(57)【要約】【課題】撮影した被写体が横方向に沿い配置される矩形画像をリアルタイムに得ることができ、さらに装置の小型化と消費電力の低減を図ることができる全方位撮影装置を提供する。【解決手段】回転対称形状の反射面を有する凸面鏡と、撮像素子４を有するカメラとを備える。カメラの周囲における視野範囲から反射面に入射する光が反射後に撮像素子４に導かれるように、凸面鏡とカメラとが相対配置される。撮像素子４における各画素４ａは、その視野範囲の中央位置に対応する位置を中心とする円の周方向と径方向に沿って配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転対称形状の反射面を有する凸面鏡と、
撮像素子を有するカメラとを備え、
前記カメラの周囲における視野範囲から前記反射面に入射する光が反射後に前記撮像素子に導かれるように、前記凸面鏡とカメラとが相対配置されている全方位撮影装置において、
前記撮像素子における各画素は、前記視野範囲の中央位置に対応する位置を中心とする円の周方向と径方向に沿って配列されていることを特徴とする全方位撮影装置。
【請求項２】
前記撮像素子の各画素それぞれの前記円の周方向における寸法は、前記中心から離れるほど大きくされ、
前記撮像素子の各画素それぞれの前記円の径方向における寸法は、前記中心から離れた画素ほど大きくされている請求項１に記載の全方位撮影装置。
【請求項３】
各画素相互の寸法の相違に応じた感度の相違を平準化する手段を備える請求項２に記載の全方位撮影装置。
【請求項４】
前記撮像素子の各画素から出力される画像データにより生成される矩形画像において前記円の周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿って配置されるように、前記撮像素子の各画素から出力される画像データを前記矩形画像における各画素位置に対応させて記憶するメモリを備える請求項１〜３の中の何れかに記載の全方位撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの光軸を中心とした３６０°の視野範囲の全方位を撮影できる全方位撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転対称形状の反射面を有する凸面鏡と、その凸面鏡に対向するカメラとを備え、カメラの光軸を中心とした３６０°の視野範囲からの光をカメラレンズに集光するようにした全方位撮影装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記のようなカメラとして、撮像素子により視野範囲からの光を電気信号に変換して画像データとして出力するものを用い、その画像データをそのまま表示装置や印刷装置に出力して画像を形成した場合、その画像における被写体は視野範囲の中央位置を中心とする円に沿って配置される。例えば、床面が四角形で壁面に長方形の扉や窓がある部屋を、その部屋の天井中央において凸面鏡の反射面が下向きとなるように配置した全方位撮影装置により撮影した場合、図４に示すように、カメラの周囲における視野範囲の被写体である部屋の床面ｆや四方の壁面ｗや扉ｄは、その視野範囲の中央位置に対応する位置を中心とする円の周方向に沿って配置される。
【０００４】
被写体が図４に示すような円周方向に沿い配置される画像ではなく、図５に示すように横方向に沿い配置される矩形画像を得ることができるように、撮像素子から出力される画像データを変換することが行われている。すなわち、図４に示すような画像においては円周方向に沿い配置される被写体は実際の被写体に対して歪みがあり、例えば壁面ｗの幅や扉ｄの幅は床ｆから天井に向かうに従い大きくなる。また、図６に示すように従来のカメラの撮像素子１０１における各画素１０１ａは、寸法が互いに等しく直交２方向に沿って配列されている。そのため、円周方向に沿う被写体を撮影することで各画素１０１ａから出力される画像データを、被写体が横方向に沿う矩形画像における各画素に対応させるためのデータ処理が必要であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７４６０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
全方位撮影装置から出力される画像データの処理をソフトウェアを用いて行うと、処理に時間を要するために撮影画像をリアルタイムに得ることができないという欠点がある。その画像データの処理をデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）等のハードウェアを用いて行うと、処理時間は短縮されるが処理回路が大きくなるために装置の小型化が困難になり、さらに消費電力が大きくなるという欠点がある。
本発明は上記問題を解決することのできる全方位撮影装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転対称形状の反射面を有する凸面鏡と、撮像素子を有するカメラとを備え、前記カメラの周囲における視野範囲から前記反射面に入射する光が反射後に前記撮像素子に導かれるように、前記凸面鏡とカメラとが相対配置されている全方位撮影装置において、前記撮像素子における各画素は、前記視野範囲の中央位置に対応する位置を中心とする円の周方向と径方向に沿って配列されていることを特徴とする。
本発明によれば、カメラの視野範囲の中央位置を中心とする円の周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿って配置される矩形画像を生成する場合、撮像素子の各画素から出力される画像データを、その矩形画像における各画素位置に対応させて出力するだけでよく、その画像データを処理するためのソフトウェアやハードウェアを必要としない。そのため、前記撮像素子の各画素から出力される画像データにより生成される矩形画像において前記円の周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿って配置されるように、前記撮像素子の各画素から出力される画像データを前記矩形画像における各画素位置に対応させて記憶するメモリを備えるのが好ましい。
【０００８】
前記撮像素子の各画素それぞれの前記円の周方向における寸法は、前記中心から離れるほど大きくされ、前記撮像素子の各画素それぞれの前記円の径方向における寸法は、前記中心から離れた画素ほど大きくされているのが好ましい。
これにより、凸面鏡の反射面の形状に応じた画像の歪みに対応して撮像素子における各画素の寸法を互いに相違するものとし、均質な画像を得ることができる。この場合、各画素相互の寸法の相違に応じた感度の相違を平準化する手段を備えるのが好ましい。
これにより、撮像素子における各画素相互の寸法の相違による感度の相違の影響をなくし、画像をより均質化できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示す全方位撮影装置１は、回転対称形状の反射面２ａを有する凸面鏡２と、図２に示すようにＣＣＤやＣＭＯＳ等により構成される撮像素子４を有するデジタルビデオカメラ３と、撮像素子４の各画素から出力される画像データを記憶するメモリ６と、制御装置７とを備える。凸面鏡２とカメラ３は、カメラ３の周囲における視野範囲から反射面２ａに入射する光が反射後にカメラ３の光学系５を介して撮像素子４における各画素に導かれるように相対配置されている。本実施形態では、凸面鏡２とカメラ３は透明な円筒体８を介して連結され、反射面２ａの軸心と光学系５の光軸と円筒体８の軸心とは同心とされている。なお、円筒体８の内面における反射光が凸面鏡２の反射面２ａに入射することで撮影画像が不鮮明になるのを防止するため、円筒体８の中心に特開平１１−１７４６０３号公報に開示されているような反射防止部材を配置し、円筒体８の内面における光の反射を防止してもよい。
【００１０】
図３に示すように、撮像素子４における各画素４ａは上記視野範囲の中央位置に対応する位置を中心Ｏ１とする円Ｃ１の周方向と径方向に沿って配列され、その中心Ｏ１は反射面２ａの軸心上に位置する。すなわち、その円Ｃ１内を設定された中心角αを有する複数の扇形状領域に区画した場合、各扇形状領域それぞれにおいて撮像素子４の画素４ａは円Ｃ１の径方向に沿って一列に配列される。本実施形態では、その中心角αの設定値は一定とされ、扇形状領域の数は３６０°／αとされる。また、円Ｃ１内を設定された径方向寸法を有する互いに同心の複数の円環形状領域に区画した場合、各円環形状領域それぞれにおいて撮像素子４の画素４ａは円Ｃ１の周方向に沿って一列に配列される。本実施形態では、その円環形状領域の径方向寸法の設定値は中心Ｏ１から離れる程に大きくされる。
【００１１】
円Ｃ１の周方向における撮像素子４の各画素４ａの寸法は中心Ｏ１から離れるほど大きくされている。また、円Ｃ１の径方向における撮像素子４の各画素４ａの寸法は中心Ｏ１から離れた画素４ａほど大きくされている。
【００１２】
制御装置７は、撮像素子４の各画素４ａから出力される画像データにより生成される矩形画像において円Ｃ１の周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿って配置されるように、撮像素子４の各画素４ａから出力される画像データをその矩形画像における各画素位置に対応させてメモリ６に記憶させる。例えば、撮像素子４の各画素４ａの位置を極座標を用いて中心Ｏ１を原点とする半径ｒと、中心Ｏ１を通る設定した半直線からの角度θにより特定する。円周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿い配置される矩形画像の各画素を、撮像素子４の各画素４ａの極座標に対応させる。例えば図５に示す矩形画像を生成する場合、壁面ｗ間の境界の一つを表す画素群を、その極座標における角度θ＝零の位置に対応するように設定することで、その矩形画像における横方向の画素位置を極座標における角度θにより表すことができる。また、矩形画像の上端の上方位置を極座標における中心Ｏ１に対応させることで、矩形画像の上下方向における各画素位置を極座標における半径ｒにより表すことができる。なお、その極座標の角度θが零の位置を矩形画像における何れの画素位置に対応させるか、すなわち円周方向に沿って配置される被写体のどの位置を矩形画像の端とするかは任意に設定可能とするのが好ましく、例えば、予め設定した全方位撮影装置１における基準位置からの中心Ｏ１まわりの角度を制御装置７にキーボード等の入力装置から入力することで設定する。
【００１３】
制御装置７は、メモリ６から出力される画像データに対応する信号を変換することで、円Ｃ１の中心Ｏ１からの距離の相違による各画素相互の寸法の相違に応じた感度の相違を平準化する。例えば、撮像素子４の各画素４ａの出力データの増幅度を円Ｃ１の中心Ｏ１からの距離の相違に応じて変更する。なお、撮像素子４の各画素４ａ自体の感度を寸法の相違に応じて相違するものとすることで、その感度の相違を平準化してもよい。制御装置７から表示装置やプリンター等の画像出力装置に矩形画像の画像データに対応する信号が出力される。
【００１４】
上記実施形態によれば、カメラ３の視野範囲の中央位置を中心とする円の周方向に沿って配置される被写体が横方向に沿って配置される矩形画像を生成する場合、撮像素子４の各画素４ａから出力される画像データを、その矩形画像における各画素位置に対応させて出力するだけでよく、その画像データを処理するためのソフトウェアやハードウェアを必要としない。さらに、凸面鏡２の反射面２ａの形状に応じた画像の歪みに対応して撮像素子４における各画素４ａの寸法を互いに相違するものとし、均質な画像を得ることができる。さらに各画素４ａ相互の寸法の相違に応じた感度の相違を平準化することで、画像をより均質化できる。
【００１５】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、撮像素子４の各画素４ａ毎に、その画素４ａから出力される画像データを記憶するメモリを設け、高速度撮影を行なえるようにしてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の全方位撮影装置によれば、撮影した被写体が横方向に沿い配置される均質な矩形画像をリアルタイムに得ることができ、さらに装置の小型化と消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全方位撮影装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の全方位撮影装置における要部の構成説明図
【図３】本発明の実施形態の全方位撮影装置における撮像素子の画素配列を示す図
【図４】全方位撮影装置の被写体が円周方向に沿って配置される画像を示す図
【図５】全方位撮影装置の被写体が横方向に沿って配置される矩形画像を示す図
【図６】従来の全方位撮影装置における撮像素子の画素配列を示す図
【符号の説明】
１  全方位撮影装置
２  凸面鏡
２ａ  反射面
３  カメラ
４  撮像素子
４ａ  画素
５  光学系
６  メモリ
７  制御装置
８  円筒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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