336851D1; KR20050084074A; CN1745337A; JP4288939B2

Abstract

복수의 촬상부(撮像部)로부터 넓은 범위를 촬영할 수 있고, 양호한 화질이 얻어지는 동시에, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능한 촬상장치를 제공한다.

촬상 소자(3)와 렌즈 앞볼록부(2)를 갖춘 촬상부(1)를 복수 가지고, 인접하는 촬상부(1)끼리에 있어서 촬상 영역이 겹쳐 맞도록 배치되고, 이 겹쳐 맞는 방향에 있어서 시점(視点) 중심과 촬상 소자(3)와 렌즈 앞볼록부(2)를 통과하는 단면을 취하고, 촬상 소자(3)의 단면 길이(A), 렌즈 앞볼록부(2)의 단면 길이(D), 렌즈 앞볼록부(2)에서 촬상 소자(3)까지의 거리(L), 렌즈 앞볼록부(2)를 포함하는 촬상부(1) 내의 렌즈 전체를 합성한 초점거리(f)에 대하여, 조건식 AL＜fD ···(1)을 만족하고, 동시에 각 촬상부(1)의 시점 중심이 20 mm의 구내(球內)에 있도록 배치하여 촬상장치(20)를 구성한다.

Description

촬상장치{Imaging device}

본 발명은 렌즈와 촬상(撮像) 소자를 가지는 촬상부를 복수 구비하여 이루어지고, 둘레 전체 등 넓은 범위를 촬영할 수 있는 촬상장치에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 카메라를 이용하여, 광화각(廣畵角)을 동시에 촬영할 수 있는 촬상장치가 여러 가지 제안되고 있다.

예를 들면, 복수의 카메라를 다면체 프레임에 실장한 촬상장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

그렇지만, 이 구성에서는 각 카메라의 시점(視点) 중심이 일치하고 있지 않기 때문에, 각 카메라간에 패럴랙스(parallax)(시차)가 생겨서 고품질로 복수의 화상을 연결하여 맞출 수 없다. 또, 카메라에 가까운(지근(至近) 거리의) 피사체를 촬영하려고 하면, 촬영되지 않는 사각(死角)이 생겨 버린다.

이것에 대하여, 예를 들면, 각뿔 미러(mirror)를 이용함으로써, 복수의 카메라의 시점 중심을 가상적으로 거의 일치시킨 촬상장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3 참조).

특허 문헌 1：특개 2001 － 203924호 공보(도 5)

특허 문헌 2：특공 소39 － 8140호 공보( 제 1도)

특허 문헌 3：특개 평8 － 307735호 공보(도 1)

이와 같이, 각뿔 미러를 이용한 구성에서는 광학적으로 복수의 카메라의 시점 중심이 일치하고 있기 때문에, 이들 패럴랙스나 지근 거리에 있는 피사체에 대한 사각의 문제는 생기지 않는다.

그렇지만, 각뿔 미러를 필요로 하기 때문에, 촬상장치 전체가 커지게 되고, 미러의 깨어짐이나 더러움을 일으키지 않도록 할 필요가 있어 각뿔 미러의 취급이 어려운 것이 문제가 된다.

또한, 각뿔 미러의 구조상, 각뿔의 중심축에 따른 방향(통상의 각뿔 미러의 배치에서는 상하 방향이 된다)의 촬영을 할 수 없기 때문에, 전(全)방위의 촬영을 실시하는 것이 어렵다.

상술한 문제의 해결을 위해서, 본 발명에 있어서는 복수의 촬상부로부터 넓은 범위를 촬영할 수 있고, 양호한 화질을 얻을 수 있음과 동시에, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능한 촬상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 촬상장치는 촬상 소자와 렌즈 앞볼록부를 갖춘 촬상부를 복수 가지고 이루어지며, 인접하는 촬상부끼리에 있어서 서로 상기 촬상부의 촬상 영역이 겹쳐 맞도록 배치되고, 각 촬상부에 있어서 화각단(畵角端)에 있어서의 주광선(主光線)을 연장하여 광축과 교차하는 점을 시점 중심이라고 정의하며, 인접하는 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞는 방향에 있어서 시점 중심과 촬상 소자와 렌즈 앞볼록부를 통과하는 단면을 취하고, 이 단면에 있어서 촬상 소자의 단면 길이를 A, 렌즈 앞볼록부의 단면 길이를 D, 렌즈 앞볼록부에서 촬상 소자까지의 거리를 L, 렌즈 앞볼록부를 포함하는 촬상부내의 렌즈 전체를 합성한 초점거리를 f라고 할 때, 조건식 AL ＜ fD ···(1)을 만족하고, 동시에 복수 촬상부의 각 시점 중심이 20 mm의 구(球)내에 있도록 배치되어 있는 것이다.

또, 상기 촬상장치에 있어서, 촬상부가 복수의 방향에 있어서, 각각 인접하는 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞춰지고, 이 복수의 방향의 모두에 있어서 각각 조건식 (1)을 만족하는 구성을 가능하게 한다.

상술의 본 발명의 촬상장치의 구성에 의하면, 각 촬상부에 있어서 화각단에 있어서의 주광선을 연장하여 광축과 교차하는 점을 시점 중심이라고 정의하고, 인접하는 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞는 방향에 있어서 시점 중심과 촬상 소자와 렌즈 앞볼록부를 통과하는 단면을 취하고, 이 단면에 있어서 촬상 소자의 단면 길이를 A, 렌즈 앞볼록부의 단면 길이를 D, 렌즈 앞볼록부에서 촬상 소자까지의 거리를 L, 렌즈 앞볼록부를 포함한 촬상부내의 렌즈 전체를 합성한 초점거리를　f라고 할 때, 조건식 AL ＜ fD ···(1)을 만족한다.

이 때, 인접하는 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞는 방향에 있어서의, 렌즈 화각(畵角)(W) 및 촬상 소자로부터 렌즈를 전망하는 각도(θ)는 각각, 이하의 식 (2) 및 식 (3)으로 나타내진다.

W = 2tan^-1(A／(2f)) ···(2)

θ = 2tan^-1(D／(2L)) ···(3)

그리고, 조건식 (1)의 AL ＜ fD를 만족하기 때문에, 0 ＜ A／(2f) ＜ D／(2L)이 성립하며, 함수 f(x) = 2tan^-1x가 x에 관하여 단조 증가하기 때문에, W ＜ θ가 된다.

이것에 의해, 촬상 소자로부터 렌즈를 전망하는 각도(θ)가, 렌즈 화각(W)보다 큼으로써, 시점 중심이 촬상 소자보다 후방에 존재하게 된다. 이것에 의해 다른 촬상부와 시점 중심을 거의 일치시키는 것이 가능하게 된다.

그리고, 복수의 촬상부의 각 시점 중심이 20 mm의 구내(球內)에 있도록 배치되어 있음으로써, 이들 복수의 촬상부에서 촬영한 화상을 패럴랙스를 일으키지 않고 겹쳐 맞추는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 촬상장치에 있어서, 촬상부가 복수의 방향에 있어서, 각각 인접하는 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞춰지고, 이 복수의 방향의 모두에 있어서 각각 조건식 (1)을 만족하는 구성으로 했을 때에는 이 복수의 방향 모두에 있어서, 패럴랙스를 일으키지 않고 화상을 겹쳐 맞추는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 촬상장치의 한 실시의 형태의 개략 구성도(수평 방향의 단면도)이다.

도 2는 도 1의 촬상장치의 하나의 촬상부의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 촬상장치의 다른 실시의 형태의 개략 구성도(사시도)이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1.　촬상부 2.　렌즈 앞볼록부

3.　촬상 소자 4.　렌즈군

5.　렌즈경통 10.　시점 중심

20, 100,　촬상장치

본 발명의 한 실시의 형태로서 촬상장치의 개략 구성도(수평방향의 단면도)를 도 1에 나타낸다.

이 촬상장치(20)는 렌즈 앞볼록부(2) 및 촬상 소자(3)를 가지는 촬상부(카메라)(1)가, 12개(1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1Ⅰ, 1J, 1K, 1L) 방사 모양으로 배치되고, 동시에 인접하는 촬상부(1)끼리가 접합되어 구성되어 있다.

각 촬상부(1)에 있어서, 그 앞단에 렌즈 앞볼록부(2)가 배치되고, 후단 부근에 촬상 소자(3)가 배치되어 있다. 또, 렌즈 앞볼록부(2)와 촬상 소자(3)와의 사이에, 렌즈군(4)을 가지고 있다.

이러한 구성에 의해, 수평 방향에 있어서, 각 촬상부(1A ~ 1L)에 의해　30도씩 촬상 영역이 분담되어 합계 360도의 촬상 영역으로 되어 있다.

또한, 인접하는 촬상부(1)끼리에서, 촬영한 화상을 겹쳐 맞출 수 있도록, 또 기계적인(mechanical)인 오차를 흡수할 수 있도록 하기 위해, 각 촬상부(1)의 수평 방향의 화각(W)을 30도보다 조금 크게 하여, 인접하는 촬상부(1)의 촬상 영역을 중복시키도록 하는 것이 바람직하다.

또, 도시하지 않지만, 수직 방향에 있어서도 마찬가지로, 각 촬상부(1A ~ 1L)의 촬상 영역이 30도의 화각을 가지고 있어, 촬상장치(20) 전체로 원통형의 파노라마 화상을 촬영할 수 있다.

각 촬상부(카메라)(1)의 시점 중심은 촬상장치(20)의 중심점(10)에 있어서 거의 일치하고 있다. 이 시점 중심은 각 촬상부(1)에 있어서, 화각단에 있어서의 주광선을 연장하여 광축과 교차하는 점으로서 정의된다.

다음에, 도 1의 촬상장치(20)의 하나의 촬상부(카메라)(1)의 상세한 단면도를 도 2에 나타낸다.

촬상부(1)의 각 부품(렌즈 앞볼록부(2), 렌즈군(4), 촬상 소자(3))은 외주를 카메라경통(5)에 의해서 덮여 있고, 이 카메라경통(5)은 거의 화각단의 광선에 따르도록 형성되어 있다.

또한, 촬상 소자(3)는 도시하지 않지만 정방형의 평면 형상으로 되어 있다.

본 실시의 형태의 촬상장치(20)에 있어서는 특히 각 촬상부(1)(1A ~ 1L)에 있어서, 상술한 조건식 (1)을 만족하는 구성으로 한다.

즉, 인접하는 촬상부(1)끼리의 촬상 영역이 겹쳐 맞춰지는 수평방향에 있어서,

A：촬상 소자(3)의 수평 방향의 단면 길이( = 한 변의 길이)

f：렌즈 초점거리(렌즈 앞볼록부(2) 및 렌즈군(4) 전체의 초점거리)

D：렌즈 앞볼록부(2)의 수평 방향의 단면 길이

L：렌즈 앞볼록부(2)에서 촬상 소자(3)까지의 거리

라고 했을 때, 조건식 (1)의 AL ＜ fD를 만족하는 구성으로 한다.

본 실시의 형태에서는 촬상 소자(3)의 평면 형상을 정방형으로 하고 있기 때 문에, 통상 정방형의 각 변이 수평 방향 및 상하 방향으로 되도록 배치되기 때문에, 촬상 소자(3)의 수평 방향의 단면 길이는 촬상 소자(3)의 한 변의 길이와 일치한다. 또한, 예를 들면 정방형의 대각선이 수평 방향 및 상하 방향으로 되도록 배치하면, 촬상 소자(3)의 수평 방향의 단면 길이는 촬상 소자(3)의 대각선 길이와 일치한다.

이것에 의해, 렌즈 화각(W)과 촬상 소자(3)로부터 렌즈 앞볼록부(2)를 전망하는 각도(θ)에 대해서, 조건식 (1)과 아래에 나타낸 식 (2) 및 식 (3)으로부터 W ＜ θ로 된다.

W = 2tan^-1(A／(2f)) ···(2)

θ = 2tan^-l(D／(2L)) ···(3)

이와 같이 촬상 소자(3)에서 렌즈 앞볼록부(2)를 전망하는 각도(θ)가 렌즈 화각(W)보다 크기 때문에, 시점 중심이 촬상 소자(3)보다 후방에 위치하게 되고, 각 촬상부(1)(1A ~ 1L)의 시점 중심을, 도 1에 나타낸 한 점(10)에 거의 일치시키는 것이 가능하게 된다.

본 실시의 형태의 촬상장치(20)의 설계 조건으로서는 예를 들면, 촬상 소자(3)의 한 변의 길이(A) = 3.6 mm, 렌즈 앞볼록부(2)의 직경(D) = 38.6 mm, 렌즈 앞볼록부(2)에서 촬상 소자(3)까지의 거리(L) = 58.7 mm, 렌즈의 초점거리(f) = 6.5 mm로 할 수 있다. 이 때, AL = 3.6 × 58.7 = 211.32, fD = 6.5 × 38.6 = 250.9이기 때문에, AL ＜　fD가 되어 조건식 (1)을 만족한다.

그리고, 식 (2) 및 식 (3)에 의해,

W = 2 × tan^-1(3.6／2／6.5) = 30.96

θ= 2 × tan^-1(38.6／2／58.7) = 36.4

로 되기 때문에, θ＞ W가 되고, 시점 중심이 촬상 소자(3)보다 후방에 위치하는 것을 알 수 있다.

한편, 비교 구성으로서 조건식 (1)을 만족하지 않는 경우를 생각해 본다.

촬상 소자(3)의 한 변의 길이(A) = 3.6 mm, 렌즈 앞볼록부(2)의 직경(D) = 30 mm, 렌즈 앞볼록부(2)에서 촬상 소자(3)까지의 거리(L) = 58.7 mm, 렌즈의 초점거리(f) = 6.5 mm, 즉 렌즈 앞볼록부(2)의 직경(D)을 30 mm로 작게 하면, AL = 211.32, fD = 6.5 × 30 = 195이기 때문에, AL ＞ fD가 되어 조건식 (1)을 만족하지 않는다.

이 경우, 식 (2) 및 식 (3)에 의해,

W = 2 × tan^-1(3.6／2／6.5) = 30.96

θ = 2 × tan^-1(30／2／58.7) = 28.7

로 되기 때문에, θ＜ W가 된다. 또, 렌즈 앞볼록부에서 시점 중심까지의 거리(P) = D／2／tan(W／2) = 54.2 mm이며, P ＜ L이 된다.

따라서, θ＜ W 및 P ＜ L로부터, 시점 중심이 렌즈경통내에 위치해 버리기 때문에, 복수의 촬상부의 시점 중심을 가까이하는 것이 곤란하게 된다.

상술의 본 실시의 형태의 촬상장치(20)의 구성에 의하면, 각 촬상부(1)가 조건식 (1)을 만족함으로써, 시점 중심을 촬상 소자보다 후방에 위치시킬 수 있다.

이것에 의해, 미러를 이용하지 않고, 복수의 촬상부(카메라)(1)(1A ~ 1L)의 각 시점 중심(10)을 20 mm의 구내(球內)에 있도록 배치하여, 보다 바람직하게는 거의 일치시킬 수 있다.

이와 같이, 시점 중심이 20 mm의 구내에 있도록 배치함으로써, 또는 거의 일치시킴으로써, 패럴랙스를 일으키지 않기 때문에, 각 촬상부(1)에서 촬영한 화상을 연결하여 맞출 때에, 이음매의 화상을 화상 처리할 필요가 없게 된다.

이것에 의해, 화질을 고품질로 유지할 수 있는 동시에, 화상을 연결하여 맞추기 위하여 필요로 하는 처리 시간을 생략 또는 단축할 수 있다.

따라서, 화상을 겹쳐 맞추는 처리를 리얼 타임으로 행하는 것을 가능하게 하고, 생방송 등에 용이하게 적용하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 본 실시의 형태의 촬상장치(20)는 미러를 이용하지 않기 때문에, 취급이 어려운 미러로 번거로워지지 않고, 통상의 렌즈와 마찬가지의 사용하기 편리함의 좋은 점을 실현할 수 있는 동시에, 미러를 이용했을 경우와 비교하여 촬상장치(20)를 소형화할 수 있다.

또, 본 실시의 형태 촬상장치(20)로부터 지근 거리에 있는 피사체를 촬영하는 경우에서도, 사각이 생기지 않기 때문에, 촬영 대상을 가리지 않는다.

또한, 본 실시의 형태의 촬상장치(20)를 전방위를 촬영하는 촬상장치의 다른 구성, 예를 들면 어안(魚眼) 렌즈와 단수의 카메라를 이용했을 경우나, 곡면 미러와 단수의 카메라를 이용했을 경우와 비교하면, 복수의 촬상부(1)(1A ~ 1L)를 사용하여 촬상 영역을 겹쳐 맞추기 때문에, 화소수를 많이 확보할 수 있다.

이와 같이, 화소수를 많이 확보할 수 있음으로써, 해상도를 향상하고, 또 화질을 향상하는 것이 가능하게 된다.

또, 1개의 촬상부(1)의 촬상 영역이 좁아지는 만큼, 촬상부(1)에 이용하는 렌즈(렌즈 앞볼록부(2)나 렌즈군(4))의 선택의 폭이 커지고, 높은 광학 성능의 렌즈를 이용하는 것이 가능하게 되기 때문에, 특히 각 촬상부(1)의 촬상 영역의 이음매 부근의 해상도를 확보하여, 충분한 해상도나 화질을 얻는 것을 가능하게 한다.

따라서, 띠모양 영역의 둘레 전체에서 고화질의 화상을 촬영할 수 있다.

또한, 상술의 실시의 형태에서는 각 촬상부(1)의 시점 중심을 한 점(10)으로 거의 일치시키고 있지만, 화상의 접합에 지장이 없는 한은 약간의 어긋남이 있어도 허용되는 것이며, 거의 일치시킨 구성으로 한정되지 않는다.

그리고, 화상의 접합에 지장이 없게 하기 위해서는 각 촬상부(1)의 시점 중심이 20 mm의 구내에 있도록 배치하는 것이 바람직하다.

또, 상술의 실시의 형태에서는 각 촬상부(1)의 광학부품(렌즈 앞볼록부(2), 렌즈군(4), 촬상 소자(3))을 동일한 구성으로서, 각 촬상부(1)가 도 2에 나타낸 동일한 구성을 가지는 것으로 설명하고 있지만, 각 촬상부(1)의 구성이 다르더라도, 각각에서 조건식 (1)을 만족하는 구성으로 되어 있으면, 시점 중심이 촬상 소자보다 후방으로 되기 때문에, 시점 중심을 20 mm의 구내에 배치하여 지장 없이 화상을 접합하는 것이 가능하다.

상술의 실시의 형태의 촬상장치(20)에서는 12개의 카메라(촬상부)(1)를 1열로 배치하여, 수평 방향 360도, 수직 방향 30도의 띠모양의 범위를 촬영 영역으로 했지만, 수직 방향의 촬영 범위를 한층 더 넓히기 위해서는 예를 들면, 수평 방향으로 띠모양으로 카메라(촬상부)가 배치된 카메라열을 수직 방향으로 복수 겹쳐 쌓아올리면 좋다.

이것에 의해, 상하 방향을 포함한 모든 방향(전방위)을 촬영하는 것이 가능해진다.

이 경우의 실시의 형태를 다음에 나타낸다.

계속해서, 본 발명의 촬상장치의 다른 실시의 형태의 개략 구성도(사시도)를 도 3에 나타낸다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 카메라(촬상부)(Cll, C12, C13, ···)로 이루어지는 제 1의 카메라열(Rl)과 카메라(촬상부)(C21, C22, C23, C24, C25, ···)로 이루어지는 제 2의 카메라열(R2)과 카메라(촬상부)(C31, C32, C33, C34, C35, ‥·)로 이루어지는 제3의 카메라열(R3)과 카메라(촬상부)(C41, C42, C43, C44, C45, ···)로 이루어지는 제4의 카메라열(R4)과 카메라(촬상부)(C51, C52, C53, C54, ···)로 이루어지는 제5의 카메라열(R5)과 카메라(촬상부)(C61, C62, C63, ···)로 이루어지는 제6의 카메라열(R6)과의 합계 6개의 카메라열(Rl ~ R6)이 겹쳐 쌓아올려지어, 구형(球形) 모양의 촬상장치(100)가 구성되어 있다.

또, 이 촬상장치(100)에서는 또한 구의 극부에, 다른 카메라(C71)가 설치되 어 있다. 또한, 도시하지 않는 반대측의 극부에도 카메라를 설치해도 좋다.

그리고, 각각의 카메라열(Rl, R2, R3, R4, R5, R6)에 있어서, 카메라열을 구성하는 몇 개의 카메라(촬상부)의 시점 중심이, 적어도 20 mm의 구내에 있도록 구성하고, 보다 바람직하게는 거의 일치하고 있도록 구성한다. 각 카메라(촬상부)의 시점 중심은 상술한 앞의 실시의 형태와 마찬가지로 정의된다.

또한, 각 카메라열(Rl, R2, R3, R4, R5, R6)의 카메라(촬상부)의 시점 중심은, 상하의 카메라열의 화상을 패럴랙스 없이 겹쳐 맞추기 위하여, 띠모양의 각 카메라열(Rl, R2, R3, R4, R5, R6)의 중심 부근에 있는 것보다도, 모두 촬상장치(100)의 구의 중심 부근에 있도록 각 카메라를 배치한 방식이 좋다.

더 바람직하게는 모든 카메라(촬상부)의 시점 중심이 촬상장치(100)의 구의 중심에 거의 일치하고 있도록 구성한다.

앞의 실시의 형태에 있어서는 D를 렌즈 앞볼록부(2)의 수평 방향의 단면 길이, A를 촬상 소자(3)의 수평 방향의 단면 길이(한 변의 길이)로 했지만, 본 발명에서는 인접하는 촬상부끼리의 각 촬상 영역을 겹쳐 맞추는 방향으로 생각하고, 그 방향에 있어서의 단면 길이로서 D 및 A를 정의한다.

따라서, 본 실시의 형태의 촬상장치(100)에서는 같은 카메라열 내의 인접하는 촬상부끼리의 각 촬상 영역을 겹쳐 맞추기 때문에, 렌즈 앞볼록부의 수평 방향의 단면 길이(Dx)를 D로 하고, 촬상 소자의 수평 방향의 단면 길이( = 수평 방향의 변의 길이)(Ax)를 A로 하여, 이들이 조건식 (1)을 만족하도록 구성한다.

즉, 다음 식 (1Ⅹ)를 만족하도록 구성한다.

AxL ＜　fDx ···(1Ⅹ)

또한, 상하에 적층되는 카메라열의 촬상부끼리, 즉 상하의 촬상부끼리에서도 촬상 영역을 겹쳐 맞출 때에는, 또한 렌즈 앞볼록부의 상하 방향의 단면 길이(Dy)를 D로 하고, 촬상 소자의 상하 방향의 단면 길이( = 상하 방향의 변의 길이)(Ay)를 A로 하여, 이들도 조건식 (1)을 만족하도록 구성한다.

즉, 다음 식 (1Y)를 만족하도록 구성한다.

AyL ＜　fDy ···(1Y)

촬상 소자의 평면형 모양이 정방형일 경우에는 Ax = Ay가 된다.

또한, L은 방향에 관계없이 일정하다.

또, 방향에 관계없이 초점거리(f)가 일정하게 되는 렌즈(구면 렌즈 등)를 렌즈 앞볼록부나 도중(途中)의 렌즈군으로 사용하여 비점수차(非点收差)가 생기지 않도록 한다.

상술의 본 실시의 형태의 촬상장치(100)에 의하면, 카메라(촬상부)를 겹쳐 맞추는 방향에 있어서, 조건식 (1)을 만족하도록 구성함으로써, 각 카메라(촬상부)의 시점 중심이 촬상 소자보다 후방으로 되고, 각 카메라열의 몇 개의 카메라의 시점 중심이나 모든 카메라의 시점 중심을 20 mm의 구내에 있도록 배치하고, 보다 바람직하게는 거의 일치시키는 것이 가능하게 된다.

이것에 의해, 앞의 실시의 형태의 촬상장치(20)와 마찬가지로, 패럴랙스를 일으키지 않기 때문에, 각 촬상부에서 촬영한 화상을 연결하여 맞출 때에, 이음매의 화상을 화상 처리할 필요가 없어지고, 화질을 고품질로 유지할 수 있는 동시에, 화상을 연결하여 맞추기 위해서 필요로 하는 처리 시간을 생략 또는 단축할 수 있다.

따라서, 화상을 겹쳐 맞추는 처리를 실시간(real time)으로 행하는 것을 가능하게 하고, 생방송 등에 용이하게 적용하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 본 실시의 형태의 촬상장치(100)는 미러를 이용하지 않기 때문에, 취급이 어려운 미러로 번거로워지지 않고, 통상의 렌즈와 마찬가지의 사용하기 편리함의 좋은 점을 실현할 수 있는 동시에, 미러를 이용했을 경우와 비교하여 촬상장치(100)를 소형화할 수 있다.

또, 본 실시의 형태의 촬상장치(100)로부터 지근 거리에 있는 피사체를 촬영하는 경우에서도, 사각이 생기지 않기 때문에, 촬영 대상을 가리지 않는다.

또, 본 실시의 형태의 촬상장치(100)를, 전방위를 촬영하는 촬상장치의 다른 구성, 예를 들면 어안 렌즈와 단수의 카메라를 이용했을 경우나, 곡면 미러와 단수의 카메라를 이용했을 경우와 비교하면, 복수의 촬상부(Cll ~ C71)를 사용하여 촬상 영역을 겹쳐 맞추기 때문에, 화소수를 많이 확보할 수 있다.

또, 1개의 촬상부의 촬상 영역이 좁아지는 만큼, 촬상부에 이용하는 렌즈의 선택의 폭이 커지고, 높은 광학 성능의 렌즈를 이용하는 것이 가능하게 되기 때문에, 각 촬상부의 촬상 영역의 이음매 부근의 해상도를 확보하여, 충분한 해상도나 화질을 얻는 것을 가능하게 한다.

따라서, 고화질의 화상을 전방위로 촬영할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태의 촬상장치(100)에 의하면, 몇 개의 카메라(촬상부)가 띠모양으로 배치된 카메라열(Rl, R2, R3, R4, R5, R6)을 6열 겹쳐 쌓아올림으로써, 상하 방향도 포함하는 전방위를 동시에 촬영하는 것이 가능하게 된다.

상술의 각 실시의 형태에서는 모두 촬상장치(20, 100)의 중심축의 주위에 방사 모양으로 복수의 촬상부가 배치되고, 이 중심축이 연직 방향으로 되어 있지만, 이 중심축을 수평 방향이나 그 외의 방향으로 하여도 좋다.

또한, 상술의 각 실시의 형태에서는 모두 복수의 촬상부에 의해 띠모양의 영역의 360도 즉 둘레 전체를 촬영하는 구성으로 되어 있지만, 복수의 촬상부에 의해 둘레 전체의 일부(예를 들면 120도, 180도, 240도 등)를 촬영하는 구성으로 하여도 좋다.

또, 각 촬상부의 촬상 영역의 형상은 대략 사각형 모양으로 한정되지 않고, 예를 들면 축구 볼과 같은 육각 형상이나 오각 형상 등, 그 외의 형상도 가능하다.

어떤 형상에 있어서도, 인접하는 촬상부끼리의 촬상 영역을 겹쳐 맞추는 방향(한 방향 혹은 복수의 방향)의 각각의 방향에 있어서, 시점 중심과 촬상 소자와 렌즈 앞볼록부를 통과하는 단면을 취했을 때의 촬상 소자의 단면 길이(A)와 렌즈 앞볼록부(D)가 조건식 (1)을 만족하도록 구성하면 좋다.

본 발명은 상술의 실시의 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 그 외 여러가지 구성을 취할 수 있다.

상술의 본 발명의 촬상장치에 의하면, 패럴랙스를 일으키지 않기 때문에, 각 촬상부에서 촬영한 화상을 연결하여 맞출 때에, 이음매의 화상을 화상 처리할 필요가 없어져서, 화질을 고품질로 유지할 수 있음과 동시에, 화상을 연결하여 맞추기 위해서 필요로 하는 처리 시간을 생략 또는 단축할 수 있다.

따라서, 화상을 겹쳐 맞추는 처리를 실시간으로 행하는 것을 가능하게 하고, 생방송 등에 용이하게 적용하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 촬상장치에 의하면, 미러를 이용하지 않기 때문에, 취급이 어려운 미러로 번거로워지지 않고, 통상의 렌즈와 마찬가지의 사용하기 편리함의 좋은 점을 실현할 수 있는 동시에, 촬상장치를 소형화할 수 있다.

또한, 지근 거리에 있는 피사체를 촬영할 경우에서도 사각이 생기지 않기 때문에, 촬영 대상을 가리지 않는다.

또한, 본 발명의 촬상장치에 의하면, 복수의 촬상부의 화상을 겹쳐 맞출 수 있고, 화소수를 많이 확보할 수 있음으로써, 해상도나 화질을 향상하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 고화질의 화상을 둘레 전체나 전방위 등의 광범위로 촬영할 수 있다.

Claims

촬상 소자와 렌즈 앞볼록부를 갖춘 촬상부를 복수 가지고 이루어지며,

인접하는 상기 촬상부끼리에 있어서, 서로 상기 촬상부의 촬상 영역이 겹쳐 맞도록 배치된 촬상장치에 있어서,

각 상기 촬상부에 있어서, 화각단(畵角端)에 있어서의 주광선(主光線)을 연장하여 광축과 교차하는 점을 시점(視点) 중심으로 정의하고,

인접하는 상기 촬상부와 상기 촬상 영역이 겹쳐 맞는 방향에 있어서 상기 시점 중심과 상기 촬상 소자와 상기 렌즈 앞볼록부를 통과하는 상기 광축을 포함하는 단면을 취하고, 이 단면에 있어서 상기 촬상 소자의 단면 길이를 A, 상기 렌즈 앞볼록부의 단면 길이를 D, 상기 렌즈 앞볼록부에서 상기 촬상 소자까지의 거리를 L, 상기 렌즈 앞볼록부를 포함하는 상기 촬상부내의 렌즈 전체를 합성한 초점거리를 f라고 할 때, 조건식

AL ＜　fD ···(1)

을 만족하고,

동시에 복수의 상기 촬상부의 각 상기 시점 중심이 20 mm의 구내(球內)에 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1항에 있어서,

상기 촬상부가 복수의 방향에 있어서, 각각 인접하는 상기 촬상부와 촬상 영역이 겹쳐 맞춰지고, 상기 복수의 방향의 모두에 있어서 각각 상기 조건식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 촬상부의 각 시점 중심이 거의 일치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1항에 있어서,

상기 렌즈 앞볼록부는, 상기 화각단을 통과하는 주광선을 포함하는 단면에서 잘려진 형상을 하고 있으며, 인접하는 렌즈 앞볼록부와 접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.