(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔でマトリックス状に配列された複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の受光面に対向する位置に当該複数の撮像素子の視野を一括してカバーするように配置された大型のレンズと、
前記複数の撮像素子で撮像対象物を撮像して各撮像素子の画像を合成して当該撮像対象物の全体画像を作成する画像処理手段と、
前記複数の撮像素子を一体に移動させる移動手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記移動手段により前記複数の撮像素子を移動させる前後でそれぞれ前記撮像対象物を撮像して得られた複数枚の画像を合成することで各撮像素子間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記大型のレンズは、テレセントリックレンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
所定間隔でマトリックス状に配列された複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の受光面に対向する位置に各撮像素子毎に配置された複数のテレセントリックレンズと、
前記複数の撮像素子で撮像対象物を撮像して各撮像素子の画像を合成して当該撮像対象物の全体画像を作成する画像処理手段と、
前記複数の撮像素子を前記複数のテレセントリックレンズと一体に移動させる移動手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記移動手段により前記複数の撮像素子を前記複数のテレセントリックレンズと一体に移動させる前後でそれぞれ前記撮像対象物を撮像して得られた複数枚の画像を合成することで各撮像素子間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記複数の撮像素子を前記全体画像の対角方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像処理手段は、前記複数の撮像素子の画像信号をパラレル伝送により読み出すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の撮像素子を所定間隔でアレイ状に配列した撮像装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１（特開２００２−２４３６４９号公報）に記載された撮像装置は、複数のカメラ（凸レンズ付きの撮像素子）を各カメラの視野縁部が重なり合うように配列して、各カメラで撮像した画像を合成して撮像対象物の全体画像を生成するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２（特開２００１−７０２９１号公報）に記載されたＸ線撮影装置は、複数のＣＣＤ（撮像素子）をマトリックス状に配置したＣＣＤアレイ板と、同様に複数の凸レンズをマトリックス状に配置したレンズ基板とを、各ＣＣＤと各凸レンズとが対向し且つ各ＣＣＤの視野縁部が重なり合うように配置し、各ＣＣＤで撮像した画像を合成して撮像対象物の全体画像を生成するようにしている。
【０００４】
また、特許文献３（特開２００６−２２９９０８号公報）に記載された撮像装置は、複数のＣＣＤをマトリックス状に配置すると共に、各ＣＣＤの受光面側にそれぞれズームレンズ（凸レンズ）を配置し、更に、これら複数のズームレンズに対向する位置に複数のＣＣＤの視野を一括してカバーするように大型のレンズを配置し、且つ、各ＣＣＤの視野縁部が重なり合うように構成し、各ＣＣＤで撮像した画像を合成して撮像対象物の全体画像を生成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−７０２９１号公報
【特許文献３】特開２００６−２２９９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した３つの特許文献１〜３の構成では、いずれも、各撮像素子毎に凸レンズ（ズームレンズ）を配置して各撮像素子の視野縁部が重なり合うように構成しているため、各撮像素子の画角（視野角）が大きくなる。このため、撮像対象面が平坦でない立体的形状の撮像対象物を撮像する場合は、各撮像素子の画像に画角による視差の影響が大きく現れて各撮像素子の画像の合成精度が悪くなってしまい、撮像対象物の全体画像の精度が悪くなるという欠点があった。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数の撮像素子で撮像した複数の画像を合成して撮像対象物の全体画像を生成する撮像装置において、撮像対象面が平坦でない立体的形状の撮像対象物を複数の撮像素子で撮像する場合でも、撮像対象物の全体画像を精度良く生成することができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、所定間隔でマトリックス状に配列された複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の受光面に対向する位置に当該複数の撮像素子の視野を一括してカバーするように配置された大型のレンズと、前記複数の撮像素子で撮像対象物を撮像して各撮像素子の画像を合成して当該撮像対象物の全体画像を作成する画像処理手段と、前記複数の撮像素子を一体に移動させる移動手段とを備え、前記画像処理手段は、前記移動手段により前記複数の撮像素子を移動させる前後でそれぞれ前記撮像対象物を撮像して得られた複数枚の画像を合成することで各撮像素子間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成するようにしたものである。
【０００９】
この構成では、各撮像素子の視野縁部を重なり合わせる必要がなく、各撮像素子の視野間に隙間を持たせることができるため、各撮像素子の画角（視野角）を従来より小さくすることができて、各撮像素子の画像に現れる視差の影響（画像の歪み）を従来より小さくすることができ、各撮像素子の画像の精度を従来より向上できる。そして、複数の撮像素子を移動させる前後でそれぞれ撮像対象物を撮像して得られた複数枚の画像を合成することで各撮像素子間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成するため、撮像対象面が平坦でない立体的形状の撮像対象物を複数の撮像素子で撮像する場合でも、撮像対象物の全体画像を精度良く作成することができる。
【００１０】
この場合、複数の撮像素子の受光面に対向する位置に配置する大型のレンズは、凸レンズであっても良いが、請求項２のように、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。テレセントリックレンズは、画角が０°であるため、各撮像素子の画像に現れる視差を完全に無くすことができ、合成する全体画像の精度を最大限に高めることができる。
【００１１】
本発明は、請求項３のように、複数の撮像素子の受光面に対向する位置に各撮像素子毎にテレセントリックレンズを配置し、移動手段により複数の撮像素子を複数のテレセントリックレンズと一体に移動させる前後でそれぞれ撮像対象物を撮像して得られた複数枚の画像を合成することで各撮像素子間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成するようにしても良い。このようにしても、複数の撮像素子の画像を合成して撮像対象物の全体画像を精度良く作成することができる。
【００１２】
また、請求項４のように、移動手段によって複数の撮像素子を前記全体画像の対角方向に移動させるようにすると良い。このようにすれば、２回目の撮像動作で各撮像素子間のＸＹ両方向の隙間部分の画像を同時に補完することができる。但し、本発明は、複数の撮像素子の移動方向は、全体画像の対角方向から多少ずれていても良く、要は、全体画像のＸ方向とＹ方向（各撮像素子間の隙間に沿った方向）と交差する方向に移動させれば良い。或は、撮像素子の移動動作を２回以上（撮像動作を３回以上）行う場合は、撮像素子を全体画像のＸ方向又はＹ方向に移動させるようにしても良い。
【００１３】
また、請求項５のように、複数の撮像素子の画像信号をパラレル伝送により読み出すようにすると良い。このようにすれば、複数の撮像素子の画像信号を同時に読み出すことができるため、複数の撮像素子からの画像信号の読み出し時間を短くすることができ、画像処理を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例１における撮像素子の配列と大型のレンズの位置関係を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施例２における撮像素子の配列と大型のレンズの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。
【００１７】
本実施例１では、複数の撮像素子１１を所定間隔でマトリックス状に配列し、複数の撮像素子１１の受光面に対向する位置に当該複数の撮像素子１１の視野を一括してカバーする大型のレンズ１２を配置した構成となっている。ここで、大型のレンズ１２は、凸レンズであっても良いが、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。テレセントリックレンズは、画角が０°であるため、各撮像素子１１の画像に現れる視差を完全に無くすことができる利点がある。
【００１８】
複数の撮像素子１１と大型のレンズ１２は、シフト機構（移動手段）によって全体画像の対角方向に一体に移動するように構成されている。シフト機構による撮像素子１１の移動距離は、後述する１回目の撮像動作で各撮像素子１１間の隙間に位置して撮像できなかった部分を、２回目の撮像動作で撮像するのに必要な距離となっている。尚、大型のレンズ１２を移動させずに撮像素子１１のみを全体画像の対角方向に移動させるようにしても良い。複数の撮像素子１１の画像信号はパラレル伝送により画像処理装置（画像処理手段）に取り込まれる。
【００１９】
撮像対象物を撮像する場合は、複数の撮像素子１１を移動させる前に、複数の撮像素子１１で撮像対象物を撮像して（１回目の撮像動作）、各撮像素子１１の画像信号をパラレル伝送により画像処理装置に取り込み、複数の撮像素子１１の画像を合成して、各撮像素子１１間の隙間部分を空白とした第１の全体画像を作成する。
【００２０】
この後、複数の撮像素子１１を全体画像の対角方向に所定距離移動させた後に、再度、複数の撮像素子１１で撮像対象物を撮像して（２回目の撮像動作）、各撮像素子１１の画像信号をパラレル伝送により画像処理装置に取り込み、複数の撮像素子１１の画像を合成して、各撮像素子１１間の隙間部分を空白とした第２の全体画像を作成する。
この後、第１の全体画像と第２の全体画像を合成することで各撮像素子１１間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成する。
【００２１】
以上説明した本実施例１では、各撮像素子１１の視野縁部を重なり合わせる必要がなく、各撮像素子１１の視野間に隙間を持たせることができるため、各撮像素子１１の画角（視野角）を従来より小さくすることができて、各撮像素子１１の画像に現れる視差の影響（画像の歪み）を従来より小さくすることができ、各撮像素子１１の画像の精度を従来より向上できる。そして、複数の撮像素子１１を移動させる前後でそれぞれ撮像対象物を撮像して得られた２枚の画像を合成することで各撮像素子１１間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成するため、撮像対象面が平坦でない立体的形状の撮像対象物を複数の撮像素子１１で撮像する場合でも、視差の影響を受けずに撮像対象物の全体画像を精度良く作成することができる。
【００２２】
しかも、複数の撮像素子１１の受光面に対向する位置に配置する大型のレンズ１２として、画角が０°のテレセントリックレンズを用いるようにすれば、各撮像素子１１の画像に現れる視差を完全に無くすことができ、合成する全体画像の精度を最大限に高めることができる。
【００２３】
また、複数の撮像素子１１を全体画像の対角方向に移動させるようにすれば、２回目の撮像動作で各撮像素子１１間のＸＹ両方向の隙間部分の画像を同時に補完することができる。但し、複数の撮像素子１１の移動方向は、全体画像の対角方向から多少ずれていても良く、要は、全体画像のＸ方向とＹ方向（各撮像素子１１間の隙間に沿った方向）と交差する方向に移動させれば良い。或は、撮像素子１１の移動動作を２回以上（撮像動作を３回以上）行う場合は、撮像素子１１を全体画像のＸ方向又はＹ方向に移動させるようにしても良い。
【実施例２】
【００２４】
次に、図２を用いて本発明の実施例２を説明する。
但し、上記実施例１と実質的に同じ部分については説明を省略又は簡単化し、主として異なる部分について説明する。
【００２５】
本実施例２では、複数の撮像素子２１を所定間隔でマトリックス状に配列すると共に、複数の撮像素子２１の受光面に対向する位置に各撮像素子２１毎にテレセントリックレンズ２２を配置した構成となっている。
【００２６】
撮像対象物を撮像する場合は、複数の撮像素子２１を移動させる前に、複数の撮像素子２１で撮像対象物を撮像して（１回目の撮像動作）、各撮像素子２１の画像信号をパラレル伝送により画像処理装置（画像処理手段）に取り込み、複数の撮像素子２１の画像を合成して、各撮像素子２１間の隙間部分を空白とした第１の全体画像を作成する。
【００２７】
この後、複数の撮像素子２１を複数のテレセントリックレンズ２２と一体に全体画像の対角方向に所定距離移動させた後に、再度、複数の撮像素子２１で撮像対象物を撮像して（２回目の撮像動作）、各撮像素子２１の画像信号をパラレル伝送により画像処理装置に取り込み、複数の撮像素子２１の画像を合成して、各撮像素子２１間の隙間部分を空白とした第２の全体画像を作成する。
【００２８】
この後、第１の全体画像と第２の全体画像を合成することで各撮像素子２１間の隙間部分の画像を補完した１枚の全体画像を作成する。
以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。      
【００２９】
尚、上記各実施例１，２において、１回目の撮像動作で各撮像素子間の隙間に位置して撮像できなかった部分を、２回目の撮像動作でもその一部分しか撮像できない場合は、更に撮像素子を移動させて３回目の撮像動作を行うようにしても良い。要するに、１回目の撮像動作で各撮像素子間の隙間に位置して撮像できなかった部分を全て撮像できるまで、撮像素子の移動と撮像動作を繰り返すようにすれば良い。
【符号の説明】
【００３０】
１１…撮像素子、１２…大型のレンズ、２１…撮像素子、２２…テレセントリックレンズ
【図１】
0005474651.tif 000002
【図２】
0005474651.tif 000003