(57)【要約】      （修正有）【課題】凸面状ミラーとカメラを相対して配置した全方位撮影カメラでは、凸面状ミラーでカメラ光軸を中心とした３６０°視野範囲の全方位の被写体を撮像できるが、カメラ直下は撮影カメラが写り込み超広視野を撮像できない。【解決手段】超広視野を撮像できる大型の凹面鏡７と小型の凸面鏡８とカメラ２とが光軸上に配設されて構成された広視野撮像装置であって、前記凹面鏡７は光軸上に貫通口４が穿設されてなり前方の被写体からの入射光を収束反射し、前記凸面鏡８は前記凹面鏡光軸上の貫通口４に配設されたカメラ２へ前記凹面鏡７で反射された光束をさらに収束反射するものであり、前記カメラ２は前記凸面鏡８からの光束に基づいて画像を記録するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超広視野を撮像できる大型の凹面鏡と小型の凸面鏡と撮像装置とが光軸上に配設されて構成された広視野撮像装置であって、
前記凹面鏡は光軸上に貫通口が穿設されてなり前方の被写体からの入射光を収束反射し、前記凸面鏡は前記凹面鏡光軸上の貫通口に配設された撮像装置へ前記凹面鏡で反射された光束をさらに収束反射するものであり、前記撮像装置は前記凸面鏡からの光束に基づいて画像を記録するものであることを特徴とする超広視野撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の超広視野撮像装置。
【請求項３】
前記凸面鏡が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の超広視野撮像装置。
【請求項４】
前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を一方の支持端とし、複数本のワイヤで支持されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【請求項５】
前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を底面とする透明な円錐体形状のハウジングの下部中央に固設されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【請求項６】
前記凸面鏡が、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変凸面鏡であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【請求項７】
前記撮像装置にズームレンズを装着し、ズーム倍率の制御と同期して前記凸レンズの移動機構を制御してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像装置が写り込まない超広視野撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、全方位撮影カメラとして凸面状ミラーとカメラを相対して配置し、凸面状ミラーでカメラ光軸を中心とした３６０°視野範囲の全方位の被写体をカメラレンズに集光するようにした撮像装置が知られている。
【０００３】
これらの撮像装置では、通常、凸面状ミラーを上部に、レンズを上に向けてテレビカメラを下部に配置し、凸面状ミラーを支えるために何らかの支持体を必要とし、そのため透明な円筒ガラスを使用し、円筒ガラス内面の反射防止のため、凸面状ミラー側を底面とする円錐形状の棒状体を取り付けたものがある。
【０００４】
また、凸面状ミラー（全方位ミラー）の片側に、前記全方位ミラーの焦点または集光点に対して放射状に構成面を形成した透明支柱を立設し、撮像面に影響を与えないように工夫したものもある。
【特許文献１】特開平１１−１７４６０３号
【特許文献２】特開平２００５−２５７９７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば、ドーム型の野球場などの天井に全方位撮像装置を配設しグラウンド全体を視野に納めようとしても、前記撮像装置そのものが画像中心部分に写り込み真下やその付近の被写体を撮像することはできなかった。このため、撮像装置が写り込まず、かつ３６０°の周囲のみならず真下の全てを撮像できる超広視野撮像装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）超広視野を撮像できる大型の凹面鏡と小型の凸面鏡と撮像装置とが光軸上に配設されて構成された広視野撮像装置であって、
前記凹面鏡は光軸上に貫通口が穿設されてなり前方の被写体からの入射光を収束反射し、前記凸面鏡は前記凹面鏡光軸上の貫通口に配設された撮像装置へ前記凹面鏡で反射された光束をさらに収束反射するものであり、前記撮像装置は前記凸面鏡からの光束に基づいて画像を記録するものであることを特徴とする超広視野撮像装置。
【０００７】
（２）前記撮像装置が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えてなることを特徴とする前項（１）に記載の超広視野撮像装置。
【０００８】
（３）前記凸面鏡が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えてなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の超広視野撮像装置。
【０００９】
（４）前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を一方の支持端とし、複数本のワイヤで支持されてなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【００１０】
（５）前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を底面とする透明な円錐体形状のハウジングの下部中央に固設されてなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【００１１】
（６）前記凸面鏡が、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変凸面鏡であることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【００１２】
（７）前記撮像装置にズームレンズを装着し、ズーム倍率の制御と同期して前記凸レンズの移動機構を制御してなることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の超広視野撮像装置。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、次のような効果が発揮される。
１．本願発明の請求項１の発明によれば、
超広視野を撮像できる大型の凹面鏡と小型の凸面鏡と撮像装置とが光軸上に配設されて構成された広視野撮像装置であって、
前記凹面鏡は光軸上に貫通口が穿設されてなり前方の被写体からの入射光を収束反射し、前記凸面鏡は前記凹面鏡光軸上の貫通口に配設された撮像装置へ前記凹面鏡で反射された光束をさらに収束反射するものであり、前記撮像装置は前記凸面鏡からの光束に基づいて画像を記録するものなので、３６０°周囲の被写体だけではなく、前記凹面鏡前方の被写体からの入射光の全てを含む全視野が撮像でき、かつ前記超広視野撮像装置及び光軸上の撮像装置は写り込まない。
【００１４】
魚眼レンズなど超広角レンズを使用せずに、使用フィルム又は撮像素子の大きさに適合した標準レンズ以上の焦点距離のレンズを使用して、周囲３６０°の被写体のみでなく、前記凹面鏡前方の被写体からの入射光の全ての被写体像を、即ち、例えば、サッカー場の中央上部に前記超広視野撮像装置を取り付ければ、観客席を含む全グラウンド風景を俯瞰したように自然の情景のまま捉えることができる。
【００１５】
魚眼レンズなど超広角レンズを使用せずに、使用フィルム又は撮像素子の大きさに適合した標準レンズ等を使用できるので、画像歪みの全くない超広視野の撮像範囲の被写体像を撮像できる。
【００１６】
前記凹面鏡及び凸面鏡の曲面の各設定値により、前記超広視野撮像装置の取付位置（取付高さ）を自由に設定できるので、例えば、ドーム型競技場や天蓋付き野球場のように高さ制限があっても、観客席を含む全グラウンド風景を歪み無く俯瞰したように自然の情景のまま捉えることができ、また、コンビニエンスストアのように低い天井に設置しても店内の全風景を歪み無く視野に収めることができる。
【００１７】
２．本願発明の請求項２の発明によれば、
前記請求項１の効果に加えて、前記撮像装置が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えているので、前記凹面鏡の周囲方向の視野角度及び光軸中心方向の視野角度が調整できる。
【００１８】
３．本願発明の請求項３の発明によれば、
前記請求項１及び請求項２の効果に加えて、前記凸面鏡が、前記光軸に沿って移動できる移動機構を備えているので、前記凹面鏡の周囲方向の視野角度及び光軸中心方向の視野角度が調整できると同時に、前記撮像装置の移動機構と併せてさらに微調整を行うことができる。
【００１９】
４．本願発明の請求項４の発明によれば、
前記請求項１〜請求項３の効果に加えて、前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を一方の支持端とし、複数本のワイヤで支持されているので、前記ワイヤは、レンズの焦点深度外にあるため、撮像画面に対する影響を無視することができる。
【００２０】
５．本願発明の請求項５の発明によれば、
前記請求項１〜請求項３の効果に加えて、前記凸面鏡が、前記凹面鏡の周囲端側を底面とする透明な円錐体形状のハウジングの下部中央に固設されているので、防塵効果、耐久性に優れた超広視野撮像装置を提供できる。
【００２１】
６．本願発明の請求項６の発明によれば、
前記請求項１〜請求項５の効果に加えて、前記凸面鏡が、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変凸面鏡であるので、前記超広視野撮像装置を手の届かない位置に取り付けた後でも、光軸中心の被写体の視野調整を含め、前視野角を制御できる。
【００２２】
７．本願発明の請求項７の発明によれば、
前記請求項１〜請求項６の効果に加えて、前記撮像装置にズームレンズを装着し、ズーム倍率の制御と同期して前記凸レンズの移動機構を制御することによって、ズーム倍率が望遠側へ移動し画角が狭まるに伴って前記凸レンズを撮像装置から遠ざかるように移動制御すれば、全視野角が狭まり通常のズームレンズ操作時と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本願発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本願発明の超広視野撮像装置の原理説明実施例図であり、図２は複数本のワイヤで前記凸面鏡を支持した超広視野撮像装置の実施例断面図であり、図３は同発明の透明な円錐体形状のハウジングの底部中央に凸面鏡を固設した超広視野撮像装置の実施例断面図である。
【００２４】
図１において、超広視野撮像装置１は、光軸中心に穿孔されたカメラ２のための貫通口４を有し、鏡面の前方広視野からの入射光を収束反射し、かつ周囲からの外周部入射光５、中央下部からの入射光６を第１反射光５’、６’として出射する凹面鏡７と、該凹面鏡７と相対し凹面鏡７からの第１反射光５’、６’を反射し第２反射光５”、６”として前記レンズ３の光軸中心へ収束出射する凸面鏡８と、前記凹面鏡７に穿孔された貫通口４の光軸中心をレンズ３中心とし、前記凸面鏡８からの第２反射光５”、６”を受光し画像を記録するカメラ２の撮像装置と、前記凹面鏡７の周囲端側を一方の支持端とし前記凸面鏡８を支持する図示しない凸面鏡取付手段とで構成している。
【００２５】
前記超広視野撮像装置１は、使用するカメラ２の撮像素子及びレンズ３と、被写体中央点９からカメラ２の結像面１０までの撮像距離Ｄを決定し、さらに外周部入射光５の入射角Ａの設定値を決定すると、凹面鏡７及び凸面鏡８のそれぞれの曲率（焦点距離）が公知の光学設計技法により算出できる。
【００２６】
ここで、凸面鏡８の小型化を図るため、レンズ３の焦点距離は標準レンズ以上の画角の狭いレンズから選択することが好ましい。
【００２７】
外周の入射角Ａが決定され、前記入射角Ａで入射した外周部入射光５は凹面鏡７で反射し、その反射光は第１反射光５’として凸面鏡８端でさらに反射し、反射光は第２反射光５”として反射されレンズ３へ入射しカメラ２の結像面１０に結像される。
【００２８】
一方、前記撮像距離Ｄだけ離れた被写体中央点９からの中央下部入射光６は凹面鏡７の中央部近辺で反射し、その反射光は第２反射光６’として凸面鏡８へ入射する。さらに、凸面鏡８で反射された第２反射光６”はレンズ３へ入射しカメラ２の結像面１０に結像される。
【００２９】
前記レンズ３による被写体中央点９の撮像は、凸面鏡８と凹面鏡７の曲率（焦点距離）が適切に設定され、撮像距離Ｄ位置にカメラ２が装着されれば、被写体中央点９一点を捉えることができるが、さらに、凸面鏡８、カメラ２のいずれか、又は双方に光軸に沿って若干移動できる移動機構を装着すれば、超広視野撮像装置１の設営後の前記移動機構の微調整により被写体中央点９一点を撮像するように調整することができる。
【００３０】
図２において、カメラ２は、カメラ移動機構１１が装着された取付金具１２を介して凹面鏡７の背面部に取り付けられ、前記カメラ移動機構１１は光軸に沿ってカメラ２を移動できる。また、防塵カバー１３により保護されている。
【００３１】
さらに、前記凹面鏡７の周囲端側を一方の支持端とし、複数本のワイヤ１５による前記凸面鏡取付手段で凸面鏡移動機構１４と凸面鏡８を支持している。前記凸面鏡移動機構１４は光軸に沿って凸面鏡８を移動できる。
【００３２】
ここで、前記ワイヤ１５は、レンズ３の焦点深度外にあるため、撮像画面に対する影響を無視することができる。
【００３３】
前記カメラ移動機構１１及び凸面鏡移動機構１４は、モーター等を使用しリモート制御可能な移動機構であることが好ましい。
【００３４】
図３において、前記複数本のワイヤ１５による前記凸面鏡取付手段に代えて、前記凹面鏡７の周囲端側を底面とする透明な円錐体形状のハウジング１６の下部中央に凸面鏡移動機構１４及び凸面鏡８を固設しているので、防塵効果、耐久性に優れた超広視野撮像装置１を提供できる。
【００３５】
さらに、前記凸面鏡８には反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変凸面鏡を使用することが好ましい。
【００３６】
前記形状可変凸面鏡の反射面は、その反射面がアルミコーティングされたシリコン膜内にエタノール等を封入し、これをピストンで圧力調整し反射面の曲率を制御するなど公知技術による形状可変できる凸面鏡を利用するとよい。
【００３７】
さらにまた、前記撮像装置に図示しないズームレンズを装着し、ズーム倍率の制御と同時に前記凸レンズの移動機構を制御し、ズーム倍率が望遠側へ移動し画角が狭まるに伴って前記凸レンズを撮像装置から遠ざかるように移動制御すれば、撮像距離Ｄの被写体中央点９の結像状体を維持したままで、全視野角が狭まり通常のズームレンズ操作時と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
前記カメラは、フィルムカメラ等静止画用カメラや、ハイビジョンテレビカメラ等高解像度テレビカメラを使用することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
相対する凹面鏡と凸面鏡に標準レンズ付きカメラを装着するのみで、画面歪みの全くない超広視野撮像装置とすることができ、例えば、観客席を含むサッカー競技場を俯瞰したように全景を写すことができ、カメラにハイビジョンテレビカメラを使用すれば臨場感に優れた迫力ある画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本願発明の超広視野撮像装置の原理説明実施例図。
【図２】同発明の複数本のワイヤで前記凸面鏡を支持した超広視野撮像装置の実施例断面図。
【図３】同発明の透明な円錐体形状のハウジングの底部中央に凸面鏡を固設した超広視野撮像装置の実施例断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１：超広視野撮像装置
２：カメラ
３：レンズ
４：貫通口
５：外周部入射光
６：中央下部入射光
５’、６’：第１反射光
５”、６”：第２反射光
７：凹面鏡
８：凸面鏡
９：被写体中央点
１０：結像面
１１：カメラ移動機構
１２：取付金具
１３：防塵カバー
１４：凸面鏡移動機構
１５：ワイヤ
１６：ハウジング
Ａ：入射角
Ｄ：撮像距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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