JP2007267063A

JP2007267063A - 画像撮像装置

Info

Publication number: JP2007267063A
Application number: JP2006089760A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Muramatsu; 利彦村松
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】様々な画角でパノラマ撮影が可能な画像撮像装置を提供する。
【解決手段】パノラマモードの選択により、撮影を行う水平画角が選択されると、ＭＰＵ４１はズームレンズ部１へ該パノラマモードを出力する。ズームレンズ部１では、入力したパノラマモードから焦点距離設定テーブル１１を参照し、ズームレンズの焦点距離を設定する。ＭＰＵ４１は該パノラマモードの設定時に撮像すべき方位角を電子コンパスデータ比較テーブル４２から取得し、電子コンパス５で検出された方位角と一致するか判定する。デジタルカメラが回転され、前記方位角の判定で一致した場合にＭＰＵ４２は撮像素子３で撮像された画像を画像記録装置４３に記録する。撮像すべき方位角を前記水平画角の間隔で配置し、連続して撮像することで継ぎ目の正確なパノラマ画像を得られる。また、パノラマモードの選択により、広角から望遠まで様々な画角でのパノラマ撮影ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パノラマ撮影を行う画像撮像装置に関する。

従来、パノラマ撮影が可能な画像撮像装置としては、スリットシャッター方式等を採用したパノラマ撮影専用のフィルムカメラや、３５ｍｍフィルム１コマ分の上下をマスクして横長画面を得る簡易パノラマカメラが知られている。

また、地磁気センサを備えてカメラの方向を検出し、カメラが一定の方向を向いた時にユーザが撮影を行うようにすることで、３６０度全方位のパノラマ撮影を可能としたデジタルカメラも知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１８４５３３号公報

しかし、上記地磁気センサを備えたデジタルカメラでは、地磁気センサの検出結果にしたがってユーザが一定の画角で複数回撮影を行うだけであり、遠くの風景を引き寄せてパノラマ撮影を行ったり、任意の大きさでパノラマ撮影を行ったりすることができないという課題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、様々な画角でパノラマ撮影が可能な画像撮像装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、焦点距離可変のレンズと、前記レンズにより結像された光像を撮像する撮像素子と、方位角を検出する方位角検出手段と、撮影を行う水平画角を選択する水平画角選択手段と、前記選択された水平画角となるように前記レンズの焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、前記水平画角に対して、該水平画角の間隔で配置される複数の方位角を該水平画角の選択時に撮影すべき方位角として記憶する方位角記憶手段と、前記方位角検出手段で検出された方位角が、前記選択された水平画角に対して前記方位角記憶手段で記憶された方位角と一致する時に前記撮像素子で撮像を行うよう制御する制御手段とを具備することを特徴とする画像撮像装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記焦点距離設定手段は、前記水平画角と前記レンズの焦点距離との対応関係を複数記憶する焦点距離設定テーブルを保持し、前記選択された水平画角から該焦点距離設定テーブルを参照することで、前記レンズの焦点距離を求めて設定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記方位角記憶手段は、前記水平画角の選択時に撮影すべき方位角として、該水平画角の間隔で３６０度全方位にわたる方位角を記憶することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記撮像素子で撮像された画像を記憶する画像記憶手段と、前記撮像素子での撮影時に識別子を付与して前記画像記憶手段に記録する記録手段と、前記画像記憶手段から前記識別子に基づいて画像を読み出す読み出し手段とをさらに具備することを特徴とする。

本発明によれば、方位角検出手段で検出した方位角と方位角記憶手段で記憶された方位角とが一致する時に撮像を行い、撮像を行う方位角の間隔は水平画角であるため、継ぎ目が正確なパノラマ画像を撮影することが可能である。さらに、水平画角選択手段で選択した水平画角となるようにレンズの焦点距離を設定することで、広角から望遠まで様々な画角でのパノラマ撮影が可能となる。したがって、撮影対象に合わせて適切な拡大率でパノラマ撮影ができる。

また、水平画角とレンズの焦点距離との対応関係を予め複数種類記憶することで、水平画角からレンズの焦点距離を求めるための複雑な計算を行う必要が無く、容易にレンズの焦点距離を求めることが可能となる。

さらに、方位角記憶手段で水平画角に対応して、該水平画角の間隔で３６０度全範囲の方位角を記憶することで、３６０度全範囲のパノラマ撮影が可能となる。さらにまた、撮像した画像に識別子を付与して画像記憶手段に記録し、撮影終了後に該識別子に基づいて画像記憶手段から画像を読み出すことで、撮影を行った順番にパノラマ画像として表示することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの構成を示す構成図である。図２は焦点距離設定テーブル１１で記憶される内容を示す表であり、図３は電子コンパスデータ比較テーブル４２で記憶される内容を示す表である。

図１において、符号１は撮影用のズームレンズを有するズームレンズ部であり、焦点距離を変更することができる。符号１１は、ズームレンズに設定可能な焦点距離を記憶する焦点距離設定テーブルである。

本実施形態では、パノラマ撮影として８つのモードを備えており、図２に示すように、パノラマモード１ではズームレンズ部１の焦点距離が１８ｍｍ、水平画角が９０度で広い範囲を小さく撮影することが可能であり、パノラマモード８ではズームレンズ部１の焦点距離が２０６．９ｍｍ、水平画角が１０度で狭い範囲を大きく撮影することが可能である。

図１に戻って、符号２は、ＭＰＵ４１からの指示に基づいてシャッターの開閉動作を行うシャッターユニットである。符号３は、撮像面で受光した光像を電気信号に変換する撮像素子であり、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)撮像素子、ＣＭＯＳ(Complementary MOS)撮像素子などが用いられる。本実施形態では、縦２４ｍｍ・横３６ｍｍの長方形状の画像を撮影可能な３５ｍｍフルサイズの撮像素子を用いる。

符号４は、デジタルカメラの制御回路を実装した制御基板である。符号４１は、デジタルカメラの各部を制御するＭＰＵ(Micro Processing Unit)（制御手段）である。符号４２は、パノラマモードの設定に応じて撮影を行うべき角度を記憶する電子コンパスデータ記憶テーブル（方位角記憶手段）であり、図３に示す内容を記憶する。

図３において、パノラマモード１の時は、デジタルカメラの方向が撮影開始時の方向から４５度，１３５度，２２５度，３１５度となったときに合計４回撮影する。一方、パノラマモード８の時は、デジタルカメラの方向が撮影開始時の方向から５度〜３５５度まで１０度おきに合計３６回撮影を行う。ＭＰＵ４１は、電子コンパス５で出力された方位角データからデジタルカメラの方向を算出し、電子コンパスデータ記憶テーブル４２内の方位角データと一致した時に撮影を行う、

図１に戻って、符号４３は、撮像素子４で撮像した画像を記憶する画像記憶装置（画像記憶手段）である。符号４４は、ＭＰＵ４１と画像記憶装置４３とを接続するデータバスである。符号５は、地磁気を検出して方位角データを出力する電子コンパス（方位角検出手段）である。

次に、上述した実施形態の動作を、図４から図７を参照して説明する。まず、図２に示した各パノラマモードにおける撮影回数Ｓと焦点距離ａとの関係について、図４及び図５を用いて説明する。

本実施形態では３６０度全方位のパノラマ撮影を行うために、撮影する角度範囲を分割して複数回撮影を行う。ここで分割数をｎとおくと１回の撮影で３６０／ｎ度の範囲を撮影することになる。たとえば、ｎ＝４の時は１回当たり９０度の範囲を撮影する必要があり、ｎ＝３６の時は１回当たり１０度の範囲を撮影する必要がある。

１回当たりに撮影可能な角度範囲は、撮影した画像の水平方向に写る範囲、すなわち水平画角で表される。図４は水平画角と焦点距離との関係を示す図であり、焦点距離ａと水平画角θとの関係は（１）式により求められる。
ａ（ｍｍ）＝１÷｛ｔａｎ（θ／２）÷１８（ｍｍ）｝・・・（１）

（１）式に基づいて分割数ｎと水平画角θから焦点距離ａを求めたのが図５に示す表である。例えば、分割数ｎ＝４、水平画角θ＝９０度で撮影を行うときはズームレンズ部１の焦点距離を１８ｍｍに設定し、分割数３６、水平画角１０度で撮影を行うときはズームレンズ部１の焦点距離を２０６．９ｍｍに設定すればよい。

なお、図５に示した８種類の焦点距離をパノラマモード１〜８として割り当てたのが図２であり、焦点距離設定テーブル１１で記憶されるものである。図２において、撮影回数Ｓは分割数ｎと等しい値となる。

なお、ＭＰＵ４１が撮影を行う水平画角θから（１）式を用いて焦点距離ａを求めることも可能であるが、ｔａｎの計算等で複雑な処理を必要とするため、本実施形態では予め（１）式を用いて計算した結果を焦点距離設定テーブル１１で保持し、焦点距離ａを容易に求められる構成としている。

続いて、図３に示した電子コンパスデータ比較テーブルの作成について、図６を用いて説明する。図６はパノラマモード４、すなわち水平画角４５度、撮影回数Ｓ＝８を選択した場合の図である。図６において、１回目の撮影では０〜４５度の範囲を撮影し、２回目の撮影では４５〜９０度の範囲を撮影する。以後、４５度毎に合計８回撮影を行う。ここで、０度の方向とは撮影開始時にデジタルカメラが向いている方向を指す。

１回目の撮影において、０〜４５度の範囲を撮影するためには、デジタルカメラが０度と４５度の中間角度を向いている時に撮影を行えばよい。すなわち、１回目の撮影では２２．５度の方向で撮影を行う。同様に２回目の撮影は、４５度と９０度の中間角度である６７．５度で行う。以後水平画角である４５度毎に、１１２．５度，１５７．５度，２０２．５度，２４７．５度，２９２．５度，３３７．５度の角度で撮影を行う。

すなわち、パノラマモード４では、２２．５度〜３３７．５度まで４５度毎に合計８回撮影を行う必要があり、これらの８つの角度を電子コンパス比較テーブル４２に記憶する。同様の方法で、パノラマモード１〜８に対して、撮影すべき角度を記憶したのが図３に示した表である。

続いて、図７のフローチャートを参照し、パノラマ撮影を行う際の処理について詳細に説明する。図７において、ＭＰＵ４１は、ユーザの操作によるパノラマモードの設定を入力する（ステップＳ７０１）。このパノラマモードの設定により、撮影を行う水平画角が選択される（水平画角選択手段）。

パノラマモードが設定されると、ＭＰＵ４１は焦点距離設定テーブル１１にパノラマモード信号を出力し（ステップＳ７０２）、撮影を行うパノラマモードを通知する。この後、ズームレンズ部１の焦点距離はＭＰＵ４１から入力したパノラマモードに対応した値に設定される（焦点距離設定手段）。例えばパノラマモード４の場合は、図２の表から焦点距離は４３．５ｍｍに設定される。

続いて、ＭＰＵ４１は電子コンパスデータ比較テーブル４２にアクセスし、ステップＳ４０１で設定されたパノラマモードを選択する（ステップＳ７０３）。ＭＰＵ４１は、後述のステップＳ７０７にて、ここで選択されたパノラマモードに対応した角度を比較対象とする。

ステップＳ７０３までの処理が終了するとパノラマ撮影を開始し、ユーザはデジタルカメラを三脚上にセットして水平方向に回転させる（ステップＳ７０４）。なお、ステップＳ７０４以降の処理は、デジタルカメラを回転させている間に行う。

パノラマ撮影が開始されると、ＭＰＵ１は撮影カウンタＳＣを０にセットし（ステップＳ７０５）、電子コンパス５から方位角データを取得する（ステップＳ７０６）。ＭＰＵ４１は、ステップＳ７０６で取得した方位角データを０度とする。

その後、ＭＰＵ４１はステップＳ７０６で取得した方位角と、電子コンパス比較テーブル４２で記憶された角度と比較する（ステップＳ７０７）。パノラマモード４の場合は、１回目に撮影を行う角度である２２．５度と比較する。

ステップＳ７０７の比較で一致しなかった場合は（ステップＳ７０７：Ｎｏ）、再びステップＳ７０６に戻って電子コンパス５から方位角データを取得する。一方、ステップＳ７０７の比較で一致した場合は（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、ＭＰＵ４１はシャッターユニット２にシャッター信号を出力し、シャッターの開閉を行わせる（ステップＳ７０８）。パノラマモード４の場合は、撮影開始からデジタルカメラが２２．５度回転するとステップＳ７０７で一致と判定され、シャッター開閉が行われる。

シャッター開閉が終了し撮像素子３で１回目の画像が取り込まれると、ＭＰＵ４１は撮影カウンタをインクリメントする（ステップＳ７０９）。その後、ＭＰＵ４１は撮像素子３から取り込んだ画像を画像記憶装置４３に格納する（記録手段）。ＭＰＵ４１は、画像記憶装置４３に格納する画像にインデックスＩＤ（識別子）として撮影カウンタＳＣの値を設定する。

続いて、ＭＰＵ４１は、撮影カウンタＳＣがパノラマモードによって規定された撮影回数Ｓと一致するか否かを判定する（ステップＳ７１１）。規定の撮影回数に満たない場合は、撮影カウンタＳＣと撮影回数Ｓとが一致せず（ステップＳ７１１：Ｎｏ）、再びステップＳ７０６に戻って処理を行う。

一方、規定の撮影回数に達した場合は、撮影カウンタＳＣと撮影回数Ｓとが一致し（ステップＳ７１１：Ｙｅｓ）、パノラマ撮影の処理を終了する。パノラマモード４の場合は、ステップＳ７０６〜ステップＳ７１１の処理を８回実行するとＳＣ＝８となり、規定の撮影回数Ｓ＝８と一致し、パノラマ撮影の手順を終了する。

図７のフローチャートで撮像され、画像記憶装置４３に格納された画像は、ＭＰＵ４１によりインデックスＩＤの番号順に読み出される（読み出し手段）。ここで読み出された画像をインデックスＩＤの順に並べて表示することで３６０度のパノラマ画像となる（図８参照）。本実施形態では、電子コンパスで検出された方位データに基づいて撮像を行うため、並べて表示されたパノラマ画像は、隣り合う画像の継目が正確なものとなる。

本実施形態は、デジタルカメラベースのパノラマカメラであるため、フィルムカメラベースのパノラマ専用カメラと比較してカメラ自体のコストが安価である。さらに、３５ｍｍフィルムを横長で使用し、３６枚撮りフィルムで約２０枚分しか撮影できないパノラマ専用カメラと比較して撮影コストも安価である。

また、ズームレンズの焦点距離を可変させることで広角から望遠のパノラマ撮影に対応することが可能であり、撮影対象に合わせて適切な拡大率でパノラマ撮影を行うことができる。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態では、焦点距離設定テーブル１１をズームレンズ部１内に設けたが、制御基板４上に設け、ＭＰＵ４１から参照する形態としてもよい。また、本実施形態では３６０度全範囲のパノラマ撮影を行ったが、１８０度の範囲のパノラマ撮影など、任意の角度範囲のパノラマ撮影に適応可能である。

本発明は、パノラマ撮影を行うデジタルカメラ等に用いて好適である。

本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの構成を示す構成図である。図１の焦点距離設定テーブル１１で記憶される内容を示す表である。図１の電子コンパスデータ比較テーブル４２で記憶される内容を示す表である。水平画角と焦点距離との関係を示す図である。図４において、分割数ｎ、水平画角θ及び焦点距離ａの関係を示す表である。パノラマモード４を選択した場合に、撮影すべき方位角を求める方法を示す模式図である。図１のデジタルカメラでパノラマ撮影を行う際の処理を示すフローチャートである。図７のフローチャートで撮影した画像をパノラマ画像として並べて表示する際のイメージ図である。

符号の説明

１…ズームレンズ部、２…シャッターユニット、３…撮像素子、４…制御基板、５…電子コンパス（方位角検出手段）、１１…焦点距離設定テーブル、４１…ＭＰＵ（制御手段）、４２…電子コンパスデータ比較テーブル（方位角記憶手段）、４３…画像記憶装置（画像記憶手段）、４４…データバス

Claims

焦点距離可変のレンズと、
前記レンズにより結像された光像を撮像する撮像素子と、
方位角を検出する方位角検出手段と、
撮影を行う水平画角を選択する水平画角選択手段と、
前記選択された水平画角となるように前記レンズの焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、
前記水平画角に対して、該水平画角の間隔で配置される複数の方位角を該水平画角の選択時に撮影すべき方位角として記憶する方位角記憶手段と、
前記方位角検出手段で検出された方位角が、前記選択された水平画角に対して前記方位角記憶手段で記憶された方位角と一致する時に前記撮像素子で撮像を行うよう制御する制御手段と
を具備することを特徴とする画像撮像装置。
前記焦点距離設定手段は、前記水平画角と前記レンズの焦点距離との対応関係を複数記憶する焦点距離設定テーブルを保持し、前記選択された水平画角から該焦点距離設定テーブルを参照することで、前記レンズの焦点距離を求めて設定することを特徴とする請求項１に記載の画像撮像装置。
前記方位角記憶手段は、前記水平画角の選択時に撮影すべき方位角として、該水平画角の間隔で３６０度全方位にわたる方位角を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像撮像装置。
前記撮像素子で撮像された画像を記憶する画像記憶手段と、
前記撮像素子での撮影時に識別子を付与して前記画像記憶手段に記録する記録手段と、
前記画像記憶手段から前記識別子に基づいて画像を読み出す読み出し手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像撮像装置。