(57)【要約】【課題】  解像度の高いパノラマ画像の撮影が可能な撮影装置を提供すること。【解決手段】  パルレンズ２により取り込まれたパノラマ画像光をハーフミラー３により分岐して、撮像素子５，６に供給する。そして、これら撮像素子５，６で第１及び第２の画素データに変換し、これら第１及び第２の画素データを合成するなどしてパノラマ画像データを生成することで解像度の高いパノラマ画像データを得るようにした。【選択図】  図１
2004215228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パノラマレンズと、
前記パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備え、
前記複数の撮像手段は、少なくとも１つにおいては、前記パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、前記パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記複数の撮像手段の少なくとも何れか１つの撮像手段と前記分岐手段との間には、前記１つの撮像手段に備えられる１つの撮像素子に対して前記パノラマ画像光全体を受光させるための絞り込みレンズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記複数の撮像手段の撮像素子には、それぞれ前記部分画像光を受光させることで、前記複数の撮像手段により前記パノラマ画像光のほぼ全体を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記各撮像手段の撮像素子で受光された前記部分画像光に対応した部分画像情報を合成して展開画像情報を生成する画像情報生成手段を備えていることを特徴する請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記各撮像手段の撮像素子で受光された前記部分画像光に対応した部分画像情報から、何れか１つの部分画像情報を選択して出力する画像選択手段を備えていることを特徴する請求項３に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記各撮像手段の撮像素子で受光された部分画像光に対応した部分画像情報をそれぞれ外部に出力可能に構成されていることを特徴する請求項３に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記分岐手段により分岐されたパノラマ画像光から、前記パノラマ画像光の全体が受光される他の撮像手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項８】
パノラマレンズと、前記パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備え、前記複数の撮像手段は、少なくとも１つにおいては、前記パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、前記パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている撮影手段と、
前記撮影手段により得られるパノラマ画像から画像情報を生成する画像情報生成手段と、
移動体を検出する移動体検出手段と、
を備えていることを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
前記移動体検出手段は、前記画像情報生成手段からの画像情報に基づいて前記移動体の検出を行うことを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記撮影手段には、前記分岐手段により分岐されたパノラマ画像光から、前記パノラマ画像光の全体が受光される他の撮像手段と、
前記各撮像素子において受光された部分画像光から何れか１つの部分画像情報を選択する画像選択手段とを備え、
前記移動体検出手段が前記他の撮像手段により得られる画像情報により移動体の検出を行い、
前記画像情報取得手段は、前記移動体検出手段の検出結果に基づいて、前記画像選択手段により選択された画像情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１１】
パノラマレンズと、前記パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備え、前記複数の撮像手段は、少なくとも１つにおいては、前記パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、前記パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている撮影手段と、
前記撮影手段の各撮像素子において結像された部分画像光から得られる部分画像情報に基づいて、前記撮影手段により撮影された対象物の検査を行う検査手段と、
を備えていることを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばパノラマレンズを備えた撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば３６０°の視野画像を取り込むことができるカメラ装置としては、いわゆるパノラマレンズを備えたカメラ装置（以下、「パノラマカメラ装置」という）が知られている。
図１７は、上記したようなパノラマカメラ装置の概略構成を示した図である。
この図１７に示すように、パノラマカメラ装置は、パノラマ画像光を取り込むパノラマレンズブロック１０１と、パノラマレンズブロック１０１により取り込んだパノラマ画像光を画像信号に変換して出力する撮像素子１０２とから構成される。
【０００３】
上記したようなパノラマカメラ装置は、例えば移動体を検出する移動体検出装置などに利用されている。例えば、撮影したパノラマ画像から移動体を検出し、その検出したパノラマ画像を撮像部内に取り込むパノラマ画像光取込ブロックと、パノラマ画像が結ばれる撮像素子と、その撮像素子上に結ぶパノラマ画像のサイズを変化させるズーム手段と、撮像素子を光軸に対して垂直な方向へシフトさせる移動テーブルを備えた移動体検出装置などが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、パノラマカメラ装置は、パノラマレンズの構造により、撮像素子に結ばれるパノラマ画像光がサークル状（輪環状）になる。このため、撮像素子の中央付近で結ばれる画像光と外周付近で結ばれる画像光とを比較すると、中央付近の画像光のほうが圧縮されたものとなる。
しかしながら、撮像素子のセルは、一般的には格子状に配列され、撮像素子の中央付近や外周付近においても、その単位面積あたりのセル数は同じとされる。
このため、中央付近の画像光が圧縮されているようなパノラマ画像光を撮像素子に結像させた場合には、撮像素子の外周付近の画像に比べて、撮像素子の中央付近の画像のほうが解像度（精細度）が悪くなるという欠点があった。
このような撮像素子で受光される画像の解像度は、例えばサークル状に湾曲した画像を見やすくするために歪補正などの画像処理を施したとしても変わらないものであった。
【０００６】
このため、上記したようなパノラマカメラ装置を用いて移動体を撮影する撮影装置を構成した場合は、パノラマカメラ装置で撮影したパノラマ画像により移動体の検出を行うことはできるものの、パノラマ画像を移動体画像の表示に利用すると、画像が粗く移動体を判別できないおそれがあった。
【０００７】
また、例えばパノラマカメラ装置を利用した移動体の撮影装置には、例えばパノラマカメラ装置で撮影したパノラマ画像を用いて、ムービングディテクトと呼ばれる動き検出により移動体の検出を行い、検出した移動体を別のズームカメラなどで拡大して撮影を行うようにしたものなどもある。
しかしながら、そのような移動体の撮影装置においては、パノラマカメラ装置とズームカメラ装置という２台のカメラが必要になる。そのうえ、ズームカメラ装置の光軸を撮影方向に向けるための、いわゆるパンチルト機能等も必要になるため、非常にコストがかかるという欠点があった。
【０００８】
また、上記したようなパノラマカメラ装置においては、例えば２〜３個の撮像素子を僅かにずらして配置して解像度の向上を図るようにした、いわゆる画素ずらし方式などを適用したものも知られている。
そして、そのような画素ずらし方式によれば、１方向で約１．５倍（画像は２次元なので約２倍）程度の解像度の向上を図ることが可能になる。
しかしながら、上記したような画素ずらし方式では、それ以上の解像度の向上を図ることは非常に困難であり、また撮像素子の非常に細かい位置合わせの技術が必要になる。
例えば１００万画素程度の撮像素子の場合は、１ピクセルの大きさが３ミクロン程度になり、その場合において撮像素子の位置合わせを実現するには、１ピクセルの半分だけ、撮像素子をずらして配置する技術が必要になる。即ち、その場合にはナノ単位という極めて微細な位置合わせ技術が必要になる。このため、パノラマカメラ装置が非常に高価になるという欠点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、これらの点を鑑みてなされたものであり、パノラマレンズにより取り込んだパノラマ画像光から解像度の高い画像を得ることができる撮影装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の撮影装置は、パノラマレンズと、パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備える。そして、複数の撮像手段のうち、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている。
【００１１】
このような本発明の撮影装置によれば、パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段を設け、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して複数の撮像素子を設けるようにしている。そして、これら複数の撮像手段のうち、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置し、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体を得るようにしている。
【００１２】
また本発明の撮影装置は、パノラマレンズと、パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備え、複数の撮像手段は、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている撮影手段と、撮影手段により得られるパノラマ画像から画像情報を生成する画像情報生成手段と、移動体を検出する移動体検出手段と、移動体検出手段の検出結果に基づいて、画像情報生成手段から画像情報を取得する画像情報取得手段とを備えている。
【００１３】
また本発明の撮影装置は、パノラマレンズと、パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段と、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して設けられ、受光した画像光を画像信号に変換する所要数の撮像素子を備える複数の撮像手段とを備え、複数の撮像手段は、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の部分画像光が受光されるように配置される撮像素子を備えるとともに、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにされている撮影手段と、撮影手段の各撮像素子において結像された部分画像光から得られる部分画像情報に基づいて、撮影手段により撮影された対象物の検査を行う検査手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したような本発明の撮影装置によれば、従来のパノラマレンズを利用した撮影装置で得られるパノラマ画像に比べて、パノラマ画像光にほぼ相当する高解像度のパノラマ画像を得ることができるようになる。
また、従来のパノラマレンズを利用した撮影装置に対して分岐手段と撮像素子を追加するという簡単な構成の追加で実現することができる。
【００１５】
また、本発明の撮影装置は、撮影手段により、パノラマレンズにより取り込まれたパノラマ画像光を分岐する分岐手段を設け、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して複数の撮像素子を設けるようにしている。そして、これら複数の撮像手段のうち、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の画像光が受光されるように配置し、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにしている。
従って、上記したそのようなパノラマ画像光を利用して移動体の検出と画像を取得すれば、従来、複数の撮像手段を用いて構成する必要があった移動体の撮影装置を、１つの撮像手段により実現することができ、移動体の撮影装置の低価格化が可能になる。また、撮影手段が１つで済むため、設置も容易とされる。
【００１６】
また、本発明の撮影装置は、撮影手段により、分岐手段により分岐される複数のパノラマ画像光ごとに対応して複数の撮像素子を設ける。そして、これら複数の撮像手段のうち、少なくとも１つにおいては、パノラマ画像光の所定の一部分の画像光が受光されるように配置し、これら複数の撮像手段における所要の１以上の撮像素子にて得られる画像光の集合により、パノラマ画像光のほぼ全体が得られるようにしている。そして、そのようなパノラマ画像光を利用して撮影手段により撮影した対象物の検査を行うようにすれば、従来、複数の撮像手段を用いて構成する必要があった検査用の撮影装置を、１つの撮像手段により実現することができ、撮影装置の低価格化が可能になる。
また、撮影手段の小型化が可能になるので、撮影装置を利用範囲を拡大することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態としての撮影装置の光学レンズブロックの概略構成を示した図である。
この図１に示す撮影装置の光学レンズブロック１は、パノラマレンズの一種であるパルレンズ（商標）２、ハーフミラー３、絞り込みレンズ４、撮像手段を形成する撮像素子５、６により構成される。
パルレンズ２は、例えば３６０°の全方向からのパノラマ画像光を取り込み可能なパノラマレンズとされる。なお、パルレンズ２の構造については後述する。
【００１８】
ハーフミラー３は、例えば所定の光透過率と反射率とが設定されたミラーであり、パルレンズ２で取り込まれたパノラマが画像光を分岐するようにされる。
この場合、ハーフミラー３を透過したパノラマ画像光が絞り込みレンズ４を介して撮像素子５で受光される。また、ハーフミラー３により反射された光が撮像素子６で受光されることになる。
【００１９】
絞り込みレンズ４は、ハーフミラー３と撮像素子５との間に設けられ、パルレンズ２で取り込まれたパノラマ画像光全体が撮像素子５で受光されるようにパノラマ画像光の絞り込みを行うようにされる。
【００２０】
撮像素子５，６は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子であり受光した画像光を画像信号に変換して出力するようにされる。
この場合、撮像素子５にはパノラマ画像光全体が受光され、撮像素子６にはパノラマ画像光の中央付近の画像光が受光される。
【００２１】
つまり、図１に示す光学レンズブロック１では、撮像素子５にはパルレンズ２で取り込まれるパノラマ画像光に対応したサークル状（輪環状）のパノラマ画像が受光され、撮像素子６にはパノラマ画像光の中央部分の画像光に対応した部分画像８ａが受光されることになる。なお、パルレンズ２で取り込まれるパノラマ画像光は、レンズの構造上、その中央部分が無画像領域９となる。
また、このようなパノラマ画像光はサークル状とされるため、本明細書では、このようなサークル状のパノラマ画像光のことを「サークル画像光」と表記する。
【００２２】
ここで、図２〜図４を用いて、上記したパルレンズの概略構造と、パルレンズにより取り込まれるサークル画像光について説明しておく。
図２は、パルレンズ２の概略構造を示した図である。
この図２に示すように、パルレンズ２はパノラマ画像光を取り込むためのパノラマ画像光取込ブロック１１とレンズブロック１７とから構成される。
【００２３】
パノラマ画像光取込ブロック１１は、例えばガラス、プラスチックなどの光透過性素材からなるレンズとされる。パノラマ画像光取込ブロック１１の前面中央部には、前遮光面１３が形成され、その後方周縁部には後遮光面１５が形成されている。
前遮光面１３は、前面側（画像光導入部１２側）から取り込まれる光を遮ると共に、後面側（レンズブロック１７側）らの光については反射するものとされる。
後遮光面１５は、パノラマ画像光取込ブロック１１の背面側から取り込まれる光を遮ると共に、前面側からの取り込まれた光については反射するものとされる。
【００２４】
このようなパノラマ画像光取込ブロック１１では、画像光導入部１２を介して前面側の周縁部の前透光面１４から入射された画像光が後遮光面１５で反射される。この後遮光面１５で反射された画像光は前遮光面１３に集光され、さらに前遮光面１３で反射されて後透光面１６からレンズブロック１７側に出射されることになる。
レンズブロック１７は、例えばズームレンズなどを備えて構成され、パノラマ画像光取込ブロック１１からのサークル画像光を撮像素子５，６で受光される画像が所定サイズのサークル画像光となるように調整を行うようにされる。
【００２５】
図３は上記したパルレンズ２により取り込まれるサークル画像光の一例を示した図である。なお、図３には、例えば或る店内においてパルレンズ２の画像光導入部１２を上方に向けて配置したときに、パルレンズ２により取り込まれ、撮像素子５で受光されたサークル画像光が示されている。
【００２６】
パルレンズ２により取り込まれ、撮像素子５で受光されたサークル画像８は、図３のように示され、その画像は内周側にいくにしたがって圧縮されたような画像となる。
例えば、図３に示されている人の画像を見ると、サークル画像８の外周の足下側から内周の頭部側にむかって次第に小さくなっていることからも分かる。
先においても述べたように、撮像素子５のセルは格子状に配列され、その単位面積あたりのセル数は同じとされる。このため、外周側から中心に向かって圧縮されたようなサークル画像を撮像素子５で受光した場合には、撮像素子５の外周側から中心に向かって画像の解像度が徐々に悪化したものとなる。
【００２７】
また図４は、上記図３に示したサークル画像を展開した展開画像を示した図である。
この図４に示す展開画像１０は、上記図３に示したサークル画像８が受光された撮像素子５からの画素信号に対して、後述する信号処理部において、そのサークル状に湾曲した画像を展開して平面的な画像に補正するための演算処理を施すことにより得られるものとされる。
ただし、図４に示した展開画像１０と、図３に示したサークル画像８では、その解像度は変わらないものとされる。したがって、例えば図３に示したサークル画像８において、解像度が悪いとされる波線で囲った中央付近の部分画像８ａに相当する展開画像１０の部分画像１０ａも解像度が悪いままとされる。
【００２８】
そこで、第１の実施の形態としての撮影装置では、上記図１に示したように光学レンズブロック１を構成するようにした。すなわち、パルレンズ２と撮像素子５との間には、ハーフミラー３と絞り込みレンズ４を配置するようにして、パルレンズ２により取り込まれたサークル画像光全体を撮像素子５で受光するようにしている。
またパルレンズ２と撮像素子６との間にはハーフミラー３を配置してパルレンズ２により取り込まれたサークル画像８の中央付近の部分画像８ａを撮像素子６で受光するようにしている。
【００２９】
この場合、撮像素子６には、撮像素子５で受光されたサークル画像８のなかで解像度の向上を図りたい部分の画像、例えばサークル画像８の中央付近の部分画像８ａを受光させるようにしている。この場合、撮像素子６で受光された部分画像８ａと、撮像素子５で受光されたサークル画像８の部分画像８ａとを比較すると、部分画像８ａに割り当てられる画素数は撮像素子６のほうが多いので、その解像度は撮像素子６のほうが高くなる。
【００３０】
そこで、第１の実施の形態としての撮影装置では、上記撮像素子５で受光されたサークル画像８から展開画像１０を作成する際に、撮像素子５で受光されたサークル画像８の中で、撮像素子６で受光された部分の部分画像８ａについては、撮像素子６の部分画像８ａを利用して展開画像を作成するようにした。これにより、展開画像１０の解像度を高くするようにしている。
なお、撮像素子６で受光される部分画像８ａの画サイズは、例えばパルレンズ２のレンズブロック１７に設けられているズームレンズのズーム倍率などを調整することで設定可能である。
【００３１】
図５は、撮影装置の信号処理ブロックの構成を示した図である。
この図５において、撮像素子５で光電変換されたサークル画像８の画素信号は、信号処理部２１に入力される。また撮像素子６で光電変換された部分画像８ａの画素信号は、信号処理部２２に供給される。
信号処理部２１では、例えば撮像素子５からの画素情報である画素信号を画素データに変換するＡ／Ｄ変換処理を行った後、上記図３に示したサークル画像８の画素データを、上記図４に示した展開画像１０の画素データに変換するための信号処理、例えばピクセル（画素）データ単位で、パルレンズ２などの光学系において発生する湾曲歪みを補正するための演算処理などを行ってＭＩＸ回路部２４に出力するようにされる。
【００３２】
信号処理部２２においても、例えば撮像素子６からの画素信号を画素データに変換するＡ／Ｄ変換処理を行った後、上記図３に示した部分画像８ａの画素データを、上記図４に示した画像１０ａの画素データに変換するための信号処理、例えば上記同様、ピクセル（画素）データ単位で湾曲歪みを補正するための演算処理などを行ってスケーラー２３に出力するようにされる。
スケーラー２３では、例えば信号処理部２２からの画素データを、撮像素子６で受光される部分画像８ａのズームアップ率で逆変換して、ＭＩＸ回路部２４に出力するようにされる。即ち、スケーラー２３では、撮像素子６からの画素データの画サイズの調整を行うようにしている。
【００３３】
画像情報生成手段であるＭＩＸ回路部２４では、信号処理部２１からの画素データのうち、スケーラー２３からの複数の画素データにより置き換えることができる画素データについて置き換えるように合成して展開画像データ（展開画像情報）を生成するようにしている。
【００３４】
図６は、ＭＩＸ回路部２４における画素データの合成動作を概念的に示した図である。
なお、ここでは、説明をわかりやすくするため、例えば撮像素子６で受光される部分画像８ａが、撮像素子５で受光されるサークル画像８の２倍に拡大された画像であると仮定する。すると、撮像素子５の１画素分の画像サイズは、撮像素子６の４画素分の画像サイズとなり、撮像素子５からの１画素分の画素データは、撮像素子６からの４画素分の画素データにより表すことができる。したがって、撮像素子５の画素データを撮像素子６の画素データに置き換えれば、それだけ解像度を高くすることが可能になる。
【００３５】
なお、ここでは、撮像素子５の１画素分に相当する撮像素子６の画素数を４画素として説明しているが、これはあくまでも一例であり、撮像素子５と撮像素子６との画素数の関係は、撮像素子５で受光されるサークル画像８と撮像素子６で受光される部分画像８ａの比率によって決定されるものである。
【００３６】
このように、撮影装置では、ＭＩＸ回路部２４において、撮像素子５からの画素データのうち、撮像素子６からの画素データに置き換えることができる部分については、撮像素子５からの１画素分のデータを、撮像素子６からの複数画素分のデータに置き換えることで展開画像データを生成するようにしている。
【００３７】
上記のように構成すれば、撮像素子５で受光されるサークル画像８のうち、解像度の悪いとされる部分の画素データについては、撮像素子６で受光される部分画像８ａの画素データに置き換えるようにしているので、パルレンズ２を用いたときに発生する中央付近の画像についても解像度を高くすることができる。
【００３８】
また、撮影装置は、ハード的には、従来の光学レンズブロックにハーフミラー３と撮像素子６を追加するという簡単な構成で、しかも大幅なコストアップなしで実現することができる。
また、例えば従来の画素ずらし方式のような精密な位置合わせが不要で、その解像度も画素ずらし方式の２倍以上にできるという利点がある。
【００３９】
また、これまで、パノラマレンズを利用した撮影装置は、ちょうど人の顔に相当する中央付近の解像度が悪く監視カメラシステムなどに適用することができなかった。これに対して、本実施の形態のように撮影装置を構成すれば、中央付近の解像度を高くすることができるため、監視カメラシステムなどにも適用することができるようになる。
【００４０】
そして、このような本実施の形態の撮影装置を用いて監視カメラシステムを構成すれば、監視カメラを１台の撮影装置で実現することができるので、これまで複数のカメラ、例えばパノラマカメラ装置と、パン／チルト機構等のメカ機構を備えたズームカメラとを用いて監視システムを構成する場合と比較して、低価格化を実現することが可能になる。
また、例えばズームアップ機能などのレンズを動かすためのモーターなどの可動部品が不要になるため、メカ的な動作不良がなく、メカ部品の削減に伴う低価格を図ることができる。
【００４１】
図７は、第２の実施の形態とされる撮影装置の光学レンズブロックの概略構成を示した図である。なお、上記図１と同一部位には同一番号を付して重複説明を避ける。
【００４２】
この図７に示す光学レンズブロック３０は、パルレンズ２、ハーフミラー３、第１の撮像素子群３１、第２の撮像素子群３２とにより構成される。
この場合、ハーフミラー３を透過したサークル画像光が第１の撮像素子群３１で受光され、ハーフミラー３により反射されたサークル画像が第２の撮像素子群３２で受光されることになる。
【００４３】
第１及び第２の撮像素子群３１，３２は、それぞれ４枚の撮像素子４１，４１・・を図示するように配置して構成される。このとき、第１の撮像素子群３１の４枚の撮像素子４１，４１・・のグループと、第２の撮像素子群３２の４枚の撮像素子４１，４１・・のグループの向きは略４５°異なる角度で取り付けられている。
【００４４】
そして、撮影装置では、第１の撮像素子群３１の各撮像素子４１，４１・・と、第２の撮像素子群３２の各撮像素子４１，４１・・で、それぞれ異なる部分画像を受光するようにしている。そして、後述するようにして、これらの各撮像素子４１，４１・・で受光された部分画像を合成することで、後述するようにして、パルレンズ２により取り込まれたサークル画像に対応し、しかも高解像度の展開画像データを生成するようにしている。
【００４５】
図８は、撮影装置の信号処理ブロックの構成を示した図である。
この図８において、第１の撮像素子群３１の各撮像素子４１，４１・・で光電変換された各部分画像の画素信号は、信号処理部３３に入力される。
また第２の撮像素子群３２の各撮像素子４１，４１・・で光電変換された各部分画像の画素信号は、信号処理部３４に入力される。
【００４６】
信号処理部３３では、第１の撮像素子群３１の各撮像素子４１，４１・・からそれぞれ入力される画素信号を画素データに変換するＡ／Ｄ変換処理を行った後、各画素データに対して、例えばパルレンズ２において発生する湾曲歪みを補正する演算処理を行ってＭＩＸ回路部３５に出力するようにされる。
【００４７】
また信号処理部３４では、第２の撮像素子群３２の各撮像素子４１，４１・・からそれぞれ入力される画素信号を画素データに変換するＡ／Ｄ変換処理を行った後、上記信号処理部３３と同様、各画素データに対してパルレンズ２で発生する湾曲歪みを補正する演算処理を行ってＭＩＸ回路部３５に出力するようにされる。
【００４８】
ＭＩＸ回路部３５では、上記信号処理部３３からの画素データと、信号処理部３４からの画素データを合成して１つの展開画像データを生成して出力するようにされる。
この場合、上記信号処理部３３からの画素データの一部と、信号処理部３４からの画素データの一部は、重複した画素データとなるが、その場合は何れかの一方の画素データを用いて展開画像データを生成することになる。
【００４９】
このように撮影装置においては、パルレンズ２により取り込んだパノラマ画像光をハーフミラー３より分岐して、第１の撮像素子群３１に設けられている４枚の撮像素子４１，４１・・と、第２の撮像素子群３２に設けられている４枚の撮像素子４１，４１・・で受光させるようにしている。即ち、この場合は８枚の撮像素子４１，４１・・・を用いてサークル画像光を得るようにしている。
【００５０】
この場合も、パルレンズ２で取り込んだサークル画像光は、その中央方向に向かって画像の解像度が悪くなるが、８枚の撮像素子４１，４１・・を利用して、サークル画像を拡大して受光するようにしている。そして、これら８枚の撮像素子４１，４１・・で受光された部分画像を合成してパノラマ画像を得るようにしているので、例えば１枚の撮像素子にパノラマ画像全体を受光させる場合に比べて解像度を大幅に高くすることができる。
即ち、撮影装置においては、８枚の撮像素子４１，４１・・を利用してサークル画像を受光することで、１枚の撮像素子４１にパノラマ画像全体を受光させる場合に比べて解像度を大幅に高くすることができる。
【００５１】
したがって、このように構成した撮影装置を、後述するような、例えば監視カメラ装置などの移動体撮影装置に適用すれば、単に移動体の検出のみならず、検出した移動体の撮影なども行うことが可能になる。
よって、上記第１の実施の形態とされる光学レンズブロック１を備えた撮影装置と同様、移動体撮影装置を低価格で実現することができる。また、その設置も容易になるという利点がある。
【００５２】
ところで、第２の実施の形態としての撮影装置では、第１の撮像素子群３１及び第２の撮像素子群３２にそれぞれ４枚ずつ撮像素子４１，４１・・を設け、合計８枚の撮像素子４１，４１・・を用いて撮像手段を形成し、パルレンズ２により取り込まれるサークル画像光全体を撮像手段で受光するようにしている。
【００５３】
以下、撮影装置において、サークル画像光全体を撮像手段で受光するのに８枚の撮像素子４１，４１・・を用いた理由について説明する。
図９（ａ）（ｂ）に示すように、撮像素子４１には、撮像可能な撮像エリア４１ａの周囲に撮像を行うことができない非撮像エリア４１ｂが存在する。このような非撮像エリア４１ｂは、撮像素子４１のパッケージ部であったり、或いはパッケージ部以外であっても、黒レベルを決定するためのエリアなどとされる。
また撮像素子４１の周囲に電極端子４２，４２・・が設けられている場合は、撮像素子４１の外形寸法に電極端子４２，４２・・の寸法まで含まれることになるので、この電極端子４２の部分領域も非撮像エリア４１ｂとなる。
したがって、撮像素子４１において、実際に撮像に利用することができる撮像エリア４１ａは、撮像素子４１の外形寸法より小さくなる。
【００５４】
このため、例えば図７に示した第１の撮像素子群３１または第２の撮像素子群３２のように、４枚の撮像素子４１，４１・・を平面上に配置した場合には、各撮像素子４１，４１の撮像エリア４１ａ間には非撮像エリア４１ｂが存在することになる。
従って、第１の撮像素子群３１または第２の撮像素子群３２のどちらか一方だけでは、つまり４枚の撮像素子４１，４１・・だけでは、撮像エリア４１ａ間に存在する非撮像エリア４１ｂにより、４枚の撮像素子４１，４１・・の撮像エリア４１ａ，４１ａ・・にサークル画像全体を受光させることはできない。
【００５５】
そこで、上記撮影装置では、図７に示したように、パルレンズ２により取り込まれたパノラマ画像光をハーフミラー３で分岐したうえで、それぞれ４枚の撮像素子４１，４１・・からなる第１及び第２の撮像素子群３１，３２を用いてサークル画像の受光するようにしている。
このようにすると、第１及び第２の撮像素子群３１，３２を形成している８枚の撮像素子４１，４１・・・の撮像エリア４１ａ，４１ａ・・・を、図１０に拡大して示されているように配置することができ、８枚の撮像素子４１，４１・・によりパノラマ画像全体を受光することができるようになる。つまり、パルレンズ２で取り込まれたサークル画像を何れかの撮像素子４１，４１・・・の撮像エリア４１ａ，４１ａ・・・で受光することができるようになる。
【００５６】
なお、撮影装置では、第１及び第２の撮像素子群３１，３２によりパノラマ画像光全体を受光するようにしているため、第１及び第２の撮像素子群３１，３２にそれぞれ４枚ずつ撮像素子４１，４１・・を設ける場合を例に挙げたが、これはあくまでも一例である。
例えばコスト面などから、図１１に示すように、第１及び第２の撮像素子群３１，３２にそれぞれ２枚ずつ、合計４枚の撮像素子４１，４１・・を用いて構成した場合は、各撮像素子４１，４１・・の非画像エリア４１ｂ，４１ｂ・・に対応する部分のサークル画像は得られないことになるが、サークル画像光にほぼ相当するパノラマ画像を得ることが可能である。従って、例えば、撮影装置の用途やコストによっては、図１１に示したような４枚の撮像素子４１，４１・・を用いて撮影装置を構成することも可能である。
【００５７】
また第１及び第２の撮像素子群３１，３２にそれぞれ設ける撮像素子４１の枚数は必ずしも同じである必要はなく、例えば第１の撮像素子群３１に１枚、第２の撮像素子群３２に２枚の合計３枚、或いは５枚、７枚・・・の撮像素子を用いて構成することも可能である。
【００５８】
ところで、上記撮影装置では、サークル画像全体を得るには、第１の撮像素子群３１の撮像素子４１，４１・・及び第２の撮像素子群３２の撮像素子４１，４１・・により得られる部分画像を合成して高解像度のパノラマ画像を得るようにしている。
このため、例えばサークル画像から単に移動体の検出を行う場合には、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の撮像素子４１，４１・・・・により得られる部分画像を合成する画像合成処理を行ったうえで、移動体の検出処理を行う必要がある。このため、画像処理に時間を要し、リアルタイムで画像を提供することができなくなるおそれがあった。
【００５９】
そこで、次に上記した点を考慮した撮影装置を第３の実施の形態として説明する。
図１２は、第３の実施の形態としての撮影装置の光学レンズブロックの概略構成を示した図である。なお、上記図１、図７と同一部位には同一番号を付して重複説明を避ける。
この図１２に示す撮影装置の光学レンズブロック５０は、上記図１に示した撮影装置の光学レンズブロック１と、上記図７に示した撮影装置の光学レンズブロック３０を組み合わせたような構造とされ、パルレンズ２と分岐手段であるハーフミラー５１とハーフミラー５２、第１の撮像素子群３１、第２の撮像素子群３２、ミラー５３、絞り込みレンズ４、撮像素子５４とから構成される。
【００６０】
この場合、パルレンズ２を介して入力されるサークル画像光は、ハーフミラー５１により分岐され、ハーフミラー５１を透過したサークル画像光が第１の撮像素子群３１に入力される。
またハーフミラー５１により反射され、さらにハーフミラー５２により反射されたサークル画像光が第２の撮像素子群３２に入力される。
また同じく、ハーフミラー５１により反射され、ハーフミラー５２を透過したサークル画像光がミラー５３で反射され、絞り込みレンズ４を介して撮像素子５４に入力されている。
【００６１】
そして、このような構成の撮影装置を用いて移動体撮影装置を構成する場合には、撮像素子５４の撮像エリア５４ａで受光されるサークル画像により移動体の検出を行い、移動体を検出したときは、移動体の画像を第１の撮像素子群３１または第２の撮像素子群３２に設けられている何れかの撮像素子４１，４１・・・を選択するようにしている。
【００６２】
図１３は、撮影装置の信号処理ブロックの構成を示した図である。
この図１３において、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の各撮像素子４１・・・で光電変換された各部分画像の画素データは信号処理部６１に供給される。
また、撮像素子５４で光電変換されたサークル画像の画素データは、信号処理部６２に供給される。
【００６３】
信号処理部６１では、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の各撮像素子４１・・・からの画素信号をそれぞれ画素データに変換するＡ／Ｄ変換処理と、歪み補正するための演算処理を行った後、各撮像素子４１・・・単位の画像データ（画像情報）Ｓ１として出力するようにされる。
【００６４】
信号処理部６２では撮像素子５４からの画素信号を画素データにＡ／Ｄ変換処理と、歪み補正するための演算処理を行い、サークル画像を平面状の展開画像に変換した展開画像データＳ２を出力するようにされる。
【００６５】
図１４は、上記撮影装置を用いて移動体撮影装置の構成を示したブロック図である。
この場合、上記図１３に示した撮影装置６０の信号処理部６２から出力される展開画像データＳ２は、移動体検出部７１に入力される。
移動体検出部７１では、信号処理部６２から連続的に送られてくる展開画像データＳ２により動き検出を行い、移動体を検出したときは、その位置情報などを検出情報として制御部７２に出力する。
【００６６】
画像選択部７３は、例えば切替スイッチなどにより構成され、制御部７２の制御により、撮影装置の信号処理部６１から伝送されてくる撮像素子単位の画像データＳ１の中から、何れかの画像データＳ１を選択して表示／記録部７４に出力するようにされる。
表示／記録部７４は、画像選択部７３から送られてくる画像データＳ１を表示したり、或いは記録するための記録部位とされる。
【００６７】
制御部７２は、当該移動体撮影装置全体の制御を行うと共に、移動体検出部７１から検出情報が入力されたときは、検出情報として入力される位置情報などに基づいて、移動体の画像が含まれている画像データＳ１が選択されるように画像選択部７３の制御を行うようにされる。
【００６８】
このようにすれば、本実施の形態の撮影装置６０を用いて移動体撮影装置を構成する場合には、撮像素子５４で受光されるサークル画像により移動体を検出したときは、移動体の画像を第１の撮像素子群３１または第２の撮像素子群３２に設けられている何れかの撮像素子４１，４１・・・を選択することによって解像度の高い移動体画像を得ることができる。そしてこのように構成した場合は、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の撮像素子４１，４１・・・・により得られる部分画像を合成する画像合成処理を行う必要がないので、画像処理量を大幅に削減することができる。
また、このように構成した場合も、これまで少なくとも２台は必要であったカメラ装置を１台のカメラ装置で実現することが可能になる。したがって、この場合も移動体撮影装置の設置を容易に行うことが可能になる。
【００６９】
なお、ここでは、第３の実施の形態とされる撮影装置を用いて移動体撮影装置を構成する場合を例に挙げて説明したが、他の撮影装置を用いて移動体撮影装置を構成する場合も実現可能である。
【００７０】
例えば光学レンズブロック１を備えた第１の本実施の形態としての撮影装置を用いて監視カメラ装置などの移動体撮影装置を構成する場合には、上記図５に示したＭＩＸ回路部２４から出力される展開画像データ（パノラマ画像データ）を移動体検出部７１、及び画像選択部７３に供給する。そして、制御部７２に移動体検出部７１から検出情報が入力されたときは、画像選択部７３に入力される展開画像データをそのまま表示／記録部７４に出力させるように制御すれば良い。
【００７１】
また、例えば、光学レンズブロック３０を備えた第２の実施の形態としての撮影装置を用いて移動体撮影装置を構成する場合も、図８に示したＭＩＸ回路部３５から出力される展開画像データを移動体検出部７１及び画像選択部７３に入力し、上記同様、移動体検出部７１から検出情報が入力されたときは、画像選択部７３に入力される展開画像データをそのまま表示／記録部７４に出力させるように制御すれば良い。
【００７２】
なお、これまで説明した第１〜第３の実施の形態では、パノラマレンズとしてパルレンズを例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、パノラマレンズは、撮像位置周辺の三次元空間を周囲３６０°の光を取り込むことができるレンズであれば良く、例えばいわゆる魚眼レンズと呼ばれている広角レンズを用いて構成することも可能である。魚眼レンズは、被写角が約１８０度、若しくはそれ以上の超ワイドアングルの広角レンズで、且つ、そのような広角レンズを通して被写体を見ると、魚が水面を通して外界を見たときとほぼ同じ見え方をすることからそう呼ばれている。
【００７３】
また、本実施の形態としての撮影装置としては、上記した移動体撮影装置以外にも各種考えられるものである。
以下、本実施の形態の撮影装置を用いた装置として、トンネル壁面内のコンクリート状態を検査するための検査用の撮影装置について説明する。
【００７４】
これまでトンネル壁面のコンクリートの状態を検査する場合は、作業員がトンネルの壁面を目視するなどして状態を確認するようにしていた。このため、トンネル全体を検査するのには膨大な工数（時間）がかかるものであった。このため、従来からカメラ装置を用いた検査が求められていたが、１台のカメラ装置で筒状のトンネル内の壁面を撮影するには、例えばカメラ装置を回転させなくてはならず、その機構（制御）が複雑になるという欠点があった。
【００７５】
そこで、複数のカメラ装置を利用してトンネル壁面の撮影を行うことも考えられるが、そのような構成を実現するにはトンネルの大きさによって使用するカメラ装置の台数が多くなる。例えばトンネル内の３６０°全周を撮影するためには、カメラ装置の視野角が６０°であれば少なくとも６台のカメラ装置が必要になる。
【００７６】
これに対して、これまで説明した撮影装置は、３６０°の全方位からの画像を取り込みが可能とされる。
また、本実施の形態の撮影装置に用いられているパルレンズ２の撮影可能範囲は、図１５に示すように、光軸と直交する平面とパルレンズ２の下方側（この場合はカメラ進行方向と逆方向側）とのなす角、即ち俯角を２０°程度まで設定することができる。そして、光軸と直交する平面とパルレンズの上方側（カメラ進行方向）とのなす角である仰角と、上記した俯角とを合わた角度を６０°範囲内で設定することができるので、トンネル内の壁面を比較的広範囲で撮影することができる。
例えば、パルレンズ２の俯角／仰角をそれぞれ１０°に設定すると、直径５ｍのトンネル８０では８８ｃｍ幅のパノラマ画像光が取り込めることになる。またパルレンズ２の俯角／仰角をそれぞれ１５°に設定すると１３４ｃｍ幅のパノラマ画像光が取り込めることになる。
【００７７】
以下、図１６を用いて、本実施の形態の撮影装置を利用したトンネル検査用の撮影装置の構成について説明する。なお、ここでは、図７に示した光学レンズブロック３０を利用した撮影装置を構成する場合を例に挙げて説明する。
この図１６に示すトンネル検査装置では、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の各撮像素子４１，４１の信号出力ラインが、それぞれロータリースイッチ８１の端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ，８１ｆ，８１ｇ，８１ｈに接続されている。
【００７８】
ロータリースイッチ８１は順次切替可能に構成され、端子８１ａ〜８１ｈの何れかの端子に接続され、第１及び第２の撮像素子群３１，３２に設けられている何れかの撮像素子４１，４１・・の画素信号を画像解析器８２に出力するようにされる。
【００７９】
画像解析器８２は、ロータリースイッチ８１を介して入力される画素信号により画像解析を行い、例えば検査対象であるトンネル壁面のコンクリートの状態についての情報を出力することができる装置とされる。
【００８０】
また、この図に示す撮影装置では、第１及び第２の撮像素子群３１，３２の各撮像素子４１，４１・・から出力される画素信号が、それぞれモニタ装置８３，８３・・に入力されている。モニター装置８３，８３・・は、それぞれ各撮像素子４１，４１・・において撮影された画像を表示することが可能とされる。
【００８１】
したがって、このように本実施の形態の撮影装置を利用してトンネル検査用の撮影装置によれば、例えば、監視者などがモニター装置８３，８３・・に表示される画像を目視で確認しながら、詳細な画像解析を行う必要がある画像を選択し、選択した画像が画像解析器８２に伝送されるようにロータリースイッチ８１を切り替えることで画像解析を行うことができるようになる。
【００８２】
このように構成すれば、１台の撮影装置により、検査用の撮影装置を構築することができるので、検査用の撮影装置の価格を大幅に低減することができる。
また撮影装置の大きさは、複数のカメラ装置を用いた撮影装置の場合より小型化することができるので、比較的小さな下水溝などの検査用の撮影装置にも使用することができるという利点がある。
【００８３】
なお、例えば各撮像素子４１，４１・・から出力される画素信号をロータリースイッチ８１を介して画像解析器８２に順次出力して画像解析器８２で画像解析を行うようにしても良い。また、モニタ装置８３，８３・・の代わりに画像解析器８２，８２・・を接続することも可能である。このように構成した場合は、１大の画像解析器８２で順次画像解析を行う場合に比べて解析スピードを大幅に向上させることができる。
また、ロータリースイッチ８１の出力にモニタ装置８３を接続し、例えば各撮像素子４１，４１・・から出力される画素信号をロータリースイッチ８１を介して１つのモニタ装置８４で順次出力することも可能である。
【００８４】
また、各撮像素子４１，４１・・から出力される画素信号を合成して１枚の画像を得るには例えば図８に示したような信号処理回路を利用することも可能である。
また、ここでは上記図７に示した光学レンズブロック３０を用いて検査用の撮影装置の構成を例に挙げて説明したが、上記した図１示したような構成の光学レンズブロック１を利用して検査用の撮影装置を構成することも可能である。この場合は、例えば光学レンズブロック１によって得られる図４に示したような展開画像データを画像解析器８２で解析したり、或いはモニタ装置８３に表示するなどすれば実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態とされる撮影装置の光学系ブロックの構成を示した図である。
【図２】パルレンズの構成を示した図である。
【図３】パルレンズにより取り込まれるパノラマ画像を模式的に示した図である。
【図４】図３に示したパノラマ画像の展開図である。
【図５】第１の実施の形態とされる撮影装置のブロック図である。
【図６】第１の実施の形態とされる撮影装置における画像合成を概念的に示した図である。
【図７】第２の実施の形態とされる撮影装置の光学系ブロックの構成を示した図である。
【図８】第２の実施の形態とされる撮影装置のブロック図である。
【図９】撮像素子の外形形状を示した図である。
【図１０】第２の実施の形態とされる撮影装置の撮像素子の配列を拡大して示した図である。
【図１１】第２の実施の形態とされる撮影装置の光学系ブロックの他の構成を示した図である。
【図１２】第３の実施の形態とされる撮影装置の光学系ブロックの構成を示した図である。
【図１３】第３の実施の形態とされる撮影装置を備えた移動体撮影装置の構成を示したブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態とされる撮影装置を用いて構成される移動体撮影装置の構成を示したブロック図である。
【図１５】本実施の形態の撮影装置を用いて検査装置の構成をする場合のパルレンズの構成を示した図である。
【図１６】本実施の形態の撮影装置を用いて検査装置の構成を示した場合のブロック図である。
【図１７】従来の撮影装置の光学系ブロックの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  ３０  ５０  光学レンズブロック、２  パルレンズ、３  ５１  ５２  ハーフミラー、４  絞り込みレンズ、５  ６  ４１  ５４  撮像素子、８  サークル画像、９  無画像領域、１１  パノラマ画像光取込ブロック、１２  画像光導入部、１３  前遮光面、１４  前透光面、１５  後遮光面、１６  後透光面、１７  レンズブロック、２１  ２２  ３３  ３４  ６１  ６２  信号処理部、２３  スケーラー、２４  ３５  ＭＩＸ回路部、３１  ３２  撮像素子群、４１ａ  撮像エリア、４２  電極端子、５３  ミラー、６０  撮影装置、７１  移動体検出部、７２  制御部、７３  画像選択部、７４  表示／記録部、８０  トンネル、８１  ロータリースイッチ、８２  画像解析器、８３  モニタ装置
【図１】
2004215228.tif 000003
【図２】
2004215228.tif 000004
【図３】
2004215228.tif 000005
【図４】
2004215228.tif 000006
【図５】
2004215228.tif 000007
【図６】
2004215228.tif 000008
【図７】
2004215228.tif 000009
【図８】
2004215228.tif 000010
【図９】
2004215228.tif 000011
【図１０】
2004215228.tif 000012
【図１１】
2004215228.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004215228.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004215228.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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